JP5397367B2 - 復号装置、復号方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、受信された信号を復号する復号装置、復号方法及びプログラムに関し、特に、多重伝送における復号技術に関する。

近年の無線通信システムでは、数百Ｍｂｐｓ程度のスループットを実現するシステムが構築されているが、その背景技術としてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）多重伝送が用いられている。ＭＩＭＯ多重伝送では、同時に同じ周波数、時間リソースを用いて多量のビットを送信可能とするため、マルチコードワード伝送を用いることが可能となる。マルチコードワード伝送の復号処理として、復号器をコードワードの数だけ用意して処理を実現する構成が考えられる。

図１は、複数の復号器を用いた受信装置の一例を示す図である。

本例は図１に示すように、各送信アンテナのパイロットシンボルの受信信号を用いてチャネル推定処理を行うチャネル推定部１１０と、チャネル推定部１１０におけるパイロットシンボルのチャネル推定結果から各受信アンテナでの信号／雑音比であるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を算出するＳＮＲ推定部１２０と、ＭＩＭＯ多重伝送の信号分離を行なうＭＩＭＯ復調部１３０と、ＭＩＭＯ復調部１３０から得られる各コードワードの対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）を用いて、各コードワードの復号処理を行う復号処理部１５０と、復号処理部１５０にてコードワードが復号されることにより得られた推定符号語をＣＲＣチェックするＣＲＣ検査部１６０と、送信装置にフィードバックする情報を生成するＡＣＫ／ＮＡＫ信号生成部１７０とから構成されており、復号処理部１５０内のターボ復号エンジン１５１には、コードワードの数だけのターボ復号器１５１−１，１５１−２が設けられている。

このようにコードワードの数だけのターボ復号器を設けることにより、同時に同じ周波数、時間リソースを用いて送信された多量のビットを復号することが可能となる。

ここで、１フレームの反復復号に割り当て可能な許容時間、１フレーム中の符号ブロック数、及び各符号ブロックのサイズに基づいて、各符号ブロックの最大反復回数を決定する方法が特開２００７−６３８２号公報に記載されている。

しかしながら、上述したように、コードワードの数だけの反復復号器を設けたものにおいては、コードワードの数だけの反復復号器が必要となり、コードワード数が多数になった場合、回路規模が大きくなり、これを用いた受信装置全体の小型化を図ることが困難となってしまうという問題点がある。

また、ＭＩＭＯ多重伝送で各々のコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率が異なる場合、ＴＢＳ（Transport Block Size）が異なるため、各反復復号器の処理時間が異なる。

図２は、図１に示したターボ復号エンジン１５１において、各コードワードのＴＢＳが異なる時の復号処理時間の例を示す図である。

図２に示すように、ＴＢＳサイズが小さなコードワードの処理が早く終了したとしても、送信装置にフィードバックするＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は全コードワードのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の生成できた後に、フィードバック情報が送信装置に送信されるため、結果的にＴＢＳサイズが大きなコードワードの処理時間に拘束され、復号処理装置として冗長な構成となってしまうという問題点がある。

なお、特開２００７−６３８２号公報に記載された技術を適用するだけでは、受信されたコードワード毎の処理を行うことはできず、また、ＭＩＭＯ多重伝送で各々のコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率が異なる場合における問題点は解決されない。

本発明は、受信された複数のコードワードについて、各々のコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率が異なる場合においても、回路規模を縮小しながらも復号処理を行うことができる復号装置、復号方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
複数のコードワードを多重伝送するための復号装置であって、
受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率と、受信されたコードワードの復号前の平均誤り率とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれの最大復号反復回数を決定する最大復号反復回数制御手段と、
受信されたコードワードのそれぞれについて、前記最大復号反復回数制御手段にて決定した最大復号反復回数に従って復号処理を行う復号実行手段とを有する。

また、複数のコードワードを多重伝送する際に該複数のコードワードを復号する復号方法であって、
受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率と、受信されたコードワードの復号前の平均誤り率とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれの最大復号反復回数を決定する処理と、
受信されたコードワードのそれぞれについて、前記決定した最大復号反復回数に従って復号処理を行う処理とを有する。

また、複数のコードワードを多重伝送する際に該複数のコードワードを復号するためのプログラムであって、
コンピュータに、
受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率と、受信されたコードワードの復号前の平均誤り率とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれの最大復号反復回数を決定する手順と、
受信されたコードワードのそれぞれについて、前記決定した最大復号反復回数に従って復号処理を行う手順とを実行させる。

本発明は以上説明したように構成されているので、受信された複数のコードワードについて、各々のコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率が異なる場合においても、回路規模を縮小しながらも復号処理を行うことができる。

複数の復号器を用いた受信装置の一例を示す図である。 図１に示したターボ復号エンジンにおいて、各コードワードのＴＢＳが異なる時の復号処理時間の例を示す図である。 本発明の復号装置を用いた受信装置の実施の一形態を示す図である。 図３に示した受信装置において信号を受信して各コードワードの復号処理を行うまでの動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示した受信装置における最大復号反復回数の割り当て状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図３は、本発明の復号装置を用いた受信装置の実施の一形態を示す図である。

本形態は、図３に示すように、各送信アンテナのパイロットシンボルの受信信号を用いてチャネル推定処理を行うチャネル推定部１０と、チャネル推定部１０におけるパイロットシンボルのチャネル推定結果から各受信アンテナでの信号／雑音比であるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を算出するＳＮＲ推定部２０と、ＭＩＭＯ多重伝送の信号分離を行なうＭＩＭＯ復調部３０と、ＭＩＭＯ復調部１３０から得られる各コードワードの対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）を用いて、各コードワードの復号処理を行う復号処理部５０と、復号処理部５０にてコードワードが復号されることにより得られた推定符号語をＣＲＣチェックするＣＲＣ検査部６０と、送信装置にフィードバックする情報を生成するＡＣＫ／ＮＡＫ信号生成部７０と、受信した制御情報を含むチャネルを復号することで、受信したコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率（ＭＣＳ情報：Modulation and Coding Scheme）を得る制御情報復号処理部４０とから構成されている。復号処理部５０は、ＭＣＳ情報毎に、ＳＮＲと平均誤り率（ＢＬＥＲ:Block Error Rate）とをＲＡＭにて対応づけて保持するＳＮＲ−ＢＬＥＲ保持手段であるＳＮＲ−ＢＬＥＲテーブル部５１と、ＳＮＲ−ＢＬＥＲテーブル部５１に保持された情報を参照し、受信されたコードワードのＳＮＲに対応するＢＬＥＲを推定し、このＢＬＥＲと、制御情報信号処理部４０にて得られたＭＣＳ情報とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれについて最大復号反復回数を決定する最大復号反復回数制御部５２と、受信されたコードワードのそれぞれについて、最大復号反復回数制御部５２にて決定した最大復号反復回数に従ってターボ復号処理を行う復号実行手段であるターボ復号エンジン５３とから構成されており、ターボ復号エンジン４３内には単一のターボ復号器５３ａが具備される。なお、本形態においては、各コードワードのＭＣＳとして変調方式にＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ、誤り訂正符号化率に１／３，１／２，３／４，５／６が適用され得るとする。

以下に、上記のように構成された受信装置において、信号を受信して各コードワードの復号処理を行うまでの動作について説明する。

図４は、図３に示した受信装置において信号を受信して各コードワードの復号処理を行うまでの動作を説明するためのフローチャートである。

受信装置において受信信号が受信されると、まず、チャネル推定部１０において、受信信号＃１，＃２のパイロット信号部分を用いてチャネル推定処理を行い、各無線リソースのチャネル推定値を算出する。

次に、ＳＮＲ推定部２０において、チャネル推定部１０にて算出されたパイロット信号部分のチャネル推定値を用いて、各受信アンテナのＳＮＲを算出する。

また、制御情報を含むチャネルを復号することで、各コードワードに適用されているＭＣＳ情報（変調方式、誤り訂正符号化率）を解いておく。

また、ＭＣＳ情報毎に、ＳＮＲと平均誤り率（ＢＬＥＲ:Block Error Rate）とをシミュレーションにより予め算出しておき、これらの対応づけをＳＮＲ−ＢＬＥＲテーブル部５１に保持しておく（ステップ１）。なお、ＳＮＲ−ＢＬＥＲテーブル部５１は、ＭＩＭＯ多重伝送の復調アルゴリズム（例えば、ＭＭＳＥやＭＬＤ等）に依存した値となり、各変調方式（ＱＰＳＫ,１６ＱＡＭ,６４ＱＡＭ）、誤り訂正符号化率（１／３，１／２，３／４，５／６）の組み合わせ毎にＡＷＧＮ通信路におけるＳＮＲ−ＢＬＥＲの特性を求めておき、テーブルとして受信装置のＲＡＭに格納しておく。

そして、最大復号反復回数制御部５２において、まず、ＳＮＲ−ＢＬＥＲテーブル部５１に保持された情報を参照し（ステップ２）、受信されたコードワードのＳＮＲに対応する、コードワードの復号前のＢＬＥＲを推定する（ステップ３）。

最大復号反復回数制御部５２においては、推定されたＢＬＥＲについて、誤り率が高くＢＬＥＲが大きな順にソートし（ステップ４）、全てのコードワードについてこの処理を終えた後（ステップ５）、推定されたＢＬＥＲと、制御情報信号処理部４０にて得られたＭＣＳ情報とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれについて最大復号反復回数を決定し、割り当てる（ステップ６）。

図５は、図３に示した受信装置における最大復号反復回数の割り当て状態を示す図である。なお、本形態においては、システム全体として軟判定反復復号処理に許される処理遅延時間が予め決められているとし、その処理遅延時間とクロックサイクルから反復復号器の最大復号反復回数が決められているとする（ここでは、仮に最大復号反復回数をＸ回とする）。

図５に示すように、最大復号反復回数制御部５２においては、推定されたＢＬＥＲと、制御情報信号処理部４０にて得られたＭＣＳ情報とに基づいて、コードワードのそれぞれについて、最大復号反復回数Ｘ回のうち復号処理に何回ずつ振り分けるかを動的に（ＭＣＳ情報が受信機に通知される度に）決める。

最大復号反復回数制御部５２においては、ＢＬＥＲが大きなコードワードには復号反復回数を多く割り当て、ＢＬＥＲが小さなコードワードには復号反復回数を少なく割り当てるという方針で、ＢＬＥＲが大きい順に各コードワードに対して復号反復回数を割り当てていく（ステップ７，８）。例えば、２つのコードワードの変調方式がそれぞれＱＰＳＫ（コードワード＃１）、１６ＱＡＭ（コードワード＃２）であり、誤り訂正符号化率が共に１／３の場合に、受信ＳＮＲが１５［ｄＢ］であったとした時、各コードワードのＢＬＥＲはそれぞれ約１０^-2（コードワード＃１）、１０^-1（コードワード＃２）であるとする。これら得られたＢＬＥＲの比率を用いて、装置全体の処理遅延の観点で予めターボ復号エンジンに許された処理時間から求めておいたターボ復号エンジンの最大復号反復回数Ｘを、復号前のＢＬＥＲが大きなコードワードに復号反復回数を多く割り当て、復号前のＢＬＥＲが小さなコードワードに復号反復回数を少なく割り当てる（Ｉ₁＋Ｉ₂＝Ｘ）。

その後、ターボ復号エンジン５３のターボ復号器５３ａにおいて、コードワード毎に定義された最大復号反復回数Ｉ₁，Ｉ₂を用いてコードワード＃１、コードワード＃２の順番（ＴＤＭ：Time Division Multiplex）でターボ復号処理を行う（ステップ９，１０）。なお、この際、ＴＤＭ処理であれば良く、ターボ復号エンジンへのコードワードの入力順は順不同である。

このように本形態においては、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）多重伝送等において、コードワードが複数個（マルチコードワード）存在する場合に、コードワード毎に復号器を持つのではなく、各コードワードに適用されているＭＣＳ情報及び受信ＳＮＲに基いて、コードワード毎に最大復号反復回数をスケジューリングすることで単一の復号器のみで全コードワードの復号処理を行うことができる。

このような復号装置は、ＭＩＭＯ多重においてマルチコードワード伝送が適用されている無線通信システムの受信装置に用いることができる。

（他の実施の形態）
上述した実施の形態では、２×２ＭＩＭＯ多重伝送でコードワード数が２の場合について説明したが、必ずしもこれに限るものではない。ＭＩＭＯ多重伝送のアンテナ構成は２×２構成に依存するものではなく、４×４構成など他のアンテナ構成の場合でも適用可能である。

また、上述した実施の形態では、コードワードが２つの場合を説明したが、本発明はコードワード数２個の場合に限定するものではなく、３個以上のコードワードでも適用可能である。

なお、本発明においては、復号装置内の処理は上述の専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを復号装置にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを復号装置に読み込ませ、実行するものであっても良い。復号装置にて読取可能な記録媒体とは、ＩＣカードやメモリカード、あるいは、フロッピーディスク（登録商標）、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤなどの移設可能な記録媒体の他、復号装置に内蔵されたＨＤＤ等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、例えば、制御ブロックにて読み込まれ、制御ブロックの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。

以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２００８年２月２６日に出願された日本出願特願２００８−０４４３７７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (3)

1. 複数のコードワードを多重伝送する際に該複数のコードワードを復号する復号装置であって、
   受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率と、受信されたコードワードの復号前の平均誤り率とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれの最大復号反復回数を決定する最大復号反復回数制御手段と、
   受信されたコードワードのそれぞれについて、前記最大復号反復回数制御手段にて決定した最大復号反復回数に従って復号処理を行う復号実行手段と、
   受信された制御情報を含むチャネルを復号することで、受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率を得る制御情報復号処理手段と、
   前記制御情報復号処理手段にて得られた前記変調方式及び誤り訂正符号化率毎に、信号／雑音比と前記平均誤り率とを対応づけて保持しておくＳＮＲ−ＢＬＥＲ保持手段とを有し、
   前記最大復号反復回数制御手段は、ＳＮＲ−ＢＬＥＲ保持手段に保持された情報を参照し、受信されたコードワードの信号／雑音比に対応する平均誤り率を推定する復号装置。
2. 複数のコードワードを多重伝送する際に該複数のコードワードを復号する復号方法であって、
   受信された制御情報を含むチャネルを復号することで、受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率を得る処理と、
   前記得られた前記変調方式及び誤り訂正符号化率毎に、信号／雑音比と平均誤り率とを対応づけて保持しておく処理と、
   前記保持された情報を参照し、受信されたコードワードの信号／雑音比に対応する平均誤り率を推定する処理と、
   受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率と、受信されたコードワードの復号前の平均誤り率とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれの最大復号反復回数を決定する処理と、
   受信されたコードワードのそれぞれについて、前記決定した最大復号反復回数に従って復号処理を行う処理とを有する復号方法。
3. 複数のコードワードを多重伝送する際に該複数のコードワードを復号するためのプログラムであって、
   コンピュータに、
   受信された制御情報を含むチャネルを復号することで、受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率を得る手順と、
   前記得られた前記変調方式及び誤り訂正符号化率毎に、信号／雑音比と平均誤り率とを対応づけて保持しておく手順と、
   前記保持された情報を参照し、受信されたコードワードの信号／雑音比に対応する平均誤り率を推定する手順と、
   受信されたコードワードに適用されている変調方式及び誤り訂正符号化率と、受信されたコードワードの復号前の平均誤り率とに基づいて、受信されたコードワードのそれぞれの最大復号反復回数を決定する手順と、
   受信されたコードワードのそれぞれについて、前記決定した最大復号反復回数に従って復号処理を行う手順とを実行させるためのプログラム。

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