(57)【要約】  誤り訂正符号化においてテイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる無線通信装置。この装置において、ブロック化部（１０６）は、ＣＲＣ部（１０５）での誤り検出結果を示すビットを制御データ（ビット列）に付加して符号化ブロックを構成して符号化部（１０７）に出力し、符号化部（１０７）は、符号化ブロックを誤り訂正符号化する。ブロック化部（１０６）は、符号化ブロックを制御データのビット列とそのビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成する。
2009096194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置であって、
符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するブロック化手段と、
前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化する符号化手段と、
を具備する無線通信装置。
【請求項２】
前記符号化ブロックは制御チャネルの符号化ブロックである、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記確率偏差存在ビットは受信データの誤りの有無を示すビットである、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
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５】
ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおける誤り訂正符号化方法であって、
符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するステップと、
前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化するステップと、
を具備する誤り訂正符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および誤り訂正符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信では、誤り訂正符号として畳み込み符号が提案されている。また、畳み込み符号の誤り率特性をさらに向上させるために、情報ビット列にテイルビット（フラッシュビット）を付加して符号化することが提案されている（特許文献１参照）。テイルビットとは、受信機側のビタビ復号器のシフトレジスタの状態（ステート）をオール‘０’に終端させるために付加されるビットである。
【特許文献１】特開昭６３−２７２１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、テイルビットをビット数の少ないデータ、例えば５０ビット程度のデータ長が短いデータに適用すると、Eb/No特性での誤り率特性がテイルビットを適用することにより逆に劣化してしまうという課題がある。例えば５０ビットの情報ビット列に８ビットのテイルビットを付加すると、Eb/No特性は０.６dB=10log(50/(50+8))だけ劣化するのに対し、テイルビットを付加することによるEb/No特性のゲインが０.６dBを下回るためである。このように、データ長が短いデータにテイルビットを付加して畳み込み符号化すると、テイルビットの付加による誤り率特性の向上度合がテイルビットの付加による誤り率特性の劣化度合を下回ることがある。【０００４】
また、一般に制御チャネルのデータ（制御データ）のビット数は少ないため、テイルビットを適用することによる誤り率特性の劣化は制御データにおいてより顕著になる。【０００５】
本発明の目的は、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる無線通信装置および誤り訂正符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無線通信装置は、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置であって、符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するブロック化手段と、前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化する符号化手段と、を具備する構成を採る。【０００７】
本発明の誤り訂正符号化方法は、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおける誤り訂正符号化方法であって、符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するステップと、前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化するステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る符号化部の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る符号化ブロックの構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係るビタビ復号のトレリス図
【図５】本発明の実施の形態２に係るビタビ復号のトレリス図
【図６】本発明の実施の形態２に係るブランチメトリックの加算値を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係るパスメトリックの加算値を示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る制御データを示す図
【図９】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る制御データ（並び替え後）を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３に係る制御データ（パディングビット付加後）を示す図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る制御データを示す図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る制御データ（並び替え後）を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。【００１１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＡＲＱ（Automatic Repeat Request）が適用される無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。すなわち、本実施の形態に係る無線通信装置は、受信データに対しＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を行って、ＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）であればＡＣＫ（Acknowledgment）を示すビット（ＡＣＫビット）を、ＣＲＣ＝ＮＧ（誤り有り）であればＮＡＣＫ（Negative Acknowledgment）を示すビット（ＮＡＣＫビット）をフィードバックする。このように、本実施の形態に係る無線通信装置は、受信データの誤り検出結果（受信データの誤りの有無）を示すビットをフィードバックする。【００１２】
また、本実施の形態では、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。【００１３】
本実施の形態に係る無線通信装置１００の構成を図１に示す。【００１４】
無線通信装置１００において、無線受信部１０２は、アンテナ１０１を介してデータを受信し、受信データに対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行う。【００１５】
復調部１０３は、受信処理後のデータを復調する。【００１６】
復号部１０４は、復調後のデータを復号する。【００１７】
ＣＲＣ部１０５は、復号後のデータに対してＣＲＣを用いた誤り検出を行って、ＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）の場合はＡＣＫビットを、ＣＲＣ＝ＮＧ（誤り有り）の場合はＮＡＣＫビットをブロック化部１０６に出力する。【００１８】
ブロック化部１０６は、ＣＲＣ部１０５での誤り検出結果を示すビットを制御データ（ビット列）に付加して符号化ブロックを構成して符号化部１０７に出力する。よって、ブロック化部１０６によって構成される符号化ブロックは制御チャネルの符号化ブロックとなる。ブロック化部１０６での符号化ブロック構成の詳細については後述する。【００１９】
符号化部１０７は、符号化ブロックを誤り訂正符号化する。例えば符号化部１０７は、図２に示すような８個のシフトレジスタＤを用いる符号化率１／３の畳み込み符号化器により構成される。【００２０】
変調部１０８は、誤り訂正符号化後のデータを変調する。【００２１】
無線送信部１０９は、変調後のデータに対し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１０１から送信する。【００２２】
次いで、ブロック化部１０６での符号化ブロック構成の詳細について説明する。【００２３】
一般的な移動体通信システムでは、受信データのブロック誤り率が１％〜０.１％程度に設定される。よって、ＣＲＣ部１０５においては９９％〜９９.９％の確率でＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）となり、誤り検出結果を示すビットは９９％〜９９.９％の確率でＡＣＫビットとなる。例えば、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’とした場合には、誤り検出結果を示すビットは９９％〜９９.９％の確率で‘０’となる。本発明においては、このように‘０’または‘１’のいずれか一方が高い確率で出現するビット、すなわち、‘０’と‘１’との出現確率に大きな偏りがあるビットを確率偏差存在ビットと呼ぶ。【００２４】
よって、誤り検出結果を示すビットを複数連続してフィードバックする場合には、‘０’または‘１’が連続してフィードバックされる可能性が非常に高い。例えば、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’とした場合には、‘０’が連続してフィードバックされる可能性が非常に高い。【００２５】
また、誤り検出結果を示すビットにレピティション処理が施される場合には、‘０’または‘１’が連続してフィードバックされる。例えば、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’、レピティションファクターをＲＦ＝８とした場合には、８個の‘０’が連続してフィードバックされる可能性が非常に高い。【００２６】
そこで、本実施の形態では、誤り検出結果を示すビットを従来のテイルビットの代わりに用いる。【００２７】
すなわち、ブロック化部１０６は、例えば図３に示すように制御チャネルの符号化ブロックが５０ビットの情報ビットからなる場合、ｂ１〜ｂ４２の４２ビットの制御データの末尾に誤り検出結果を示すビットを８ビット付加する。誤り検出結果を示すビットは上記のように確率偏差存在ビットであるため、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’とした場合には、これら８ビットはすべて‘０’になる可能性が高い。このようにブロック化部１０６は、符号化ブロックを制御データのビット列とそのビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成する。【００２８】
ここで、従来は上記のように５０ビットの情報ビット列に情報を有しない８ビットのテイルビットを付加していたのに対し、本実施の形態では、５０ビットの情報ビット列にテイルビットの代用となる８ビットの確率偏差存在ビットが含まれる。よって、本実施の形態によれば、情報を有しないテイルビットを送信する必要がないため、テイルビットの付加によるEb/No特性の劣化を防ぐことができる。つまり、本実施の形態によれば、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。【００２９】
以上のように誤り訂正符号化されたデータは、受信側の無線通信装置において以下のようにして確率偏差存在ビットを従来のテイルビットとみなしてビタビ復号される。【００３０】
すなわち、図４のトレリス図に示すように、受信データ（符号化データ）の先頭ではシフトレジスタの状態はオール‘０’となっている。この状態から受信データに応じて‘０’と‘１’との対数尤度比（LLR：Log Likelihood Ratio）を計算し、ブランチ（枝）ごとにブランチメトリックを求める。データを１ビット受信するごとに右方向にブランチメトリックの計算を進める。【００３１】
そして、情報ビット列（図３）の最後の確率偏差存在ビット８ビットはすべてＡＣＫビットである可能性が高いため、これら８ビットをすべて‘０’のテイルビットとみなし、シフトレジスタの状態をオール‘０’に終端させるブランチだけを伸ばすようにする。【００３２】
なお、図３に示す符号化ブロックにおける確率偏差存在ビットの数が８ビット未満になる場合には、符号化ブロックの終端から順に確率偏差存在ビットを配置してもよい。この場合でも、ビタビ復号の終端においてシフトレジスタの状態を８状態より少ない状態に遷移させることが可能となる。【００３３】
（実施の形態２）
本実施の形態に係る受信側の無線通信装置は、確率偏差存在ビットの集中度に応じて対数尤度比に重み付けを行う。【００３４】
より具体的には、図５のトレリス図に示すように、確率偏差存在ビットが集中するほど（図５ではブランチの太さが太くなるほど）、ブランチメトリックにより大きな値を加算する。また、確率偏差存在ビットを連続して受信する確率、すなわち‘０’を連続して受信する確率が高く、その結果シフトレジスタの状態がオール‘０’に近い状態になるほど、パスメトリックにより大きな値を加算する。【００３５】
より具体的には、図５および図６に示すように、オール‘０’のステートにつながるブランチのブランチメトリックには０.４を加算し、オール‘０’のステートの１つ前のブランチのブランチメトリックには０.２を加算し、オール‘０’のステートの２つ前のブランチのブランチメトリックには０.１を加算する。【００３６】
また、図５および図７に示すように、オール‘０’のステートではパスメトリックに４を加算し、オール‘０’のステートの１つ前のステートではパスメトリックに２を加算し、オール‘０’のステートの２つ前のステートではパスメトリックに１を加算する。【００３７】
これにより、確率偏差存在ビット周辺部分の対数尤度が大きく算出されることになるので、誤り率特性を向上させることができる。【００３８】
なお、シフトレジスタの状態がオール‘０’に近い状態になるほどブランチメトリックおよびパスメトリックの値を段階的または指数関数的に大きくなるようにしてもよい。メトリックの値は対数尤度比で表されるため、ブランチメトリックおよびパスメトリックの値を段階的または指数関数的に大きくすることにより、一定値の加算よりも誤り訂正能力が向上する可能性がある。【００３９】
（実施の形態３）
本実施の形態に係る制御データ（ビット列）は、図８に示すように、（１）リソースブロック割当情報（RB assignment），（２）ＣＲＣ情報／ＵＥ（User Equipment）−ＩＤ情報（CRC/UE-ID），（３）ＴＰＣ（Transmission Power Control）情報（TPC for PUCCH），（４）トランスポートフォーマット情報（Transport Format），（５）ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic reQuest）プロセス番号（HARQ process number），（６）冗長バージョン（Redundancy Version），（７）レイヤ数（Number of Layer）および（８）プレコーディング情報（Pre-coding info.）の制御情報（１）〜（８）を含む。【００４０】
また、本実施の形態では、実施の形態１同様、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。【００４１】
本実施の形態に係る無線通信装置３００の構成を図９に示す。なお、図９において図１（実施の形態１）と同一の構成部には同一符号を付し説明を省略する。【００４２】
無線通信装置３００において、並替部３０１には図８に示す制御データ（ビット列）が入力される。【００４３】
並替部３０１は、図１０に示すように、（４）トランスポートフォーマット情報が制御データの最後尾になるように制御情報（１）〜（８）を並び替える。【００４４】
ブロック化部３０２は、並び替えられた制御データ（図１０）により符号化ブロックを構成して符号化部１０７に出力する。よって、ブロック化部３０２によって構成される符号化ブロックは、実施の形態１同様、制御チャネルの符号化ブロックとなる。【００４５】
ここで、制御情報（１）〜（８）の中には、データサイズが一定にならないものがある。そこで、制御情報のデータサイズが予め定められた一定のデータサイズより小さくなる場合には、その制御情報の末尾にパディングビット‘０’を付加して一定のデータサイズを保つようにする。【００４６】
具体的には例えば、図８および図１０に示す（４）トランスポートフォーマット情報は、１０ビットの場合と５ビットの場合とがある。よって、トランスポートフォーマット情報が５ビットの場合には、図１１に示すように、そのトランスポートフォーマット情報の末尾に５ビットのパディングビット‘０’が付加される。【００４７】
また、トランスポートフォーマット情報が１０ビットになるのはマルチコードワード伝送のときであり、トランスポートフォーマット情報が５ビットになるのはシングルコードワード伝送のときである。シングルコードワード伝送かマルチコードワード伝送かは、（８）プレコーディング情報によって示される。１コードワードあたり５ビット必要なため、シングルコードワード伝送のときは、５ビットのトランスポートフォーマット情報の末尾に５ビットのパディングビットが付加される。つまり、５ビットのトランスポートフォーマット情報に続いて５ビットの‘０’が連続して送信される。【００４８】
そこで、本実施の形態では、パディングビットを従来のテイルビットの代わりに用いる。【００４９】
すなわち、並替部３０１は、図１０に示すように、（４）トランスポートフォーマット情報が制御データの最後尾になるように制御情報（１）〜（８）を並び替える。これにより、図１１に示すように、パディングビット、すなわち、複数連続したビット‘０’が制御データの最後尾に位置することになる。【００５０】
これらのパディングビットは、実施の形態１における確率偏差存在ビットと同様、テイルビットの代用となるため、受信側の無線通信装置においては、実施の形態１と同様にして、パディングビットを従来のテイルビットとみなしてビタビ復号を行うことができる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、情報を有しないテイルビットを送信する必要がないため、テイルビットの付加によるEb/No特性の劣化を防ぐことができる。つまり、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。【００５１】
なお、図４に示すビタビ復号が行われる無線通信システムにおいて、パディングビットの数が８ビット未満になる場合には、コードワードの終端から順にパディングビットを配置してもよい。この場合でも、ビタビ復号の終端においてシフトレジスタの状態を８状態より少ない状態に遷移させることが可能となる。【００５２】
（実施の形態４）
本実施の形態に係る制御データ（ビット列）は、図１２に示すように、使用帯域全体のチャネルの品質情報を示す４ビットのワイドバンドＣＱＩ（Wide-Band Channel Quality Indicator）と、狭帯域のチャネルの品質情報を示す２ビットのサブバンドＣＱＩ（Sub-Band Channel Quality Indicator）とにより構成される。【００５３】
また、本実施の形態では、実施の形態１同様、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。【００５４】
制御データ（ビット列）が図１２に示すような構成を採る場合に、一部のサブバンドＣＱＩの送信が行なわれず、その無送信部分にパディングビット‘０’がパディングされることがある。図１２には、サブバンドＣＱＩ＃１〜＃１１のうち、サブバンドＣＱＩ＃５,＃９の送信が行なわれない場合を示す。【００５５】
そして、本実施の形態では、図１２に示す制御データ（ビット列）が並替部３０１（図９）に入力される。そこで、並替部３０１は、図１３に示すように、サブバンドＣＱＩ＃５,＃９が制御データの最後尾になるようにサブバンドＣＱＩ＃１〜＃１１を並び替える。これにより、図１３に示すように、パディングビット、すなわち、複数連続したビット‘０’が制御データの最後尾に位置することになる。【００５６】
ブロック化部３０２（図９）は、並び替えられた制御データ（図１３）により符号化ブロックを構成して符号化部１０７（図９）に出力する。よって、ブロック化部３０２によって構成される符号化ブロックは、実施の形態１同様、制御チャネルの符号化ブロックとなる。【００５７】
ここで、これらのパディングビットは、実施の形態１における確率偏差存在ビットと同様、テイルビットの代用となるため、受信側の無線通信装置においては、実施の形態１と同様にして、パディングビットを従来のテイルビットとみなしてビタビ復号を行うことができる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、情報を有しないテイルビットを送信する必要がないため、テイルビットの付加によるEb/No特性の劣化を防ぐことができる。つまり、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。【００５８】
なお、図４に示すビタビ復号が行われる無線通信システムにおいて、パディングビットの数が８ビット未満になる場合には、サブバンドＣＱＩの終端から順にパディングビットを配置してもよい。この場合でも、ビタビ復号の終端においてシフトレジスタの状態を８状態より少ない状態に遷移させることが可能となる。【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明した。【００６０】
なお、移動体通信システムにおいては、上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。無線通信装置１００,３００（図１,図９）が無線通信基地局装置である場合は、ビタビ復号（図４,図５）を行う無線通信装置が無線通信移動局装置となる。また、無線通信装置１００,３００（図１,図９）が無線通信移動局装置である場合は、ビタビ復号（図４,図５）を行う無線通信装置が無線通信基地局装置となる。【００６１】
また、送信側の無線通信装置において符号化データをインタリーブし、受信側の無線通信装置において受信データをデインタリーブしてもよい。【００６２】
また、上記説明に用いた畳み込み符号はシフトレジスタを用いた誤り訂正符号の一例であり、本発明において、シフトレジスタを用いた誤り訂正符号は畳み込み符号に限定されない。例えば、本発明をターボ符号に適用することもできる。【００６３】
また、誤り検出結果を示すビットは確率偏差存在ビットの一例であり、本発明において、確率偏差存在ビットは誤り検出結果を示すビットに限定されない。【００６４】
また、誤り検出の方法はＣＲＣに限られない。【００６５】
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。【００６６】
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。【００６７】
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・プロセッサーを利用してもよい。【００６８】
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。【００６９】
２００８年１月３１日出願の特願２００８−０２１４７４および２００８年２月８日出願の特願２００８−０２９３７０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
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１】
2009096194.tif 000003
【図２】
2009096194.tif 000004
【図３】
2009096194.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009096194.tif 000009
【図８】
2009096194.tif 000010
【図９】
2009096194.tif 000011
【図１０】
2009096194.tif 000012
【図１１】
2009096194.tif 000013
【図１２】
2009096194.tif 000014
【図１３】
2009096194.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置であって、
符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するブロック化手段と、
前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化する符号化手段と、
を具備する無線通信装置。
【請求項２】
前記符号化ブロックは制御チャネルの符号化ブロックである、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記確率偏差存在ビットは受信データの誤りの有無を示すビットである、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
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５】
ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおける誤り訂正符号化方法であって、
符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するステップと、
前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化するステップと、
を具備する誤り訂正符号化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および誤り訂正符号化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信では、誤り訂正符号として畳み込み符号が提案されている。また、畳み込み符号の誤り率特性をさらに向上させるために、情報ビット列にテイルビット（フラッシュビット）を付加して符号化することが提案されている（特許文献１参照）。テイルビットとは、受信機側のビタビ復号器のシフトレジスタの状態（ステート）をオール‘０’に終端させるために付加されるビットである。
【特許文献１】特開昭６３−２７２１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、テイルビットをビット数の少ないデータ、例えば５０ビット程度のデータ長が短いデータに適用すると、Eb/No特性での誤り率特性がテイルビットを適用することにより逆に劣化してしまうという課題がある。例えば５０ビットの情報ビット列に８ビットのテイルビットを付加すると、Eb/No特性は０.６dB=10log(50/(50+8))だけ劣化するのに対し、テイルビットを付加することによるEb/No特性のゲインが０.６dBを下回るためである。このように、データ長が短いデータにテイルビットを付加して畳み込み符号化すると、テイルビットの付加による誤り率特性の向上度合がテイルビットの付加による誤り率特性の劣化度合を下回ることがある。
【０００４】
また、一般に制御チャネルのデータ（制御データ）のビット数は少ないため、テイルビットを適用することによる誤り率特性の劣化は制御データにおいてより顕著になる。
【０００５】
本発明の目的は、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる無線通信装置および誤り訂正符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無線通信装置は、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置であって、符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するブロック化手段と、前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化する符号化手段と、を具備する構成を採る。
【０００７】
本発明の誤り訂正符号化方法は、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおける誤り訂正符号化方法であって、符号化ブロックをビット列と前記ビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成するステップと、前記符号化ブロックをシフトレジスタを用いて誤り訂正符号化するステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＡＲＱ（Automatic Repeat Request）が適用される無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。すなわち、本実施の形態に係る無線通信装置は、受信データに対しＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を行って、ＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）であればＡＣＫ（Acknowledgment）を示すビット（ＡＣＫビット）を、ＣＲＣ＝ＮＧ（誤り有り）であればＮＡＣＫ（Negative Acknowledgment）を示すビット（ＮＡＣＫビット）をフィードバックする。このように、本実施の形態に係る無線通信装置は、受信データの誤り検出結果（受信データの誤りの有無）を示すビットをフィードバックする。
【００１１】
また、本実施の形態では、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。
【００１２】
本実施の形態に係る無線通信装置１００の構成を図１に示す。
【００１３】
無線通信装置１００において、無線受信部１０２は、アンテナ１０１を介してデータを受信し、受信データに対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行う。
【００１４】
復調部１０３は、受信処理後のデータを復調する。
【００１５】
復号部１０４は、復調後のデータを復号する。
【００１６】
ＣＲＣ部１０５は、復号後のデータに対してＣＲＣを用いた誤り検出を行って、ＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）の場合はＡＣＫビットを、ＣＲＣ＝ＮＧ（誤り有り）の場合はＮＡＣＫビットをブロック化部１０６に出力する。
【００１７】
ブロック化部１０６は、ＣＲＣ部１０５での誤り検出結果を示すビットを制御データ（ビット列）に付加して符号化ブロックを構成して符号化部１０７に出力する。よって、ブロック化部１０６によって構成される符号化ブロックは制御チャネルの符号化ブロックとなる。ブロック化部１０６での符号化ブロック構成の詳細については後述する。
【００１８】
符号化部１０７は、符号化ブロックを誤り訂正符号化する。例えば符号化部１０７は、図２に示すような８個のシフトレジスタＤを用いる符号化率１／３の畳み込み符号化器により構成される。
【００１９】
変調部１０８は、誤り訂正符号化後のデータを変調する。
【００２０】
無線送信部１０９は、変調後のデータに対し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１０１から送信する。
【００２１】
次いで、ブロック化部１０６での符号化ブロック構成の詳細について説明する。
【００２２】
一般的な移動体通信システムでは、受信データのブロック誤り率が１％〜０.１％程度に設定される。よって、ＣＲＣ部１０５においては９９％〜９９.９％の確率でＣＲＣ＝ＯＫ（誤り無し）となり、誤り検出結果を示すビットは９９％〜９９.９％の確率でＡＣＫビットとなる。例えば、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’とした場合には、誤り検出結果を示すビットは９９％〜９９.９％の確率で‘０’となる。本発明においては、このように‘０’または‘１’のいずれか一方が高い確率で出現するビット、すなわち、‘０’と‘１’との出現確率に大きな偏りがあるビットを確率偏差存在ビットと呼ぶ。
【００２３】
よって、誤り検出結果を示すビットを複数連続してフィードバックする場合には、‘０’または‘１’が連続してフィードバックされる可能性が非常に高い。例えば、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’とした場合には、‘０’が連続してフィードバックされる可能性が非常に高い。
【００２４】
また、誤り検出結果を示すビットにレピティション処理が施される場合には、‘０’または‘１’が連続してフィードバックされる。例えば、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’、レピティションファクターをＲＦ＝８とした場合には、８個の‘０’が連続してフィードバックされる可能性が非常に高い。
【００２５】
そこで、本実施の形態では、誤り検出結果を示すビットを従来のテイルビットの代わりに用いる。
【００２６】
すなわち、ブロック化部１０６は、例えば図３に示すように制御チャネルの符号化ブロックが５０ビットの情報ビットからなる場合、ｂ１〜ｂ４２の４２ビットの制御データの末尾に誤り検出結果を示すビットを８ビット付加する。誤り検出結果を示すビットは上記のように確率偏差存在ビットであるため、ＡＣＫビットを‘０’、ＮＡＣＫビットを‘１’とした場合には、これら８ビットはすべて‘０’になる可能性が高い。このようにブロック化部１０６は、符号化ブロックを制御データのビット列とそのビット列の末尾に付加された確率偏差存在ビットとにより構成する。
【００２７】
ここで、従来は上記のように５０ビットの情報ビット列に情報を有しない８ビットのテイルビットを付加していたのに対し、本実施の形態では、５０ビットの情報ビット列にテイルビットの代用となる８ビットの確率偏差存在ビットが含まれる。よって、本実施の形態によれば、情報を有しないテイルビットを送信する必要がないため、テイルビットの付加によるEb/No特性の劣化を防ぐことができる。つまり、本実施の形態によれば、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。
【００２８】
以上のように誤り訂正符号化されたデータは、受信側の無線通信装置において以下のようにして確率偏差存在ビットを従来のテイルビットとみなしてビタビ復号される。
【００２９】
すなわち、図４のトレリス図に示すように、受信データ（符号化データ）の先頭ではシフトレジスタの状態はオール‘０’となっている。この状態から受信データに応じて‘０’と‘１’との対数尤度比（LLR：Log Likelihood Ratio）を計算し、ブランチ（枝）ごとにブランチメトリックを求める。データを１ビット受信するごとに右方向にブランチメ
トリックの計算を進める。
【００３０】
そして、情報ビット列（図３）の最後の確率偏差存在ビット８ビットはすべてＡＣＫビットである可能性が高いため、これら８ビットをすべて‘０’のテイルビットとみなし、シフトレジスタの状態をオール‘０’に終端させるブランチだけを伸ばすようにする。
【００３１】
なお、図３に示す符号化ブロックにおける確率偏差存在ビットの数が８ビット未満になる場合には、符号化ブロックの終端から順に確率偏差存在ビットを配置してもよい。この場合でも、ビタビ復号の終端においてシフトレジスタの状態を８状態より少ない状態に遷移させることが可能となる。
【００３２】
（実施の形態２）
本実施の形態に係る受信側の無線通信装置は、確率偏差存在ビットの集中度に応じて対数尤度比に重み付けを行う。
【００３３】
より具体的には、図５のトレリス図に示すように、確率偏差存在ビットが集中するほど（図５ではブランチの太さが太くなるほど）、ブランチメトリックにより大きな値を加算する。また、確率偏差存在ビットを連続して受信する確率、すなわち‘０’を連続して受信する確率が高く、その結果シフトレジスタの状態がオール‘０’に近い状態になるほど、パスメトリックにより大きな値を加算する。
【００３４】
より具体的には、図５および図６に示すように、オール‘０’のステートにつながるブランチのブランチメトリックには０.４を加算し、オール‘０’のステートの１つ前のブランチのブランチメトリックには０.２を加算し、オール‘０’のステートの２つ前のブランチのブランチメトリックには０.１を加算する。
【００３５】
また、図５および図７に示すように、オール‘０’のステートではパスメトリックに４を加算し、オール‘０’のステートの１つ前のステートではパスメトリックに２を加算し、オール‘０’のステートの２つ前のステートではパスメトリックに１を加算する。
【００３６】
これにより、確率偏差存在ビット周辺部分の対数尤度が大きく算出されることになるので、誤り率特性を向上させることができる。
【００３７】
なお、シフトレジスタの状態がオール‘０’に近い状態になるほどブランチメトリックおよびパスメトリックの値を段階的または指数関数的に大きくなるようにしてもよい。メトリックの値は対数尤度比で表されるため、ブランチメトリックおよびパスメトリックの値を段階的または指数関数的に大きくすることにより、一定値の加算よりも誤り訂正能力が向上する可能性がある。
【００３８】
（実施の形態３）
本実施の形態に係る制御データ（ビット列）は、図８に示すように、（１）リソースブロック割当情報（RB assignment），（２）ＣＲＣ情報／ＵＥ（User Equipment）−ＩＤ情報（CRC/UE-ID），（３）ＴＰＣ（Transmission Power Control）情報（TPC for PUCCH），（４）トランスポートフォーマット情報（Transport Format），（５）ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic reQuest）プロセス番号（HARQ process number），（６）冗長バージョン（Redundancy Version），（７）レイヤ数（Number of Layer）および（８）プレコーディング情報（Pre-coding info.）の制御情報（１）〜（８）を含む。
【００３９】
また、本実施の形態では、実施の形態１同様、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。
【００４０】
本実施の形態に係る無線通信装置３００の構成を図９に示す。なお、図９において図１（実施の形態１）と同一の構成部には同一符号を付し説明を省略する。
【００４１】
無線通信装置３００において、並替部３０１には図８に示す制御データ（ビット列）が入力される。
【００４２】
並替部３０１は、図１０に示すように、（４）トランスポートフォーマット情報が制御データの最後尾になるように制御情報（１）〜（８）を並び替える。
【００４３】
ブロック化部３０２は、並び替えられた制御データ（図１０）により符号化ブロックを構成して符号化部１０７に出力する。よって、ブロック化部３０２によって構成される符号化ブロックは、実施の形態１同様、制御チャネルの符号化ブロックとなる。
【００４４】
ここで、制御情報（１）〜（８）の中には、データサイズが一定にならないものがある。そこで、制御情報のデータサイズが予め定められた一定のデータサイズより小さくなる場合には、その制御情報の末尾にパディングビット‘０’を付加して一定のデータサイズを保つようにする。
【００４５】
具体的には例えば、図８および図１０に示す（４）トランスポートフォーマット情報は、１０ビットの場合と５ビットの場合とがある。よって、トランスポートフォーマット情報が５ビットの場合には、図１１に示すように、そのトランスポートフォーマット情報の末尾に５ビットのパディングビット‘０’が付加される。
【００４６】
また、トランスポートフォーマット情報が１０ビットになるのはマルチコードワード伝送のときであり、トランスポートフォーマット情報が５ビットになるのはシングルコードワード伝送のときである。シングルコードワード伝送かマルチコードワード伝送かは、（８）プレコーディング情報によって示される。１コードワードあたり５ビット必要なため、シングルコードワード伝送のときは、５ビットのトランスポートフォーマット情報の末尾に５ビットのパディングビットが付加される。つまり、５ビットのトランスポートフォーマット情報に続いて５ビットの‘０’が連続して送信される。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、パディングビットを従来のテイルビットの代わりに用いる。
【００４８】
すなわち、並替部３０１は、図１０に示すように、（４）トランスポートフォーマット情報が制御データの最後尾になるように制御情報（１）〜（８）を並び替える。これにより、図１１に示すように、パディングビット、すなわち、複数連続したビット‘０’が制御データの最後尾に位置することになる。
【００４９】
これらのパディングビットは、実施の形態１における確率偏差存在ビットと同様、テイルビットの代用となるため、受信側の無線通信装置においては、実施の形態１と同様にして、パディングビットを従来のテイルビットとみなしてビタビ復号を行うことができる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、情報を有しないテイルビットを送信する必要がないため、テイルビットの付加によるEb/No特性の劣化を防ぐことができる。つまり、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。
【００５０】
なお、図４に示すビタビ復号が行われる無線通信システムにおいて、パディングビットの数が８ビット未満になる場合には、コードワードの終端から順にパディングビットを配
置してもよい。この場合でも、ビタビ復号の終端においてシフトレジスタの状態を８状態より少ない状態に遷移させることが可能となる。
【００５１】
（実施の形態４）
本実施の形態に係る制御データ（ビット列）は、図１２に示すように、使用帯域全体のチャネルの品質情報を示す４ビットのワイドバンドＣＱＩ（Wide-Band Channel Quality Indicator）と、狭帯域のチャネルの品質情報を示す２ビットのサブバンドＣＱＩ（Sub-Band Channel Quality Indicator）とにより構成される。
【００５２】
また、本実施の形態では、実施の形態１同様、ビタビ復号が用いられる無線通信システムにおいて使用される無線通信装置について説明する。
【００５３】
制御データ（ビット列）が図１２に示すような構成を採る場合に、一部のサブバンドＣＱＩの送信が行なわれず、その無送信部分にパディングビット‘０’がパディングされることがある。図１２には、サブバンドＣＱＩ＃１〜＃１１のうち、サブバンドＣＱＩ＃５,＃９の送信が行なわれない場合を示す。
【００５４】
そして、本実施の形態では、図１２に示す制御データ（ビット列）が並替部３０１（図９）に入力される。そこで、並替部３０１は、図１３に示すように、サブバンドＣＱＩ＃５,＃９が制御データの最後尾になるようにサブバンドＣＱＩ＃１〜＃１１を並び替える。これにより、図１３に示すように、パディングビット、すなわち、複数連続したビット‘０’が制御データの最後尾に位置することになる。
【００５５】
ブロック化部３０２（図９）は、並び替えられた制御データ（図１３）により符号化ブロックを構成して符号化部１０７（図９）に出力する。よって、ブロック化部３０２によって構成される符号化ブロックは、実施の形態１同様、制御チャネルの符号化ブロックとなる。
【００５６】
ここで、これらのパディングビットは、実施の形態１における確率偏差存在ビットと同様、テイルビットの代用となるため、受信側の無線通信装置においては、実施の形態１と同様にして、パディングビットを従来のテイルビットとみなしてビタビ復号を行うことができる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、情報を有しないテイルビットを送信する必要がないため、テイルビットの付加によるEb/No特性の劣化を防ぐことができる。つまり、本実施の形態によれば、実施の形態１同様、テイルビットを用いずにテイルビットを用いた場合と同等の誤り率特性を得ることができる。
【００５７】
なお、図４に示すビタビ復号が行われる無線通信システムにおいて、パディングビットの数が８ビット未満になる場合には、サブバンドＣＱＩの終端から順にパディングビットを配置してもよい。この場合でも、ビタビ復号の終端においてシフトレジスタの状態を８状態より少ない状態に遷移させることが可能となる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００５９】
なお、移動体通信システムにおいては、上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。無線通信装置１００,３００（図１,図９）が無線通信基地局装置である場合は、ビタビ復号（図４,図５）を行う無線通信装置が無線通信移動局装置となる。また、無線通信装置１００,３００（図１,図９）が無線通信移動局装置である場合は、ビタビ復号（図４,図５）を行う無線通信装置が無線通信基地局装置となる。
【００６０】
また、送信側の無線通信装置において符号化データをインタリーブし、受信側の無線通
信装置において受信データをデインタリーブしてもよい。
【００６１】
また、上記説明に用いた畳み込み符号はシフトレジスタを用いた誤り訂正符号の一例であり、本発明において、シフトレジスタを用いた誤り訂正符号は畳み込み符号に限定されない。例えば、本発明をターボ符号に適用することもできる。
【００６２】
また、誤り検出結果を示すビットは確率偏差存在ビットの一例であり、本発明において、確率偏差存在ビットは誤り検出結果を示すビットに限定されない。
【００６３】
また、誤り検出の方法はＣＲＣに限られない。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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・プロセッサーを利用してもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
２００８年１月３１日出願の特願２００８−０２１４７４および２００８年２月８日出願の特願２００８−０２９３７０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
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】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る符号化部の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る符号化ブロックの構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係るビタビ復号のトレリス図
【図５】本発明の実施の形態２に係るビタビ復号のトレリス図
【図６】本発明の実施の形態２に係るブランチメトリックの加算値を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係るパスメトリックの加算値を示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る制御データを示す図
【図９】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る制御データ（並び替え後）を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３に係る制御データ（パディングビット付加後）を示す図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る制御データを示す図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る制御データ（並び替え後）を示す図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009096194.tif 000016
【図２】
2009096194.tif 000017
【図３】
2009096194.tif 000018
【図４】
2009096194.tif 000019
【図５】
2009096194.tif 000020
【図６】
2009096194.tif 000021
【図７】
2009096194.tif 000022
【図８】
2009096194.tif 000023
【図９】
2009096194.tif 000024
【図１０】
2009096194.tif 000025
【図１１】
2009096194.tif 000026
【図１２】
2009096194.tif 000027
【図１３】
2009096194.tif 000028
【国際調査報告】
2009096194.tif 000029
2009096194.tif 000030