JP3914877B2 - 誤り訂正復号化方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
この発明は、誤り訂正復号化方法に関する。より特定的には、この発明は、
3rd Generation Partnership Project(3GPP)において規定された通信方式において、送信データに付随して送信されるReadMuller符号化されたTFCI(Transport Format Combination Indicator)の誤り訂正復号化方法に関する。
【0002】
【背景技術】
3GPP規定通信方式においては、通信における様々な要求に答えるため、様々なサービスを通信可能としており、通信速度も最大2Mbpsまで対応できるような仕様が規定されている。
【0003】
サービスとしても音声や動画のような連続的なデータから高速パケットまで存在し、複数のサービスを多重して1つもしくは複数の物理レイヤ上のチャネル(PysicalChannel)において伝送する特徴を有する。
【0004】
3GPP規定通信方式においては、上記のような多種のデータの通信を行うために、レイヤ3メッセージにおいて、伝送フォーマットの組合せの集合 (Transport Format Combination Set-TFCS) の合意が行なわれ、その中のどの伝送フォーマットの組合せ(Transport Format Combination TFC)で伝送されるかは、伝送流量によって送信側の第2レイヤのサブレイヤであるMAC(Medium Access Control)レイヤにおいて選別され、そのデータと付随して伝送フォーマットの組み合わせを指し示すインジケータ(Transport Format Combination Indicator-TFCI)が伝送される。
【0005】
また、第2レイヤにおいて選定された伝送フォーマットに基づき、伝送データそのものの誤り訂正符号化および物理チャネルへのマッピングが行われる。受信側においては物理チャネルから伝送のためのチャネルへのフォーマット変換/誤り訂正復号処理を行うために、どの伝送フォーマットの組み合わせ(TFC)で伝送されたかを認識する手段として、データと付随して送信される伝送フォーマットの組み合わせを指し示すインジケータをもってそのフォーマットを認識する必要がある。その伝送フォーマットの組み合わせを指し示すインジケータから、上記の伝送フォーマットの組合せの集合(TFCS)を参照し、伝送フォーマットの組み合わせ(TFC)を認識し、物理チャネルから伝送のためのチャネル(TransportCH)へのマッピング/誤り訂正復号処理が行われる。
【0006】
ここにおいて、本通信は無線通信であることから伝送環境が悪いケースを想定する必要がある。3GPP規定通信方式においては、実際の送信データは符号化率1/3のTurbo符号もしくは符号化率1/2もしくは1/3の畳み込み符号を用い、誤り訂正保護を行うことが規定されている。
【0007】
また、データに付随して送信されるTFCIも(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeもしくは(16,5) bi-orthogonal code (first order Reed-Muller code) を用いることが規定されている。このTurbo符号や畳み込み符号に比べ、Reed-Muller符号は訂正能力が低い。
【0008】
しかしながら、上記で述べたように物理チャネルからトランスポートチャネルへの変換/多重化処理やその後に行われる誤り訂正符号化処理などは、TFCIの誤り訂正復号結果をもとに行われる。つまり、TFCIの検出に誤りが存在すると、データそのものの誤り訂正復号が不可能となる。このことから、TFCIの誤り特性が、ボトルネックとなり、全体の受信特性を決めてしまう結果となる。
【0009】
一般に、符号化方式はすべての入力メッセージが等確率に生起することを前提に設計されており、Reed-Muller符号も例外ではない。ところが、3GPP規定通信方式のTFCIにおいては、10bitつまり1024のメッセージの割り当てがある。しかしながら、実運用上では1024ものTFCSからTFCIを決定することが処理的にも困難であることから運用においては64通り程度を超えるケースは少ないと考えられる。
【0010】
また、どのTFCIの値が有効であるかは受信側で既知のものである。つまり、運用においては、生起確率が0のTFCIが相当数存在することとなる。
【0011】
【発明の開示】
それゆえに、この発明の主たる目的は、有効な伝送メッセージのみを対象として、誤り特性の向上を図った処理演算時間の少ない誤り訂正復号方法を提供することである。
【0012】
この発明は、誤り訂正符号化方式の復号において、最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数ビットが固定値であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である送信メッセージにおける固定値のビットのみを復号化対象から外して送信メッセージの復号処理を行う復号法である。
【0013】
これにより、有意な候補からのみを対象にするため、符号空間において受信語が有効な符号語の間に有るような場合は特性向上は見込めないが、それ以外においては、受信特性が向上する。
【0014】
この発明の好ましい実施例では、最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数ビットが固定値であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である送信メッセージに対する誤り訂正符号化方式の復号において、例えば最尤復号時の尤度のような、送信メッセージの復号結果に対する有意性を示す情報の比較の際に、固定値のビットを比較の対象から外すというものである。ここにおいて、既存の復号方式に対し、比較の対象を有意なもののみに削減する機能のみで実現でき、装置化にあたっても大きなリソースを必要としない。また比較処理そのものの処理量が削減されるため、処理時間が短縮される特徴をもつ。
【0015】
さらに、この発明の好ましい実施例では、最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数ビットが固定値であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である送信メッセージに対する誤り訂正符号化方式の復号において、固定値のビットに対する有意性を示す情報の算出そのものを行わない。ここにおいて、有意性を示す情報の算出そのものを削減するため処理時間が短縮される。
【0016】
さらに、この発明の好ましい実施例では、ReedMuller符号の軟判定復号においてFast Hardarmard Transform(FHT)を用いて行う復号方法である。
【0017】
さらに、この発明の好ましい実施例では、復号結果に対する有意性を示す情報の比較の制限のためにFHTの出力結果の比較を有意なものに制限した復号法である。
【0018】
さらに、この発明の好ましい実施例では、復号結果に対する有意性を示す情報の算出の制限のために有意なマスクパターンのみを重畳したFHT演算のみに制限した復号法である。
【0019】
さらに、この発明の好ましい実施例では、復号結果に対する有意性を示す情報の算出の制限のためにFHT演算ではなく、Hardarmard行列の有意な列に対するベクトル演算を行う復号法である。
【0020】
この発明の他の局面は、送信データに付随して伝送され、送信データの伝送フォーマットを示すTFCIの誤り訂正復号化方法において、生起確率が0でないすべてのTFCIの最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数のビットが固定的であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である場合に、固定的なビットに対するマスクパターンの重畳処理,演算処理および比較処理を削減する。
【0021】
【発明を実施するための最良の形態】
図1はこの発明の一実施例におけるW−CDMA無線通信端末装置の全体の構成を示すブロック図である。図1において、アンテナ1は無線部2に接続されている。無線部2はダウンコンバータ21とアップコンバータ22とを含む。ダウンコンバータ21は受信帯域の高周波信号をベースバンド信号に変換し、アップコンバータ22はベースバンド信号を送信帯域の高周波信号に変換する。
【0022】
ベースバンド信号変復調部3はベースバンド復調部31とベースバンド変調部32とを含む。ベースバンド復調部31は無線部にてダウンコンバートされAD変換された信号に対しベースバンド復調を行う。CDMA方式においては、逆拡散復調およびレイク合成等が行われる。ベースバンド変調部32は通信路符号化部4において誤り訂正符号化および物理チャネルに変換された信号にベースバンド変調を行う。CDMA方式においては拡散変調が行われる。
【0023】
通信路符号化部4は送信系の物理フォーマット変換部44と、インタリーブを含む誤り訂正符号化45と、誤り検出符号化部46を含むとともに、受信系の物理フォーマット変換部41と、インタリーブを含む誤り訂正復号化部42と、誤り検出部43とを含む。
【0024】
物理フォーマット変換部41は受信した1つもしくは複数の物理チャネルを定められた1つもしくは複数のトランスポートチャネルに多重および分離し、誤り訂正復号化部42はトランスポートチャネルのBLOCKの誤り訂正復号を行い、誤り検出部43は訂正後のトランスポートチャネルのBLOCKの誤り検出を行う。誤り検出符号化部46は上位レイヤから転送された1つもしくは複数のトランスポートチャネルのBLOCKの誤り検出符号の付加を行い、誤り訂正符号化部45はその誤り検出符号が付加されたデータに対し、誤り訂正符号化を行い、物理フォーマット変換部では、トランスポートチャネルのBLOCKを物理チャネルにマッピングする。
【0025】
無線通信制御部5は無線通信のためのプロトコル制御とそのための無線部2とベースバンド変復調部3と通信路符号化部4の制御と端末IF部6との通信を行う。端末IF部6はカメラやLCDなどのユーザIFのためのモジュールのIFのための機能を有するものであり、データフォーマット変換部61と端末IF制御部62と音声符号化/復号化部63と各モジュールIF部64とを含む。
【0026】
図2はこの発明の一実施例における通信路符号化部受信系制御のための、受信データとTFCIの処理の流れを示す図である。図1に示したベースバンド復調部3にて復調処理されたTFCIとデータは、図2に示すように分離され、データは一時メモリに蓄積される。物理チャネル上を伝送されているTFCIは、物理チャネルのフォーマットに合わせるためにあるbitの繰り返し処理(repetition)もしくはあるbitのpuncture処理(抜き取り)が施されているが、その繰り返し処理もしくはpuncture処理の逆の処理を行い、誤り訂正符号化後のbit数に変換される。
【0027】
3GPPの規格によれば32bitとなる。その32bitに対し誤り訂正復号処理が行われ、受信TFCIが復号される。このTFCIからTFCSを参照し、現在のTFCが検出され、それに基づいてデータ部のトランスポートチャネルへの多重および分離処理、誤り訂正復号処理、誤り検出処理が行われる。
【0028】
以下、TFCIに適応される誤り訂正復号化方法の通常の具体的な動作について説明する。
【0029】
図4に、(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeの基底テーブルの一例を示す。
【0030】
図4において、ここで、an( nは0以上9以下、n=0をLSB、n=9をMSBとする)をTFCIとし、Mi ,nを図4の基底テーブルとすると、TFCIを(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeで符号化すると、下式のように符号化される。
【0031】
【数1】
【0032】
図5に、上式の(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeの符号化方式の図を示す。
【0033】
ここにおいて、Mi ,6〜Mi ,9の任意の組み合わせのbit毎のmod2上の掛け算をマスクパターンと呼ぶこととする。Mi ,6〜Mi ,9の4つのベクトルに対する任意の組み合わせであるから、2の4乗すなわち16通りのマスクパターンが存在することとなる。Mi,0〜Mi,5には図4に示した規定テーブルから符号が入力され、これらの符号およびマスクパターンとTFCIとのmod2上の掛算は乗算器400〜409によって行なわれ、その乗算結果は加算器410で加算される。
【0034】
図3はこの発明の一実施例におけるTFCI復号処理の通常の処理を示すフローチャートである。TFCIの符号化は(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeであるとする。
【0035】
図3に示すステップ(図示ではSPと略称する)SP1において、初期値設定として、図4に示した基底テーブル,デコード値および尤度情報の初期化が行われる。ステップSP2において、16通りのうちある1つのマスクパターンが選択され、受信語に対し、bit毎のmod2上の掛け算が図5に示した乗算器400〜409で施され、その乗算結果が加算器410によって加算される。
【0036】
ステップSP3においては、ステップSP4のHadamard変換のための順序に合わせるため、マスクパターン重畳後のbit列の順序が入れ替えられる。本実施例においては、たとえば31番目のbitが1番目に挿入され、32番目のbitが17番目に挿入される。
【0037】
ステップSP4において32×32のHadamard 行列によるHadamard変換処理がなされ、32通りの出力値が得られる。この処理はFast Hadamard Transform( FHT)と呼ばれる高速化アルゴリズムが存在し、これを用いて処理される。ステップSP5において32通りの出力値の絶対値の最大値検索が行われる。これにより、あるマスクパターンに対応する64通りのなかの最大値を検出できたこととなる。
【0038】
マスクパターンは16通り存在するので、この16通りの中から最大のものを求める必要がある。このため、ステップSP6において得られた最大値が現在保存している最大の値より大きいか否かが判別され、大きければステップSP7において最大値が更新され、対応するデコード結果が保存される。
【0039】
ステップSP8において16回の処理を終えたか否かが判別され、16通りのマスクパターンについて求めた最大値に対応する値がデコード結果として出力される。
【0040】
図6はこの発明の一実施例における復号化方法のフローチャートである。この実施例は、図7に示すようにTFCIの値の10bitのうちの上位4bitがすべての場合において0であるとき(TFCIが十進数表記で0〜63まで)の実施例である。この場合は図5より復号結果はマスクパターンに依存しないことを鑑み、ステップSP9においてすべて0のマスクパターンが重畳され、図3のステップSP2,SP6,SP7およびSP8を省略したものである。実運用においてTFCIが十進数表記で0〜63に限定できるときは、送信されるTFCIの64〜1023は生起確率0と考えられ、本実施例においては、有意性を示す情報の算出及び比較を0〜63までに限定していることとなるので受信特性の向上が見込める。
【0041】
また、図3で示したようなループ処理が必要ないため、単純化され、処理量の削減、ループ機能実現のためのハードウェアもしくはソフトウェアのリソースが削減可能である。
【0042】
図8はこの発明の他の実施例における復号化方法のフローチャートである。この実施例も、TFCIの値の上位4bitがすべての場合において0であるとき(TFCIが十進数表記で0〜63まで)の実施例である。実運用においては、送信されるべきTFCIの候補がTFCIによって予め上位レイヤから通知され、それは通信ごとに異なる。従って、本実施例では、図6の実施例に加え、最大値検索において、通信中に必要なTFCIのみを検索することにより実現する。本実施例においては、有意性を示す情報の比較を0〜63からさらに任意の値までに限定していることとなるので更なる受信特性の向上が見込める。
【0043】
また、最大値検索において検索候補数が減るため処理量は削減される。しかし、任意の値を検索する機能を実現する必要があるため、その実現のためのハードウェアもしくはソフトウェアのリソースが若干増大する。
【0044】
図9はこの発明のさらに他の実施例における復号化方法のフローチャートである。
【0045】
この実施例は任意のTFCIの候補に対して、復号するものである。図9において、ステップSP13で任意通りの該当するマスクパターンが重畳され、ステップSP14において該当する候補中における最大値が検索され、ステップSP15において必要回数分の処理を終了したことを判別するまで、SP13,SP3,SP4,SP14,SP6,SP7およびSP15の処理が繰り返される。それ以外の動作は図3と同様である。
【0046】
本実施例においては、任意数の任意のTFCIの候補(TFCS)を対象に復号処理が可能で、汎用性が高い。
【0047】
図10はこの発明のさらに他の実施例における復号化方法のフローチャートである。
【0048】
この実施例は、図3、図6、図8および図9に示したステップSP4におけるHadamard変換処理に代えて、Hadamard行列の有効な列に対するベクトル演算処理を行うものである。すなわち、無効なTFCIの候補すべての有意性を示す情報の算出そのものを行わないこととなる。
【0049】
【産業の利用可能性】
この発明によれば、冗長なbit割り当てのある送信メッセージに対し、誤り訂正復号処理を施す場合の誤り特性を向上させ、その処理時間も短縮可能であることから、制御用信号の伝送のための誤り訂正符号化処理を必要とする装置、例えば、携帯電話機などの無線端末装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例におけるW−CDMA無線通信端末装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図2】 図1の通信路符号化部受信系制御のための、受信データとTFCIの処理の流れを示す図である。
【図3】 TFCI復号処理の通常の処理を示すフローチャートである。
【図4】 この発明の一実施例における(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeの基底テーブルである。
【図5】 この発明の一実施例における(32,10)sub-code of second order Reed-Muller codeの符号化方式を示す図である。
【図6】 この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図7】 TFCIの上位bitが0の例を示す図である。
【図8】 この発明の他の実施例を示すフローチャートである。
【図9】 この発明のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
【図10】 この発明のさらに他の実施例を示すフローチャートである。
Claims (12)
- 誤り訂正符号化方式の復号において、
最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数ビットが固定値であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である送信メッセージにおける前記固定値のビットのみを復号化対象から外して前記送信メッセージの復号処理を行う復号化方法。 - 最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数ビットが固定値であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である送信メッセージに対する誤り訂正符号化方式の復号において、
前記送信メッセージの復号結果に対する有意性を示す情報の比較の際に、前記固定値のビットを比較の対象から外す復号化方法。 - 前記復号はReedMuller符号の復号においてFastHardarmardTransform(FHT)を用いて行う、請求項2の復号化方法。
- 前記復号結果に対する有意性を示す情報の比較の制限のためにFHTの出力結果の比較を有意なものに制限した、請求項3の復号化方法。
- 前記復号結果に対する有意性を示す情報の算出の制限のために有意なMaskパターンのみを重畳したFHT演算のみに制限した、請求項3の復号化方法。
- 前記復号結果に対する有意性を示す情報の算出の制限のために、Hardarmard行列の有意な列に対するベクトル演算を行う、請求項3の復号化方法。
- 最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数ビットが固定値であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である送信メッセージに対する誤り訂正符号化方式の復号において、
前記固定値のビットに対する有意性を示す情報の算出そのものを行わない復号化方法。 - 前記復号はReedMuller符号の復号においてFastHardarmardTransform(FHT)を用いて行う、請求項7の復号化方法。
- 前記復号結果に対する有意性を示す情報の比較の制限のためにFHTの出力結果の比較を有意なものに制限した、請求項8の復号化方法。
- 前記復号結果に対する有意性を示す情報の算出の制限のために有意なMaskパターンのみを重畳したFHT演算のみに制限した、請求項8の復号化方法。
- 前記復号結果に対する有意性を示す情報の算出の制限のために、Hardarmard行列の有意な列に対するベクトル演算を行う、請求項8の復号化方法。
- 送信データに付随して伝送され、前記送信データの伝送フォーマットを示すTransport Format Combination Indicator(TFCI)の誤り訂正復号化方法において、
生起確率が0でないすべてのTFCIの最上位ビットまたは最下位ビットから1ビットまたは連続する複数のビットが固定的であって符号化対象および復号化対象ではなく、他の1ビットまたは複数ビットが符号化対象および復号化対象である場合に、前記固定的なビットに対するマスクパターンの重畳処理,演算処理および比較処理を削減する、復号化方法。
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