WO2010109635A1 - マルチアンテナ通信装置及びマルチアンテナ通信方法 - Google Patents

マルチアンテナ通信装置及びマルチアンテナ通信方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a multi-antenna communication apparatus and a multi-antenna communication method.
  • MIMO Multi Input Multi Output
  • a transmission apparatus in MIMO transmits different data simultaneously from a plurality of transmission antennas, it is theoretically possible to transmit data that is several times the number of transmission antennas as compared with a transmission apparatus having one transmission antenna.
  • a receiving apparatus in MIMO receives data from a plurality of receiving antennas, and performs a matrix operation, for example, to separate data transmitted from each transmitting antenna.
  • the transmission apparatus performs precoding that preliminarily applies reverse characteristics of the channel characteristics to data transmitted from each transmission antenna. Specifically, when CSI (Channel State Information) indicating channel characteristics is fed back from the receiving apparatus to the transmitting apparatus, the transmitting apparatus compensates for deterioration in reception quality caused by the channel characteristics estimated from the CSI. Precoding using a codebook is performed.
  • CSI Channel State Information
  • an object of one aspect is to reduce the error rate of received data.
  • the information data is mapped to the first layer among the plurality of layers corresponding to the plurality of antennas, and the information data mapped to the first layer and a part thereof are mapped to the second layer.
  • a mapping unit that maps information data that overlaps and partially differs, and generates transmission data for each layer by encoding the information data mapped to the first layer and the second layer by the mapping unit
  • An encoding unit and a transmission unit configured to transmit transmission data for each layer generated by the encoding unit from an antenna corresponding to each layer.
  • a reception processing unit that receives data of a plurality of layers in which part of mapped information data overlaps and partly differs, and separates the received data into layer-specific data for each layer
  • a decoding unit that decodes the layer-by-layer data obtained by being separated by the reception processing unit to generate a soft decision value for each layer, and a soft decision value for each layer that is generated by the decoding unit
  • a synthesizer that synthesizes soft decision values corresponding to information data mapped in duplicate on a plurality of layers, and a deciding unit that makes hard decision on layer-specific data using the soft decision values synthesized by the synthesizer And have.
  • the information data is mapped to the first layer among the plurality of layers corresponding to the plurality of antennas, and the information data mapped to the first layer is mapped to the second layer.
  • Mapping step for mapping information data partially overlapping and different in part, and transmission data for each layer by encoding the information data mapped to the first layer and the second layer in the mapping step
  • a transmission step of transmitting transmission data for each layer generated in the encoding step from an antenna corresponding to each layer is
  • a reception processing step of receiving data of a plurality of layers in which a part of mapped information data is overlapped and partly different, and the received data is separated into layer-specific data for each layer A decoding step for decoding the layer-by-layer data obtained by being separated in the reception processing step to generate a soft decision value for each layer, and a soft decision value for each layer generated in the decoding step
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of cross-layer mapping.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating specific examples of the original packet and the auxiliary packet.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a receiving operation of the receiving apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of energy synthesis of data.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of soft decision value synthesis.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a specific example of iterative decoding.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of cross-layer mapping.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a specific example of the relationship between the reception quality and the error rate.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another specific example of cross-layer mapping.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating still another specific example of the cross layer mapping.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating still another specific example of the cross layer mapping.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a transmission apparatus according to the present embodiment.
  • the transmitting apparatus shown in the figure includes a cross-layer mapping unit 101, CRC (Cyclic Redundancy Check) adding units 102-0 to 102-3 as an example of error detection coding, and a turbo code as an example of error correction coding.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • a layer corresponding to the CRC adding unit 102-0, the turbo encoding unit 103-0, the modulating unit 104-0, and the antenna 106-0 is referred to as “layer 0”.
  • the cross-layer mapping unit 101 maps the information bits into a total of four layers by dividing and combining these information bits. Specifically, the cross layer mapping unit 101 maps, for example, information bits corresponding to input two-layer packets to layer 0 and layer 1, respectively. That is, layer 0 and layer 1 are layers in which input information bits are mapped as they are.
  • the cross layer mapping unit 101 divides the information bits mapped to the layer 0 and the layer 1 and maps them to the layer 2 and the layer 3. Specifically, the cross layer mapping unit 101 combines the first half of the information bits mapped to layer 0 and the second half of the information bits mapped to layer 1 to map to layer 2 for example. Further, the cross layer mapping unit 101 combines the second half of the information bits mapped to layer 0 and the first half of the information bits mapped to layer 1 to map to layer 3 for example.
  • the cross layer mapping unit 101 maps the same information bit to a plurality of layers in an overlapping manner. Therefore, in the example described above, the first half of layer 0 and a part of layer 2 overlap, and the second half of layer 0 and a part of layer 3 overlap. Also, the first half of layer 1 and a part of layer 3 overlap, and the second half of layer 1 and a part of layer 2 overlap.
  • CRC adding sections 102-0 to 102-3 add CRC for error detection to the information bits of each layer, and turbo encoding sections 103-0 to 103-3 corresponding to the information bits for each layer including the CRC, respectively. Output to.
  • Turbo encoding sections 103-0 to 103-3 turbo code the information bits of layers 0 to 3, respectively, and generate encoded data in which redundant bits are added to the information bits of layers 0 to 3.
  • the coding rates in the turbo coding units 103-0 to 103-3 may be the same as or different from each other. In the following description, it is assumed that the coding rates in the turbo coding units 103-0 to 103-3 are mainly the same.
  • Modulation sections 104-0 to 104-3 modulate the encoded data of layers 0 to 3, respectively, and output the obtained modulated data to MIMO precoding section 105.
  • the modulators 104-0 to 104-3 modulate the encoded data by a modulation scheme such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), or 64QAM.
  • MIMO precoding section 105 receives CSI (Channel State Information) transmitted from a receiving apparatus, which will be described later, via antennas 106-0 to 106-3, and receives packets including modulation data of each layer as received CSI. Precoding based on. That is, MIMO precoding section 105 sets a code book from channel characteristic information included in CSI, and applies the reverse characteristics of the channel characteristics to the packets of layers 0 to 3 using the set code book. Then, MIMO precoding section 105 transmits the precoded packets of layers 0 to 3 from corresponding antennas 106-0 to 106-3, respectively.
  • CSI Channel State Information
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the receiving apparatus according to the present embodiment.
  • the receiving apparatus shown in the figure includes antennas 201-0 to 201-3, MIMO processing section 202, maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3, turbo decoding sections 204-0 to 204-3, soft decision value combining.
  • Unit 205 hard decision unit 206, error detection unit 207, decoding control unit 208, and LLR (Log-Likelihood Ratio) setting unit 209.
  • the MIMO processing unit 202 receives the data transmitted from the transmission device via the antennas 201-0 to 201-3, and executes predetermined matrix operations and the like, thereby performing the antennas 106-0 to 106-3 of the transmission device.
  • the packets of layers 0 to 3 that are respectively transmitted from are separated.
  • MIMO processing section 202 estimates channel characteristics from the received data, and feeds back CSI including the estimation result to transmitting apparatuses via antennas 201-0 to 201-3.
  • the maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3 combine the overlapping portions of the packets of layers 0 to 3 with the maximum ratio combining.
  • the maximum ratio combining unit 203-0 performs, for example, maximum ratio combining of overlapping portions of layer 0 packets and layer 2 and layer 3 packets.
  • the maximum ratio combining unit 203-1 combines the overlapping portions of the layer 1 packet and the layer 2 and layer 3 packets, and the maximum ratio combining units 203-2 and 203-3 respectively The overlapping parts of the second and third packets and the layer 0 and layer 1 packets are combined at the maximum ratio.
  • the MIMO processing unit 202 and the maximum ratio combining units 203-0 to 203- are input so that the packets of all layers 0 to 3 are input to the maximum ratio combining units 203-0 to 203-3. 3 are connected, but it is not always necessary to input the packets of all layers 0 to 3 to the maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3. That is, the maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3 may be configured to receive the packets of layers 0 to 3 and the packets having overlapping portions in the layers 0 to 3, respectively.
  • Turbo decoding sections 204-0 to 204-3 turbo-decode the packets of layers 0 to 3 in which overlapping portions are combined at the maximum ratio. Specifically, turbo decoding sections 204-0 to 204-3 use the redundant bits added to the packets of layers 0 to 3, and perform turbo decoding of the packets using LLR. Further, turbo decoding sections 204-0 to 204-3 perform iterative decoding of packets of layers 0 to 3 according to the control of decoding control section 208.
  • the turbo decoding units 204-0 to 204-3 replace a part of the packet designated by the LLR setting unit 209 with the hard decision value fed back by the LLR setting unit 209, and are replaced.
  • the packet is turbo-decoded with the LLR of the selected portion set to infinity.
  • the portion where the LLR is infinite means that the likelihood is high, and the turbo decoding units 204-0 to 204-3 perform error correction decoding with higher accuracy than the previous time.
  • at least turbo decoding units 204-0 to 204-3 corresponding to the layer where the replacement with the hard decision value has occurred may perform turbo decoding.
  • Soft decision value combining section 205 combines soft decision values of information bits of layers 0 to 3 obtained as a result of turbo decoding of packets of layers 0 to 3 by turbo decoding sections 204-0 to 204-3. To do. Specifically, the soft decision value synthesis unit 205 synthesizes, for example, the soft decision value of the information bits of layer 0 and the soft decision values of the portions corresponding to layer 2 and layer 3, respectively. Similarly, the soft decision value combining unit 205 combines the soft decision values of the information bits of layer 1 and the soft decision values of the corresponding portions of layer 2 and layer 3, respectively. That is, soft decision value combining section 205 combines soft decision values of overlapping information bits of layers 0 to 3.
  • the hard decision unit 206 makes a hard decision on the soft decision value after synthesis by the soft decision value synthesis unit 205 and determines whether the information bits of each layer 0 to 3 are “0” or “1”, respectively. That is, hard decision section 206 obtains a hard decision value corresponding to each information bit of layers 0 to 3 in the transmission apparatus.
  • the error detection unit 207 detects errors in the hard decision values of the layers 0 to 3 using the CRC included in the information bits of the layers 0 to 3. That is, error detection section 207 uses the portion corresponding to CRC of the hard decision values of layers 0 to 3 obtained in hard decision section 206, so that the hard decision values of layers 0 to 3 are layer 0 to layer 0 in the transmitting apparatus. It is determined whether it is equal to 3 information bits. If the error detection unit 207 determines that there is no error in the hard decision values of the layers 0 to 3, the error detection unit 207 acquires and outputs information bits in the transmission apparatus from the hard decision values. That is, error detection section 207 removes the portion where the hard decision values overlap, and outputs, for example, the hard decision values of layer 0 and layer 1 as information bits in the transmission apparatus.
  • the decoding control unit 208 controls the presence / absence of iterative decoding by the turbo decoding units 204-0 to 204-3 according to the error detection result in the error detection unit 207. Specifically, the decoding control unit 208 stops iterative decoding when there is no error in all layers 0 to 3 or when there is an error in all layers 0 to 3. In addition, when there are both a layer with an error and a layer without an error, the decoding control unit 208 executes iterative decoding. However, the decoding control unit 208 stops the iterative decoding when the number of layers without error is not increased compared to the previous decoding.
  • the LLR setting unit 209 feeds back a hard decision value of an error-free layer to the turbo decoding units 204-0 to 204-3 as a result of error detection in the error detection unit 207, and turbo decoding using this hard decision value
  • the LLR corresponding to the hard decision value is set to infinity. That is, the LLR setting unit 209 feeds back the hard decision value of the layer in which the error is newly eliminated by the current decoding to the turbo decoding units 204-0 to 204-3, and the packet portion corresponding to this hard decision value is returned. Replace with hard decision value.
  • the LLR setting unit 209 sets the LLR of the replaced portion to infinity, and causes the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to execute turbo decoding again. By replacing a part of the packet with a hard decision value and setting the LLR to infinity, the accuracy of turbo decoding by the turbo decoding units 204-0 to 204-3 is improved as compared with the previous decoding.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating how information bits are mapped to layers 0 to 3 in the transmission apparatus.
  • the cross layer mapping unit 101 sets four information bits I 0 and I 1 . Mapping is performed across layers 0 to 3. Specifically, the information bit I 0 is divided into information bits I 0,0 and I 0,1 and the information bit I 1 is divided into information bits I 1,0 and I 1,1 by the cross layer mapping unit 101. Is done. Then, the cross layer mapping unit 101 maps information bits I 0,0 redundantly to layer 0 and layer 2, and information bits I 0,1 overlaps layer 0 and layer 3 to Bits I 1,0 are mapped to Layer 1 and Layer 3 redundantly, and information bits I 1,1 are mapped to Layer 1 and Layer 2 redundantly.
  • the original information bits I 0 and I 1 are continuously mapped to the layer 0 and the layer 1 in the same order, while the information mapped to the layers 0 and 1 is mapped to the layers 2 and 3. Some of the bits are mapped in duplicate. Therefore, when comparing layer 0 with layer 2 or layer 3, some information bits I 0,0 and I 0,1 overlap, and some information bits I 1,1 and I 1,0 differ. ing. Similarly, when comparing layer 1 with layer 2 or layer 3, some information bits I 1,1 and I 1,0 overlap, and some information bits I 0,0 and I 0,1 differ. is doing.
  • the mapping by the cross layer mapping unit 101 generates Layer 2 and Layer 3 that partially overlap with each of Layer 0 and Layer 1 and partially differ from each other with Layer 0 and Layer 1 as a reference. Is done.
  • all the information bits I 0,0 , I 0,1 , I 1,0 , I 1,1 of layer 0 and layer 1 all overlap, but not all information bits I 0,0 , I 0,1 , I 1,0 , I 1,1 do not have to overlap.
  • some information bits overlap in any combination of a reference layer (here, layer 0 and layer 1) and other layers (here, layer 2 and layer 3), and some information bits Should be different.
  • the information bits mapped to the layers 0 to 3 by the cross layer mapping unit 101 are output to the CRC adding units 102-0 to 102-3, respectively, and the CRC adding units 102-0 to 102-3 perform the layers 0 to 3 respectively. CRC corresponding to the information bits is added. Then, the information bits of layers 0 to 3 including the CRC are output to the corresponding turbo encoding units 103-0 to 103-3 and turbo encoded. Specifically, the turbo coding unit 103-0 adds the redundant bits P 0,0,0,1 to the information bits I 0,0 and the information bits I 0,1 of layer 0, and the turbo coding unit 103-0. ⁇ 1 adds redundant bits P 1,0,1,1 to layer 1 information bits I 1,0 and information bits I 1,1 .
  • redundant bits P 0,0,1,1 are added to the layer 2 information bits I 0,0 and the information bits I 1,1 by the turbo coding unit 103-2, and the turbo coding unit 103-3
  • redundant bits P 0,1,1,0 are added to information bits I 0,1 and information bits I 1,0 of layer 3.
  • Each combination of information bits and redundant bits obtained by turbo coding in turbo coding sections 103-0 to 103-3 is one packet. That is, the combination of the information bit I 0,0 and the information bit I 0,1 and the redundant bit P 0,0,0,1 is a layer 0 packet, and the information bit I 1,0 and the information bit I 1,1 , The combination with redundant bits P 1,0,1,1 is a layer 1 packet. The combination of the information bits I 0,0 and I 1,1 and the redundant bits P 0,0,1,1 is a layer 2 packet, and the information bits I 0,1 and information bits I 1,0 The combination with the redundant bits P 0,1,1,0 is a layer 3 packet.
  • the packets of layers 0 to 3 are modulated by the modulation units 104-0 to 104-3, precoded according to the channel characteristics by the MIMO precoding unit 105, and respectively received from the corresponding antennas 106-0 to 106-3. Sent. That is, the original packet of layer 0 is transmitted by the antenna 106-0, the original packet of layer 1 is transmitted by the antenna 106-1, the auxiliary packet of layer 2 is transmitted by the antenna 106-2, and the antenna 106- 3, a layer 3 auxiliary packet is transmitted. These packets are combined after being propagated through different channels and received by the respective antennas 201-0 to 201-3 of the receiving apparatus.
  • the received data at the antennas 201-0 to 201-3 is subjected to a receiving process such as a predetermined matrix calculation by the MIMO processing unit 202 (step S101), and is separated into packets of layers 0 to 3 in the transmitting apparatus. .
  • These packets of layers 0 to 3 are input to maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3.
  • the maximum ratio combining units 203-0 to 203-3 receive the packets of the layers having portions overlapping with these layers 0 to 3. .
  • the maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3 combine the overlapping portions of each packet (step S102). That is, as shown in FIG. 6, in the maximum ratio combining unit 203-0, the layer 0 and layer 2 information bits I 0,0 are subjected to maximum ratio combining, and the layer 0 and layer 3 information bits I 0,1 are combined. Maximum ratio synthesis. In the maximum ratio combining unit 203-1, the information bits I 1,1 of layer 1 and layer 2 are combined at the maximum ratio, and the information bits I 1,0 of layer 1 and layer 3 are combined at the maximum ratio.
  • the maximum ratio combining unit 203-2 the information bits I 0,0 of layer 2 and layer 0 are combined at the maximum ratio, and the information bits I 1,1 of layer 2 and layer 1 are combined at the maximum ratio.
  • the maximum ratio combining unit 203-3 the information bits I 0,1 of layer 3 and layer 0 are combined at the maximum ratio, and the information bits I 1,0 of layer 3 and layer 1 are combined at the maximum ratio.
  • the maximum ratio combining sections 203-0 to 203-3 combine the overlapping portions of the packets of different layers, so that the packets propagated through different channels are combined. Gain is obtained. As a result, it is possible to compensate for deterioration in reception quality.
  • turbo decoding is performed (step S103). That is, decoding is performed using redundant bits included in each packet and a preset LLR, and soft decision values of information bits of packets of each layer are obtained. Specifically, by using the redundant bits P 0,0,0,1 by the turbo decoding unit 204-0, the soft decision values of the information bits I 0,0 and I 0,1 are obtained. By using redundant bits P 1,0,1,1 by decoding section 204-1, soft decision values of information bits I 1,0 and I 1,1 are obtained.
  • turbo decoding unit 204-2 soft decision values of information bits I 0,0 and I 1,1 are obtained, and turbo decoding is performed.
  • turbo decoding is performed.
  • soft decision values of the information bits I 0,1 , I 1,0 are obtained.
  • the soft decision values obtained by turbo decoding are synthesized by the soft decision value synthesis unit 205 (step S104). That is, in turbo decoding sections 204-0 to 204-3, since turbo decoding of overlapping information bits is performed, soft decision values of overlapping information bits are combined by soft decision value combining section 205. . Specifically, as shown in FIG. 7, the soft decision values of information bits I 0,0 of layer 0 and layer 2 are combined, and the soft decision values of information bits I 0,1 of layer 0 and layer 3 are combined. Then, the soft decision values of information bits I 1,0 of layer 1 and layer 3 are combined, and the soft decision values of information bits I 1,1 of layer 1 and layer 2 are combined. In this way, by combining soft decision values of different layers for the same information bit, a gain by cross-layer mapping of the transmission device can be obtained. As a result, it is possible to compensate for deterioration in reception quality.
  • the result of combining the soft decision values of the information bits of the respective layers 0 to 3 is output to the hard decision unit 206, and a hard decision is performed (step S105). That is, the information bits of layers 0 to 3 including the information bits I 0,0 , I 0,1 , I 1,0 , I 1,1 correspond to either “0” or “1” hard decision values, respectively. It is decided whether to do. In the present embodiment, since the hard decision is performed after the soft decision value synthesis in the soft decision value synthesis unit 205, the accuracy of the hard decision value obtained in the hard decision unit 206 is high.
  • Step S106 The error detection result for each layer is notified to the decoding control unit 208, and the decoding control unit 208 determines that there are no errors in the hard decision values of all layers 0 to 3, or the hard decision values of all layers 0 to 3 are set. It is determined whether there is an error (step S107).
  • step S107 If there is no error in the hard decision values of all layers 0 to 3 as a result of this determination (Yes in step S107), it is not necessary to perform iterative decoding by the turbo decoding units 204-0 to 204-3. 208 instructs the turbo decoding sections 204-0 to 204-3 to stop the iterative decoding. In this case, since the hard decision value obtained from the original packet is considered to be equal to the information bits in the transmission device, the error detection unit 207 outputs, for example, the hard decision values of layer 0 and layer 1 as information bits. Is done.
  • step S107 Yes if there is an error in the hard decision values of all layers 0 to 3 (step S107 Yes), the error rate can be improved even if iterative decoding is performed by the turbo decoding units 204-0 to 204-3. Therefore, the decoding control unit 208 instructs the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to stop iterative decoding. In this case, the transmission apparatus may be requested to retransmit the packet.
  • the decoding control unit 208 subsequently determines that the layer having no error in the hard decision value is the previous time. It is determined whether or not it has increased compared to the time of decoding (step S108).
  • the decoding control unit 208 executes the iterative decoding in the turbo decoding unit 204. Instructed to -0 to 204-3.
  • the LLR setting unit 109 feeds back the hard decision value having no error to the turbo decoding units 204-0 to 204-3, and corresponds to the hard decision value having no error among the information bits of the layers 0 to 3.
  • the part is replaced with a hard decision value. That is, as a result of error detection in the error detection unit 207, for example, when it is determined that there is no error in the hard decision value of layer 0, the hard decision value of layer 0 corresponds to the information bits I 0,0 and I 0,1 . Therefore, the LLR setting unit 209 feeds back hard decision values corresponding to the information bits I 0,0 and I 0,1 .
  • the LLR setting unit 209 sets the LLR of the portion replaced with the hard decision value to infinity (step S109). That is, after the initial decoding, in turbo decoding sections 204-0 to 204-3, a part of each packet is replaced with an error-free hard decision value, and the LLR of the corresponding part is set to the maximum.
  • turbo decoding units 204-0 to 204-3 perform turbo decoding again (step S103).
  • the turbo decoding units 204-0 to 204-3 corresponding to the layer in which a part of the packet is replaced with the hard decision value may perform turbo decoding.
  • a part of the packet is replaced with an error-free hard decision value, and the LLR of the corresponding part is infinite.
  • turbo decoding is performed by the turbo decoding units 204-0 to 204-3 on the assumption that there is no error in the hard decision value portion in the packet, and soft decoding with higher accuracy than in the first decoding is performed. A judgment value is obtained.
  • step S104 the soft decision values of each of layers 0 to 3 are combined by the soft decision value combining unit 205 (step S104), and the combined soft decision values are hard determined (step S104).
  • step S105 the error detection unit 207 performs error detection using CRC (step S106).
  • step S107 if there is no error in the hard decision values of all layers 0 to 3 (step S107 Yes), the decoding control unit 208 instructs the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to stop iterative decoding.
  • the decoding control unit 208 instructs the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to stop the iterative decoding.
  • the hard decision values of all layers 0 to 3 have no error, or the hard decision value is set. The above-described iterative decoding is performed until the number of layers without errors does not increase.
  • the decoding control unit 208 executes iterative decoding in the turbo decoding units 204-0 to 204-. 3 is instructed.
  • the LLR setting unit 209 replaces the information bits I 0,1 of layer 0 and the information bits I 1,0 of layer 1 with the hard decision values of layer 3, respectively. The LLR of these information bits is set to infinity.
  • the LLRs of the portions shown in black in the drawing of the layer 0 and layer 1 packets are set to infinity, and the turbo decoding units 204-0 ⁇ Turbo decoding according to 204-3 is performed.
  • the precision of the soft decision values of layer 0 and layer 1 is 1. It becomes higher than the time of the first decoding. As a result, it is assumed that no error is detected from the hard decision value of layer 0 by the second decoding.
  • the decoding control unit 208 instructs the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to execute iterative decoding.
  • the LLR setting unit 209 replaces the layer 2 information bit I 0,0 with the layer 0 hard decision value, and the information bit I 0,0 LLR is set to infinity.
  • the LLR of the portion indicated by black in the drawing in the layer 2 packet is set to infinity, and the turbo decoding units 204-0 to 204-3 Turbo decoding is performed.
  • the accuracy of the soft decision value of layer 2 is higher than in the first and second decoding.
  • the decoding control unit 208 instructs the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to execute iterative decoding. Also, since there are no more error in the new hard decision value of the layer 2, the LLR setting unit 209, the information bits I 1, 1 layer 1 is replaced by the hard decision value of the layer 2, the information bits I 1, 1 LLR is set to infinity.
  • the LLR of the portion shown in black in the drawing in the layer 1 packet is set to infinity, and the turbo decoding units 204-0 to 204-3 Turbo decoding is performed.
  • the accuracy of the soft decision value in layer 1 is higher than that in the first to third decoding. Become.
  • the decoding control unit 208 instructs the turbo decoding units 204-0 to 204-3 to stop the iterative decoding. Also, the hard decision values of layer 0 and layer 1 are output from the error detection unit 207 as information bits in the transmission apparatus. By executing such iterative decoding, the error rate of received data can be reduced. In other words, even if the reception quality is somewhat degraded, a certain standard error rate can be satisfied, and the frequency of retransmissions is reduced. As a result, the throughput in MIMO communication can be improved reliably.
  • FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the relationship between the reception quality and the error rate in each of the case where iterative decoding according to the present embodiment is executed and the case where conventional decoding is executed.
  • the upper part of FIG. 9 shows the relationship between SNR (Signal to Noise Ratio) and BLER (BLock Error Rate) when the modulation method in the transmission apparatus is QPSK, and the lower part of FIG. 9 shows the case where the modulation method in the transmission apparatus is 64QAM.
  • the relationship between SNR and BLER is shown.
  • the graph indicated by white marks in the figure corresponds to iterative decoding according to the present embodiment
  • the graph indicated by black marks in the figure corresponds to conventional decoding.
  • the graph indicated by a circle mark corresponds to a case where the coding rate in the transmission device is 1/3
  • the graph indicated by a square mark is a case where the coding rate in the transmission device is 1/2
  • a graph indicated by a triangle mark corresponds to a case where the coding rate in the transmission apparatus is 3/4.
  • the SNR required to satisfy the same level of BLER is lower when the iterative decoding according to the present embodiment is performed in any modulation scheme and coding rate. ing.
  • QPSK is adopted as the modulation scheme, even if the SNR is deteriorated by about 2.2 to 3.0 dB compared to the conventional case, the degradation of the reception quality is compensated by the iterative decoding according to the present embodiment. be able to.
  • a transmission apparatus maps information bits to a plurality of layers
  • a part of the information bits mapped to one layer is overlapped and mapped to another layer.
  • Cross-layer mapping is performed, and packets of each layer are transmitted from a plurality of antennas.
  • the receiving apparatus performs decoding for each layer while synthesizing overlapping portions of the layers, feeds back the decoding result of the layer in which no error is detected, and repeatedly performs decoding. For this reason, each layer can be compensated for by overlapping portions of a plurality of layers, the error rate of received data can be reduced, and the throughput can be reliably improved.
  • the maximum ratio combining units 203-0 to 203-3 of the receiving apparatus combine the packets of layers 0 to 3, but the combination of these packets is the maximum ratio combining. It is not limited to. That is, as long as the diversity gain is obtained by combining the energy of the packets of layers 0 to 3, the method of combining the packets of layers 0 to 3 may be arbitrary.
  • the transmission device and the reception device have been described by taking 4 ⁇ 4 MIMO communication including four antennas as an example.
  • the number of antennas of the transmission device and the reception device is four. It is not limited. That is, in general, when each of the transmission device and the reception device includes m antennas (m is an integer of 2 or more), packets of n layers (n ⁇ m) out of m layers are originally generated. By using packets and (mn) layer packets as auxiliary packets, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
  • n layers of packets from layer 0 to layer (n ⁇ 1) are original packets
  • (mn) packets from layer n to layer (m ⁇ 1) The packet of the layer becomes an auxiliary packet.
  • n original packets of layers 0 to (n ⁇ 1) redundant bits P 0 to P n ⁇ 1 are added to information bits, respectively.
  • auxiliary packets of layers n to (m ⁇ 1) information bits are configured by combining equal pieces of information bits of n original packets. Redundant bits P n to P m ⁇ 1 are added to the entire bits.
  • various types of hatching indicate the information bits of the original packet of each layer.
  • the information bits of the original packet overlap with some of the information bits of the auxiliary packet, but all the information bits of the original packet need not necessarily overlap with some of the information bits of the auxiliary packet.
  • the auxiliary packet There is no. That is, for example, as shown in FIG. 11, when information bits are mapped to only two layers 0 and 1, for example, half of the information bits mapped to layer 0 may be duplicated and mapped to layer 1. It ’s fine. Even in such a case, if the layer 0 packet is the original packet and the layer 1 packet is the auxiliary packet, some of the information bits are duplicated between these packets, and some of the information bits are different. is doing.
  • the turbo coding sections 103-0 to 103-3 of the transmission device have been described as performing turbo coding at the same coding rate. May be different. Specifically, as shown in FIG. 12, even if the coding rate of the packet of each layer is different, in the combination of the original packet and the auxiliary packet, some of the information bits overlap, and some of the information bits It is different.
  • the cross layer mapping unit 101 of the transmission apparatus performs mapping in consideration of the coding rate in each layer. That is, the cross layer mapping unit 101 distributes and maps the information bits of the original packets of layers 0 to (n ⁇ 1) according to the coding rate of each auxiliary packet of layers n to (m ⁇ 1). Then, the turbo coding unit performs coding at a coding rate corresponding to the size of the information bit included in each of the original packet and the auxiliary packet.

Abstract

　受信データのエラーレートを低減すること。この課題を解決するために、ＭＩＭＯ処理部（２０２）は、送信装置から送信されたデータをアンテナ（２０１－０～２０１－３）を介して受信し、送信装置のアンテナからそれぞれ送信されたレイヤ０～３のパケットを分離する。最大比合成部（２０３－０～２０３－３）は、レイヤ０～３のパケットの重複する部分を最大比合成する。ターボ復号化部（２０４－０～２０４－３）は、それぞれ重複する部分が最大比合成されたレイヤ０～３のパケットをターボ復号化する。軟判定値合成部（２０５）は、ターボ復号化部（２０４－０～２０４－３）によってレイヤ０～３のパケットがターボ復号化された結果得られるそれぞれのレイヤ０～３の情報ビットの軟判定値を合成する。硬判定部（２０６）は、送信装置におけるレイヤ０～３の情報ビットそれぞれに対応する硬判定値を得る。

Description

マルチアンテナ通信装置及びマルチアンテナ通信方法
　本発明は、マルチアンテナ通信装置及びマルチアンテナ通信方法に関する。
　近年、無線通信分野では、送信装置及び受信装置の双方に複数のアンテナを設けることによりスループットを向上することが可能なＭＩＭＯ（Multi　Input　Multi　Output）に関する検討が盛んに行われている。ＭＩＭＯにおける送信装置は、複数の送信アンテナからそれぞれ同時に異なるデータを送信するため、送信アンテナが１本の送信装置と比較すると、送信アンテナ数倍のデータを送信することも理論的に可能である。また、ＭＩＭＯにおける受信装置は、複数の受信アンテナからデータを受信し、例えば行列演算などを行って、各送信アンテナから送信されたデータを互いに分離する。
　すなわち、ＭＩＭＯにおいては、複数の送信アンテナから送信されたデータがそれぞれ異なる特性のチャネルを伝搬され、各チャネルを伝搬されたデータが合成されて受信装置の各受信アンテナに受信される。このため、受信装置は、各受信アンテナによって受信された合成データを用いて、送信アンテナごとのデータを互いに分離する。このとき、受信装置が各送信アンテナから送信されたデータを正確に分離するためには、チャネル特性による受信品質の劣化を補償することが望ましい。
　そこで、送信装置が各送信アンテナから送信されるデータにあらかじめチャネル特性の逆特性をかけるプリコーディング（precoding）を施すことが検討されている。具体的には、チャネル特性を示すＣＳＩ（Channel　State　Information）が受信装置から送信装置へフィードバックされると、送信装置は、ＣＳＩから推定されるチャネル特性に起因する受信品質の劣化を補償するように、コードブック（codebook）を用いたプリコーディングを行う。
特表２００７－５０６３０３号公報 I.E.　Telatar,　"Capacity　of　Multi-antenna　Gaussian　Channels",　European　Transactions　on　Telecommunications,　Vol.10,　No.6,　pp.585-595,　1999
　しかしながら、プリコーディングによる受信品質劣化の補償のみでは、受信装置におけるエラーレートを十分に低減することができず、ＭＩＭＯによるスループットの向上が困難であるという問題がある。すなわち、送信装置が複数の送信アンテナから互いに異なるデータを同時に送信しても、受信装置におけるエラーレートが十分に低減されなければ、データの再送が頻繁に発生する。結果として、送信装置は、同一のデータを何回も送信することになり、スループットが向上しないどころか、ＭＩＭＯを導入することによって逆にスループットが低下する可能性もある。
　そこで、１つの側面では、受信データのエラーレートを低減することを目的とする。
　第１の案では、例えば、複数のアンテナに対応する複数のレイヤのうち第１のレイヤに情報データをマッピングするとともに、第２のレイヤに前記第１のレイヤにマッピングされた情報データと一部が重複し一部が相違する情報データをマッピングするマッピング部と、前記マッピング部によって前記第１のレイヤ及び前記第２のレイヤにマッピングされた情報データを符号化してレイヤごとの送信データを生成する符号化部と、前記符号化部によって生成されたレイヤごとの送信データをそれぞれのレイヤに対応するアンテナから送信する送信部とを有する。
　また、第２の案では、例えば、マッピングされた情報データの一部が重複し一部が相違する複数のレイヤのデータを受信し、受信データをレイヤごとのレイヤ別データに分離する受信処理部と、前記受信処理部によって分離されて得られたレイヤ別データを復号化してレイヤごとの軟判定値を生成する復号化部と、前記復号化部によって生成されたレイヤごとの軟判定値のうち複数のレイヤに重複してマッピングされた情報データに対応する軟判定値を合成する合成部と、前記合成部によって合成されて得られた軟判定値を用いてレイヤ別データを硬判定する判定部とを有する。
　また、第３の案では、例えば、複数のアンテナに対応する複数のレイヤのうち第１のレイヤに情報データをマッピングするとともに、第２のレイヤに前記第１のレイヤにマッピングされた情報データと一部が重複し一部が相違する情報データをマッピングするマッピングステップと、前記マッピングステップにて前記第１のレイヤ及び前記第２のレイヤにマッピングされた情報データを符号化してレイヤごとの送信データを生成する符号化ステップと、前記符号化ステップにて生成されたレイヤごとの送信データをそれぞれのレイヤに対応するアンテナから送信する送信ステップとを有する。
　また、第４の案では、例えば、マッピングされた情報データの一部が重複し一部が相違する複数のレイヤのデータを受信し、受信データをレイヤごとのレイヤ別データに分離する受信処理ステップと、前記受信処理ステップにて分離されて得られたレイヤ別データを復号化してレイヤごとの軟判定値を生成する復号化ステップと、前記復号化ステップにて生成されたレイヤごとの軟判定値のうち複数のレイヤに重複してマッピングされた情報データに対応する軟判定値を合成する合成ステップと、前記合成ステップにて合成されて得られた軟判定値を用いてレイヤ別データを硬判定する判定ステップとを有する。
　受信データのエラーレートを低減することができる。
図１は、一実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。 図２は、一実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 図３は、クロスレイヤマッピングの具体例を示す図である。 図４は、原パケット及び補助パケットの具体例を示す図である。 図５は、一実施の形態に係る受信装置の受信動作を示すフロー図である。 図６は、データのエネルギー合成の具体例を示す図である。 図７は、軟判定値合成の具体例を示す図である。 図８は、繰り返し復号の具体例を示す図である。 図９は、受信品質とエラーレートの関係の具体例を示す図である。 図１０は、クロスレイヤマッピングの他の具体例を示す図である。 図１１は、クロスレイヤマッピングのさらに他の具体例を示す図である。 図１２は、クロスレイヤマッピングのさらに他の具体例を示す図である。
符号の説明
　１０１　クロスレイヤマッピング部
　１０２－０～１０２－３　ＣＲＣ付加部
　１０３－０～１０３－３　ターボ符号化部
　１０４－０～１０４－３　変調部
　１０５　ＭＩＭＯプリコーディング部
　１０６－０～１０６－３、２０１－０～２０１－３　アンテナ
　２０２　ＭＩＭＯ処理部
　２０３－１～２０３－３　最大比合成部
　２０４－１～２０４－３　ターボ復号化部
　２０５　軟判定値合成部
　２０６　硬判定部
　２０７　誤り検出部
　２０８　復号制御部
　２０９　ＬＬＲ設定部
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この一実施の形態により本発明が限定されるものではない。
［送信装置の構成］
　図１は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す送信装置は、クロスレイヤマッピング部１０１、誤り検出符号化の１例としてのＣＲＣ（Cyclic　Redundancy　Check）付加部１０２－０～１０２－３、誤り訂正符号化の１例としてのターボ符号化部１０３－０～１０３－３、変調部１０４－０～１０４－３、ＭＩＭＯプリコーディング部１０５及びアンテナ１０６－０～１０６－３を有している。図１において、ＣＲＣ付加部１０２－０、ターボ符号化部１０３－０、変調部１０４－０及びアンテナ１０６－０に対応するレイヤを「レイヤ０」という。同様に、ＣＲＣ付加部１０２－１～１０２－３、ターボ符号化部１０３－１～１０３－３、変調部１０４－１～１０４－３及びアンテナ１０６－１～１０６－３に対応するレイヤをそれぞれ「レイヤ１」、「レイヤ２」及び「レイヤ３」という。
　クロスレイヤマッピング部１０１は、２レイヤのパケットに相当する情報ビットが入力されると、これらの情報ビットを分割して組み合わせることにより、合計４レイヤに情報ビットをマッピングする。具体的には、クロスレイヤマッピング部１０１は、例えば入力された２レイヤのパケットに相当する情報ビットをそれぞれレイヤ０及びレイヤ１にマッピングする。すなわち、レイヤ０及びレイヤ１は、入力された情報ビットがそのままマッピングされるレイヤである。
　そして、クロスレイヤマッピング部１０１は、レイヤ０及びレイヤ１にマッピングされた情報ビットを分割してレイヤ２及びレイヤ３にマッピングする。具体的には、クロスレイヤマッピング部１０１は、例えばレイヤ０にマッピングされた情報ビットの前半部分とレイヤ１にマッピングされた情報ビットの後半部分とを組み合わせてレイヤ２にマッピングする。さらに、クロスレイヤマッピング部１０１は、例えばレイヤ０にマッピングされた情報ビットの後半部分とレイヤ１にマッピングされた情報ビットの前半部分とを組み合わせてレイヤ３にマッピングする。
　このように、クロスレイヤマッピング部１０１は、同一の情報ビットを複数のレイヤに重複してマッピングする。したがって、上述した例では、レイヤ０の前半部分とレイヤ２の一部分とが重複しており、レイヤ０の後半部分とレイヤ３の一部分とが重複している。また、レイヤ１の前半部分とレイヤ３の一部分とが重複しており、レイヤ１の後半部分とレイヤ２の一部分とが重複している。
　ＣＲＣ付加部１０２－０～１０２－３は、各レイヤの情報ビットに誤り検出用のＣＲＣを付加し、ＣＲＣを含むレイヤごとの情報ビットをそれぞれ対応するターボ符号化部１０３－０～１０３－３へ出力する。
　ターボ符号化部１０３－０～１０３－３は、それぞれレイヤ０～３の情報ビットをターボ符号化し、レイヤ０～３の情報ビットに冗長ビットが付加された符号化データを生成する。なお、ターボ符号化部１０３－０～１０３－３における符号化率は、互いに同一でも異なっていても良い。以下においては、主にターボ符号化部１０３－０～１０３－３における符号化率が同一であるものとして説明を進める。
　変調部１０４－０～１０４－３は、それぞれレイヤ０～３の符号化データを変調し、得られた変調データをＭＩＭＯプリコーディング部１０５へ出力する。このとき、変調部１０４－０～１０４－３は、例えばＱＰＳＫ（Quadrature　Phase　Shift　Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature　Amplitude　Modulation）又は６４ＱＡＭなどの変調方式で符号化データを変調する。
　ＭＩＭＯプリコーディング部１０５は、後述する受信装置から送信されたＣＳＩ（Channel　State　Information）をアンテナ１０６－０～１０６－３を介して受信し、各レイヤの変調データを含むパケットを受信されたＣＳＩに基づいてプリコーディングする。すなわち、ＭＩＭＯプリコーディング部１０５は、ＣＳＩに含まれるチャネル特性の情報からコードブックを設定し、設定されたコードブックを用いてレイヤ０～３のパケットにチャネル特性の逆特性をかけておく。そして、ＭＩＭＯプリコーディング部１０５は、プリコーディングされたレイヤ０～３のパケットを、それぞれ対応するアンテナ１０６－０～１０６－３から送信する。
［受信装置の構成］
　図２は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す受信装置は、アンテナ２０１－０～２０１－３、ＭＩＭＯ処理部２０２、最大比合成部２０３－０～２０３－３、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３、軟判定値合成部２０５、硬判定部２０６、誤り検出部２０７、復号制御部２０８及びＬＬＲ（Log-Likelihood　Ratio：対数尤度比）設定部２０９を有している。
　ＭＩＭＯ処理部２０２は、送信装置から送信されたデータをアンテナ２０１－０～２０１－３を介して受信し、所定の行列演算などを実行することにより、送信装置のアンテナ１０６－０～１０６－３からそれぞれ送信されたレイヤ０～３のパケットを分離する。また、ＭＩＭＯ処理部２０２は、受信されたデータからチャネル特性を推定し、推定結果を含むＣＳＩをアンテナ２０１－０～２０１－３を介して送信装置へフィードバックする。
　最大比合成部２０３－０～２０３－３は、レイヤ０～３のパケットの重複する部分を最大比合成する。具体的には、最大比合成部２０３－０は、例えばレイヤ０のパケットとレイヤ２及びレイヤ３のパケットとの重複する部分を最大比合成する。同様に、最大比合成部２０３－１は、レイヤ１のパケットとレイヤ２及びレイヤ３のパケットとの重複する部分を最大比合成し、最大比合成部２０３－２、２０３－３は、それぞれレイヤ２、３のパケットとレイヤ０及びレイヤ１のパケットとの重複する部分を最大比合成する。
　なお、図２においては、それぞれの最大比合成部２０３－０～２０３－３にすべてのレイヤ０～３のパケットが入力されるようにＭＩＭＯ処理部２０２と最大比合成部２０３－０～２０３－３が接続されているが、それぞれの最大比合成部２０３－０～２０３－３には必ずしもすべてのレイヤ０～３のパケットが入力されなくても良い。すなわち、最大比合成部２０３－０～２０３－３には、それぞれレイヤ０～３のパケットが入力されるとともに、それぞれのレイヤ０～３に重複する部分を有するパケットが入力されれば良い。
　ターボ復号化部２０４－０～２０４－３は、それぞれ重複する部分が最大比合成されたレイヤ０～３のパケットをターボ復号化する。具体的には、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３は、レイヤ０～３のパケットに付加されている冗長ビットを用いるとともに、ＬＬＲを利用してパケットのターボ復号化を行う。また、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３は、復号制御部２０８の制御に従って、レイヤ０～３のパケットの繰り返し復号を行う。
　２回目以降の復号においては、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３は、ＬＬＲ設定部２０９によって指定されたパケットの一部をＬＬＲ設定部２０９によってフィードバックされる硬判定値に置き換え、置き換えられた部分のＬＬＲを無限大にしてパケットをターボ復号化する。ＬＬＲが無限大となった部分については、尤もらしさが大きいことを意味しているため、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３は、前回よりも精度が高い誤り訂正復号をすることになる。なお、２回目以降の復号においては、少なくとも硬判定値への置き換えが発生したレイヤに対応するターボ復号化部２０４－０～２０４－３がパケットをターボ復号化すれば良い。
　軟判定値合成部２０５は、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３によってレイヤ０～３のパケットがターボ復号化された結果得られるそれぞれのレイヤ０～３の情報ビットの軟判定値を合成する。具体的には、軟判定値合成部２０５は、例えばレイヤ０の情報ビットの軟判定値とレイヤ２及びレイヤ３のそれぞれ対応する部分の軟判定値とを合成する。同様に、軟判定値合成部２０５は、レイヤ１の情報ビットの軟判定値とレイヤ２及びレイヤ３のそれぞれ対応する部分の軟判定値とを合成する。すなわち、軟判定値合成部２０５は、各レイヤ０～３の重複する情報ビットの軟判定値を合成する。
　硬判定部２０６は、軟判定値合成部２０５による合成後の軟判定値を硬判定し、各レイヤ０～３の情報ビットがそれぞれ「０」及び「１」のどちらであるかを決定する。すなわち、硬判定部２０６は、送信装置におけるレイヤ０～３の情報ビットそれぞれに対応する硬判定値を得る。
　誤り検出部２０７は、レイヤ０～３の情報ビットに含まれるＣＲＣを利用して、各レイヤ０～３の硬判定値の誤りを検出する。すなわち、誤り検出部２０７は、硬判定部２０６において得られるレイヤ０～３の硬判定値のＣＲＣに相当する部分を利用して、各レイヤ０～３の硬判定値が送信装置におけるレイヤ０～３の情報ビットに等しいか否かを判定する。そして、誤り検出部２０７は、各レイヤ０～３の硬判定値に誤りがないと判定すると、この硬判定値から送信装置における情報ビットを取得して出力する。すなわち、誤り検出部２０７は、硬判定値の重複する部分を除去して、例えばレイヤ０及びレイヤ１の硬判定値を送信装置における情報ビットとして出力する。
　復号制御部２０８は、誤り検出部２０７における誤り検出の結果に応じて、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３による繰り返し復号の有無を制御する。具体的には、復号制御部２０８は、すべてのレイヤ０～３に誤りがない場合、又はすべてのレイヤ０～３に誤りがある場合には、繰り返し復号を停止させる。また、復号制御部２０８は、誤りがあるレイヤ及び誤りがないレイヤの双方がある場合には、繰り返し復号を実行させる。ただし、復号制御部２０８は、前回の復号時と比較して、誤りがないレイヤ数が増加していない場合には、繰り返し復号を停止させる。
　ＬＬＲ設定部２０９は、誤り検出部２０７における誤り検出の結果、誤りがないレイヤの硬判定値をターボ復号化部２０４－０～２０４－３へフィードバックするとともに、この硬判定値を使用するターボ復号化部２０４－０～２０４－３において、硬判定値に対応するＬＬＲを無限大に設定する。すなわち、ＬＬＲ設定部２０９は、今回の復号によって新たに誤りがなくなったレイヤの硬判定値をターボ復号化部２０４－０～２０４－３へフィードバックし、この硬判定値に対応するパケットの部分を硬判定値に置き換えさせる。その上で、ＬＬＲ設定部２０９は、置き換えられた部分のＬＬＲを無限大に設定し、改めてターボ復号化部２０４－０～２０４－３にターボ復号化を実行させる。パケットの一部分が硬判定値に置き換えられ、ＬＬＲが無限大に設定されることにより、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３によるターボ復号の精度は、前回の復号時よりも向上する。
［送信装置の送信動作］
　次いで、図１に示した送信装置の動作について、具体的に例を挙げながら説明する。図３は、送信装置において情報ビットがレイヤ０～３にマッピングされる様子を示す図である。
　図３に示すように、２レイヤのパケットに相当する情報ビットＩ0、Ｉ1がクロスレイヤマッピング部１０１へ入力されると、クロスレイヤマッピング部１０１によって、情報ビットＩ0、Ｉ1が４つのレイヤ０～３に跨ってマッピングされる。具体的には、クロスレイヤマッピング部１０１によって、情報ビットＩ0が情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1に分割され、情報ビットＩ1が情報ビットＩ1,0、Ｉ1,1に分割される。そして、クロスレイヤマッピング部１０１によって、情報ビットＩ0,0は、レイヤ０及びレイヤ２に重複してマッピングされ、情報ビットＩ0,1は、レイヤ０及びレイヤ３に重複してマッピングされ、情報ビットＩ1,0は、レイヤ１及びレイヤ３に重複してマッピングされ、情報ビットＩ1,1は、レイヤ１及びレイヤ２に重複してマッピングされる。
　すなわち、レイヤ０及びレイヤ１には、元の情報ビットＩ0、Ｉ1がそのままの順序で連続してマッピングされる一方、レイヤ２及びレイヤ３には、レイヤ０及びレイヤ１にマッピングされる情報ビットの一部が重複してマッピングされる。したがって、レイヤ０とレイヤ２又はレイヤ３とを比較すると、一部の情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1が重複し、一部の情報ビットＩ1,1、Ｉ1,0が相違している。同様に、レイヤ１とレイヤ２又はレイヤ３とを比較すると、一部の情報ビットＩ1,1、Ｉ1,0が重複し、一部の情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1が相違している。
　このように、クロスレイヤマッピング部１０１によるマッピングは、レイヤ０及びレイヤ１を基準として、レイヤ０及びレイヤ１のそれぞれと一部が重複し、一部が相違するレイヤ２及びレイヤ３を生成することにより行われる。なお、ここでは、レイヤ０及びレイヤ１のすべての情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1、Ｉ1,0、Ｉ1,1がいずれも重複するものとしたが、必ずしもすべての情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1、Ｉ1,0、Ｉ1,1が重複しなくても良い。要するに、基準となるレイヤ（ここではレイヤ０及びレイヤ１）とそれ以外のレイヤ（ここではレイヤ２及びレイヤ３）との任意の組み合わせにおいて、一部の情報ビットが重複し、一部の情報ビットが相違していれば良い。
　クロスレイヤマッピング部１０１によってレイヤ０～３にそれぞれマッピングされた情報ビットは、それぞれＣＲＣ付加部１０２－０～１０２－３へ出力され、ＣＲＣ付加部１０２－０～１０２－３によって、レイヤ０～３の情報ビットに応じたＣＲＣが付加される。そして、ＣＲＣを含むレイヤ０～３の情報ビットは、対応するターボ符号化部１０３－０～１０３－３へ出力され、ターボ符号化される。具体的には、ターボ符号化部１０３－０によって、レイヤ０の情報ビットＩ0,0及び情報ビットＩ0,1に冗長ビットＰ0,0,0,1が付加され、ターボ符号化部１０３－１によって、レイヤ１の情報ビットＩ1,0及び情報ビットＩ1,1に冗長ビットＰ1,0,1,1が付加される。同様に、ターボ符号化部１０３－２によって、レイヤ２の情報ビットＩ0,0及び情報ビットＩ1,1に冗長ビットＰ0,0,1,1が付加され、ターボ符号化部１０３－３によって、レイヤ３の情報ビットＩ0,1及び情報ビットＩ1,0に冗長ビットＰ0,1,1,0が付加される。
　ターボ符号化部１０３－０～１０３－３におけるターボ符号化によって得られる情報ビットと冗長ビットの組み合わせは、それぞれ１つのパケットとなる。すなわち、情報ビットＩ0,0及び情報ビットＩ0,1と冗長ビットＰ0,0,0,1との組み合わせはレイヤ０のパケットとなり、情報ビットＩ1,0及び情報ビットＩ1,1と冗長ビットＰ1,0,1,1との組み合わせはレイヤ１のパケットとなる。また、情報ビットＩ0,0及び情報ビットＩ1,1と冗長ビットＰ0,0,1,1との組み合わせはレイヤ２のパケットとなり、情報ビットＩ0,1及び情報ビットＩ1,0と冗長ビットＰ0,1,1,0との組み合わせはレイヤ３のパケットとなる。
　このとき、上述したように、レイヤ０及びレイヤ１においては、元の情報ビットＩがそのままの順序で連続しているため、図４に示すように、レイヤ０及びレイヤ１のパケットを「原パケット」というものとする。一方、レイヤ２及びレイヤ３においては、レイヤ０及びレイヤ１の情報ビットが補助的に重複してマッピングされているため、図４に示すように、レイヤ２及びレイヤ３のパケットを「補助パケット」というものとする。なお、図４においては、ＣＲＣの図示を省略している。また、以下の説明で参照する図においても、ＣＲＣの図示を省略するが、実際は各レイヤの情報ビットにＣＲＣが付加されている。
　レイヤ０～３のパケットは、変調部１０４－０～１０４－３によって変調され、ＭＩＭＯプリコーディング部１０５によってチャネル特性に応じたプリコーディングが施され、それぞれ対応するアンテナ１０６－０～１０６－３から送信される。すなわち、アンテナ１０６－０によって、レイヤ０の原パケットが送信され、アンテナ１０６－１によって、レイヤ１の原パケットが送信され、アンテナ１０６－２によって、レイヤ２の補助パケットが送信され、アンテナ１０６－３によって、レイヤ３の補助パケットが送信される。これらのパケットは、それぞれ異なるチャネルを伝搬された上で合成され、受信装置の各アンテナ２０１－０～２０１－３によって受信されることになる。
［受信装置の受信動作］
　次いで、図２に示した受信装置の動作について、図５に示すフロー図を参照しながら、具体的に例を挙げて説明する。
　アンテナ２０１－０～２０１－３における受信データは、ＭＩＭＯ処理部２０２によって所定の行列演算などの受信処理が施されることにより（ステップＳ１０１）、送信装置におけるレイヤ０～３のパケットに分離される。これらのレイヤ０～３のパケットは、最大比合成部２０３－０～２０３－３へ入力される。このとき、それぞれの最大比合成部２０３－０～２０３－３には、対応するレイヤ０～３のパケットに加えて、これらのレイヤ０～３と重複する部分を有するレイヤのパケットが入力される。
　具体的には、レイヤ０とレイヤ２及びレイヤ３とが重複する部分を有するため、最大比合成部２０３－０には、レイヤ０、レイヤ２及びレイヤ３のパケットが入力される。また、レイヤ１とレイヤ２及びレイヤ３とが重複する部分を有するため、最大比合成部２０３－１には、レイヤ１、レイヤ２及びレイヤ３のパケットが入力される。同様に、レイヤ２とレイヤ０及びレイヤ１とが重複する部分を有するため、最大比合成部２０３－２には、レイヤ０、レイヤ１及びレイヤ２のパケットが入力される。また、レイヤ３とレイヤ０及びレイヤ１とが重複する部分を有するため、最大比合成部２０３－３には、レイヤ０、レイヤ１及びレイヤ３のパケットが入力される。
　そして、最大比合成部２０３－０～２０３－３によって、各パケットの重複する部分が最大比合成される（ステップＳ１０２）。すなわち、図６に示すように、最大比合成部２０３－０においては、レイヤ０及びレイヤ２の情報ビットＩ0,0が最大比合成され、レイヤ０及びレイヤ３の情報ビットＩ0,1が最大比合成される。また、最大比合成部２０３－１においては、レイヤ１及びレイヤ２の情報ビットＩ1,1が最大比合成され、レイヤ１及びレイヤ３の情報ビットＩ1,0が最大比合成される。同様に、最大比合成部２０３－２においては、レイヤ２及びレイヤ０の情報ビットＩ0,0が最大比合成され、レイヤ２及びレイヤ１の情報ビットＩ1,1が最大比合成される。また、最大比合成部２０３－３においては、レイヤ３及びレイヤ０の情報ビットＩ0,1が最大比合成され、レイヤ３及びレイヤ１の情報ビットＩ1,0が最大比合成される。
　このように、最大比合成部２０３－０～２０３－３によって異なるレイヤのパケットの重複する部分が最大比合成されることにより、異なるチャネルを伝搬されたパケットが合成されることになるため、ダイバーシチゲインが得られる。結果として、受信品質の劣化を補償することができる。
　最大比合成部２０３－０～２０３－３によってそれぞれ情報ビットが最大比合成されたレイヤ０～３のパケットは、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ出力され、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３によって、ターボ復号化される（ステップＳ１０３）。すなわち、それぞれのパケットに含まれる冗長ビットとあらかじめ設定されているＬＬＲとが用いられて復号が行われ、各レイヤのパケットの情報ビットの軟判定値が得られる。具体的には、ターボ復号化部２０４－０によって、冗長ビットＰ0,0,0,1が用いられることにより、情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1の軟判定値が得られ、ターボ復号化部２０４－１によって、冗長ビットＰ1,0,1,1が用いられることにより、情報ビットＩ1,0、Ｉ1,1の軟判定値が得られる。同様に、ターボ復号化部２０４－２によって、冗長ビットＰ0,0,1,1が用いられることにより、情報ビットＩ0,0、Ｉ1,1の軟判定値が得られ、ターボ復号化部２０４－３によって、冗長ビットＰ0,1,1,0が用いられることにより、情報ビットＩ0,1、Ｉ1,0の軟判定値が得られる。
　ターボ復号化により得られた軟判定値は、軟判定値合成部２０５によって合成される（ステップＳ１０４）。すなわち、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３においては、重複する情報ビットのターボ復号化が実行されているため、重複する情報ビットの軟判定値が軟判定値合成部２０５によって合成される。具体的には、図７に示すように、レイヤ０及びレイヤ２の情報ビットＩ0,0の軟判定値が合成され、レイヤ０及びレイヤ３の情報ビットＩ0,1の軟判定値が合成され、レイヤ１及びレイヤ３の情報ビットＩ1,0の軟判定値が合成され、レイヤ１及びレイヤ２の情報ビットＩ1,1の軟判定値が合成される。このように、同一の情報ビットについて異なるレイヤの軟判定値を合成することにより、送信装置のクロスレイヤマッピングによるゲインが得られる。結果として、受信品質の劣化を補償することができる。
　それぞれのレイヤ０～３の情報ビットの軟判定値の合成結果は、硬判定部２０６へ出力され、硬判定が行われる（ステップＳ１０５）。すなわち、情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1、Ｉ1,0、Ｉ1,1を含む各レイヤ０～３の情報ビットがそれぞれ「０」又は「１」のどちらの硬判定値に対応するかが決定される。本実施の形態においては、軟判定値合成部２０５における軟判定値の合成後に硬判定が行われるため、硬判定部２０６において得られる硬判定値の精度が高い。
　そして、レイヤ０～３の硬判定値は、誤り検出部２０７へ出力され、各レイヤの硬判定値中のＣＲＣに相当する部分が用いられることにより、レイヤごとの硬判定値の誤り検出が行われる（ステップＳ１０６）。レイヤごとの誤り検出結果は、復号制御部２０８へ通知され、復号制御部２０８によって、すべてのレイヤ０～３の硬判定値に誤りがなかったか、又はすべてのレイヤ０～３の硬判定値に誤りがあったかが判断される（ステップＳ１０７）。
　この判断の結果、すべてのレイヤ０～３の硬判定値に誤りがなかった場合は（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３による繰り返し復号が不要であるため、復号制御部２０８によって繰り返し復号の停止がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。また、この場合には、原パケットから得られた硬判定値が送信装置における情報ビットに等しいと考えられるため、誤り検出部２０７によって、例えばレイヤ０及びレイヤ１の硬判定値が情報ビットとして出力される。
　同様に、すべてのレイヤ０～３の硬判定値に誤りがあった場合は（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３による繰り返し復号を行っても、エラーレートを改善することが困難であるため、復号制御部２０８によって繰り返し復号の停止がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。また、この場合には、送信装置に対してパケットの再送が要求されるようにしても良い。
　一方、硬判定値に誤りがないレイヤと硬判定値に誤りがあるレイヤとが少なくとも１つずつある場合は（ステップＳ１０７Ｎｏ）、引き続き復号制御部２０８によって、硬判定値に誤りがないレイヤが前回の復号時と比べて増加したか否かが判定される（ステップＳ１０８）。ここでは、初回の復号が行われた後であるため、硬判定値に誤りがないレイヤが増加したと判定され（ステップＳ１０８Ｙｅｓ）、復号制御部２０８によって、繰り返し復号の実行がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。
　そして、ＬＬＲ設定部１０９によって、誤りがない硬判定値がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へフィードバックされ、各レイヤ０～３の情報ビットのうち、誤りがない硬判定値に対応する部分が硬判定値に置き換えられる。すなわち、誤り検出部２０７における誤り検出の結果、例えばレイヤ０の硬判定値に誤りがないと判定されると、レイヤ０の硬判定値は情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1に対応するため、ＬＬＲ設定部２０９によって、情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1に対応する硬判定値がフィードバックされる。そして、情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1は、レイヤ２及びレイヤ３にも含まれているため、ターボ復号化部２０４－２、２０４－３において、レイヤ２及びレイヤ３の情報ビットＩ0,0、Ｉ0,1の部分がＬＬＲ設定部２０９によってフィードバックされた硬判定値に置き換えられる。
　このように、原パケット（ここではレイヤ０及びレイヤ１のパケット）の硬判定値がＬＬＲ設定部２０９によってフィードバックされる場合は、補助パケット（ここではレイヤ２及びレイヤ３のパケット）の一部分がフィードバックされた硬判定値に置き換えられる。反対に、補助パケットの硬判定値がＬＬＲ設定部２０９によってフィードバックされる場合は、原パケットの一部分がフィードバックされた硬判定値に置き換えられる。同時に、ＬＬＲ設定部２０９によって、硬判定値に置き換えられた部分のＬＬＲが無限大に設定される（ステップＳ１０９）。すなわち、初回の復号の後、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３においては、各パケットの一部分が誤りのない硬判定値に置き換えられ、該当する部分のＬＬＲが最大に設定される。
　そして、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３によって、再度パケットがターボ復号化される（ステップＳ１０３）。このとき、パケットの一部分が硬判定値に置き換えられたレイヤに対応するターボ復号化部２０４－０～２０４－３がターボ復号化を行えば良い。この２回目の復号時には、パケットの一部分が誤りのない硬判定値に置き換えられているとともに、該当する部分のＬＬＲが無限大となっている。このため、ターボ復号化部２０４－０～２０４－３によって、パケット中の硬判定値の部分に誤りがないという前提の下でターボ復号化が行われ、初回の復号時よりも精度が高い軟判定値が得られる。
　そして、初回の復号時と同様に、軟判定値合成部２０５によって各レイヤ０～３の軟判定値が合成され（ステップＳ１０４）、硬判定部２０６によって合成後の軟判定値が硬判定され（ステップＳ１０５）、誤り検出部２０７によってＣＲＣを用いた誤り検出が行われる（ステップＳ１０６）。この結果、すべてのレイヤ０～３の硬判定値に誤りがなくなれば（ステップＳ１０７Ｙｅｓ）、復号制御部２０８によって、繰り返し復号の停止がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。
　また、硬判定値に誤りがあるレイヤが残っている場合でも（ステップＳ１０７Ｎｏ）、前回の復号時と比較して、硬判定値に誤りがないレイヤが増加していなければ（ステップＳ１０８Ｎｏ）、現時点以上のエラーレートの改善が困難であると考えられる。そこで、復号制御部２０８によって繰り返し復号の停止がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。一方、前回の復号時と比較して、硬判定値に誤りがないレイヤが増加していれば（ステップＳ１０８Ｙｅｓ）、すべてのレイヤ０～３の硬判定値に誤りがなくなるか、硬判定値に誤りがないレイヤが増加しなくなるまで、上述した繰り返し復号が行われる。
［繰り返し復号の具体例］
　次に、本実施の形態に係る繰り返し復号の具体例について、図８を参照しながら説明する。以下においては、２回目以降の復号時にもすべてのターボ復号化部２０４－０～２０４－３がターボ復号化を実行するものとする。
　まず、図８の左上段に示すように、１回目の復号の結果、レイヤ３の硬判定値からは誤りが検出されず、レイヤ０～２の硬判定値からは誤りが検出されたものとする。この場合、硬判定値に誤りがないレイヤ及び硬判定値に誤りがあるレイヤが少なくとも１つずつはあるため、復号制御部２０８によって、繰り返し復号の実行がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。また、レイヤ３の硬判定値には誤りがないため、ＬＬＲ設定部２０９によって、レイヤ０の情報ビットＩ0,1及びレイヤ１の情報ビットＩ1,0がそれぞれレイヤ３の硬判定値に置き換えられ、これらの情報ビットのＬＬＲが無限大に設定される。
　すなわち、２回目の復号時には、図８の右上段に示すように、レイヤ０及びレイヤ１のパケットのうち図中黒色で示す部分のＬＬＲが無限大に設定されてターボ復号化部２０４－０～２０４－３によるターボ復号化が行われる。このように、レイヤ０における情報ビットＩ0,1とレイヤ１における情報ビットＩ1,0とが正しいという前提の下で復号が行われるため、レイヤ０及びレイヤ１の軟判定値の精度が１回目の復号時よりも高くなる。この結果、２回目の復号により、レイヤ０の硬判定値から誤りが検出されなくなったものとする。
　この場合、硬判定値に誤りがないレイヤ（すなわちレイヤ０、３）及び硬判定値に誤りがあるレイヤ（すなわちレイヤ１、２）が少なくとも１つずつはあるとともに、１回目の復号時と比較して、硬判定値に誤りがないレイヤが増加したため、復号制御部２０８によって、繰り返し復号の実行がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。また、新たにレイヤ０の硬判定値に誤りがなくなったため、ＬＬＲ設定部２０９によって、レイヤ２の情報ビットＩ0,0がレイヤ０の硬判定値に置き換えられ、この情報ビットＩ0,0のＬＬＲが無限大に設定される。
　すなわち、３回目の復号時には、図８の左下段に示すように、レイヤ２のパケットのうち図中黒色で示す部分のＬＬＲが無限大に設定されてターボ復号化部２０４－０～２０４－３によるターボ復号化が行われる。このように、レイヤ２における情報ビットＩ0,0が正しいという前提の下で復号が行われるため、レイヤ２の軟判定値の精度が１回目及び２回目の復号時よりも高くなる。この結果、３回目の復号により、レイヤ２の硬判定値から誤りが検出されなくなったものとする。
　この場合、硬判定値に誤りがないレイヤ（すなわちレイヤ０、２、３）及び硬判定値に誤りがあるレイヤ（すなわちレイヤ１）が少なくとも１つずつはあるとともに、２回目の復号時と比較して、硬判定値に誤りがないレイヤが増加したため、復号制御部２０８によって、繰り返し復号の実行がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。また、新たにレイヤ２の硬判定値に誤りがなくなったため、ＬＬＲ設定部２０９によって、レイヤ１の情報ビットＩ1,1がレイヤ２の硬判定値に置き換えられ、この情報ビットＩ1,1のＬＬＲが無限大に設定される。
　すなわち、４回目の復号時には、図８の右下段に示すように、レイヤ１のパケットのうち図中黒色で示す部分のＬＬＲが無限大に設定されてターボ復号化部２０４－０～２０４－３によるターボ復号化が行われる。このように、レイヤ１における情報ビットＩ1,0、Ｉ1,1が正しいという前提の下で復号が行われるため、レイヤ１の軟判定値の精度が１～３回目の復号時よりも高くなる。この結果、４回目の復号により、レイヤ１の硬判定値から誤りが検出されなくなったものとする。
　この場合、すべてのレイヤの硬判定値に誤りがなくなったため、復号制御部２０８によって、繰り返し復号の停止がターボ復号化部２０４－０～２０４－３へ指示される。また、レイヤ０及びレイヤ１の硬判定値が送信装置における情報ビットとして誤り検出部２０７から出力される。このような繰り返し復号を実行することにより、受信データのエラーレートの低減を図ることができる。換言すれば、受信品質が多少劣化しても、一定基準のエラーレートを満たすことができ、再送の発生頻度が低下する。結果として、ＭＩＭＯ通信におけるスループットを確実に向上することができる。
　図９は、本実施の形態に係る繰り返し復号を実行する場合と従来の復号を実行する場合とのそれぞれにおける受信品質とエラーレートの関係の具体例を示す図である。図９上段は、送信装置における変調方式がＱＰＳＫである場合のＳＮＲ（Signal　to　Noise　Ratio）とＢＬＥＲ（BLock　Error　Rate）の関係を示し、図９下段は、送信装置における変調方式が６４ＱＡＭである場合のＳＮＲとＢＬＥＲの関係を示す。また、図中白抜きのマークで示したグラフは本実施の形態に係る繰り返し復号に対応し、図中黒塗りのマークで示したグラフは従来の復号に対応する。さらに、円マークで示したグラフは、送信装置における符号化率が３分の１である場合に対応し、四角マークで示したグラフは、送信装置における符号化率が２分の１である場合に対応し、三角マークで示したグラフは、送信装置における符号化率が４分の３である場合に対応する。
　これらのグラフから明らかなように、いずれの変調方式及び符号化率においても、同レベルのＢＬＥＲを満たすために必要なＳＮＲは、本実施の形態に係る繰り返し復号を実行した場合の方が低くなっている。これは、本実施の形態に係る繰り返し復号を実行することにより、多少受信品質が劣化しても、一定基準のエラーレートを達成することができることを意味している。具体的には、変調方式としてＱＰＳＫが採用されている場合は、ＳＮＲが従来より２．２～３．０ｄＢ程度劣化しても、本実施の形態に係る繰り返し復号により受信品質の劣化を補償することができる。また、変調方式として６４ＱＡＭが採用されている場合は、ＳＮＲが従来より３．５～４．３ｄＢ程度劣化しても、本実施の形態に係る繰り返し復号により受信品質の劣化を補償することができる。さらに、図９には図示していないが、変調方式として１６ＱＡＭが採用されている場合は、ＳＮＲが従来より３．０～３．５ｄＢ程度劣化しても、本実施の形態に係る繰り返し復号により受信品質の劣化を補償することができる。
　以上のように、本実施の形態によれば、送信装置は、情報ビットを複数のレイヤにマッピングする際、１つのレイヤにマッピングされる情報ビットの一部を他のレイヤに重複してマッピングするクロスレイヤマッピングを行い、各レイヤのパケットを複数のアンテナから送信する。そして、受信装置は、各レイヤのパケットを分離した後、レイヤの重複する部分を合成しながらレイヤごとの復号化を行い、誤りが検出されないレイヤの復号結果をフィードバックして繰り返し復号を実行する。このため、複数のレイヤの重複する部分によって互いのレイヤを補償することができ、受信データのエラーレートを低減し、確実にスループットを向上することができる。
　なお、上記一実施の形態においては、受信装置の最大比合成部２０３－０～２０３－３によってレイヤ０～３のパケットが合成されるものとしたが、これらのパケットの合成は、最大比合成に限定されない。すなわち、レイヤ０～３のパケットのエネルギーが合成されてダイバーシチゲインが得られれば、レイヤ０～３のパケットの合成方法は、任意で良い。
　また、上記一実施の形態においては、送信装置及び受信装置がそれぞれ４本のアンテナを備える４×４のＭＩＭＯ通信を例に挙げて説明したが、送信装置及び受信装置のアンテナ数は４本に限定されない。すなわち、一般に、送信装置及び受信装置がそれぞれｍ本（ｍは２以上の整数）のアンテナを備えている場合にも、ｍ個のレイヤのうちｎ個（ｎ＜ｍ）のレイヤのパケットを原パケットとし、（ｍ－ｎ）個のレイヤのパケットを補助パケットとすることで、上記一実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　具体的には、図１０に示すように、レイヤ０からレイヤ（ｎ－１）のｎ個のレイヤのパケットを原パケットとすると、レイヤｎからレイヤ（ｍ－１）の（ｍ－ｎ）個のレイヤのパケットが補助パケットとなる。レイヤ０～（ｎ－１）のｎ個の原パケットにおいては、それぞれ情報ビットに冗長ビットＰ0～Ｐn-1が付加されている。一方、レイヤｎ～（ｍ－１）の（ｍ－ｎ）個の補助パケットにおいては、ｎ個の原パケットそれぞれの情報ビットを等分したものが組み合わされて情報ビットが構成されており、情報ビット全体に冗長ビットＰn～Ｐm-1が付加されている。なお、図１０において、各種のハッチングは、それぞれのレイヤの原パケットの情報ビットを区別して示している。
　このようなクロスレイヤマッピングにより、例えばレイヤ０の原パケットとレイヤｎの補助パケットとを比較すると、情報ビットの一部が重複しているとともに、情報ビットの一部が相違している。同様に、任意の原パケットと補助パケットの組み合わせにおいて、情報ビットの一部が重複しているとともに、情報ビットの一部が相違している。このため、受信装置においては、各レイヤのパケットの復号後に、重複する情報ビットの部分について軟判定値を合成することができ、復号精度が向上する。さらに、原パケット及び補助パケットのいずれか一方が正確に復号され、硬判定値に誤りが検出されなくなると、対応する補助パケット及び原パケットのいずれか他方の一部を誤りが検出されない硬判定値に置き換えて繰り返し復号することができる。この結果、復号が繰り返されるたびに、相乗的に各レイヤのパケットの復号精度が向上し、エラーレートを低減することができる。これにより、パケットの再送の発生を抑制し、スループットを向上することができる。
　なお、上述したように、原パケットの情報ビットは、補助パケットの情報ビットの一部と重複しているが、必ずしも原パケットのすべての情報ビットが補助パケットの情報ビットの一部と重複する必要はない。すなわち、例えば図１１に示すように、２つのレイヤ０、１のみに情報ビットがマッピングされる場合などは、レイヤ０にマッピングされる情報ビットの例えば半数がレイヤ１に重複してマッピングされていれば良い。このような場合でも、レイヤ０のパケットを原パケットとし、レイヤ１のパケットを補助パケットとすれば、これらのパケット間で情報ビットの一部が重複しているとともに、情報ビットの一部が相違している。
　さらに、上記一実施の形態においては、送信装置のターボ符号化部１０３－０～１０３－３がいずれも同一の符号化率でターボ符号化を行うものとして説明したが、各レイヤの符号化率は異なっていても良い。具体的には、図１２に示すように、各レイヤのパケットの符号化率が異なっていても、原パケットと補助パケットの組み合わせにおいて、情報ビットの一部が重複し、情報ビットの一部が相違している。このような場合には、送信装置のクロスレイヤマッピング部１０１は、各レイヤにおける符号化率を考慮したマッピングを行うことになる。すなわち、クロスレイヤマッピング部１０１は、レイヤ０～（ｎ－１）の原パケットの情報ビットをレイヤｎ～（ｍ－１）の各補助パケットの符号化率に応じて分配してマッピングする。そして、ターボ符号化部は、それぞれ原パケット又は補助パケットに含まれる情報ビットのサイズに応じた符号化率で符号化する。

Claims (14)

  1. 　複数のアンテナに対応する複数のレイヤのうち第１のレイヤに情報データをマッピングするとともに、第２のレイヤに前記第１のレイヤにマッピングされた情報データと一部が重複し一部が相違する情報データをマッピングするマッピング部と、
    　前記マッピング部によって前記第１のレイヤ及び前記第２のレイヤにマッピングされた情報データにレイヤごとの誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を施して送信データを生成する符号化部と、
    　前記符号化部によって生成されたレイヤごとの送信データをそれぞれのレイヤに対応するアンテナから送信する送信部と
    　を有することを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
  2. 　前記符号化部は、
    　前記第１のレイヤ及び前記第２のレイヤにマッピングされた情報データにそれぞれＣＲＣ符号を付加することを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
  3. 　前記マッピング部は、
    　前記第１のレイヤにマッピングされた情報データを分割して複数の部分情報データを生成し、前記第２のレイヤの情報データの一部としていずれかの部分情報データをマッピングすることを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
  4. 　前記マッピング部は、
    　前記第１のレイヤにマッピングされた情報データを等分して前記部分情報データを生成することを特徴とする請求項３記載のマルチアンテナ通信装置。
  5. 　前記マッピング部は、
    　前記第２のレイヤにマッピングされた部分情報データ以外の部分情報データを第１及び第２のレイヤとは異なるレイヤにマッピングし、
    　前記符号化部は、
    　部分情報データがマッピングされたすべてのレイヤの情報データを同一の符号化率で誤り訂正符号化することを特徴とする請求項４記載のマルチアンテナ通信装置。
  6. 　前記マッピング部は、
    　前記第２のレイヤにマッピングされた部分情報データ以外の部分情報データを第１及び第２のレイヤとは異なるレイヤにマッピングし、
    　前記符号化部は、
    　部分情報データがマッピングされたレイヤの情報データをそれぞれの部分情報データのサイズに応じた符号化率で誤り訂正符号化することを特徴とする請求項３記載のマルチアンテナ通信装置。
  7. 　マッピングされた情報データの一部が重複し一部が相違する複数のレイヤのデータを受信し、受信データをレイヤごとのレイヤ別データに分離する受信処理部と、
    　前記受信処理部によって分離されて得られたレイヤ別データを誤り訂正復号化してレイヤごとの軟判定値を生成する復号化部と、
    　前記復号化部によって生成されたレイヤごとの軟判定値のうち複数のレイヤに重複してマッピングされた情報データに対応する軟判定値を合成する合成部と、
    　前記合成部によって合成されて得られた軟判定値を用いてレイヤ別データを硬判定する判定部と
    　を有することを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
  8. 　前記受信処理部によって分離されて得られた各レイヤ別データに、自レイヤの情報データと重複してマッピングされた情報データに対応する他レイヤのレイヤ別データの一部分を合成するデータ合成部をさらに有し、
    　前記復号化部は、
    　前記データ合成部による合成後のレイヤ別データを誤り訂正復号化することを特徴とする請求項７記載のマルチアンテナ通信装置。
  9. 　前記判定部によるレイヤ別データの硬判定結果から誤りを検出する検出部と、
    　前記検出部による誤り検出の結果、誤りが検出されないレイヤ別データの硬判定結果を前記復号化部へフィードバックするフィードバック部とをさらに有し、
    　前記復号化部は、
    　レイヤ別データの前記フィードバック部によってフィードバックされた硬判定結果に対応する部分を当該硬判定結果に置き換えて誤り訂正復号化することを特徴とする請求項７記載のマルチアンテナ通信装置。
  10. 　前記復号化部は、
    　前記硬判定結果に置き換えられた部分の対数尤度比を無限大に設定した上で、置き換え後のレイヤ別データをターボ復号化することを特徴とする請求項９記載のマルチアンテナ通信装置。
  11. 　前記検出部による誤り検出の結果、すべてのレイヤ別データから誤りが検出されない場合に、前記復号化部による誤り訂正復号化を停止させる制御部をさらに有することを特徴とする請求項９記載のマルチアンテナ通信装置。
  12. 　前記制御部は、
    　前記検出部による誤り検出の結果、誤りが検出されないレイヤ別データの数が前回の誤り検出時から増加していない場合に、前記復号化部による誤り訂正復号化を停止させることを特徴とする請求項９記載のマルチアンテナ通信装置。
  13. 　複数のアンテナに対応する複数のレイヤのうち第１のレイヤに情報データをマッピングするとともに、第２のレイヤに前記第１のレイヤにマッピングされた情報データと一部が重複し一部が相違する情報データをマッピングするマッピングステップと、
    　前記マッピングステップにて前記第１のレイヤ及び前記第２のレイヤにマッピングされた情報データにレイヤごとの誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を施して送信データを生成する符号化ステップと、
    　前記符号化ステップにて生成されたレイヤごとの送信データをそれぞれのレイヤに対応するアンテナから送信する送信ステップと
    　を有することを特徴とするマルチアンテナ通信方法。
  14. 　マッピングされた情報データの一部が重複し一部が相違する複数のレイヤのデータを受信し、受信データをレイヤごとのレイヤ別データに分離する受信処理ステップと、
    　前記受信処理ステップにて分離されて得られたレイヤ別データを誤り訂正復号化してレイヤごとの軟判定値を生成する復号化ステップと、
    　前記復号化ステップにて生成されたレイヤごとの軟判定値のうち複数のレイヤに重複してマッピングされた情報データに対応する軟判定値を合成する合成ステップと、
    　前記合成ステップにて合成されて得られた軟判定値を用いてレイヤ別データを硬判定する判定ステップと
    　を有することを特徴とするマルチアンテナ通信方法。
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