無線通信装置およびパンクチャリング方法

专利摘要:
誤り訂正符号にＬＤＰＣ符号を用いた場合に、パンクチャリングによる誤り率特性の劣化を最小限に抑えることができる無線通信装置。この装置において、パディングビット挿入部１０１は、検査行列に基づいて送信ビット列にパディングビットを挿入し、生成されたビット列をＬＤＰＣ符号化部１０２に出力する。ＬＤＰＣ符号化部１０２は、検査行列を用いて、パディングビット挿入部１０１から入力されるビット列に対してＬＤＰＣ符号化を行い、システマチックビットとパリティビットとから成るＬＤＰＣ符号語を得る。そして、パンクチャリング部１０３は、ＬＤＰＣ符号化部１０２から入力されるＬＤＰＣ符号語からパディングビットを除去するとともに、ＬＤＰＣ符号語において、チェックノードを介したパディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする。
公开号:JP2011507362A
申请号:JP2010537229
申请日:2007-12-14
公开日:2011-03-03
发明作者:ハオ ジャン；勝彦 平松；謙一 栗；将 福岡；昭彦 西尾
申请人:パナソニック株式会社；
IPC主号:H03M13-19

专利说明:

[0001] 本発明は、無線通信装置およびパンクチャリング方法に関する。]
背景技術

[0002] 近年、データ通信や映像通信等のマルチメディア通信が盛んになりつつある。よって今後はさらにデータサイズが増大することが予想され、移動体通信サービスに対するデータレートの高速化への要求は高まってくるものと予想される。]
[0003] そこで、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radio Communication Sector）では、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれる第４世代移動体通信システムが検討されており、最大１Ｇｂｐｓの下り回線速度を実現するための誤り訂正符号として、ＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check；低密度パリティ検査）符号が注目されている。誤り訂正符号としてＬＤＰＣ符号を用いると、復号処理を並列化できるため、復号処理を直列的に繰り返し行う必要があるターボ符号に比べ復号処理を高速化することができる。]
[0004] ＬＤＰＣ符号化は、多数の‘０’と少数の‘１’とが配置される検査行列を用いて行われる。送信側の無線通信装置は、送信ビット列を、生成行列、または、ＬＤＧＭ（Low-Density Generation Matrix）構造を持つ検査行列を用いて符号化し、システマチックビットとパリティビットとから成るＬＤＰＣ符号語を得る。また、受信側の無線通信装置は、検査行列の行方向と検査行列の列方向とで各ビットの尤度の受け渡しを繰り返し実施することで受信データを復号し、受信ビット列を得る。ここで、検査行列において各１列に含まれる‘１’の個数は列重みと称され、検査行列において各１行に含まれる‘１’の個数は行重みと称される。また、検査行列は、行と列とで構成される２部グラフであるタナーグラフによって表すことができる。タナーグラフにおいて、検査行列の各行はチェックノードと称され、検査行列の各列は変数ノードと称される。タナーグラフの各変数ノードと各チェックノードとは、検査行列での‘１’の配置に従って接続され、受信側の無線通信装置は、接続されたノード間で尤度の受け渡しを繰り返し実施することで受信データを復号し、受信ビット列を得る。]
[0005] また、送信ビット列のビット数がＬＤＰＣ符号語におけるシステマチックビットのビット数よりも少ない場合、送信側の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で既知であるパディングビットを送信ビット列に挿入して符号化を行い、得られた符号語からパディングビットを除去する技術がある。]
[0006] また、ＬＤＰＣ符号の符号化率（以下、マザー符号化率という）よりも高い符号化率を設定する方法として、パンクチャリングがある。パンクチャリングは、符号語の特定のビットを間引く技術である。これにより、マザー符号化率よりも高い符号化率を設定することができる。]
[0007] ＬＤＰＣ符号語に対するパンクチャリングの従来技術として、列重みがより小さいパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングするものが検討されている（特許文献１参照）。
特開２００６−５４５７５号公報]
発明が解決しようとする課題

[0008] パディングビットは送信側の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で既知であるビットであるため、パディングビットの尤度は他のビットの尤度よりも大きく、最大の尤度となる。このため、パディングビットに対応する変数ノードが他の変数ノードに尤度を受け渡すことによる復号性能、つまり、誤り率特性に与える影響は、他のビットに対応する変数ノードが他の変数ノードに尤度を受け渡すことによる誤り率特性に与える影響よりも大きくなる。よって、上記従来技術のように列重みにのみ注目してパンクチャリングするのでは、誤り率特性が劣化することがある。]
[0009] 本発明の目的は、誤り訂正符号にＬＤＰＣ符号を用いた場合に、パンクチャリングによる誤り率特性の劣化を最小限に抑えることができる無線通信装置およびパンクチャリング方法を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0010] 本発明の無線通信装置は、第１のビット列にパディングビットを挿入して第２のビット列を生成する挿入手段と、前記第２のビット列に対して検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化を行ってシステマチックビットとパリティビットとから成る符号語を得る符号化手段と、前記符号語において、チェックノードを介した前記パディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングするパンクチャリング手段と、を具備する構成を採る。]
発明の効果

[0011] 本発明によれば、誤り訂正符号にＬＤＰＣ符号を用いた場合に、パンクチャリングによる誤り率特性の劣化を最小限に抑えることができる。]
発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。]
[0013] 以下の説明では、検査行列の各列、または、タナーグラフの各変数ノードのうち、システマチックビットに対応する部分をシステマチックビット位置といい、パリティビットに対応する部分をパリティビット位置という。]
[0014] （実施の形態１）
本実施の形態では、ＬＤＰＣ符号語において、チェックノードを介したパディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする。ここでは、２つのパリティビットがパンクチャリングされる場合について説明する。]
[0015] 本実施の形態に係る送信側の無線通信装置１００の構成を図１に示す。] 図１
[0016] 送信側の無線通信装置１００において、パディングビット挿入部１０１には、送信ビット列が入力される。また、パディングビット挿入部１０１には、ＬＤＰＣ符号化部１０２よりＬＤＰＣ符号の検査行列が入力される。パディングビット挿入部１０１は、検査行列に基づいて送信ビット列にパディングビットを挿入し、生成されたビット列をＬＤＰＣ符号化部１０２に出力する。なお、挿入されるパディングビットの数は、ＬＤＰＣ符号語のシステマチックビットのビット数と送信ビット列のビット数との差に基づいて決定される。具体的には、挿入されるパディングビットの数は、Nsys−Ndにより求められる。ここで、ＮｓｙｓはＬＤＰＣ符号語のシステマチックビットのビット数、Ｎｄは送信ビット列のビット数を示す。よって、パディングビット挿入部１０１では、Ｎｄ＜Ｎｓｙｓの場合、不足分の（Ｎｓｙｓ−Ｎｄ）ビットのパディングビットを挿入してＬＤＰＣ符号化部１０２へ出力し、Ｎｄ＝Ｎｓｙｓの場合、送信ビット列をそのままＬＤＰＣ符号化部１０２へ出力する。]
[0017] ＬＤＰＣ符号化部１０２は、検査行列を用いて、パディングビット挿入部１０１から入力されるビット列に対してＬＤＰＣ符号化を行い、システマチックビットとパリティビットとから成るＬＤＰＣ符号語を得る。このＬＤＰＣ符号語は、パンクチャリング部１０３に出力される。また、ＬＤＰＣ符号化部１０２は、検査行列をパディングビット挿入部１０１およびパンクチャリング部１０３に出力する。]
[0018] パンクチャリング部１０３は、ＬＤＰＣ符号化部１０２から入力されるＬＤＰＣ符号語からパディングビットを除去するとともに、ＬＤＰＣ符号化部１０２から入力される検査行列に従ってＬＤＰＣ符号語のパリティビットをパンクチャリングする。そして、パンクチャリング部１０３は、パンクチャリング後のＬＤＰＣ符号語を変調部１０４に出力する。なお、パンクチャリングされるパリティビットの数は、ＬＤＰＣ符号語長と制御部１１１から設定される送信ブロックサイズとの差に基づいて決定される。パンクチャリング部１０３おけるパンクチャリング処理の詳細については後述する。]
[0019] 変調部１０４は、パンクチャリングされたＬＤＰＣ符号語を変調してデータシンボルを生成し、多重部１０５に出力する。]
[0020] 多重部１０５は、データシンボル、パイロット信号、および、制御部１１１から入力される制御信号を多重し、生成された多重信号を無線送信部１０６に出力する。]
[0021] 無線送信部１０６は、多重信号に対しＤ／Ａ変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ１０７から受信側の無線通信装置へ送信する。]
[0022] 一方、無線受信部１０８は、受信側の無線通信装置から送信された制御信号を、アンテナ１０７を介して受信し、その制御信号に対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行って復調部１０９に出力する。この制御信号には、受信側の無線通信装置で生成されたＣＱＩ（Channel Quality Indicator）が含まれている。]
[0023] 復調部１０９は、制御信号を復調して復号部１１０に出力する。]
[0024] 復号部１１０は、制御信号を復号し、制御信号に含まれているＣＱＩを制御部１１１に出力する。]
[0025] 制御部１１１は、パンクチャリング後のＬＤＰＣ符号語長、つまり、送信ブロックサイズをＣＱＩに応じて制御する。また、制御部１１１は、パンクチャリング後のＬＤＰＣ符号語の符号化率をＣＱＩに応じて制御する。そして、制御部１１１は、入力されたＣＱＩに対応する送信ブロックサイズおよび符号化率を決定し、決定した送信ブロックサイズおよび符号化率をパンクチャリング部１０３および多重部１０５に出力する。制御部１１１は、入力されたＣＱＩが低い回線品質に対応するＣＱＩであるほど、より大きい送信ブロックサイズおよびより低い符号化率に決定する。]
[0026] 次に、パンクチャリング部１０３におけるパンクチャリング処理の詳細について説明する。]
[0027] 図２に６行×１２列の検査行列を一例として示す。このように検査行列はＭ行×Ｎ列の行列で表され、‘０’と‘１’とから構成される。] 図２
[0028] また、検査行列の各列はＬＤＰＣ符号語の各ビットに対応する。つまり、図２に示す検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行うと１２ビットのＬＤＰＣ符号語が得られる。] 図２
[0029] また、図２に示す検査行列において、１列目の列重みは１列目の‘１’の個数、すなわち３となり、２列目の列重みは２列目の‘１’の個数、すなわち３となる。３列目〜１２列目についても同様である。] 図２
[0030] よって、１２ビットのＬＤＰＣ符号語のうち、１ビット目の列重みは３となり、２ビット目の列重みは３となる。３ビット目〜１２ビット目についても同様である。]
[0031] 同様に、図２に示す検査行列において、１行目の行重みは１行目の‘１’の個数、すなわち４となり、２行目の行重みは２行目の‘１’の個数、すなわち６となる。３行目〜６行目についても同様である。] 図２
[0032] また、図２に示す検査行列は、検査行列の行と列とで構成されるタナーグラフによって表すことができる。] 図２
[0033] 図３に、図２の検査行列に対応するタナーグラフを示す。タナーグラフは、検査行列の各行に対応するチェックノードと検査行列の各列に対応する変数ノードとから構成される。すなわち、６行×１２列の検査行列に対応するタナーグラフは、６個のチェックノードと１２個の変数ノードとから構成される２部グラフとなる。] 図２ 図３
[0034] また、タナーグラフの各変数ノードは、ＬＤＰＣ符号語の各ビットに対応する。]
[0035] さらに、タナーグラフの各変数ノードと各チェックノードとは、検査行列での‘１’の配置に従って接続される。]
[0036] 変数ノードを基準にして具体的に説明する。図３に示すタナーグラフの変数ノード１は、図２に示す検査行列の１列目（Ｎ＝１）に対応する。また、検査行列の１列目の列重みは３であり、１列目で‘１’が配置されている行は、１行目、３行目および６行目である。よって、変数ノード１の接続先は、チェックノード１、チェックノード３およびチェックノード６の３つとなる。同様に、タナーグラフの変数ノード２は、検査行列の２列目（Ｎ＝２）に対応する。また、検査行列の２列目の列重みは３であり、２列目で‘１’が配置されている行は、２行目、３行目および５行目である。よって、変数ノード２の接続先は、チェックノード２、チェックノード３およびチェックノード５の３つとなる。変数ノード３〜変数ノード１２についても同様である。] 図２ 図３
[0037] 同様に、チェックノードを基準にして具体的に説明すると、図３に示すタナーグラフのチェックノード１は、図２に示す検査行列の１行目（Ｍ＝１）に対応する。また、検査行列の１行目の行重みは４であり、１行目で‘１’が配置されている列は、１列目、３列目、４列目および７列目である。よって、チェックノード１の接続先は、変数ノード１、変数ノード３、変数ノード４および変数ノード７の４つとなる。同様に、タナーグラフのチェックノード２は、検査行列の２行目（Ｍ＝２）に対応する。また、検査行列２行目の行重みは６であり、２行目で‘１’が配置されている列は、２列目、３列目、４列目、５列目、7列目および８列目である。よって、チェックノード２の接続先は、変数ノード２、変数ノード３、変数ノード４、変数ノード５、変数ノード７および変数ノード８の６つとなる。チェックノード３〜チェックノード６についても同様である。] 図２ 図３
[0038] このようにしてタナーグラフにおいて各変数ノードと各チェックノードとは検査行列での‘１’の配置に従って接続される。つまり、タナーグラフの各変数ノードと接続されるチェックノード数は、検査行列の各列の列重みに等しい。また、タナーグラフの各変数ノードの接続先チェックノードは、検査行列の各列において‘１’が配置される行に対応するチェックノードである。同様に、タナーグラフの各チェックノードと接続される変数ノード数は、検査行列の各行の行重みに等しい。また、タナーグラフの各チェックノードの接続先変数ノードは、検査行列の各行において‘１’が配置される列に対応する変数ノードである。]
[0039] 受信側の無線通信装置は、チェックノードを介して変数ノード間で互いに尤度の受け渡しを行い、各変数ノードの尤度の更新を繰り返し行うことにより受信データを復号する。また、その変数ノードの尤度が高いほど、接続先チェックノードの尤度更新の効果がより大きい。よって、パリティビットをパンクチャリングする場合、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードほど、そのチェックノードに接続される変数ノードに高い尤度を受け渡すことができるため、尤度更新の効果のパンクチャリングによる劣化がより小さい。]
[0040] そこで、パンクチャリング部１０３は、ＬＤＰＣ符号語において、チェックノードを介したパディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする。]
[0041] 以下、具体的に説明する。以下の説明では、送信ビット列長Ｎｄを４ビット、ＬＤＰＣ符号語長Ｎを１２ビット、マザー符号化率Ｒｍを１／２とし、制御部１１１で決定された送信ブロックサイズを８ビットとする。また、パディングビット挿入部１０１は、挿入するパディングビットの数をNsys−Ndより求め、２つのパディングビットを送信ビット列の先頭に挿入する。ここで、ＮｓｙｓはN*Rmより求まる。よって、４ビットの送信ビット列に２ビットのパディングビットが挿入された６ビットのビット列に対して図２に示す検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行うと、６ビットのシステマチックビットと６ビットのパリティビットとから成るＮ＝１２ビットのＬＤＰＣ符号語が得られる。] 図２
[0042] まず、パンクチャリング部１０３は、図３に示すタナーグラフのチェックノード１〜チェックノード６（図２に示す検査行列における１行目〜６行目）の間において、パディングビットに対応する変数ノード１（１列目）および変数ノード２（２列目）との接続数を比較する。すなわち、パンクチャリング部１０３は、チェックノード１でのパディングビットとの接続数１（１行目の１列目および２列目に‘１’が配置されている列数１）と、チェックノード２でのパディングビットとの接続数１（２行目の１列目および２列目に‘１’が配置されている列数１）と、チェックノード３でのパディングビットとの接続数２（３行目の１列目および２列目に‘１’が配置されている列数２）と、チェックノード４でのパディングビットとの接続数０（４行目の１列目および２列目に‘１’が配置されている列数０）と、チェックノード５でのパディングビットとの接続数１（５行目の１列目および２列目に‘１’が配置されている列数１）と、チェックノード６でのパディングビットとの接続数１（６行目の１列目および２列目に‘１’が配置されている列数１）とを比較する。] 図２ 図３
[0043] 次いで、パンクチャリング部１０３は、図３に示すタナーグラフのパリティビットに対応する変数ノード７〜変数ノード１２（図２に示す検査行列における７列目〜１２列目）の間において、チェックノードを介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数を比較する。すなわち、パンクチャリング部１０３は、変数ノード７の接続先チェックノード１およびチェックノード２を介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数２（図２の７列目で‘１'が配置されている１行目および２行目の１列目および２列目に配置されている‘１’の数の合計２）と、変数ノード８の接続先チェックノード２およびチェックノード３を介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数３（図２の８列目で‘１'が配置されている２行目および３行目の１列目および２列目に配置されている‘１’の数の合計３）と、変数ノード９の接続先チェックノード３およびチェックノード４を介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数２（図２の９列目で‘１'が配置されている３行目および４行目の１列目および２列目に配置されている‘１’の数の合計２）と、変数ノード１０の接続先チェックノード４およびチェックノード５を介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数１（図２の１０列目で‘１'が配置されている４行目および５行目の１列目および２列目に配置されている‘１’の数の合計１）と、変数ノード１１の接続先チェックノード５およびチェックノード６を介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数２（図２の１１列目で‘１'が配置されている５行目および６行目の１列目および２列目に配置されている‘１’の数の合計２）と、変数ノード１２の接続先チェックノード６を介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数１（図２の１２列目で‘１'が配置されている６行目の１列目および２列目に配置されている‘１’の数の合計１）とを比較する。] 図２ 図３
[0044] そして、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順に、パンクチャリング候補とするパリティビットを抽出する。すなわち、パンクチャリング部１０３は、図３に示すタナーグラフの変数ノード７〜変数ノード１２（図２に示す検査行列のパリティビットに対応する７列目〜１２列目）のうち、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が最も多い３である変数ノード８をパンクチャリング候補として抽出する。] 図２ 図３
[0045] さらに、パンクチャリング部１０３は、パンクチャリングされるパリティビットの数が２つであるため、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が最大である３の次に多い２である変数ノード７、変数ノード９および変数ノード１１をパンクチャリング候補として抽出する。]
[0046] ここで、パンクチャリング部１０３で、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が最大である変数ノード８（８列目）以外にパンクチャリングされる残りのパリティビットの数が１つであるのに対し、図３に示すように、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が同じ２である変数ノードに対応するパリティビットの数（抽出された列の数）は３つである。] 図３
[0047] そこで、パンクチャリング部１０３は、さらに、それらの複数のパリティビットにおいて、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする。]
[0048] すなわち、パンクチャリング部１０３は、さらに、図３に示すタナーグラフの変数ノード７、変数ノード９および変数ノード１１において、それぞれに接続されるチェックノード毎のパディングビットとの接続数を比較する。よって、パンクチャリング部１０３は、変数ノード７の接続先チェックノード１におけるパディングビットとの接続数１およびチェックノード２におけるパディングビットとの接続数１と、変数ノード９の接続先チェックノード３におけるパディングビットとの接続数２と、変数ノード１１の接続先チェックノード５におけるパディングビットとの接続数１およびチェックノード６におけるパディングビットとの接続数１とを比較する。そして、パンクチャリング部１０３は、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードに接続された変数ノードから順にパンクチャリング候補とするパリティビットを抽出する。すなわち、パンクチャリング部１０３は、図３に示すタナーグラフの変数ノード７、変数ノード９および変数ノード１１（図２に示す検査行列の７列目、９列目および１１列目）において、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数が２であるチェックノード３と接続された変数ノード９のパンクチャリングの優先順位を最も高くする。] 図２ 図３
[0049] よって、変数ノード７〜変数ノード１２（７列目〜１２列目）におけるパンクチャリングの優先順位は、図３に示すように、変数ノード８（８列目）が１番、変数ノード９（９列目）が２番、変数ノード７（７列目）および変数ノード１１（１１列目）が３番、変数ノード１０（１０列目）および変数ノード１２（１２列目）が５番になる。] 図３
[0050] そして、パンクチャリングするパリティビットの数が２つであるので、パンクチャリング部１０３は、パンクチャリングの優先順位に従い、図４に示すように、４ビットの送信ビット列にパディングビットが２ビット挿入された６ビットのシステマチックビットＰｄ１，Ｐｄ２，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と６ビットのパリティビットＰ１〜Ｐ６とから成る１２ビットのＬＤＰＣ符号語において、８列目（変数ノード８）のパリティビットＰ２および９列目（変数ノード９）のパリティビットＰ３をパンクチャリングする。また、パンクチャリング部１０３は、ＬＤＰＣ符号語から１列目（変数ノード１）のパディングビットＰｄ１および２列目（変数ノード２）のパディングビットＰｄ２を除去する。これにより、パンクチャリング部１０３は、４ビットのシステマチックビットＳ１〜Ｓ４と４ビットのパリティビットＰ１，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６とから成る８ビットのＬＤＰＣ符号語を得ることができる。] 図４
[0051] このように、本実施の形態によれば、ＬＤＰＣ符号語において、チェックノードを介したパディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする。このため、送信側の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で既知であるパディングビットが持つ高い尤度を、チェックノードを介してパンクチャリングされる変数ノードに受け渡すことができる。よって、パンクチャリングによる誤り率特性の劣化を最小限に抑えられるＬＤＰＣ符号化を行うことができる。]
[0052] 次に、本実施の形態に係る受信側の無線通信装置について説明する。本実施の形態に係る受信側の無線通信装置２００の構成を図５に示す。] 図５
[0053] 受信側の無線通信装置２００において、無線受信部２０２は、送信側の無線通信装置１００（図１）から送信された多重信号をアンテナ２０１を介して受信し、受信信号に対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行って分離部２０３に出力する。この受信信号には、データシンボル、パイロット信号、および、送信側の無線通信装置１００で決定された送信ブロックサイズ、符号化率を示す制御信号が含まれている。] 図１
[0054] 分離部２０３は、受信信号をデータシンボルと、パイロット信号と、制御信号とに分離する。そして、分離部２０３は、データシンボルを復調部２０４に出力し、パイロット信号を回線品質推定部２０７に出力し、制御信号をビット調整部２０５に出力する。]
[0055] 復調部２０４は、データシンボルを復調して受信データを得て、受信データをビット調整部２０５に出力する。]
[0056] ビット調整部２０５は、受信データにおいて、送信側の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で既知であるパディングビットを、パディングビット挿入部１０１（図１）で挿入されたシステマチックビット位置にパディングするとともに、対数尤度比０のビットを、パンクチャリング部１０３（図１）でパンクチャリングされたパリティビット位置にパディングする。そして、ビット調整部２０５は、得られた受信データをＬＤＰＣ復号部２０６に出力する。なお、パディングされるパディングビットの数は、ＬＤＰＣ復号部２０６での符号化率、すなわち、ＬＤＰＣ符号化部１０２（図１）での符号化率（マザー符号化率）Ｒｍと、分離部２０３から入力される制御信号により示される符号化率（制御部１１１（図１）で決定された符号化率）Ｒとの差に基づいて決定される。具体的には、パディングされるパディングビットの数はN*Rm−Nr*Rにより求められる。ここで、Ｎｒは受信データのデータ長を示す。つまり、パディングされるパディングビットの数は、送信側の無線通信装置１００（図１）において挿入されるパディングビットの数に等しい。] 図１
[0057] また、パディングされる対数尤度比０のビットの数は、ＬＤＰＣ復号部２０６での符号化率Ｒｍと、分離部２０３から入力される制御信号により示される符号化率Ｒとの差に基づいて決定される。具体的には、パディングされる対数尤度比０のビットの数は(1-Rm)N−(1-R)Nrより求められる。つまり、パディングされる対数尤度比０のビットの数は、送信側の無線通信装置１００（図１）においてパンクチャリングされるパリティビットの数に等しい。ビット調整部２０５におけるビット調整処理の詳細については後述する。] 図１
[0058] ＬＤＰＣ復号部２０６は、ＬＤＰＣ符号化部１０２（図１）が用いた検査行列と同一の検査行列を用いて、ビット調整部２０５から入力される受信データに対してＬＤＰＣ復号を行い、受信ビット列を得る。] 図１
[0059] 一方、回線品質推定部２０７は、分離部２０３から入力されるパイロット信号を用いて回線品質を推定する。ここでは、回線品質推定部２０７は、回線品質として、パイロット信号のＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を推定し、推定したＳＩＮＲをＣＱＩ生成部２０８に出力する。]
[0060] ＣＱＩ生成部２０８は、入力されたＳＩＮＲに対応するＣＱＩを生成し、符号化部２０９に出力する。]
[0061] 符号化部２０９は、ＣＱＩを符号化し、変調部２１０に出力する。]
[0062] 変調部２１０は、ＣＱＩを変調して制御信号を生成し、無線送信部２１１に出力する。]
[0063] 無線送信部２１１は、制御信号に対しＤ／Ａ変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ２０１から送信側の無線通信装置１００（図１）へ送信する。] 図１
[0064] 次に、ビット調整部２０５のビット調整処理の詳細について説明する。]
[0065] ビット調整部２０５は、送信側の無線通信装置１００のパンクチャリング部１０１（図１）と同様にして、受信データにおいて、チェックノードを介したパディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビット位置から順に対数尤度比０のビットをパディングする。] 図１
[0066] ここでは、受信データ長Ｎｒは８ビット、符号化率Ｒは１／２であるため、ビット調整部２０５は、パディングするパディングビットの数をN*Rm−Nr*Rより求め、２つのパディングビットを受信データの先頭にパディングする。また、ビット調整部２０５は、パディングする対数尤度比０のビットの数を(1-Rm)N−(1-R)Nrより求め、２つの対数尤度比０のビットをパディングする。]
[0067] パンクチャリング部１０３（図１）と同様、ビット調整部２０５は、図３に示すタナーグラフの変数ノード７〜変数ノード１２（図２に示す検査行列のパリティビットに対応する７列目〜１２列目）のうち、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が最も多い３である変数ノード８、および、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が最大である３の次に多い２である変数ノード７、変数ノード９および変数ノード１１を抽出する。] 図１ 図２ 図３
[0068] ここで、ビット調整部２０５で、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が最大である変数ノード８（８列目）以外にパディングされる残りの対数尤度比０のビットの数が１つであるのに対し、図３に示すように、パディングビットに対応する変数ノードとの接続総数が同じ２である変数ノードの数（抽出された列の数）は３つである。] 図３
[0069] そこで、ビット調整部２０５は、さらに、それらの複数の変数ノードの各変数ノードにおいて、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するパリティビット位置から順に、パディング候補とするパリティビット位置を抽出する。]
[0070] すなわち、ビット調整部２０５は、パンクチャリング部１０３（図１）と同様にして、図３に示すタナーグラフの変数ノード７、変数ノード９および変数ノード１１において、接続されるチェックノード毎のパディングビットとの接続数を比較する。よって、ビット調整部２０５は、変数ノード７の接続先チェックノード１におけるパディングビットとの接続数１およびチェックノード２におけるパディングビットとの接続数１と、変数ノード９の接続先チェックノード３におけるパディングビットとの接続数２と、変数ノード１１の接続先チェックノード５におけるパディングビットとの接続数１およびチェックノード６におけるパディングビットとの接続数１とを比較する。そして、ビット調整部２０５は、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数がより多いチェックノードに接続された変数ノードから順に、パンクチャリング候補とするパリティビットを抽出する。すなわち、ビット調整部２０５は、図３に示すタナーグラフの変数ノード７、変数ノード９および変数ノード１１（図２に示す検査行列の７列目、９列目および１１列目）において、パディングビットに対応する変数ノードとの接続数が２であるチェックノード３と接続された変数ノード９のパディングの優先順位を最も高くする。] 図１ 図２ 図３
[0071] よって、変数ノード７〜変数ノード１２（７列目〜１２列目）において対数尤度比０のビットをパディングするパリティビット位置の優先順位は、図３に示すように、変数ノード８（８列目）が１番、変数ノード９（９列目）が２番、変数ノード７（７列目）および変数ノード１１（１１列目）が３番、変数ノード１０（１０列目）および変数ノード１２（１２列目）が５番になる。] 図３
[0072] そして、図６に示すように、ビット調整部２０５は、ビットＲ１〜Ｒ８から成る８ビットの受信データにおいて、変数ノード１（１列目）および変数ノード２（２列目）に対応するシステマチックビット位置、つまり、受信データの先頭の１ビット目Ｒ１の前にパディングビットＰｄ１およびＰｄ２をパディングする。また、パディングする対数尤度比０のビットの数が２つであるので、ビット調整部２０５は、パディングの優先順位に従い、図６に示すように、変数ノード８（８列目）および変数ノード９（９列目）にそれぞれ対応するパリティビット位置、つまり、Ｒ５とＲ６との間に２つの対数尤度比０のビットをパディングする。これにより、Ｒ６〜Ｒ８がそれぞれ２ビットずつシフトされて配置される。ここで、対数尤度比０のビットがパディングされたパリティビット位置は、送信側の無線通信装置１００（図１）でパンクチャリングされたパリティビットＰ２，Ｐ３の位置と一致する。] 図１ 図６
[0073] このように、ビット調整部２０５は、送信側の無線通信装置１００のパンクチャリング部１０３が用いる検査行列と同一の検査行列に基づいて対数尤度比０のビットをパディングするパリティビット位置を特定する。これにより、送信側の無線通信装置１００でパンクチャリングされたパリティビット位置を送信側の無線通信装置１００から通知されなくても、送信側の無線通信装置１００で生成されるＬＤＰＣ符号語と同じデータ長の１２ビットのデータ（パディング後受信データ）を得ることができる。]
[0074] このように、本実施の形態によれば、受信データにおいて、チェックノードを介したパディングビットに対応する変数ノードとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビット位置から順に対数尤度比０のビットをパディングする。このため、対数尤度比０のビットがパディングされる変数ノードに対して、チェックノードを介してパディングビットの高い尤度を優先的により多く与えられ、尤度更新の効果の劣化を最小にしてＬＤＰＣ復号することができる。よって、パンクチャリングによる誤り率特性の劣化を最小限に抑えることができる。]
[0075] さらに、本実施の形態によれば、受信側の無線通信装置は、送信側の無線通信装置からパンクチャリングされたパリティビットの位置を通知されなくても対数尤度比０のビットをパディングするパリティビット位置を特定することができるため、通知情報によるオーバヘッドを増加することなく常に最適な誤り率特性を得られるＬＤＰＣ復号を行うことができる。]
[0076] （実施の形態２）
実施の形態１では、送信側の無線通信装置と受信側の無線通信装置との間で予め設定された位置にパディングビットを挿入する場合について説明したのに対し、本実施の形態では、検査行列に基づいてパディングビットを挿入する位置を決定する場合について説明する。]
[0077] 以下、本実施の形態に係るパディングビット挿入部１０１の動作について説明する。また、ここでは、２つのパディングビットが送信ビット列に挿入され、１つのパリティビットがパンクチャリングされる場合について説明する。]
[0078] 受信側の無線通信装置は、チェックノードを介して変数ノード間で互いに尤度の受け渡しを行う。このため、チェックノードとの接続数がより多い変数ノード（列重みがより大きい変数ノード）ほど、他の変数ノードへの尤度の受け渡し回数がより多くなる。]
[0079] また、より高い尤度を持つ変数ノードとより多く接続されるチェックノードほど、そのチェックノードを介して接続される他の変数ノードにより高い尤度を受け渡すことができるため、尤度更新の効果はより大きい。]
[0080] そこで、本実施の形態に係るパディングビット挿入部１０１は、送信ビット列において、変数ノードの複数の組み合わせのうち、変数ノード毎のチェックノードとの接続数の合計がより多く、かつ、各変数ノードの同一チェックノードとの接続数の合計がより多い組み合わせに属する各変数ノードに対応する複数のシステマチックビット位置にパディングビットを挿入する。]
[0081] パディングビット挿入部１０１におけるパディングビット挿入処理の具体例を示す。以下の説明では、図２に示す検査行列に代えて、図７に示す検査行列を用いてＬＤＰＣ符号化を行う。また、図７に示す検査行列に対応するタナーグラフを図８に示す。] 図２ 図７ 図８
[0082] まず、パディングビット挿入部１０１は、図８に示すタナーグラフにおけるシステマチックビットに対応する６つの変数ノード（変数ノード１〜変数ノード６）のうち２つの変数ノードを抽出する場合の全ての組み合わせにおいて、各組み合わせに属する各変数ノードのチェックノードとの接続数の合計を算出する。つまり、パディングビット挿入部１０１は、各組み合わせに属する各変数ノードの列重みの合計を算出する。図８に示すタナーグラフにおいて、変数ノード１の列重みは３であり、変数ノード２の列重みは３であるため、図９に示すように変数ノード１および変数ノード２の組み合わせ（１，２）の列重みの合計は６となる。また、図８に示すタナーグラフにおいて、変数ノード３の列重みは３であるため、図９に示すように変数ノード１および変数ノード３の組み合わせ（１，３）の列重みの合計は６となる。以下、同様に、変数ノード１および変数ノード４の組み合わせ（１，４）の列重みの合計は６となり、変数ノード１および変数ノード５の組み合わせ（１，５）の列重みの合計は７となり、変数ノード１および変数ノード６の組み合わせ（１，６）の列重みの合計は７となる。図９に示す組み合わせ（２，３）〜組み合わせ（５，６）についても同様である。] 図８ 図９
[0083] 次いで、パディングビット挿入部１０１は、各組み合わせにおいて、変数ノード間で同一チェックノードに重複して接続される数（以下、相関値という）を求める。相関値は、図７に示す検査行列において、変数ノード間で同一の行に‘１’が配置されている行数と等しい。図８に示すタナーグラフにおいて、変数ノード１および変数ノード２は、チェックノード６に重複して接続されているため、図９に示すように組み合わせ（１，２）の相関値は１となる。また、図８に示すタナーグラフにおいて、変数ノード１および変数ノード３は、チェックノード２およびチェックノード６の２つのチェックノードに重複して接続されているため、図９に示すように組み合わせ（１，３）の相関値は２となる。以下、同様に、組み合わせ（１，４）の相関値は２となり、組み合わせ（１，５）の相関値は２となり、組み合わせ（１，６）の相関値は２となる。図９に示す組み合わせ（２，３）〜組み合わせ（５，６）についても同様である。] 図７ 図８ 図９
[0084] さらに、パディングビット挿入部１０１は、各組み合わせにおける列重み合計と相関値との合計（以下、判定値という）を求める。ここで、チェックノードとの接続数がより多く、かつ、同一チェックノードへの接続数がより多い組み合わせほど、この判定値はより大きくなる。図９に示すように、組み合わせ（１，２）では、列重みの合計が６であり、相関値が１であるため、判定値は７となる。また、図９に示すように、組み合わせ（１，３）では、列重みの合計が６であり、相関値が２であるため、判定値は８となる。図９に示す組み合わせ（１，４）〜組み合わせ（５，６）についても同様である。] 図９
[0085] そして、パディングビット挿入部１０１は、判定値が最も大きい組み合わせを選択し、送信ビット列において、その組み合わせに属する各変数ノードに対応する複数のシステマチックビット位置にパディングビットを挿入する。よって、図１０に示すように、パディングビット挿入部１０１は、４ビットの送信ビット列Ｓ１,Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４において、図９に示す判定値が最も大きい１０である組み合わせ（５，６）に属する変数ノード５および変数ノード６にそれぞれ対応するシステマチックビット位置、つまり、送信ビット列の４ビット目Ｓ４の後にパディングビットＰｄ１およびＰｄ２を挿入する。これにより、パディングビット挿入部１０１は、ＬＤＰＣ符号化がなされる６ビットのビット列Ｓ１,Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｐｄ１，Ｐｄ２を得ることができる。そして、ＬＤＰＣ符号化部１０２において、６ビットのビット列Ｓ１,Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｐｄ１，Ｐｄ２に対してＬＤＰＣ符号化が行われ、６ビットのシステマチックビットＳ１,Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｐｄ１，Ｐｄ２と６ビットのパリティビットＰ１〜Ｐ６とから成る１２ビットのＬＤＰＣ符号語が得られる。] 図１０ 図９
[0086] また、パンクチャリング部１０３は、実施の形態１と同様の方法で、パンクチャリングするパリティビットの位置およびパンクチャリングするパリティビットの数を特定する。具体的には、パンクチャリング部１０３は、図８に示すタナーグラフのパリティビットに対応する変数ノード７〜変数ノード１２（図７に示す検査行列における７列目〜１２列目）の間において、チェックノードを介して接続されるパディングビットに対応する変数ノードとの接続総数を比較する。よって、変数ノード７〜変数ノード１２（７列目〜１２列目）におけるパンクチャリングの優先順位は、図８に示すように、パディングビットとの接続総数が４である変数ノード１０（１０列目）が１番、パディングビットとの接続総数が３である変数ノード９（９列目）および変数ノード１１（１１列目）が２番、パディングビットとの接続総数が２である変数ノード７（７列目）および変数ノード８（８列目）が４番、パディングビットとの接続総数が１である変数ノード１２（１２列目）が６番になる。] 図７ 図８
[0087] そして、パンクチャリングするパリティビットの数が１つであるので、パンクチャリング部１０３は、パンクチャリングの優先順位に従い、図１０に示すように、６ビットのシステマチックビットＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｐｄ１，Ｐｄ２と６ビットのパリティビットＰ１〜Ｐ６とから成る１２ビットのＬＤＰＣ符号語において、１０列目（変数ノード１０）のパリティビットＰ４をパンクチャリングする。よって、図１０に示すように、パンクチャリング部１０３では、１２ビットのＬＤＰＣ符号語からパディングビットＰｄ１およびＰｄ２が除去され、パリティビットＰ４がパンクチャリングされ、９ビットのＬＤＰＣ符号語が得られる。] 図１０
[0088] また、受信側の無線通信装置２００（図５）のビット調整部２０５は、パディングビット挿入部１０１と同様の方法で、パディングビットをパディングするシステマチックビット位置を特定するとともに、パンクチャリング部１０３と同様の方法で、パンクチャリングされたパリティビット位置を特定する。] 図５
[0089] このように、本実施の形態によれば、チェックノードとの接続数がより多く、かつ、同一チェックノードとの接続数の合計がより多い組み合わせに属する各変数ノードに対応するシステマチックビット位置にパディングビットを挿入する。これにより、パディングビットが持つ高い尤度を多くのチェックノードに受け渡すことができるため、各変数ノードにおける尤度更新の効果を向上することができる。さらに、同一チェックノードを介して接続される複数のパディングビットが持つ高い尤度をパンクチャリングされたパリティビット位置に対して優先的に受け渡すことができるため、パンクチャリングによる誤り率特性の劣化を最小限に抑えることができる。]
[0090] なお、本実施の形態における組み合わせ選択方法は一例であり、変数ノードの複数の組み合わせのうち、チェックノードとの接続数がより多く、かつ、同一チェックノードへの接続数がより多い組み合わせを選択することができさえすれば、上記の選択方法に限定されるものではない。]
[0091] 以上、本発明の各実施の形態について説明した。]
[0092] なお、上記実施の形態では、パンクチャリングされるパリティビットの数をＬＤＰＣ符号語長と制御部１１１から設定される送信ブロックサイズとの差に基づいて決定した。しかし、パンクチャリングされるパリティビットの数を、マザー符号化率と制御部１１１から設定されるパンクチャリング後のＬＤＰＣ符号語の符号化率Ｒとの差に基づいて決定してもよい。例えば、パンクチャリングされるパリティビットの数はN(1-(Rm/R))-Npad(1-(1/R))により求められる。ここで、Ｎｐａｄはパディングされるパディングビット数を示す。]
[0093] また、上記実施の形態で用いるパディングビットは、送信側の無線通信装置１００と受信側の無線通信装置２００との間で既知（共通）でありさえすれば‘１’でも‘０’でもよい。例えば、パディングビット系列は、全て‘０’の系列、全て‘１’の系列、または、‘０’と‘１’とで構成される共通な系列であってもよい。]
[0094] また、上記実施の形態では、本発明をＦＤＤ（Frequency Division Duplex）システムで実施する場合を例にとって説明したが、本発明はＴＤＤ（Time Division Duplex）システムで実施することも可能である。ＴＤＤシステムの場合、上り回線の伝搬路特性と下り回線の伝搬路特性との相関性が非常に高いので、送信側の無線通信装置１００は、受信側の無線通信装置２００からの信号を用いて受信側の無線通信装置２００における受信品質を推定することができる。よって、ＴＤＤシステムの場合には、受信側の無線通信装置２００がＣＱＩによる回線品質の報告を行わず、送信側の無線通信装置１００において回線品質を推定してもよい。]
[0095] また、図２および図７に示す検査行列は一例であり、本発明の実施に使用可能な検査行列は図２および図７に示す検査行列に限定されない。] 図２ 図７
[0096] また、送信側の無線通信装置１００の制御部１１１で設定される送信ブロックサイズおよび符号化率は、回線品質に応じて決定されるものに限定されず、一定に固定されたものでもよい。]
[0097] また、本実施の形態では、回線品質としてＳＩＮＲを推定したが、ＳＮＲ、ＳＩＲ、ＣＩＮＲ、受信電力、干渉電力、ビット誤り率、スループット、所定の誤り率を達成できるＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）等を回線品質として推定してもよい。また、ＣＱＩはＣＳＩ（Channel State Information）と表されることもある。]
[0098] また、移動体通信システムにおいて、送信側の無線通信装置１００を無線通信基地局装置に備え、受信側の無線通信装置２００を無線通信移動局装置に備えることができる。また、送信側の無線通信装置１００を無線通信移動局装置に備え、受信側の無線通信装置２００を無線通信基地局装置に備えることもできる。これにより、上記同様の作用・効果を奏する無線通信基地局装置および無線通信移動局装置を実現することができる。]
[0099] また、無線通信移動局装置はUE、無線通信基地局装置はNode Bと称されることがある。]
[0100] また、上記実施の形態では、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。]
[0101] また、上記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チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。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。]
[0102] また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。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・プロセッサを利用してもよい。]
[0103] さらには、半導体技術の進歩また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よい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。]
[0104] 本発明は、移動体通信システム等に適用することができる。]
図面の簡単な説明

[0105] 本発明の実施の形態１に係る送信側の無線通信装置のブロック構成図
本発明の実施の形態１に係る検査行列
本発明の実施の形態１に係るタナーグラフ
本発明の実施の形態１に係るパンクチャリング処理を示す図
本発明の実施の形態１に係る受信側の無線通信装置のブロック構成図
本発明の実施の形態１に係るパディング処理を示す図
本発明の実施の形態２に係る検査行列
本発明の実施の形態２に係るタナーグラフ
本発明の実施の形態２に係る変数ノードの組み合わせを示す図
本発明の実施の形態２に係るパンクチャリング処理を示す図]

权利要求:

請求項1
第１のビット列にパディングビットを挿入して第２のビット列を生成する挿入手段と、前記第２のビット列に対して検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化を行ってシステマチックビットとパリティビットとから成る符号語を得る符号化手段と、前記符号語において、チェックノードを介した前記パディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングするパンクチャリング手段と、を具備する送信側の無線通信装置。
請求項2
前記挿入手段は、前記システマチックビットのビット数と前記第１のビット列のビット数との差に基づいて決定される個数のパディングビットを挿入する、請求項１記載の無線通信装置。
請求項3
前記パンクチャリング手段は、前記接続数の合計が同じ複数のパリティビットがある場合は、それらの複数のパリティビットの各パリティビットにおいて、前記接続数がより多いチェックノードと接続された変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする、請求項１記載の無線通信装置。
請求項4
前記挿入手段は、前記第１のビット列において、変数ノードの複数の組み合わせのうち、変数ノード毎のチェックノードとの接続数の合計がより多く、かつ、各変数ノードの同一チェックノードとの接続数の合計がより多い組み合わせに属する各変数ノードに対応する複数のシステマチックビット位置に前記パディングビットを挿入する、請求項１記載の無線通信装置。
請求項5
受信ビット列にパディングビットをパディングして第１の受信データを生成するとともに、前記第１の受信データにおいて、チェックノードを介した前記パディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビット位置から順に対数尤度比０のビットをパディングして第２の受信データを生成するパディング手段と、前記第２の受信データに対して、検査行列を用いたＬＤＰＣ復号を行って復号ビット列を得る復号手段と、を具備する受信側の無線通信装置。
請求項6
前記無線通信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、請求項１記載の無線通信装置。
請求項7
前記無線通信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、請求項５記載の無線通信装置。
請求項8
送信ビット列とパディングビットとを含むビット列に対して検査行列を用いたＬＤＰＣ符号化を行って得られるシステマチックビットとパリティビットとから成る符号語におけるパンクチャリング方法であって、前記符号語の各パリティビットにおいて、チェックノードを介した前記パディングビットとの接続数の合計がより多い変数ノードに対応するパリティビットから順にパリティビットをパンクチャリングする、パンクチャリング方法。