JP4722179B2 - 高次変調方式のレピティション依存型マッピング - Google Patents

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Description

本発明は、送信器と受信器との間でのデータ通信に関する。特に、移動通信システム又は衛星通信システムのように、データが時間変動チャネル又は周波数変動チャネルで送信される通信システムに適用可能である。
本発明は、例えば非特許文献1及び非特許文献2に記載されている、例えば、適応変調符号化(AMC)によるリンク適合化を用いるシステムにおける、高次変調方式及びレートマッチングのためのビットからシンボルへのマッピングに対するものである。AMCは3GPPのHSDPAに用いられる(上で引用した3GPP TS25.308及び非特許文献3参照)。
高次変調方式では、複数のビットb・・・b・・・b(一般にn>2)が1つのシンボルにマッピングされる。この複数のビットは、バイナリワード(又はビットのベクトル)b・・・b・・・bとして表現される。このワード又はベクトルの各値には、ある変調状態が割り当てられる。この割当は、ビットからシンボルへの「マッピング」と呼ばれる。次数iは、このワード又はベクトルにおけるビット(ディジット)の位置を指すものであるため、「ビット位置」と呼ばれる。
送信チェーン(チャネル)におけるノイズや様々な歪みにより、ビットb〜bi−1及びbi+1〜bの規定値について、送信チェーン(チャネル)が、マッピング部及び変調部に入力されたビットbの値「0」を、復調部から出力される値「1」に誤って変更する一定の確率がある。したがって、「1」を「0」に変える確率があり、これは第1の確率と同等であり得る。「0」と「1」とについて、また、その他のビットの値の全ての組合せについての確率を平均化することにより、送信チェーンに関するビットbiの誤り率が得られる。
以下、ビット位置に関する「高信頼性」なる語は「低誤り率」と同等であるものと考えられ、ビット位置に関する「低信頼性」なる語は「高誤り率」と同等であるものと考えられる。大抵の場合、信頼性は、誤り率に反比例するものと考えられる。変調方式におけるビット位置の信頼性及び誤り率の詳細な検討については、非特許文献4を参照されたい。
変調方式及びワードからシンボルへの適用されるマッピングに依存して、異なるビット位置が、同様又は同等の誤り率若しくは著しく異なる誤り率を有し得る。
図1は、AMCが適用されるときの、簡略化された典型的な物理層(PHY)送信器処理チェーンを示す。CRCビットを含むK個の情報ビットはチャネル符号化器101(例えば、ターボ符号化、畳み込み符号化、LDPC符号化等)に供給され、チャネル符号化器101は、情報ビット系列を典型的にはブロック毎にNビット系列(典型的にはN>K)に符号化する。符号化器のタイプ及びレートは、固定でも、AMC制御ユニット102に制御されるものでもよい。符号化器は、符号化レートrEC=K/Nにて符号化された「原(original)」ビットの系列を生成する。符号化器の出力は、レートマッチングブロック103に供給され、レートマッチングブロック103は、L個の「送信」ビットを出力する。これは、AMC制御102に従って(例えばチャネル推定に基づいて)符号化レートrECをrRM=K/Lに調整する。レートマッチングは、典型的には、パンクチャリング及びレピティションを実行する。すなわち、L<Nであれば、ビットがパンクチャリングされ、L>Nであれば、ビットがレピティションされる。しかしながら、パンクチャリング及びレピティションは、同時に適用されることもある。すなわち、幾つかのビットがパンクチャリングされ幾つかのビットがレピティションされる。この場合、L<Nのときは、パンクチャリングレートはレピティションレートよりも大きく、L>Nのときは、パンクチャリングレートはレピティションレートより小さい。
下記説明の文脈では、レピティションが、反対方向の送信チャネルを介して受信器によりフィードバックされる受信データ品質についての情報をベースとするARQ(自動再送要求)ではなく、レートマッチング目的でのレピティションが考慮されることに注意すべきである。すなわち、ここで考慮するレピティションは、原送信と同一の送信試行において発生し、大抵の場合は、同一のデータブロックでさえある。
さらに、ビットは、同時にパンクチャリングとレピティションとを施されない。つまり、パンクチャリングされたビットは全く送信されず、よってレピティションもされない。
レートマッチング103の出力は、通常はその後にインタリーブされる。ここで使用されるインタリーバのタイプ又はインタリーバパラメータも、AMC制御ユニットにより制御され得る。インタリーバ104の出力はその後、変調器(マッピング部)105に供給され、変調器105は、ビットを変調シンボルにマッピングする。変調方式はAMC制御により制御される。すなわち、選択された多値変調方式(例えば、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM)は、規定のマッピング及び信号コンスタレーションに従ってL/M変調シンボルを生成する。
以下、従来技術を、(上で引用した3GPP TS25.212からの)図2に示す現在の3GPP HSDPA PHY処理チェーンの実施に関して説明する。簡略化目的で、重要なブロックのみ示す。HSDPAのレート1/3ターボ符号化器201から出力された原ビットのストリームは、3ビットストリーム(システマチックビット、パリティ1ビット及びパリティ2ビット)毎にレートマッチングブロック203に供給される。レートマッチングは、AMC制御ユニットに従って符号レートを適合化し、これは、レートマッチングにより生成すべき出力送信ビット数を規定する。レートマッチングブロック203は、その入力ビットのパンクチャリング及び/又はレピティションを、3GPP TS25.212に定められたレートマッチングアルゴリズムに従って行う。HSDPAにおけるレートマッチングは、実用的なハイブリッドARQ(自動再送要求)を可能とするために、2段階で実行される(3GPP TS25.212の図17を参照)。ビット収集ブロック206では、レートマッチングブロックの3つの出力ストリームが、Nrow=4列(16QAMの場合)又はNrow=2列(QPSKの場合)のいずれかと、対応する数の行とを有する行列に書き込まれる。下記説明は、16QAMでの動作に焦点を当てる。異なるレートrRMについて図3及び図4に示すように、第1列目が、好ましくはシステマチックビットで埋められ、他の空間がパリティ1ビットとパリティ2ビットとで交互に埋められるように、行列が書き込まれる(3GPP TS25.212においてセクション4.5.4.4に詳細が見られる)。図示されたパンクチャリングパターン、レピティションパターン及びブロックサイズは、HSDPA規格に正確には適合していないかもしれないが、全体概念を例示するために用いられる。そして、列1、2からの送信ビットと列3、4からの送信ビットとが別々に、インタリーバ204a、204bにおいてインタリーブされ、変調器205に供給される。インタリーバ1(204a)からの送信ビットは、ビット位置i及びqにマッピングされ、インタリーバ2(204b)からの送信ビットは16QAM信号コンスタレーションのビット位置i及びqにマッピングされる(高信頼性位置にマッピングされるi及びqと、低信頼性位置にマッピングされるi及びqとについてのマッピング例については図5を参照)。
説明したHSDPAの実施は、システマチックビットが好ましくはビットi及びqにマッピングされることを保証する。図5に示す16QAMマッピングが使用されると仮定すると、これは、原システマチックビットの送信ビットが16QAMの高信頼性位置にマッピングされることを保証する。
特許文献1は、SMP(優先度に基づくシンボルマッピング方法)技術に関連し、SMP技術は、(上記の)3GPP HSDPAに採用されている。SMPは、ビット系列を、異なる優先度を有する2つのビット系列に分割する。高優先度のビットストリームは、M−QAM(又はM−PSK)の高信頼性位置にマッピングされ、低優先度のビットストリームは、低信頼性位置にマッピングされる。ビットの優先度は、ビットの内容、すなわち、それがシステマチックビット(高優先度)であるかパリティビット(低優先度)であるかに依存する。ビットは、列毎に行列(バッファ)に書き込まれ、行毎に読み出される。
従来技術は、レピティションされたビットを高次変調方式にマッピングするときのビット信頼性の変動、すなわち、ビットがレピティションされて送信される(つまり、同一の原ビットについての幾つかの送信ビットが送信される)ときに、その信頼性が、レピティションされずに送信されたビットに対して増大する、ということについて考慮していない。例えば図2に示すHSDPA実施によれば、16QAM(rRM=0.25)の例では、レピティションされたビットが、16QAMビット位置のいずれかに(ランダムに)マッピングされる(図4においてハッチングされた背景を有するレピティションされたビット)。ここで、ビットが(好ましくは)高信頼性位置(i及びq)にマッピングされるか低信頼性位置(i及びq)にマッピングされるかは、その内容に、すなわち、ビットがシステマチックビットかパリティビットかに依存する。
従来技術の方式は、レピティションされたビットの軟合成後に(全ビットの)ビット信頼性が顕著な変動を呈するため、符号化において不都合を生じる。
米国特許出願公開第2003/0120995号明細書 3GPP TS 25.308; "High Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall description; Stage 2", v.5.3.0, December 2002 A. Burr, "Modulation and Coding for Wireless Communications", Pearson Education, Prentice Hall, ISBN 0 201 39857 5, 2001 3GPP TS 212; "Multiplexing and Channel Coding (FDD)", v.5.3.0, December 2002 Ch. Wengerter, A. Golitschek Edler von Elbwart, E. Seidel, G. Velev, M.P. Schmitt, "Advanced hybrid ARQ technique employing a signal constellation rearrangement", IEEE VTC 2002 Fall, vol.4, pp.2002-2006, 2002
本発明の目的は、送信ビットの信頼性を制御する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、送信ビットの内容とは無関係に、より均一に分布されたビット信頼性を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、共通に使用される符号化方式の符号化パフォーマンスを向上させることである。
これらの目的は、請求項1記載の方法、請求項14記載のコンピュータ読取可能媒体、請求項15記載の送信器、請求項18記載の基地局、請求項19記載の移動局及び請求項20記載の移動通信システムにより達成される。
本発明によれば、ビットがマッピングされるビット位置は、マッピングされたビットのレピティションについての決定と、ビット位置の信頼性とに依存する。これにより、受信器での(軟)合成後のビット信頼性制御が可能となり、これは、合成ビットの信頼性のより均一な分布、ひいては符号化パフォーマンス向上をもたらし得る。
本発明の一態様によれば、複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる誤り率を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信方法は、a)レピティションのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして、送信ビットのストリームを得るステップと、b)ビットをビット位置の誤り率に応じ且つステップa)の選択結果に応じて選択されたビット位置に優先的にマッピングするように、送信ビットを変調シンボルにマッピングするステップと、c)マッピングされたビットに従ってキャリアを変調するステップと、を有する。
本発明の他の態様によれば、ディジタルデータ送信器のプロセッサに実行されると、コンピュータ読取可能データ格納媒体は、複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる誤り率を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信方法であって、a)レピティションのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして、送信ビットのストリームを得るステップと、b)ビットをビット位置の誤り率に応じ且つステップa)の選択結果に応じて選択されたビット位置に優先的にマッピングするように、送信ビットを変調シンボルにマッピングするステップと、c)マッピングされたビットに従ってキャリアを変調するステップと、を有する方法を、当該送信器に実行させる指示を、記憶する。
本発明の他の態様によれば、複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる誤り率を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信の送信器は、レピティションのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして、送信ビットのストリームを得るレートマッチング手段と、ビットがビット位置の誤り率に応じ且つ前記レートマッチング手段の選択結果に応じて選択されたビット位置にマッピングされるよう送信ビットを変調シンボルにマッピングするマッピング手段と、マッピングされたビットに従ってキャリアを変調する手段と、を有する。
本発明のさらに他の態様によれば、複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる優先度を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信の送信器を少なくとも1つ含む移動通信システムの基地局は、レピティションのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして、送信ビットのストリームを得るレートマッチング手段と、ビットがビット位置の誤り率に応じ且つ前記レートマッチング手段の選択結果に応じて選択されたビット位置にマッピングされるよう送信ビットを変調シンボルにマッピングするマッピング手段と、マッピングされたビットに従ってキャリアを変調する手段と、を有する。
本発明のさらに他の態様によれば、複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる誤り率を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信の送信器を少なくとも1つ含む移動通信システムの移動局は、レピティションのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして、送信ビットのストリームを得るレートマッチング手段と、ビットがビット位置の誤り率に応じ且つ前記レートマッチング手段の選択結果に応じて選択されたビット位置にマッピングされるよう送信ビットを変調シンボルにマッピングするマッピング手段と、マッピングされたビットに従ってキャリアを変調する手段と、を有する。
本発明のさらに他の態様によれば、移動通信システムは、前述の2つの態様に係る少なくとも1つの基地局及び/又は少なくとも1つの移動局を有する。
添付の図面が本発明の原理説明のために組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明が如何にしてなされ使用されるかについて図示し説明した例にのみ本発明を限定するものと解されるべきではない。さらなる特徴及び利点は、添付の図面に図示された本発明についての下記のより詳細な説明から明らかとなる。
本発明の例示的な実施の形態を、図面を参照して説明する。同様の要素及び構成は同様の参照番号により示されている。
高信頼性(低誤り率)を有する位置を示すi及びqと、低信頼性(高誤り率)を有する位置を示すi及びqとを有する図5に係るマッピングを前提として、rRM=0.25の16QAMについて先に紹介したHSDPAの例を用いて、本発明を詳細に説明する。
開示される概念は、レピティションされた原ビット(図4でハッチングされている)の送信ビットが、例えば図6(又はインタリーブ付きの図7)に示すように、低信頼性を有する16QAM位置(4ビット中2つ)に好ましくはマッピングされなければならないことを要する。平均的には、高信頼性を有する位置にマッピングされた送信ビットは、低信頼性を有する位置にマッピングされたものと比較してLLR(対数尤度比)において約2倍の大きさを有するので、これは、原ビットのビット信頼性を等しくする。すなわち、低信頼性を有する位置にマッピングされたレピティションされたビットのオリジナルとレピティションとは、受信器にて軟合成(例えばLLR加算)され、それらの原ビットの信頼性は、高信頼性を有する位置にマッピングされたレピティションされていない原ビットのそれに等しくされる。これにより、ビット信頼性のより均一な分布が得られ、よって、大抵の符号化方式(例えばターボ符号化)の符号化パフォーマンスの向上が得られる。
上記開示され図6及び図7に示す特性を有するマッピングを達成するために、幾つかの実施オプションがあり得る。以下、幾つかの実施例を提供する。
例1(図8)
符号化器801から出力された原ビットはレートマッチングブロック803に供給される。レートマッチングブロック803は、レピティションされていない原ビットの送信ビットとレピティションされた原ビットの送信ビットとを別々に出力する。ここで、Lは、一度だけ送信されるレピティションされていない原ビットに属する送信ビットの数を示し、Lは、レピティションされた原ビット(オリジナルと(少なくとも1つの)レピティション)に属する送信ビットの数を示す。2つの送信ビットストリームは、ビット収集ブロック806に供給される。これは、以下のいずれかに従って実施され得る。
○ ビットは行列に書き込まれる。行列は、1つの変調シンボルにマッピングされるビットと同数の列を含み、各列が変調シンボルにおける1つのビット位置を表す(すなわち、2個の状態を有する変調方式の場合はM列(例えば、16QAMには4列、64QAMには6列、8PSKには3列))。レピティションされたビット(オリジナルとレピティション)は、最低信頼性を有するビット位置を表す列に優先的に書き込まれる(列3、4。16QAMの図6又は図7を参照)。或いは、列と行との意味を入れ替えてもよい。
○ ビットはビットのグループを含むベクトルに書き込まれる。各グループは、1つの変調シンボルにマッピングされるビットと同数のビットを含む。グループにおける各ビットは、変調シンボルにおける1つのビット位置を表す(16QAMにはグループあたり4ビット、64QAMにはグループあたり6ビット、8PSKにはグループあたり3ビット)。レピティションされたビットは、最低信頼性を有するビット位置を表すグループ内のビットに優先的にマッピングされる。
ビット収集ブロックの出力は、インタリーバ804(任意的)に供給され得る。この場合、インタリーバは、意図されたマッピングに関連するビット位置を乱さないように実施される必要がある。例えば、行列に基づくビット収集の場合(ベクトルに基づくビット収集に同様に該当する)、インタリーバ804は、下記に従って動作し得る。
○ 同列からのビットのみが相互にインタリーブされる、又は
○ 同一の(又は同様の)信頼性を有するビット位置を表す列からのビットのみが相互にインタリーブされる(例えば、16QAMについては図6及び図7からのインタリーブを参照)、又は
○ インタリーブが行毎に行われる(変調シンボルインタリーブと同様)。
インタリーバ804(又はビット収集ブロック)の出力は、変調器805に供給され、列(グループ内のビット)は適切なビット位置にマッピングされる。すなわち、行/グループのビットが1つの変調シンボルを形成する。
AMC制御802は、符号化器801から出力される全ビットがレートマッチングユニット803により何らかの処理を受けるように、また、マッピング部/変調器805から出力される全シンボルが適切に変調されるように、少なくともブロック803〜806を制御する。任意には、AMC制御802は、符号化レート及び/又は符号化方式を動的に調整することもできる。
例2(図9及び図10)
ビット収集ブロック906/1006は、同一の(又は同様の)信頼性を有するビット位置を表す列を、別々のインタリーバ904a、b及び1004a〜cにそれぞれ供給する。図9は、16QAMの例を示し、図10は、64QAMの例を示す。符号化器901、1101、レートマッチングユニット903、1003、マッピング部/変調器905/1005及びAMC制御902、1002は、上述の原理に従って動作する。
例3(図11及び図12)
レートマッチングブロック1103、1203は、L−R個の原ビットをビット収集及びレピティションブロック1106、1206に供給し、ビット収集及びレピティションブロック1106、1206は、L−R個の原ビットのうちR個をレピティションして合計L個の出力送信ビットを生成する。R個のビットのレピティションは、行列/ベクトル要素からのビットを空の行列/ベクトルの要素にコピーすることにより実施され得る(行列/ベクトルがL個の要素を有すると仮定する)。図6に示す16QAMの例を考慮すると、行列の列1〜3のみが、レートマッチングブロックからのビットにより書き込まれ、ビット収集及びレピティションブロックは、列3から列4の要素をコピーすることとなる。任意的なインタリーバ1104及び別のインタリーバ1204a、bは例1、2に従って規定される必要があることに留意されたい。
図6は、レピティションされた原ビットに属する送信ビット(オリジナルとレピティション)の割合は、低信頼性を有する利用可能な位置の数と等しく、すなわち50%である。レピティションされた原ビットの送信ビットは、低信頼性を有する位置に優先的にマッピングされる。すなわち、レピティションされていないビットの送信ビットは、高信頼性を有するビット位置に優先的にマッピングされる必要がある。全シンボルの全ビットを埋めるのを可能にし、全ビットを送信するのを可能にするために、次の方法が適用され得る。
○ レピティションされた原ビットの送信ビット数が低信頼性(すなわち高誤り率)を有する利用可能な位置よりも少ない場合には、低信頼性を有する残りの位置が、パディングされるか、レピティションされていない原ビットの送信ビットで埋められる。
○ レピティションされた原ビットの送信ビット数が低信頼性を有する利用可能な位置よりも多い場合には、レピティションされた原ビットのうち残りの送信ビットが、高信頼性を有する位置にマッピングされる必要がある。
全ての高次変調方式が異なるビット位置の異なる信頼性という固有の特性を有するため、開示した概念は、如何なる高次変調方式(2つよりも多くの送信ビットが1つの変調シンボルにマッピングされる)にも適用可能である。例えば、
○ 8PSK:2つのビット位置は高信頼性を有し、1つのビット位置は低信頼性を有する
○ 64QAM:2つのビット位置は高信頼性を有し、2つのビット位置は中信頼性を有し、2つのビット位置は低信頼性を有する。
2つよりも多くの異なるビット信頼性が存在する場合には、レピティションされた原ビットの送信ビットは、先ず最低信頼性のビット位置に優先的にマッピングされ、そして2番目に最低信頼性の位置にマッピングされる、等である。
上記説明において、レピティションは、ビットが1度レピティションされるよう規定されている。一般に、ビットは、数回レピティションされる。マッピング規則は以下のように規定される必要がある。増加する数のレピティションでは、送信ビットは、増加する優先度で、低信頼性を有する位置にマッピングされる必要がある。すなわち、最も頻繁にレピティションされた原ビットに属する送信ビットは、最低信頼性位置にマッピングされる必要がある、等である。したがって、例1及び例2の実施に従って、レートマッチングブロックは、図13に規定するように、異なるレベルのレピティション、そして異なるレベルの所要信頼性のために、幾つかの出力を有し得る。レピティションされない原ビットについてのレピティション数はゼロであることに留意されたい。
例えば、レピティションされていない原ビットと、1回レピティションされた原ビットと、2回レピティションされた原ビットとがあり、変調方式が3つの異なるレベルの信頼性を有するビット位置を提供する場合には、レピティションされていない(すなわち1回だけ送信される)原ビットの送信ビットは、最高信頼性(すなわち最低誤り率)を有するグループ内のビット位置に優先的にマッピングされる必要がある。2回レピティションされた(3回送信される)原ビットの送信ビットは、最低信頼性を有するグループのビット位置に優先的にマッピングされる必要があり、1回レピティションされた(すなわち2回送信される)原ビットの送信ビットは、その後に空いたまま残っているビット位置にマッピングされる必要がある。全送信ビットがマッピングされ、全ビット位置が埋められた場合には、各ビットの送信(レピティション)数と、それが割り当てられるビット位置の信頼性との間に単一な関係が維持される限り、マッピングの時間的順序に、相違は生じない。例えば、全ビット位置に、最高数の送信から始まり減少する数の送信を有する送信ビットをマッピングする等により、最低信頼性のものから始まり増加する信頼性を有する全ビット位置が、埋められ得る。この方式は、より多くの信頼性及びレピティションのそれぞれについて、明らかに拡張され得る。
信頼性のレベルよりも多くのレベルのレピティションがある場合には、この方法は、レピティションされていない原ビットの送信ビットを最高信頼性位置にマッピングし、最多レピティションの原ビットの送信ビットを最低信頼性位置にマッピングすることにより、開始し得る。
残りの送信ビットは、レピティション数の減少する順番に、上昇する信頼性(すなわち低下する誤り率)を有するビット位置にマッピングされる必要がある。例えば、レピティションされていない原ビットと、1回レピティションされた原ビットと、2回レピティションされた原ビットとがあり、変調方式が、2つの異なるレベルの信頼性を有するビット位置を提供する場合には、レピティションされていない原ビットの送信ビットが、先ず最高信頼性を有するビット位置にマッピングされる必要がある。そして、2回レピティションされた原ビットの送信ビットが、より低い信頼性を有するビット位置にマッピングされる必要がある。そして、1回レピティションされた原ビットの送信ビットが、依然として利用可能な(すなわち空いている)残りのビット位置に、それらの信頼性とは無関係にマッピングされる必要がある。ここでも、前段落において説明したようなマッピングの時間的順序における代替法があり得る。
レートマッチングレートrRMは、レートマッチングブロックにおいて用いられるレピティションレートとパンクチャリングレートとに依存する。レピティションされたビットからの送信ビット(原ビット及びそのコピー)の数が、選択された変調方式により規定された低信頼性ビット位置の数に過不足なく一致するように、それらのレートを適合化する制御ユニットがあってもよい。例えば、
○ 16QAMについての図6及び図7のように、ビット位置の50%は低信頼性を有する。したがって、レピティションされた原ビットからの送信ビットの、全送信ビットの総数に対する比(割合)は50%となる必要がある。
○ 8PSKの場合は、低信頼性を有するビット位置の割合は33%である。したがって、レピティションされた原ビットからの送信ビットの、全送信ビットの総数に対する比(割合)は33%となる必要がある。
○ 64QAMの場合は、3つのレベルの信頼性(高、中、低)がある。各信頼性の位置の割合は33%である。したがって、レピティションされた原ビットからの送信ビットの割合は、33%(最低信頼性を有する位置にマッピングされる)又は66%(低信頼性及び中信頼性を有する位置にマッピングされる)のいずれかである。
レート適合化についてのこの制御は、AMC制御ユニット802、902、1002、1102、1202において実施され得る。
ユニット801〜806、901〜903、904a、b、905〜906、1001〜1003、100a〜c、1005〜1006、1101〜1106、1201〜1203、1204a〜d及び1205〜1206は、ディジタルデータ通信の送信器の一部である。それらは、専用ハードウェア又はディジタルシグナルプロセッサにおいて実施され得る。この場合、プロセッサは、ROM(read-only memory)、電気的消去可能なROM又はフラッシュメモリのようなコンピュータ読取可能媒体から読み出された指示を実行することにより、ここで開示された方法を実行する。これらの指示はさらに、磁気ディスク、光ディスク又は磁気テープに記憶され、使用前に装置にダウンロードされてもよい。また、ハードウェアとソフトウェアとの混合の実施の形態もあり得る。
上記のユニットを有する送信器1405は、図14に示す基地局1400の一部となり得る。このような基地局は、適切な受信器1404と、データ処理ユニット1401、1402と、コアネットワークインタフェース1403と、をさらに有し得る。
基地局1400の対応物は、図15に示す移動局1500であり得る。送信器1511及び受信器1510の他に、移動局は、アンテナ1501と、アンテナスイッチ1502と、データ処理ユニット1503と、制御部1504と、をさらに有し得る。
移動局1500は、携帯電話若しくは携帯型コンピュータ、PDA、車両、販売機等に組み込まれるモジュールであり得る。携帯電話は、混合信号ユニット1505と、キーボード1506、ディスプレイ1507、スピーカ1508及びマイク1509を含むユーザインタフェースと、をさらに有し得る。
図16は、上記方法の基本ステップを要約する。CRCビットを含む情報ビットが送信されることを前提とする。
S1601では、これらの情報ビット及びCRCビットが、例えば従来のターボ符号化器であり得る符号化器において符号化される。それにより得られたデータストリームは、ここでは「原」ビットと呼ばれる、レピティションされていない符号化ビットを含む。ステップS1602では、これらの原ビットの一部が、レピティションのために選択されレピティションされる。これは、所要データレート及び/又はレピティションされたビットとレピティションされていないビットとの間の所要データレートを得るよう制御され得る。このレートマッチングステップの結果は、送信ビットのストリームである。1つの代替法では、レートマッチングステップは、原ビットのうち選択された部分のパンクチャリングを含み得る。
任意のステップS1603では、送信ビットが、ノイズバーストに対する免疫を向上させるようインタリーブされ得る。しかしながら、このインタリーブは、別々のインタリーバを使用することにより、或いは、ある位置がレピティションされていない原ビットの送信ビットに割り当てられ且つ他の位置がレピティションされている原ビットの送信ビットに割り当てられるワード形状のビットを処理することにより、ビットを、レピティションされている原ビットの送信ビットと、レピティションされていない原ビットの送信ビットとに分割するのを維持しなければならない。
ステップS1604では、送信ビットは変調シンボルにマッピングされる。各ビットは、ステップS1602の選択結果(すなわち、送信数又は当該原ビットのレピティションカウント)に応じて、また、ビット位置の信頼性(すなわち誤り率の逆)に応じて、ビット位置にマッピングされる。代替法では、マッピングは、どのくらいの頻度で現ビットが送信されるかに依存し、換言すれば、幾つの送信ビットが同一の原ビットに対応するかに依存する。この代替法では、全送信ビットは、マッピング決定のための異なるカテゴリに分割される。ここで、レピティションされていない(1回だけ送信される)原ビットに対応する全送信ビットは1グループに属することとなり、1回レピティションされている(2回送信される)原ビットに属する各ビットは第2グループに属することとなるであろう、等である。すなわち、送信ビットは、当該原ビットのレピティション総数に従ってグループに割り当てられるであろう。他の代替法では、マッピングは、レピティションカウント、すなわち、同一の原ビットに対応する幾つの送信ビットが既に送信されているかに依存し得る。各原ビットの各第1送信ビットは、第1グループに属することとなり、現ビットの第1レピティションである全送信ビットは、第2グループに属することとなるであろう、等である。すなわち、送信ビットは、当該原ビットの前回送信の数に従って、グループに割り当てられるであろう。そして、いずれの場合も、ビット位置への送信ビットのマッピングは、それが属するグループに基づいて、またビット位置の信頼性に基づいて、決定される。かかる方法の利点は、レピティションが当該原ビットの第1送信ビットが既に送信された後でさえ決定され得ることであろう。
上記段落に記載された第1代替法に関してここで説明している全ての変形例は、予定の適合化を実行しつつ、明らかに第2代替法にも適用し得るものである。
様々な規則が適用可能である。例えば、マッピングは、1つの原ビットのレピティション数と、対応する送信ビットがマッピングされるビット位置の信頼性との間の単調な関数に従って、行われ得る。さらに、1つの原ビットの送信ビットの軟合成後にビット信頼性のより均一な分布を達成するために、増加する数の送信のビットは、低下する信頼性を有するビット位置にマッピングされ得る。
ステップS1605では、キャリアは、マッピングされた送信ビット、に従って変調される。すなわち、マッピングされた変調ビットの組合せに応じた変調状態が生成される。生成されたシンボルは、ステップS1606で送信される。ステップS1601〜S1606は、送信のためにデータが得られる限り、連続的なデータフローとして繰り返され得る。
上記方法の例を、図5、図17及び図18を参照しながら、8PSK、16QAM及び64QAMについて提供する。
図17は、グレイマッピングを含む8PSKの変調状態を示す。しかし、本発明は、グレイマッピングに限定されるものではなく、少なくとも2つの異なるレベルの信頼性が全ビット位置間に存在する全てのマッピングに適用可能である。ビットb及びbはそれぞれ、半分の平面では「0」であり、他の半分の平面では「1」である。例えば、「010」状態を「000」状態に、或いは「111」状態を「011」状態に変えるには、高ノイズレベルが必要となるため、これにより良好な信頼性が得られる。しかし、ビットbは、状態が隣接状態に変えられるときに常時トグルする。したがって、ビットbの信頼性は、ビットb及びbのそれ(同等である)よりも低い。図8のようなシステムは、レートマッチング手段803が、レピティションのために、入力された原符号化ビットの一部分を選択してそれらをレピティションするのを前提とする。すなわち、送信ビットの第1グループは、レピティションされていない原ビット(各原ビットは1回だけ送信される)の送信ビットを含み、ビットの第2グループは、レピティションされている原ビット(各原ビットは2回送信される)を含む。レピティションされていないビットの誤り率を、レピティションされているビットのそれに近似することが望ましい場合は(受信器において軟合成を前提とする)、マッピング部/変調器805は、レピティションされているビットをビット位置bに、1回だけ送信されるレピティションされていないビットをビット位置b及びbに、優先的にマッピングする。この文脈において「優先的に」は、「このようなビット位置が使用可能である限り」を意味する。例えば、原ビットの半分がレピティションのために選択された場合、送信ビットの第2グループは、第1グループの2倍の数の送信ビットを含むこととなる。しかしながら、ビット位置の1/3のみが低信頼性を有する。したがって、好ましくは、この方法は、1回だけ送信される全ビット中の1/3を高信頼性ビット位置に(例えばbに(或いはbに、又は一部をb1で一部をbに))にマッピングする。そして、レピティションされたビットは、低信頼性を有するbにマッピングされることとなる。2回送信されるビットの残りの半分は、依然として空いているがより高い信頼性を有するbにマッピングされる。
1つの有利な代替法では、レピティションのためのビット選択は、両グループの送信ビットの比が、両グループの利用可能なビット位置の比に合致するように制御される。この場合、各シンボルは、n=3個の送信シンボルを送信する。すなわち、n=3個の異なるビット位置が使用可能である。これらのビット位置は、高信頼性(低誤り率)を有するn−m=2個のビット位置の第1グループと、比較的低信頼性(より高い誤り率)を有するm=1個のビット位置の第2「グループ」とに、分類される。各レピティションされている原ビットは、2つの送信ビットを生成する。レピティションのためにk個の原ビットからj個を選択すると、2・j+(k−j)=k+j個の送信ビットが得られる。より高い信頼性を要する送信ビットに対する、より低い信頼性を要する送信ビットの比は、2・j/(k−j)である。この比は、高信頼性を有する使用可能なビット位置に対する、低信頼性を有する使用可能なビット位置の比、m/(n−m)に等しくなるように最適化される必要がある。この例では、m/(n−m)=1/2である。したがって、2・j+(k−j)は、1/2に等しくされる必要がある。これは、レピティションのために5つ毎に原ビットを選択することにより達成され得る。
さらにk個のビットのうちh個がレートマッチングブロックにおいてパンクチャリングされる場合には、レピティションされていない原ビットに属する送信ビットの数は、k−j−hである。したがって、この場合、2・j+(k−j−h)は、m/(n−m)に等しくされる必要がある。
グレイマッピングを含む64QAMは図18に示される。この方式は、3レベルの信頼性を有する。最高信頼性を有するグループは、i及びqを有する。i及びqは中信頼性を有し、i及びqは最低信頼性を有する。ここで、全ての原ビットの2/3が1回レピティションされ1/3がレピティションされていないと仮定する。したがって、全送信ビットの4/5が、2回送信される原ビットに属し、1/5が、1回だけ送信され、より高い信頼性を要する。これらは先ず、ビット位置i及びqにマッピングされるであろう。そして、2回送信されるビットは、最低信頼性を有するi及びqに先ずマッピングされるであろう。さらにレピティションされているビットが残る場合、それらは、ビット位置i及びqにマッピングされるであろう。中信頼性及び低信頼性を有するビット位置は全ビット位置の2/3であり、レピティションされている送信ビットは全送信ビットの4/5であるため、それらのうちの幾つかは、ビット位置i及び/又はqにさえマッピングされ、残りの使用可能なビット位置を埋めるであろう。
同じ原理は、レピティションされているビットの数が、レピティションされていないビットの数よりも少ない場合に適用される。
ここでもまた、レピティション及び/又はパンクチャリングが制御され、送信ビットの2グループ中の1つがビット位置の2グループに、そして送信ビットの他のグループがビット位置の第3グループに、完全にマッピングされるよう、1:2又は2:1のいずれかの、送信ビットのグループ間の比が得られる。
第3の例のために、図5の16QAMに戻る。より高い信頼性を有するビット位置i及びqと、より低い信頼性を有するビット位置i及びqとの2グループがある。3グループのビットが存在することを前提とする。第1グループはレピティションされず(すなわち1回送信)、第2グループは1回レピティションされ(2回送信)、第3グループは2回レピティションされる(3回送信)。原ビットの1/4がレピティションされず、1/2が1回レピティションされ、1/4が2回レピティションされる場合、送信ビット比(1回:2回:3回)は1:4:3である。この例では、第2の例におけるマッピング代替法の時間的順序が用いられることとなるが、最初の2つの例で説明した順序と同じ結果が得られる。先ず、全てのレピティションされていないビットが、最高信頼性ビット位置i及びqにマッピングされる。そして、残りのi及びqビット位置は2回送信されるビットで埋められる。それらはもっと多くあるため、それらは、i及びq位置の全ても埋め、i及びq位置の一部分さえも埋める。そして、残りのi及びq位置は、3回送信されるビットに使用される。全ビットがマッピングされ、全ビット位置が埋められることを条件として、この方法は、最も頻繁に送信されるビットを最低信頼性ビット位置にマッピングすることから始めても同一の結果をもたらす。如何なる場合でも、各ビットの送信数と、それらが割り当てられるビット位置の信頼性(或いはそれぞれの誤り率)との間の単調な関数が、得られる。
上記の様々な実施の形態は、送信ビットの内容とは無関係に、より均一に分布されたビット信頼性を提供し、これにより、共通にしようされる符号化方式の符号化パフォーマンスを向上させることができる。符号化パフォーマンス向上は、有利には、送信チャネルの最終スループット増大をもたらす。
レピティションされていないビットとレピティションされているビットとの比を、高信頼性を有するビット位置とより低い信頼性を有するビット位置との比に調整するよう、レピティションレートとパンクチャリングレートとを適合化するオプションは、高データレートを維持しつつビット信頼性のさらなる向上を提供する。
本発明を、本発明に従って構成された実施の形態に関して記載したが、上記教示を踏まえ、本発明の精神及び意図された範囲から逸脱することなく、添付された請求の範囲の範囲内で、本発明の様々な改変、変形及び改良がなされ得ることは、当業者には明らかである。さらに、当業者が精通していると思われる範囲は、ここに記載された発明を不必要に不明瞭にしないために、ここには記載されていない。したがって、本発明は、特定の例示的な実施の形態に限定されるものではなく、添付された請求の範囲によってのみ限定されると理解すべきである。
従来技術に係る簡略化された一般的な物理層送信器処理チェーンを示す。 従来技術に係る簡略化されたHSDPA送信器物理層処理チェーンを示す。 従来技術に係るパンクチャリング(rRM=0.5625)を伴う16QAMのHSDPAビット収集例を示す。 従来技術に係るレピティション(rRM=0.25)を伴う16QAMのHSDPAビット収集例を示す。 高信頼性を有する位置にマッピングされたi及びqと、低信頼性を有する位置にマッピングされたi及びqとを有するグレイマッピングの16QAM信号コンスタレーションを示す。 レピティション(rRM=0.25)を伴う16QAMのビット収集に基づく行列の例を示す。 インタリーブを含むレピティション(rRM=0.25)を伴う16QAMのビット収集に基づく行列の例を示す。 第1の例に係る簡略化されたHSDPA風の物理層送信器チェーンを示す。 第2の例(16QAM)に係る他の簡略化されたHSDPA風の物理層送信器チェーンを示す。 第3の例(64QAM)に係る他の簡略化されたHSDPA風の物理層送信器チェーンを示す。 第3の例に係る簡略化された物理層送信器チェーンを示す。 第3の例に係る他の簡略化されたHSDPA風の物理層送信器チェーンを示す。 多様なレピティション係数のレートマッチングブロックを示す。 基地局の例示的な構成を示す。 移動局の例示的な構成を示す。 説明した方法の基本ステップを示す。 高信頼性を有する位置にマッピングされたb及びbと、低信頼性を有する位置にマッピングされたbとを有するグレイマッピングの8PSK信号コンスタレーションを示す。 高信頼性を有する位置にマッピングされたi及びqと、中信頼性を有する位置にマッピングされたi及びqと、低信頼性を有する位置にマッピングされたi及びqとを有するグレイマッピングの64QAM信号コンスタレーションを示す。

Claims (20)

  1. 複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる誤り率を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信方法であって、
    a)レピティションのために、原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして(S1602)、送信ビットのストリームを得るステップと、
    b)ビットをビット位置の誤り率に応じ且つステップa)の選択結果に応じて選択されたビット位置に優先的にマッピングするように、送信ビットを変調シンボルにマッピングするステップ(S1604)と、
    c)マッピングされたビットに従ってキャリアを変調するステップ(S1605)と、
    を有する方法。
  2. 原ビットに属する送信ビットは、当該原ビットのレピティションの総数に応じて選択されたビット位置に、優先的にマッピングされる、請求項1記載の方法。
  3. 送信ビットは、当該原ビットの前回送信の数に応じて選択されたビット位置に、優先的にマッピングされる、請求項1記載の方法。
  4. 当該原ビットのレピティション数がより低い送信ビットは、より低い誤り率すなわちより高い信頼性を有するビット位置に、優先的にマッピングされ、当該原ビットのレピティション数が比較的より高い送信ビットは、比較的より高い誤り率すなわちより低い信頼性を有するビット位置に、優先的にマッピングされる、請求項2記載の方法。
  5. ステップb)当該原ビットのレピティション数の関数として送信ビットがマッピングされるビット位置の誤り率により、全てのビットについて単調な関数が得られる、請求項1、2又は4記載の方法。
  6. 全ての原ビットは、1回送信される第1グループの原ビットのと、2回送信される第2グループの原ビットとに分けられ、全てのビット位置は、比較的低誤り率を有する第1グループのビット位置と、比較的より高い誤り率を有する第2グループのビット位置とに分けられ、第1グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットは、第1グループのビット位置に属するビット位置に、優先的にマッピングされる、請求項2、4又は5記載の方法。
  7. 全てのビットは、1回送信される第1グループの原ビットのと、2回送信される第2グループの原ビットとに分けられ、
    シンボルにおける全てのビット位置は、グループからグループに上昇する誤り率を有する少なくとも3つのグループのビット位置に分けられ、
    ステップb)は、第1グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、最低誤り率を有する第1グループのビット位置内の位置に、優先的にマッピングし、第2グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、その後に空いたまま残っているビット位置に、マッピングする、請求項2、4又は5記載の方法。
  8. 全ての原ビットは、グループからグループに上昇する送信数を有する3つのグループの原ビットに分けられ、
    シンボルにおける全てのビット位置は、グループからグループに上昇する誤り率を有する少なくとも3つのグループのビット位置に分けられ、
    ステップb)は、第1グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、最低誤り率を有する第1グループのビット位置内の位置に、優先的にマッピングし、第3グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、最高誤り率を有する第3グループの位置内の位置に、優先的にマッピングし、残りの送信ビットを、その後に空いたまま残っているビット位置に、マッピングする、請求項2、4又は5記載の方法。
  9. 全ての原ビットは、グループからグループに上昇する送信数を有する3つのグループの原ビットに分けられ、
    シンボルにおける全てのビット位置は、低誤り率を有する第1グループと、第1グループ内のビット位置よりも高い誤り率を有する第2グループとに分けられ、
    ステップb)は、第1グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、第1グループのビット位置内の位置に、優先的にマッピングし、第3グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、第2グループのビット位置のビット位置に、優先的にマッピングし、第2グループの原ビットに属する原ビットの送信ビットを、その後に空いたまま残っているビット位置に、マッピングする、請求項2、4又は5記載の方法。
  10. n個の送信ビットが1つのシンボルにマッピングされ、第1グループのビット位置はn−m個のビット位置を有し、第2グループはm個のビット位置を有し、ステップa)での選択は、比2・j/(k−j)が平均m/(n−m)に等しくなるように、レピティションのためにk個の原ビットからj個を選択するよう制御される、請求項6記載の方法。
  11. ステップa)は、パンクチャリングのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをパンクチャリングするステップをさらに有し、
    k個の原ビットのうちj個が、レピティションのために選択され、k個の原ビットのうちh個が、パンクチャリングのために選択され、
    nビットが1つのシンボルにマッピングされ、第1グループのビット位置は、n−m個のビット位置を有し、第2グループはm個のビット位置を有し、
    ステップa)は、レピティションされていない原ビットとレピティションされている原ビットとの数k−j−hに対する、レピティションされている原ビットの数jの比2・j/(k−j−h)が、平均でm/(n−m)に等しくなるように、制御される、請求項6記載の方法。
  12. n個の送信ビットは1つのシンボルにマッピングされ、第1グループのビット位置はn−m個のビット位置を有し、第2グループはm個のビット位置を有し、1回だけ送信される原ビットの数(k−j)に対する、レピティションされている原ビットの数jの2倍の比2・j/(k−j)が、平均でm/(n−m)よりも大きい場合に、レピティションされている原ビットにおいて過剰な送信ビットは、より低い誤り率を有するビット位置にマッピングされる、請求項6記載の方法。
  13. n個の送信ビットは1つのシンボルにマッピングされ、第1グループのビット位置はn−m個のビット位置を有し、第2グループはm個のビット位置を有し、1回だけ送信される原ビットの数(k−j)に対する、レピティションされている原ビットの数jの2倍の比2・j/(k−j)が、平均でm/(n−m)よりも大きい場合に、1回だけ送信される原ビットにおいて過剰な送信ビットは、より高い誤り率を有するビット位置にマッピングされる、請求項6記載の方法。
  14. ディジタルデータ送信器のプロセッサにおいて実行されると、請求項1から請求項13のいずれかに記載の方法を当該送信器に実行させる指示を記憶する、コンピュータ読取可能データ格納媒体。
  15. 複数の送信ビットがシンボルのビット位置にマッピングされ送信が前記ビット位置のうち少なくとも2つについて異なる誤り率を有する高次変調方式を用いるディジタルデータ送信の送信器であって、
    レピティションのために原ビットのデータストリームからビットを選択し、選択されたビットをレピティションして、送信ビットのストリームを得るレートマッチング手段(803)と、
    ビットがビット位置の誤り率に応じ且つ前記レートマッチング手段の選択結果に応じて選択されたビット位置にマッピングされるよう送信ビットを変調シンボルにマッピングするマッピング手段(805、806)と、
    マッピングされたビットに従ってキャリアを変調する手段(805)と、
    を有する送信器。
  16. 前記マッピング手段(805、806)は、原ビットに属する送信ビットを、当該原ビットの送信数にさらに応じて選択されたビット位置に、優先的にマッピングするようさらに構成された、請求項15記載の送信器。
  17. 前記マッピング手段(805、806)は、当該原ビットの送信数がより低い送信ビットを、より低い誤り率すなわちより高い信頼性を有するビット位置に、優先的にマッピングし、当該原ビットの送信数が比較的より高い送信ビットを、比較的より高い誤り率すなわちより低い信頼性を有するビット位置に、優先的にマッピングする、請求項16記載の送信器。
  18. 請求項15から請求項17に記載の送信器を少なくとも1つ有する、移動通信システムの基地局(1400)。
  19. 請求項15から請求項17に記載の送信器を少なくとも1つ有する、移動通信システムの移動局(1500)。
  20. 請求項18記載の少なくとも1つの基地局(1400)と、請求項19記載の少なくとも1つの移動局(1500)と、を有する移動通信システム。
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