JPWO2009157184A1 - Mimo送信装置、mimo受信装置、mimo伝送信号形成方法、及びmimo伝送信号分離方法 - Google Patents

Mimo送信装置、mimo受信装置、mimo伝送信号形成方法、及びmimo伝送信号分離方法 Download PDF

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Abstract

伝送効率を向上するMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法。MIMO通信装置(100)において、マッピング部(120)が、コードワードをコードブロック単位で送信ストリームにマッピングするとともに、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。MIMO通信装置(200)において、干渉レプリカ生成部(260)が、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、その復号成功コードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成し、信号分離部(220)が、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に干渉レプリカ生成部(260)によって形成された干渉レプリカ信号を除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。

Description

本発明は、MIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法に関する。
従来から通信の確実性を向上させる技術として、誤り訂正符号化が利用されている。また、そのような他の技術として、受信側で復号できなかったデータを再送する再送技術(例えば、HARQ(Hybrid-Automatic Repeat reQuest))が利用されている。
3GPPでは、トランスポートブロック(Transport block(TB))単位でHARQ再送制御が行われる。このトランスポートブロックは、誤り訂正符号化単位であるコードブロック(Code block(CB))群によって構成される。
図1は、トランスポートブロックの形成方法の説明に供する図である。
図1に示すように、まず、トランスポートブロックのデータ列にCRC(Cyclic Redundancy Check)が付加される。そして、CRCが付加されたデータ列をコードブロックに対応する複数の部分データ列に分割し、得られた複数のコードブロックにCRCをそれぞれ付加する。
そして、複数のコードブロックは、誤り訂正符号化処理、レートマッチング処理(間引き、繰り返しなど)を施された後に結合される。こうして図2に示すトランスポートブロックが形成される。
この符号化処理後のトランスポートブロックはコードワードとして送信され、このコードワードの受信側では、図1を用いて説明した処理に対応する受信処理が行われる。すなわち、まず、受信コードワードに対して復号処理が施される。そして、トランスポートブロックに付加されたCRC(各コードブロックに付加されたCRCを含む)を用いて、受信コードワードに誤りがあるか否かの判定(CRC判定)が行われる。
このCRC判定の結果、OKの場合(つまり、誤りがない場合)には、受信側から送信側に対してACKが報告される一方、NGの場合(つまり、誤りがある場合)には、NACKが報告される。なお、このNACKは、トランスポートブロック単位で誤りの有無を示すものであり、コードブロック単位で誤りの有無を示すものではない。
そして、送信側は、NACKを受信した場合、このNACKに対応するトランスポートブロックを再送する。
以上のようにトランスポートブロックを再送制御の単位とすることにより、受信側は、いずれかのコードブロックに関するCRC判定の結果がNGとなった場合、残りのコードブロックに対する復号処理等の受信処理を停止することができる。従って、受信側は、無駄な処理を省くことができるので、消費電力を削減することができる。
さらに、トランスポートブロックを再送制御の単位とすることにより、コードブロックを再送単位にする場合に比べて、再送制御に係るシグナリング量を削減することができる。再送制御に係るシグナリングとは、例えば、ACK/NACK信号、再送単位に付加されるプロセス番号などである。
また、3GPP LTEで扱われる技術として、MIMO(Multiple Input Multiple Output)がある。非特許文献1には、4×4MIMOにおけるトランスポートブロックの送信技術が開示されている。図3は、非特許文献1に開示された送信技術が適用されたMIMO送信装置の構成を示すブロック図である。
図3において、符号化部で形成されたトランスポートブロック(コードワード)は、S/P部(シリアルパラレル変換部)に入力される。そして、S/P部は、トランスポートブロックに含まれる複数のコードブロックをそれぞれ分割し、1つのコードブロックから得られた複数の部分コードブロックをそれぞれ異なるストリームにマッピングする。図4においては、コードブロック♯1の部分コードブロック#1A、#1Bは、それぞれストリーム#1及びストリーム#2にマッピングされている。
このMIMO送信装置は、上記した再送制御が適用されるので、トランスポートブロック単位でしか伝送の成功失敗を判断できない。従って、このMIMO送信装置は、NACKを受信した場合、トランスポートブロックを構成する全てのコードブロックを再送する。
ところで、MIMO通信では、伝搬環境によってはストリーム間で通信品質が異なるケースがある。従って、複数のストリームに対するトランスポートブロックのマッピングパタンを固定すると、トランスポートブロックの特定部分で誤りが繰り返し発生してしまうことがある。
この問題を解決するために、非特許文献1では、マッピングされる信号をストリーム間で再送毎に入れ替えるMIMO送信方法が提案されている。すなわち、図5に示すように、初回送信時には、部分コードブロックであるコードブロック#1A、#2A、#3A、#4Aがストリーム#1にマッピングされ、且つ、コードブロック#1B、#2B、#3B、#4Bがストリーム#2にマッピングされる。これに対して、再送1回目では、初回送信時でストリーム#1にマッピングされていたコードブロック#1A、#2A、#3A、#4Aがストリーム#2にマッピングされる。
こうしてマッピングされる信号をストリーム間で再送毎に入れ替えることにより、任意のコードブロックにおけるシンボルの信頼度が均一化される。これにより、ストリーム間での通信品質の偏りに起因した誤りが特定部分で繰り返して起こる確率を低減することができる。
R1-072384, "HARQ performance enhancement", Nortel, Kobe, Japan, 7- 11 May, 2007
しかしながら、上記従来のMIMO送信方法では、コードブロックにおけるシンボルの信頼度は均一化されるものの、コードブロック間の信頼度の均一化が図られていないため、特定のコードブロックで誤りが繰り返えされる可能性が高い。これに伴い、伝送効率が低下してしまう問題がある。
本発明の目的は、コードブロック間で信頼度の均一化を図ることにより伝送効率を向上するMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法を提供することである。
本発明のMIMO送信装置は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)を、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO送信装置であって、前記トランスポートブロックをコードブロック単位で符号化することによりコードワードを形成する符号化手段と、前記コードワードを前記複数の送信ストリームにマッピングする手段であって、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、前記トランスポートブロックの前回送信時と今回送信時とで変更するマッピング手段と、を具備する構成を採る。
本発明のMIMO受信装置は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO受信装置であって、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、前記復号に成功したコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する形成手段と、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に前記形成手段によって形成された干渉レプリカ信号を除去した後に、前記今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する分離手段と、を具備する構成を採る。
本発明のMIMO伝送信号形成方法は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)をコードブロック単位で符号化することによりコードワードを形成するステップと、前記コードワードを複数の送信ストリームにマッピングすることにより、MIMO信号を形成するステップと、を具備し、前記MIMO信号において同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせは、前回送信時と今回送信時とで異なる。
本発明のMIMO伝送信号分離方法は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO伝送信号分離方法であって、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、前記復号に成功したコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成するステップと、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に前記形成ステップで形成された干渉レプリカ信号を除去するステップと、前記干渉レプリカ信号除去後の前記今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離するステップと、を具備する。
本発明によれば、コードブロック間で信頼度の均一化を図ることにより伝送効率を向上するMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法を提供することができる。
トランスポートブロックの形成方法の説明に供する図 トランスポートブロックの構成を示す図 従来のMIMO送信装置の構成を示すブロック図 図3のMIMO送信装置におけるマッピング方法の説明に供する図 従来のマッピングパタンの一例を示す図 本発明の実施の形態1に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 図6のMIMO通信装置が備える機能部のうち、符号化部、マッピング部、及びMIMO変調部を示すとともに、これらの機能部の入力信号及び出力信号を模式的に示す図 トランスポートブロックの初回送信及び再送における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図 実施の形態1に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 受信側のMIMO通信装置の動作説明に供する図 2回目再送時のマッピングパタンの一例を示す図 マッピングパタンの他の例を示す図 実施の形態2に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 トランスポートブロックの初回送信におけるコードブロックのマッピングパタンの一例を示す図 トランスポートブロックの再送1回目及び再送2回目における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図 トランスポートブロックの初回送信及び再送における、コードブロックのマッピングパタンの他の例を示す図 実施の形態3に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 マッピングパタン情報の示すシフト数が3の場合のマッピングパタン変更例を示す図 実施の形態3に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 図19のマッピングパタン情報生成部におけるマッピングパタン決定方法の説明に供する図 巡回シフト方法のバリエーションを示す図
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図6は、実施の形態1に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図6に示されるMIMO通信装置100は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)を、複数の送信ストリームを用いて送信する。なお、以下では、説明を簡単にするために、トランスポートブロックの送信に用いられる送信ストリームが2個の場合について説明するが、送信ストリームの数はこれに限定されるものではなく、3個以上でもよい。
図6において、MIMO通信装置100は、符号化部110と、マッピング部120と、MIMO送信部130と、受信RF部140と、チャネル推定部150と、等化部160と、復号部170とを有する。MIMO送信部130は、MIMO変調部132と、プリコーディング部134と、送信RF部136とを有する。
図7は、MIMO通信装置100が備える機能部のうち、符号化部110、マッピング部120、及びMIMO変調部132を示すとともに、これらの機能部の入力信号及び出力信号を模式的に示す図である。
符号化部110は、送信データであるコードブロックを複数含むトランスポートブロックを入力とし、当該トランスポートブロックをコードブロック単位で符号化する。こうして形成された符号化処理後のトランスポートブロックは、メモリ(図示せず)に保持されるとともに、コードワードとしてマッピング部120に出力される。
また、符号化部110は、復号部170から受け取るACK又はNACKを入力とし、ACK又はNACKに応じたトランスポートブロックを出力する。
すなわち、NACKが入力される場合には、符号化部110は、メモリに保持されているコードワードをマッピング部120に再度出力する。こうして再送処理が実行される。また、符号化部110は、1つのトランスポートブロックに関してNACKを受け取った回数をカウントするカウンタ(図示せず)を有し、NACKを受け取る毎にカウンタ値(つまり、送信回数情報)をマッピング部120に出力する。
一方、ACKが入力される場合には、符号化部110は、メモリに保持されているコードワードの次のトランスポートブロックをコードブロック単位で符号化する。
マッピング部120は、コードワードを入力とし、当該コードワードを複数の送信ストリームにマッピングする。ここでは、マッピング部120は、図7に示すようにコードワードをコードブロック単位で送信ストリームにマッピングする。すなわち、図7において、同一のトランスポートブロックに含まれるコードブロック#1〜4に関し、マッピング部120は、コードブロック#1、2をストリーム#1にマッピングするとともに、コードブロック#3、4をストリーム#2にマッピングする。
また、マッピング部120は、同じ送信区間にマッピングされるコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。マッピング部120は、今回の送信におけるマッピングパタン情報をトランスポートブロックの前に出力する。このマッピングパタン情報を復号することにより、受信側は、そのマッピングパタン情報に続けて送信されるトランスポートブロックのマッピングパタンを特定することができる。
図8は、トランスポートブロックの初回送信及び再送における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図である。
図8においては、初回送信時のマッピングパタンに対して、第1に、マッピングされるコードブロックがストリーム間で入れ替えられ、第2に、ストリーム1にマッピングされるコードブロックの時間に関する順序(又は、周波数に関する順序)が入れ替えられている。
MIMO送信部130は、マッピング部120から出力されたトランスポートブロックを入力とし、当該トランスポートブロックからMIMO送信信号を形成する。具体的には、MIMO送信部130において、MIMO変調部132が、ストリームにマッピングされたコードブロックを入力とし、ストリームごとに変調処理を施してMIMO変調信号を形成する。この変調処理では、QPSK、QAM等の変調方式が用いられる。そして、プリコーディング部134が、MIMO変調部132から出力されるMIMO変調信号に対し、ビーム形成用のウェイトを乗算する。そして、送信RF部136は、各ストリームに対し、D/A変換、アップコンバート、増幅等の送信無線処理を行う。ここでは、2個のストリームが用いられるので、送信RF部136−1、2が設けられている。
こうして形成されたMIMO送信信号は、複数のアンテナから送信される。
受信RF部140は、受信アンテナで受信した信号に対し、増幅、ダウンコンバート、A/D変換等の受信無線処理を行う。
チャネル推定部150は、受信信号に含まれる既知シンボルに基づいて、伝搬路での変動量を推定する。
等化部160は、チャネル推定部150で得られたチャネル推定値を用いて、受信信号の等化処理を行う。
復号部170は、等化後信号から誤り訂正復号などを行い、後述するMIMO受信装置からフィードバックされたACK/NACK情報を出力する。
図9は、実施の形態1に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。
図9に示されるMIMO通信装置200は、MIMO通信装置100から送信された、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数のストリームを受信する。そして、MIMO通信装置200は、複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号する。ここでは、MIMO通信装置100に合わせて、受信ストリームが2個の場合について説明する。
図9において、MIMO通信装置200は、受信RF部210と、マッピング制御部215と、信号分離部220と、符号化部250と、チャネル推定部255と、干渉レプリカ生成部260と、ACK/NACK生成部265と、変調部270と、送信RF部275とを有する。
受信RF部210は、各受信アンテナで受信した信号に対し、増幅、ダウンコンバート、A/D変換の受信無線処理を行う。
マッピング制御部215は、受信信号を復号し、受信信号に含まれるマッピングパタン情報を干渉レプリカ生成部260及び信号分離部220に出力する。
信号分離部220は、今回の送信が初回送信である場合、又は、今回の再送時より前に復号に成功した(つまり、復号結果に誤りのない)コードブロックがない場合には、マッピング制御部215から受け取るマッピング情報に基づいて、今回受信した複数の受信ストリームから、ストリームランキングが上位のストリームから順番に分離する。
一方、信号分離部220は、今回の再送時より前に復号に成功したコードブロックがある場合には、今回受信した複数の受信ストリームから、干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカを除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
図9においては、信号分離部220は、受信ストリームごとに設けられた複数の減算器を有する減算処理部222と、チャネル推定部224と、等化部226と、復号部228と、符号化部232と、干渉レプリカ生成部234と、遅延部236と、減算処理部238と、チャネル推定部242と、等化部244と、復号部246とを有する。
減算処理部222は、受信RF部210から受け取る複数の受信ストリームから、干渉レプリカを減算し、得られた複数のストリームをチャネル推定部224、等化部226、及び遅延部236に出力する。
チャネル推定部224は、受信信号内の既知シンボルから伝搬路での変動量を推定する。
等化部226は、チャネル推定部224で得られたチャネル推定値を用いて、受信信号の等化処理を行う。
復号部228は、ターボ符号などの復号を行う。
符号化部232は、復号部228で得られた符号データに対して、送信側の符号化部110と同様の符号化処理(ターボ符号など)を行う。
干渉レプリカ生成部234は、符号化部232で得られた、復号成功コードブロックの復号データ、マッピング制御部215からのマッピングパタン情報、及び、チャネル推定部224で得られたチャネル推定値に基づいて、ストリームランキングが1番目のストリームにマッピングされたコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する。
遅延部236は、複数のストリームに対して一定の遅延を与える。
減算処理部238は、遅延部236にて遅延された複数のストリームから、干渉レプリカ生成部234で得られた干渉レプリカを減算し、得られた複数のストリームをチャネル推定部242及び等化部244に出力する。
チャネル推定部242は、受信信号内の既知シンボルから伝搬路での変動量を推定する。
等化部244は、ターボ符号などの復号を行う。
復号部246は、送信側の符号化部110と同様の符号化処理(ターボ符号など)を行う。
符号化部250は、復号に成功した(つまり、復号結果に誤りのない)コードブロックを入力とし、当該コードブロックに対して送信側の符号化部110と同様の符号化処理を施す。
チャネル推定部255は、受信信号に含まれる既知信号に基づいて、伝搬路での変動量を推定する。
干渉レプリカ生成部260は、符号化部250で得られた、復号成功コードブロックの復号データ、及び、チャネル推定部255で得られたチャネル推定値に基づいて、復号成功コードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する。干渉レプリカ生成部260は、入力される復号成功コードブロックの識別情報と、これに対応する干渉レプリカ信号を一時保持する。
干渉レプリカ生成部260は、マッピング制御部215から受け取るマッピング情報に基づいて、今回再送されるトランスポートブロックにおいて復号成功コードブロックがマッピングされているタイミングで、干渉レプリカを減算処理部222に出力する。
ACK/NACK生成部265は、復号部228及び復号部246の出力段に設けられるCRC判定部(図示せず)から受け取る、トランスポートブロックの復号成否情報に基づいて、ACK又はNACKを生成する。生成されたACK(又は、NACK)は、変調部270で変調処理が施され、送信RF部275で送信無線処理が施された後に、アンテナを介して送信される。
以上の構成を有するMIMO通信装置100及びMIMO通信装置200から構成される通信システムの動作について図6乃至図10を参照して説明する。
以下の説明では、次の事項を前提とする。(1)図8に示すように、1トランスポートブロックには、4つのコードブロックが含まれる。(2)トランスポートブロックが2つのストリームで送信される。(3)初回送信及び再送時ともに、ストリーム#1の通信品質(例えば、SINR)に比べて、ストリーム#2の通信品質が低い。(4)初回送信において、コードブロック#1の伝送のみが成功し、他のコードブロックの伝送が失敗している。
まず、MIMO通信装置100において、マッピング部120は、初回送信に際して、コードブロック#1、2をストリーム#1にマッピングするとともに、コードブロック#3、4をストリーム#2にマッピングする。同一の時間又は周波数で且つ異なるストリームで送信されるコードブロックの組みは、コードブロック#1、3の組みと、コードブロック#2、4の組みである。すなわち、空間領域で、コードブロック#1、3が1つの組を構成し、コードブロック#2、4がもう1つの組みを構成する。
こうしてマッピングされたトランスポートブロックは、MIMO通信装置200へ送信される。そして、2つの送信ストリームは、伝搬路において重なり合って、MIMO通信装置200において受信される。
MIMO通信装置200において、複数のアンテナで受信された複数の受信ストリームは、送信ストリームに対応するストリームに分離される。
すなわち、等化部226及び復号部228を含む第1の信号分離処理部は、複数の受信ストリームから、先ずストリームランキングが1番のストリームを抽出する。ストリームランキングは、通常、通信品質の良いストリームから順番にランキングされる。従って、ここではストリーム#1に関する受信データ(復号データ)が復号部228から出力される。
そして、ここでは、復号部228の後段に設けられるCRC判定部(図示せず)では、コードブロック#1には誤りがなく(CRC=OK)、コードブロック#2には誤りがある(CRC=NG)判定が得られる。
また、等化部226で抽出されたストリーム#1の復号データは、符号化部232によって符号化される。そして、干渉レプリカ生成部234は、符号化部232で得られた符号化データに基づいて、干渉レプリカを生成する。
また、複数の受信ストリームは、遅延部236によって遅延を与えられた後、減算処理部238によって干渉レプリカ生成部234で得られた干渉レプリカが減算される(図10参照)。こうして得られた干渉レプリカ減算後の受信ストリームは、等化部244及び復号部246を含む第2の信号分離処理部によって抽出される。ここでは、ストリーム#2に関する受信データ(復号データ)が復号部246から出力される。
そして、ここでは、CRC判定部(図示せず)では、コードブロック#3、4ともに誤りがある判定が得られる。
そして、そのCRC判定部は、トランスポートブロックに含まれる複数のコードブロックのうち1つでも誤っている場合には、ACK/NACK生成部265に復号不成功情報を出力する一方、すべてに誤りがない場合にのみ、ACK/NACK生成部265に復号成功情報を出力する。
ここで想定しているケースでは、ACK/NACK生成部265は、復号不成功情報を受け取るので、NACKを生成してMIMO通信装置100に送信する。
MIMO通信装置100は、NACKを受け取ると、コードブロックのマッピングパタンを変更してトランスポートブロックを再送する。
すなわち、MIMO通信装置100において、マッピング部120は、同じ送信区間にマッピングされるコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。図8では、空間領域におけるコードブロックの組が、コードブロック#4、1の組みと、コードブロック#3、2の組みとに変更されている。すなわち、上記したように、マッピング部120は、マッピングされるコードブロックをストリーム間で入れ替えるとともに、同一のストリームにマッピングされるコードブロックの時間に関する順序(又は、周波数に関する順序)を入れ替えることにより、空間領域におけるコードブロックの組を変更している。
ここで、初回送信時において、コードブロック#3は、コードブロック#1の復号が成功しているので、コードブロック#1の干渉キャンセルゲインを得ている。従って、通信品質の低いストリーム#2にマッピングされたコードブロックであっても、コードブロック#3は、コードブロック#4と比較すると、信頼度が高い。また、コードブロック#2とコードブロック#4とを比較すると、ストリーム#1の通信品質がストリーム#2のものより高いことから、コードブロック#2の信頼度の方が高い。結果的に、コードブロック#4の信頼度が最も低いことになる。
従って、図8に示す再送時のマッピングパタンでは、既に復号に成功したコードブロック#1と最も信頼度の低いコードブロック#4とが組を構成し、コードブロック#3とコードブロック#2とが組を構成している。また、このマッピングパタンでは、復号成功コードブロック又は信頼度の高いコードブロックが、優先的に通信品質の低いストリームにマッピングされている。
こうしてマッピングされたトランスポートブロックは、MIMO通信装置200へ送信される。
MIMO通信装置200において、複数のアンテナで受信された複数の受信ストリームは、送信ストリームに対応するストリームに分離される。
ただし、再送時においては、今回の再送時より前に復号に成功したコードブロックがある場合には、信号分離部220が、今回受信した複数の受信ストリームから、干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカを除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
ここでは、コードブロック#1に対応する干渉レプリカが生成されているので、減算処理部222において、複数の受信ストリームからその干渉レプリカが除去(干渉キャンセル)される(図10参照)。
そして、第1の信号分離処理部において、干渉レプリカ除去後の複数の受信ストリームから、ストリーム#1に関する受信データが抽出される。
ここで、従来は、上記した初回送信の場合と同様に、ストリームランキングが上位のストリームの復号データから干渉レプリカを生成し、下位のストリームを抽出する前にその干渉レプリカを複数の受信ストリームから除去して、下位ストリームを抽出する。
これに対して、MIMO通信装置200は、干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカに対応するコードブロックがマッピングされているストリームのランキングに関わらず、まず、再送に係る複数の受信ストリームから、初回送信時に干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカを除去した後に、再送時に受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
こうすることで、コードブロック#4の信号分離において、コードブロック#1の干渉キャンセルゲインを得ることができる。
以上のように本実施の形態によれば、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックを、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO通信装置100において、マッピング部120が、コードワードをコードブロック単位で送信ストリームにマッピングするとともに、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。すなわち、シンボル区間に着目すると、マッピング部120は、コードワードを複数の送信ストリームにマッピングするとともに、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。
こうすることで、再送することによってコードブロック間で信頼度が均一化される。特に、受信側に干渉キャンセラが適用される場合には、前回送信時に受信品質の悪かったコードブロックが干渉キャンセルゲインを得る確率を高くすることができる。これにより、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
また、マッピング部120は、複数のコードブロックのマッピング先送信ストリームを、初回送信時と再送時とで入れ替える。
こうすることで、送信ストリームの通信品質に差がある場合でも、コードブロック間で信頼度を均一化することができる。
また、本実施の形態によれば、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックがマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO通信装置200において、干渉レプリカ生成部260が、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、その復号成功コードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成し、信号分離部220が、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に干渉レプリカ生成部260によって形成された干渉レプリカ信号を除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
こうすることで、干渉レプリカ信号を除去した後に複数の受信ストリームを分離する際に、干渉キャンセルゲインを確実に得ることができる。従って、信号分離精度が向上するので、結果的に再送回数を低減することができる。これにより、伝送効率を向上することができる。
因みに、上記した非特許文献1に開示された技術では、各シンボル区間において、同一のコードブロックに属するシンボルデータが複数のストリームにマッピングされているため、受信側に干渉キャンセラ自体を適用することができない。
なお、以上の説明では、複数のコードブロックのマッピング先送信ストリーム、及び、送信ストリームにマッピングされるコードブロックの順序が入れ替えられる場合について説明した。これに対して、一部の送信ストリームにおいてコードブロックの順序を入れ替えるだけでも、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更することができる。こうすることでも、送信ストリームの通信品質に差がない場合には、コードブロック間で信頼度を十分均一化することができる。
また、以上の説明では、初回送信時と再送時とで、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを変更する場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前回送信時(初回送信時を含む)と今回送信時とで同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを変更してもよい。
さらに、すべての再送時で異なるコードブロックの組み合わせが用いられてもよい。すなわち、この場合、図8の再送1回目に続く再送2回目では、例えば、図11に示すマッピングパタンでトランスポートブロックが送信される。
こうすることで、再送を重ねるに連れてコードブロック間で信頼度がより均一化される。特に、受信側に干渉キャンセラが適用される場合には、前回送信時に受信品質の悪かったコードブロックが干渉キャンセルゲインを得る確率が一層高くなる。これにより、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
また、以上の説明では、1つのコードブロックに対して1つのコードブロックが組となる場合について説明したが、図12に示すように、1つのコードブロックに対して複数のコードブロックの部分コードブロックを組みにしてもよい。これは、図12において、コードブロック#3A及びコードブロック#4Aを1つの新たなコードブロックとして、また、コードブロック#3B及びコードブロック#4Bを1つの新たなコードブロックとして捉えれば、1つのコードブロックに対して1つのコードブロックが組となる場合と同様に扱うことができる。このように捉えれば、図12に示す場合でも、前回送信時(初回送信時を含む)と今回送信時とで同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせが変更されている。
また、マッピング部120は、初回送信時において、誤り特性に差がある複数のコードブロックを優先的に組み合わせてもよい。すなわち、マッピング部120は、初回送信時において、予め送信ストリーム間で誤り特性の偏りをつくってもよい。誤り特性に差がある複数のコードブロックの組み合わせとしては、例えば、構成ビット数が少ないため誤り易いコードブロックと構成ビット数が多いことにより誤り難いコードブロックとの組み合わせ、又は、構成ビットに含まれるフィラービットが(filler bit)数が少ないため誤り易いコードブロックとフィラービット数が多いため誤り難いコードブロックとの組み合わせなどを挙げることができる。
こうすることで、誤り難い(つまり、復号が成功する可能性の高い)コードブロックから得られる干渉レプリカを用いた干渉キャンセルのゲインを誤り易いコードブロックが得る可能性を高めることができる。
また、以上の説明においては、MIMO通信装置100の送信信号にマッピングパタン情報が含まれる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、MIMO通信装置100とMIMO通信装置200との間で予めマッピングパタンの変更パタンを共有しておいてもよい。この場合には、MIMO通信装置200は、NACKの送信回数をカウントするカウンタ(図示せず)を有し、NACKの送信毎にカウント値をマッピング制御部215に出力する。そして、このカウント値に基づいて、マッピング制御部215がマッピングパタンを特定する。
また、以上の説明においては、1つのトランスポートブロックに4つのコードブロックが含まれる場合について説明したが、1つのトランスポートブロックに含まれるコードブロックの数はこれに限られない。
トランスポートブロックに含まれるコードブロックの数が多い場合には、コードブロック群をいくつかのグループに分け、再送時のコートブロックの組み合わせをそのグループ内で変更してもよい。
こうすることで、受信側において、再送時にトランスポートブロックのすべてを受信する前に、グループ単位で復号処理を開始することができるので、復号処理を早く開始できるとともに、パイプライン処理することも可能になる。
また、以上の説明では、信号分離部220を干渉キャンセルする構成(つまり、SIC:Successive Interference Cancellationが適用される構成)としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、MLD(Maximum Likelihood Detection)を行う構成としてもよい。
(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1と同様に、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックが、複数の送信ストリームを用いて送信される。
ただし、実施の形態1では、トランスポートブロック(コードワード)がコードブロック単位で送信ストリームにマッピングされているのに対して、実施の形態2では、トランスポートブロック(コードワード)がシンボル単位で送信ストリームにマッピングされる。
図13は、実施の形態2に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図13において、MIMO通信装置300は、マッピング部310を有する。
マッピング部310は、コードワードを入力とし、当該コードワードを複数の送信ストリームにマッピングする。ここでは、マッピング部310は、図14に示すようにコードワードをシンボル単位で送信ストリームにマッピングする。なお、図14において、#1、2、3、4は、それぞれコードブロック#1、2、3、4を構成するシンボルを表している。すなわち、図14において、同一のコードブロックを構成するシンボルは、ストリーム#1及びストリーム#2のいずれにもマッピングされる。また、同一シンボル区間には、異なるコードブロックに属するシンボルがマッピングされる。例えば、図14における最初のシンボル区間には、コードブロック#1に属するシンボルがストリーム#1にマッピングされ、コードブロック#2に属するシンボルがストリーム#2にマッピングされる。つまり、マッピング部310は、同一シンボルリソースにおいて、空間領域で異なるコードブロックのシンボルをマッピングする。
また、マッピング部310は、同じシンボル区間にマッピングされるコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。
図15は、トランスポートブロックの再送1回目及び再送2回目における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図である。
図15においては、図14の初回送信時のマッピングパタンに対して、ストリーム2にマッピングされたシンボルの順序が入れ替えられている。すなわち、図15において、ストリーム#2の先頭に連続してマッピングされているシンボル#2、1、4、3は、再送1回目時には、シンボル#3、4、1、2の順序でマッピングされている。再送2回目時には、更にストリーム2にマッピングされたシンボルの順序が入れ替えられている。
このように本実施の形態によれば、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックを、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO通信装置300において、マッピング部310が、コードワードを複数の送信ストリームにマッピングするとともに、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。
こうすることで、空間ダイバーシティ効果が得られるとともに、再送することによってコードブロック間で信頼度が均一化される。これにより、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
なお、以上の説明においては、1つのトランスポートブロックに4つのコードブロックが含まれる場合について説明したが、1つのトランスポートブロックに含まれるコードブロックの数はこれに限られない。
トランスポートブロックに含まれるコードブロックの数が多い場合には、コードブロック群をいくつかのグループに分け、再送時のコートブロックの組み合わせをそのグループ内で変更してもよい。図16において、コードブロック#1、2、3、4はグループ#1を構成し、コードブロック#5、6、7、8はグループ#2を構成する。
こうすることで、受信側において、再送時にトランスポートブロックのすべてを受信する前に、グループ単位で復号処理を開始することができるので、復号処理を早く開始できるとともに、パイプライン処理することも可能になる。
(実施の形態3)
実施の形態1及び2においては、送信側のMIMO通信装置が、自律的に、又は、受信側のMIMO通信装置との間で予め決められたパタン変更順序で、初回送信時と再送時とでコードブロックの組み合わせを変更している。
これに対して、実施の形態3では、受信側のMIMO通信装置において、変更後のコードブロック配置パタンを決定し、決定されたコードブロックパタン情報を送信側のMIMO通信装置にフィードバックする。
なお、以下では、実施の形態1と同様に、トランスポートブロックがコードブロック単位で複数の送信ストリームにマッピングされる場合について説明する。
図17は、実施の形態3に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図17において、MIMO通信装置400は、マッピング部410を有する。
マッピング部410は、復号部170で復号されたマッピングパタン情報を入力とし、このマッピングパタン情報に基づいて、コードブロックのマッピングパタンを初回送信時と再送時とで変更する。このマッピングパタン情報は、例えば、シフト数である。図18には、マッピングパタン情報の示すシフト数が3の場合のマッピングパタン変更例が示されている。図18では、特に反時計回りにシフトさせる場合が示されている。
図19は、実施の形態3に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図19において、MIMO通信装置500は、マッピングパタン情報生成部510を有する。
マッピングパタン情報生成部510は、CRC判定部(図示せず)から受け取るコードブロックごとの復号成否情報に基づいて、マッピングパタン情報を生成する。
図20は、マッピングパタン情報生成部510におけるマッピングパタン決定方法の説明に供する図である。図20において、1つのトランスポートブロックは、8つのコードブロックから構成されている。
そして、初回送信において、ストリーム#1には、コードブロック#1、2、3、4がこの順番でマッピングされ、ストリーム#2には、コードブロック#5、6、7、8がこの順番でマッピングされる。すなわち、初回送信においては、コードブロック#1、5が1つの組を構成し、コードブロック#2、6が1つの組を構成し、コードブロック#3、7が1つの組を構成し、コードブロック#4、8が1つの組を構成する。
このマッピングパタンで送信されたトランスポートブロックは、MIMO通信装置500で受信され、CRC判定部(図示せず)において、コードブロック#1、2、3、6は誤りがないと判定され、残るコードブロック#4、5、7、8は誤りがあると判定されている。
マッピングパタン情報生成部510は、初回送信時のマッピングパタンに対してコードブロックを順次「巡回シフト」させ、「最良のマッピングパタン」を探索する。そして、この最良のマッピングパタンへのシフト数が、マッピングパタン情報として送信される。
ここで「巡回シフト」とは、2つのストリーム#1、2を両端で繋がっているチェーンとして捉え、コードブロックの配置位置をずらすことを意味する。ここでは、巡回シフトの方向を反時計回りとしている。
また、「最良のマッピングパタン」は、復号に成功したコードブロックと復号に失敗したコードブロックとから構成される組みの数が最多となるマッピングパタンである。さらに、復号に成功したコードブロックが優先的に通信品質の低いストリームにマッピングされることが好ましい。すなわち、復号が成功したコードブロックが第1送信ストリーム(図20では、ストリーム#1)に配置される数が、第1送信ストリームより通信品質の悪い第2送信ストリーム(図20では、ストリーム#2)に配置される数よりも多くなることが好ましい。
このように本実施の形態によれば、MIMO通信装置400において、マッピング部410が、MIMO通信装置500からフィードバックされるマッピングパタン情報を取得し、このマッピングパタン情報に基づいて、コードブロックの組み合わせを変更する。このマッピングパタン情報は、復号に成功したコードブロックと復号に失敗したコードブロックとから構成される組みの数が最多となるマッピングパタンへのシフト数である。
こうすることで、干渉キャンセルゲインを得ることができる復号失敗コードブロックの数を多くすることができるので、その復号失敗コードブロックの復号が再送時に成功する確率を高くすることができる。この結果、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
なお、以上の説明においては、トランスポートブロックの全体で巡回シフトしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図21に示すように、コードブロック群をいくつかのグループに分け、各グループにおいて巡回シフトしてもよい。
そして、マッピングパタン情報生成部510が、すべてのグループでシフト数を合わせながら順次巡回シフトし、復号に成功したコードブロックと復号に失敗したコードブロックとから構成される組みの数に関する全グループの総和が最多となるシフト数をマッピングパタン情報としてフィードバックしてもよい。
こうすることで、シフト量が限定されるので、マッピングパタン情報に必要なビット数を削減することができる。
また、各グループで最適なマッピングパタンを決定し、各グループのシフト数をフィードバックしてもよい。
こうすることで、より適切な組み合わせを選択できるので、受信側の受信性能が向上する。この結果、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
また、マッピング部410は、マッピングに用いたマッピングパタン情報をMIMO通信装置500に対して送信してもよい。
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。
2008年6月24日出願の特願2008−164756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。
本発明のMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法は、コードブロック間で信頼度の均一化を図ることにより伝送効率を向上するものとして有用である。
本発明は、MIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法に関する。
従来から通信の確実性を向上させる技術として、誤り訂正符号化が利用されている。また、そのような他の技術として、受信側で復号できなかったデータを再送する再送技術(例えば、HARQ(Hybrid-Automatic Repeat reQuest))が利用されている。
3GPPでは、トランスポートブロック(Transport block(TB))単位でHARQ再送制御が行われる。このトランスポートブロックは、誤り訂正符号化単位であるコードブロック(Code block(CB))群によって構成される。
図1は、トランスポートブロックの形成方法の説明に供する図である。
図1に示すように、まず、トランスポートブロックのデータ列にCRC(Cyclic Redundancy Check)が付加される。そして、CRCが付加されたデータ列をコードブロックに対応する複数の部分データ列に分割し、得られた複数のコードブロックにCRCをそれぞれ付加する。
そして、複数のコードブロックは、誤り訂正符号化処理、レートマッチング処理(間引き、繰り返しなど)を施された後に結合される。こうして図2に示すトランスポートブロックが形成される。
この符号化処理後のトランスポートブロックはコードワードとして送信され、このコードワードの受信側では、図1を用いて説明した処理に対応する受信処理が行われる。すなわち、まず、受信コードワードに対して復号処理が施される。そして、トランスポートブロックに付加されたCRC(各コードブロックに付加されたCRCを含む)を用いて、受信コードワードに誤りがあるか否かの判定(CRC判定)が行われる。
このCRC判定の結果、OKの場合(つまり、誤りがない場合)には、受信側から送信側に対してACKが報告される一方、NGの場合(つまり、誤りがある場合)には、NACKが報告される。なお、このNACKは、トランスポートブロック単位で誤りの有無を示すものであり、コードブロック単位で誤りの有無を示すものではない。
そして、送信側は、NACKを受信した場合、このNACKに対応するトランスポートブロックを再送する。
以上のようにトランスポートブロックを再送制御の単位とすることにより、受信側は、いずれかのコードブロックに関するCRC判定の結果がNGとなった場合、残りのコードブロックに対する復号処理等の受信処理を停止することができる。従って、受信側は、無駄な処理を省くことができるので、消費電力を削減することができる。
さらに、トランスポートブロックを再送制御の単位とすることにより、コードブロックを再送単位にする場合に比べて、再送制御に係るシグナリング量を削減することができる。再送制御に係るシグナリングとは、例えば、ACK/NACK信号、再送単位に付加さ
れるプロセス番号などである。
また、3GPP LTEで扱われる技術として、MIMO(Multiple Input Multiple Output)がある。非特許文献1には、4×4MIMOにおけるトランスポートブロックの送信技術が開示されている。図3は、非特許文献1に開示された送信技術が適用されたMIMO送信装置の構成を示すブロック図である。
図3において、符号化部で形成されたトランスポートブロック(コードワード)は、S/P部(シリアルパラレル変換部)に入力される。そして、S/P部は、トランスポートブロックに含まれる複数のコードブロックをそれぞれ分割し、1つのコードブロックから得られた複数の部分コードブロックをそれぞれ異なるストリームにマッピングする。図4においては、コードブロック♯1の部分コードブロック#1A、#1Bは、それぞれストリーム#1及びストリーム#2にマッピングされている。
このMIMO送信装置は、上記した再送制御が適用されるので、トランスポートブロック単位でしか伝送の成功失敗を判断できない。従って、このMIMO送信装置は、NACKを受信した場合、トランスポートブロックを構成する全てのコードブロックを再送する。
ところで、MIMO通信では、伝搬環境によってはストリーム間で通信品質が異なるケースがある。従って、複数のストリームに対するトランスポートブロックのマッピングパタンを固定すると、トランスポートブロックの特定部分で誤りが繰り返し発生してしまうことがある。
この問題を解決するために、非特許文献1では、マッピングされる信号をストリーム間で再送毎に入れ替えるMIMO送信方法が提案されている。すなわち、図5に示すように、初回送信時には、部分コードブロックであるコードブロック#1A、#2A、#3A、#4Aがストリーム#1にマッピングされ、且つ、コードブロック#1B、#2B、#3B、#4Bがストリーム#2にマッピングされる。これに対して、再送1回目では、初回送信時でストリーム#1にマッピングされていたコードブロック#1A、#2A、#3A、#4Aがストリーム#2にマッピングされる。
こうしてマッピングされる信号をストリーム間で再送毎に入れ替えることにより、任意のコードブロックにおけるシンボルの信頼度が均一化される。これにより、ストリーム間での通信品質の偏りに起因した誤りが特定部分で繰り返して起こる確率を低減することができる。
R1-072384, "HARQ performance enhancement", Nortel, Kobe, Japan, 7- 11 May, 2007
しかしながら、上記従来のMIMO送信方法では、コードブロックにおけるシンボルの信頼度は均一化されるものの、コードブロック間の信頼度の均一化が図られていないため、特定のコードブロックで誤りが繰り返えされる可能性が高い。これに伴い、伝送効率が低下してしまう問題がある。
本発明の目的は、コードブロック間で信頼度の均一化を図ることにより伝送効率を向上
するMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法を提供することである。
本発明のMIMO送信装置は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)を、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO送信装置であって、前記トランスポートブロックをコードブロック単位で符号化することによりコードワードを形成する符号化手段と、前記コードワードを前記複数の送信ストリームにマッピングする手段であって、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、前記トランスポートブロックの前回送信時と今回送信時とで変更するマッピング手段と、を具備する構成を採る。
本発明のMIMO受信装置は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO受信装置であって、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、前記復号に成功したコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する形成手段と、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に前記形成手段によって形成された干渉レプリカ信号を除去した後に、前記今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する分離手段と、を具備する構成を採る。
本発明のMIMO伝送信号形成方法は、データ列から構成されるコードブロック(Code
block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)をコードブロック単位で符号化することによりコードワードを形成するステップと、前記コードワードを複数の送信ストリームにマッピングすることにより、MIMO信号を形成するステップと、を具備し、前記MIMO信号において同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせは、前回送信時と今回送信時とで異なる。
本発明のMIMO伝送信号分離方法は、データ列から構成されるコードブロック(Code
block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO伝送信号分離方法であって、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、前記復号に成功したコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成するステップと、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に前記形成ステップで形成された干渉レプリカ信号を除去するステップと、前記干渉レプリカ信号除去後の前記今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離するステップと、を具備する。
本発明によれば、コードブロック間で信頼度の均一化を図ることにより伝送効率を向上するMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法を提供することができる。
トランスポートブロックの形成方法の説明に供する図 トランスポートブロックの構成を示す図 従来のMIMO送信装置の構成を示すブロック図 図3のMIMO送信装置におけるマッピング方法の説明に供する図 従来のマッピングパタンの一例を示す図 本発明の実施の形態1に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 図6のMIMO通信装置が備える機能部のうち、符号化部、マッピング部、及びMIMO変調部を示すとともに、これらの機能部の入力信号及び出力信号を模式的に示す図 トランスポートブロックの初回送信及び再送における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図 実施の形態1に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 受信側のMIMO通信装置の動作説明に供する図 2回目再送時のマッピングパタンの一例を示す図 マッピングパタンの他の例を示す図 実施の形態2に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 トランスポートブロックの初回送信におけるコードブロックのマッピングパタンの一例を示す図 トランスポートブロックの再送1回目及び再送2回目における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図 トランスポートブロックの初回送信及び再送における、コードブロックのマッピングパタンの他の例を示す図 実施の形態3に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 マッピングパタン情報の示すシフト数が3の場合のマッピングパタン変更例を示す図 実施の形態3に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図 図19のマッピングパタン情報生成部におけるマッピングパタン決定方法の説明に供する図 巡回シフト方法のバリエーションを示す図
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図6は、実施の形態1に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図6に示されるMIMO通信装置100は、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)を、複数の送信ストリームを用いて送信する。なお、以下では、説明を簡単にするために、トランスポートブロックの送信に用いられる送信ストリームが2個の場合について説明するが、送信ストリームの数はこれに限定されるものではなく、3個以上でもよい。
図6において、MIMO通信装置100は、符号化部110と、マッピング部120と、MIMO送信部130と、受信RF部140と、チャネル推定部150と、等化部160と、復号部170とを有する。MIMO送信部130は、MIMO変調部132と、プリコーディング部134と、送信RF部136とを有する。
図7は、MIMO通信装置100が備える機能部のうち、符号化部110、マッピング部120、及びMIMO変調部132を示すとともに、これらの機能部の入力信号及び出力信号を模式的に示す図である。
符号化部110は、送信データであるコードブロックを複数含むトランスポートブロックを入力とし、当該トランスポートブロックをコードブロック単位で符号化する。こうして形成された符号化処理後のトランスポートブロックは、メモリ(図示せず)に保持され
るとともに、コードワードとしてマッピング部120に出力される。
また、符号化部110は、復号部170から受け取るACK又はNACKを入力とし、ACK又はNACKに応じたトランスポートブロックを出力する。
すなわち、NACKが入力される場合には、符号化部110は、メモリに保持されているコードワードをマッピング部120に再度出力する。こうして再送処理が実行される。また、符号化部110は、1つのトランスポートブロックに関してNACKを受け取った回数をカウントするカウンタ(図示せず)を有し、NACKを受け取る毎にカウンタ値(つまり、送信回数情報)をマッピング部120に出力する。
一方、ACKが入力される場合には、符号化部110は、メモリに保持されているコードワードの次のトランスポートブロックをコードブロック単位で符号化する。
マッピング部120は、コードワードを入力とし、当該コードワードを複数の送信ストリームにマッピングする。ここでは、マッピング部120は、図7に示すようにコードワードをコードブロック単位で送信ストリームにマッピングする。すなわち、図7において、同一のトランスポートブロックに含まれるコードブロック#1〜4に関し、マッピング部120は、コードブロック#1、2をストリーム#1にマッピングするとともに、コードブロック#3、4をストリーム#2にマッピングする。
また、マッピング部120は、同じ送信区間にマッピングされるコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。マッピング部120は、今回の送信におけるマッピングパタン情報をトランスポートブロックの前に出力する。このマッピングパタン情報を復号することにより、受信側は、そのマッピングパタン情報に続けて送信されるトランスポートブロックのマッピングパタンを特定することができる。
図8は、トランスポートブロックの初回送信及び再送における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図である。
図8においては、初回送信時のマッピングパタンに対して、第1に、マッピングされるコードブロックがストリーム間で入れ替えられ、第2に、ストリーム1にマッピングされるコードブロックの時間に関する順序(又は、周波数に関する順序)が入れ替えられている。
MIMO送信部130は、マッピング部120から出力されたトランスポートブロックを入力とし、当該トランスポートブロックからMIMO送信信号を形成する。具体的には、MIMO送信部130において、MIMO変調部132が、ストリームにマッピングされたコードブロックを入力とし、ストリームごとに変調処理を施してMIMO変調信号を形成する。この変調処理では、QPSK、QAM等の変調方式が用いられる。そして、プリコーディング部134が、MIMO変調部132から出力されるMIMO変調信号に対し、ビーム形成用のウェイトを乗算する。そして、送信RF部136は、各ストリームに対し、D/A変換、アップコンバート、増幅等の送信無線処理を行う。ここでは、2個のストリームが用いられるので、送信RF部136−1、2が設けられている。
こうして形成されたMIMO送信信号は、複数のアンテナから送信される。
受信RF部140は、受信アンテナで受信した信号に対し、増幅、ダウンコンバート、A/D変換等の受信無線処理を行う。
チャネル推定部150は、受信信号に含まれる既知シンボルに基づいて、伝搬路での変動量を推定する。
等化部160は、チャネル推定部150で得られたチャネル推定値を用いて、受信信号の等化処理を行う。
復号部170は、等化後信号から誤り訂正復号などを行い、後述するMIMO受信装置からフィードバックされたACK/NACK情報を出力する。
図9は、実施の形態1に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。
図9に示されるMIMO通信装置200は、MIMO通信装置100から送信された、データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数のストリームを受信する。そして、MIMO通信装置200は、複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号する。ここでは、MIMO通信装置100に合わせて、受信ストリームが2個の場合について説明する。
図9において、MIMO通信装置200は、受信RF部210と、マッピング制御部215と、信号分離部220と、符号化部250と、チャネル推定部255と、干渉レプリカ生成部260と、ACK/NACK生成部265と、変調部270と、送信RF部275とを有する。
受信RF部210は、各受信アンテナで受信した信号に対し、増幅、ダウンコンバート、A/D変換の受信無線処理を行う。
マッピング制御部215は、受信信号を復号し、受信信号に含まれるマッピングパタン情報を干渉レプリカ生成部260及び信号分離部220に出力する。
信号分離部220は、今回の送信が初回送信である場合、又は、今回の再送時より前に復号に成功した(つまり、復号結果に誤りのない)コードブロックがない場合には、マッピング制御部215から受け取るマッピング情報に基づいて、今回受信した複数の受信ストリームから、ストリームランキングが上位のストリームから順番に分離する。
一方、信号分離部220は、今回の再送時より前に復号に成功したコードブロックがある場合には、今回受信した複数の受信ストリームから、干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカを除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
図9においては、信号分離部220は、受信ストリームごとに設けられた複数の減算器を有する減算処理部222と、チャネル推定部224と、等化部226と、復号部228と、符号化部232と、干渉レプリカ生成部234と、遅延部236と、減算処理部238と、チャネル推定部242と、等化部244と、復号部246とを有する。
減算処理部222は、受信RF部210から受け取る複数の受信ストリームから、干渉レプリカを減算し、得られた複数のストリームをチャネル推定部224、等化部226、及び遅延部236に出力する。
チャネル推定部224は、受信信号内の既知シンボルから伝搬路での変動量を推定する。
等化部226は、チャネル推定部224で得られたチャネル推定値を用いて、受信信号の等化処理を行う。
復号部228は、ターボ符号などの復号を行う。
符号化部232は、復号部228で得られた符号データに対して、送信側の符号化部110と同様の符号化処理(ターボ符号など)を行う。
干渉レプリカ生成部234は、符号化部232で得られた、復号成功コードブロックの復号データ、マッピング制御部215からのマッピングパタン情報、及び、チャネル推定部224で得られたチャネル推定値に基づいて、ストリームランキングが1番目のストリームにマッピングされたコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する。
遅延部236は、複数のストリームに対して一定の遅延を与える。
減算処理部238は、遅延部236にて遅延された複数のストリームから、干渉レプリカ生成部234で得られた干渉レプリカを減算し、得られた複数のストリームをチャネル推定部242及び等化部244に出力する。
チャネル推定部242は、受信信号内の既知シンボルから伝搬路での変動量を推定する。
等化部244は、ターボ符号などの復号を行う。
復号部246は、送信側の符号化部110と同様の符号化処理(ターボ符号など)を行う。
符号化部250は、復号に成功した(つまり、復号結果に誤りのない)コードブロックを入力とし、当該コードブロックに対して送信側の符号化部110と同様の符号化処理を施す。
チャネル推定部255は、受信信号に含まれる既知信号に基づいて、伝搬路での変動量を推定する。
干渉レプリカ生成部260は、符号化部250で得られた、復号成功コードブロックの復号データ、及び、チャネル推定部255で得られたチャネル推定値に基づいて、復号成功コードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する。干渉レプリカ生成部260は、入力される復号成功コードブロックの識別情報と、これに対応する干渉レプリカ信号を一時保持する。
干渉レプリカ生成部260は、マッピング制御部215から受け取るマッピング情報に基づいて、今回再送されるトランスポートブロックにおいて復号成功コードブロックがマッピングされているタイミングで、干渉レプリカを減算処理部222に出力する。
ACK/NACK生成部265は、復号部228及び復号部246の出力段に設けられるCRC判定部(図示せず)から受け取る、トランスポートブロックの復号成否情報に基づいて、ACK又はNACKを生成する。生成されたACK(又は、NACK)は、変調
部270で変調処理が施され、送信RF部275で送信無線処理が施された後に、アンテナを介して送信される。
以上の構成を有するMIMO通信装置100及びMIMO通信装置200から構成される通信システムの動作について図6乃至図10を参照して説明する。
以下の説明では、次の事項を前提とする。(1)図8に示すように、1トランスポートブロックには、4つのコードブロックが含まれる。(2)トランスポートブロックが2つのストリームで送信される。(3)初回送信及び再送時ともに、ストリーム#1の通信品質(例えば、SINR)に比べて、ストリーム#2の通信品質が低い。(4)初回送信において、コードブロック#1の伝送のみが成功し、他のコードブロックの伝送が失敗している。
まず、MIMO通信装置100において、マッピング部120は、初回送信に際して、コードブロック#1、2をストリーム#1にマッピングするとともに、コードブロック#3、4をストリーム#2にマッピングする。同一の時間又は周波数で且つ異なるストリームで送信されるコードブロックの組みは、コードブロック#1、3の組みと、コードブロック#2、4の組みである。すなわち、空間領域で、コードブロック#1、3が1つの組を構成し、コードブロック#2、4がもう1つの組みを構成する。
こうしてマッピングされたトランスポートブロックは、MIMO通信装置200へ送信される。そして、2つの送信ストリームは、伝搬路において重なり合って、MIMO通信装置200において受信される。
MIMO通信装置200において、複数のアンテナで受信された複数の受信ストリームは、送信ストリームに対応するストリームに分離される。
すなわち、等化部226及び復号部228を含む第1の信号分離処理部は、複数の受信ストリームから、先ずストリームランキングが1番のストリームを抽出する。ストリームランキングは、通常、通信品質の良いストリームから順番にランキングされる。従って、ここではストリーム#1に関する受信データ(復号データ)が復号部228から出力される。
そして、ここでは、復号部228の後段に設けられるCRC判定部(図示せず)では、コードブロック#1には誤りがなく(CRC=OK)、コードブロック#2には誤りがある(CRC=NG)判定が得られる。
また、等化部226で抽出されたストリーム#1の復号データは、符号化部232によって符号化される。そして、干渉レプリカ生成部234は、符号化部232で得られた符号化データに基づいて、干渉レプリカを生成する。
また、複数の受信ストリームは、遅延部236によって遅延を与えられた後、減算処理部238によって干渉レプリカ生成部234で得られた干渉レプリカが減算される(図10参照)。こうして得られた干渉レプリカ減算後の受信ストリームは、等化部244及び復号部246を含む第2の信号分離処理部によって抽出される。ここでは、ストリーム#2に関する受信データ(復号データ)が復号部246から出力される。
そして、ここでは、CRC判定部(図示せず)では、コードブロック#3、4ともに誤りがある判定が得られる。
そして、そのCRC判定部は、トランスポートブロックに含まれる複数のコードブロックのうち1つでも誤っている場合には、ACK/NACK生成部265に復号不成功情報を出力する一方、すべてに誤りがない場合にのみ、ACK/NACK生成部265に復号成功情報を出力する。
ここで想定しているケースでは、ACK/NACK生成部265は、復号不成功情報を受け取るので、NACKを生成してMIMO通信装置100に送信する。
MIMO通信装置100は、NACKを受け取ると、コードブロックのマッピングパタンを変更してトランスポートブロックを再送する。
すなわち、MIMO通信装置100において、マッピング部120は、同じ送信区間にマッピングされるコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。図8では、空間領域におけるコードブロックの組が、コードブロック#4、1の組みと、コードブロック#3、2の組みとに変更されている。すなわち、上記したように、マッピング部120は、マッピングされるコードブロックをストリーム間で入れ替えるとともに、同一のストリームにマッピングされるコードブロックの時間に関する順序(又は、周波数に関する順序)を入れ替えることにより、空間領域におけるコードブロックの組を変更している。
ここで、初回送信時において、コードブロック#3は、コードブロック#1の復号が成功しているので、コードブロック#1の干渉キャンセルゲインを得ている。従って、通信品質の低いストリーム#2にマッピングされたコードブロックであっても、コードブロック#3は、コードブロック#4と比較すると、信頼度が高い。また、コードブロック#2とコードブロック#4とを比較すると、ストリーム#1の通信品質がストリーム#2のものより高いことから、コードブロック#2の信頼度の方が高い。結果的に、コードブロック#4の信頼度が最も低いことになる。
従って、図8に示す再送時のマッピングパタンでは、既に復号に成功したコードブロック#1と最も信頼度の低いコードブロック#4とが組を構成し、コードブロック#3とコードブロック#2とが組を構成している。また、このマッピングパタンでは、復号成功コードブロック又は信頼度の高いコードブロックが、優先的に通信品質の低いストリームにマッピングされている。
こうしてマッピングされたトランスポートブロックは、MIMO通信装置200へ送信される。
MIMO通信装置200において、複数のアンテナで受信された複数の受信ストリームは、送信ストリームに対応するストリームに分離される。
ただし、再送時においては、今回の再送時より前に復号に成功したコードブロックがある場合には、信号分離部220が、今回受信した複数の受信ストリームから、干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカを除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
ここでは、コードブロック#1に対応する干渉レプリカが生成されているので、減算処理部222において、複数の受信ストリームからその干渉レプリカが除去(干渉キャンセル)される(図10参照)。
そして、第1の信号分離処理部において、干渉レプリカ除去後の複数の受信ストリーム
から、ストリーム#1に関する受信データが抽出される。
ここで、従来は、上記した初回送信の場合と同様に、ストリームランキングが上位のストリームの復号データから干渉レプリカを生成し、下位のストリームを抽出する前にその干渉レプリカを複数の受信ストリームから除去して、下位ストリームを抽出する。
これに対して、MIMO通信装置200は、干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカに対応するコードブロックがマッピングされているストリームのランキングに関わらず、まず、再送に係る複数の受信ストリームから、初回送信時に干渉レプリカ生成部260で生成された干渉レプリカを除去した後に、再送時に受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
こうすることで、コードブロック#4の信号分離において、コードブロック#1の干渉キャンセルゲインを得ることができる。
以上のように本実施の形態によれば、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックを、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO通信装置100において、マッピング部120が、コードワードをコードブロック単位で送信ストリームにマッピングするとともに、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。すなわち、シンボル区間に着目すると、マッピング部120は、コードワードを複数の送信ストリームにマッピングするとともに、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。
こうすることで、再送することによってコードブロック間で信頼度が均一化される。特に、受信側に干渉キャンセラが適用される場合には、前回送信時に受信品質の悪かったコードブロックが干渉キャンセルゲインを得る確率を高くすることができる。これにより、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
また、マッピング部120は、複数のコードブロックのマッピング先送信ストリームを、初回送信時と再送時とで入れ替える。
こうすることで、送信ストリームの通信品質に差がある場合でも、コードブロック間で信頼度を均一化することができる。
また、本実施の形態によれば、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックがマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO通信装置200において、干渉レプリカ生成部260が、復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、その復号成功コードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成し、信号分離部220が、今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に干渉レプリカ生成部260によって形成された干渉レプリカ信号を除去した後に、今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する。
こうすることで、干渉レプリカ信号を除去した後に複数の受信ストリームを分離する際に、干渉キャンセルゲインを確実に得ることができる。従って、信号分離精度が向上するので、結果的に再送回数を低減することができる。これにより、伝送効率を向上することができる。
因みに、上記した非特許文献1に開示された技術では、各シンボル区間において、同一のコードブロックに属するシンボルデータが複数のストリームにマッピングされているため、受信側に干渉キャンセラ自体を適用することができない。
なお、以上の説明では、複数のコードブロックのマッピング先送信ストリーム、及び、送信ストリームにマッピングされるコードブロックの順序が入れ替えられる場合について説明した。これに対して、一部の送信ストリームにおいてコードブロックの順序を入れ替えるだけでも、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更することができる。こうすることでも、送信ストリームの通信品質に差がない場合には、コードブロック間で信頼度を十分均一化することができる。
また、以上の説明では、初回送信時と再送時とで、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを変更する場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前回送信時(初回送信時を含む)と今回送信時とで同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを変更してもよい。
さらに、すべての再送時で異なるコードブロックの組み合わせが用いられてもよい。すなわち、この場合、図8の再送1回目に続く再送2回目では、例えば、図11に示すマッピングパタンでトランスポートブロックが送信される。
こうすることで、再送を重ねるに連れてコードブロック間で信頼度がより均一化される。特に、受信側に干渉キャンセラが適用される場合には、前回送信時に受信品質の悪かったコードブロックが干渉キャンセルゲインを得る確率が一層高くなる。これにより、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
また、以上の説明では、1つのコードブロックに対して1つのコードブロックが組となる場合について説明したが、図12に示すように、1つのコードブロックに対して複数のコードブロックの部分コードブロックを組みにしてもよい。これは、図12において、コードブロック#3A及びコードブロック#4Aを1つの新たなコードブロックとして、また、コードブロック#3B及びコードブロック#4Bを1つの新たなコードブロックとして捉えれば、1つのコードブロックに対して1つのコードブロックが組となる場合と同様に扱うことができる。このように捉えれば、図12に示す場合でも、前回送信時(初回送信時を含む)と今回送信時とで同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせが変更されている。
また、マッピング部120は、初回送信時において、誤り特性に差がある複数のコードブロックを優先的に組み合わせてもよい。すなわち、マッピング部120は、初回送信時において、予め送信ストリーム間で誤り特性の偏りをつくってもよい。誤り特性に差がある複数のコードブロックの組み合わせとしては、例えば、構成ビット数が少ないため誤り易いコードブロックと構成ビット数が多いことにより誤り難いコードブロックとの組み合わせ、又は、構成ビットに含まれるフィラービットが(filler bit)数が少ないため誤り易いコードブロックとフィラービット数が多いため誤り難いコードブロックとの組み合わせなどを挙げることができる。
こうすることで、誤り難い(つまり、復号が成功する可能性の高い)コードブロックから得られる干渉レプリカを用いた干渉キャンセルのゲインを誤り易いコードブロックが得る可能性を高めることができる。
また、以上の説明においては、MIMO通信装置100の送信信号にマッピングパタン
情報が含まれる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、MIMO通信装置100とMIMO通信装置200との間で予めマッピングパタンの変更パタンを共有しておいてもよい。この場合には、MIMO通信装置200は、NACKの送信回数をカウントするカウンタ(図示せず)を有し、NACKの送信毎にカウント値をマッピング制御部215に出力する。そして、このカウント値に基づいて、マッピング制御部215がマッピングパタンを特定する。
また、以上の説明においては、1つのトランスポートブロックに4つのコードブロックが含まれる場合について説明したが、1つのトランスポートブロックに含まれるコードブロックの数はこれに限られない。
トランスポートブロックに含まれるコードブロックの数が多い場合には、コードブロック群をいくつかのグループに分け、再送時のコートブロックの組み合わせをそのグループ内で変更してもよい。
こうすることで、受信側において、再送時にトランスポートブロックのすべてを受信する前に、グループ単位で復号処理を開始することができるので、復号処理を早く開始できるとともに、パイプライン処理することも可能になる。
また、以上の説明では、信号分離部220を干渉キャンセルする構成(つまり、SIC:Successive Interference Cancellationが適用される構成)としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、MLD(Maximum Likelihood Detection)を行う構成としてもよい。
(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1と同様に、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックが、複数の送信ストリームを用いて送信される。
ただし、実施の形態1では、トランスポートブロック(コードワード)がコードブロック単位で送信ストリームにマッピングされているのに対して、実施の形態2では、トランスポートブロック(コードワード)がシンボル単位で送信ストリームにマッピングされる。
図13は、実施の形態2に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図13において、MIMO通信装置300は、マッピング部310を有する。
マッピング部310は、コードワードを入力とし、当該コードワードを複数の送信ストリームにマッピングする。ここでは、マッピング部310は、図14に示すようにコードワードをシンボル単位で送信ストリームにマッピングする。なお、図14において、#1、2、3、4は、それぞれコードブロック#1、2、3、4を構成するシンボルを表している。すなわち、図14において、同一のコードブロックを構成するシンボルは、ストリーム#1及びストリーム#2のいずれにもマッピングされる。また、同一シンボル区間には、異なるコードブロックに属するシンボルがマッピングされる。例えば、図14における最初のシンボル区間には、コードブロック#1に属するシンボルがストリーム#1にマッピングされ、コードブロック#2に属するシンボルがストリーム#2にマッピングされる。つまり、マッピング部310は、同一シンボルリソースにおいて、空間領域で異なるコードブロックのシンボルをマッピングする。
また、マッピング部310は、同じシンボル区間にマッピングされるコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。
図15は、トランスポートブロックの再送1回目及び再送2回目における、コードブロックのマッピングパタンの一例を示す図である。
図15においては、図14の初回送信時のマッピングパタンに対して、ストリーム2にマッピングされたシンボルの順序が入れ替えられている。すなわち、図15において、ストリーム#2の先頭に連続してマッピングされているシンボル#2、1、4、3は、再送1回目時には、シンボル#3、4、1、2の順序でマッピングされている。再送2回目時には、更にストリーム2にマッピングされたシンボルの順序が入れ替えられている。
このように本実施の形態によれば、データ列から構成されるコードブロックを複数含むトランスポートブロックを、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO通信装置300において、マッピング部310が、コードワードを複数の送信ストリームにマッピングするとともに、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、トランスポートブロックの初回送信時と再送時とで変更する。
こうすることで、空間ダイバーシティ効果が得られるとともに、再送することによってコードブロック間で信頼度が均一化される。これにより、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
なお、以上の説明においては、1つのトランスポートブロックに4つのコードブロックが含まれる場合について説明したが、1つのトランスポートブロックに含まれるコードブロックの数はこれに限られない。
トランスポートブロックに含まれるコードブロックの数が多い場合には、コードブロック群をいくつかのグループに分け、再送時のコートブロックの組み合わせをそのグループ内で変更してもよい。図16において、コードブロック#1、2、3、4はグループ#1を構成し、コードブロック#5、6、7、8はグループ#2を構成する。
こうすることで、受信側において、再送時にトランスポートブロックのすべてを受信する前に、グループ単位で復号処理を開始することができるので、復号処理を早く開始できるとともに、パイプライン処理することも可能になる。
(実施の形態3)
実施の形態1及び2においては、送信側のMIMO通信装置が、自律的に、又は、受信側のMIMO通信装置との間で予め決められたパタン変更順序で、初回送信時と再送時とでコードブロックの組み合わせを変更している。
これに対して、実施の形態3では、受信側のMIMO通信装置において、変更後のコードブロック配置パタンを決定し、決定されたコードブロックパタン情報を送信側のMIMO通信装置にフィードバックする。
なお、以下では、実施の形態1と同様に、トランスポートブロックがコードブロック単位で複数の送信ストリームにマッピングされる場合について説明する。
図17は、実施の形態3に係る送信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図17において、MIMO通信装置400は、マッピング部410を有する。
マッピング部410は、復号部170で復号されたマッピングパタン情報を入力とし、
このマッピングパタン情報に基づいて、コードブロックのマッピングパタンを初回送信時と再送時とで変更する。このマッピングパタン情報は、例えば、シフト数である。図18には、マッピングパタン情報の示すシフト数が3の場合のマッピングパタン変更例が示されている。図18では、特に反時計回りにシフトさせる場合が示されている。
図19は、実施の形態3に係る受信側のMIMO通信装置の構成を示すブロック図である。図19において、MIMO通信装置500は、マッピングパタン情報生成部510を有する。
マッピングパタン情報生成部510は、CRC判定部(図示せず)から受け取るコードブロックごとの復号成否情報に基づいて、マッピングパタン情報を生成する。
図20は、マッピングパタン情報生成部510におけるマッピングパタン決定方法の説明に供する図である。図20において、1つのトランスポートブロックは、8つのコードブロックから構成されている。
そして、初回送信において、ストリーム#1には、コードブロック#1、2、3、4がこの順番でマッピングされ、ストリーム#2には、コードブロック#5、6、7、8がこの順番でマッピングされる。すなわち、初回送信においては、コードブロック#1、5が1つの組を構成し、コードブロック#2、6が1つの組を構成し、コードブロック#3、7が1つの組を構成し、コードブロック#4、8が1つの組を構成する。
このマッピングパタンで送信されたトランスポートブロックは、MIMO通信装置500で受信され、CRC判定部(図示せず)において、コードブロック#1、2、3、6は誤りがないと判定され、残るコードブロック#4、5、7、8は誤りがあると判定されている。
マッピングパタン情報生成部510は、初回送信時のマッピングパタンに対してコードブロックを順次「巡回シフト」させ、「最良のマッピングパタン」を探索する。そして、この最良のマッピングパタンへのシフト数が、マッピングパタン情報として送信される。
ここで「巡回シフト」とは、2つのストリーム#1、2を両端で繋がっているチェーンとして捉え、コードブロックの配置位置をずらすことを意味する。ここでは、巡回シフトの方向を反時計回りとしている。
また、「最良のマッピングパタン」は、復号に成功したコードブロックと復号に失敗したコードブロックとから構成される組みの数が最多となるマッピングパタンである。さらに、復号に成功したコードブロックが優先的に通信品質の低いストリームにマッピングされることが好ましい。すなわち、復号が成功したコードブロックが第1送信ストリーム(図20では、ストリーム#1)に配置される数が、第1送信ストリームより通信品質の悪い第2送信ストリーム(図20では、ストリーム#2)に配置される数よりも多くなることが好ましい。
このように本実施の形態によれば、MIMO通信装置400において、マッピング部410が、MIMO通信装置500からフィードバックされるマッピングパタン情報を取得し、このマッピングパタン情報に基づいて、コードブロックの組み合わせを変更する。このマッピングパタン情報は、復号に成功したコードブロックと復号に失敗したコードブロックとから構成される組みの数が最多となるマッピングパタンへのシフト数である。
こうすることで、干渉キャンセルゲインを得ることができる復号失敗コードブロックの
数を多くすることができるので、その復号失敗コードブロックの復号が再送時に成功する確率を高くすることができる。この結果、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
なお、以上の説明においては、トランスポートブロックの全体で巡回シフトしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図21に示すように、コードブロック群をいくつかのグループに分け、各グループにおいて巡回シフトしてもよい。
そして、マッピングパタン情報生成部510が、すべてのグループでシフト数を合わせながら順次巡回シフトし、復号に成功したコードブロックと復号に失敗したコードブロックとから構成される組みの数に関する全グループの総和が最多となるシフト数をマッピングパタン情報としてフィードバックしてもよい。
こうすることで、シフト量が限定されるので、マッピングパタン情報に必要なビット数を削減することができる。
また、各グループで最適なマッピングパタンを決定し、各グループのシフト数をフィードバックしてもよい。
こうすることで、より適切な組み合わせを選択できるので、受信側の受信性能が向上する。この結果、再送回数を低減することができるので、伝送効率を向上することができる。
また、マッピング部410は、マッピングに用いたマッピングパタン情報をMIMO通信装置500に対して送信してもよい。
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。
2008年6月24日出願の特願2008−164756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。
本発明のMIMO送信装置、MIMO受信装置、MIMO伝送信号形成方法、及びMIMO伝送信号分離方法は、コードブロック間で信頼度の均一化を図ることにより伝送効率を向上するものとして有用である。

Claims (12)

  1. データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)を、複数の送信ストリームを用いて送信するMIMO送信装置であって、
    前記トランスポートブロックをコードブロック単位で符号化することによりコードワードを形成する符号化手段と、
    前記コードワードを前記複数の送信ストリームにマッピングする手段であって、同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせを、前記トランスポートブロックの前回送信時と今回送信時とで変更するマッピング手段と、
    を具備するMIMO送信装置。
  2. 前記マッピング手段は、前記コードワードをコードブロック単位で送信ストリームにマッピングするとともに、同じ送信区間にマッピングされたコードブロックの組み合わせを、前記トランスポートブロックの前回送信時と今回送信時とで変更する、
    請求項1に記載のMIMO送信装置。
  3. 前記マッピング手段は、前記複数のコードブロックのマッピング先送信ストリームを、前記トランスポートブロックの前回送信時と今回送信時とで入れ替える、
    請求項2に記載のMIMO送信装置。
  4. 前記マッピング手段は、初回送信時において、誤り特性に差がある複数のコードブロックを優先的に組み合わせる、
    請求項1に記載のMIMO送信装置。
  5. 前記マッピング手段は、前記コードワードをシンボル単位で送信ストリームにマッピングする、
    請求項1に記載のMIMO送信装置。
  6. 前記マッピング手段は、前記コードブロックの組み合わせを再送ごとに変更する、
    請求項1に記載のMIMO送信装置。
  7. 前記トランスポートブロックの受信側からフィードバックされるマッピングパタン情報を取得する取得手段を具備し、
    前記マッピング手段は、前記マッピングパタン情報に基づいて、前記コードブロックの組み合わせを変更する、
    請求項1に記載のMIMO送信装置。
  8. 前記MIMO送信装置は、4個以上のコードブロックを含むトランスポートブロックを2個の送信ストリームを用いて送信し、
    前記マッピングパタン情報は、前記トランスポートブロックを前記2個の送信ストリームにおいてコードブロック単位で巡回シフトさせるシフト数である、
    請求項7に記載のMIMO送信装置。
  9. 前記マッピングパタン情報が示すマッピングパタンは、前記受信側で復号が成功したコードブロックが第1送信ストリームに配置される数が、前記第1送信ストリームより通信品質の悪い第2送信ストリームに配置される数よりも多い、
    請求項7に記載のMIMO送信装置。
  10. データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO受信装置であって、
    復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、前記復号に成功したコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成する形成手段と、
    今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に前記形成手段によって形成された干渉レプリカ信号を除去した後に、前記今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離する分離手段と、
    を具備するMIMO受信装置。
  11. データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)をコードブロック単位で符号化することによりコードワードを形成する形成ステップと、
    前記コードワードを複数の送信ストリームにマッピングすることにより、MIMO信号を形成するステップと、
    を具備し、
    前記MIMO信号において同じシンボル区間にマッピングされた複数のシンボルデータが属するコードブロックの組み合わせは、前回送信時と今回送信時とで異なる、
    MIMO伝送信号形成方法。
  12. データ列から構成されるコードブロック(Code block)を複数含むトランスポートブロック(Transport block)がマッピングされた複数の受信ストリームをストリームごとに分離するとともに、当該分離ストリームをコードブロックごとに復号するMIMO伝送信号分離方法であって、
    復号に成功したコードブロックの復号データに基づいて、前記復号に成功したコードブロックに対応する干渉レプリカ信号を形成するステップと、
    今回受信した複数の受信ストリームから、前回以前の受信時に前記形成ステップで形成された干渉レプリカ信号を除去するステップと、
    前記干渉レプリカ信号除去後の前記今回受信した複数の受信ストリームをストリームごとに分離するステップと、
    を具備するMIMO伝送信号分離方法。
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