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技術 tail−biting畳み込み符号方式を用いた送信装置、受信装置および通信制御方法

出願人 日本電気株式会社
発明者 下林真也
出願日 2008年8月28日 (12年2ヶ月経過) 出願番号 2008-219260
公開日 2010年3月11日 (10年8ヶ月経過) 公開番号 2010-056845
状態 特許登録済
技術分野 符号誤り検出・訂正
主要キーワード bit列 一試行 確認位置 確認判定 誤り検査情報 プログラム制御プロセッサ チャネル処理 リソース構成
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年3月11日)のものです。
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図面 (8)

課題

tail-biting畳み込み符号化データの復号処理時間の短縮および消費電力の削減を可能にする受信装置を提供する。

解決手段

誤り検査情報を付加したビット系列をtail-biting畳み込み符号化することで生成された複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を送信装置から受信する受信部(201)と、受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号する復号部(204)と、復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査を行う誤り検査確認部(205)と、を有することを特徴とする。

概要

背景

3GPP(3rd Generation Partnership Project) Release 8で標準化が進められているLTE(Long Term Evolution)において、PBCH(Physical broadcast Channel)に関しては、tail-biting畳み込み符号化方式が用いられる(非特許文献1)。

また、3GPPLTEでは、複数アンテナ送信あるいはMIMO(Multiple Input Multiple Output)システムパフォーマンスの向上に必要な技術であると考えられている。複数アンテナ送信が行われている場合、基地局に接続しようとする移動局は、初期同期後にPBCHを復号する時点ではアンテナ構成未知である。さらに、PBCHのTTIは40msであるが、現在のフレーム(10ms)が40msのうちのどこに位置するかもその時点では未知である。

たとえば、初期同期後にPBCHを復号しようとする移動局には、想定される3つのアンテナ構成(ここではアンテナ数=1,2あるいは4)が可能性として存在し、フレーム位置に関しても、4つのフレーム位置が可能性として存在する。つまり初期同期において、PBCHの構成は、アンテナ構成およびフレーム位置に関する可能性が3×4=12通り存在することとなり、移動局は最大12回のPBCH復号の試行が必要となる。

3GPP TS 36.212 v8.3.0 (2008-05) 5.1.1〜5.1.5

概要

tail-biting畳み込み符号化データの復号処理時間の短縮および消費電力の削減を可能にする受信装置を提供する。誤り検査情報を付加したビット系列をtail-biting畳み込み符号化することで生成された複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を送信装置から受信する受信部(201)と、受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号する復号部(204)と、復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査を行う誤り検査確認部(205)と、を有することを特徴とする。

目的

そこで、本発明の目的は、tail-biting畳み込み符号化データの復号処理時間の短縮および消費電力の削減を可能にする新たな通信制御方法、それを用いた送信装置および受信装置ならびに無線通信システムを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

tail-biting畳み込み符号方式を用いた受信装置において、誤り検査情報を付加したビット系列をtail-biting畳み込み符号化することで生成された複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を送信装置から受信する受信手段と、受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号する復号手段と、復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査を行う誤り検査確認手段と、を有することを特徴とする受信装置。

請求項2

前記復号されたビット系列における前記誤り検査情報の位置候補を順次変更しながら前記誤り検査確認手段を動作させる制御手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。

請求項3

前記制御手段は、さらに、前記送信装置のアンテナ構成候補を順次選択しながら前記受信手段、前記復号手段および前記誤り検査確認手段をそれぞれ動作させることを特徴とする請求項2に記載の受信装置。

請求項4

前記送信装置は移動通信システムにおける基地局であり、前記受信手段は、前記基地局との初期同期後に、前記基地局からのブロードキャストチャネルで前記再配列ビット系列を受信することを特徴とする請求項1−3のいずれか1項に記載の受信装置。

請求項5

tail-biting畳み込み符号方式を用いた送信装置において、誤り検査情報を付加した情報ビット系列をtail-biting畳み込み符号化し複数の符号化ビット系列を生成するtail-biting畳み込み符号化手段と、前記複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を生成する再配列手段と、前記再配列ビット系列から送信信号を生成して送信する送信手段と、を有することを特徴とする送信装置。

請求項6

前記送信手段は、ブロードキャストチャネルで前記再配列ビット系列を送信することを特徴とする請求項5に記載の送信装置。

請求項7

送信装置と受信装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記送信装置は、誤り検査情報を付加した情報ビット系列をtail-biting畳み込み符号化し複数の符号化ビット系列を生成するtail-biting畳み込み符号化手段と、前記複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を生成する再配列手段と、前記再配列ビット系列から送信信号を生成して送信する送信手段と、を有し、前記受信装置は、初期同期が確立した前記送信装置から受信ビット系列を受信する受信手段と、前記受信ビット系列をtail-biting畳み込み復号する復号手段と、復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査を行う誤り検査確認手段と、を有することを特徴とする無線通信システム。

請求項8

tail-biting畳み込み符号方式を用いた受信装置における通信制御方法であって、a)誤り検査情報を付加したビット系列をtail-biting畳み込み符号化することで生成された複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を受信し、b)受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号し、c)復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査確認を行う、ことを特徴とする通信制御方法。

請求項9

前記c)において、前記復号されたビット系列における前記誤り検査情報の位置候補を順次変更しながら前記誤り検査確認を行うことを特徴とする請求項8に記載の通信制御方法。

請求項10

送信装置のアンテナ構成候補を順次選択しながら、前記a)〜c)を繰り返すことを特徴とする請求項8または9に記載の通信制御方法。

請求項11

tail-biting畳み込み符号方式を用いた送信装置における通信制御方法であって、a)誤り検査情報を付加した情報ビット系列をtail-biting畳み込み符号化し複数の符号化ビット系列を生成し、b)前記複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を生成し、c)前記再配列ビット系列から送信信号を生成して送信する、ことを特徴とする通信制御方法。

請求項12

送信装置と受信装置との間で無線通信を行う無線通信システムにおける通信制御方法であって、前記送信装置は、a)誤り検査情報を付加した情報ビット系列をtail-biting畳み込み符号化し複数の符号化ビット系列を生成し、b)前記複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を生成し、c)前記再配列ビット系列から送信信号を生成して送信する、前記受信装置は、d)初期同期が確立した前記送信装置から受信ビット系列を受信し、e)受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号し、f)復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査確認を行う、ことを特徴とする無線通信システムにおける通信制御方法。

請求項13

tail-biting畳み込み符号方式を用いた受信装置のプログラム制御プロセッサ通信制御機能を実現するためのプログラムであって、a)誤り検査情報を付加したビット系列をtail-biting畳み込み符号化することで生成された複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を受信するステップと、b)受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号するステップと、c)復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査確認を行うステップと、を有する通信制御機能を実現するプログラム。

請求項14

tail-biting畳み込み符号方式を用いた送信装置のプログラム制御プロセッサに通信制御機能を実現するためのプログラムであって、a)誤り検査情報を付加した情報ビット系列をtail-biting畳み込み符号化し複数の符号化ビット系列を生成するステップと、b)前記複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を生成するステップと、c)前記再配列ビット系列から送信信号を生成して送信するステップと、を有する通信制御機能を実現するプログラム。

技術分野

0001

本発明は無線通信システム係り、特にtail-biting(テイルバイティング畳み込み符号方式を用いた送信装置受信装置およびそれらの通信制御方法に関する。

背景技術

0002

3GPP(3rd Generation Partnership Project) Release 8で標準化が進められているLTE(Long Term Evolution)において、PBCH(Physical broadcast Channel)に関しては、tail-biting畳み込み符号化方式が用いられる(非特許文献1)。

0003

また、3GPPLTEでは、複数アンテナ送信あるいはMIMO(Multiple Input Multiple Output)システムパフォーマンスの向上に必要な技術であると考えられている。複数アンテナ送信が行われている場合、基地局に接続しようとする移動局は、初期同期後にPBCHを復号する時点ではアンテナ構成未知である。さらに、PBCHのTTIは40msであるが、現在のフレーム(10ms)が40msのうちのどこに位置するかもその時点では未知である。

0004

たとえば、初期同期後にPBCHを復号しようとする移動局には、想定される3つのアンテナ構成(ここではアンテナ数=1,2あるいは4)が可能性として存在し、フレーム位置に関しても、4つのフレーム位置が可能性として存在する。つまり初期同期において、PBCHの構成は、アンテナ構成およびフレーム位置に関する可能性が3×4=12通り存在することとなり、移動局は最大12回のPBCH復号の試行が必要となる。

0005

3GPP TS 36.212 v8.3.0 (2008-05) 5.1.1〜5.1.5

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、可能なアンテナ数を逐一試行するには、そのたびにチャネル等化および送信ダイバーシティの復号を行う必要があり、上述したように、tail-biting畳み込み復号を最大12回繰り返すことは、PBCH復号の処理時間が長くなるだけでなく、消費電力が増大する。低消費電力が常に課題となる移動局にとって、消費電力の増大は大きな問題である。

0007

そこで、本発明の目的は、tail-biting畳み込み符号化データの復号処理時間の短縮および消費電力の削減を可能にする新たな通信制御方法、それを用いた送信装置および受信装置ならびに無線通信システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明による受信装置は、tail-biting畳み込み符号方式を用いた受信装置であって、誤り検査情報を付加したビット系列をtail-biting畳み込み符号化することで生成された複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を送信装置から受信する受信手段と、受信したビット系列をtail-biting畳み込み復号する復号手段と、復号されたビット系列の誤り検査情報により誤り検査を行う誤り検査確認手段と、を有することを特徴とする。

0009

本発明による送信装置は、tail-biting畳み込み符号方式を用いた送信装置であって、誤り検査情報を付加した情報ビット系列をtail-biting畳み込み符号化し複数の符号化ビット系列を生成するtail-biting畳み込み符号化手段と、前記複数の符号化ビット系列の各々の先頭ビットから順に再配列された再配列ビット系列を生成する再配列手段と、前記再配列ビット系列から送信信号を生成して送信する送信手段と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、tail-biting畳み込み符号化データの復号処理時間の短縮および消費電力の削減が可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明は、tail-biting畳み込み符号の特性、すなわち符号器初期状態最終状態とが同じとなるために復号時に任意の場所から復号を開始することができるという特性を利用し、送信側でtail-biting畳み込み符号化されたビット列再マッピングする。受信側では、再マッピングされたビット列をtail-biting畳み込み復号することで、tail-biting畳み込み復号の回数を減少させ、処理時間の短縮および消費電力の削減を達成する。

0012

以下、説明を煩雑化しないために、本発明の一実施形態による無線通信システムとして、アンテナ数が4である場合の3GPPLTEシステムを取りあげて説明する。ただし、これ以外のシステムであっても本発明が適用可能であることは明らかである。

0013

1.システム構成
図1移動体通信システムの一般的な構成を模式的に示す図であり、図2は3GPPLTEシステムの1フレームにおけるサブフレーム#0の一部を模式的に示すリソース構成図である。ここでは、図1に示すように、基地局eNBのセル内に移動局UE(User Equipment)が位置し、移動局UEが基地局eNBからのブロードキャストチャネルを受信するものとする。

0014

図2に示すように、PBCHは、2スロットからなるサブフレーム#0のスロット1の先頭から4シンボルマッピングされる。リファレンス信号RS(Reference signal)がマッピングされるリソースは、実際に使用されるアンテナ数とは独立に、ここでは常に4アンテナ分(アンテナ1〜4)のリファレンス信号RSが配置され、そこにはPBCHはマッピングされない。

0015

初期同期の手順として、移動局UEは、まず同期チャネル(Sync CH)を受信することによりフレーム同期確立し、フレーム同期確立後にPBCHでセル固有情報などの報知情報を取得する。以下、送信装置(ここでは基地局eNB)および受信装置(ここでは移動局UE)の構成について説明する。

0016

図3(A)は本実施形態による無線通信システムの送信装置の概略的機能構成を示すブロック図であり、図3(B)は同じく受信装置の概略的機能構成を示すブロック図である。

0017

図3(A)において、送信装置は機能的に次のブロックを有する:CRC(Cyclic Redundancy Check)付加部101;tail-biting畳み込み符号化部102;インタリーブ部103;再マッピング部104;レートマッチング部105;ブロック分割部106;および送信部107。ただし、これらは機能的に分けたブロックであり、プログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同様の機能を実現することも可能である。

0018

図3(B)において、受信装置は機能的に次のブロックを有する:受信部201;レートデマッチング部202;デインタリーブ部203;tail-biting畳み込み復号部204;CRC確認部205;および復号制御部206。ただし、これらのブロックも機能的に分けたものであり、プログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同様の機能を実現することも可能である。後述するように、復号制御部206は、受信部201に対してアンテナ数を設定しながら、CRC確認部205の確認結果に応じてCRC確認位置の変更を行う。

0019

2.送信動作
以下、図3(A)および図4を参照しながら、送信装置の送信動作について詳細に説明する。

0020

図4図3(A)に示す送信装置の送信過程の一例を示す模式図である。まず、CRC付加部101は、情報301(ここでは報知情報)から誤り検査情報であるCRC情報を算出し、情報301の後尾に付加してCRC付加ビット系列302を生成する。tail-biting畳み込み符号化部102は、CRC付加ビット系列302に対して符号化率1/3のtail-biting畳み込み符号化を実行し、同じ系列長システマティックビット系列(Systematic bits)と2つのパリティビット系列(Parity1 bits、Parity2 bits)とからなる符号化ビット系列303を生成する。

0021

続いて、インタリーブ部103は、符号化ビット系列303のシステマティックビット系列(Systematic bits)、パリティビット系列(Parity1 bits)およびパリティビット系列(Parity2 bits)のそれぞれをインタリーブし、インタリーブされた符号化ビット系列304を再マッピング部104へ出力する。

0022

再マッピング部104は、システマティックビット系列(Systematic bits)、パリティビット系列(Parity1 bits)およびパリティビット系列(Parity2 bits)のそれぞれの先頭から順次1ビットずつS、P1、P2の順で再配置し、再マッピング符号化ビット系列305を生成する。

0023

レートマッチング部105は、再マッピング符号化ビット系列305を入力し、物理チャネルの960ビットに合致するようにレートマッチング(repetition)を行い、送信ビット系列306を生成する。

0024

ブロック分割部106は、レートマッチングされた送信ビット系列306を40msで送信するために、10ms毎のデータブロックに4等分し、それぞれを送信部107へ順次出力する。ここでは、4等分されたデータ長は必ず3の倍数となっており、各データブロックの先頭は必ずS(Systematic bit)から始まる。

0025

送信部107は、データブロックをQPSK変調し、報知情報の送信信号としてBPCHのリソースを用いて送信する(図2参照)。

0026

3.受信動作
以下、図3(B)、図5図7を参照しながら、受信装置の受信制御について詳細に説明する。

0027

図5図3(B)に示す受信装置の全体的な受信過程を示すフローチャートであり、図6(A)〜(C)はそれぞれアンテナ数に応じたチャネル処理を示すフローチャートである。

0028

まず、復号制御部206の制御に従って、受信部201は、第1アンテナ構成候補(アンテナ数=1)を設定してチャネル処理を実行し(ステップ401)、さらに受信信号復調(ここではQPSK復調)を実行する(ステップ402)。アンテナ数=1のチャネル処理(ステップ401)において、受信部201は、図6(A)に示すように、アンテナ数を1に設定し(ステップ501)、1アンテナ分のチャネル推定およびチャネル等化(ステップ502,503)を実行する。

0029

続いて、レートデマッチング部202およびデインタリーブ部203は、復調されたデータをレートデマッチングおよびデインタリーブすることで、図4に示す再マッピング符号化ビット系列305のビット配列を有する受信ビット系列(以下、この参照番号を「305’」とする。)を得る(ステップ403)。レートデマッチング部202は、上述したようにrepetitionされていたデータの加算を行うが、加算後のデータは必ずSystematic bit(S)から始まる。

0030

tail-biting畳み込み復号部204は受信ビット系列305’を入力し、tail-biting畳み込み復号を行うことで、CRCビット列を含む受信情報ビット系列をCRC確認部205へ出力する(ステップ404)。周知のように、tail-biting畳み込み符号化は、符号器の初期状態と最終状態とが同じとなるために、復号時に任意の場所から復号を開始することができる。したがって、図4に示す再マッピング符号化ビット系列305のビット配列を有する受信ビット系列305’の途中からでも復号が可能である。

0031

続いて、CRC確認部205は、復号された受信情報ビット系列からCRC確認を行い(ステップ405)、CRC確認結果がOKであるか否かを判定する(ステップ406)。上述したように、現在のデータがTTI=40msの内のどのデータであるかが不明であり、データの切れ目は10ms毎のデータブロックによって異なるため、CRCは必ずデータの最後に付加されているとは限らない。そこで、所定回数(ここでは4回)だけCRC確認位置を変更しながら(ステップ407、408)、CRC確認判定(ステップ405,406)を繰り返す。以下、CRC確認位置の候補が4通り(候補1〜4)存在する例を説明する。

0032

図7はtail-biting畳み込み復号されたデータのCRC位置候補を示す模式図である。図7に示すように、データの切れ目に1対1に対応してCRC位置候補1〜4が存在する。ステップ406において、CRCがOKとならなかった場合(ステップ406:NO)、所定回数に到達していなければ(ステップ407:NO)、CRC位置候補を順次変更し(ステップ408)、CRC確認を行う(ステップ405、406)。あるCRC確認位置候補においてCRC確認結果がOKだった場合(ステップ406:YES)、PBCHは現在試行しているアンテナ数およびCRC位置が正しいと判断する。こうして、現在復号しているデータが40ms中のどのデータブロックであるかを特定して処理を終了する。

0033

4つのCRC位置候補1〜4のいずれでもCRC判定がOKでなかったならば(ステップ407:YES)、復号制御部206は受信部201を第2アンテナ構成候補(アンテナ数=2)に設定し(ステップ409:NO、ステップ410)、上述したステップ402〜408を繰り返す。

0034

アンテナ数=2のチャネル処理(ステップ410)において、受信部201は、図6(B)に示すように、アンテナ数を2に設定し(ステップ504)、2アンテナ分のチャネル推定およびチャネル等化(ステップ505,506)を実行した後、送信ダイバーシティ復号(SFBC: space-frequency block coding)を実行する(ステップ507)。

0035

アンテナ数=2の場合でもCRC判定でOKにならなかったならば(ステップ406:NO、ステップ407:YES、ステップ409:YES)、復号制御部206は受信部201を第3アンテナ構成候補(アンテナ数=4)に設定し(ステップ409:NO、ステップ410)、上述したステップ402〜408を繰り返す。

0036

アンテナ数=4のチャネル処理(ステップ412)において、受信部201は、図6(C)に示すように、アンテナ数を4に設定し(ステップ508)、4アンテナ分のチャネル推定およびチャネル等化(ステップ509,510)を実行した後、送信ダイバーシティ復号(SFBC +FSTD: frequency-shift time diversity)を実行する(ステップ511)。

0037

アンテナ数=4の場合でもCRC判定でOKにならなかったならば(ステップ406:NO、ステップ407:YES、ステップ409:YES、ステップ411:YES)、全アンテナ構成に対する復号を試行してもCRC判定がOKにならなかったのであるから、復号制御部206は復号結果無しとして処理を終了する。

0038

4.効果
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、現在復号を行っているフレームが40msのどこに位置するか未知である場合、4つの候補それぞれに応じてtail-biting畳み込み復号を行う必要がなく、アンテナ数の候補毎に1回、合計3回の復号を行うのみでよい。また。40msにおけるCRCの位置検出は、復号後bit列から候補となる4箇所の位置にてCRC確認を行い、CRC判定がOKとなることを確認することで検出可能である。

0039

よって、上述した例によれば、本実施形態を適用しない場合にはtail-biting畳み込み復号の回数が最大12回必要であったのに対して、本実施形態を適用することで最大3回に削減できる。これにより、初期同期時のPBCH復号の時間短縮が可能となる。

0040

本発明は、3GPP Release 8で検討中のLTEに対応した移動通信システム、基地局、ユーザ端末(移動局あるいは携帯通信端末)に適用可能である。

図面の簡単な説明

0041

移動体通信システムの一般的な構成を模式的に示す図である。
3GPPLTEシステムの1フレームにおけるサブフレーム#0の一部を模式的に示すリソース構成図である。
(A)は本実施形態による無線通信システムの送信装置の概略的機能構成を示すブロック図であり、(B)は同じく受信装置の概略的機能構成を示すブロック図である。
図3(A)に示す送信装置の送信過程の一例を示す模式図である。
図3(B)に示す受信装置の全体的な受信過程を示すフローチャートである。
(A)〜(C)はそれぞれアンテナ数に応じたチャネル処理を示すフローチャートである。
tail-biting畳み込み復号されたデータのCRC位置候補を示す模式図である。

符号の説明

0042

101CRC付加部
102 tail-biting畳み込み符号化部
103インタリーブ部
104再マッピング部
105レートマッチング部
106ブロック分割部
107 送信部
201 受信部
202レートデマッチング部
203デインタリーブ部
204 tail-biting畳み込み復号部
205 CRC確認部
206復号制御部

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