階層化受信機構造

专利摘要:
反復的階層型受信機構造を使用するワイヤレス通信システムでデータの階層化伝送を受信する方法及び装置が本明細書で開示される。一実施形態では、受信機が、コード化データの層１を反復的に復号化する層１デマッパ及び層１アウタデコーダと、コード化データの層２を反復的に復号化する層２デマッパ及び層２アウタデコーダとを備え、層１デマッパは、１つ又は複数の反復のそれぞれで、受信信号データの第１情報層のビットのみについて尤度推定の層１セットを生成し、尤度推定の層１セットが、受信信号データに応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、層１以外の少なくとも１つの層に関する復号化方式で、アウタデコーダで生成される尤度推定のうちの１つ又は複数にも応答して生成され、層１アウタデコーダは、層１デマッパからの層１尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために更新後層１尤度推定を層１デマッパにフィードバックし、層２デマッパは、１つ又は複数の反復のそれぞれで、受信信号データの層２の情報ビットのみについて尤度推定の層２セットを生成し、尤度推定の層２セットが、受信信号データに応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、層２以外の少なくとも１つの層に関する復号化方式で、アウタデコーダで生成される尤度推定のうちの１つ又は複数にも応答して生成され、層２アウタデコーダは、層２デマッパからの層２尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために更新後層２尤度推定を層２デマッパにフィードバックする。
公开号:JP2011515917A
申请号:JP2010549790
申请日:2009-03-02
公开日:2011-05-19
发明作者:カール−エリック，；ダブリュ． サンドバーグ，；ショーン；エー． ランプラシェド，
申请人:株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ；
IPC主号:H04J99-00

专利说明:

[0001] [0001]本特許出願は、２００８年３月３日出願の「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ／ＱＡＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ＢＩＣＭ／ＩＤ」という名称の、対応する米国特許仮出願第６１／０３３１２０号に対する優先権を主張し、参照によりそれを組み込む。]
発明の分野

[0002] [0002]本発明の実施形態は、１つ又は複数の送信アンテナ並びに１つ又は複数の受信アンテナを備えるワイヤレスシステムを介して情報を受信する受信機構造の分野に関し、より詳細には、本発明の実施形態は、情報が多層フォーマットでアンテナから送信され、ワイヤレス通信システム内の受信機が、複数の送信アンテナを介して送信される信号を受信し、反復的復号化を実施する多段デコーダを使用して情報層を復号化するケースに関する。]
発明の背景

[0003] [0003]将来のワイヤレスシステムでは、所与の伝送帯域幅内で達成可能なデータレートを向上させるために、無線周波数スペクトルのより効果的な利用が必要となる。このことは、信号処理と組み合わされた複数の送信（入力）アンテナ及び複数の受信（出力）アンテナを使用することによって達成することができる。こうしたシステムは、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムと呼ばれる。]
[0004] [0004]いくつかの最近開発された技法及び台頭しつつある標準は、ＭＩＭＯを使用することに基づく。しかし、そのようなシステムを配置する際の主な課題の１つは、アンテナの数と共に復号化（受信機）の複雑度が指数関数的に増大することである。特にメディア配信では、固有不均一誤り保護特性を有するシステムも注目される。]
[0005] [0005]階層型コンステレーションと複数のコーダを組み合わせて使用することに基づく階層化伝送システムの概念が、ブロードキャストＭｅｄｉａＦＬＯシステムなどの単一入力単一出力システムで使用されてきた。このＭｅｄｉａＦＬＯシステムは単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）システムである。このシステムでは、２つの層の情報が、同一の時間資源及び周波数資源を使用して伝送される。第１層「層１」は、「ベース」層又は「コア」層とも呼ばれ、高優先順位情報を送信するのに使用される。第２層「層２」は、「拡張」層とも呼ばれ、層１よりも優先順位が低い情報を送信するのに使用される。伝送システムは、層１を層２よりも高い堅牢性で、例えば層２よりも低い損失及び／又は低い受信信号対雑音比で受信することができるように設計される。配信されるメディア品質及びカバレッジエリアの点での、そのような階層化システムのメディア配信に対する利点を当業者は理解されたい。]
[0006] [0006]階層化伝送を使用して、どの層が配信で同じ堅牢性又はサービス品質を必要とするかに関する情報を配信することもできる。そのようなシステムでは、（ほぼ）同じ配信特性を有するように層を調節することができる。そのようなケースでの階層化伝送の利点は、階層化伝送フォーマットによって可能となる復号化構造及び受信機構造が単純化される点である可能性がある。]
[0007] [0007]多層ＭＩＭＯ方式は、当技術分野で周知である。伝送システムは十分に指定されるが、こうしたＭＩＭＯシステム及びＳＩＳＯシステムに関する受信機アーキテクチャはまだ開発中である。具体的には、ＭＩＭＯに関する現在の受信機方式は反復的ではなく、複雑度の考慮を考え、共同依存性並びに復号化プロセス中の層間の情報の交換に関する複雑さを考えると、反復的受信機の設計は自明ではない。]
[0008] [0008]そのような１つの非反復的な多層ＭＩＭＯ方式は、単純最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）デコーダを使用して、層１の低複雑度ＭＭＳＥ推定を行う。次いで、こうした（どちらかと言えば雑音の多い）推定を使用して、「ハード」（固定）層１ビット推定を生成し、次いでそれを使用して、層２の最尤復号化を行う。ここで、層２は、層１が既知であると仮定して復号化している。これは、高レート及び高スペクトル効率を配信するのにあまり効率的なコーディングではない。具体的には、そのような方式は主に、低アウタコードレートを使用する低レートでの使用に適用可能であるように見え、非常に雑音の多い層１推定、及びそのような推定が層２復号化に伝播する誤りを強力なアウタコードで訂正することができる。さらに、この方式は、層２の知識がほとんど又は全くなしに層１が復号化されるので、層１の復号化の性能を厳しく制限する。]
[0009] 反復的階層化受信機構造を使用するワイヤレス通信システムでデータの階層化伝送を受信する方法及び装置が本明細書で開示される。一実施形態では、受信機が、コード化データの層１を反復的に復号化する層１デマッパ及び層１アウタデコーダと、コード化データの層２を反復的に復号化する層２デマッパ及び層２アウタデコーダとを備え、層１デマッパは、１つ又は複数の反復のそれぞれで、受信信号データの第１情報層のビットのみについて尤度推定の層１セットを生成し、尤度推定の層１セットが、受信信号データに応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、層１以外の少なくとも１つの層に関する復号化方式で、アウタデコーダで生成される尤度推定のうちの１つ又は複数にも応答して生成され、層１アウタデコーダは、層１デマッパからの層１尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために更新後層１尤度推定を層１デマッパにフィードバックし、層２デマッパは、１つ又は複数の反復のそれぞれで、受信信号データの層２の情報ビットのみについて尤度推定の層２セットを生成し、尤度推定の層２セットが、受信信号データに応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、層２以外の少なくとも１つの層に関する復号化方式で、アウタデコーダで生成される尤度推定のうちの１つ又は複数にも応答して生成され、層２アウタデコーダは、層２デマッパからの層２尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために更新後層２尤度推定を層２デマッパにフィードバックする。]
図面の簡単な説明

[0010] [0009]以下で与えられる詳細な説明及び本発明の様々な実施形態の添付の図面から、本発明をより完全に理解されよう。しかし、以下で与えられる詳細な説明及び本発明の様々な実施形態の添付の図面が本発明を特定の実施形態に限定すると理解すべきではなく、説明及び理解のだけのものに過ぎないと理解されたい。
階層化ＢＩＣＭＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムのための送信機構造のブロック図である。
受信機での無線フロントエンド及びチャネル状態情報推定のブロック図である。
デマッパがそれぞれのアウタデコーダと共に反復することができ、任意選択で、必要に応じて、ある層のアウタデコーダと別の層のデマッパとの間で更新尤度情報を渡す受信機構造の、本発明の一般的な実施形態のブロック図である。
非階層型１６ＱＡＭコンステレーションの一実施形態を示す図である。
図１のシステムで使用することのできる一様な１６ＱＡＭに関するセットパーティションタイプマッパの一実施形態を示す図である。
最下位２ビットに対する最上位２ビットで表される相対エネルギーが調節される、図５のマッパの改良である非一様１６ＱＡＭに関するセットパーティションタイプマッパの一実施形態を示す図である。] 図１ 図５
発明の詳細な説明

[0011] [0010]多層ＭＩＭＯ伝送に特に適した、新規な反復的階層化復号化（受信機）構造及び方法が開示される。一実施形態では、この方式は、各情報層についてのいくつかの反復的復号化方式を含み、そのような方式は、必要に応じて、独立して反復を操作すること、及び従属的に反復を操作することのどちらも行う。「ソフト」尤度情報を効率的に計算し、ある情報層に焦点を当てるアウタデコーダと、別の情報層に焦点を当てるデマッパとの間でそのような尤度情報を渡すことにより、柔軟な構造が可能となる。そのように行うことにより、各層の復号化方式間で渡され、各層の復号化方式によって認識される推定誤り及び雑音が低減され、したがって復号化性能が改善され、高伝送レートがサポートされる。]
[0012] [0011]本発明の実施形態は、１つ又は複数の送信アンテナ並びに１つ又は複数の受信アンテナを備えるワイヤレス通信システムを介して階層化情報を受信する低減複雑度反復的受信機構造を含む。そのような受信機は、ワイヤレスシステム内の移動端末の一部でよい。本発明の一実施形態は、主に順方向リンク、すなわち基地局からモバイルへの伝送方向に対処し、より具体的には、こうしたシステム内のモバイルのための低減複雑度反復的受信機構造及び／又は不均一誤り保護方式に対処する。しかし、本発明の実施形態は、基地局で複雑度を低減すること、及び／又は逆リンクストリームでの不均一誤り保護が望ましいシナリオで、逆リンクにも適用することができる。]
[0013] [0012]一実施形態では、受信機構造は、複数の送信アンテナを介して送信される階層化フォーマットの情報を搬送する信号を受信する。こうした送信アンテナは、複数の基地局にわたって分散させることができる（すなわち、一緒に配置されない）。一システム実施形態では、送信アンテナが同一基地局で一緒に配置される。例えばＯＦＤＭシステムでの循環プレフィックス長の設計で、受信でのタイミング遅延に関する適切な考慮が反映された後は、送信アンテナの位置はこの実施形態にとって重要ではない。信号処理と組み合わせたとき、複数の送信アンテナ及び受信アンテナは、帯域幅効率（データレート）が向上し、出力効率（レンジ）が拡張された通信リンクを生み出すことができる。]
[0014] [0013]一実施形態では、ワイヤレス通信システムは、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を用いる広帯域伝送を使用し、情報ストリームをいくつかの情報層に分割し、いくつかのアウタチャネルコードを各層について１つ使用する。検出効率のために反復的復号化（ＩＤ）が使用される。システムは、情報層の相対的サイズ及び各アウタコードのレートを適切に選ぶことにより、情報層間の柔軟な不均一誤り保護を実現することができる。]
[0015] [0014]一実施形態では、ワイヤレス通信システムは、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を用いる広帯域伝送を使用し、情報ストリームをいくつかの情報層に分割し、いくつかのアウタバイナリチャネルコードを各層について１つ使用する。一実施形態では、伝送効率のためにビットインターリーブコード化変調（ＢＩＣＭ）がこうしたバイナリコードと共に使用され、検出効率のために反復的復号化（ＩＤ）が使用される。一実施形態では、システム内に時空ブロックコードはなく、ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムだけである。システムは、層の相対サイズ及び各アウタコードのレートを適切に選ぶことにより、情報層間の柔軟な不均一誤り保護を実現することができる。]
[0016] [0015]一実施形態では、いずれかが大きなＱＡＭコンステレーションを使用することのできる多数の送信アンテナを備える高レートシステム（複数可）について特に、ワイヤレス通信システムは、情報ストリームをいくつかの情報層に分割し、いくつかのアウタチャネルコードを各層について１つ使用する。システムは、必ずしも不均一誤り保護だけを目標とするのではなく、検出効率のためにも反復的多段復号化が使用され、デマッピング操作の複雑度を低減するために、バイナリアウタエンコーダ及びコンパニオンバイナリインターリーバを用いるマルチレベルコーディングを伴う階層化（階層型）変調が利用される。]
[0017] [0016]上述の実施形態では、多段復号化を使用することによって復号化が行われ、構成要素デコーダは、様々な組合せのＭＡＰ、ＭａｘｌｏｇＭＡＰ、適応Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ 「Ｍ」アルゴリズム（ＳＯＭＡ）からなることができ、アウタデコーダは、アウタバイナリエンコーダ又はアウタ非バイナリエンコーダに対応する。この復号化は、反復的多段復号化と共に使用される軟出力を生成する。マルチレベルコーディング及び多段復号化構造は、受信機複雑度の低減と、層間の均一誤り保護又は不均一誤り保護のどちらも達成する。]
[0018] [0017]一実施形態では、多数の送信アンテナ及び大きなＱＡＭコンステレーションを有する高レートシステムについて特に、各層の復号化での反復は、層内で独立に行うこと、及び必要に応じて層間で従属的に行うことのどちらも可能である。層間の依存性は、ある層についてのソフト情報を、別の層を復号化する構成要素に渡すことによって実装される。例えば、層１反復的デコーダは、層２についてのソフト情報を使用して、その層１の復号化を改善する。層２反復的デコーダは、層１についてのソフト情報を使用して、その層２の復号化を改善する。各層についての各デコーダは、それ自体の層の推定をさらに改善することを反復することができる。次いで、改善後の推定を必要に応じてデコーダ間で渡して、推定をさらに改善することができる。一実施形態では、そのような情報を渡すこと、並びに層内と層間の両方での反復は柔軟性があり、システムの複雑度復号化性能の必要を満たすように調節することができる。]
[0019] [0018]以下の説明では、本発明のより完全な説明を与えるために多数の細部が説明される。しかし、こうした特定の細部なしに本発明を実施できることは当業者には明らかであろう。別の場合には、本発明を不明瞭にするのを避けるために、周知の構造及び装置が、詳細に示されるのではなく、ブロック図形式で示される。]
[0020] [0019]以下の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する操作のアルゴリズム表現及び記号表現によって提示される。こうしたアルゴリズム的な説明及び表現は、データ処理技術分野の技術者がその成果の主旨を当業者に効果的に伝えるために使用される手段である。アルゴリズムはこの場合、且つ一般に、所望の結果に導く首尾一貫したステップのシーケンスと考えられる。ステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。通常、必須ではないが、こうした量は、格納、転送、組合せ、比較、或いは操作することのできる電気信号又は磁気信号の形態を取る。時には、主に一般的な用法の理由で、こうした信号をビット、値、要素、シンボル、文字、用語、数字などとして参照することが好都合であることが示されている。]
[0021] [0020]しかし、こうした用語及び類似の用語のすべてが適切な物理量と関連付けられるべきであり、こうした用語及び類似の用語のすべては、こうした量に適用される好都合なラベルに過ぎない。別段の具体的な言及がない限り、以下の議論から明らかなように、説明全体を通して、「処理」、「計算」、「決定」、「判定」、「表示」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理（電子）量として表されるデータを操作し、コンピュータシステムメモリ又はレジスタ又は他のそのような情報格納装置、情報伝送装置、又は情報表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに変換する、コンピュータシステム又は類似の電子コンピューティング装置の動作及びプロセスを指すことを理解されたい。]
[0022] [0021]本発明はまた、本明細書の操作を実施する装置に関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構築することができ、又はコンピュータ内に格納されたコンピュータプログラムによって選択的に活動化又は再構成される汎用コンピュータを含むことができる。そのようなコンピュータプログラムは、限定はしないが、フロッピィディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カード又は光カードを含む任意のタイプのディスク、電子命令を格納するのに適し、コンピュータシステムバスにそれぞれ結合された任意のタイプの媒体などのコンピュータ可読記憶媒体内に格納することができる。]
[0023] [0022]本明細書で提示されるアルゴリズム及び表示は、何らかの特定のコンピュータ又は他の装置に固有に関係するわけではない。本明細書の教示によるプログラムと共に様々な汎用システムを使用することができ、又はより特殊化された装置を構築して、必要な方法ステップを実施することが好都合であることを示すことができる。こうした様々なシステムに関する必要な構造は、以下の説明から明らかとなるであろう。さらに、本発明は、特定のプログラミング言語を参照して説明されない。様々なプログラミング言語を使用して、本明細書に記載の本発明の教示を実施できることを理解されよう。]
[0024] [0023]機械可読媒体は、マシン（例えばコンピュータ）で読取り可能な形式で情報を格納又は送信する任意の機構を含む。例えば、機械可読媒体は、読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、電気的、光学的、音響的、又は他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）などを含む。
概要
[0024]ワイヤレス通信システム内のマルチレベル伝送に適用可能な適応低減複雑度反復的受信機構造に関する方法及び装置が開示される。一実施形態では、通信システムは、広帯域伝送のためのＯＦＤＭ、高スペクトル効率のためのＭＩＭＯ及び大きなＱＡＭコンステレーション、階層型ＱＡＭコンステレーションを伴うビットインターリーブコード化変調方式（ＢＩＣＭ）のためのビットインターリーバ、及びアウタバイナリコードを使用する。]
[0025] [0025]一実施形態では、受信機構造は、情報ビットについてのソフト（尤度）情報を渡すことによって検出を反復的に実施するＭＩＭＯ検出器を有する。したがって、インナＭＩＭＯ階層化デマッパとアウタデコーダが共に、ソフトインソフトアウト（ＳＩＳＯ）検出／復号化を実施する。一実施形態では、バイナリアウタコードは、例えばターボコード、正規畳込みコード、ＲＣＰＣコード、及びＬＤＰＣコードでよい。本明細書の教示は、任意のタイプの選択されたバイナリコード及びコードレートに適用可能である。]
[0026] [0026]一実施形態では、受信機構造は、ジョイントデマッパを含む軟出力ＭＩＭＯ検出器を有する。一実施形態では、インナジョイントデマッパは、適応軟出力Ｍアルゴリズム（ＳＯＭＡ）である。すなわち、受信機内の軟出力ＭＩＭＯ検出器は、修正後軟出力Ｍアルゴリズム（ＳＯＭＡ）を適応的に利用する。軟出力ＭＩＭＯ検出器は、ＯＦＤＭシステム内のあらゆるトーン又はサブチャネルについて適用され、復号化のあらゆる反復で適用される。クラシック「Ｍ」アルゴリズムデマッパと同様に、ＳＯＭＡ検出器（デマッパ）は、そのＭＩＭＯ検出（デマッピング／尤度計算）プロセスで、候補の総数のうちの（良好な、注意深く選択された）部分だけを考慮し、したがってかなりの複雑度低減を達成することができる。クラシック「Ｍ」アルゴリズムとは異なり、ＳＯＭＡは、それが処理する各ビット及び／又はシンボルについて効率的且つ正確なソフト情報の推定を提供することができる。一実施形態では、階層化の場合、信号コンステレーション中のビットの総数が、任意でパラレルストリームに細分される。例えば、コード化信号（シンボル）ポイントごとに６ビットを有する６４ＱＡＭでは、コード化ビットストリームが、それぞれ３ビットの２つのグループに分割され、又は例えばそれぞれ２ビットの３つのグループに分割され、或いは例えばそれぞれ２ビット及び４ビットの２つのグループ、又はそれぞれ４ビット及び２ビットの２つのグループに分割される。もちろん、それぞれのケースについて、ビット誤り率と、信号対雑音比性能と、複雑度削減の程度との間の兼ね合いがある。性能はまた、各情報層に適用されるアウタコードレートの影響も受け、各情報層は、所与のコード化層を生成するようにコード化される。後で、それぞれ２ビットの２つのサブセットに分割することのできる（１６ＱＡＭコンステレーションにわたる）４ビットのケースについて、図５及び６で例が与えられる（本質的に、各シンボルが加法的２次ＱＰＳＫコンステレーションによって拡張されるメインＱＰＳＫコンステレーション）。] 図５
[0027] [0027]代替実施形態では、インナジョイントデマッパ（又はそれらの少なくとも一部）は、より単純なＭＭＳＥデコーダであり、或いは様々なステージ又は反復で、さらに高性能のＭａｘｌｏｇＭＡＰである。この説明の残りの部分では、別段の明示的な説明がない限り、すべての構成要素デコーダが適応ＳＯＭＡであるかのように実施形態を説明する。特定の層についての復号化方式が、ソフト情報を他の層に送る必要があるものの、非ＳＯＭＡ設計から恩恵を受けることができるケースでは、他の可能なデマッパを使用することができる。例えば、非常に低レートのアウタコード（例えば１／２以下のレート）が特定の層について使用される場合、ＭＭＳＥデコーダでその層について複雑度低減を達成することができる。]
[0028] [0028]一実施形態では、各層内のＳＯＭＡが、適応的に、且つ階層化復号化操作での機能を考慮に入れて使用される。各ＳＯＭＡモジュールで探査される候補の数は、あるケースでは、検出ツリー内の各ノード又はレベルから延びる経路数であるパラメータＭによって制御される。候補の数は、ツリー内の先に終了した経路数にもある程度影響を受ける。ツリー内の先に終了した経路数は、軟出力計算で役割を果たすからである。この値はＴと表され、軟出力値計算でアルゴリズムによって使用される。検出プロセス全体では、反復数Ｉも全復号化複雑度及び関連する性能に影響を与えている。]
[0029] [0029]反復は、層内で、他の層からの更新とは無関係に行えることに留意されたい。例えば、層１用のＳＯＭＡモジュール（図３でＤＥＭＡＰ１と表される）は、層２からのソフト情報（図３のＬＬＲ＿Ｌ３４１）に対する更新がない場合であっても、そのアウタデコーダ（図３でＯＤＥＣ１と表される）の間で反復することができる。同様の柔軟性が層２の復号化で可能となる。独立した反復により、各層が生成するソフト情報を他の層に渡す前に、各層がそうした情報の信頼性を潜在的に改善することが可能となる。] 図３
[0030] [0030]反復は、層間で従属的に行うこともでき、高レート伝送システム（例えば、ＭＩＭＯ４×４以上、モデム１６ＱＡＭ以上、及び３／４以上のレートのアウタコード）では、復号化プロセスの１つ又は複数の例で情報が層間で渡されることは重要である。例えば、層１についての反復は、層２の尤度情報（ＬＬＲ＿Ｌ）の各更新が層２の復号化（ＤＥＭＡＰ２プロセス及びＯＤＥＣ２プロセスの後）から利用可能になった後に行うことができる。例えば、層１についての反復は、層２の尤度情報（ＬＬＲ＿Ｌ）の設定されたいくつかの反復（更新）が、層２の復号化（設定されたいくつかのＤＥＭＡＰ２プロセス及びＯＤＥＣ２プロセスの後）での設定されたいくつかの反復から利用可能となった後に行うことができる。同様の柔軟性が層２の復号化で可能となる。従属的反復は階層化復号化にとって重要である。それにより、ある層が、別の層からのソフト情報の信頼性の改善から恩恵を受けることが可能となるからである。しばしば、ある層の信頼性の欠如が、別の層の復号化に害を与える可能性がある。このことは、（たとえあったとしても）復号化プロセスで層１だけが層２に１度情報を送る非反復的方式について真実である。]
[0031] [0031]ＯＦＤＭシステムであらゆる反復の間、及びあらゆるトーンについて、ＳＯＭＡ検出が実施される。本発明では、パラメータＭ及びＴ及び／又はＩは、所与の全複雑度レベルについての最良の全体的性能のために、従属的反復又は独立的反復に対して必要とされることがある通りに、任意選択で適応的に選択される。適応性を誘導する量は、様々なＯＦＤＭトーンの品質である。一定のトーンに対する高信号レベル或いは大きな信号対雑音比ＳＮＲは、そのトーンに対する良好な品質レベルを意味する。この場合、小さいＭの値、小さいＴの値、及び潜在的には小さいＬの値で復号化することで十分である。一方、不十分な品質のトーン、すなわち信号レベル又はＳＮＲが低いトーンでは、全体の複雑度を最良に用いるためにＭ、Ｔ、及びＩの値を大きくする必要がある。適応性はまた、経時的に、すなわち連続するＯＦＤＭシンボルにわたって拡張することもできる。さらに別の任意選択のＳＯＭＡ適応性は、受信した信号エネルギーに基づいてシンボルをリオーダすることによる、ツリーシンボル位置にわたるものである。最高の信号エネルギーを有するシンボルがＳＯＭＡツリーのルートに配置され、他のシンボルが、降下する信号エネルギーに従って順序付けられる。]
[0032] [0032]一実施形態では、階層型コンステレーションの場合に、その動作をビットストリーム全体のサブセット（例えば層１）だけに関する尤度推定を作成することに焦点を当てさせることにより、ＳＯＭＡアルゴリズムが拡張される。例えば、全（階層型）コンステレーションが１６ＱＡＭであり、層１が２ＭＳＢであり、層２が２ＬＳＢである場合、所与の１６ＱＡＭシンボルについて、２つの層２ビットを固定することは、２ＭＳＢが４つの１６ＱＡＭコンステレーションポイントのうちの１つから来ることを示唆する。したがって、このコンステレーションを「デマッピング」する際の可能な決定は、フルジョイントデマッピングでのような１６個ではなく、４つだけである。したがって、例えば、こうした可能な決定だけに焦点を当てるように図３のデマッパＤＥＭＡＰ１を単純化することができる。同様の単純化をＤＥＭＡＰ２に適用することができる。] 図３
[0033] [0033]一実施形態では、多段操作についてＳＯＭＡを単純化するために、ビットストリーム全体のサブセット（例えば層１）だけに関する尤度推定を作成するために、他のサブセット（例えば層２）からのビットの尤度を固定することによってＳＯＭＡが操作される。例えば、層１を復号化するとき、層２で表されるビットの想定される尤度を固定することによってＤＥＭＡＰ１を単純化することができる。所与の４ビットのシンボルについて２ＬＳＢの尤度を固定する場合、前と同様に、行わなければならないＭＳＢの可能な選択肢は４つだけであり、各尤度は、ＬＳＢの尤度によって定義される尤度を有する４つの項に依存する。したがって、１６個のコンステレーションポイントがあるが、このシステムでは、４つの可能なＬＳＢ選択肢にわたってそれぞれについて平均を取ることによってそれぞれの可能なＭＳＢ選択肢を考慮する単純化されたシステムを考慮することができる。本質的に、このシステムは、４つのオプションの４つのグループにわたって平均を取り、ＳＯＭＡツリー内の各層で暗黙的には４つのオプションであるものを生成する。これにより、ＳＯＭＡツリーの複雑度及びＳＯＭＡツリー探索が著しく低減される。同様の単純化を、３つ以上の層を有するシステム内のＤＥＭＡＰ２及び他のデマッパに適用することができる。]
[0034] [0034]別の実施形態では、多段操作についてＳＯＭＡをさらに単純化するために、低減（暗黙的）コンステレーションに対してＳＯＭＡが操作される。この拡張は、ビットに関する尤度を仮定するのではなく、他の層に対するＳＯＭＡ出力を生成するときに様々な層内の固定ビット値を仮定することによって達成される。この実施形態では、ＳＯＭＡツリー探索でのいくつかのビットオプションが無視され、それによって探索空間の一部（ＳＯＭＡ探索でのツリー内のブランチ）を崩壊させる。例えば、層２上の各ビットについての（１つ又は複数の）ビット値を固定することにより、層１についてのそのような低減コンステレーションを定義することができる。所与の４ビットのシンボルについて２ＬＳＢの値を固定する場合、前と同様に、行わなければならないＭＳＢの可能な選択肢は４つだけである。したがって、１６個のコンステレーションポイントがあるが、ＬＳＢで固定値が仮定されるとすれば、注目のポイントは４つだけである。ＭＳＢに関する尤度の計算並びにツリー探索が、ＤＥＭＡＰ１で著しく単純化される。同様の単純化を、３つ以上の層を有するシステム内のＤＥＭＡＰ２及び他のデマッパに適用することができる。]
[0035] [0035]一実施形態では、様々な層に関する不均一誤り保護又は均一誤り保護が、（とりわけ、各層上で確認される相対信号及び干渉エネルギーを求めることができる）階層型コンステレーション、アウタコードレート、ＳＯＭＡパラメータなどを選択することによって達成される。例えば、層１は一般に、層２ビット値の知識が当初はほとんどなしに復号化される階層型システムとなる。このようにして、層２は、層１に対する干渉に見える。図５は、全コンステレーションが一様である、そのようなコンステレーションの一例を与える。図６は、図５に対する、層で確認される相対信号エネルギー及び干渉の調節を反映して、全コンステレーションが非一様である、そのようなコンステレーションの一例を与える。こうした相対エネルギー、及び各層に関するコードレートが、受信信号対雑音比に応じたビット誤り率の点での各層の相対性能を決定する。様々な組合せにより、層１に関するより良好な性能を実現することができる。他の組合せにより、各層に関するほぼ等しい性能を実現することができる。
送信機の一例
[0036]図１は、本明細書で指定される受信機に適用される階層化ＢＩＣＭＭＩＭＯ／ＯＦＤＭシステムのための送信機構造のブロック図である。図１を参照すると、入力ビットストリームが、層１ビット１０１及び層２ビット１０２と呼ばれる少なくとも２つのパラレル入力ストリームに区分化される。一実施形態では、層１ビット１０１がコアビットであり、層２ビット１０２が拡張ビットである。例えば、階層化ブロードキャスト方式では、層１ビットは、それ自体で、低減されるが受け入れられる品質のビデオを生成し、層２ビットの追加により、層１と組み合わせたときに高品質ビデオが生成される。したがって、このシステムは、層２が失われたときであってもビデオを生成できるという意味で堅牢である。別の実施形態では、入力ビットストリームが３つ以上のパラレル入力ストリームに区分化される。] 図１ 図５ 図６
[0036] [0037]区分化入力ストリームは、異なるバイナリエンコーダによって個別に符号化される。すなわち、アウタコーダ１０３が、層１ビット１０１に関するバイナリ符号化を実施し、アウタコーダ１０４が、層２ビット１０２に関するバイナリ符号化を実施し、それによって２つのコード化ストリームを生成する。異なるバイナリエンコーダは、例えば、畳込みコード、ＬＤＰＣコード、ターボコードなどを含むことができる。]
[0037] [0038]各コード化ストリームは、バイナリインターリーバでインターリーブされる。すなわち、インターリーバ１０５が、アウタエンコーダ１０３からのコード化ストリーム出力に対するインターリービングを実施し、インターリーバ１０６が、アウタエンコーダ１０４からのコード化ストリーム出力に対するインターリービングを実施する。]
[0038] [0039]インターリービングの後、ビットストリームが、コーダ１０７により、階層型コンステレーション内のＱＡＭシンボルに一緒にマッピングされる。コーダ１０７は、ビットをシンボル１０８にマッピングし、最上位ビット（ＭＳＢ）が層１に対応し、最下位ビット（ＬＳＢ）が層２に対応する。これはしばしばマルチレベルコーディングと呼ばれる。図４は、そのようなマッピングに一般に適用されない非階層型１６ＱＡＭコンステレーションを示す。図５及び６は、適用される階層型コンステレーションの例を示す。具体的には、図５及び６のそれぞれは、２つのＭＳＢが、象限、すなわち１６ＱＡＭポイントの４つのグループに暗黙的にマッピングされる１６ＱＡＭ構造を示す。ＭＳＢが与えられたとすると、ＬＳＢは、当技術分野で周知の方式で、各象限内の異なるポイントにマッピングされる。] 図４ 図５
[0039] [0040]次いでシンボル１０８が、ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭベースのシステムを介して送信される。具体的には、ＯＦＤＭ操作は、マッパ１１０がデータを階層型コンステレーション値にマッピングし、コンステレーション値がＲＦ変換器１１２によって無線周波数信号に変換されるときに行われる。次いで、信号が、当技術分野で周知の方式で、アンテナ１１１を介して送信される。他の伝送方法を使用することもできる。
受信機の例
[0041]階層化伝送システムに適用される反復的受信機の実施形態が本明細書で説明される。受信機では、インナ復号化が、多段デコーダで各段階で実施される。一実施形態では、ＭＩＭＯ／ＢＩＣＭ／ＯＦＤＭ方式では、ジョイントデマッパが連続するマルチステージ軟出力復号化で階層化され、インナ復号化のステージは、マルチレベルコーディング方式でのビットの各グループに対応する。]
[0040] [0042]従来技術の単一層方式では、単一（アウタ）バイナリエンコーダ及び非階層型コンステレーションを用いて、受信したビットのそれぞれ及びすべてに関する尤度推定を与える単一デマッピング操作によって復号化を開始することができる。この尤度は、必要ならインターリービング解除後に、尤度値を改善するために（アウタ）バイナリデコーダで使用される。次いで、こうした値を使用して、ビットに関する決定を行うことができ、又はこうした値を使用して、アウタバイナリデコーダに対する尤度を改善するためにデマッピング操作にフィードバックすることができる。このプロセスを反復することができ、すべてのビット値に関する最終的ソフト情報決定（それを使用して、ハード−０又は１−ビット値にマッピングすることができる）で終了することができる。]
[0041] [0043]一実施形態では、復号化での主な複雑さの１つであるデマッピング操作、及び尤度の更新が、多段式に実施され、マルチレベルコーディングが伝送で使用されるケースが活用される。多段デマッピングは、複数の（多層）アウタバイナリコーダを使用し、階層型コンステレーションを使用することによってコード化ビット、すなわちデマッピングオペレーションをアウタバイナリコーダからさらに分離する階層化伝送システムによって使用可能にされる。各デマッピング操作は、良好な性能と複雑度の兼ね合いを実現するために、個別に、さらには様々な段階で同調させることができる。一実施形態では、デマッパ自体が、複数のアウタ復号化操作間の尤度に対する更新を交番することによって多段復号化を処理するための修正後バージョンである。]
[0042] [0044]一実施形態では、第１層及び第２層（及び場合によってはさらに多くの層）を有するマルチレベルコード化データを階層化ＢＩＣＭ送信機で送信するワイヤレス通信システムで使用される受信機。受信機は、受信した信号データの第１層のビットだけに関する第１の組の尤度推定を生成する第１ＳＯＭＡデマッパと、第１の組の尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復に関する第１ＳＯＭＡデマッパ及び少なくとも１つの他のＳＯＭＡデマッパに更新後の第１の組の尤度推定をフィードバックする第１アウタデコーダと、受信した信号データの第２層内のビットだけに関する第２の組の尤度推定を生成する第２ＳＯＭＡデマッパと、第２の組の尤度推定を更新し、第２ＳＯＭＡデマッパ及び反復的復号化の別の反復に関する少なくとも１つの他のＳＯＭＡデマッパに更新後の第２の組の尤度推定をフィードバックする第２アウタデコーダとを備える。]
[0043] [0045]２層システムの一実施形態では、第１層が最上位ビットを含み、第２層が最下位ビットを含む。別の実施形態では、（第１アウタエンコーダでコード化すべき）第１情報層が、最も誤りの影響を受けやすいメディアのコアビットを含み、（第２アウタエンコーダでコード化すべき）第２情報層が、誤りの影響をより受けにくいメディアの拡張ビットを含み、コアビットは、拡張ビットよりも低い信号対雑音比で受信することができる。]
[0044] [0046]一実施形態では、復号化時間枠中の交番時に、第１ＳＯＭＡデマッパ及び第１アウタデコーダは、第１層の尤度を更新し、第２ＳＯＭＡデマッパ及び第２アウタデコーダは、従属式に第２層の尤度を更新する。一実施形態では、プロセスを開始するために第１ＳＯＭＡデマッパが、０又は１となる等しい尤度を有するように各層２ビットを設定することによってジョイントデマッピング操作を実施し、及び／又は第２ＳＯＭＡデマッパが、０又は１となる等しい尤度を有するように各層１ビットを設定することによってジョイントデマッピング操作を実施する。１つのデマッパ及びアウタ復号化対がそれぞれの尤度推定を更新したとき、そのような推定、場合によってはそれぞれのビットの過去の推定を使用する他のデマッパに推定が渡され、それぞれのビットの尤度推定が更新される。次いで、こうした更新後推定がそれぞれのアウタデコーダと共に使用され、さらに改善された尤度推定が提供される。]
[0045] [0047]一実施形態では、各層に対する反復的復号化は、第１層及び第２層に対する反復が所与の時間の後に第１層と第２層の一方だけについて続行される場合に、独立して、又は半独立的に行うことができ、又は尤度情報を交換することなく両方の層で同時に行うことができる。一実施形態では、第１層に対する反復的復号化が終了する場合、第１アウタデコーダは、所与の時間の後には動作しない。第１層に対する反復的復号化が終了する場合、第２デマッパは、第１アウタデコーダの最後の操作から生成されたハードビット又はソフトビットを使用して、反復的復号化の実施を続行することができる。別の実施形態では、第２層に対する反復的復号化が終了する場合、第２アウタデコーダは、所与の時間の後に動作せず、さらに、（第１層を含む他の層に関する）少なくとも１つの他のデマッパは、第２アウタデコーダからの最後の操作に基づいて生成されたハードビット又はソフトビットを使用して、反復的復号化の実施を続行することができる。]
[0046] [0048]一実施形態では、他のデマッパは第１デマッパを含む。別の実施形態では、他のデマッパは、第１層のビットだけについて第３の組の尤度推定を生成し、反復的復号化プロセスの一部として更新するために第３の組の尤度推定を第１アウタデコーダに送信するように動作可能な第３デマッパを含む。]
[0047] [0049]一実施形態では、受信機はまた、少なくとも１つの他のデマッパで生成された尤度推定に対するインターリービングを実施する第１デインターリーバと、第２デマッパで生成された尤度推定に対するインターリービングを実施する第２デインターリーバと、第１及び第２デインターリーバからのインターリービング解除後の尤度推定をビットにマッピングするマッパとを含む。]
[0048] [0050]図２は、複素数値ベースバンド信号への無線信号のマッピングと、チャネル状態推定情報の取得とを実施する受信機フロントエンドの一実施形態のブロック図である。図２を参照すると、Ｎ個の受信アンテナ２０１が、ワイヤレスに送信された信号を取得し、それが変換器２０２によってサンプリング後複素数値ベースバンド信号に変換され、それが受信機フロントエンドから出力される。具体的には、受信した信号は、信号のベクトルＹ［Ｙ１，Ｙ２，．．．ＹＮ］であり、ただしＹ１＝ｙ１（１），ｙ１（２），．．．など、Ｙ２＝ｙ２（１），ｙ２（２），．．．など、ＹＮ＝ｙＮ（１），ｙＮ（２），．．．などであり、それらはそれ自体複素数サンプルのベクトルである。さらに、変換器２０２は、チャネル状態情報推定２０３を出力として供給する。受信機フロントエンドによって実施されるこうした機能は、当業者には周知である。] 図２
[0049] [0051]一実施形態では、受信機フロントエンドがＯＦＤＭシステムで使用され、高速フーリエ変換演算、Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ Ｒｅｍｏｖａｌ、及び信号のベースバンドへの復調からなる。チャネル状態情報推定は、パイロット信号によって促進される。このこと、及び他のフロントエンドの詳細は、当業者には周知であるはずである。]
[0050] [0052]受信機フロントエンドの出力が、本明細書で説明する復号化構造に入力される。]
[0051] [0053]無線信号が複素数値ベースバンド信号に変換された後は、それが復号化され、元の情報ビットが生成（推定）される。説明は３層以上に一般化されるが、２つの層の復号化についてのプロセスが以下に続き、図３と共に説明される。図３は、反復的復号化（ＩＤ）プロセスを伴う階層化反復的受信機の一般的な実施形態のブロック図である。図３を参照すると、プロセスは、尤度推定３０１の初期セットに応答して、（最初の反復で）デマッパによるビットの第１グループ（層１）に対するジョイントデマッピングＤＥＭＡＰ０ ３０２で始まる。こうした初期推定３０１は、当業者には周知のように技術的には従来のものであり、ビット値０及び１が等しく可能性があると仮定して設定することができ、すなわち対数尤度比「ＬＬＲ＿Ｌ ｉｎｉｔｉａｌ」及び「ＬＬＲ＿Ｍ ｉｎｉｔｉａｌ」が０に設定される。ＤＥＭＡＰ０ ３０２、実際にはＤＥＭＡＰ１ ３１２及びＤＥＭＡＰ２ ３０７は、図２に示される受信機フロントエンドから得られる受信信号「Ｙ」及びチャネル状態情報推定も必要とする。] 図２ 図３
[0052] [0054]一実施形態では、ＤＥＭＡＰ０ ３０２はＳＯＭＡ又は適応ＳＯＭＡである。代替実施形態では、ＤＥＭＡＰ０ ３０２はＭＭＳＥデコーダ（すなわち送信信号のＭＭＳＥ推定と、その後に続く尤度比計算）、又はＭａｘｌｏｇＭＡＰユニットである。一実施形態では、ＤＥＭＡＰ０ ３０２は、等価的にＤＥＭＡＰ１ ３１２でよく、それによってＬＬＲ＿Ｍ及びＬＬＲ＿Ｌの値が、初期対数値０に初期化される。]
[0053] [0055]多段方式では、ＤＥＭＡＰ０ ３０２が層１ビットに関する初期尤度推定を生成する。一実施形態では、このことは、実際には、例えば層２ビットのそれぞれが０又は１である等しい尤度を有する、すなわちこうしたビットの対数尤度が０であると考えることによって層１ビットに主に焦点を当てる、層１と層２の一緒の単純化デマッピングによって達成される。]
[0054] [0056]ＤＥＭＡＰ０ ３０２によって実施されるこのデマッピングの後に、インターリーバ１０５による伝送方式で決定された通りにビットを順序付けるための適切なインターリービング解除がデインターリーバ３０３で実施された後に、層１アウタデコーダＯＤＥＣ１ ３０４を使用して、層１ビットのアウタ復号化が続く。ＯＤＥＣ１ ３０４は、コード化層１ビット上の尤度（ソフトビット）情報に関する更新「ＬＬＲ１」３３３を供給する。ＯＤＥＣ１ ３０４はまた、ＬＬＲｉ１ ３３４中の情報ストリームの尤度（ソフトビット）情報も供給する。]
[0055] [0057]層１（３１３）を反復しなければならないという判定が行われると仮定すると、ＯＤＥＣ１ ３０４からのソフトビット情報ＬＬＲ１ ３３３が、インターリーバ３０５でインターリーブされてＬＬＲ＿Ｍ３３１が生成され、ＬＬＲ＿Ｍ３３１が別のジョイントデマッパに供給される。この情報が、次の反復のためにＤＥＭＡＰ１ ３１２にフィードバックされる。さらに、必要なら、層２ビットに関する尤度推定を生成するために、（一実施形態ではスイッチを制御する）制御ユニット３５１の制御下で、ＬＬＲ＿Ｍ３３１がＤＥＭＡＰ２ ３０７に供給される。この情報を、ＤＥＭＡＰ２ ３０７によってその最初の反復で使用することができる。この情報がＤＥＭＡＰ２ ３０７についてその最初の反復で存在しない場合、ＤＥＭＡＰ２ ３０７は、ＬＬＲ＿Ｍ３３１は単にＬＬＲ＿Ｍ ｉｎｉｔｉａｌ３０１であると仮定することができる。]
[0056] [0058]ＤＥＭＡＰ２ ３０７は、ＬＬＲ＿Ｍ３３１で与えられる層１ビットに関するインターリービング後ソフトビット値及び尤度推定を使用して、ジョイントデマッピングを実施する。ＤＥＭＡＰ２ ３０７の最初の操作では、値ＬＬＲ＿Ｌ３４１は利用可能ではない。この最初の操作では、ＤＥＭＡＰ２ ３０７は、ＤＥＭＡＰ０ ３０２で使用される初期値「ＬＬＲ＿Ｌ ｉｎｉｔｉａｌ」３０１を使用することができる。図３には図示していないが、ＤＥＭＡＰ０ ３０２がＤＥＭＡＰ２ ３０７に関するＬＬＲ＿Ｌのより良好な初期値に対する何らかの追加の情報を提供することも可能である。この意味で、単に層１だけではなく、任意の層に対する初期化デマッパとしてＤＥＭＡＰ０ ３０２を２倍にすることができる。] 図３
[0057] [0059]ＤＥＭＡＰ０ ３０２の場合と同じく、ＤＥＭＡＰ２ ３０７の一実施形態では、この場合は層２ビットに関する尤度に焦点を当てることによってデマッピングが単純化される。このことは、例えば、上述のような単純化を用いて、ジョイント（層１及び２）デマッピングプロセスでの層１ビットの尤度を固定することによって行うことができる。]
[0058] [0060]任意選択で、ＤＥＭＡＰ２ ３０７はまた、ＬＬＲ＿Ｍ３３１をハードビットにマッピングすることによってＯＤＥＣ１ ３０４から出力されるハードビット値３０６を受信する。このような操作は、第１層に関する反復処理が終了し、層１ビットが既知とみなされるときに行うことができる。上述のように、低減コンステレーションを考慮することによるＤＥＭＡＰ２ ３０７に対する単純化が後に続く。]
[0059] [0061]ＤＥＭＡＰ１ ３１２及びＤＥＭＡＰ２ ３０７はまた、反復に応じてその動作を適合させることもできることに留意されたい。各デマッパは、どんな反復が行われているかを内部で追跡することによってそのように行うことができる。そのような場合、そのようなデマッパは、そのような情報を格納するメモリを含む。]
[0060] [0062]ＤＥＭＡＰ２ ３０７がデマッピングを実施した後、デインターリーバ３０８による適切なインターリービング解除の後、層２アウタデコーダＯＤＥＣ２ ３０９が層２ビットのアウタ復号化を実施する。ＯＤＥＣ２ ３０９は、層２ビットに関する尤度（ソフトビット）情報に対する更新を生成する。]
[0061] [0063]層２の反復を実施するという決定が行われると仮定すると（３１４）、ＯＤＥＣ２ ３０９からのソフトビット情報がインターリーバ３１０によってインターリーブされ、尤度ＬＬＲ＿Ｌ３４１が形成される。特定の反復で必要な場合、層１コード化ビットのために、（一実施形態ではスイッチを制御する）制御ユニット３５２の制御下で、この更新情報がジョイントデマッパＤＥＭＡＰ１ ３１２に供給される。この情報を、ＤＥＭＡＰ１ ３１２によってその最初の反復で使用することができる。この情報がＤＥＭＡＰ１ ３１２についてその最初の反復で存在しない場合、ＤＥＭＡＰ１ ３１２は、ＬＬＲ＿Ｌ３４１は単にＬＬＲ＿Ｌ ｉｎｉｔｉａｌ３０１であると仮定することができる。ＤＥＭＡＰ１ ３１２の後続の操作時に、ＤＥＭＡＰ１ ３１２が使用するＬＬＲ＿Ｌの値は、更新が行われるような時まで、過去の既知の値に保つことができる。]
[0062] [0064]このジョイントデマッパＤＥＭＡＰ１ ３１２はまた、ＯＤＥＣ１ ３０４からのソフトビット情報ＬＬＲ＿Ｍ３３１も使用する。ＤＥＭＡＰ０ ３０２とＤＥＭＡＰ１ ３１２は同一のデマッパ又は異なるデマッパでよく、どんな入力尤度情報が操作のために与えられるかだけに関して異なる。ＤＥＭＡＰ１ ３１２によって実施されるデマッピング操作を単純化することができる。このデマッパは主に、層１ビットだけについての情報の作成に焦点を当てるからである（ＤＥＭＡＰ０ ３０２の場合と同様）。ＤＭＡＰ２ ３０７に伴うプロセスと同様に、ＤＥＭＡＰ１ ３１２は、デマッピングプロセスで層２に関するソフトビット情報を逆に固定することによってそのように行うことができる。]
[0063] [0065]層１復号化が層２からの更新の後でのみ動作し、層２復号化が層１からの更新の後でのみ動作する、層間の順次従属操作では、次いでプロセスは、それぞれのインターリーバ／デインターリーバを使用して、ＯＤＥＣ１ ３０４、ＤＥＭＡＰ２ ３０７、ＯＤＥＣ２ ３０９、ＤＥＭＡＰ１ ３１２の間で反復し、次いでＯＤＣＥ１ ３０４に戻るなどができ、それによって、多段復号化を伴う効率的且つ低複雑度のＢＩＣＭ／ＩＤが達成される。このプロセスは、最終値ＬＬＲｉ１ ３３４及びＬＬＲｉ２ ３４４が使用されて、層１及び層２に関する情報ストリームの最終的推定が作成される任意の時間に終了するように作成することができる。このことは、それぞれ復号化層１情報ビット尤度ＬＬＲｉ１及び復号化層２情報ビット尤度ＬＬＲｉ２をビットにマッピングするマッパ３１５及び３１６で実施される。]
[0064] [0066]層間のより柔軟な混合従属操作及び独立操作では、各層からのそれぞれのデマッパ及びアウタデコーダを他の層からの尤度情報更新なしに反復するように作成することができる。例えば、ＤＥＭＡＰ１ ３１２及びＯＤＥＣ１ ３０４は、ＬＬＲ＿Ｌ３４１の更新値を受信することなく何回か反復することができる。同様に、層２構成要素は同じことを行うことができる。さらに、ある層は、別の層の前に反復を終了することができる。]
[0065] [0067]一実施形態では、各デマッパは、図３の２つの層の一方だけからの尤度の更新を（主に）対象にする。そのように行う能力は、アウタデコーダが異なる層に対して独立して操作することができることから来ており、したがって、アウタデコーダを交番式に使用して、一方の層に対する尤度を更新し、他方の層のデマッパに対する新しい入力を供給することができる。デマッパはＳＯＭＡであり、それ自体が、アウタデコーダとデマッパとの間の反復及びフローを可能にするソフト情報を生成する。] 図３
[0066] [0068]反復プロセスの異なる時点で、受信機は、例えば層を正しく受信することができると判定したとき、１つ又は複数の層に対する反復を終了することを選ぶことができる。一実施形態では、層を正しく受信したというこの判定は、層内の追加の周期的冗長検査（ＣＲＣ）コードを介して実施される。ＣＲＣコードの使用は当業者には周知である。反復は他の層に関して続行することができる。]
[0067] [0069]デマッパ（ＳＯＭＡモジュール）はそれ自体、一般には反復中に適応することができる。一部の尤度が雑音の多いことのある初期の反復では、アルゴリズムの様々なステップでより大きい「Ｍ」値を使用することが有益である可能性がある。「Ｍ」アルゴリズムツリー内の各レベルでのＭの値は、１と、ツリー内のそのレベルであると考えることのできる候補の合計数との間で変化する可能性がある。この上限「合計」値は、ツリーの深さと共に指数関数的に増加する。尤度の雑音が小さくなるときに、一実施形態では、ＳＯＭＡアルゴリズムが、ある層から得られるビットの値を固定する（又はビットの値に対する更新を無視する）と共に、別の層についての新しい尤度を生成する。すなわち、一実施形態では、２つの層の一方だけが所与の時間の後に反復される。このようにして、ＳＯＭＡ探索で定義されるツリーが様々なブランチで崩壊し、複雑さを低減することが可能となる。このことを行う決定、及び様々な「Ｍ」値は、適応することができ、又は反復が開始する前に事前設定することができる。]
[0068] [0070]任意選択で、所定の様々な反復で、又はその反復での尤度情報の品質によって決定される様々な反復で、ＳＯＭＡを他のデマッパで適応的に置き換えることもできる。]
[0069] [0071]１つの層だけが反復されるとき、いくつかのブロックは自明となる。例えば、反復的復号化が層２ビット（例えばＬＳＢ層）に対して行われ、反復的復号化が層１ビット（例えばＭＳＢ層）に対して終了する場合、ＯＤＥＣ１ ３０４は動作せず、ＤＥＭＡＰ２ ３０７は、ＯＤＥＣ１ ３０４からの任意選択ハードビットを使用し、それによってＤＥＭＡＰ２ ３０７が単純化される。言い換えれば、受信機は、一方の層がその反復を終了したときに適応的に動作し、その層に関する尤度を、図３に示される「任意選択ハードビット値」に変換することができる。同様に、この場合にＤＥＭＡＰ１ ３１２は不要となる。] 図３
[0070] [0072]ＯＦＤＭシステムで各トーンについて動作する図３のＤＥＭＡＰ０、ＤＥＭＡＰ１、及びＤＥＭＡＰ２に関するＭＩＭＯ／ＯＦＤＭジョイントデマッパ構造は、米国特許出願第１２／１２１６３４号、２００８年５月１５日出願の「Ａｄａｐｔｉｖｅ ＭａｘｌｏｇＭＡＰ−ｔｙｐｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という名称の米国公開第２００８／０２８５６７１号、米国特許出願第１２／１２１６４９号、２００８年５月１５日出願の「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｍ−ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という名称の米国公開第２００９／０２８５３２３号、及び２００８年２月２５日出願の、Ｂｕｒｓａｌｉｏｇｌｕ等、「Ｔｒｅｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｍ−Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ／ＱＡＭ Ｓｙｓｔｒｍｓ ｗｉｔｈ ＢＩＣＭ／ＩＤ」、米国特許仮出願第６１／０３１０７７号に記載されているものでよいことに留意されたい。こうした構造は、ＢＩＣＭのための反復的復号化手順用のインナソフト出力デコーダである。] 図３
[0071] [0073]階層型マルチレベル／多段システムのサブチャネル（パラレルビットストリーム）内の相対ビットエラー率は、アウタコードレート又はタイプ、アウタコードメモリ、デマッパの動作、デコーダタイプを変更すること、並びに／或いは階層型コンステレーション内部の信号ポイントを移動することによって和らげることができる。図６は、２レベル方式についての修正後非一様１６ＱＡＭに関するそのようなケースを示す。
本発明の実施形態の利点
[0074]本発明の実施形態の一利点は、高伝送速度の高性能復号化を提供することである。具体的には、異なる層が反復する能力、及び更新尤度情報が信頼できる場合にそうした情報を共有する能力が高レートでは重要である。例えば、非反復的方式では、層２の以前の「ＬＬＲ＿Ｌ ｉｎｉｔｉａｌ」以外のどんな情報も用いずに層１が復号化される。層１からの情報であっても、１回だけの反復の後で、層１からの情報の低い品質によって層２性能が厳しく制限される可能性がある。高レートでは、このことにより、層１の復号化の性能が厳しく制限される可能性があり、したがって非反復的方式で層１復号化に依存する層２の復号化の性能も厳しく制限される可能性がある。各層を独立して反復し、必要に応じて層間の尤度情報を更新する柔軟性により、層間の尤度推定での雑音が低減されることをシステムが保証することも可能となる。] 図６
[0072] [0075]本発明の実施形態の別の利点は、複雑度が反復数に比例する反復的復号化設定であっても、実装可能となる全体的な複雑度で多段デコーダを提供することである。これは、階層化構造を利用する単純化されたデマッパの使用を含む、いくつかの要素のためである。この単純化は、多数の異なるデマッパに適用することができるが、実施形態で使用されるＳＯＭＡそれ自体は、低減複雑度アルゴリズムである。多層方式のためのＳＯＭＡを単層方式を超えてさらに単純化することができる。複雑度低減の一例として、６×６ ６４ＱＡＭシステムでのＭａｘｌｏｇＭＡＰデコーダの使用は、２３６個の可能なシーケンスに対処しなければならないが、それぞれ２ビットの３層では、各層が対処しなければならないのはこの場合、２１２個の可能なシーケンスだけである。この削減された可能性のセットに関するＳＯＭＡベースのツリー探索は、非階層化バージョンのものよりも複雑さが低い。単純化された適応ＳＯＭＡデコーダを構成要素インナデコーダとして使用することができる。単純化された適応ＳＯＭＡデコーダが更新しなければならないのは一部の層に関する尤度のみであり、他の層に関しては更新する必要がないからである。]
[0073] [0076]複雑度をさらに低減するために、前述のように一部の層に関してハードビット決定を行うことができるので、層又は反復の一部についてＭＭＳＥ検出を使用することができる。]
[0074] [0077]階層化方式自体は、不均一誤り保護（不均一サービス品質）を層に与える固有の能力を考えたとしても、主に複雑度低減のために使用することができる。
他の適応的実施形態
[0078]一実施形態では、以下でさらに説明するように、受信機の全体の複雑度と性能の兼ね合いを最適化するために、検出探索を実施することが（所与のＯＦＤＭトーンに対する）チャネル条件に従って各ＳＯＭＡモジュールによって適合されるときに（ＯＦＤＭトーン当たり１つ）、ＳＯＭＡが適応的に使用される。より具体的には、インナ／アウタデコーダ反復中ごとに、ＳＯＭＡ検出器は、各ＯＦＤＭトーンに対するＳＯＭＡ検出プロセスを実施する。一実施形態では、ＳＯＭＡ検出プロセスで探査される候補数が、検出ツリー内の各ノード又はレベルから延びる経路数を示すパラメータ（Ｍ）によって制御される。具体的には、検出ツリー内の所与のレベルで、訪問した候補のうちのサブセットＭのみがサバイバとして保たれ、次のレベルで拡張される。このレベルでテストされる候補のうちの残りは、早期終了経路と呼ばれる。早期終了経路は、軟出力計算のためにＳＯＭＡによって使用される。一実施形態では、ＳＯＭＡ検出プロセスで探査される早期終了経路の数はまた、適合パラメータでもある。こうした経路は軟出力計算でも役割を果たすからである。本明細書では、この値がＴと表され、アルゴリズムによる軟出力値計算で使用される。検出プロセス全体では、インナ／アウタデコーダ反復数Ｉは、全復号化複雑度及び関連性能にも影響を及ぼす。]
[0075] [0079]一実施形態では、適応ＳＯＭＡ受信機を他の方式でもさらに適合させることができる（例えば、ツリー内で変数Ｍを有し、Ｍ、Ｉ、ＴパラメータをＯＦＤＭトーンの品質に適合させるＳＯＭＡアルゴリズム）。本発明の一実施形態を独立して使用することができ、又は任意選択で、こうした適合方法と組み合わせることができる。]
[0076] [0080]別の実施形態では、軟出力値計算で使用されるツリー内の早期終了経路数（Ｔ）に基づいて、ＳＯＭＡベースのＭＩＭＯ検出プロセスが適合される。別の実施形態では、ＳＯＭＡベースのＭＩＭＯ検出プロセスが、トーン品質に基づく各トーンについての反復回数に基づいて適合される。さらに別の実施形態では、ＳＯＭＡベースのＭＩＭＯ検出プロセスが、各反復中に、あらゆるトーンについて、トーン品質に基づいて適合される。別の実施形態では、ＳＯＭＡベースのＭＩＭＯ検出プロセスは、パラメータのうちの１つ又は複数、ツリー内の早期終了経路数、及び合計反復数をトーン品質に基づいて適合する。]
[0077] [0081]一実施形態では、異なるトーンについて異なるＳＯＭＡ検出器が使用され、トーンの品質に基づいて適応的に選択される。良好な品質のトーン（高信号レベル、又は高ＳＮＲ）では、Ｍ値を下げることができ、及び／又はＴ値を下げることができ、及び／又はＩ値を下げることができる。Ｍ及びＴに関する値の範囲は、送信ストリーム数（送信アンテナ数）Ｎ、使用されるＱＡＭコンステレーションのサイズ、及びシステム内のアウタコードのレートに応じて変化する。一例を挙げると、４×４ １６ＱＡＭＭＩＭＯでの実験に基づいて、ほぼ最適な性能を得るにはＭ＝１６で十分である。しかし、この値は、ストリーム及びＱＡＭコンステレーションの数の増加と共に増加する。通常、ＳＮＲ（又は信号レベル）範囲のセットに対して使用すべきＭ（及びＴ）の値を列挙する（事前計算した）ルックアップテーブルを使用することができる。この手法により、その特定のＳＯＭＡ検出器について相対的に低い複雑度が得られる。一方、不十分な品質（低信号レベル又は低ＳＮＲ）のトーン（ＯＦＤＭサブチャネル）では、Ｍ及びＴ及びＩのすべて又はサブセットについてより高い値が選ばれる。一手法は例えば、モバイルで目標ビット誤り率を設定することに対応する（これをアプリケーションで事前設定することができる）。この場合、トーンに関するＳＮＲが高いほど、所望の性能を達成するのに必要なＭの値は低くなる。ＳＮＲが低下するときに、逆の効果が生じる。しかし、受信ＳＮＲをその値を超えて下げることによってモバイルでの所望の性能を達成することが不可能となるようなＳＮＲレベルがある（複雑度を問わず）。そのレベルを超えると、Ｍの最大許容値が使用され、又はイベントが停止中と宣言される。これにより、特定のトーンについて複雑度の値が高くなる。ＳＯＭＡ及び反復回数の適応的使用により、性能を低下させることなく複雑さが除かれる。非適応的ケースでは、性能が、大部分は最悪品質トーンによって指定され、最悪品質トーンは、ＳＯＭＡ検出器に関する最高の相対複雑度に対応する。]
[0078] [0082]別の実施形態では、補正ＳＯＶＡアルゴリズムで使用されるものとほぼ同じであるメトリック補正項が、軟出力アルゴリズムに対して適用される。例えば、Ｋｉｔｔｙ Ｗｏｎｇ、「Ｔｈｅ Ｓｏｆｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｍ−ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、ＰｈＤ論文、クイーンズ大学、キングストン、カナダ、２００６年８月を参照されたい。]
[0079] [0083]さらに別の実施形態では、マッパタイプが、反復的復号化のためのＱＡＭコンステレーション用のＧｒａｙマッパではなく、セットパーティションタイプマッパである。]
[0080] [0084]本発明の多数の代替実施形態及び修正形態は、上記の説明を読んだ後の当業者には恐らく明らかとなるであろうが、例示によって図示し、説明したどんな特定の実施形態も、決して限定とみなされないものとすることを理解されたい。したがって、様々な実施形態の細部への参照は、本発明にとって不可欠とみなされる特徴だけをその中で列挙する特許請求の範囲を限定しないものとする。]

权利要求:

請求項1
マルチレベルコード化データを階層化送信機で送信するワイヤレス通信システムで使用される受信機であって、２つ以上の情報層のそれぞれについて反復的復号化方式を実施し、前記コード化データの層１を反復的に復号化する層１デマッパ及び層１アウタデコーダと、前記コード化データの層２を反復的に復号化する層２デマッパ及び層２アウタデコーダとを備え、前記層１デマッパが、１つ又は複数の反復のそれぞれで、受信信号データの第１情報層のビットのみについて尤度推定の層１セットを生成し、尤度推定の前記層１セットが、前記受信信号データに応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、層１以外の少なくとも１つの層に関する復号化方式で、前記アウタデコーダで生成される尤度推定のうちの１つ又は複数にも応答して生成され、前記層１アウタデコーダが、前記層１デマッパからの層１尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために更新後層１尤度推定を前記層１デマッパにフィードバックし、前記層２デマッパが、１つ又は複数の反復のそれぞれで、受信信号データの層２の情報ビットのみについて尤度推定の層２セットを生成し、尤度推定の前記層２セットが、前記受信信号データに応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、層２以外の少なくとも１つの層に関する復号化方式で、前記アウタデコーダで生成される尤度推定のうちの１つ又は複数にも応答して生成され、前記層２アウタデコーダが、前記層２デマッパからの層２尤度推定を更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために更新後層２尤度推定を前記層２デマッパにフィードバックする、受信機。
請求項2
マルチレベルコード化ワイヤレス通信を受信及び処理するＭＩＭＯ受信機であって、階層型コンステレーション並びにＳＯＭＡデマッパとアウタデコーダのセットで復号化を実施する多段反復的デコーダであり、ＳＯＭＡデマッパとアウタデコーダの前記セットがそれぞれ、他のセットとは無関係にワイヤレスに受信したデータの別個の層を反復的に復号化し、層間の尤度を更新する、多段反復的デコーダを備える、ＭＩＭＯ受信機。
請求項3
別の層からのアウタデコーダからの少なくとも１つの反復尤度情報に応答して、第１デマッパを使用して、１つ又は複数の反復で、受信信号データの第１層のビットのみについて尤度推定の第１セットを生成するステップと反復的復号化の別の反復のために、第１アウタデコーダを使用して、尤度推定の前記第１セットを更新し、反復的復号化の別の反復で使用するために尤度推定の更新後第１セットを前記第１デマッパにフィードバックするステップと、前記第１デマッパとは異なる第２デマッパを使用して、第２層に対する１つ又は複数の反復で、受信信号データの第２層内のビットのみについて尤度推定の第２セットを生成し、尤度推定の前記第２セットが、受信信号データの第２層に応答して生成され、１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つでは、第１層に対する１つ又は複数の反復のうちの少なくとも１つで前記第１アウタデコーダによって生成された尤度推定の更新後第１セットに応答して生成されるステップと、反復的復号化の別の反復のために、第２アウタデコーダを使用して、尤度推定の第２セットを更新し、尤度推定の更新後第２セットを前記第２デマッパ又は少なくとも１つの他のデマッパのうちの１つにフィードバックするステップとを含む、方法。