JP2005176205A - 復号方法および送信電力制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 異なる符号長のデータそれぞれの受信品質を一定化する復号方法を得る。
【解決手段】 復号結果を利用した繰り返し復号を行う復号方法において、符号化されたデータを受信する受信ステップ、この受信ステップで受信したデータの符号長を認識する認識ステップ、前記復号方法による符号長毎の復号特性がほぼ等しくなるように前記認識ステップで認識した符号長に対応してあらかじめ定めた回数だけ前記データに対し繰り返し復号を行う復号ステップを含むようにする。
【選択図】 図5
【解決手段】 復号結果を利用した繰り返し復号を行う復号方法において、符号化されたデータを受信する受信ステップ、この受信ステップで受信したデータの符号長を認識する認識ステップ、前記復号方法による符号長毎の復号特性がほぼ等しくなるように前記認識ステップで認識した符号長に対応してあらかじめ定めた回数だけ前記データに対し繰り返し復号を行う復号ステップを含むようにする。
【選択図】 図5
Description
この発明は、誤り訂正符号化したデータの送受信を行う通信装置における受信データの復号方法およびその復号結果を用いた送信電力制御方法に関する。
1つの基地局に対し複数のユーザー端末が通信を行う無線通信システムにおいては、エアリソース(周波数)を有効利用する必要がある。そのために、例えば3GPPに規定されるシステムのように、音声、パケットまたはその情報レートなどで規定される各サービス毎に目標品質(例えばBLER:Block Error Rateで規定)を設定し、これを達成するよう基地局の送信電力を制御し、基地局送信電力の適正化を行っている。ユーザー端末において通信品質を前記目標品質に収束させる制御として、以下の方法がある。すなわち、受信信号のBLERを測定し、これが前記目標品質となるように目標SIR(Signal to Interference ratio)を制御する(アウターループ送信電力制御)。この目標SIRと測定した受信SIRとを比較し、目標SIRに達していない場合は”送信電力UP”という符号を、目標SIR以上の場合は”送信電力DOWN”という符号を基地局へ送信して送信電力を制御する(インナーループ送信電力制御)。
また、3GPPの規定によれば、データは誤り訂正符号化方式の一つであるターボ符号により符号化され送信される。このターボ符号は、2つの畳み込み符号器とインターリーバから成り、情報系列と2つのパリティ系列を出力する組織符号として定義されている。一般に、このターボ符号の復号は、符号化に用いたインターリーバと軟出力復号器を用いて実施され、軟出力の復号結果を用いて再度復号する繰り返し復号を行い、(近似的な)最大事後確率復号が行われる。
従来の技術としては、上記復号の繰り返し回数を可変として復号結果がOKとなった繰り返し回数を記憶するとともに、この繰り返し回数が前回記憶された繰り返し回数より小さければ送信電力値を小さくするように制御し、前回と同様であれば送信電力値を保持するように制御し、前回より大きければ送信電力値を大きくするように制御する送信電力制御方法がある。(例えば、特許文献1参照)
しかし、上記従来技術では、繰り返し回数が常時可変であり制御が複雑になるという問題があった。
また、上記3GPPで規定される無線通信システムでは、特にパケット通信において異なる符号長のデータが混在して送信される。これに対し、上記ターボ符号の復号方式は一般的に符号長によりその復号特性が異なる性質を有する。ここにおいて、復号性能の高い符号語に基づいて、送信電力制御がなされた後に、復号性能の低い符号語を受信した場合、復号性能の低い符号語を受信できない(目標品質に対して、エラーになる)確立が高いという問題があった。
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、異なる符号長のデータそれぞれの受信品質を一定化する復号方法を得るとともに、この復号方法を用いて送信電力を適切に制御する送信電力制御方法を得ることを目的とする。
この発明の復号方法は、復号結果を利用した繰り返し復号を行う復号方法であって、符号化されたデータを受信する受信ステップ、この受信ステップで受信したデータの符号長を認識する認識ステップ、前記復号方法による符号長毎の復号特性がほぼ等しくなるように前記認識ステップで認識した符号長に対応してあらかじめ定めた回数だけ前記データに対し繰り返し復号を行う復号ステップを含む。
また、この発明の送信電力制御方法は、復号結果を利用した繰り返し復号を行ったデータの誤り率に応じて送信電力を制御する方法であって、符号化され送信元から送信されたデータを受信する受信ステップ、この受信ステップで受信したデータの符号長を認識する認識ステップ、前記繰り返し復号による符号長毎の復号特性がほぼ等しくなるように前記認識ステップで認識した符号長に対応してあらかじめ定めた回数だけ前記データに対し繰り返し復号を行う復号ステップ、この復号ステップで復号したデータの誤り率を算出する算出ステップ、この算出ステップで算出した誤り率が所望の誤り率を維持するよう送信電力を制御する信号を前記送信元へ送信する制御送信ステップを含む。
この発明の復号方法は、符号長の異なるデータに対し、復号特性がほぼ等しくなるようあらかじめ定めた符号長に対応した回数だけ繰り返し復号を行うようにしたので、符号長による復号特性のばらつきを減らすことを可能とする。
また、この発明の送信電力制御方法は、符号長の異なるデータに対して復号特性がほぼ等しくなるようあらかじめ定めた符号長に対応した回数だけ繰り返し復号を行った復号結果を用いて受信データの誤り率を算出し、この誤り率が所望の値を維持するよう送信電力を制御する信号をデータ送信元へ送信するようにしたので、符号長による送信元送信電力の変化を減らし、良好な通信を行うことを可能とする。
以下、この発明の最適な実施の形態を、図を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明に係る実施の形態1の復号方法およびその復号結果を用いた送信電力制御方法を行う通信装置の構成図である。この通信装置は、例えば3GPPで規定される無線通信システムで用いられる無線端末である。図において、無線端末は端末インタフェース部(端末IF部)11、無線通信制御部12、および無線通信部を有している。
実施の形態1.
図1は、この発明に係る実施の形態1の復号方法およびその復号結果を用いた送信電力制御方法を行う通信装置の構成図である。この通信装置は、例えば3GPPで規定される無線通信システムで用いられる無線端末である。図において、無線端末は端末インタフェース部(端末IF部)11、無線通信制御部12、および無線通信部を有している。
端末IF部11は、複数のモジュール、すなわちカメラ1111、ビデオ1112、Blue Tooth1113、液晶表示部1114、操作キー1115、LED1116、USIM(Universal Subscriber Identity Module)1117、スピーカー1118、マイクロフォン1119、およびヘッドセットジャック1120と接続されている。これらのモジュール1111〜1120は、ユーザもしくは接続の対象となる外部機器が認識できる情報を入力または出力するものである。また、端末IF部11は、各モジュールIF部111、データフォーマット変換部112、音声符号化/復号化部114、およびこれらの動作を制御する端末IF制御部113を有している。各モジュールIF部111は、端末IF部11に接続されている上記複数のモジュールとのインタフェースをとる。データフォーマット変換部112は、各モジュールで取り扱う複数のデータフォーマットと無線端末内部で取り扱うデータフォーマットとの変換を行う。音声符号化/復号化部114は、マイクロフォンから入力された音声電気信号を音声符号化するとともに、音声符号化された信号を復号してスピーカーに対して音声電気信号を出力する。
無線通信制御部12は、CPU、ROM、RAM等からなるハードウェア回路、ファームウェアモジュール、およびソフトウェアモジュールを含み構成され、端末IF部11、無線通信部など無線端末全体の制御を統括して行う。また、無線通信制御部12は、端末IF部11と通信路符号化部13との間で通信されるデータについて、規格あるいは所定のプロトコルにより定められた規則に基づいた変換処理を行う。この変換処理は特にレイヤ2以上の処理であり、例えば、データのパケット化やデータの連結等である。さらに、後述する誤り検出部138から通知される受信データの誤りの有無に基づき誤り率(例えばBLER)を算出する誤り測定部122、この誤り測定部122で算出された誤り率と、各サービス(通信データの種類、情報レート等で定められる)毎に要求されるトランスポートチャネル目標品質(例えばBLER)とを比較し、その結果に基づき物理チャネル目標品質(例えばSIR)を決定する物理チャネル目標品質決定部121が設けられている。
無線通信部は、通信路符号化部13、ベースバンド変復調部14、無線部15、およびアンテナ16を含み構成される。通信路符号化部13は、誤り検出符号化部133、誤り訂正符号化部134、物理フォーマット変換部135から成る符号化部131、また物理フォーマット変換部136、誤り訂正復号化部137、誤り検出部138から成る復号化部132を有している。符号化部131において、誤り検出符号化部133は無線通信制御部12から伝送されたトランスポートチャネルに対し誤り検出符号を付加し、誤り訂正符号化部134は誤り検出符号が付加されたトランスポートチャネルを誤り訂正符号化する。符号化方法としては、畳込み符号化、ターボ符号化等があり、トランスポートチャネルで伝送されるデータの種類に応じて、適切な符号化方法を用いて符号化する。物理フォーマット変換部135は、トランスポートチャネルを物理チャネルへマッピングし、ベースバンド変復調部14へ出力する。
復号化部132において、物理フォーマット変換部136は、ベースバンド変復調部14から物理チャネルで伝送された信号を物理チャネル上にマッピングされているトランスポートチャネルへ変換する。誤り訂正復号化部137は、トランスポートチャネルで伝送されるデータに対し復号を行い、復号するデータがターボ符号化されていた場合には後述するターボ復号を行う。通常トランスポートチャネルには複数のトランスポートブロックが含まれ、トランスポートブロック毎に誤り検出符号が付加されている。誤り検出部138は、復号された誤り検出符号により受信データの誤りを検出し、トランスポートブロック毎の誤りの有無を無線通信制御部12へ通知する。トランスポートチャネルの品質として用いられるBLERは、このトランスポートブロックの誤り率である。
ベースバンド変復調部14は、通信路符号化部13から入力したベースバンド帯域の送信信号の変調を行うベースバンド変調部141、無線部15から入力したベースバンド帯域の受信信号の復調を行うベースバンド復調部142、受信品質測定部143、およびTPC決定部144を有する。受信品質測定部143は、ベースバンド復調部142で復調される信号の物理チャネル受信品質(例えばSIR)を1スロット単位で測定し、測定結果をTPC決定部144へ出力する。TPC決定部144は入力した物理チャネル受信品質を物理チャネル目標品質決定部121より与えられた物理チャネル目標品質と比較し、入力した物理チャネル受信品質が物理チャネル目標品質よりも大きい場合は”送信電力DOWN”という符号を、逆に、物理チャネル受信品質が物理チャネル目標品質よりも小さい場合は”送信電力UP”という符号をベースバンド変調部141へ出力する。これらの符号はベースバンド変調部141、無線部15で所定の処理を行った後、アンテナ16から基地局へ送信され、受信した基地局はその内容に従い自局の送信電力を制御する(インナーループ送信電力制御)。尚、3GPPにおいて1スロット(=0.667msec)は通信する物理チャネルの1無線フレーム(=10msec)を15分割したものであり、前述のインナーループ送信電力制御を行う最小処理単位とされている。
無線部15は、アップコンバータ151とダウンコンバータ152を有する。アップコンバータ151はベースバンド変調部141から入力したベースバンド帯域の信号を伝送帯域の信号へ変換しアンテナ16から送信する。ダウンコンバータ152はアンテナ16から受信した伝送帯域の信号をベースバンド帯域の信号へ変換してベースバンド復調部142へ出力する。
ここで、通信路符号化部13の誤り訂正復号化部137で行われるターボ復号方法について説明する。図2はターボ符号の復号器の基本的な構成を示すものであり、本実施の形態1では、誤り訂正復号化部137に含まれる。第1復号器21は、ターボ符号化された受信信号系列(y1,y2)を入力し、第2復号器22から出力されデインターリーバ23でデインターリーブされた信頼度情報Leと共に復号処理を行い信頼度情報(増分)Leを出力する。このLeと受信信号系列(y1,y2)はインターリーバ24、25でインターリーブされ第2復号器22に入力される。第2復号器22は復号処理を行いLeを更新し、Leはデインターリーブされ第1復号器21にフィードバックされることにより繰り返し復号が行われる。この繰り返し復号が所定回数行われた後、第2復号器22から対数尤度比が出力され、これを軟判定することで受信されたデータ系列を再生する。
上記のような繰り返し復号を行うことで、復号特性に繰り返し回数による差が生じる。図3はある符号長の受信データに対する繰り返し回数毎の復号特性を示したグラフである。縦軸は受信品質(BER:Bit Error Rate)、横軸は基地局の送信電力(dB)を示し、31、32、33はそれぞれ繰り返し回数6回、5回、4回の送信電力−受信品質特性を示している。図に示すように、例えば1×10−3のBERを得るためには、繰り返し回数6回の場合に比べ4回の場合では送信電力を0.5dB大きくする必要がある。
また、符号化時、復号化時にインターリーブおよびデインターリーブを行うことで、復号特性に符号長による差が生じる。一般に、ターボ符号の復号特性はインターリーバに影響され、符号長によりインターリーブ効果が変化するため、復号性能に差が生まれる。図4は繰り返し回数を固定にした場合の、符号長毎の復号特性を示したグラフである。縦軸は受信品質(BER:Bit Error Rate)、横軸は基地局の送信電力(dB)を示し、41、42、43はそれぞれ符号長が12096bits、6048bits、1008bitsのデータに対する送信電力−受信品質特性を示している。図に示すように、例えば1×10−3のBERを得るためには、符号長が12096bitsのデータに比べ1008bitsのデータでは送信電力を0.5dB大きくする必要がある。
この繰り返し回数による復号性能差、符号長による復号性能差が生じるターボ符号の性質を利用し、これらの性能差を打ち消すよう符号長毎に繰り返し回数を設定する。すなわち、シミュレーションまたは実測の結果、上記図3、図4のような復号特性を示す復号器であれば、符号長12096bitsのデータに対する繰り返し回数を4回、符号長6048bitsのデータに対する繰り返し回数を5回、符号長1008bitsのデータに対する繰り返し回数を6回に設定する。これにより、符号長6048bitsのデータであれば、符号長12096bitsのデータに対する符号長が短いことによる劣化分0.5dBを繰り返し回数の増加による改善分0.5dBで打ち消すことができ、符号長毎の復号性能をほぼ同じにすることができる。
次に、上記復号方法を用いた送信電力制御の動作を説明する。図5は、アウターループ送信電力制御方法を示すフローチャートである。まず、復号化部132において復号するトランスポートチャネルで伝送される受信データ(符号語)の符号長を検出し、符号長が10000bits以下であるかを判断する(ステップST501)。符号長が10000bitsより大きい場合(ステップST501の判断がNO)、誤り訂正復号化部137で繰り返し回数4回の繰り返し復号を行う(ステップST502)。符号長が10000bits以下の場合(ステップST501の判断がYES)、さらに符号長が5000bits以下であるかを判断する(ステップST503)。符号長が5000bitsより大きい場合(ステップST503の判断がNO)、誤り訂正復号化部137で繰り返し回数5回の繰り返し復号を行う(ステップST504)。符号長が5000bits以下の場合(ステップST503の判断がYES)、誤り訂正復号化部137で繰り返し回数6回の繰り返し復号を行う(ステップST505)。
誤り検出部138は、ステップST502、ST504、またはST505で復号された誤り検出符号により受信データの誤りを検出し、トランスポートブロック毎の誤りの有無を無線通信制御部12へ通知する(ステップST506)。通知された受信データの誤りの有無に基づき、誤り測定部122が誤り率(BLER)を算出する(ステップST507)。物理チャネル目標品質決定部121において、算出された誤り率と、処理中の受信データに要求されるトランスポートチャネル目標品質(BLER)とを比較し(ステップST508、ST509)、測定された誤り率がトランスポートチャネル目標品質を上回っている場合は(ステップST508の判断がYES)、物理チャネル目標品質を現在値から上昇させ(ステップST510)、測定された誤り率がトランスポートチャネル目標品質を下回っている場合は(ステップST508の判断がNOでステップST509の判断がYES)、物理チャネル目標品質を現在値から減少させる(ステップST510)。
以上の制御により、受信データの復号結果から物理チャネル目標品質を決定する。ベースバンド変復調部14ではこの決定された物理チャネル目標品質と測定した物理チャネル受信品質とを比較し、物理チャネル受信品質が物理チャネル目標品質よりも大きい場合は”送信電力DOWN”という符号を、物理チャネル受信品質が物理チャネル目標品質よりも小さい場合は”送信電力UP”という符号を基地局に対し送信し、基地局の送信電力を制御する(インナーループ送信電力制御)。これにより受信データのBLERが要求されるトランスポートチャネル目標品質に収束する。尚、インナーループ送信電力制御は1スロット毎に行われるが、上記アウターループ送信電力制御は長区間にわたる受信品質を測定して、この受信品質測定値(BLER)に基づいて長周期で物理チャネル目標品質を制御する。
図6にアウターループ送信電力制御における物理チャネル目標品質(TSIR)の時間的遷移例を示す。例えば繰り返し回数を4回に固定した場合、12096bitsの受信データの復号結果に基づく物理チャネル目標品質の遷移は61のようになり、1008bitsのデータの復号結果に基づく物理チャネル目標品質の遷移は62のようになる。各遷移61、62において、受信データのBLERがトランスポートチャネル目標品質より大きい場合に、所定の制御幅(例えば下げ幅0.25dB)ずつ物理チャネル目標品質を下げるよう制御する。そして、BLERがトランスポートチャネル目標品質を下回りエラーが生じると、物理チャネル目標品質を所定の最大値(例えば相対値2.5dB)へ上げるよう制御する。すなわち、この物理チャネル目標品質に基づくインナーループ送信電力制御によって、エラーが生じない状態では基地局送信電力を所定の制御幅で段階的に下げるよう制御し、エラーが生じると基地局送信電力を所定の最大値へ上げるよう制御する。上記のような制御方法を行う場合、制御幅および最大値はトランスポートチャネル目標品質に基づき適宜決められ、図6のように遷移した場合は1/11(例えばトランスポートチャネル目標品質10−1以下)の誤り率に収束する。
ここで、12096bitsの受信データの復号結果に基づき物理チャネル目標品質を制御しBLERが収束している時(遷移61におけるポイントA)に、1008bitsの受信データが伝送されてくるとする。このとき物理チャネル目標品質は1008bitsでエラーの生じる物理チャネル目標品質(遷移62における底値0.5dB)より低いので、受信データはエラーとなり受信できない。図6の場合では、誤り率は1/9となり10−1以下に収束しない。一般に符号長の短いデータには制御用メッセージが含まれていることが多く、これがエラーになると再送されるまで他のデータが伝送されずスループットを下げることになる。
また、1008bitsの受信データの復号結果(エラー発生)に基づき物理チャネル目標品質を上げると(遷移62におけるポイントB)、12096bitsの受信データで物理チャネル目標品質を上げる基地局送信電力(SIR0dBに相当)よりも高い電力(SIR0.5dBに相当)で物理チャネル目標品質を上げてしまう。そして、この物理チャネル目標品質を用いたインナーループ送信電力制御により基地局送信電力を上げる制御をすることで、自局にとっては過剰品質となり、同じ基地局と通信中の他局に対し悪影響を与えることになる。
これに対し、本実施の形態1によれば、復号の繰り返し回数を符号長毎に設定し符号長毎の復号特性の差をなくすようにしたので、すべての符号長のデータに対し上記図6の遷移61に示す送信電力制御を行うことができる。したがって、上記のように、符号長の短いデータの受信により誤り率を下げてしまう(結果としてスループットを下げる)ことなく良好な通信を行うことができ、かつ基地局送信電力を不必要に上げて他局に対し悪影響を与えるといった問題を生じさせずに送信電力制御を行うことができる。
また、通常、復号処理は符号長に比例して長くなるため、符号長の短いものに対する繰り返し回数を増やすことにより、様々な符号長のデータに対する復号処理の時間をそろえることができ、復号制御を簡素化することができる。
尚、本実施の形態1では、誤り訂正符号化方法としてターボ符号を用いた場合を説明したが、復号を復号結果を利用しながら繰り返し行うものであって、復号する符号長により復号特性が異なる性質を有する誤り訂正符号化方法であればターボ符号に限らず本発明を適用することが可能である。
12 無線通信制御部、 121 目標品質決定部、 122 誤り測定部、
13 通信路符号化部、 132 復号化部、 137 誤り訂正復号化部、
138 誤り検出部、 14 ベースバンド変復調部、
143 受信品質測定部、 144 TPC決定部、15 無線部
13 通信路符号化部、 132 復号化部、 137 誤り訂正復号化部、
138 誤り検出部、 14 ベースバンド変復調部、
143 受信品質測定部、 144 TPC決定部、15 無線部
Claims (5)
- 復号結果を利用した繰り返し復号を行う復号方法において、
符号化されたデータを受信する受信ステップ、
この受信ステップで受信したデータの符号長を認識する認識ステップ、
前記復号方法による符号長毎の復号特性がほぼ等しくなるように前記認識ステップで認識した符号長に対応してあらかじめ定めた回数だけ前記データに対し繰り返し復号を行う復号ステップを含む復号方法。 - 前記復号ステップは、前記認識ステップで認識した符号長とあらかじめ定めた基準符号長とを比較する比較ステップ、
この比較ステップの比較結果に基づき繰り返し復号する回数を決定する決定ステップを含む請求項1に記載の復号方法。 - 復号結果を利用した繰り返し復号を行ったデータの誤り率に応じて送信電力を制御する方法において、
符号化され送信元から送信されたデータを受信する受信ステップ、
この受信ステップで受信したデータの符号長を認識する認識ステップ、
前記繰り返し復号による符号長毎の復号特性がほぼ等しくなるように前記認識ステップで認識した符号長に対応してあらかじめ定めた回数だけ前記データに対し繰り返し復号を行う復号ステップ、
この復号ステップで復号したデータの誤り率を算出する算出ステップ、
この算出ステップで算出した誤り率が所望の誤り率を維持するよう送信電力を制御する信号を前記送信元へ送信する制御送信ステップを含む送信電力制御方法。 - 前記復号ステップは、前記認識ステップで認識した符号長とあらかじめ定めた基準符号長とを比較する比較ステップ、
この比較ステップの比較結果に基づき繰り返し復号する回数を決定する決定ステップを含む請求項3に記載の送信電力制御方法。 - 前記制御送信ステップは、所望の誤り率に基づき定められた前記送信電力の最大値と制御幅とを用い、
前記算出ステップで算出した誤り率を前記所望の誤り率と比較する比較ステップ、
この比較ステップの比較の結果、前記誤り率が前記所望の誤り率より小さい場合に前記送信電力を前記制御幅ずつ減少させ、前記誤り率が前記所望の誤り率より大きい場合に前記送信電力を前記最大値へ増加させる信号を前記送信元へ送信する送信ステップを含む請求項3に記載の送信電力制御方法。
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