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技術 最適距離スペクトルフィードフォワード低レートTail−biting畳み込み符号

出願人 テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン(パブル)
発明者 チェン,ツァオ−ツェンショベリ,ステンインゲマルエルンストローム,ペルユ,カイ
出願日 2009年11月24日 (10年0ヶ月経過) 出願番号 2011-538585
公開日 2012年5月10日 (7年7ヶ月経過) 公開番号 2012-510756
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 チェック文字 処理ストリーム アクセス作業 距離スペクトル 構造的均等物 ベースバンド処理機 サーチ空間 局符号
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題・解決手段

チャネル上で伝送されるデータを操作するTail−biting畳み込み符号として使用するための1組の生成多項式を生成する方法および装置は、(0)Tail−biting畳み込み符号のための拘束および(nを4より大の整数とする)1/nより低い低符号化率を指定するステップと、(1)それぞれが低レート符号の潜在的符号である、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択するステップと、(2)プール中の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有するプールの潜在的符号を候補集合に含めるステップと、(3)重みスペクトル内の最初のL個のラインに基づいて候補集合の最良の符号を決定するステップと、(4)最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップと、(5)(1つまたは複数の)最適な符号を実施するようにデータ送受信機(60/90)の(1つまたは複数の)回路を構成するステップとを含む。

概要

背景

本発明は、それだけに限定されないが特に電気通信に適用される、畳み込み符号化に関する。

多くの環境において、様々な形態(例えば、様々なプロトコル変調など)のデータを、チャネル上で送信側から受信側へ送信することができる。動作の種類および状況によっては、チャネルの中には、多少、チャネル上で伝送されるデータの損失もしくは劣化被りやすく、またはデータの損失もしくは劣化の影響を受けやすいものがあり、起こり得る損失もしくは破損の程度はチャネルによって異なる。例えば、有線チャネルは、通常、電波またはインターフェース上に存在するチャネルより相対的に高い保全性および信頼性を有する。

チャネル上のデータの損失または不正確な伝送の検出が可能なのは、データストリーム誤り検出符号としてある一定の追加情報が付加されるときである。例えば、送信側において、データのフレームまたはブロックに、(例えば)そのブロックから計算され、あるいは別の方法で導出される(1つもしくは複数の)チェック文字またはチェックサムの形の誤り検出符号を付加することができる。受信側は、そのブロックを受信すると、誤り検出符号(その(1つもしくは複数の)チェック文字またはチェックサムの受信側のバージョンなど)を独立に再計算し、または再導出することができる。再計算され、または再導出される誤り検出符号(チェックサムなど)が、受信したブロックまたはフレームに含まれる誤り検出符号と同じである場合、受信側は、そのブロックまたはフレームが正しく復号されることを確認することができる。

また、誤り検出技術に加えて、誤り訂正技術も知られている。例えば、データストリームには、(ユーザデータのフレームまたはブロックを操作する多項式によって生成される)誤り訂正符号を付加することもできる。完全なフレームまたはブロックを受信すると、受信側は、既知の誤り訂正符号/技術を使用して、データストリーム内のいくつかの誤りを突き止め、訂正することができる。

畳み込み符号は、現在のデータビット着信ストリームからの前のデータビットの一部を加えたものを使用することにより符号化シーケンスアルゴリズムで実現するための前方誤り訂正方式である。電気通信において、畳み込み符号とは、(a)m/nを符号化率(n≧m)として、符号化されるべき各mビット情報シンボル(各mビットストリング)がnビットシンボルに変換され、(b)この変換がkを符号の拘束長とする最後のk個の情報シンボルの関数である、誤り訂正符号の1種である。畳み込み符号器のトレリス記述は、符号器への可能な各入力が符号器の出力と状態遷移の両方にどのように影響を及ぼすかを示す。

畳み込み符号(CC)は、その符号化トレリスの開始状態が、符号化後のその符号化トレリスの終了状態に常に等しい場合には、Tail−biting(または循環)という。Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、例えば、H.H.Ma and J.K.Wolf,「On tail biting convolutional codes,」IEEE Trans.Commun.,vol.34,pp.104−111,Feb.1986などに記載されているように、単純で強力な前方誤り訂正(FEC)符号である。

Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、エア、電波、または「無線」インターフェースを有する電気通信ネットワークを含む多くの環境において用いられる。Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、802.16WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)システムにおけるデータチャネルおよび(フレーム制御ヘッダのような)オーバーヘッドチャネルのための必須のチャネル符号として採用されている。802.16WiMAXは、例えば、どちらも参照により本明細書に組み込まれる、IEEE Std 802.16−2004,「IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks − Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」,October,2004、およびIEEE Std P802.16e−2005,「IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks − Part 16:Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems」,February,2006、などに記載されている。また、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、EDGEシステムにおけるヘッダチャネルおよびIS−54システムにおける制御チャネルのためのチャネル符号としても採用されている。EDGEシステムの記述については、例えば、どちらも参照により本明細書に組み込まれる、M.Mzyece and J.Dunlop,「Performance evaluation of suboptimal decoding schemes for tail biting convolutional codes in EDGE headers,」IEE Electronics Letters,vol.39,no.17,pp.1280−1281,August 2003や、3GPP TS 45.003,「3rd Generation Partnership Project:Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network:Channel Coding (Release 7)」,V7.1.0,2007−02、などを参照されたい。IS−54システムの記述については、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、R.V.Cox and C.−E.W.Sundberg,「An efficient adaptive circular viterbi algorithm for decoding generalized tail biting convolutional codes,」IEEE Trans.Veh.Technol.,vol.43,pp.57−68,Feb.1994、などを参照されたい。また、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)はさらに、LTEロングタームエボルーション)システムにも採用されている(参照により本明細書に組み込まれる、3GPP TS 36.212,「3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E−UTRA);Multiplexing and channel Coding (Release 8)」,V8.0.0,2007−09などを参照されたい)。

よって、Tail−biting畳み込み符号は誤り訂正符号の一種を含み、これは、誤り訂正のために情報ビット冗長ビットを加えるものである(情報ビットと冗長ビットとを併せて1つの符号語と呼ぶ)。受信側において、復号器は、冗長ビット(または冗長ビットと情報ビットを併せたもの)を使用して(伝送時に誤りが発生した場合に)破損したビットを訂正しようと試みることができる。例えば、ペイロード(情報ビット)サイズがK=6ビットであり、符号化率が1/3である場合には、符号語の長さは6×3=18ビットであり、実際には、18−6=12冗長ビットが6情報ビットに付加される。合計で26=64通りの異なる符号語が生じ、これは64通りの可能な長さ6の情報ビットベクトル((0,0,0,0,0,0)、(0,0,0,0,0,1)から、(1,1,1,1,1,1)まで)に対応するものである。

図1には、全体拘束長vを有するレート1/nのフィードフォワード畳み込み符号(CC)の符号器構造が示されており、v個のシフトレジスタ素子の0と1からなる内容を、符号器の状態と呼ぶ。n個の生成多項式は、各シフトレジスタからn個の出力への接続を指定する。n個の生成多項式は、集合G=(g0,…,gn−1)で表され、g0=(g0(0),g0(1),…,g0(v)),…,gn−1=(gn−1(0),gn−1(1),…,gn−1(v))である。k=0,…,n−1およびj=0,…,vについての係数gk(j)は、0(接続なし)または1(接続あり)である。Uiは、時刻iにおける入力ビットであり、(vi(0),…,vi(n−1))は、時刻iにおけるn個の出力ビットである。よって、畳み込み符号は、その生成多項式の集合G=(g0,…,gn−1)によって指定することができる。

畳み込み符号(CC)は、その符号化トレリスの開始状態が符号化後のその符号化トレリスの終了状態と常に等しい場合には、Tail−biting(または循環)という。フィードフォワードCCでは、開始状態は、単に、vを全体拘束長とする最後のv個の入力ビットによって決定される。フィードバック畳み込み符号(CC)では、符号器構造は、循環符号化を可能にするためのいくつかの条件に従う必要がある。(フィードフォワードとフィードバックCC)どちらの場合にも、符号化トレリスの開始状態(循環状態ともいう)は、入力情報ビットベクトルから決定される。すなわち、開始状態は必ずしもすべて0の状態であるとは限らず、入力ビットの値に依存する。他方、従来方式のzero−tail畳み込み符号(ZTCC)では、開始状態および終了状態は常にすべて0の状態に等しく、符号器をすべて0の状態に戻すために、v個の冗長zero−tailビットが必要とされる。

図2に、802.16Tail−biting畳み込み符号(TBCC)のための符号器の例が示されている。この符号器は、符号化率1/n=1/2、拘束長v=6、およびG=(g0,g1)を有し、g0=(1,1,1,1,0,0,1)であり、g1=(1,0,1,1,0,1,1)である。言い換えると、第1の多項式g0のための加算器Ag0は、図2のシフトレジスタチェーンの第1から第4の位置および第7の位置からのビット値を受け取るように接続されている(例えば、第1の位置はシフトレジスタUi−1への入力であり、第2の位置はシフトレジスタUi−2の出力であり、第3の位置はシフトレジスタUi−3の出力であり、以下同様に、第7の位置はUi−6の出力であるなど)。第2の多項式g1のための加算器Ag1は、図2のシフト・レジスタ・チェーンの第1、第3、第4、第6、および第7の各位置からのビット値を受け取るように接続されている。

生成多項式をよりコンパクトやり方表現するために、普通は8進法表記が使用され、合計桁数を3の倍数とするために2進法表記の右側に0が付加される。例えば、g0の右側に2つの0を付加して、2進ベクトルg0’=(1,1,1,1,0,0,1,0,0)が生成される。次いで、g0’の各桁が、グループ当たり3桁でグループ化され、その結果はg0’’=(111,100,100)になる。最後に、g0’’の各グループがそれと等価の8進法表記に変換され、その結果は(7,4,4)になる。よって、8進法表記の802.16TBCCについての図2に示す生成多項式は、G=(744,554)で与えられる。本明細書では通常、生成多項式を表すのによりコンパクトな8進法表記を使用する。

Tail−biting畳み込み符号(TBCC)を使用することには、従来方式のzero−tail畳み込み符号(ZTCC)およびいくつかのブロック符号に優る多くの利点がある。以下に2つの利点の例を挙げる。

利点1.zero−tail畳み込み符号(ZTCC)は、符号化トレリスをすべて0の状態で終了させるために、v個の冗長zero−tailビットを使用する必要がある。Tail−biting畳み込み符号(TBCC)では、zero−tailビットは不要であり、これらをペイロードビットで置き換えてチャネル符号のスペクトル効率を高めることができる。

利点2.多くの良好なブロック符号を等価なTail−biting畳み込み符号(TBCC)によって生成することができ、したがって、トレリス符号のためのより効率のよい軟入力軟出力復号アルゴリズムによって復号することができる。

畳み込み符号(CC)の性能は、生成多項式と、結果として得られる重みスペクトルによって決定され、良好な重みスペクトルを有する畳み込み符号(CC)の構築は、普通、(例えば、以下に記載する参照文献[2]〜[9]などに記載されているように)広範囲にわたるコンピュータサーチによって行われる。

符号Cの重みスペクトル(または距離スペクトル)は、以下の式1により定義される。
式1:WS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}
式1において、dfは自由距離(または最小距離dmin)であり、ndは重みdを有する符号語の数であり、bdは、重みdを有する符号語と関連付けられた非ゼロの情報ビットの総数である。各3つ組(d,nd,bd)を重みスペクトルにおけるラインと呼ぶ。畳み込み符号(CC)が重みd1の符号語を持たない場合、対応するライン(d1,nd1,bd1)は存在しない。

畳み込み符号(CC)の性能は、復号器のフレーム誤り率(FER)またはビット誤り率BER)によって特徴付けられる。ペイロードサイズKビットの、レートR=1/nのTail−biting畳み込み符号(TBCC)について、以下の式2および式3により、フレーム誤り率(FER)およびビット誤り率(BER)の上限が定められることを示すことができる。

式2:

式3:

上記式中、


は周知のQ関数である。Eb/N0は1ビット当たりのエネルギー雑音電力スペクトル密度比である。Eb/N0は、本明細書では、信号対雑音比(SNR)の定義として使用する。上記各式から分かるように、畳み込み符号(CC)のFERの上限は、「重複度」ndを最小化することによって下げることができ、BERの上限は、「ビット重複度」bdを最小化することによって下げることができる。

良好な畳み込み符号(CC)のためのサーチ基準は、大きくは以下の2つのカテゴリに分けることができる。

カテゴリ1:最大自由距離(MFD:Maximum Free Distance)符号:良好な畳み込み符号(CC)を見つけるための経験則は、まず、最大自由距離(MFD)dfをもたらす生成多項式を見つけることであり、生成される符号をMFD符号という(以下に記載する参照文献[2]参照)。複数の生成多項式が同じdfを有する場合、最小のnd(またはbd)を有する符号が選択され、それらをMFD−FER符号(またはMFD−BER符号)という。MFD符号が有用なのは、Eb/N0値が非常に大きいため(すなわち、非常に高いSNR領域にあり)、df項(重みスペクトルの第1のライン)だけがPF,UB(またはPB,UB)に大きく寄与するときである。

カテゴリ2:ODS(最適距離スペクトル)符号:重みスペクトルWS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}を有する畳み込み符号(CC)Cは、式4または式5の条件のうちの1つが満たされる場合には、重みスペクトルWS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}を有する畳み込み符号(CC)Cより優れたFER(またはBER(以下に記載する参照文献[4]参照))距離スペクトルを持つ。
式4:df>df、または
式5:df=df
また、d=df,df+1,…,df+j−1についてnd=ndであり、d=df+jについてnd<ndである(またはd=df,df+1,…,df+j−1についてbd=bdであり、d=df+jについてbd<bdである)ような整数j>1が存在する。

畳み込み符号(CC)Cが同じ符号化率Rおよび全体拘束長vを有する別の符号より優れたFER(またはBER)距離スペクトルを有する場合には、その畳み込み符号(CC)CをODS−FER符号(またはODS−BER符号)という。

上記定義から、ODS符号は常にMFD符号であるが、MFD符号はODS符号であるとは限らないことが分かる。例えば、同じ(df,ndf,bdf)を有する2つのMFD符号CおよびCは、d>dfでは全く異なるライン(d,nd,bd)を有し、異なる性能を有する場合がある。したがって、性能の点から見ると、良好な畳み込み符号(CC)を見つけるには、ODS基準が使用されるべきである。

zero−tail畳み込み符号(ZTCC)については、その符号サーチがこれまで広範に研究されている。例えば、以下に記載する参照文献[2]には、いくつかのMFDSTCCについての生成多項式が報告されており、以下に記載する参照文献[3]、[4]および[9]には、いくつかのODS−BERZTCCについての生成多項式が報告されている。

符号化構造が異なるために、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)の重みスペクトルは、普通、特に短い符号器パケットおよび中程度の長さの符号器パケットでは、同じ生成多項式を有するzero−tail畳み込み符号(ZTCC)の重みスペクトルと全く異なる。さらに、短い符号器パケットおよび中程度の長さの符号器パケットでは、(MFDまたはODS基準のどちらかでの)最適生成多項式は、普通、異なる符号器パケット長については異なる(例えば、参照文献[8]および[9]参照)。すなわち、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)生成多項式の最適化(または選択)は、パケット長ごとに行われる必要がある。例えば、いくつかのMFD−FERTBCC符号についての生成多項式が報告されている(以下に記載する参照文献[5]、[8]および[9]参照)。長い符号器パケット(典型的には、30ないし40ビットを上回る)では、同じ生成多項式を有するTail−biting畳み込み符号(TBCC)とzero−tail畳み込み符号(ZTCC)の重みスペクトルはほぼ同じになり、zero−tail畳み込み符号(ZTCC)のために最適化された生成多項式が、性能劣化なしで、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)に直接使用され得る。

概要

チャネル上で伝送されるデータを操作するTail−biting畳み込み符号として使用するための1組の生成多項式を生成する方法および装置は、(0)Tail−biting畳み込み符号のための拘束および(nを4より大の整数とする)1/nより低い低符号化率を指定するステップと、(1)それぞれが低レート符号の潜在的符号である、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択するステップと、(2)プール中の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有するプールの潜在的符号を候補集合に含めるステップと、(3)重みスペクトル内の最初のL個のラインに基づいて候補集合の最良の符号を決定するステップと、(4)最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップと、(5)(1つまたは複数の)最適な符号を実施するようにデータ送受信機(60/90)の(1つまたは複数の)回路を構成するステップとを含む。

目的

セカンダリファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のペイロードを符号化するための低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)の使用についての例示的環境を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

チャネル上で伝送されるデータを操作するためのTail−biting畳み込み符号を実施する方法であって、(1)前記Tail−biting畳み込み符号のための拘束および(nを4より大の整数とする)1/nより低い低符号化率を指定するステップ(4−0)と、(2)それぞれが前記低符号化率の潜在的符号である、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択するステップ(4−1)と、(3)前記プール内の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有する前記プールの潜在的符号を候補集合に含めるステップ(4−2)と、(4)Lを1より大の整数とする前記重みスペクトル内の最初のL個のラインに基づいて前記候補集合の最良の符号を決定するステップ(4−3)と、(5)前記最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップ(4−4)と、(6)前記チャネル上で伝送される前記データを操作するための前記(1つまたは複数の)最適な符号を実施するようにデータ送受信機(60/90)の(1つまたは複数の)回路(120)を構成するステップ(4−5)を特徴とする方法。

請求項2

コンピュータを使用して少なくとも動作(2)〜(5)を行うステップをさらに含む請求項1に記載の方法。

請求項3

前記データ送受信機(60/90)の(1つまたは複数の)シフトレジスタ回路(120)を、前記(1つまたは複数の)最適な符号を実施するように構成するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。

請求項4

前記生成多項式の有効な組み合わせを部分集合に分割し、各部分集合に対して別々に動作(3)を行うステップをさらに含む請求項1に記載の方法。

請求項5

複数の部分集合に対して基本的に同時に動作(3)を行うステップをさらに含む請求項4に記載の方法。

請求項6

複数の部分集合に対して順次に動作(3)を行い、ある部分集合から得られる最適な重みスペクトルを他の部分集合についての事前に知られている距離スペクトルとして使用するステップをさらに含む請求項4に記載の方法。

請求項7

自由距離パラメータおよび重複度パラメータを使用して前記最良の符号の中から前記(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。

請求項8

自由距離パラメータおよびビット重複度パラメータを使用して前記最良の符号の中から前記(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。

請求項9

前記最適な符号に従って構成された前記シフトレジスタ回路を使用して前記チャネル上で伝送されるデータに誤り訂正情報を付加するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。

請求項10

前記最適な符号は、表2〜表16のいずれかに記載される1組の多項式表現される請求項1に記載の方法。

請求項11

通信ユニット(20)を操作する方法であって、前記ユニットの回路(120)を、表2〜表16のいずれかに記載される1組の多項式で表現される最適なTail−biting畳み込み符号を実施するように構成するステップと、前記最適なTail−biting畳み込み符号を使用して通信ネットワークのチャネル上で伝送されるデータを操作するステップを特徴とする方法。

請求項12

前記通信ユニット(20)は無線インターフェース(32)上で基地局と通信する無線端末であり、前記チャネル上で伝送される前記データはセカンダリファストフィードバック・チャネル(SFBCH)のためのペイロードを含む請求項11に記載の方法。

請求項13

前記回路はシフトレジスタ回路(120)である請求項11に記載の方法。

請求項14

前記最適なTail−biting畳み込み符号を使用して、前記通信ネットワークの前記チャネル上で伝送されるデータの誤り訂正符号化を行うステップをさらに含む請求項11に記載の方法。

請求項15

チャネル上のデータ伝送関与する通信ユニット(20)であって、前記チャネル上で伝送されるデータを操作するための、表2〜表16のいずれかに記載される1組の多項式で表現される低レートの最適なTail−biting畳み込み符号を実施するように構成された回路を特徴とする、前記チャネル上で前記データを送信し、受信するための送受信機(60/90)を備える通信ユニット(20)。

請求項16

前記回路はシフトレジスタ回路(120)である請求項15に記載の装置。

請求項17

それぞれが異なるレートのものであり、表2〜表16のいずれかに記載される1組の多項式で表現される複数の最適なTail−biting畳み込み符号のうちの個々の異なる符号を実施するようにそれぞれ構成された複数のシフトレジスタ回路(120)と、前記複数のシフトレジスタ回路(120)のうちの1つを、前記チャネル上の個々のデータ伝送のための処理ストリームに含めるように構成された符号アクティベータ(122)をさらに備える請求項16に記載の装置。

請求項18

前記シフトレジスタ回路(120)は、前記チャネル上で伝送されるデータに誤り訂正情報を付加するように構成された符号器(52)を備える請求項16に記載の装置。

請求項19

前記通信ユニットはエアインターフェース(32)上で基地局と通信する無線端末であり、前記チャネル上で伝送される前記データはセカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のためのペイロードを含む請求項15に記載の装置。

請求項20

チャネル上のデータ伝送に関与する通信ユニット(20)であって、このノードが前記チャネル上で伝送されるデータを操作するための、請求項1に記載の動作を行うことによって生成された最適な低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように構成された回路(120)を特徴とする、前記チャネル上で前記データを送信し、受信するように構成された送受信機(60/90)を備える通信ユニット(20)。

請求項21

前記通信ユニットはエアインターフェース(32)上で基地局と通信する無線端末であり、前記チャネル上で伝送される前記データはセカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のためのペイロードを含む請求項20に記載の装置。

請求項22

前記最適な低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように構成された前記回路はシフトレジスタ回路(120)である請求項20に記載の装置。

請求項23

それぞれが異なるレートのものであり、請求項1に記載の動作を行うことによって生成された複数の最適なTail−biting畳み込み符号のうちの個々の異なる符号を実施するようにそれぞれ構成された複数のシフトレジスタ回路(120)と、前記複数のシフトレジスタ回路のうちの1つを、前記チャネル上の個々のデータ伝送のための処理ストリームに含めるように構成された符号アクティベータ(122)をさらに備える請求項22に記載の装置。

請求項24

前記シフトレジスタ回路は、前記チャネル上で伝送されるデータに誤り訂正情報を付加するように構成された符号器(52)を備える請求項22に記載の装置。

請求項25

実行されると、(1)Tail−biting畳み込み符号のための拘束および(nを4より大の整数とする)1/nより低い低符号化率を指定する動作(4−0)、(2)それぞれが潜在的符号である、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択する動作(4−1)、(3)前記プール内の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有する前記プールの潜在的符号を候補集合に含める動作(4−2)、(4)Lを1より大の整数とする前記重みスペクトル内の最初のL個のラインに基づいて前記候補集合の最良の符号を決定する動作(4−3)、(5)前記最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択する動作(4−4)、(6)前記(1つまたは複数の)最適な符号の識別を出力する動作(4−5)を行うコンピュータ可読媒体上に記憶された命令を含むコンピュータプログラムを実行するコンピュータを備える符号生成器

請求項26

前記命令を実行すると、さらに、自由距離パラメータおよび重複度パラメータを使用して前記最良の符号の中から前記(1つまたは複数の)最適な符号を選択する動作を行う請求項25に記載の生成器

請求項27

前記命令を実行すると、さらに、自由距離パラメータおよびビット重複度パラメータを使用して前記最良の符号の中から前記(1つまたは複数の)最適な符号を選択する動作を行う請求項25に記載の生成器。

技術分野

0001

本出願は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる、「OPTIMUM DISTANCSPECTRUM FEEDFORWARD LOW RATE TAIL−BITING CONVOLUTIONALCODES」という名称の、2008年11月28日に出願された米国仮特許出願第61/118522号の優先権および利益を主張するものである。

背景技術

0002

本発明は、それだけに限定されないが特に電気通信に適用される、畳み込み符号化に関する。

0003

多くの環境において、様々な形態(例えば、様々なプロトコル変調など)のデータを、チャネル上で送信側から受信側へ送信することができる。動作の種類および状況によっては、チャネルの中には、多少、チャネル上で伝送されるデータの損失もしくは劣化被りやすく、またはデータの損失もしくは劣化の影響を受けやすいものがあり、起こり得る損失もしくは破損の程度はチャネルによって異なる。例えば、有線チャネルは、通常、電波またはインターフェース上に存在するチャネルより相対的に高い保全性および信頼性を有する。

0004

チャネル上のデータの損失または不正確な伝送の検出が可能なのは、データストリーム誤り検出符号としてある一定の追加情報が付加されるときである。例えば、送信側において、データのフレームまたはブロックに、(例えば)そのブロックから計算され、あるいは別の方法で導出される(1つもしくは複数の)チェック文字またはチェックサムの形の誤り検出符号を付加することができる。受信側は、そのブロックを受信すると、誤り検出符号(その(1つもしくは複数の)チェック文字またはチェックサムの受信側のバージョンなど)を独立に再計算し、または再導出することができる。再計算され、または再導出される誤り検出符号(チェックサムなど)が、受信したブロックまたはフレームに含まれる誤り検出符号と同じである場合、受信側は、そのブロックまたはフレームが正しく復号されることを確認することができる。

0005

また、誤り検出技術に加えて、誤り訂正技術も知られている。例えば、データストリームには、(ユーザデータのフレームまたはブロックを操作する多項式によって生成される)誤り訂正符号を付加することもできる。完全なフレームまたはブロックを受信すると、受信側は、既知の誤り訂正符号/技術を使用して、データストリーム内のいくつかの誤りを突き止め、訂正することができる。

0006

畳み込み符号は、現在のデータビット着信ストリームからの前のデータビットの一部を加えたものを使用することにより符号化シーケンスアルゴリズムで実現するための前方誤り訂正方式である。電気通信において、畳み込み符号とは、(a)m/nを符号化率(n≧m)として、符号化されるべき各mビット情報シンボル(各mビットストリング)がnビットシンボルに変換され、(b)この変換がkを符号の拘束長とする最後のk個の情報シンボルの関数である、誤り訂正符号の1種である。畳み込み符号器のトレリス記述は、符号器への可能な各入力が符号器の出力と状態遷移の両方にどのように影響を及ぼすかを示す。

0007

畳み込み符号(CC)は、その符号化トレリスの開始状態が、符号化後のその符号化トレリスの終了状態に常に等しい場合には、Tail−biting(または循環)という。Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、例えば、H.H.Ma and J.K.Wolf,「On tail biting convolutional codes,」IEEE Trans.Commun.,vol.34,pp.104−111,Feb.1986などに記載されているように、単純で強力な前方誤り訂正(FEC)符号である。

0008

Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、エア、電波、または「無線」インターフェースを有する電気通信ネットワークを含む多くの環境において用いられる。Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、802.16WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)システムにおけるデータチャネルおよび(フレーム制御ヘッダのような)オーバーヘッドチャネルのための必須のチャネル符号として採用されている。802.16WiMAXは、例えば、どちらも参照により本明細書に組み込まれる、IEEE Std 802.16−2004,「IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks − Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」,October,2004、およびIEEE Std P802.16e−2005,「IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks − Part 16:Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems」,February,2006、などに記載されている。また、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、EDGEシステムにおけるヘッダチャネルおよびIS−54システムにおける制御チャネルのためのチャネル符号としても採用されている。EDGEシステムの記述については、例えば、どちらも参照により本明細書に組み込まれる、M.Mzyece and J.Dunlop,「Performance evaluation of suboptimal decoding schemes for tail biting convolutional codes in EDGE headers,」IEE Electronics Letters,vol.39,no.17,pp.1280−1281,August 2003や、3GPP TS 45.003,「3rd Generation Partnership Project:Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network:Channel Coding (Release 7)」,V7.1.0,2007−02、などを参照されたい。IS−54システムの記述については、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、R.V.Cox and C.−E.W.Sundberg,「An efficient adaptive circular viterbi algorithm for decoding generalized tail biting convolutional codes,」IEEE Trans.Veh.Technol.,vol.43,pp.57−68,Feb.1994、などを参照されたい。また、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)はさらに、LTEロングタームエボルーション)システムにも採用されている(参照により本明細書に組み込まれる、3GPP TS 36.212,「3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E−UTRA);Multiplexing and channel Coding (Release 8)」,V8.0.0,2007−09などを参照されたい)。

0009

よって、Tail−biting畳み込み符号は誤り訂正符号の一種を含み、これは、誤り訂正のために情報ビット冗長ビットを加えるものである(情報ビットと冗長ビットとを併せて1つの符号語と呼ぶ)。受信側において、復号器は、冗長ビット(または冗長ビットと情報ビットを併せたもの)を使用して(伝送時に誤りが発生した場合に)破損したビットを訂正しようと試みることができる。例えば、ペイロード(情報ビット)サイズがK=6ビットであり、符号化率が1/3である場合には、符号語の長さは6×3=18ビットであり、実際には、18−6=12冗長ビットが6情報ビットに付加される。合計で26=64通りの異なる符号語が生じ、これは64通りの可能な長さ6の情報ビットベクトル((0,0,0,0,0,0)、(0,0,0,0,0,1)から、(1,1,1,1,1,1)まで)に対応するものである。

0010

図1には、全体拘束長vを有するレート1/nのフィードフォワード畳み込み符号(CC)の符号器構造が示されており、v個のシフトレジスタ素子の0と1からなる内容を、符号器の状態と呼ぶ。n個の生成多項式は、各シフトレジスタからn個の出力への接続を指定する。n個の生成多項式は、集合G=(g0,…,gn−1)で表され、g0=(g0(0),g0(1),…,g0(v)),…,gn−1=(gn−1(0),gn−1(1),…,gn−1(v))である。k=0,…,n−1およびj=0,…,vについての係数gk(j)は、0(接続なし)または1(接続あり)である。Uiは、時刻iにおける入力ビットであり、(vi(0),…,vi(n−1))は、時刻iにおけるn個の出力ビットである。よって、畳み込み符号は、その生成多項式の集合G=(g0,…,gn−1)によって指定することができる。

0011

畳み込み符号(CC)は、その符号化トレリスの開始状態が符号化後のその符号化トレリスの終了状態と常に等しい場合には、Tail−biting(または循環)という。フィードフォワードCCでは、開始状態は、単に、vを全体拘束長とする最後のv個の入力ビットによって決定される。フィードバック畳み込み符号(CC)では、符号器構造は、循環符号化を可能にするためのいくつかの条件に従う必要がある。(フィードフォワードとフィードバックCC)どちらの場合にも、符号化トレリスの開始状態(循環状態ともいう)は、入力情報ビットベクトルから決定される。すなわち、開始状態は必ずしもすべて0の状態であるとは限らず、入力ビットの値に依存する。他方、従来方式のzero−tail畳み込み符号(ZTCC)では、開始状態および終了状態は常にすべて0の状態に等しく、符号器をすべて0の状態に戻すために、v個の冗長zero−tailビットが必要とされる。

0012

図2に、802.16Tail−biting畳み込み符号(TBCC)のための符号器の例が示されている。この符号器は、符号化率1/n=1/2、拘束長v=6、およびG=(g0,g1)を有し、g0=(1,1,1,1,0,0,1)であり、g1=(1,0,1,1,0,1,1)である。言い換えると、第1の多項式g0のための加算器Ag0は、図2シフトレジスタチェーンの第1から第4の位置および第7の位置からのビット値を受け取るように接続されている(例えば、第1の位置はシフトレジスタUi−1への入力であり、第2の位置はシフトレジスタUi−2の出力であり、第3の位置はシフトレジスタUi−3の出力であり、以下同様に、第7の位置はUi−6の出力であるなど)。第2の多項式g1のための加算器Ag1は、図2のシフト・レジスタ・チェーンの第1、第3、第4、第6、および第7の各位置からのビット値を受け取るように接続されている。

0013

生成多項式をよりコンパクトやり方表現するために、普通は8進法表記が使用され、合計桁数を3の倍数とするために2進法表記の右側に0が付加される。例えば、g0の右側に2つの0を付加して、2進ベクトルg0’=(1,1,1,1,0,0,1,0,0)が生成される。次いで、g0’の各桁が、グループ当たり3桁でグループ化され、その結果はg0’’=(111,100,100)になる。最後に、g0’’の各グループがそれと等価の8進法表記に変換され、その結果は(7,4,4)になる。よって、8進法表記の802.16TBCCについての図2に示す生成多項式は、G=(744,554)で与えられる。本明細書では通常、生成多項式を表すのによりコンパクトな8進法表記を使用する。

0014

Tail−biting畳み込み符号(TBCC)を使用することには、従来方式のzero−tail畳み込み符号(ZTCC)およびいくつかのブロック符号に優る多くの利点がある。以下に2つの利点の例を挙げる。

0015

利点1.zero−tail畳み込み符号(ZTCC)は、符号化トレリスをすべて0の状態で終了させるために、v個の冗長zero−tailビットを使用する必要がある。Tail−biting畳み込み符号(TBCC)では、zero−tailビットは不要であり、これらをペイロードビットで置き換えてチャネル符号のスペクトル効率を高めることができる。

0016

利点2.多くの良好なブロック符号を等価なTail−biting畳み込み符号(TBCC)によって生成することができ、したがって、トレリス符号のためのより効率のよい軟入力軟出力復号アルゴリズムによって復号することができる。

0017

畳み込み符号(CC)の性能は、生成多項式と、結果として得られる重みスペクトルによって決定され、良好な重みスペクトルを有する畳み込み符号(CC)の構築は、普通、(例えば、以下に記載する参照文献[2]〜[9]などに記載されているように)広範囲にわたるコンピュータサーチによって行われる。

0018

符号Cの重みスペクトル(または距離スペクトル)は、以下の式1により定義される。
式1:WS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}
式1において、dfは自由距離(または最小距離dmin)であり、ndは重みdを有する符号語の数であり、bdは、重みdを有する符号語と関連付けられた非ゼロの情報ビットの総数である。各3つ組(d,nd,bd)を重みスペクトルにおけるラインと呼ぶ。畳み込み符号(CC)が重みd1の符号語を持たない場合、対応するライン(d1,nd1,bd1)は存在しない。

0019

畳み込み符号(CC)の性能は、復号器のフレーム誤り率(FER)またはビット誤り率BER)によって特徴付けられる。ペイロードサイズKビットの、レートR=1/nのTail−biting畳み込み符号(TBCC)について、以下の式2および式3により、フレーム誤り率(FER)およびビット誤り率(BER)の上限が定められることを示すことができる。

0020

式2:

0021

式3:

0022

上記式中、


は周知のQ関数である。Eb/N0は1ビット当たりのエネルギー雑音電力スペクトル密度比である。Eb/N0は、本明細書では、信号対雑音比(SNR)の定義として使用する。上記各式から分かるように、畳み込み符号(CC)のFERの上限は、「重複度」ndを最小化することによって下げることができ、BERの上限は、「ビット重複度」bdを最小化することによって下げることができる。

0023

良好な畳み込み符号(CC)のためのサーチ基準は、大きくは以下の2つのカテゴリに分けることができる。

0024

カテゴリ1:最大自由距離(MFD:Maximum Free Distance)符号:良好な畳み込み符号(CC)を見つけるための経験則は、まず、最大自由距離(MFD)dfをもたらす生成多項式を見つけることであり、生成される符号をMFD符号という(以下に記載する参照文献[2]参照)。複数の生成多項式が同じdfを有する場合、最小のnd(またはbd)を有する符号が選択され、それらをMFD−FER符号(またはMFD−BER符号)という。MFD符号が有用なのは、Eb/N0値が非常に大きいため(すなわち、非常に高いSNR領域にあり)、df項(重みスペクトルの第1のライン)だけがPF,UB(またはPB,UB)に大きく寄与するときである。

0025

カテゴリ2:ODS(最適距離スペクトル)符号:重みスペクトルWS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}を有する畳み込み符号(CC)Cは、式4または式5の条件のうちの1つが満たされる場合には、重みスペクトルWS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}を有する畳み込み符号(CC)Cより優れたFER(またはBER(以下に記載する参照文献[4]参照))距離スペクトルを持つ。
式4:df>df、または
式5:df=df
また、d=df,df+1,…,df+j−1についてnd=ndであり、d=df+jについてnd<ndである(またはd=df,df+1,…,df+j−1についてbd=bdであり、d=df+jについてbd<bdである)ような整数j>1が存在する。

0026

畳み込み符号(CC)Cが同じ符号化率Rおよび全体拘束長vを有する別の符号より優れたFER(またはBER)距離スペクトルを有する場合には、その畳み込み符号(CC)CをODS−FER符号(またはODS−BER符号)という。

0027

上記定義から、ODS符号は常にMFD符号であるが、MFD符号はODS符号であるとは限らないことが分かる。例えば、同じ(df,ndf,bdf)を有する2つのMFD符号CおよびCは、d>dfでは全く異なるライン(d,nd,bd)を有し、異なる性能を有する場合がある。したがって、性能の点から見ると、良好な畳み込み符号(CC)を見つけるには、ODS基準が使用されるべきである。

0028

zero−tail畳み込み符号(ZTCC)については、その符号サーチがこれまで広範に研究されている。例えば、以下に記載する参照文献[2]には、いくつかのMFDSTCCについての生成多項式が報告されており、以下に記載する参照文献[3]、[4]および[9]には、いくつかのODS−BERZTCCについての生成多項式が報告されている。

0029

符号化構造が異なるために、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)の重みスペクトルは、普通、特に短い符号器パケットおよび中程度の長さの符号器パケットでは、同じ生成多項式を有するzero−tail畳み込み符号(ZTCC)の重みスペクトルと全く異なる。さらに、短い符号器パケットおよび中程度の長さの符号器パケットでは、(MFDまたはODS基準のどちらかでの)最適生成多項式は、普通、異なる符号器パケット長については異なる(例えば、参照文献[8]および[9]参照)。すなわち、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)生成多項式の最適化(または選択)は、パケット長ごとに行われる必要がある。例えば、いくつかのMFD−FERTBCC符号についての生成多項式が報告されている(以下に記載する参照文献[5]、[8]および[9]参照)。長い符号器パケット(典型的には、30ないし40ビットを上回る)では、同じ生成多項式を有するTail−biting畳み込み符号(TBCC)とzero−tail畳み込み符号(ZTCC)の重みスペクトルはほぼ同じになり、zero−tail畳み込み符号(ZTCC)のために最適化された生成多項式が、性能劣化なしで、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)に直接使用され得る。

発明が解決しようとする課題

0030

現在使用されているTail−biting畳み込み符号(TBCC)のための生成多項式の選択には問題がある。以下に、2つの一般的な問題を簡単に示す。

0031

問題(1):Tail−biting畳み込み符号(TBCC)は、EDGE、WiMAX、LTEのような主要な無線システムによって使用される。しかし、これらのシステムによって使用されるTBCCの生成多項式は、MFD zero−tail畳み込み符号(ZTCC)またはODS zero−tail畳み込み符号(ZTCC)から取られるものであり、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)に最適な生成多項式ではない。これは主要には、対応する規格が書かれた当時に、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)サーチ結果が利用できなかったことに起因する。LTEシステムおよびEDGEシステムについては、Tail−biting畳み込み符号(TBCC)のために最適化された生成多項式を使用しないことによる性能への影響は非常に限定的である。というのは、これらのシステムにおいて使用されるペイロードサイズが比較的大きいからである。WiMAXでは、短いペイロードサイズ(12ビットまたは24ビット)が使用されるため、性能劣化が、付加白色ガウス雑音AWGS:additive white Gaussian noise)チャネル上では0.5dBから1dBの間、マルチパスフェージング・チャネル上では1dBから3.7dB間になることが示されている。

0032

問題(2):Tail−biting畳み込み符号(TBCC)に最適な生成多項式のために現在利用可能なサーチ結果は、MFD符号である(以下に記載する参照文献[5]、[8]および[9]参照)。以上の考察から、ODS符号が代わりに使用されるべきであることが理解される。

課題を解決するための手段

0033

本明細書で開示する技術は、その局面の1つにおいては、チャネル上で伝送されるデータを操作するための低レートTail−biting畳み込み符号を実施する方法に関するものである。一例示的実施形態では、この方法は:(0)Tail−biting畳み込み符号のための拘束および(nを4より大の整数とする)1/nより低い低符号化率を指定するステップと、(1)それぞれが潜在的符号である、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択するステップと、(2)プール内の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有するプールの潜在的符号を候補集合に含めるステップと、(3)重みスペクトル内の最初のL個のラインに基づいて候補集合の最良の符号を決定するステップと、(4)最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップと、(5)(1つまたは複数の)最適な符号を実施するようにデータ送受信機の(1つまたは複数の)回路を構成するステップとを含む。

0034

本明細書で示す方法によって生成される(1つまたは複数の)最適な符号は、各表に記載され、かつ/またはメモリに記憶される1組の多項式によって表現することができる。

0035

ODS−FER操作に関するその実施態様の1つにおいて、この方法は、自由距離パラメータおよび重複度パラメータを使用して最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップをさらに含む。ODS−BER操作に関する代替の実施態様では、この方法は、自由距離パラメータおよびビット重複度パラメータを使用して最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップをさらに含む。

0036

その局面の1つにおいて、本明細書で開示する技術は、チャネル上でのデータ伝送関与する通信ユニットに関するものである。一例示的実施形態では、この通信ユニットは、チャネル上でデータを送信し、受信するための送受信機と、チャネル上で伝送されるデータを操作するための最適な低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように構成された回路(シフトレジスタ回路など)とを備える。最適な符号は、本明細書に示す各表に記載され、前述の方法の各動作によって生成される1組の多項式によって表現することができる。

0037

例示的実施態様において、この通信ユニットは、複数のシフトレジスタ回路と、符号アクティベータ(activator)とをさらに備える。複数のシフトレジスタ回路はそれぞれ、複数の最適な低レートTail−biting畳み込み符号の個々の異なる1つを実施するように構成され、複数の最適な低レートTail−biting畳み込み符号はそれぞれ、異なるレートのものであり、本明細書で示すいくつかの表のいずれかに記載される1組の多項式によって表現される。符号アクティベータは、チャネル上での個々のデータ伝送のための処理ストリームに複数のシフトレジスタ回路の1つを含めるように構成される。

0038

一例示的実施形態および実施態様では、通信ユニットは、エアインターフェース上で基地局を通信する無線端末であり、またはこの無線端末を備え、チャネル上で伝送されるデータは、セカンダリファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH:secondary fast feedback channel)のためのペイロードを含む。

0039

その別の局面において、本明細書で開示する技術は、通信ネットワークの通信ユニットを動作させる方法に関するものである。この方法は、通信ユニット(シフトレジスタ回路など)の回路を、本明細書で示すいくつかの表のいずれか1つに記載される1組の多項式によって表現される最適な低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように構成するステップと、最適な低レートTail−biting畳み込み符号を使用して、通信ネットワークのチャネル上で伝送されるデータを操作するステップとを含む。

0040

本明細書で示す方法および装置において、回路は、最適な低レート符号に従い、チャネル上で伝送されるデータに誤り訂正情報を付加するための符号器として機能するように構成することもできる。

0041

その別の局面において、本明細書で開示する技術は、コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を含むコンピュータプログラムを実行するコンピュータを備える符号生成器と、その実行により行われる方法とに関するものである。このプログラムの命令を実行すると、結果として、(0)Tail−biting畳み込み符号のための拘束および(nを4より大の整数とする)1/nより低い低符号化率とを指定するステップと、(1)それぞれが潜在的符号である、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択するステップと、(2)プール内の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有するプールの潜在的符号を候補集合に含めるステップと、(3)重みスペクトル内の最初のL個のラインに基づいて候補集合の最良の符号を決定するステップと、(4)最良の符号の中から(1つまたは複数の)最適な符号を選択するステップと、(5)(1つまたは複数の)最適な符号の識別を出力するステップとが行われる。

発明の効果

0042

本明細書で開示する技術は、短い符号器パケットから中程度の長さの符号器パケットに及ぶTail−biting畳み込み符号(TBCC)の性能を最適化し、最良の距離スペクトルを有する符号(ODS−FER符号またはODS−BER符号)がサーチされ、表として作成される。一例示的実施形態では、フィードフォワード符号器だけが考慮される。その局面の少なくとも1つにおいて、この技術は、短い符号器パケットから中程度の長さの符号器パケットを有するODS−FERおよびODS−BERのTBCC符号に関するものである。

0043

例示的実施形態および様態において、低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)は、無線端末からエアインターフェース上で無線基地局に送信されるセカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のためのペイロードを符号化するのに特に有利に用いられる。

0044

本発明の上記その他の目的、特徴、および利点は、添付の図面に例示される好ましい実施形態の以下のより詳細な説明を読めば明らかになるであろう。図面において、参照符号は、様々な図を通して同じ部分を指し示すものである。図面は必ずしも縮尺通りとは限らず、むしろ、本発明の原理を示すことに重点を置くものである。

図面の簡単な説明

0045

拘束長vを有するレート1/nのフィードフォワード畳み込み符号の符号器構造を示す図である。
符号化率1/n=1/2、拘束長v=6、およびG=(g0,g1)を有し、g0=(1,1,1,1,0,0,1)、g1=(1,0,1,1,0,1,1)である802.16Tail−biting畳み込み符号(TBCC)のための符号器の例を示す図である。
最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用してチャネル上でデータをやりとりするノード/通信ユニット/局を含む通信ネットワークの部分を示す図である。
最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用してチャネル上でデータをやりとりする基地局および無線局を含む通信ネットワークの部分を示す図である。
本明細書で開示する技術による符号決定の方法を構成する基本の代表的な動作またはステップを示すフローチャートである。
本明細書で開示する技術による符号の決定および利用の方法を構成する基本の代表的な動作またはステップを示すフローチャートである。
一例示的実施形態による無線局符号器を含む無線局の一部分を示す図である。
一例示的実施形態による基地局符号器を含む基地局ノードの一部分を示す図である。
別の例示的実施形態による無線局符号器を含む無線局の一部分を示す図である。
別の例示的実施形態による基地局符号器を含む基地局ノードの一部分を示す図である。
SFBCHシンボル生成/情報マッピング手順の例を示す概略図である。
3つの分散型2×6アップリンクFMTを含むセカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)の例を示す図である。
セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)TBCC符号器の例を示す概略図である。
セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のペイロードを符号化するための低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)の使用についての例示的環境を提供する無線アクセスネットワークの部分を示す概略図である。

実施例

0046

以下の記述では、限定ではなく説明を目的として、本発明の十分な理解を提供するために、特定のアーキテクチャ、インターフェース、技術などといった具体的詳細が示される。しかし当業者には、本発明がこれらの具体的詳細から外れる他の実施形態においても実施され得ることが明らかであろう。すなわち、本明細書には明示的に説明も、図示もされていないが、当業者は、本発明の原理を具現化し、本発明の趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案することができるであろう。場合によっては、不要な詳細で本発明の記述を不明瞭にすることのないように、周知の装置、回路、および方法の詳細な説明は省かれる。本発明の原理、局面、および実施形態、ならびにその具体例を示す本明細書におけるあらゆる記述は、その構造的均等物機能的均等物の両方を包含するものである。加えて、そのような均等物は、現在公知の均等物はもとより、将来において開発される均等物、すなわち、構造を問わず同じ機能を果たす、開発される任意の要素も含むものである。

0047

よって、例えば本明細書のブロック図は、その技術の原理を具現化する例示的回路の概念図を表し得るものであることが当業者には理解されるであろう。同様に、任意のフローチャート、状態遷移図、擬似コードなどは、実質的にはコンピュータ可読媒体において表され、そのため、コンピュータまたはプロセッサが明示的に図示されているか否かを問わず、コンピュータまたはプロセッサによって実行され得る様々なプロセスを表すことも理解されるであろう。

0048

「プロセッサ」または「コントローラ」として表示され、または記述される機能ブロックを含む様々な要素の機能は、専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアと関連付けられたソフトウェアを実行することのできるハードウェアの使用によって提供され得る。プロセッサによって提供されるとき、それらの機能は、単一の専用プロセッサによって提供されてもよく、単一の共用プロセッサによって提供されてもよく、その一部が共用され、または分散され得る、複数の個別プロセッサによって提供されてもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」なる用語の明示的使用は、もっぱら、ソフトウェアを実行することのできるハードウェアだけを指し示すものと解釈すべきではなく、無制限に、ディジタル信号プロセッサ(DSP)ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読取り専用メモリ(ROM)、ランダムアクセス・メモリ(RAM)、および不揮発性記憶を含み得る。

0049

図3Aに、例示的通信ネットワークの部分、特に、2つの通信ユニットまたは局20Eおよび20Dを示す。通信ユニット/局20Eは、符号化データを復号通信ユニット/局20Dに送る符号化通信ユニット/局である。符号化通信ユニット/局30Eと復号通信ユニット/局2ODとの間で送信されるデータの少なくとも一部は、最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用して符号化される。一例示的実施態様において、最適化低レートTail−biting畳み込み符号は、例えば、図4などを参照して本明細書で説明する方法を使用して実装され、実施される。

0050

図3Bに、図3Aにより一般的に表されるような通信ネットワークの一例示的実施態様の部分の例、特に、その2つ通信ユニットとして、基地局28と無線局30とを含む通信ネットワーク部分の部分をより詳細に示す。図3Bに示すネットワークシナリオの例では、基地局28と無線局30とは、ネットワークインターフェース上またはその先に存在するチャネル上で相互に通信し合い、このネットワークインターフェースは、図3Bの例では、たまたま無線またはエアインターフェース32である。無線でない他の通信ネットワークでは、このチャネルは、例えば有線インターフェースなど、無線以外のネットワークインターフェース上で提供され得ることを理解すべきである。

0051

本明細書で説明するように、ネットワークインターフェース32上で送信されるデータの少なくとも一部は、最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用して符号化される。一例示的実施態様では、最適化低レートTail−biting畳み込み符号は、例えば図4などを参照して本明細書で説明する方法を使用して、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40によって生成される。言い換えると、基地局28から無線局30までのダウンリンクのネットワークインターフェース32上で送信されるデータの少なくとも一部は、基地局28により最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用して復号される。反対に、無線局30から基地局28までのアップリンクのネットワークインターフェース32上で送信されるデータの少なくとも一部は、無線局30により最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用して符号化され、したがって、基地局28により受信時に最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用して復号される。

0052

図3Bには、さらに、基地局28を構成するいくつかのユニットまたは機能が示されている。そのダウンリンク側には、基地局28は、基地局ダウンリンク・データ・バッファ50、基地局誤り訂正符号器52、任意選択の基地局インターリーバ56、基地局変調器58、および(1つまたは複数の)基地局送受信機60を備える。そのアップリンク側には、基地局28は、基地局復調器62、任意選択の基地局デインターリーバ64、基地局誤り訂正復号器66、および基地局アップリンク・データ・バッファ68を備える。基地局28は、基地局ノードコントローラ70をさらに備え、基地局ノードコントローラ70はさらに(他の機能またはユニットの中でも特に)基地局スケジューラ72を備える。基地局スケジューラ72は、他のエンティティまたは機能の中でも特に、低レートTBCC符号セレクタ74を含む。

0053

また図3Bには、無線局30を構成するいくつかのユニットまたは機能も示されている。無線局30は、コントローラなどにより、いくつかのアプリケーションアプリケーションプログラム76など)を実行する。そのアップリンク側には、無線局30は、無線局アップリンク・データ・バッファ80、無線局誤り訂正符号器82、任意選択の無線局インターリーバ84、無線局変調器86、および(1つまたは複数の)無線局送受信機90を備える。そのダウンリンク側には、無線局30は、無線局復調器92、任意選択の無線局デインターリーバ94、無線局誤り訂正復号器96、および無線局アップリンク・データ・バッファ98を備える。エアインターフェース32は無線局コントローラ100をさらに備え、無線局コントローラ100はさらに(他の機能またはユニットの中でも特に)低レートTBCC符号リクエスタ104を備える。

0054

前述のように、基地局28と無線局30とが、ネットワークインターフェース32上に存在するチャネル上で通信しているときに、チャネル上で搬送されるデータの少なくとも一部は、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40によって生成される最適化低レートTail−biting畳み込み符号を使用して誤り訂正符号化することができる。このために、図3Bには矢印106で、基地局誤り訂正符号器52と基地局誤り訂正復号器66とへの最適化低レートTail−biting畳み込み符号の読み込みが示されている。また図3Bには矢印108で、無線局誤り訂正符号器82と無線局誤り訂正復号器96とへの最適化低レートTail−biting畳み込み符号の読み込みも示されている。基地局28と無線局30との間に存在する接続のデータを符号化し、復号するために、基地局28と無線局30両方の符号器および復号器に同じ最適化低レートTail−biting畳み込み符号が読み込まれる。

0055

後で説明するように、符号器への最適化低レートTail−biting畳み込み符号の「読み込み」は、(1つまたは複数の)符号器を備える(1つまたは複数の)回路((1つまたは複数の)シフトレジスタ回路など)を構成することを伴い得る。

0056

その局面の1つにおいて、本明細書で開示する技術は、チャネル上で送信されるデータを操作するTail−biting畳み込み符号として使用するための1組の生成多項式を生成する方法に関するものである。特に、本明細書で開示する技術は、低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)の重みスペクトルを計算するための効率のよい方法を含む。本明細書で開示する技術の方法は、ターボ符号重みスペクトルを計算するための手法の修正バージョンである(以下に記載する参照文献[7]参照)。

0057

最適化低レートTail−biting畳み込み符号を生成する方法は、図3Bに示す最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40といったユニットによって行われ得る。最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40は、コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を含むコンピュータプログラムを実行するコンピュータまたはプロセッサによって実現することができる(例えばこれを使用して実施することができる)。(例えば、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40などによって行われる)ODS−FERTBCC符号およびODS−BERTBCC符号を見つけるための基本の代表的な動作またはステップを図4に示し、本明細書で説明する。

0058

動作4−0は、利用されるべきTail−biting畳み込み符号が低レート符号(低符号化率など)である/になるように選択または指定すること、および利用されるべきTail−biting畳み込み符号のための拘束長を指定または選択することを含む。本明細書で使用する場合、「低レート」符号とは、例えば符号化率1/5、1/6、1/7など、1/5以下の符号化率を有するTBCCである。言い換えると、低レートTBCC符号は、1/n(nを4より大の整数とする)より低い符号化率値を有する。当業者には理解されるように、低い符号化率は、(分母を増やすなど)分数全体の低い値で示される。拘束長は符号器内のシフトレジスタ素子の総数として定義される。

0059

低レート符号が関心対象となるは、特に、符号化後にその後に単純な反復が続く高レート符号と比べて、低レート符号が非常に高い符号化利得を提供するからである。例えば、適切に設計された低レート1/6符号は、符号化ビット上で後に2回の反復が続く高レート1/3符号より多くの符号化利得を提供することができる。

0060

利用されるべきTail−biting畳み込み符号のための符号化率および拘束を選択または指定する動作は、コンピュータ、プロセッサ、またはコントローラを備え、あるいはこれらとインターフェースする端末またはその他の装置への入力によって行うことができる。この入力は、ユーザ(人間など)による入力とすることもでき、所望の符号化率および拘束を推定するための基礎を形成する事前に記憶され、または事前に選択されたパラメータに基づく自動化入力とすることもできる。

0061

動作4−1は、それぞれが規定の低符号化率の潜在的符号であり、かつ/または潜在的符号をもたらす、潜在的符号のプールに含めるための生成多項式の有効な組み合わせを選択することを含む。当業者は、適切な生成多項式を選択するために符号化率および拘束長をどのように使用すべきかを理解する。生成多項式の組み合わせが本明細書で開示する技術に有効であるとみなされるためには、いくつかの基準が満たされなければならない。そのような基準は、例えば、図1のシフトレジスタ回路など、Tail−biting畳み込み符号を実施するシフトレジスタ回路の構造を参照すれば理解することができる。生成多項式の有効な組み合わせをもつために満たされなければならない基準は以下を含む。(1)シフトレジスタ回路の左端の接続(図1のg0(0),…,gn−1(0)など)のための少なくとも1つの係数が1である必要があること。(2)シフトレジスタ回路の右端の接続(図1のg0(v),…,gn−1(v)など)のための少なくとも1つの係数が1である必要があること。および(3)多項式000が無効であること(適格でないなど)。さらに、同じ符号を生成し、1としてカウントされる生成多項式g0,g1,…,gn−1のすべての異なる順列は同じとみなされる。

0062

動作4−2は、候補集合を構築するための重みスペクトルの最良の第1のラインを求める最初のサーチを行うことを含む。言い換えると、動作4−2は、プール内の潜在的符号ごとに重みスペクトルの第1のラインを決定し、最良の第1のラインを有するプールの潜在的符号を候補集合に含めることを含む。動作4−2の最初のサーチでは、動作4−1からの多項式の有効な組み合わせ(有効な集合など)ごとの重みスペクトルの第1のライン(第1のラインは最小距離項(df,ndf,bdf)である)が計算され、MFD−FER(またはMFD−BER)に関して最良のもの(最良の第1のラインなど)が、候補集合と呼ばれる集合に入れられる。候補集合内のTail−biting畳み込み符号(TBCC)は、実際には、MFD−FER TBCC(またはMFD−BER TBCC)である。最大自由距離dfを有する符号(または生成多項式の集合)が選択される。同じdfを有する複数の符号がある場合には、最小のndf(または最小bdf)を有する符号が、MFD−FER符号(またはMFD−BER符号)として選択される。

0063

動作4−3は、重みスペクトルの最初のL個のラインに基づいて候補集合の最良の符号を見つけるための詳細なサーチを含む。言い換えると、動作4−3の詳細なサーチでは、重みスペクトルの最初のL個のライン{(d,nd,bd):dは、dfから始まる最初のL個の符号語重みからの距離である}が、動作4−2から得られる候補集合内のすべての符号について計算される。ODS−FER(またはODS−BER)に関して最良の符号が選択され、結果として得られる集合はODS−FERTBCC(またはODS−BER TBCC)である。

0064

図4の方法の一変形として、動作4−2および動作4−3の計算量を低減するためにいくつかのチェックを実施することができる。この変形は、以下の3条件の有無をチェックすることを伴う。

0065

条件1:(その重みスペクトルが計算されるべき)有効な生成多項式の新しい集合G1が、重みスペクトルに関して、候補集合内の生成多項式の既存の集合G2と等価である場合には、G1の重みスペクトルについての計算をスキップすることができる。この条件は、G1の生成行列が、列順列操作および/または行順列操作により、G2の生成行列から得られるかどうかチェックすることにより検出することができる(以下に記載する参照文献[9]など参照)。同じ規則を動作4−3にも適用することができる。

0066

条件2:有効な生成多項式の新しい集合G1についての重みスペクトルの計算時に、G1が、候補集合内の生成多項式の任意の既存の集合G2より劣るFER(またはBER)距離スペクトルを有する場合には、その計算は早期に停止することができ、G1は候補集合に含められない。同じ規則を動作4−3にも適用することができる。

0067

条件3:有効な生成多項式の新しい集合G1についての重みスペクトルの計算時に、G1が、事前に知られている任意の距離スペクトルより劣るFER(またはBER)距離スペクトルを有する場合には、その計算は早期に停止することができ、G1は候補集合に含められない。同じ規則を(動作4−3)にも適用することができる。

0068

動作4−2に関しては、G1は動作4−1後も存続する有効な多項式の集合を指すことができ、G2は(動作4−2後も存続する)候補集合内の1つの生成多項式の集合を指すことができるであることを理解すべきである。条件1では、G1は、G1が候補集合内のすべての多項式の集合のいずれかと等価であるかどうか調べるためにそれらと比較される必要がある。条件2では、G1は、G1がFER(またはBER)に関して、候補集合内のすべての多項式の集合のいずれかより劣るかどうか調べるために、(候補集合内のすべての多項式の集合は同じ第1のラインの重みスペクトルを有するため)候補集合内の1つの多項式の集合と比較される必要がある。G1が候補集合のものより良好な第1のラインの重みスペクトルを有する場合には、候補集合はG1に更新され、G1が候補集合のものと同じ第1のラインの重みスペクトルを有する場合には、G1が候補集合に追加されることに留意されたい。

0069

動作4−2に関連して、低レート符号では、生成多項式の有効な組み合わせの数は、全体拘束長が大きい事例については極めて大きく、効率のよいサーチのためには、生成多項式のすべての有効な組み合わせをより小さい集合に適切に分割することが必要とされる。全体拘束長vは、符号器内のシフトレジスタ素子の総数として定義される。本明細書で示す(2/3、2/5などのようなレートではなく)符号化率1/n(n>4)のTBCCでは、「全体拘束長」を「拘束長」ともいう。

0070

よって、前項でも示したように、低レート符号の使用は、生成多項式の有効な組み合わせの集合を部分集合に分割することにより回避することのできる計算の非効率性/複雑さを生じる。より小さい集合を使用しても、より結果が得られやすくなる以外に結果に影響はない。例えば、動作4−1および動作4−2に関しては、最適な符号をサーチするときに、生成多項式のすべての有効な組み合わせが考慮される必要がある。有効な組み合わせの数は、2(v+1)nに比例し、nは符号化率1/nの分母である。したがって、nが大きい(n>4)低レート符号では、v=7のような大きい拘束長vも使用される場合には、計算量が非常に大きくなる(表6参照)。したがって、サーチ空間(すなわちすべての有効な組み合わせ)をより小さい集合に分割しても、結果がより得られやすくなる以外に結果に影響はない。より小さい集合は、異なるコンピュータまたは中央処理装置(CPU)によって同時に実行する(1つのCPUが1つのより小さい集合の最適距離スペクトルを計算する)ことができ、最良の最適距離スペクトルを選択することができる。またより小さい集合は、コンピュータまたはCPUによって、順次に実行することもできる。順次計算では、次の考察から理解されるように、あるより小さい集合から得られる最適な重みスペクトルを、他のより小さい集合のための事前に知られている距離スペクトルとして使用することができる。

0071

生成多項式の有効な組み合わせの「より小さい集合」への分割は、例えば、全体の計算量を低減するなど、フィルタリングまたは結果の数の低減を可能にするものとみなすことができる。より小さい集合から得られる最適な重みスペクトルは、他のより小さい集合のための事前に知られている距離スペクトルとして使用することができる。「フィルタリング」は、この状況において使用する場合、早期の停止による計算量の低減に関してのものである。

0072

続いて、先に使用した「事前に」という用語の理解を提供する、動作4−2および動作4−3が条件2を用いてどのようにして行われ得るかの一例を示す。(表6で表されるように)レート1/5、v=7およびK=12のODS−FERTBCCについてサーチが行われるものと仮定する。まず、動作4−1として、生成多項式のすべての有効な組み合わせの集合X=(G1,G2,…,GN)が見つけられ、ここで各Giは生成多項式の1つの有効な組み合わせであり、Nは可能な組み合わせの数である。すなわち、各Giはn個(ここではレート1/5のn=5)の生成多項式(g0,g1,g2,g3,g4)からなる。

0073

次いで、動作4−2において、重みスペクトルの第1のライン(最小距離項(df,ndf))がGiごとに計算され、インデックスiまでで最良の最良重みスペクトル(df,ndf)が更新される。また、Giについての(df,ndf)の計算時に、その(df,ndf)がインデックス(i−1)までで最良の最良重みスペクトル(df,ndf)より悪いことが分かった場合には、その計算が早期に停止され、Giが廃棄される。これを条件2という。実際には、(df,ndf)の代わりに(df,ndf,bdf)が計算されるが、ODS−FERTBCCを見つける際には、(df,ndf,bdf)の最初の2つのエントリだけが使用されるため、この例では、(df,ndf)の表記が使用される。

0074

一例示的シナリオでは、動作4−2は、以下にその非限定的例示的値を示す1つの特定の状況における論理フローに似たものとすることができる。
i=1:G1の(df,ndf)が(12,240)であることが分かる。(df,ndf)estを(12,240)に設定し、候補集合を{G1}に設定する。
i=2:G2の(df,ndf)が(13,242)であることが分かる。(13,242)は、(13>12であるため)MFD−FER基準に関して(df,ndf)best=(12,240)より良いため、(df,ndf)bestを(13,242)で更新し、候補集合を{G2}で更新する。
i=3:G3の(df,ndf)が(13,242)であることが分かる。(13,242)は、MFD−FER基準に関して(df,ndf)best=(13,242)と等価であるため、(df,ndf)bestは更新せず、候補集合は{G2,G3}で更新する。
i=4:G4についての(df,ndf)の計算はまだ完了していないが、計算プロセス時には、すでに、G4の(df,ndf)が(df,ndf)bestより悪いことが分かっている。この場合には、G4についての(df,ndf)の計算を早期に停止し、これを条件2という。(df,ndf)bestおよび候補集合は変更されない。
i=5:G5の(df,ndf)は(13,230)であることが分かる。(13,230)は(230<242であるため)MFD−FER基準に関して(df,ndf)best=(13,242)より良いため、(df,ndf)bestを(13,230)で更新し、候補集合を{G5}で更新する。
i=6:G6の(df,ndf)は(14,235)であることが分かる。(14,235)は(14>13であるため)MFD−FER基準に関して(df,ndf)best=(13,230)より良いため、(df,ndf)bestを(14,235)で更新し、候補集合を{G6}で更新する。
……
i=N:最終的には、(df,ndf)best=(24,659)になり、候補集合内にはN1個の候補が含まれる{GC(1),GC(2),…,GC(N1)}

0075

例示的シナリオについて続けると、動作4−3において、最初のL個のラインの重みスペクトルが、i=1,…,N1についての候補集合内のGC(i)ごとに計算され、インデックスiまでのODS−FERに関して最良の最初のL個のラインの重みスペクトルが更新される。また、GC(i)の計算時に、その最初のL個のラインの重みスペクトルがインデックス(i−1)までの最良の最初のL個のラインの重みスペクトルより悪い場合には、その計算は早期に停止され、GC(i)は廃棄される。これは条件2の実施である。

0076

上記の例示的シナリオを続けて、L=2と仮定すると、動作4−3の一実行例は、以下の論理フローに似たものとなり得る。
i=1:GC(1)の最初のL個のラインの重みスペクトルは(24,659;26,440)であり、(24,659)は第1のラインの重みスペクトルであり、(26,440)は第2のラインの重みスペクトルである。最良の最初のL個のラインの重みスペクトルが(24,659;26,440)に設定され、ODS−FERTBCCの集合は{GC(i)}である。
i=2:GC(2)の最初のL個のラインの重みスペクトルは(24,659;26,440)である。最良の最初のL個のラインの重みスペクトルは変更されず、ODS−FER TBCCの集合は{GC(i),GC(2)}に更新される。
i=3:GC(3)の最初のL個のラインの重みスペクトルは(24,659;27,420)である。(24,659;27,420)は(27>26であるため)MFD−FER基準に関して(24,659;26,440)より良いため、最良の最初のL個のラインの重みスペクトルは(24,659;27,420)で更新され、ODS−FER TBCCの集合は{GC(3)}で更新される。
i=4:GC(4)の最初のL個のラインの重みスペクトルは(24,659;27,420)である。最良の最初のL個のラインの重みスペクトルは変更されず、ODS−FER TBCCの集合は{GC(3),GC(4)}に更新される。
i=5:GC(5)についての最初のL個のラインの重みスペクトルの計算はまだ完了していないが、計算プロセス時には、すでに、その最初のL個のラインの重みスペクトルが、それまでの最善である(24,659;27,420)より悪いことが分かっている。この場合には、GC(5)についての最初のL個のラインの重みスペクトルの計算を早期に停止し、これを条件2という。最良の最初のL個のラインの重みスペクトルおよびODS−FER TBCCの集合は変更されない。
……
i=N1:最終的には、最良の最初のL個のラインの重みスペクトルは(24,659:28,410)になり、ODS−FER TBCCの集合内には14個の符号が含まれる。これら14個の符号が順列等価であるかどうかさらに検査し、順列等価符号を1符号としてカウントすることにより、4つのODS−FER TBCCがあることが分かった。次いで、これらの結果を、表2〜16といった表に入れる。

0077

上記の例から、(df,ndf)bestは動作4−2における基準として使用され、この基準は動作4−2において更新され、最初は(12,240)、次いで(13,242)、…、そして最終的には(24,659)になることが分かる。条件3では、この基準(df,ndf)bestを、動作4−2の開始時に事前に知られている距離スペクトルになるように設定する。例えば、動作4−2の開始時に(df,ndf)best=(14,235)に設定した場合には、Gi、i=1,…,5についての(df,ndf)の計算を早期に停止することができる。別の例では、動作4−2の開始時に(df,ndf)best=(22,24)を設定し、その場合、動作4−2における計算の大部分が早期に停止されることになる。というのは、(22,24)における最小距離22が(24,659)における最適な最小距離24に非常に近いからである。(22,24)の選択は(表5を表6の前に計算するものと仮定すると)表5の最適な重みスペクトルに由来する。すなわち、同じレート1/5と同じ長さK=12とが与えられる場合には、v=7を有するTBCCについての最適な重みスペクトルは、表5のv=6を有するTBCCについての最適な重みスペクトル(22,24)より良いはずであることが分かる。

0078

したがって、条件3の事前に知られている距離スペクトルは、最適なTBCCを求めるサーチを開始するための良好な基準を指す。事前に知られている距離スペクトルは、(表6でv=7を有するTBCCをサーチする前に先に表5でv=6を有するTBCCをサーチしたように)より小さい拘束長を有するTBCCの重みスペクトルについてのある前の計算から得ることができる。また、他のより小さい集合についての計算から得ることもできる。

0079

動作4−3において、G1は、(動作4−2後も存続する)候補集合からの1組の多項式を指し、G2は、(動作4−3後も存続する)最終集合内の生成多項式の一集合を指す。条件1では、G1は、G1が最終集合内のすべての多項式の集合のいずれかと等価であるかどうか調べるために、それらと比較される必要がある。条件2では、G1は、G1がFER(またはBER)に関して、最終集合内のすべての多項式の集合のいずれかより劣るかどうか調べるために、(最終集合内のすべての多項式の集合は同じ最初のL個のラインの重みスペクトルを有するため)最終集合内の1つの多項式の集合と比較される必要がある。G1が、最終集合のものより良い最初のL個のラインの重みスペクトルを有する場合には、最終集合がG1に更新され、G1が最終集合のものと同じ最初のL個のラインの重みスペクトルを有する場合には、G1が最終集合に追加されることに留意されたい。

0080

動作4−2および動作4−3を含むサーチプロセスにおいて、MFD−FERを使用すべきかそれともMFD−BERを使用すべきかの選択は、その選択(MFD−FERかそれともMFD−BERか)が、動作4−2および動作4−3について一貫している限りにおいて、任意とすることができる。FERが最小化されるべき場合には、MFD−FER基準が使用され、以下の適切な表からのODS−FERでマークされた符号が使用されるべきである。そうではなく、BERが最小化されるべき場合には、MFD−BER基準が使用され、以下の適切な表からのODS−BERでマークされた符号が使用されるべきである。

0081

動作4−4は、チャネル上のデータを符号化するのに利用されるべき(1つまたは複数の)最適化低レートTail−biting畳み込み符号の識別を出力することを含む。この識別は、いくつか例を挙げると、画面に表示する、任意の有形の媒体に印刷または記録または添付する、メモリに記憶するといった、任意の適切なやり方で出力することができる。この識別は、最適化低レートTail−biting畳み込み符号を含む生成多項式の表示を含むことができる。最適化低レートTail−biting畳み込み符号の生成多項式についての記述または表示は、前述の8進法表記で表現することができる。

0082

最適化低レートTail−biting畳み込み符号の識別を出力する1つの形態は、生成される最適化低レートTail−biting畳み込み符号についてのサーチ結果を、符号化率および拘束長でグループ化された最適化低レートTail−biting畳み込み符号を提供する表として記載し、または記憶することを含み得る。この表は、例えば、メモリまたはプロセッサ、半導体メモリ不揮発性メモリといったメモリなどに記憶することができる。

0083

図4を参照して説明した方法などに基づき、本明細書で開示する技術を使用して、多くの異なる表を動作4−4として生成することができる。表2〜表16には、様々な低レートおよび拘束長の新しいODSフィードフォワード低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)の例が示されている。表1は、表2〜表16を参照するためのインデックスとして使用される。すなわち、表1から、所与のレートおよび拘束長について他のどの表を調べるべきか決定することができる。表1において、列2〜6は、それぞれ、1/5、1/6、1/7、1/8、および1/9の各レートに対応し、行2〜6は、それぞれ、3〜7の各拘束長に対応する。例えば、本明細書で開示する技術によって生成され、1/5のレートおよび拘束長v=5を有する適切なODSフィードフォワードTail−biting畳み込み符号(TBCC)を見つけるには、表4を調べることになる。

0084

表2〜表16には、文献において以前に報告されていないと考えられるサーチ結果(生成多項式の集合など)だけが記載されている。これに関しては、低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)がその生成多項式の集合によって指定されるため、本明細書では、「生成多項式の集合」を「符号」を意味するのに使用する場合もある。

0085

表2〜表16には、本明細書で「表注」と呼ぶ以下のコメントおよび条件に従うものである。

0086

表注1:表2〜表16では、それぞれ、第1列の「K」は、ペイロードビットの数、すなわち、符号化されるべき情報ビットの数を表す。

0087

表注2:図4の方法および本明細書で開示する技術に従って行われるサーチにおいて、(固定の符号化率R、拘束長v、およびペイロードサイズKについての)ODS−BERTBCCは、すべて、同じ重みスペクトルWS(C)={(d,nd,bd):d=df,df+1,…}を有する。これらのサーチにおいて、ODS−FERTBCCは、同じ重みスペクトルWS(C)を有していなくてもよい。すなわち、ODS−FER TBCCは、同じ部分重みスペクトル{(d,nd):d=df,df+1,…}を有するが、異なる部分重みスペクトル{(d,bd):d=df,df+1,…}を有していてもよい。ODS−FER TBCCが同じ重みスペクトルWS(C)をもたない場合には、最良の部分重みスペクトル{(d,bd):d=df,df+1,…}を有するODS−FER TBCCだけが選択される。第5列において、ODS−FERは対応する行のTBCCがODS−FERを有することを表し、ODS−BERは対応する行のTBCCがODS−BERを有することを表し、ODS−FER/BERは対応する行のTBCCがODS−FERとODS−BERの両方を有することを表す。

0088

表注3:表2〜表16のそれぞれの「G」(第2列)は、生成多項式の集合である。普通は、行ごとに複数の生成多項式の集合が存在する。同じ行内の2つの生成多項式の集合G1およびG2について、G1の生成行列が、列順列操作および/または行順列操作によりG2の生成行列から得られる場合には、G1はG2と順列等価であるといい、第2列にはそのうちの1つだけが記載される。したがって、Kの値ごとに、生成多項式の集合は、異なる順列等価のグループに分割される。各グループ内の等価の生成多項式の集合の数は、「順列等価符号の数」と表示される第4列の下に記載される。

0089

表注4:各表の第3列の「WS」という用語は、重みスペクトルを表す。この列の下には、重みスペクトルの第1のライン(df,ndf,bdf)だけが記載される。

0090

一実施態様において、Lは動作4−3のサーチのために20に決められる。ODS符号を見つけるためには、定義によれば、動作4−3で、重みスペクトルのすべてのラインが計算される必要がある。本明細書で考察される符号の大部分は、20未満の重みスペクトルのラインを有する。したがって、Lはこれらの大部分の場合をカバーするために20に決めることができる。動作4−3において、ある符号が20を超える重みスペクトルのラインを有する場合(例えば、ペイロードサイズKが非常に大きいときなど)には、符号がODF−FER(またはODS−BER)であるかどうか調べるのに、最初の20ラインだけが計算され、動作4−3において使用される。

0091

動作4−3後に見つかるODS−FER(またはODS−BER)符号が20を超える重みスペクトルのラインを有する場合には、選択された符号が最適な重みスペクトルを有することを確認するために、最初の20ラインを超える余分なラインが計算される。

0092

前述の関数Q(x)は単調に減少する関数であり、これは、y>xの場合、Q(x)>Q(y)であることを意味する。大きいEb/N0値(高SNR領域)では、(より小さいdの値を有する)重みスペクトルの最初の数ラインだけが、PF,UBおよびPB,UBに有意に寄与する。極めて大きいEb/N0値では、重みスペクトルの第1のラインだけがPF,UBおよびPB,UBに有意に寄与し、これは、Eb/N0値が非常に大きいと想定する場合のMFD−FER(またはMFD−BER)基準に対応する。中小のEb/N0値では、重みスペクトルのすべてのラインがPF,UBおよびPB,UBに寄与する。したがって、MFD−FER(またはMFD−BER)符号については、これらが高SNR領域において最小のPF,UB(またはPB,UB)の値を有することだけを保証することができる。中小のSNR領域では、MFD−FER(またはMFD−BER)符号は、最小のPF,UB(またはPB,UB)の値をもたない場合もある。しかし、低誤り率送信(すなわち、高SNR領域におけるもの)が望ましい送信モードであるため、高SNR領域における符号を最適化することは理にかなう。ODS−FER(またはODS−BER)符号は、重みスペクトルの最適な最初のL個のライン(この例ではL=20)を有するため、SNR領域の大部分にわたって最小のPF,UB(またはPB,UB)の値をもつことになる。

0093

有利には、ODS−FERTBCCはより低いFERを達成するための最適な重みスペクトルを有し、ODS−BERTBCCはより低いBERを達成するための最適な重みスペクトルを有する。また、低レート符号は、符号化ビット上で後に反復が続く高レート符号より大きな符号化利得も提供する。したがって、低レートTBCCは、符号化ビット上で後に反復が続く高レート符号を置き換えるための好適な候補である。

0094

図5に、動作5−0から動作5−4までが、それぞれ、図4の動作4−0から動作4−4までと同じである、図4一般的方法の一変形を示す。図5図4との違いは、一例示的方法実施態様において、図4の動作4−5((1つまたは複数の)最適化低レートTail−biting畳み込み符号を出力する動作)が、データ送受信機の(1つまたは複数の)回路を、(1つまたは複数の)最適な符号を実施するように構成することを含み得ることにより示される。図示の一例示的実施形態では、そのように構成される(1つまたは複数の)回路は、(1つまたは複数の)シフトレジスタ回路とすることができる。

0095

当業者は、特に、先の図1および図2の考察を参照すれば、最適化低レートTail−biting畳み込み符号を含む生成多項式の集合を実施するために、シフトレジスタ回路を、シフトレジスタの出力を接続することによりどのようにして構成すべきかを理解するであろう。最適化低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように構成されるシフトレジスタ回路は、例えば、基地局28の基地局誤り訂正符号器52および基地局誤り訂正復号器66、ならびに無線局30の無線局誤り訂正符号器82および無線局誤り訂正復号器96のうちの1つまたは複数などを含むことができる。図1および図2には、ある生成多項式の集合からシフトレジスタ符号器へのマッピングが示されており、図2を例にとると、シフトレジスタ回路における最適化低レートTail−biting畳み込み符号の実施は、3つの基本動作として実現することができる。第1の動作は、最適な生成多項式の集合を、すなわち表2〜16のうちの適切な1つから獲得することを含む。第2の動作は、(表において利用される)8進法表現を2進法表現に変換することを含む。第3の動作は、1=接続、0=非接続とする、g0およびg1に従って回路内の(シフトレジスタから出力への)接続を構成することを含む。例えば、g0は、シフトレジスタの上部から出力Vi(0)への接続についてであり、(左から右へ)4つの接続があり、その後に2つの「非接続」が続き、次いで、1つの接続で終わる。

0096

図6に、一例示的無線局30の部分、特に、無線局コントローラ100と連動して動作する無線局符号器110の部分を示す。無線局符号器110は、符号化に加えて、他のベースバンド処理機能もホストする、ベースバンド特定用途向け集積回路ASIC)の一部を含み得る。図6に示す例示的実施形態では、無線局コントローラ100は、低レートTBCC符号リクエスタ104のみならず、低レートTBCC符号表112も含む。図6の無線局符号器は、無線局誤り訂正符号器82を例示するのに使用される。図6に示すように、無線局符号器110は、複数のシフトレジスタ回路1201〜120nと符号アクティベータ122とを備える。複数のシフトレジスタ回路1201〜120nはそれぞれ、複数の最適な低レートTail−biting畳み込み符号の個々の異なる1つを実施するように構成される。個々のシフトレジスタ回路1201〜120nによって実施される複数の最適な低レートTail−biting畳み込み符号はそれぞれ、異なるレートのものであり、表2〜表16のいずれかに記載される1組の多項式によって表現される。図6には矢印108で、個々のシフトレジスタ回路1201〜120nの構成が、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40によって生成される異なる最適化低レートTail−biting畳み込み符号の識別に基づくものであることが示されている。符号アクティベータ122は、複数のシフトレジスタ回路1201〜120nのうちの1つを、チャネル上の個々のデータ伝送のための処理ストリームに含めるように構成される。符号アクティベータ122は、ANDゲートを、無線局符号器110への入力信号がその1つの作動中のシフトレジスタ回路120にだけ印加され、無線局符号器110からの出力信号が作動中のシフトレジスタ回路120からだけ取得されるように動作させることにより、複数のシフトレジスタ回路1201〜120nのうちの適切な1つを処理ストリームに含める。

0097

図7に、例示的基地局28の部分、特に、基地局符号器130および基地局ノードコントローラ70の部分を示す。基地局ノードコントローラ70は基地局スケジューラ72を備え、基地局スケジューラ72はさらに、低レートTBCC符号セレクタ74および低レートTBCC符号表132を備える。

0098

基地局符号器130は、どの時点においても、別々に符号化することのできる、ネットワークインターフェース32上での複数の無線局との接続、フレーム、またはセッションに関与することによって、複数のチャネルに、または複数の無線局にさえもサービスすることができる。例えば、基地局28は、第1の無線局に同時に、1つの制御チャネルと1つのデータチャネルのような複数の信号を送信してもよく、これらのチャネル内のTBCC(または他の誤り訂正符号)は異なっていてもよい。例えば、基地局28は、異なるTail−biting畳み込み符号(または異なる誤り訂正符号)を使用して、異なる無線局のデータを保護してもよい。というのは、異なる無線局は異なる用途または要件を有し得るからである。

0099

したがって、一例示的実施形態では、(複数のチャネルのための)複数のTBCCが同時に同じシフトレジスタと異なる出力接続を使用することはできない。異なるチャネルは(異なるチャネル間の再構成を用いて)別々に符号化され得るが、このオプション利用可能な処理時間に左右される。一例示的実施態様では、各無線局30が、チャネル符号器/復号器を含むベースバンド処理を行うための1つのASICを有する。無線局30は基地局28に、1つの制御チャネルと1つのデータチャネルのように、複数の信号を送信し得る。

0100

以上を考慮して、基地局符号器130は複数の符号器セクション1341〜134jを備え、別々の各符号器セクション134は、異なるチャネルまたは無線局または無線局の集合に割り当てることができ、またはこれらと併用することができるものとして示されている。各符号器セクションは、符号化に加えて、他のベースバンド処理機能もホストするベースバンド特定用途向け集積回路(ASIC)の一部分を備えることができる。その複数の符号器セクション1341〜134jを備える図7の基地局符号器130は、図3Bの基地局誤り訂正符号器52を表す。基地局符号器130は複数のチャネルまたは無線局にサービスするため、第1のチャネルまたは無線局に関与するデータストリーム内のデータは、矢印1361で示すように第1の符号器セクション1341に適用し、符号器セクション1341の選択されたシフトレジスタ回路140によって処理させ、矢印1381で示すように符号器セクション1341の選択されたシフトレジスタ回路140から出力させることができる。同様に、第2のチャネルまたは第2の無線局に関与するデータストリーム内のデータは、矢印1362で示すように第2符号器セクション1342に適用し、符号器セクション1342の選択されたシフトレジスタ回路140によって処理させ、矢印1382で示すように符号器セクション1342の選択されたシフトレジスタ回路140から出力させることができ、複数の符号器セクション134のそれぞれについて以下同様とすることができる。

0101

基地局符号器130の複数の符号器セクション134はそれぞれ、複数のシフトレジスタ回路140と、1つのTBCC符号アクティベータ142とを備える。例えば、符号器セクション1341は、図7では、シフトレジスタ回路1401〜140nを含むものとして示されている。図6の無線局符号器110の場合と同様に、個々のシフトレジスタ回路1401〜140nによって実施される複数の最適なTail−biting畳み込み符号はそれぞれ、異なるレートのものであり、表2〜表16のいずれかに記載される1組の多項式によって表現される。図7には矢印106で、個々のシフトレジスタ回路1401〜140nの構成が、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40によって生成される最適化低レートTail−biting畳み込み符号のうちの異なるものの識別に基づくものであることが示されている。符号器セクション134ごとに、符号アクティベータ142は、複数のシフトレジスタ回路1401〜140nのうちの1つを、チャネル上の個々のデータ送信のための処理ストリームに含めるように構成される。符号器セクション134ごとに、符号アクティベータ142は、ANDゲートを、基地局符号器130への入力信号がその1つの作動中のシフトレジスタ回路140にだけ印加され、基地局符号器130からの出力信号が作動中のシフトレジスタ回路140からだけ取得されるように動作させることにより、複数のシフトレジスタ回路1401〜140nのうちの適切な1つを処理ストリームに含める。

0102

図7の基地局28の例示的実施形態および図6の無線局30の例示的実施形態を説明したので、続いて、これら両方が関与する例示的動作シナリオを示す。例えば、基地局28と無線局30との間で使用することのできる4つの可能なTail−biting畳み込み符号があり、これら4つの可能なTail−biting畳み込み符号はそれぞれ異なるレートを有するものと仮定する。

0103

異なるレートを有するこれらのTBCCに対処するために、無線局符号器110において、符号器セクション1201は第1のTBCCを実施するように構成され、符号器セクション1202は第2のTBCCの例を実施するように構成され、符号器セクション1203は第3のTBCCの例を実施するように構成され、符号器セクション1204は第4のTBCCの例を実施するように構成される。同様に、基地局符号器130においても、関与する無線局のための適切な符号器セクション134のうちの1つが、異なるレートの4つのTBCCを実施するように構成される。例えば、基地局符号器130では、符号器セクション1401は第1のTBCCを実施するように構成され、符号器セクション1402は第2のTBCCの例を実施するように構成され、符号器セクション1403は第3のTBCCの例を実施するように構成され、符号器セクション1404は第4のTBCCの例を実施するように構成される。

0104

考察されるシナリオでは、無線局30は、典型的には、それが基地局28から受信する信号の強度、例えば、シンボルのエネルギー対雑音電力スペクトル密度比Es/N0などを測定する。次いでその測定値(Es/N0など)は、無線局30が基地局28と無線局30との間でどのTBCCを使用すべきとみなすか判断するために、無線局30によってさらに処理される。無線局30が非常に強い測定値を得る(Es/N0が閾値より大きい、すなわち、チャネル品質が非常に良好であり、最弱の符号でも誤り保護に十分に間に合う)場合には、より高いレートを有するTBCC(よってより弱い符号)がTBCC符号リクエスタ104によって選択され、チャネル品質情報(CQI:Channel Quality Indicator)チャネル上などで、適切なメッセージまたはチャネルにより無線局30の104から基地局28に送信される。他方、無線局30が非常に弱い測定値を得る(Es/N0が閾値より小さい、すなわち、チャネル品質が非常に低く、誤り保護のために最強の符号が必要とされる)場合には、より低いレートを有するTBCC(よってより強い符号)が無線局30のTBCC符号リクエスタ104によって選択され、(CQIチャネルなどにより)無線局30から基地局28に送信される。

0105

また、CQIメッセージなどのメッセージは、TBCC選択に加えて、(例えば)変調次数(QPSKでは2、16QAMでは4、64−QAMでは6など)といった他の示唆を含んでいてもよく、また含むものであることも理解されるであろう。さらに、(CQIメッセージなどの)メッセージで無線局30のTBCC符号リクエスタ104から基地局28まで搬送されるレート値は、無線局30のTBCC符号リクエスタ104が使用されるべきとみなすTBCCに関する、TBCC符号リクエスタ104から基地局28への示唆にすぎない。

0106

無線局30からの示唆を、おそらくは、すべての無線局から受信されるCQIメッセージと併せて受信すると、基地局28は、各/どの無線局30にどのTBCCが使用されるべきかに関するその最終判断を行う。基地局28によって決定されるTBCC選択は、CQIメッセージにおいて表される無線局30の示唆と異なっていてもよい。基地局28のTBCC符号セレクタ74は、利用可能なリソース、異なるUEのサービス品質(QoS)要件などといった要因に従って判断を行う。TBCC符号セレクタ74は、基地局スケジューラ72が低レートTBCC符号表132を備えることを考慮して、どの特定のTBCCが特定の無線局において可能であるかに関するインテリジェントな判断を行うことができる。低レートTBCC符号表132は、個々の無線局30において利用可能な((1つまたは複数の)シフトレジスタ回路において実施される、または実施可能な)最適化低レートTail−biting畳み込み符号の識別のみならず、基地局28によってサービスされる無線局のリストも含む。

0107

特定の無線局についてのそのTBCC選択を行うと、TBCC符号セレクタ74は、適切な符号器セクション134のためのTBCC符号アクティベータ142に、その無線局30のための選択されたTail−biting畳み込み符号に対応するシフトレジスタ回路140のうちの1つを作動させるよう指図する。さらに、無線局30ごとにどのTBCCが使用されるべきかの判断は、(WiMAXシステムでの)UL−媒体アクセスプロトコル(MAP:Media Access Protocol)チャネルにおける媒体アクセス制御(MAC)管理メッセージといった、適切なメッセージによって基地局28から無線局に送信される。TBCC決定を受信すると、無線局コントローラ100は、符号アクティベータ122に、その無線局30のための選択された低レートTail−biting畳み込み符号に対応するシフトレジスタ回路120のうちの1つを作動させるよう指図する。

0108

図6の無線局30と図7の基地局28とは、(各シフトレジスタ回路が本質的にもっぱら特定の最適化低レートTail−biting畳み込み符号を実施するためだけに構成されている)複数の専用シフトレジスタ回路を含む符号器セクションを備えるが、図8に一部が示される無線局30’と図9に一部が示される基地局28’とは、その時々に異なる最適化低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように変更される、プログラム可能なシフトレジスタ回路を含む符号器セクションを備える。これに関して、図8の無線局30’では、無線局符号器110’は、プログラム可能なシフトレジスタ回路120’とTBCCプログラマ122’とを備える。同様に、図9の基地局符号器130’の各符号器セクション134’も、プログラム可能なシフトレジスタ回路140’とTBCCプログラマ142’とを備える。

0109

図8の無線局符号器110’のプログラム可能なシフトレジスタ回路120’と図9の基地局符号器130’のプログラム可能なシフトレジスタ回路140’とは、本質的にオンザフライで、個々のプログラマ122’および142’により、その時々で、符号器セクションが利用する必要のある特定の最適化低レートTail−biting畳み込み符号を実施するように再プログラムされ得る。これに関して、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40によって生成される図3Bの方法の出力は、低レートTBCC符号表112および低レートTBCC符号表132において適用する(記憶するなど)ことができ、そのため、個々のコントローラ100および70は、プログラム可能なシフトレジスタ回路において、その時々に必要な特定の最適化低レートTail−biting畳み込み符号を実施するために、プログラマ122’および142’と対話することができる。例えば、図3Bおよび/または図4の方法によって生成される可能な最適化低レートTail−biting畳み込み符号の限定された集合を、最適化低レートTail−biting畳み込み符号生成器40と、無線局30’のTBCC符号表112および基地局28’のTBCC符号表132に記憶されたそれらの生成多項式とによって生成することができ、そのため、基地局28’と無線局30’とは、使用されるべき可能な最適化低レートTail−biting畳み込み符号の事前知識を有する。

0110

当業者には、低レートTBCC符号器のためのシフトレジスタ回路の出力端末の構成は、図1および図2の説明を読めば理解され、プログラム可能なシフトレジスタ回路は、例えば、米国特許出願公開第2008/0228951号明細書などを参照すれば理解される。

0111

コントローラおよび符号器は基地局と無線局のどちらのものも構造的別個のものとして図示され、説明されているが、機能は共用され得ることが理解されるはずである。例えば、本明細書で言及する符号表および(1つまたは複数の)符号リクエスタ/セレクタは、符号器から分離したものではなく、実際には、シフトレジスタ回路ホスティング符号器を実施するASICその他の回路を備えていてもよい。

0112

普通は、各フレームの最初に送られる複数の制御チャネルがあり、WiMAXではそのうちの1つがフレーム制御ヘッダ(FCH)である。異なる制御チャネルは、異なる機能を制御するために異なるメッセージを送信することができる。本明細書で開示する技術は、そのペイロードサイズが過度に大きくない(おおよそ40ビット未満)チャネルに適用することができる。というのは、TBCCはペイロードサイズが小さいときにより効率がよいからである。そのため、本明細書で開示する技術は、制御チャネルと、特定のフレーム制御ヘッダとに適用することができ、本質的には、考慮事項においても行われる動作/ステップにおいても違いはない。

0113

一使用例では、本明細書で示す低レートTail−biting畳み込み符号を含むTail−biting畳み込み符号(TBCC)が、セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)に利用される。セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)は、IEEE802.16広帯域無線アクセス作業グループ(Wireless Access Working Group)(http://ieee802.org/16)の提案に従い、(プライマリ・ファスト・フィードバック・チャネル(primary fast feedback channel)に加えて)、無線端末(移動局など)から基地局へのアップリンク高速フィードバックのために使用される。本明細書で示す一使用例では、本明細書で示す低レートTail−biting畳み込み符号を含むTail−biting畳み込み符号(TBCC)は、セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のペイロードを符号化するのに利用される。この符号化は、ペイロードごとに1回(だけ)行うことができ、そのため、より大きいペイロード(13ビット以上のペイロード)を、後に2つの別個の符号化が続く2つのより小さいペイロードに分割する必要が生じない。当業者には理解されるように、SFBCHは3つの分散型FMTで構成され、各FMTには2つのパイロットが割り振られる。

0114

図10に、SFBCHシンボル生成/情報マッピング手順の一例が示されている。まず、SFBCHペイロード情報ビットa0a1a2…aL−1が符号器200に適用され、そこで、(一例示的実施形態ではN=60である符号を含む)本明細書で示す低レートTail−biting畳み込み符号といったTail−biting畳み込み符号を使用して、Nビットb0b1b2…bN−1に符号化される。符号器200は、本明細書で示すようなやり方で、本明細書で示す低レートTail−biting畳み込み符号といったTail−biting畳み込み符号を用いてプログラムすることができ、あるいは符号器200にTail−biting畳み込み符号を提供する/読み込むことができる。

0115

符号器200から出力される符号化シーケンスb0b1b2…bN−1は、QPSK変調器202により、QPSKを使用してN/2シンボルc0c1c2…cN/2−1に変調される。変調されたシンボルc0c1c2…cN/2−1とパイロットシーケンスとが組み合わされてシーケンスd0d1d2…d35が形成され、次いで、図11に示すように、マッパ204によりSFBCHFMTのデータ副搬送波マップされる。図11では、d0、d8、d16、d19、d27およびd35がパイロットシンボルに対応する。

0116

一例示的実施形態および様態では、SFBCH内の最初のL(7≦L≦24)個の情報ビットを、符号語長NのTail−biting畳み込み符号(TBCC)を使用して符号化することができる。例えば、L個の情報ビットをa0a1a2…aL−1で表し、Nビットの符号語をb0b1…bN−1で表すこととする。図12に、ペイロードサイズ7〜24ビットを有するSFBCHを符号化するためにTail−biting畳み込み符号を実施するように構成された符号器の例を示す。ペイロードサイズ7〜11ビットでは、符号器に入力される情報ビットにゼロが挿入され、第1レベルパンクチャリングおよび第2レベルのパンクチャリングは適用されない。

0117

母TBCCのための生成多項式の集合は8進形式で、(16,112,556,636,656)によって与えられる。N=60では、SFBCH内の情報ビット(a0,a1,…,aL−1)は、60符号化ビット(b0,b1,…,b59)に符号化される。7≦L≦11では、削除操作を行うために、情報ビットに、それぞれ、5〜1個の0が挿入される。結果として得られる長さ12のゼロ詰め情報ビットベクトルは、図12の符号器によりレート1/5の母TBCCで符号化されて60符号化ビットが生成される。7≦L≦11では、入力ビットベクトルは以下によって与えられる。
L=7については、


L=8については、


L=9については、


L=10については、


L=11については、


である。

0118

12≦L≦24では、入力ビットベクトル


は、表17に示す第1レベルのパンクチャリングに従って、レート1/5母TBCC、レート1/4TBCC、またはレート1/3TBCCにより符号化される。レート1/4TBCCとレート1/3TBCCとは、集合(16,112,556,636,656)の中から、それぞれ、3つと4つとの生成多項式だけを使用することにより、レート1/5母TBCCからパンクチャされる。TBCC符号器からの符号化ビットは、任意選択で、表17に示す第2レベルのパンクチャリングによってパンクチャされる。図12の符号器について(60,21)(L=21)TBCCを例にとると、21情報ビットはまず、生成多項式の集合(112,556,636)を用いてTBCCにより符号化され、63符号化ビットが生成される。第(3・m)、第(3・m+1)、および第(3・m+2)の符号化ビットが、それぞれ、m=0,1,…,20とする第mの入力情報ビットについての生成多項式112、556、および636からの符号器出力である。第2レベルのパンクチャリングにおいて、第0、第27、および第54の符号化ビットはさらにパンクチャされ、残りの60符号化ビットは符号器を出る。

0119

表17に、生成多項式の集合(16,112,556,636,656)を用いてレート1/5母TBCCから(60,L)TBCCを生成するためのパンクチャリングパターンを示す。第1レベルのパンクチャリングでは、母符号集合(16,112,556,636,656)からの(第2列の)生成多項式の全部または一部を有するTBCCを使用して、12ビットから24ビットまでのペイロードが符号化される。第2レベルのパンクチャリングでは、(第1レベルのパンクチャリング後の)TBCC符号器からの符号化ビットの一部が、第3列に記載されるビット位置に従って任意選択でパンクチャされる。

0120

畳み込み符号やターボ畳み込み符号といった符号のためのパンクチャリングおよび削除については、例えば、どちらも参照によりその全文が本明細書に組み込まれる、「ENCODING AND DECODING METHODS FOR EXPURGATED CONVOLUTIONALCODESAND CONVOLUTIONAL TURBO CODES」という名称の米国仮特許出願第61/151610号明細書、および「ENCODING AND DECODING METHODS FOR EXPURGATED CONVOLUTIONAL CODES」という名称の、2009年2月2日に出願された、米国仮特許出願第61/149113号明細書のうちの1つまたは複数に記載されている。

0121

図13に、セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)のペイロードを符号化するために本明細書に示す低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)を使用するための例示的環境を提供する無線アクセスネットワークの部分を示す。図13ネットワークは、無線基地局228と、エアインターフェースまたは無線インターフェース232上で無線基地局228と通信する無線端末(移動局やユーザ端末(UE)など)230とを備える。一例示的実施形態では、無線端末230は、符号器200、QPSK変調器202、およびマッパ204を含む、図10に関連して前述した機能およびユニットを備える。図13には、フィードバック生成器240からセカンダリ・ファスト・フィードバック・ペイロードを受け取るものとしての符号器200と、マッパ204から送受信機242に適用されるものとしての(1つまたは複数の)セカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル・シンボルとが示されている。図13にはさらに、無線端末230の(1つまたは複数の)アンテナ素子と無線基地局228との間のエアインターフェース232上でのセカンダリ・ファスト・フィードバック・チャネル(SFBCH)の伝送も示されている。

0122

図13の無線端末230のユニットおよび機能は、それだけに限らないが、符号器200、QPSK変調器202、およびマッパ204を含み、一例示的実施形態では、本明細書においては拡張的に定義される用語としてのコンピュータ、プロセッサ、またはコントローラを使用して実施することができる。さらに、無線端末230は、当業者には理解されるが、必ずしも本明細書で開示する技術と密接な関係があるとは限らない他のユニットおよび機能を備えることも理解されるであろう。
参照文献(すべて参照により本明細書に組み込まれる)

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[18]IEEE C80216m−09_0910r1,「Tail−Biting Convolutional Codes for the Secondary Fast Feedback Channel:Fading Channel Results」

0140

[19]IEEE 802.16m−09/0010r1a,「Part 16:Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems,」March.2009

0141

表1:各表のODSについての要約
フィードフォワード低レートTail−biting畳み込み符号(TBCC)

0142

表2:レート1/5、拘束長v=3を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0143

表3:レート1/5、拘束長v=4を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0144

表4:レート1/5、拘束長v=5を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0145

表5:レート1/5、拘束長v=6を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0146

表6:レート1/5、拘束長v=7を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0147

表7:レート1/6、拘束長v=5を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0148

表8:レート1/6、拘束長v=3を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0149

表9:レート1/6、拘束長v=4を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0150

表10:レート1/7、拘束長v=3を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0151

表11:レート1/7、拘束長v=4を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0152

表12:レート1/8、拘束長v=3を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0153

表13:レート1/8、拘束長v=4を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0154

表14:レート1/9、拘束長v=3を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0155

表15:レート1/9、拘束長v=4を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0156

表16:レート1/9、拘束長v=5を有する新しいODSフィードフォワード低レートTBCC

0157

0158

以上の説明は多くの特定性を含むものであるが、これらは本発明の範囲を限定するものとしてではなく、単に本発明の現在の好ましい実施形態の一部を例示するにものと解釈すべきである。したがって、本発明の範囲は、当業者には自明となり得る他の実施形態を完全に包含するものであること、および、本発明の範囲はしたがって、必要以上に限定されるべきではないことが理解されるであろう。単数形の要素への言及は、特に明記しない限り、「唯一」を意味するものではなく、「1つまたは複数」を意味するものである。当業者に公知の、前述の好ましい実施形態の要素のすべての構造的、化学的、および機能的均等物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、本発明により包含されるべきものである。さらに、装置または方法は、本発明によって包含されるべきものであり、本発明が解決しようとするありとあらゆる問題に対処するものである必要はない。さらに、本開示中の要素、構成部分、または方法ステップは、いずれも、その要素、構成部分、または方法ステップが特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかを問わず、公共に付されるべきものではない。

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