JP4781278B2 - レートマッチング装置、無線送信装置、無線受信装置およびレートマッチング方法 - Google Patents

レートマッチング装置、無線送信装置、無線受信装置およびレートマッチング方法 Download PDF

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Description

本発明は、シンボル単位でレートマッチングを行う無線通信システムで用いられるレートマッチング装置、無線送信装置、無線受信装置およびレートマッチング方法に関する。
無線通信システムにおいてデータが伝送されるとき、データ送信側で伝送レートの調整つまりレートマッチングが行われる。例えば特許文献１に記載されたレートマッチング方法では、シンボル単位でのレートマッチングが行われる。例えば、Ｎ（Ｎは１以上の整数）シンボルの入力に対してＭシンボル（ＭはＮより大きい整数）の出力を得る場合は、Ｎ入力シンボルのいずれかをそのまま繰り返し出力（コピー）することにより、出力シンボル数を増やす。
特開２０００−２０１０８４号公報
しかしながら、上記従来のレートマッチング方法においては、ある変調方式で変調されたシンボルをそのままコピーして出力シンボル数を増やすため、変調方式の多値数が増大すると、ビット尤度のばらつきが拡大する。このため、データ受信側でのビット誤り率特性が劣化するという問題があった。
本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたもので、データ受信側でのビット誤り率特性を向上させることができるレートマッチング装置、無線送信装置、無線受信装置およびレートマッチング方法を提供することである。
本発明の第１の態様に係るレートマッチング装置は、Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のシンボルに相当する第１の符号化ブロックから、Ｎ＋Ｋ（Ｋは１以上の整数）個のシンボルに相当する第２の符号化ブロックを生成するレートマッチング装置であって、前記第１の符号化ブロックから、Ｎ個のシンボルのいずれかに相当する第１のビット群を抽出する抽出手段と、前記第１のビット群を、Ｌ（Ｌは２以上Ｋ＋１以下の整数）個のシンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して、前記第２の符号化ブロックを得る分割手段と、を有する構成を採る。
本発明の第２の態様に係る無線送信装置は、前記Ｎ個のシンボルの各々は、複数の変調方式の中から予め選択された第１の変調方式のシンボルであり、上記のレートマッチング装置と、前記Ｌ個の分割ビット群のいずれかの変調に用いられる変調方式を、前記第１の変調方式の多値数よりも小さい多値数を有する第２の変調方式に設定する設定手段と、を有する構成を採る。
本発明の第３の態様に係る無線受信装置は、第１の符号化ブロックのＮ個のシンボルのうちいずれかに相当するビット群をＬ個のシンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して得られた第２の符号化ブロックから生成されたＮ＋Ｋ個のシンボルを受信する受信手段と、前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボルのいずれかの復調に用いられる変調方式を、前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボル以外のシンボルの復調に用いられる第１の変調方式の多値数よりも小さい多値数を有する第２の変調方式に設定する設定手段と、前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボル以外のシンボルを前記第１の変調方式を用いて復調するとともに、前記Ｌ個のシンボルのいずれかを前記第２の変調方式を用いて復調する復調手段と、を有する構成を採る。
本発明の第４の態様に係るレートマッチング方法は、Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のシンボルに相当する第１の符号化ブロックから、Ｎ＋Ｋ（Ｋは１以上の整数）個のシンボルに相当する第２の符号化ブロックを生成するレートマッチング方法であって、前記第１の符号化ブロックから、Ｎ個のシンボルのいずれかに相当する第１のビット群を抽出する抽出ステップと、前記第１のビット群を、Ｌ（Ｌは２以上Ｋ＋１以下の整数）個のシンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して、前記第２の符号化ブロックを得る分割ステップと、を有するようにした。
本発明によれば、データ受信側でのビット誤り率特性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。
なお、本実施の形態では、基地局装置（Node Bと表されることがある）１００が、後述の移動局装置（UEと表されることがある）１５０にデータ信号を送信する無線送信装置として用いられ、移動局装置１５０が、基地局装置１００から送信されたデータ信号を受信する無線受信装置として用いられた場合について説明する。また、本実施の形態では、符号化ブロックに含まれるシンボル数をＮ個からＭ個に増やすためのレートマッチングを行う場合について説明する。また、Ｍ−Ｎの値、つまりシンボル増加数をＫ（Ｋは１以上の整数）と定義する。
基地局装置１００は、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）決定部１０１、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）復調部１０２、ターボ符号化部１０３、ビットインタリーブ部１０４、レートマッチング部１０６、データ変調部１０７、シンボルインタリーブ部１０８、シリアルパラレル変換（Ｓ／Ｐ）部１０９、多重化部１１０、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１１１、ＧＩ（Guard Interval）挿入部１１２、無線処理部１１３、アンテナ１１４、パイロット変調部１１５、制御情報生成部１１６および制御情報変調部１１７を有する。
無線処理部１１３は、移動局装置１５０からフィードバックされた回線品質情報（ＣＱＩ）をアンテナ１１４を介して受信する。そして、受信されたＣＱＩに対して所定の受信無線処理（例えば、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施し、受信無線処理後のＣＱＩをＣＱＩ復調部１０２に出力する。
また、無線処理部１１３は、ＧＩ挿入部１１２によってＧＩを挿入されたＯＦＤＭ信号に対して所定の送信無線処理（例えば、Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、送信無線処理後のＯＦＤＭ信号をアンテナ１１４を介して移動局装置１５０に送信する。
ＣＱＩ復調部１０２は、無線処理部１１３から入力されたＣＱＩを復調する。なお、ＣＱＩは、ＣＳＩ（Channel State Information）等と表されることがある。
ＭＣＳ決定部１０１は、移動局装置１５０に対して送信されるデータ信号についてのＭＣＳ、つまり符号化率および変調方式を決定する。このＭＣＳ決定は、ＣＱＩ復調部１０２によって復調されたＣＱＩに基づいて行われる。具体的には、複数の符号化率および変調方式の候補の中からＣＱＩに対応するものをそれぞれ選択することにより、ＭＣＳ決定が行われる。変調方式については、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）または１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）のいずれかが選択される。決定された符号化率は、ターボ符号化部１０３および制御情報生成部１１６に指示され、決定された変調方式は、レートマッチング部１０６に指示される。
ターボ符号化部１０３は、指示された符号化率に従って、データ信号に対してターボ符号化を行う。これによって、シンボルＮ個分に相当する符号化ブロックを得る。
ビットインタリーブ部１０４は、ターボ符号化部１０３によって得られた符号化ブロックに対してビットインタリーブを行う。
レートマッチング装置としてのレートマッチング部１０６は、図２に示すように、分割対象ビット群抽出部１２２、分割部１２４および変調方式切替部１２６を有する。
分割対象ビット群抽出部１２２は、ビットインタリーブ部１０４によってビットインタリーブされた符号化ブロック（入力符号化ブロック）から、Ｎ個のシンボルのうちＫ個のシンボルに相当するＫ個のビット群（具体的には、それぞれが２ビット以上のビット列から成るＫ個のグループ）を、分割対象ビット群（以下「対象ビット群」と言う）として抽出して、分割部１２４に出力する。本実施の形態では、先頭のシンボルからＫ番目のシンボルに相当するＫ個のビット群が、対象ビット群として抽出される。なお、抽出されなかったＮ−Ｋ個のビット群については、対象外ビット群として分割部１２４に出力される。
分割部１２４は、Ｋ個の対象ビット群の各々をＬ分割する（Ｌは２以上の整数）。本実施の形態では、分割部１２４は、Ｋ個の対象ビット群の各々を二等分して、２Ｋ個の分割ビット群を得る。例えば、各対象ビット群が４ビットで構成される場合、１個の対象ビッ
ト群からは、２ビットで構成される分割ビット群が２個生成される。そして、符号化ブロックにおいて、元のＫ個の対象ビット群が２Ｋ個の分割ビット群に置き換えられる。また、各対象外ビット群はそのまま非分割ビット群となる。このようにしてレートマッチング後の符号化ブロック（出力符号化ブロック）が得られる。出力符号化ブロックはデータ変調部１０７に出力される。
ここで、出力符号化ブロックは、Ｎ−Ｋ個の非分割ビット群と２Ｋ個の分割ビット群とから成る。したがって、出力符号化ブロックは、シンボルＭ個分（Ｍ＝Ｎ−Ｋ＋２Ｋ）に相当する。また、本実施の形態の場合、出力符号化ブロックを構成するビットの数は、入力符号化ブロックを構成するビットの数と同じである。
また、分割部１２４は分割ビット群に関する情報を変調方式切替部１２６に通知する。
設定手段としての変調方式切替部１２６は、分割部１２４から通知された情報に基づいて、各分割ビット群の変調に用いられる変調方式を設定する。具体的には、各分割ビット群の変調方式を、ＭＣＳ決定部１０１で予め選択された変調方式（指示変調方式）の多値数よりも小さい多値数を有する変調方式（代替変調方式）に切り替えて設定する。例えば、指示変調方式が１６ＱＡＭであった場合、代替変調方式としてＱＰＳＫを設定する。また、非分割ビット群の変調方式には指示変調方式がそのまま設定される。設定された指示変調方式または代替変調方式は、データ変調部１０７および制御情報生成部１１６に通知される。
設定された変調方式の通知には、例えば図３に示されるような変調方式指示信号が用いられる。この変調方式指示信号においては、シンボルＳ１〜Ｓ６のビット数「２」が表示され（つまり、変調方式がＱＰＳＫに設定されている）、シンボルＳ７〜Ｓ１２のビット数「４」が表示されている（つまり、変調方式が１６ＱＡＭに設定されている）。
なお、本実施の形態では、変調方式切替部１２６をレートマッチング部１０６の内部に設けた場合の基地局装置１００の構成を例に挙げて説明したが、基地局装置１００の構成は前述のものだけに限定されない。つまり、変調方式切替部１２６は、レートマッチング部１０６の外部に設けられても良い。
データ変調部１０７は、出力符号化ブロックの中の各非分割ビット群を、変調方式切替部１２６から通知された指示変調方式で変調する。また、出力符号化ブロックの中の各分割ビット群を、変調方式切替部１２６から通知された代替変調方式で変調する。このようにして生成された変調信号は、Ｍ個のシンボルから成る。変調信号はシンボルインタリーブ部１０８に出力される。
なお、本実施の形態では、データ変調部１０７をレートマッチング部１０６の後段に設けた場合の基地局装置１００の構成を例に挙げて説明したが、基地局装置１００の構成はこれだけに限定されない。例えば、データ変調部１０７は、レートマッチング部１０６の内部に設けられても良い。
シンボルインタリーブ部１０８は、データ変調部１０７から入力された変調信号に対してシンボルインタリーブを行う。Ｓ／Ｐ部１０９は、シンボルインタリーブを施された変調信号に対してシリアルパラレル変換を行い、多重化部１１０に出力する。
パイロット変調部１１５は、既知信号系列を有するパイロット信号を変調して、パイロットシンボルを得る。得られたパイロットシンボルは多重化部１１０に出力される。
制御情報生成部１１６は、符号化ブロックの符号化率および各シンボルの変調方式を移動局装置１５０に通知するための制御情報を生成する。各シンボル（ビット群）の変調方式の通知には、前述の変調方式指示信号が用いられる。なお、移動局装置１５０が、（ａ）非分割ビット群の変調方式と、（ｂ）分割ビット群の変調方式と、（ｃ）シンボル増加数Ｋに応じて決定される分割ビット群の位置と、を知っている場合は、制御情報生成部１１６は、符号化率のほかにシンボル数Ｎおよびシンボル数Ｍだけを通知する制御情報を生成しても良い。この場合、シグナリングの量を削減することができる。
制御情報変調部１１７は、生成された制御情報を変調する。変調された制御情報は、多重化部１１０に出力される。
多重化部１１０は、Ｓ／Ｐ部１０９から入力された変調信号、パイロット変調部１１５から入力されたパイロットシンボル、および、制御情報変調部１１７から入力された制御情報を、所定の方式に従って多重化する。多重化によって得られた信号はＩＦＦＴ部１１１に出力される。
ＩＦＦＴ部１１１は、多重化部１１０から入力された信号に対してＩＦＦＴ処理を施して、ＯＦＤＭ信号を得る。得られたＯＦＤＭ信号は、ＧＩ挿入部１１２に出力される。ＧＩ挿入部１１２は、ＩＦＦＴ部１１１から入力されたＯＦＤＭ信号の所定位置にＧＩを挿入する。
図４は、基地局装置１００と無線通信を行う移動局装置の構成を示すブロック図である。移動局装置１５０は、アンテナ１５１、無線処理部１５２、ＧＩ除去部１５３、ＦＦＴ部１５４、分離部１５５、制御情報復調部１５６、パラレルシリアル変換（Ｐ／Ｓ）部１５７、シンボルデインタリーブ部１５８、データ復調部１５９、ビットデインタリーブ部１６０、ターボ復号部１６１、伝搬路推定部１６２およびＣＱＩ情報生成部１６３を有する。
無線処理部１５２は、基地局装置１００から送信されたＯＦＤＭ信号をアンテナ１５１を介して受信して、受信されたＯＦＤＭ信号に対して所定の受信無線処理（例えば、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施して、受信無線処理後のＯＦＤＭ信号をＧＩ除去部１５３に出力する。また、ＣＱＩ情報生成部１６３によって生成されたＣＱＩに対して所定の送信無線処理（例えば、Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施して、送信無線処理後のＣＱＩをアンテナ１５１を介して基地局装置１００に送信する。
ＧＩ除去部１５３は、無線処理部１５２から入力されたＯＦＤＭ信号の所定位置に挿入されていたＧＩを除去する。ＦＦＴ部１５４は、ＧＩ除去部１５３によってＧＩを除去されたＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ処理を行う。分離部１５５は、ＦＦＴ処理を施された信号において多重化されていた制御情報とパイロットシンボルとデータ信号の変調信号とを分離する。制御情報は制御情報復調部１５６に出力され、パイロットシンボルは伝搬路推定部１６２に出力され、変調信号はＰ／Ｓ部１５７に出力される。
伝搬路推定部１６２は、分離部１５５から入力されたパイロットシンボルを用いて伝搬路推定を行う。その推定結果はデータ復調部１５９およびＣＱＩ情報生成部１６３に通知される。
ＣＱＩ情報生成部１６３は、通知された伝搬路推定結果に基づいてＣＱＩを生成し、無線処理部１５２に出力する。
制御情報復調部１５６は、分離部１５５から入力された制御情報を復調する。この復調
処理によって、符号化ブロックを構成する各ビット群の変調方式（非分割ビット群に対応する指示変調方式および分割ビット群に対応する代替変調方式）および符号化率が取得される。符号化率はターボ復号部１６１に通知され、変調方式はデータ復調部１５９に通知される。これにより、変調信号を構成するＭ個のシンボルのうち、非分割ビット群を変調することにより生成されたシンボルに対しては、復調に用いられる変調方式として指示変調方式が設定される。また、Ｍ個のシンボルのうち、分割ビット群を変調することにより生成されたシンボルに対しては、復調に用いられる変調方式として代替変調方式が設定される。つまり、制御情報復調部１５６は、設定手段としての機能を有する。
Ｐ／Ｓ部１５７は、分離部１５５から入力された変調信号に対してパラレルシリアル変換を行う。シンボルデインタリーブ部１５８は、パラレルシリアル変換を施された変調信号に対してシンボルデインタリーブを行う。シンボルデインタリーブを施された変調信号はデータ復調部１５９に出力される。
データ復調部１５９は、シンボルデインタリーブ部１５８から入力された変調信号を復調するとともに、通知された伝搬路推定結果に基づいてビット尤度の計算を行う。この復調処理は、制御情報復調部１５６から通知された変調方式に従って行われる。具体的には、変調信号を構成するＭ個のシンボルのうち、非分割ビット群から生成されたシンボルを、指示変調方式を用いて復調する。また、Ｍ個のシンボルのうち、分割ビット群から生成されたシンボルを、代替変調方式を用いて復調する。この復調処理によって、符号化ブロックが得られる。
ビットデインタリーブ部１６０は、復調された符号化ブロックに対してビットデインタリーブを行う。ターボ復号部１６１は、制御情報復調部１５６から指示された符号化率に従って、ビットデインタリーブを施された符号化ブロックを復号して、データ信号を得る。
次いで、上記構成を有する基地局装置１００におけるレートマッチング処理および変調処理について、図５を用いて説明する。ここでは、９シンボルに相当する入力符号化ブロックから１２シンボルに相当する出力符号化ブロックを生成する場合を例に挙げて説明する。また、指示変調方式を１６ＱＡＭとし、代替変調方式をＱＰＳＫとする。
まず、分割対象ビット群抽出部１２２は、入力符号化ブロックから、シンボルＳ１に相当するビット列「００１０」、シンボルＳ２に相当するビット列「１０１０」およびシンボルＳ３に相当するビット列「１０００」を抽出する。
そして、分割部１２４は、抽出されたビット列「００１０」を、２つのシンボルＳ１／ａ、Ｓ１／ｂに相当する２つのビット列「００」「１０」に分割する。同様に、ビット列「１０１０」を、２つのシンボルＳ２／ａ、Ｓ２／ｂに相当する２つのビット列「１０」「１０」に分割し、ビット列「１０００」を、２つのシンボルＳ３／ａ、Ｓ３／ｂに相当する２つのビット列「１０」「００」に分割する。なお、分割対象ビット群抽出部１２２で抽出されなかったシンボルＳ４〜Ｓ９にそれぞれ相当するビット列は、分割されない。
そして、変調方式切替部１２６は、分割されたビット列および分割されなかったビット列の各変調方式を設定する。分割されたビット列の変調方式は、分割されたビット列が２ビットであるためＱＰＳＫに設定される。分割されなかったビット列の変調方式は、分割されなかったビット列が４ビットであるため１６ＱＡＭに設定される。
そして、データ変調部１０７は、１２個に区切られたビット列を、それぞれに対応する変調方式で変調する。これによって、６個のＱＰＳＫシンボルと６個の１６ＱＡＭシンボ
ルとを含む１２個のシンボルが生成される。
ここで、前述のレートマッチング処理および変調処理による効果について、図６、図７、図８、図９を用いて説明する。図６は、ＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise）環境下で繰り返し送信された２個の１６ＱＡＭシンボルの合成後のビット毎の最小ユークリッド距離（ＭＥＤ）の分布を示す。また、図７には、その一例として、ビット列が「１０１１」の１６ＱＡＭシンボルについての各ビットのＭＥＤを示している。また、図８は、ＱＰＳＫシンボルのビット毎のＭＥＤの分布を示す。また、図９には、その一例として、ビット列が「１０」のＱＰＳＫシンボルについての各ビットのＭＥＤを示している。
１６ＱＡＭの場合、ビット間においてＭＥＤのばらつきが存在するのに対し、ＱＰＳＫの場合、ビット間においてＭＥＤのばらつきが存在しない。よって、前述のレートマッチング処理のように、１６ＱＡＭシンボルのビット列をＱＰＳＫシンボルのビット列に分割することによって、ビット毎のＭＥＤのばらつきをなくすことができる。換言すれば、ビット毎のＭＥＤを平均化することができる。
また、１６ＱＡＭの場合、ＭＥＤの平均値が１．５８であるのに対し、ＱＰＳＫの場合、ＭＥＤの平均値は２．００である。つまり、前述のレートマッチング処理のように、１６ＱＡＭシンボルのビット列をＱＰＳＫシンボルのビット列に分割することによって、ビット毎の平均ＭＥＤを改善することができる。
このように、本実施の形態によれば、Ｎ個のシンボルの入力に対してＭ個のシンボルの出力を得る場合に、Ｋ個つまりＭ−Ｎ個のシンボルに相当するビット群を、個別に変調される２Ｋ個の分割ビット群に分割するため、２Ｋ個の分割ビット群については、変調方式の多値数を下げることができ、ビット尤度のばらつきを抑制することができ、その結果、データ受信側でのビット誤り率特性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、使用される変調方式は１６ＱＡＭまたはＱＰＳＫのいずれかであるが、他の変調方式を使用することもできる。他の様々な変調方式が使用される場合、ビット群の分割方法を多様化させることにより、分割方法を可変設定することができる。分割方法の可変設定は、例えば入力シンボル数Ｎおよび出力シンボル数Ｍに応じて行われる。
例えば、２５６ＱＡＭシンボルに相当するビット群（８ビット）を１６ＱＡＭシンボルに相当するビット群（４ビット）に二等分しても良い。また、６４ＱＡＭシンボルに相当するビット群（６ビット）をＱＰＳＫシンボルに相当するビット群（２ビット）に三等分しても良い。この場合、分割ビット群から得られるシンボルにおいて、ビット毎のＭＥＤのばらつきが存在するが、非分割ビット群から得られるシンボルに比べてばらつきを低減させることができる。また、複数の（または全ての）分割ビット群の変調方式を同じものに設定することにより、複数の（または全ての）分割ビット群から得られる複数の（または全ての）シンボル間において、ビット毎のＭＥＤを平均化することができる。
さらに、例えば、１６ＱＡＭシンボルに相当するビット群（４ビット）をＢＰＳＫシンボルに相当するビット群（１ビット）に四等分しても良い。この場合は、１６ＱＡＭシンボルに相当するビット群（４ビット）をＱＰＳＫシンボルに相当するビット群（２ビット）に二等分する場合と同様に、ビット毎のＭＥＤのばらつきをなくすことができる。前者の場合と後者の場合の比較では、前者の方が効率的にシンボル数を増やせる利点があるのに対し、後者の方がより良好な誤り率特性を実現できる利点がある。
さらに、例えば、８ＰＳＫシンボルに相当するビット群（３ビット）をＱＰＳＫシンボ
ルに相当するビット群（２ビット）とＢＰＳＫシンボルに相当するビット群（１ビット）とに分割しても良い。すなわち、多値数が８以上の変調方式が予め選択されていた場合にビット群の分割を行うことにより、ビット毎のＭＥＤを低減する効果が得られる。
また、本実施の形態では、３個のビット群をそれぞれ２分割することによりシンボル数の３つ増やす場合を例に挙げて説明したが、シンボル数の増加方法は前述のものだけに限定されない。例えば、１個のビット群を４分割しても良い。あるいは、１個のビット群を３分割し、３個の分割ビット群の中の１個を２分割（またはコピー）しても良い。あるいは、他の適切な手法を採用しても良い。
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。また、図１１は、本実施の形態に係るレートマッチング部の構成を示すブロック図である。また、図１２は、本実施の形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態で説明する基地局装置、レートマッチング部および移動局装置は、実施の形態１で説明した基地局装置１００、レートマッチング部１０６および移動局装置１５０とそれぞれ同様の基本的構成を有する。よって、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１０の基地局装置２００は、基地局装置１００において、レートマッチング部１０６の代わりにレートマッチング部２０１を設け、さらにビットインタリーブ部１０４を取り除いた構成となっている。
図１１のレートマッチング部２０１は、レートマッチング部１０６において、分割対象ビット群抽出部１２２の代わりに分割対象ビット群抽出部２０２を設けた構成となっている。
分割対象ビット群抽出部２０２は、ターボ符号化部１０３で得られた符号化ブロック（入力符号化ブロック）から、Ｎ個のシンボルのうちＫ個のシンボルに相当するＫ個のビット群を対象ビット群として抽出して、分割部１２４に出力する。本実施の形態では、システマチックビットから成るＫ個のビット群が、対象ビット群として抽出される。なお、抽出されなかったＮ−Ｋ個のビット群については、対象外ビット群として分割部１２４に出力される。
なお、本実施の形態では、変調方式切替部１２６をレートマッチング部２０１の内部に設けた場合の基地局装置２００の構成を例に挙げて説明したが、基地局装置２００の構成は前述のものだけに限定されない。つまり、変調方式切替部１２６は、レートマッチング部１０６の外部に設けられても良い。
また、本実施の形態では、データ変調部１０７をレートマッチング部２０１の後段に設けた場合の基地局装置２００の構成を例に挙げて説明したが、基地局装置２００の構成はこれだけに限定されない。例えば、データ変調部１０７は、レートマッチング部２０１の内部に設けられても良い。
図１２の移動局装置２５０は、移動局装置１５０においてビットデインタリーブ部１６０を取り除いた構成となっている。
次いで、上記構成を有する基地局装置１００におけるレートマッチング処理および変調処理について、図１３を用いて説明する。ここでは、９シンボルに相当する入力符号化ブロックから１２シンボルに相当する出力符号化ブロックを生成する場合を例に挙げて説明
する。また、指示変調方式を１６ＱＡＭとし、代替変調方式をＱＰＳＫとする。さらに、符号化率Ｒ＝１／３の場合を仮定する。
まず、分割対象ビット群抽出部２０２は、入力符号化ブロックから、シンボルＳ１に相当するビット列「００１０」、シンボルＳ２に相当するビット列「１０１０」およびシンボルＳ３に相当するビット列「１０００」、すなわち、システマチックビットから成るビット群が抽出される。
そして、分割部１２４は、抽出されたビット列「００１０」を、２つのシンボルＳ１／ａ、Ｓ１／ｂに相当する２つのビット列「００」「１０」に分割する。同様に、ビット列「１０１０」を、２つのシンボルＳ２／ａ、Ｓ２／ｂに相当する２つのビット列「１０」「１０」に分割し、ビット列「１０００」を、２つのシンボルＳ３／ａ、Ｓ３／ｂに相当する２つのビット列「１０」「００」に分割する。なお、分割対象ビット群抽出部１２２で抽出されなかったシンボルＳ４〜Ｓ９にそれぞれ相当するビット列は、分割されない。
そして、変調方式切替部１２６は、分割されたビット列および分割されなかったビット列の各変調方式を設定する。分割されたビット列の変調方式は、分割されたビット列が２ビットであるためＱＰＳＫに設定される。分割されなかったビット列の変調方式は、分割されなかったビット列が４ビットであるため１６ＱＡＭに設定される。
そして、データ変調部１０７は、１２個に区切られたビット列を、それぞれに対応する変調方式で変調する。これによって、６個のＱＰＳＫシンボルと６個の１６ＱＡＭシンボルとを含む１２個のシンボルが生成される。
このように、本実施の形態によれば、システマチックビットから成るビット群を複数の分割ビット群に分割して、各分割ビット群に対応する変調方式に多値数を下げるため、システマチックビットの誤り耐性を強化することができる。
なお、本実施の形態では、誤り耐性強化対象のビットをシステマチックビットとした場合を例に挙げて説明したが、他の種類のビット、例えば重要データを構成するビットを誤り耐性強化対象ビットとしても良い。
（実施の形態３）
図１４は、本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。また、図１５は、本実施の形態に係る移動局装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態で説明する基地局装置および移動局装置は、前述の各実施の形態で説明した基地局装置１００、２００および移動局装置１５０、２５０とそれぞれ同様の基本的構成を有する。よって、前述のいずれかの実施の形態で説明したものと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１４の基地局装置３００は、図１０の基地局装置２００に設けられたシンボルインタリーブ１０８およびＳ／Ｐ部１０９の組み合わせをシンボル配置部３０１に置き換え、さらに、基地局装置２００に設けられた制御情報生成部１１６を制御情報生成部３０２に置き換えた構成を有する。
シンボル配置部３０１は、データ変調部１０７から入力された変調信号を構成する複数のシンボルを周波数方向に配置する。このシンボル配置は、各送信タイミングにおいて符号化ブロック単位で行われる。シンボル配置例については後で詳述する。シンボル配置後の変調方式は多重化部１１０に出力される。
また、シンボル配置部３０１は、特定種類のビットから成るシンボル（本実施の形態ではシステマチックビットから成るシンボル）の配置位置（以下「シンボル配置位置」と言う）を制御情報生成部３０２に通知する。
制御情報生成部３０２は、実施の形態１で説明した制御情報生成部１１６と同様に、符号化ブロックの符号化率および各シンボルの変調方式を移動局装置３５０に通知するための制御情報を生成する。また、制御情報生成部３０２は、シンボル配置部３０１から通知されたシンボル配置位置を通知するための制御情報も生成する。
図１５の移動局装置３５０は、図１２の移動局装置２５０に設けられたＰ／Ｓ部１５７およびシンボルデインタリーブ部１５８の組み合わせをシンボル再配置部３５１に置き換え、さらに、移動局装置２５０に設けられた制御情報復調部１５６を制御情報復調部３５２に置き換えた構成を有する。
制御情報復調部３５２は、実施の形態１で説明した制御情報復調部１５６と同様に、分離部１５５から入力された制御情報を復調する。この復調処理によって、符号化ブロックを構成する各ビット群の変調方式（非分割ビット群に対応する指示変調方式および分割ビット群に対応する代替変調方式）および符号化率が取得される。符号化率はターボ復号部１６１に指示され、変調方式はデータ復調部１５９に指示される。さらに、復調処理によって、シンボル配置位置についての情報が取得される。取得されたシンボル配置位置は、シンボル再配置部３５１に通知される。
シンボル再配置部３５１は、制御情報復調部３５２から通知されたシンボル配置位置に従って、分離部１５５から入力された変調信号を構成する複数のシンボルを周波数方向において再配置する。具体的には、変調信号を構成する複数のシンボルを、シンボル配置部３０１による配置の前の状態に戻す。シンボル再配置後の変調信号はデータ復調部１５９に出力される。
以下、基地局装置３００のシンボル配置部３０１によるシンボル配置について、３つのシンボル配置例を挙げて説明する。図１６は、第１のシンボル配置例を示す図であり、図１７は、第２のシンボル配置例を示す図であり、図１８は、第３のシンボル配置例を示す図である。なお、図１６〜図１８において、Ｓ１／ａ、Ｓ１／ｂは、シンボルＳ１をＬ分割（これらの例示では２分割）することによって生成された２つの分割シンボルを表し、Ｓ２／ａ、Ｓ２／ｂは、シンボルＳ２をＬ分割することによって生成された２つの分割シンボルを表し、Ｓ３／ａ、Ｓ３／ｂは、シンボルＳ３をＬ分割することによって生成された２つの分割シンボルを表し、Ｓ４〜Ｓ９は分割されなかった非分割シンボルを表す。
まず、第１のシンボル配置例について図１６を用いて説明する。各送信タイミングで、分割シンボルＳ１／ａ、Ｓ１／ｂ、Ｓ２／ａ、Ｓ２／ｂ、Ｓ３／ａ、Ｓ３／ｂは、周波数方向において互いに離間配置される。このとき、ある分割シンボルとその分割シンボルの最も近くに配置される分割シンボルとのシンボル間隔は、Ｍ／（Ｋ×Ｌ）の演算に従って決定される。この例示のようにＭ＝１２、Ｎ＝９、Ｌ＝２の場合、シンボル間隔は２シンボルとなる。このように分割シンボルを配置することによって、周波数選択性フェージングの影響を低減させるシンボル配置を符号化ブロック毎に実現することができる。つまり、１つの符号化ブロックにおいて周波数選択性フェージングの影響を受けるシステマチックビットの数を低減させることができ、ビット誤り率を改善させることができる。
次に、第２のシンボル配置例について図１７を用いて説明する。第２のシンボル配置例では、第１のシンボル配置例を同様の配置が行われる。さらに、第２のシンボル配置例では、伝搬路状態（回線品質）の時間方向における変動が比較的緩やかである場合に対処す
るために、直前の送信タイミングでの符号化ブロックに対して、各シンボルの配置位置を周波数方向にシフトさせる。具体的には、送信タイミングｔ１で周波数ｆ１に割り当てられていた分割シンボルＳ１／ａは、送信タイミングｔ２では周波数ｆ２に割り当てられる。このように、周波数方向における各シンボルの配置位置を送信タイミング毎に変化させることにより、特定のシステマチックビットのＳＮＲが連続的に低くなることを防止することができ、ビット誤り率を改善させることができる。
次に、第３のシンボル配置例について図１８を用いて説明する。第３のシンボル配置例では、分割シンボルＳ１／ａ、Ｓ１／ｂ、Ｓ２／ａ、Ｓ２／ｂ、Ｓ３／ａ、Ｓ３／ｂと伝搬路推定に用いられるパイロットシンボルとが、時間方向において互いに離間配置される。このとき、非分割シンボルＳ４〜Ｓ９は、時間方向においてパイロットシンボルと隣接配置される。なお、いくつかの非分割シンボルが時間方向においてパイロットシンボルと隣接配置されない場合、その非分割シンボルは、時間方向においてパイロットシンボルの近傍に配置される。このように分割シンボルを配置することによって、非分割シンボル、つまり、分割シンボルよりも多値数が大きい変調方式で変調されたシンボルの伝搬路推定誤り耐性を向上させることができる。また、比較的低い多値数で変調された分割シンボルの伝搬路推定誤り耐性は、パイロットシンボルから離間配置されても一定レベル以上に維持されるため、全体のビット誤り率を改善することができる。
このように、本実施の形態によれば、各シンボルを周波数方向または時間方向において特定の位置に配置することによって、特定種類のビットについてのビット誤り率または全体のビット誤り率を向上させることができる。
以上、本発明に係る各実施の形態について説明した。
本発明に係るレートマッチング装置、無線送信装置、無線受信装置は、上記の実施の形態１〜３に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。
また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
本明細書は、２００４年１１月２４日出願の特願２００４−３３９５００に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
本発明のレートマッチング装置、無線送信装置、無線受信装置およびレートマッチング方法は、無線通信システムで用いられる基地局装置や移動局装置などに適用することができる。
本発明の実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るレートマッチング部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る変調方式指示信号を示す図 本発明の実施の形態１に係る移動局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る基地局装置のレートマッチング処理および変調処理を説明するための図 １６ＱＡＭシンボルのビット毎の最小ユークリッド距離の分布を示す図 ビット列「１０１１」を有する１６ＱＡＭシンボルの各ビットの最小ユークリッド距離を示す図 ＱＰＳＫシンボルのビット毎の最小ユークリッド距離の分布を示す図 ビット列「１０」を有するＱＰＳＫシンボルの各ビットの最小ユークリッド距離を示す図 本発明の実施の形態２に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るレートマッチング部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る移動局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る基地局装置のレートマッチング処理および変調処理を説明するための図 本発明の実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る移動局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る第１のシンボル配置例を説明するための図 本発明の実施の形態３に係る第２のシンボル配置例を説明するための図 本発明の実施の形態３に係る第３のシンボル配置例を説明するための図

Claims (17)

  1. Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のシンボルに相当する第１の符号化ブロックから、Ｎ＋Ｋ（Ｋは１以上の整数）個のシンボルに相当する第２の符号化ブロックを生成するレートマッチング装置であって、
    前記第１の符号化ブロックから、Ｎ個のシンボルのいずれかに相当する第１のビット群を抽出する抽出手段と、
    前記第１のビット群を、設定手段によって設定される変調方式で変調されるＬ（Ｌは２以上Ｋ＋１以下の整数）個の変調シンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して、前記第２の符号化ブロックを得る分割手段と、
    を有するレートマッチング装置。
  2. 前記Ｎ個のシンボルの各々は、複数の変調方式の中から予め選択された第１の変調方式のシンボルであり、
    請求項１記載のレートマッチング装置、を有し、
    前記設定手段は、前記Ｌ個の分割ビット群のいずれかの変調に用いられる前記変調方式を、前記第１の変調方式の多値数よりも小さい多値数を有する第２の変調方式に設定する、
    無線送信装置。
  3. 前記Ｌ個の分割ビット群のいずれかを前記第２の変調方式を用いて変調するとともに、前記第２の符号化ブロックのうち前記Ｌ個の分割ビット群以外のビット群を前記第１の変調方式を用いて変調して、前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルを生成する変調手段をさらに有する、 請求項２記載の無線送信装置。
  4. 前記第１の変調方式および前記第２の変調方式が、通信相手において既知である場合に、シンボル数Ｎとシンボル数Ｎ＋Ｋとを前記通信相手に通知するための情報を生成する生成手段をさらに有する、
    請求項２記載の無線送信装置。
  5. 前記分割手段は、
    前記第１の変調方式の多値数が８以上の場合、前記第１のビット群を分割する、
    請求項２記載の無線送信装置。
  6. 前記分割手段は、
    互いに同じビット数を有する第１の分割ビット群および第２の分割ビット群を得て、
    前記設定手段は、
    前記第１の分割ビット群および前記第２の分割ビット群の各々の変調に用いられる変調方式を前記第２の変調方式に設定する、
    請求項２記載の無線送信装置。
  7. 前記分割手段は、
    １ビットから成る第１の分割ビット群を得て、
    前記設定手段は、
    前記第１の分割ビット群の変調に用いられる変調方式をＢＰＳＫに設定する、
    請求項２記載の無線送信装置。
  8. 前記分割手段は、
    ２ビットから成る第１の分割ビット群を得て、
    前記設定手段は、
    前記第１の分割ビット群の変調に用いられる変調方式をＱＰＳＫに設定する、
    請求項２記載の無線送信装置。
  9. 前記抽出手段は、
    前記第１の符号化ブロックから、特定種類のビットから成るビット群を前記第１のビット群として抽出する、
    請求項２記載の無線送信装置。
  10. 前記抽出手段は、
    前記第１の符号化ブロックから、システマチックビットから成るビット群を前記第１のビット群として抽出する、
    請求項９記載の無線送信装置。
  11. 前記Ｌ個の分割ビット群に対してそれぞれ設定された変調方式で前記Ｌ個の分割ビット群を変調して、Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうちＬ個のシンボルを得る変調手段と、
    前記Ｌ個のシンボルを周波数方向において離間させて配置する配置手段と、
    を有する請求項２記載の無線送信装置。
  12. 前記配置手段は、
    周波数方向における前記Ｌ個のシンボルの間隔を式（Ｎ＋Ｋ）／（Ｋ×Ｌ）に従って決定する、
    請求項１１記載の無線送信装置。
  13. 前記配置手段は、
    周波数方向における前記Ｌ個のシンボルの配置位置を送信タイミング毎に変化させる、 請求項１１記載の無線送信装置。
  14. 前記Ｌ個の分割ビット群に対してそれぞれ設定された変調方式で前記Ｌ個の分割ビット群を変調して、Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうちＬ個のシンボルを得る変調手段と、
    前記Ｌ個のシンボルを時間方向においてパイロットシンボルから離間させて配置する配置手段と、
    を有する請求項２記載の無線送信装置。
  15. 第１の符号化ブロックのＮ（Ｎは１以上の整数）個のシンボルのうちいずれかに相当するビット群を、Ｌ（Ｌは２以上Ｋ＋１以下の整数、Ｋは１以上の整数）個のシンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して得られた第２の符号化ブロックから生成されたＮ＋Ｋ個のシンボルを受信する受信手段と、
    前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボルのいずれかの復調に用いられる変調方式を、前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボル以外のシンボルの復調に用いられる第１の変調方式の多値数よりも小さい多値数を有する第２の変調方式に設定する設定手段と、
    前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボル以外のシンボルを前記第１の変調方式を用いて復調するとともに、前記Ｌ個のシンボルのいずれかを前記第２の変調方式を用いて復調する復調手段と、
    を有する無線受信装置。
  16. Ｎ（Ｎは１以上の整数）個のシンボルに相当する第１の符号化ブロックから、Ｎ＋Ｋ（Ｋは１以上の整数）個のシンボルに相当する第２の符号化ブロックを生成するレートマッチング方法であって、
    前記第１の符号化ブロックから、Ｎ個のシンボルのいずれかに相当する第１のビット群を抽出する抽出ステップと、
    前記第１のビット群を、設定される変調方式で変調されるＬ（Ｌは２以上Ｋ＋１以下の整数）個の変調シンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して、前記第２の符号化ブロックを得る分割ステップと、
    を有するレートマッチング方法。
  17. 第１の符号化ブロックのＮ（Ｎは１以上の整数）個のシンボルのうちいずれかに相当するビット群を、Ｌ（Ｌは２以上Ｋ＋１以下の整数、Ｋは１以上の整数）個のシンボルに相当するＬ個の分割ビット群に分割して得られた第２の符号化ブロックから生成されたＮ＋Ｋ個のシンボルを受信する受信ステップと、
    前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボルのいずれかの復調に用いられる変調方式を、前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボル以外のシンボルの復調に用いられる第１の変調方式の多値数よりも小さい多値数を有する第２の変調方式に設定する設定ステップと、
    前記Ｎ＋Ｋ個のシンボルのうち前記Ｌ個のシンボル以外のシンボルを前記第１の変調方式を用いて復調するとともに、前記Ｌ個のシンボルのいずれかを前記第２の変調方式を用いて復調する復調ステップと、
    を有する復調方法。
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