(57)【要約】本発明は通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法に関し、データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割され、少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含み、伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが除去され（パンクチャされ）、パンクチャリングパターンによってどの伝送ビットが除去されるべきかが予め設定され、パンクチャリングパターンは、有利には符号化を介してほとんど入力ビットに依存しない伝送ビットが除去されるように設計されている。さらに本発明は相応の通信装置に関する。
2005529509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法において、
前記データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割可能であり、該少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含み、
該伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、
前記符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが除去され（パンクチャされ）、
パンクチャリングパターンによってどの伝送ビットが除去されるべきかが予め設定され、
前記パンクチャリングパターンは、有利には符号化過程を介してほとんど入力ビットに依存しない伝送ビットが除去されるように設計されている、通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法。
【請求項２】
パンクチャリングパターンは次のステップによって形成される、すなわち、
累積パンクチャリング強度をもとめ、該累積パンクチャリング強度は情報ビットのどの成分が伝送ビットの除去によってデータブロックから除去されたかを示し、
前記累積パンクチャリング強度に依存して決定関数を形成し、
パンクチャリングパターンをもとめるために前記決定関数を最小化する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
パンクチャリングパターンはパンクチャリングレートを介して除去すべき伝送ビット間の間隔を設定し、前記パンクチャリングレートはデータブロックの異なる領域において異なっている、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
データブロックの中心領域におけるパンクチャリングレートは実質的に除去すべきビット間の等距離間隔を有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
パンクチャリングパターンは、パンクチャリングによって、パンクチャすべきデータブロックの前側端部から見て、次のような順番（ビット位置）：１、４、２、３、８、７、５、６、１５、１２、１４、１１、１０、９からなる区間を含むように形成されており、ここで「１」は第１のビット位置に相応することを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項記載の方法。
【請求項６】
パンクチャリングパターンは、パンクチャリングによって、パンクチャすべきデータブロックの後側端部から見て、次のような順番（ビット位置）：０、４、６、１、２、１５、１２、１０、９、７、４、５、１８、１３、８からなる区間を含むように形成されており、ここで「０」は最後のビット位置に相応することを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項記載の方法。
【請求項７】
パンクチャリングパターンは４８ビットのうちの８ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、４、８、４２、４５、４７、４８がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項記載の方法。
【請求項８】
パンクチャリングパターンは、１１１ビットのうちの３１ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、３、４、５、６、７、８、１２、１４、１５、２４、４２、４８、５４、５７、６０、６６、６９、９６、９９、１０１、１０２、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちの１項記載の方法。
【請求項９】
パンクチャリングパターンは５４ビットのうちの１４ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、３、４、７、８、３６、３９、４２、４８、５１、５２、５３、５４がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項記載の方法。
【請求項１０】
パンクチャリングパターンは５４ビットのうちの１４ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、３、４、６、７、８、３９、４５、４８、５１、５２、５３、５４がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項記載の方法。
【請求項１１】
通信装置におけるデータストリームのデータレートをマッチングさせるための方法において、
データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割可能であり、該少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含んでおり、
該伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、
前記符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが繰り返され（リピートされ）、
リピーティングパターンによってどの伝送ビットがリピートされるべきかが予め設定され、
前記リピーティングパターンは、有利には符号化過程を介して多数の入力ビットに依存する伝送ビットがリピートされるように設計されている、通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法。
【請求項１２】
リピーティングパターンは次のステップによって形成される、すなわち、
累積リピーティング強度の関数をもとめ、該累積リピーティング強度の関数は入力ビットのどの成分が伝送ビットのリピートによってデータブロックにおいて繰り返されたかを示し、
前記累積リピーティング強度に依存して決定関数を形成し、
リピーティングパターンをもとめるために前記決定関数を最大化する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
リピートすべき伝送ビット間の間隔を設定するリピーティングパターンのリピーティングレートは、データブロックの中心領域においては実質的に等距離間隔を前提とし、データブロックの縁部ではビットがリピートされないほど大きな間隔を前提とすることを特徴とする、請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
リピーティングパターンは、３６ビットのうちの４ビットがリピートされ、より詳しく言えば、ビット１６、１８、２０、２２がリピートされるように形成されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のうちの１項記載の方法。
【請求項１５】
レートマッチングが実施されるデータブロックは畳み込み符号によって符号化されるデータを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のうちの１項記載の方法。
【請求項１６】
通信装置であって、
データストリームのデータレートをマッチングさせるための所定のレートマッチングパターンに従ってレートマッチング装置（６）に供給されるデータストリームのデータブロックをパンクチャ又はリピートするためのレートマッチング装置（６）を有し、該レートマッチング装置はパンクチャリング又はリピーティングによって前記レートマッチングパターンに相応するビットをデータブロックから除去し又は繰り返す、通信装置において、
前記レートマッチング装置（６）は、レートマッチングがパンクチャリングパターン又はリピーティングパターンによって実施され、該パンクチャリングパターン又はリピーティングパターンは上記請求項１〜１５のうちの１項に従って構成されることを特徴とする、通信装置。
【請求項１７】
通信装置（１）は移動無線送信又は受信装置、とりわけＵＭＴＳ移動無線送信又はＵＭＴＳ受信装置であることを特徴とする、請求項１６記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置におけるデータレートのマッチングのための請求項１乃至は１１の上位概念記載の方法ならびに請求項１６の上位概念記載の相応の通信装置に関する。
【０００２】
通信システムにおける様々なアプリケーションは大抵の場合異なるデータレートによって作動する。基本となる伝送チャネルはしかし大抵は例えばある種の送信フォーマットへの埋め込みのために一定のデータ伝送レート又は粗データ伝送レート又はこのようなデータレートの離散集合だけしか提供しない。よって、一般には相応のインターフェースにおいてデータレートを互いにマッチングさせる必要がある。これは以下においてはＵＭＴＳ標準化からの例において記述される：
目下のところ第３世代移動無線機器に対するいわゆるＵＭＴＳ移動無線標準（'Universal Mobile Telecommunication System'）の標準化の作業が進められている。ＵＭＴＳ標準化の今日のバージョンによれば、高周波チャネルを介して伝送すべきデータにチャネル符号化を施し、このためにとりわけ畳み込み符号（'Convolutional Codes'）が使用される。チャネル符号化によって伝送すべきデータは冗長性をもって符号化され、これによって受信器側では送信されたデータのより信頼できる再取得が可能である。チャネル符号化においてその都度使用される符号はその符号化率ｒ＝ｋ／ｎによって特徴付けられ、この場合、ｋは伝送すべきデータ又はメッセージビットの個数であり、ｎは符号化の後で存在するビットの個数を示す。符号化率が小さくなればなるほど、ますます通常は符号はパフォーマンスが高くなる。しかし、符号化にむすびついた問題は、データレートがファクタｒだけ低減されることである。
【０００３】
符号化されるデータストリームのデータレートをその都度可能な伝送レートにマッチングさせるためには、送信器においてレートマッチング（Rate matching）を実施し、所定のパターンによってデータストリームから複数のビットを除去するか又はデータストリームにおいて複数のビットを二重化する。ビットの除去は「パンクチャリング（Puncturing）」と呼ばれ、二重化は「リピーティング（Repeating）」と呼ばれる。
【０００４】
ＵＭＴＳ標準化の今日のバージョンによれば、レートマッチングのためにパンクチャリングをほぼ規則的なパンクチャリングパターンによって実施するアルゴリズムを使用する。つまり、パンクチャすべきビットがその都度パンクチャすべき符号化されるデータブロックに亘って等距離に分散しているのである。
【０００５】
さらに畳み込み符号においてはビットエラーレート（Bit Error Rate, BER）が相応に符号化されるデータブロックの縁部において低下することが周知である。同様に、データブロック内部のビットエラーレートが不均一に分散されたパンクチャリングによって局所的に変化しうることが周知である。さらにＷＯ０１/２６２７３Ａ１及びＷＯ０１/３９４２１Ａ１から次のことが公知である。すなわち、データストリームの個別データブロックを所定のパンクチャリングパターンに従ってデータレートのマッチングのためにパンクチャすると有利であり、この際、このパンクチャリングパターンは個別データブロックの中心領域から個別データブロックの少なくとも一方の端部まで連続的に増大するパンクチャリングレートを有するように構成されている。
【０００６】
従って、本発明の課題は、満足できるビットエラーレートを保証し、とりわけ移動無線システムにおいて畳み込み符号化によって使用可能である、通信措置におけるデータストリームのデータレートをマッチングさせるための方法ならびに相応の通信装置を提供することである。
【０００７】
上記課題は、本発明では請求項１及び１１の特徴部分記載の構成を有する方法乃至は請求項１６の特徴部分記載の構成を有する通信装置によって解決される。従属請求項は本発明の有利な実施形態を定義している。
【０００８】
この場合、畳み込み符号の体系は、ヒューリスティックにパンクチャリングパターンを発見し、このパンクチャリングパターンの適用によってパンクチャされるデータブロックの全ビットがそれらのそれぞれの重要度に相応するビットエラーレートを有するように利用される。
【０００９】
有利には、パンクチャリングパターンはそれぞれのデータブロックの中心領域から両端部へと増大するパンクチャリングレートを有する。こうして、その都度パンクチャすべきデータブロックの開始部及び最後部の複数のビットが比較的強くパンクチャされ、これは均一なパンクチャリングレートによってではなく実質的に各データブロックの両端部へと上昇するパンクチャリングレートによって行われる。すなわち、パンクチャされるビット間の間隔がデータブロックの両端部へと平均してだんだん小さくなってゆく。後で示されるように、しかし、パンクチャリングレートは驚くべきことだが絶対に厳密に単調に端部へと上昇してはならないし、もしくは言い換えればパンクチャリング間隔が厳密に単調に減少してもならない。むしろ、使用される畳み込み符号及びとりわけ使用される生成多項式の固有の特性に起因して少し不規則なパターンを使用することが有利でもありうる。
【００１０】
このパンクチャリングはパンクチャされるデータブロックに亘って均一に分散された個別ビットのエラーレートをもたらし、さらに結果的に低下された全体エラー確率を有する。
【００１１】
本発明はとりわけ畳み込み符号化されるデータストリームのデータレートのマッチングに適しており、従って、有利にはＵＭＴＳ移動無線システムにおいて使用され、これは移動無線送信器の領域にも移動無線受信器の領域にも関連する。しかし、本発明はこの適用領域に限定されず、一般的にデータストリームのデータレートがマッチングされるべきあらゆる領域で適用されうる。
【００１２】
本発明を次に添付された図面を参照しつつ有利な実施例に基づいて詳しく記述する。
【００１３】
図１は本発明の移動無線送信器の簡略化されたブロック回路図を示す。
【００１４】
図２は雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの比率ＥＳ／Ｎｏ＝−２ｄＢを有するＲ＝１/３のＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ２符号化の実施例におけるパンクチャリングに対するビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。ＨＳ−ＳＣＣＨチャネルとはいわゆるHigh Speed Shared Controll Channelであり、このHigh Speed Shared Controll Channel を介して特定のコンフィグレーション情報が伝送され、このHigh Speed Shared Controll Channel は２つの部分領域、いわゆるＰａｒｔ１及びＰａｒｔ２に分割可能である。Ｐａｒｔ１がこの場合まず最初に伝送され、このＰａｒｔ１は移動局が最初に次のデータチャネルを処理するために必要とする情報を含み、Ｐａｒｔ２は移動局がその後でようやく必要とする情報を含む。このような二分割によってＨＳ−ＳＣＣＨによる遅延はできうる限り小さくなりうる。なぜなら、データの受信を開始する前には最初の部分だけを復号化しさえすればよいからである。
【００１５】
図３は雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの比率ＥＳ／Ｎｏ＝−２ｄＢを有するＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ２におけるＵＭＴＳ（specification 25.21. v.5.0.0, chap.4.2.7 'Rate matching'）で提案されたレートマッチングにおけるビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。
【００１６】
図４は結果的に生じる全体エラー確率に関する本発明のパンクチャリング（上の曲線、十字）乃至は従来のパンクチャリング（下の曲線、丸）によって得られる結果の比較を示し、ここではブロックの少なくとも１つのビットが誤って伝送される確率（いわゆるフレームエラーレート）が示されている。
【００１７】
図５はＵＭＴＳにおける畳み込み符号の基本スキームを示す。
【００１８】
図６は雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの比率ＥＳ／Ｎｏ＝−３ｄＢを有するＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ１におけるＵＭＴＳ（specification 25.212. v.5.0.0, chap.4.2.7 'Rate matching'）で提案されたレートマッチングにおけるビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。
【００１９】
図７は異なる出力段、アウトプット１、アウトプット２及びアウトプット３における出力ビットのパンクチャリングにおいてどのくらいの数の入力ビット（Input Bit）が関連するかを示す。
【００２０】
図８はパンクチャリングによってどの入力ビット（ビットナンバー）が影響を受けるかを示す。
【００２１】
図９はパンクチャされるビットの個数に依存するパンクチャリングの結果を有するテーブルを示す。
【００２２】
図１０は雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの信号対雑音比ＥＳ／Ｎｏ＝−３ｄＢにおけるＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ１の実施例によるパンクチャリングにおけるビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。
【００２３】
図１１はレート１/３による符号化における（４８ビットから４０ビットへの）８ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【００２４】
図１２はＲ＝１/３、（１１１ビットから８０ビットへの）３１ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【００２５】
図１３はＲ＝１/２、８ビットのリピーティング（３２ビットから４０ビットまで繰り返し）の場合の様々な実施例を示す。
【００２６】
図１４はＲ＝１/２、６ビットのリピーティング（７４ビットから８０ビットまで）の場合の様々な実施例を示す。
【００２７】
図１５はＲ＝１/２、４ビットのリピーティング（３６ビットから４０ビットまで）の場合の様々な実施例を示す。
【００２８】
図１６はＲ＝１/３、（５４ビットから４０ビットへの）１４ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【００２９】
図１７はＲ＝１/３、３１ビットのパンクチャリング（１１１ビットから８１ビットへのパンクチャリング）の場合の更なる実施例を示し、この図は図１２の続きとも見なされうる。
【００３０】
図１８はＲ＝１/３、１０８ビットから８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３１】
図１９はＲ＝１/３、１１４ビットから８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３２】
図２０はＲ＝１/３、１１７ビットから８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３３】
図２１はＲ＝１/２、５２ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３４】
図２２はＲ＝１/２、４６ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３５】
図２３はＲ＝１/３、５４ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３６】
図２４はＲ＝１/２、５６ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３７】
図２５はＲ＝１/２、３６ビットから４０ビットへのリピーティングの場合の実施例を示す。
【００３８】
図２６は４８ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００３９】
図２７は１１１から８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【００４０】
図２８は３ＧＰＰspecification 25.211. v.5.0.0, chap.4.2.7 'Rate matching'（レートマッチング）からのレートマッチング規則を示す。
【００４１】
一般的にこれらのテーブルにおいては完全に太く印刷された数字を有する行はその都度とりわけ有利な実施例を意味し、しかしながらその他の実施例の品質は必ずしもこの強調された実施例とはひどく異なっているわけではない。図２６及び２７では、しかし、太く記入された数字はここで記述される本発明のレートマッチング公式の構成原理によってパンクチャされる開始部乃至は最後部のビット乃至はリピートされるリピーティングパターンの開始部乃至は最後部のビットを示す。従って、これらは固定されているが、太く記されていないビットの位置は本発明の枠内のパラメータの変化によって容易に（典型的には１つの位置だけ）シフトしうる。
【００４２】
図１には概略的に本発明の移動無線送信器１の構造が図示されており、この移動無線送信器からデータ又は通信情報、とりわけ音声情報が高周波伝送チャネルを介して受信器に伝送される。図１にはとりわけこれらの情報又はデータの符号化に関与するコンポーネントが図示されている。データソース２、例えばマイクロフォンから供給される情報はまず最初にデジタルソース符号化器３によってビットシーケンスに変換される。音声符号化されたデータは続いてチャネル符号化器４によって符号化され、本来の有効又はメッセージビットが冗長に符号化される。これによって伝送エラーが識別され、次いで訂正されうる。チャネル符号化器４は畳み込み符号化器であってもよい。チャネル符号化において生じる符号化率ｒはそれぞれチャネル符号化で使用される符号を記述するための重要なパラメータであり、既述のとおり、表現ｒ＝ｋ／ｎによって定義されている。この場合、ｋはデータビットの個数であり、ｎは全体として符号化されるビットの個数であり、すなわち付加される冗長ビットの個数は表現ｎ−ｋに相応する。上記の定義された符号化率ｒを有する符号は（ｎ，ｋ）符号とも記され、符号のパフォーマンスは符号化率ｒが減少するにつれて増大する。チャネル符号化のために通常はいわゆるブロック符号又は畳み込み符号が使用される。
【００４３】
次に前提となることは、ＵＭＴＳ標準化の今日のバージョンによって決定されているように、チャネル符号化において畳み込み符号を使用するということである。ブロック符号との本質的な相違点は、畳み込み符号では個々のデータブロックが順次符号化されるのではなく、連続的な処理が行われ、符号化すべき入力シーケンスの各々の瞬時の符号語が先行する入力シーケンスにも依存することである。符号化率ｒ＝ｋ／ｎとは無関係に、畳み込み符号はいわゆる影響長又は「拘束長（Constraint Length）」Ｋによっても特徴付けられる。この「拘束長」は、チャネル符号化器４のｋ個の新しい入力ビットのどのくらいの数のクロックパルスに亘って１ビットがチャネル符号化器４から出力される符号語に影響を与えるのかを示す。
【００４４】
ＵＭＴＳでは図５に示されるような畳み込み符号が使用される。この図はspecification 25.212, chap.4.2.3.1 'Convolutional coding'から取った。
【００４５】
チャネル符号化された情報を受信器に伝送する前にこれらのチャネル符号化された情報はインターリーバ５に供給され、このインターリーバ５は伝送すべきビットを所定のスキームに従って時間的に順序を並べ変えて（reorder）、この場合時間的に拡散し、これによって通常は束状に生じるエラーが分散され、この結果、準ランダムエラー分布を有するいわゆるメモリーレス伝送チャネルが得られる。このようにして符号化された情報又はデータは変調器７に供給される。この変調器７の任務はデータを搬送波信号に変調し、予め設定された多重アクセス方法に従って高周波伝送チャネル３を介して受信器に伝送することである。
【００４６】
伝送のために、符号化されたデータストリームはデータブロックに分割され、チャネル符号化器４がデータブロックの最初に既知の状態にセットされる。最後には各々の符号化されたデータブロックはいわゆる「テールビット」によって終了され、この結果、チャネル符号化器４が再び既知の状態にもどる。畳み込み符号ならびにチャネル符号化器４のこの構造によって、符号化されたデータブロックの開始部及び最後部のビットはブロック中心部よりも伝送エラーに対して良好に保護されている。この場合、これらのテールビット全てが既知の値０を有するか又は別の値を有するかは重要なことではない。これらのテールビットの値は任意に選択することもでき、送信器も受信器も使用される値を知っていなければならない。
【００４７】
１ビットのエラー確率は各データブロック内部のこのビットの位置に依存して異なる。最重要ビットがブロック両端部に置かれることによって、この効果は例えばＧＳＭ移動無線システムにおける音声伝送において利用される。ブロック両端部ではエラー確率は最小である。しかし、データ伝送においては一般的にデータパケットはたった一つの伝送されたビットが誤っているだけで拒絶され、これは例えば受信器においていわゆる「巡回冗長検査（ＣＲＣ）」によって検出される。従って、データ伝送では重要なビット又はあまり重要でないビットに関して語ることはできず、全てのビットが同じ重要性をもつと見なされる。コントロールブロック、すなわちどのようにして後続の有効データが符号化され伝送されるかに関する情報を含むコントロール情報を含むデータブロックにおいてエラーが生じる場合、一般的にはこれらの有効データの正確な検出はたった一つのビットが誤って受信されただけでともはや不可能である。なぜなら、受信データはこの場合間違って解釈されるからである。
【００４８】
符号化されたデータストリームのデータレートをその都度可能な伝送レートにマッチングさせるために、変調器７の前でレートマッチングが実施される。図１に示された実施例では、レートマッチングはレートマッチングユニット６ｂで行われ、この場合、パンクチャリングユニット６ａがデータブロックに亘って比較的均一なエラー分布を得るためにまず最初に所定のパンクチャリングパターンによってパンクチャリングを実施する。図１に示されたパンクチャリングユニット６ａならびにインターリーバ５の順番は単に例示的なものと理解されたい。インターリーバはユニット６ｂの後ろにも配置できる。同様にインターリーバ５を２つのインターリーバによってレートマッチングユニット６ｂ等々の前後に置き換えることもできる。
【００４９】
本発明の課題はまたパンクチャリングパターンをさらに最適化し、とりわけチャネル符号化器に対して使用される多項式にマッチングさせることである。よって、（使用される多項式を含む）使用される畳み込み符号及びブロック長に依存してパンクチャすべき乃至はリピートすべきビット量を選択し、復号化ができるだけ良好に実施されるようにするという課題が生じる。通常は、多くの可能性が生じてしまい、この結果、非常に良好なレートマッチングパターンをシミュレーションだけによって開発することは少なくとも非常に時間的に及びリソース的にコストが高い。例えば４８ビットから４０ビットへのパンクチャリングのための全ての可能なパンクチャリングパターンを調査しようとすると、これは４８！／（８！＊４０！）＝３７７３４８９９４個の異なる可能性があり、この３７７３４８９９４個の異なる可能性はリーズナブルな時間内では調査しきれない。
【００５０】
この問題は、例えばＵＭＴＳ拡張ＨＳＤＰＡのコントロール情報のような短いブロック長において及びその場合とりわけＨＳ-ＳＣＣＨチャネル（High Speed Shared Controll CHannel）において生じる。このチャネルはコンフィグレーション情報を伝送する。このコンフィグレーション情報は、特定のデータチャネルを介して送信される本来の有効データがどのように符号化されているか及び更に別の詳細、例えば伝送のために使用される拡散符号を指示する。非常に多くのデータが伝送されうるデータチャネルとは対照的に、これは比較的少ないデータである。ＵＭＴＳではレート１/２又は１/３による畳み込み符号が符号化のために使用され、使用される多項式は図５に示されている。多項式として、「タップポイント」の正確な構成、すなわち、個々の出力ビットストリームに対してどの遅延段がタップされ、排他的ＯＲ演算によって結合されるかが示される。
【００５１】
本発明は従ってとりわけいわゆるＨＳ-ＳＣＣＨ（High Speed Shared Controll CHannel）において適用可能である。
【００５２】
ＨＳ-ＳＣＣＨの符号化の定義は現在の従来技術によればspecification 3GPP TS 25.212 V5/0/0 (2002-03), "Multiplexing and channel coding (FDD) (Release5)" に記載されており、とりわけchapter 4.6 "coding for HS-SCCH" に記載されている。この仕様書は本出願においてこれ以降は省略して２５.２１２と呼ばれる。サブセクション４.６.６の "Rate matching for HS-SCCH" には、レートマッチングは４.２.７章の "Rate matching" の標準レートマッチングアルゴリズムによって実施されなければならないと記載されている。この標準レートマッチングアルゴリズムは実質的に（できるだけ）等距離な（equidistant）パンクチャリング乃至はリピーティングを惹起する。
【００５３】
ＨＳ-ＳＣＣＨの２つのパートのブロック長は今日のバージョンによれば第１のパートに対して８ビット又は最後部ビット（テールビット）が含まれる場合には１６ビットであり、第２のパートに対しては２９ビット又は最後部ビット（テールビット）が含まれる場合には３７ビットである。仕様書はまだ最終決定ではないので、様々なパラメータの変更によって別のブロック長が生じるかもしれない。さらにレート１/２又は１/３による畳み込み符号も考慮の対象になる。とりわけ次のレートマッチング：
ａ）３２から４０へ（符号化率Ｒ＝１/２）又は
ｂ）４８から４０へ（符号化率Ｒ＝１/３）及び
ｃ）７４から８０へ（符号化率Ｒ＝１/２）又は
ｄ）１１１から８０へ（符号化率Ｒ＝１/３）
は重要である。
パンクチャリング及びリピーティングパターンの決定のための方法
概括的には、レートマッチングによりパンクチャリング及び/又はリピーティングもしくはリピーティングだけが行われ、全ビットエラーレート（BER）が最小になると確言されうる。これに関してまず最初に図３の状況を見てみよう。ここでは枠（フレーム）の個別ビットに対するビットエラーレートが示されている。横座標はそれぞれのビットのインデックス（フレームインデックス）を示す。最初の及び最後の複数のビットは比較的小さいビットエラーレートを有することが明らかにわかる。これは図５の畳み込み符号に対するスキームとの関連において理解される：伝送のために畳み込み符号によってそれぞれ復号化器の異なる遅延段Ｄからのビットが互いに結合される。最初の複数のビットは例えばこれらのビットに先行するビットとも、すなわち実際には存在しないビットとも結合される。これらの「存在しないビット」はこの場合既知の値に、大抵の場合はゼロにセットされる。これは受信器には既知であり、この受信器はそれ自体でゼロにセットされたこれらのビットによって最初に伝送された複数のビットを復号化する。復号化はここでは非常に確実である。なぜなら、これらのビットの部分は絶対的な確実さで既知であるからである。同じことは最後の複数のビットにも当てはまる。これら最後の複数のビットに続いて再び人工的なビットが、いわゆる最後部ビット又は「テールビット」が復号化器の遅延素子Ｄに挿入される。これらの最後部ビットも既知の値、大抵の場合ゼロにセットされる。
【００５４】
中心の領域では複数のビットが互いに結合されており、これらのビットの値は受信器において確実に既知ではない。従って、復号化においてエラーが生じる確率がより大きくなり、これはより高いビットエラーレートで表される。
【００５５】
よって、フレーム番号に対するビットエラーレートの包絡曲線は、ここでは均一なリピーティング又はパンクチャリングにおいてまず最初に一度上に向かって凸状に形成される。パンクチャリング（リピーティング）が変更される時、どのように包絡曲線が変化するかについては様々な可能性がある：
ａ）包絡曲線が実質的に水平線である（か又はそれに近い）：
これは、ビットエラーレートがフレーム内の全てのビットにおいて実質的に等しいことを意味する。これは例えば縁部におけるパンクチャリング又は中心部におけるリピーティング又はこれら両方によってどのレートにマッチングされるかにも依存して生じる。
ｂ）包絡曲線が凹形状：
この場合、例えば縁部で強くパンクチャされ、フレームの中心領域のビットが比較的小さいビットエラーレートを有する。この状況は図２に示されている。
ｃ）ビットエラーレートは不規則にフレーム番号に対して分布している：
この場合は下で述べる理由からここでは詳しくは調べない。
【００５６】
以下の説明はパンクチャリングに関する。類似の考察はリピーティング又はリピーティングとパンクチャリングとの組み合わせにも与えられる。
【００５７】
どのように個々のビットがパンクチャされうるかについては非常に多くの可能性が存在する。例えば既に前に述べたように、４８ビットから４０ビットへのパンクチャリングのための全ての可能なパンクチャリングパターンを調査すると、これは４８！／（８！＊４０！）＝３７７３４８９９４個の異なる可能性があり、これはリーズナブルな時間では全てを調査しきれない。
【００５８】
従って、目標は、予め有意義でない可能性を排除することである。これは任意のリピーティング及び/又はパンクチャリングを介しては行われない。それゆえ上記のｃ）はここではもう考慮しないのである。
【００５９】
配列原理は図７に示されている。最初の９個の入力ビット１から９ならびに最後の９個の入力ビットｎ−８からｎにおいて、各出力段アウトプット０、アウトプット１、アウトプット２に対するパンクチャリングレベルが示されている。出力段自体は図５に示されているように各出力関数であり、これらの出力関数は瞬時に考慮される入力ビットに対して時間的に先行する全ての入力ビットからの結合によって形成される。ここでは図５ｂ）の出力段、すなわちレート１/３畳み込み符号化器（convolutional encoder）が考察される。できるだけ小さい情報損失を有するパンクチャリングのためにはまず最初に他のビットにほとんど影響を及ぼさないビットを省略（パンクチャ）することが考えられる。パンクチャリングレベルは、何個のビットが当該ビットのパンクチャリングによって影響をうけるかを指示する。
【００６０】
ビットの省略又はパンクチャリングのための例示的な方法が図８に示されている。第１列には最初の９個の入力ビット１から９が記されており、ならびに、最後の９個の入力ビットｎ−８からｎも記されている。後続の列にはパンクチャリングによって影響をうける情報ビットのビット番号、すなわちそれぞれの出力段アウトプット０、アウトプット１及びアウトプット２に対する情報ビット又は入力ビットが示されている。テーブルフィールドは、図７に既に示されているように、影響を受ける情報ビットの個数が多くなるにつれてますます暗い背景になる。明るいテーブルフィールドに所属するビットはパンクチャリングのための候補である。
【００６１】
図９にはテーブルが記載されており、このテーブルでは端部の近傍のパンクチャリング、すなわち最初の複数のビット及び最後の複数のビットのパンクチャリングの際の重要なパラメータが示されている。ｎ個の入力ビット（情報ビット）及びｋ個の符号化されたビット（出力段におけるビット、出力ビット）が考察される。第１の列にはパンクチャされる出力ビット（＃punct bits）の個数が指示されており、最後の列には入力側でこれらのビットによって影響をうける情報ビットの（累積）個数が指示されており、多重に影響を受ける入力ビットは複数の出力ビットのパンクチャリングによって相応に多重にカウントされる。
【００６２】
第２の列には、シーケンスの下に、どの出力ビット（ビット番号）がこのステップでパンクチャされたかが指示されている。パンクチャリングはこの場合第１行の最も重要度の低いビットから開始して後続の行の後続のビットへと向かう。従って、例えば７個のパンクチャすべきビットに対する全体パンクチャリングパターンは第２列に行１〜７に示されたビット、すなわち、ビット１、ｋ、４、ｋ−４、ｋ−６、２、ｋ−１から生じる。よって、このパターンはビット１、２、４、ｋ−６、ｋ−４、ｋ−１、ｋを含む。
【００６３】
第１の行の上には最初の情報ビット１から９ならびに最後の情報ビットｋ−８からｋに対するインデクシング（indexing）がある。スペースの理由からｋ−８の代わりにただ−８等々と記載されている。情報ビットのインデクシングの下の列へのエントリは、どのくらいの強さで当該情報ビットが、第２の列においてそれぞれの行まで指示されているすなわちパンクチャされる出力ビットのパンクチャリングによって、影響をうけるかを示す。これは、パンクチャされた出力ビットのうちのいくつがこの情報ビットに結合されたかを示していることを意味する。これは、どのくらいの強さで当該情報ビットがパンクチャリングによって弱められたかに対する尺度である。
【００６４】
最後の列（累積）には最後にこれらの効果の和が記載されている。この和はここでは累積パンクチャリング強度と呼ばれる。
【００６５】
平均値の列は最後の列の和を当該情報ビットの個数によって除算した比Ｖを示す。例えば６個のパンクチャされたビットに対してはＶ＝（２＋１＋１＋１＋１）／（１＋１＋１＋１＋１）＝１．２が得られる。平均パンクチャリングレート（平均Ｐレート）は列「平均値」を１８で除算したものであり、情報ビット毎に符号化の際に生じる「排他的ＯＲ」結合の総数である。
【００６６】
任意の個数のビットをパンクチャするための方法は、上記のようなテーブルを作成することである。レート１/３及び畳み込み符号化器の当該多項式に対してはここに示されたテーブルが使用できる。他の符号化率及び/又は他の多項式の際にはテーブルを簡単に同じ様に決定することができる。これらのテーブルの助けによってパンクチャリング順序を検出する。このパンクチャリング順序においてはまず最初に累積パンクチャリング強度に小さい影響しか与えないような出力ビットがパンクチャされる。この場合、複数の代替案があるならば、有利には個々のビットのパンクチャリング強度の最大値を最小化するビットがパンクチャされる。
【００６７】
パンクチャすべきビットの個数がより多い及び/又はブロック長がより大きい場合には、通常はブロック全体に亘ってできるだけ均一に分散してパンクチャするというアイデアによってテーブルからの情報を組み合わせなければならない。中心の部分ではさらに意図的に最も小さい累乗を有する、すなわち最も少ない結合を有する生成多項式によって生成されるビットをパンクチャすることが考えられる。しかし、同時に注意すべきことは、パンクチャリング強度の全体分布がフレームの中心領域において明瞭なピークを持たないことである。
【００６８】
リピーティングにも同じことが当てはまるが、ただし正反対の正負の符号をもつ。すなわち、ヒューリスティックに従って最初にパンクチャされたビットが今度は最後にリピートされ、一般的に最初に均一なリピーティングが中心の部分において、有利には最も多くの論理結合を有する多項式によって実施される。この後で、縁部において、（パンクチャリングの際に）できるだけ大きい影響を累積パンクチャリング強度に与えるビットがリピートされる。
【００６９】
パンクチャリングレートが端部へと向かって連続的に増大する方法とは異なり、これは本質的に予期できない結果をもたらす。なぜなら、符号化されるビットの信頼性が端部に向かうにつれて増大することが予期されるからである。しかし、使用される畳み込み符号化器に対する多項式の精確な考察によれば、この仮説は驚いたことに真実ではないことが明らかにされた。多項式の固有の特性によって、とりわけ端部において符号化にあまり効率的には寄与しない符号化されるビットが生じる。しかし、これらのビットは端部に向かって連続的に増大するように生じるのではなく、いくらか不規則に分散される。パンクチャリングパターンを特にこれらの「弱い」ビットに合わせて調整することによって、すなわち有利にはこれらのビットをパンクチャすることによって、符号化はさらに改善される。
【００７０】
よって、本発明はヒューリスティックな方法を使用し、このヒューリスティックな方法は次のことを可能にする：
・新たに定義されたヒューリスティックなメトリックを用いて基本的な情報ビットに対する符号化されるビットのパンクチャリング／リピーティングの作用を近似的にもとめる、
・意図的にかつ畳み込み符号毎に、パンクチャ乃至はリピートされるべき特定のビットを選択する、
・調査すべきレートマッチングパターンの個数を大幅に限定する。
【００７１】
この方法に基づいていくつかの少数の成功の約束するレートマッチングパターンがもとめられた後で、これらがフレームエラーレート及び各々の個別情報ビットのビットエラーレート（以下においてはビットエラーレート分布と呼ぶ）に基づいて比較される。こうして、反復的に、開発されたメトリックに基づいてレートマッチングパターンが更に改良され最適化される。スタート情報としてはパンクチャされていない／リピートされていないブロックのビットエラーレート分布が使用される。
【００７２】
ヒューリスティックなメトリックとしてはビット情報ビットｉ毎のパンクチャリング強度Ｓｉが、符号化器の各出力ビットとパンクチャリングによって伝送されない情報ビットとの結合の個数として定義される。従って、Ｓｉはパンクチャリングに対しては正である。リピーティングに対してはｎ回の伝送される結合毎にＳｉ，ｋ＝ｎ−１が定義される。
【００７３】
Ｓｍａｘは可能な最大パンクチャリング強度であり、既存の結合の符号に固有の総数によって与えられる。
【００７４】
良好なレートマッチングパターンは次の品質規準に従ってサーチされる：
１.  可能な最小値に近い累積パンクチャリング強度を選択する、
２.  全ての情報ビットに亘ってできるだけ等しく分布したビットエラーレートを配慮する。
【００７５】
パンクチャ／リピートすべきビットの選択のために、符号の生成多項式に基づいて符号化されるブロックの開始部及び最後部に対してテーブルが作成され、これらのテーブルは符号化されるビット毎に累積パンクチャリング強度ならびに当該情報ビットを表す。これによって、符号化されるビットはいわゆる累積パンクチャリング強度のクラスに分割される。
【００７６】
上記の品質規準に従って今やこれらのテーブルに基づいてパンクチャすべき/リピートすべきビットがサーチされ、まず最初に他のビットよりも低いビットエラーレートを示す情報ビットに対してパンクチャリング強度が高められ、同時に累積パンクチャリング強度が小さく保持される。よって、パンクチャリング強度は情報ビットのビットエラーレートに反比例するように選択され、さらに意図的に累積パンクチャリング強度にあまり寄与しないビットがサーチされる。
【００７７】
次いでこの方法は第１のもとめられたパターンに基づいて反復的に適用され、この結果、ほんの数回のシミュレーションの後でその都度の畳み込み符号に固有に最適化されたレートマッチングパターンが発見される。
【００７８】
図１１及び１２には、本発明のパンクチャリングパターンの様々な可能性が図示されており、それぞれパンクチャすべきビットの番号（カウントは１から始まる）が提示されている。これらのテーブルは異なる個数の伝送すべき情報ビット及びレートマッチングの後で伝送すべき異なる個数のビットにおいて示されている。
【００７９】
図３には例示的に規則的なパンクチャリングパターンによる従来のパンクチャリングにおけるデータブロックの個々の伝送されるビットのビットエラーレートの経過がデータブロックにおけるビットの位置に依存して示されている。
【００８０】
図２にはシミュレーションにおいて特に適していると明らかになった図１２のパターン番号３３による本発明のパンクチャリングにおけるこの経過が示されている。図２からわかることは、本発明のパンクチャリングパターンの使用によって、全データブロックに亘ってビットエラーレートのより均一な経過が得られることである。データブロックの中心領域では従来の方法に比べてパンクチャリングの回数は減るので、そこでは比較的小さいエラー確率が得られる。実際にはエラーレートは端部に向かってやや上昇してゆき、これは一目で不利であると思われる。しかし、これは、前述のように、縁部においてとりわけ多数の「弱い」ビットが存在し、そこではパンクチャリングがまさに有利に実施されうることを結果としてもたらす。
【００８１】
図４には同じケースにおいて雑音電力密度に対する伝送されるビットのエネルギの比と全体エラーレートとの関係が示されている。図４からわかることは、本発明（下側の曲線、丸印）によって従来の方法（上側の曲線、十字印）に比べて約０．２ｄＢだけ改善されたフレームエラーレートが実現されうることである。
【００８２】
類似の改善は他のパラメータでも実現される。例えば、図６はレート１/３を有する符号化及び８ビットのパンクチャリング（４８ビットから４０ビットへ）における規則的なパンクチャリングパターンによる従来のパンクチャリングの場合にデータブロックにおける伝送されるビットの位置に依存するデータブロックの個々に伝送されるビットに対するビットエラーレートの経過を示す。これは８個の入力ビットの伝送に相応する。図１０はこの代わりに図１１のパンクチャリングパターンＮｏ．３を使用する場合の分布を示し、このパンクチャリングパターンＮｏ．３はシミュレーションにおいて同様にとりわけ適していることが明らかになったものである。ここでは非常にバランスのとれた分布が生じることがわかる。この場合でも約０．２ｄＢ分の改善が生じる（しかし、これに対して曲線を添付しない。というのも、曲線は更なる重要な認識をもたらさないからである）。
【００８３】
図１６は５４ビットから１４ビットのパンクチャリングによる本発明の枠内の更に別の有利な実施例を示し、パターン３及び４が最良の結果を実現する。
【００８４】
図１３、１４及び１５は有利なリピーティングパターンを示し、このリピーティングパターンは本発明で示されたルールを使用することによって得られたものである。
【００８５】
本発明はこれまでは移動無線送信器での使用に基づいて記述された。しかし、当然のことながら本発明は移動無線受信器にも拡張することができ、移動無線受信器ではデータレートのマッチングのために上記のやり方でパンクチャ乃至はリピートされた信号がその都度使用されるパンクチャリングパターン乃至はリピーティングパターンに相応して処理されなければならない。この場合、各受信器では送信器側でパンクチャ乃至はリピートされたビットに対して付加的なビットが受信ビットストリームにおいて挿入されるか乃至は受信ビットストリームの２つ以上のビットがまとめられる。付加的なビットの挿入の際には、このために同時にいわゆる「軟判定」情報の形式においてその情報内容が非常に不確実であるとのフラグがセットされる。受信信号の処理はそれぞれの受信器で図１とは正反対の順番で行われる。
上記の方法の使用によりもとめられる更に別のレートマッチングパターン
これまでに提示されたパンクチャリングパターンは主に端部領域におけるパンクチャリング及び/又は中心領域におけるリピーティングに集中している。
【００８６】
ここで記述する更に別のレートマッチングパターンは標準化におけるＨＳ-ＳＣＣＨ符号化のための様々な提案に対する先に説明された方法においてもとめられる。それぞれパンクチャすべき乃至はリピートすべきビットが示される。これらのビットは１からＮまで通して番号を付けられる。有利なパターンがそれぞれまず最初に挙げられるが、他のパターンは常に類似の有利な特性を有する。
【００８７】
これらの更に別のパンクチャリングパターンが図示されている図１７は図１２の補足である。相応に図１８〜２４において様々な出力ビットレートに対するパンクチャリングパターンが図示され、図２５には更に別のリピーティングパターンが示されている。
既にＵＭＴＳに詳細に記述されたコンポーネントを使用する有利なレートマッチングパターンの近似
これまでに示されたパターンは、パンクチャすべき乃至はリピートすべきビットのできるだけ最適な選択を提案するという目的を持っており、このほかにパターンに関する更なる制限は前提とされていない。しかし、実際のインプリメンテーションでは既存のレートマッチング回路のできるだけ小さい変更によってインプリメントされうるパターンだけを考察するのが有利である。相応のレートマッチング規則は既述のspecification 25.212, v.5.0.0 chap.4.2.7 'Rate matching' に記述されている。以下においては、本来のパンクチャリング又はリピーティングを行う、chapter 4.2.7.5 'Rate matching pattern determination' に記述されているこの規則の部分を意味に即して再現する。この仕様書からの抜粋：
【００８８】
【数１】
2005529509.tif 000003
【００８９】
レートマッチングのためのルールは図？？？に示されたプログラムセクションに再現されており、このプログラムセクションはパンクチャリングが実施される条件を満たすと実行される。
【００９０】
まず最初にエラー値ｅが初期値にセットされ、この初期値は元のエラー値と所望されるパンクチャリングレートとの間にある。
【００９１】
ループにおいて実行パラメータとして瞬時に考慮されるビットのインデックスｍによってシーケンスの最後まで、すなわちインデックスＸｉまで
まず最初にエラー値ｅがｅ−ｅｍｉｎｕｓにセットされ、この場合、ｅｍｉｎｕｓは実質的にパンクチャすべきビットの個数である。
【００９２】
次いでエラー値ｅ＜＝０であるかが検査され、
イエスの場合、インデックスｍを有するビットがパンクチャされるべきかが検査され、この場合パンクチャすべきビットは値δにセットされ、この値δは０でも１でもない。
【００９３】
リピーティングが行われるべき場合には、実質的に類似の過程が行われ、ただしリピートされるビットは元のビットの直後にセットされる。
【００９４】
パンクチャリングの際には次いで更に別の実行経過において、値δにセットされたビットが除去され、この結果、これらのビットはパンクチャされる。
【００９５】
パラメータＸｉ、ｅｉｎｉ、ｅｐｌｕｓ及びｅｍｉｎｕｓは、所望のレートマッチングが実現できるようにそれぞれ選択される。この場合、実質的にはｅｐｌｕｓ＝Ｘｉ、ｅｍｉｎｕｓ＝Ｎｐであり、ここでＸｉはレートマッチングの前のビットの個数であり、Ｎｐはパンクチャすべき乃至はリピートすべきビットの個数である。ｅｉｎｉは１とｅｐｌｕｓとの間の範囲において原理的に任意に選択され、パターンのちょっとしたシフトが生じ、これは特定の場合（最初のインターリービングの後でのレートマッチング）にパターンを異なるフレームにおいて適切に互いにシフトするために使用される。パラメータｉは仕様書において異なるトランスポートチャネルを示す。しかし、このパラメータは本発明の場合には重要ではなく、従って省略される。次にどのようにこの既存のレートマッチングアルゴリズムによって有利なレートマッチングが畳み込み符号における短いブロックサイズに対して近似されるかに関する可能性が示される。この場合、このアルゴリズムの境界条件の下に、パンクチャリングの際に有利には符号ブロックの端部のビットを使用し、リピーティングの際にとりわけ符号ブロックの中心部のビットを使用することが試みられる。この実施例の核心は、パラメータｅｉｎｉを１とｅｐｌｕｓとの間の値域に限定せず、その代わりに有利にはこの値域の外側で選択することである。このような選択は一見するとナンセンスなように見えるかもしれない。というのも、この場合所望の個数のビットがパンクチャ乃至はリピートされるとはもはや保証されないからである。しかし、ｅｐｌｕｓ及びｅｍｉｎｕｓの値の有利なマッチングによって、それにもかかわらず所望の個数に達することが実現されうる。
【００９６】
次のように定める：
Ｘｉ：レートマッチングの前のビットの個数、
Ｎｐ：パンクチャ/リピートすべきビットの個数（Ｎｐのインデックスｐはパンクチャすべきビットの個数を指し示すが、Ｎｐはリピートすべきビットの個数も示すことができる）。
【００９７】
レートマッチングアルゴリズムの適用及びこれによってレートマッチングパターンを完全に記述するために、それぞれエラー初期値ｅｉｎｉ、エラーインクリメントｅｐｌｕｓ及びエラーデクリメントｅｍｉｎｕｓが指示されなければならない。なぜなら、これらのパラメータがレートマッチングパターンを完全に記述するからである。
【００９８】
以下においてRelease 99 UMTS Ratematchingに記載されたアルゴリズムを用いる有利なレートマッチングパターンの近似を示す。
【００９９】
続いて、どのようにして標準に既に存在するレートマッチングアルゴリズムを用いて畳み込み符号における短いブロックサイズのための有利なレートマッチングパターンを近似されるのかに関する可能性を示す。この場合、このアルゴリズムの境界条件下で、パンクチャリングの際に有利に符号ブロックの端部におけるビットを使用し、リピーティングの際にとりわけ符号ブロックの中心部のビットを使用することを試みる。
パンクチャリング
レートマッチングアルゴリズムのパラメータは、符号ブロックの開始部の最初のＮｏ個のビットがパンクチャされるように選択される。このためには、
【０１００】
【数２】
2005529509.tif 000004
が成立しなければならない。
【０１０１】
更なる規準として、このブロックの最後のビットもパンクチャされる。つまり次の条件：
【０１０２】
【数３】
2005529509.tif 000005
が設けられる。
【０１０３】
この場合には、つまりエラー変数ｅの値がちょうど最後のビットにおいて負となり、これによりこのビットがパンクチャされる。
【０１０４】
これら２つの規準は例えばパラメータの次の有利な選択
【０１０５】
【数４】
2005529509.tif 000006
によって満たされる。
【０１０６】
これらの式には、符号ブロックの開始部のビットがパンクチャされない（Ｎｏ＝０）ような特殊ケースも含まれている。その場合には、ｅｉｎｉ＝Ｘｉ、ｅｐｌｕｓ＝Ｘｉ、ｅｍｉｎｕｓ＝Ｎｐが成り立つ。
【０１０７】
ｅｉｎｉを式（１）〜（４）に従って選択する一般的なインプリメンテーションは、ただ（Ｎｏ＋１）番目のパンクチャリング位置から（Ｎｏ−１）番目のパンクチャリング位置までパンクチャすべきビットのインデックスが１だけ低下される点で（３）〜（５）に従う有利なパラメータ選択のインプリメンテーションとは異なっているレートマッチングパターンをもたらす。
【０１０８】
４８ビットから４０ビットへのパンクチャリングの適用事例については図２６のテーブルがＮｏ＝６までの有利なパラメータ選択によるパンクチャリングパターンを示す。太字で印刷されていないパンクチャリング位置は（１）及び（２）によるｅｉｎｉ値の変化によって部分的に又は完全に１だけ低下されうる。
【０１０９】
図２７に図示された次のテーブルは同様に１１１ビットから８０ビットへのパンクチャリングに対する結果的に得られるパターンを示す。
【０１１０】
このようにして、既に上で述べたような最適なパンクチャリングパターンは実現されないにもかかわらず、この方法によって仕様書の今日のバージョンに比べて伝送品質の確実な改善が達成され、この場合、行うべき変更は比較的僅かですむ。
リピーティング
レートマッチングアルゴリズムのパラメータは本発明によればブロック端部からリピートすべき最後のビットまでの最大間隔が保証されるように計算され、すなわち：
【０１１１】
【数５】
2005529509.tif 000007
が成り立たなくてはならない。
【０１１２】
さらに、リピートすべきビット間の平均間隔ＲＲが予め設定される。ＲＲは整数である必要はなく、正の有理数でもよい。よって：
【０１１３】
【数６】
2005529509.tif 000008
が成り立つ。
【０１１４】
従って、ｅｐｌｕｓ及びｅｍｉｎｕｓはその商がちょうどＲＲとなって全体としてＮｐ個のビットがリピートされるという境界条件の下で自由に選択されうる。
【０１１５】
リピートすべき最初のビット、より詳しく言えば、リピートすべき最初のビットの位置（ここではｂ１とする）が予め設定されなければならない場合には、（６）のほかに
【０１１６】
【数７】
2005529509.tif 000009
が成り立たなくてはならない。ただしここで、ｅｍｉｎｕｓは整数であるべきであり、ｂ１≦Ｘｉ−Ｎｐ＋１である。
【０１１７】
有利なパラメータ選択は
【０１１８】
【数８】
2005529509.tif 000010
で得られる。
【０１１９】
パラメータのこの選択によってリピートすべき最初のビットの位置はｂ１であり、要求通りＮｐ個のビットがリピートされる。
【０１２０】
この場合でも生成されるリピーティングパターンは既に上で述べたようなパターンと比べると、最適ではない。それにもかかわらず、この方法によって仕様書の今日のバージョンに比べて伝送品質の確実な改善が達成され、この場合、行うべき変更は比較的僅かですむ。パラメータｂ１の有利な選択によって、リピーティングが開始部で始まらないことが達成される。つまり、開始部ではリピーティングは必要ではない。なぜなら、上記のとおり畳み込み復号化器の開始部のビットは既に比較的低いエラーレートを有するからである。リピートすべきビットがこの方法によって行われるようにむしろ中心部に集中されると、はるかに有利である。この実施例の欠点は、開始部だけでリピーティングが回避され、最後部での状況はそれほどポジティブには制御できないことである。これは、簡略化されたインプリメンテーションのために支払わなくてはならない代償である。
【０１２１】
当然のことながら、パンクチャリングパターンの選択の際の上記の規準を組み合わせることも可能である。例えば、開始部において１つのパターンの開始部を使用しかつ最後部において第２のパターンの最後部を使用することによって、ここで示された２つのパターンを組み合わせて１つのパターンを作ることができる。さらに、変更された順番でビットが出力され、同時にパンクチャリングパターンが同じようにマッチングされても、些細なことである。例えば、多項式の順番を畳み込み符号化器において交換してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の移動無線送信器の簡略化されたブロック回路図を示す。
【０１２３】
【図２】雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの比率ＥＳ／Ｎｏ＝−２ｄＢを有するＲ＝１/３のＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ２符号化の実施例におけるパンクチャリングに対するビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。ＨＳ−ＳＣＣＨチャネルとはいわゆるHigh Speed Shared Controll Channelであり、このHigh Speed Shared Controll Channel を介して特定のコンフィグレーション情報が伝送され、このHigh Speed Shared Controll Channel は２つの部分領域、いわゆるＰａｒｔ１及びＰａｒｔ２に分割可能である。Ｐａｒｔ１がこの場合まず最初に伝送され、このＰａｒｔ１が移動局が最初に次のデータチャネルを処理するために必要とする情報を含み、Ｐａｒｔ２は移動局がその後でようやく必要とする情報を含む。このような二分割によってＨＳ−ＳＣＣＨによる遅延はできうる限り小さくなりうる。なぜなら、データの受信を開始する前には最初の部分だけを復号化しさえすればよいからである。
【０１２４】
【図３】雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの比率ＥＳ／Ｎｏ＝−２ｄＢを有するＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ２におけるＵＭＴＳ（specification 25.21. v.5.0.0, chap.4.2.7 'Rate matching'）で提案されるレートマッチングにおけるビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。
【０１２５】
【図４】結果的に生じる全体エラー確率に関する本発明のパンクチャリング（上の曲線、十字）乃至は従来のパンクチャリング（下の曲線、丸）によって得られる結果の比較を示し、ここではブロックの少なくとも１つのビットが誤って伝送される確率（いわゆるフレームエラーレート）が示されている。
【０１２６】
【図５】ＵＭＴＳにおける畳み込み符号の基本スキームを示す。
【０１２７】
【図６】伝送ビットエネルギの雑音電力密度に対する比率ＥＳ／Ｎｏ＝−３ｄＢを有するＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ１におけるＵＭＴＳ（specification 25.212. v.5.0.0, chap.4.2.7 'Rate matching'）で提案されたレートマッチングにおけるビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。
【０１２８】
【図７】異なる出力段、アウトプット１、アウトプット２及びアウトプット３における出力ビットのパンクチャリングにおいてどのくらいの数の入力ビット（Input Bit）が関連するかを示す。
【０１２９】
【図８】パンクチャリングによってどの入力ビット（ビットナンバー）が影響を受けるかを示す。
【０１３０】
【図９】パンクチャされるビットの個数に依存するパンクチャリングの結果を有するテーブルを示す。
【０１３１】
【図１０】雑音電力密度に対する伝送ビットエネルギの信号対雑音比ＥＳ／Ｎｏ＝−３ｄＢにおけるＨＳ−ＳＣＣＨ、Ｐａｒｔ１の実施例によるパンクチャリングにおけるビットあたりのビットエラーレートＢＥＲを示す。
【０１３２】
【図１１】レート１/３を有する符号化における（４８ビットから４０ビットへの）８ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【０１３３】
【図１２Ａ】図Ｒ＝１/３、（１１１ビットから８０ビットへの）３１ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【０１３４】
【図１２Ｂ】図Ｒ＝１/３、（１１１ビットから８０ビットへの）３１ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【０１３５】
【図１３】Ｒ＝１/２、８ビットのリピーティング（３２ビットから４０ビットまで繰り返し）の場合の様々な実施例を示す。
【０１３６】
【図１４】Ｒ＝１/２、６ビットのリピーティング（７４ビットから８０ビットまで）の場合の様々な実施例を示す。
【０１３７】
【図１５】Ｒ＝１/２、４ビットのリピーティング（３６ビットから４０ビットまで）の場合の様々な実施例を示す。
【０１３８】
【図１６】Ｒ＝１/３、（５４ビットから４０ビットへの）１４ビットのパンクチャリングの場合の様々な実施例を示す。
【０１３９】
【図１７】Ｒ＝１/３、３１ビットのパンクチャリング（１１１ビットから８１ビットへのパンクチャリング）の場合の更なる実施例を示し、この図は図１２の続きとも見なされうる。
【０１４０】
【図１８】Ｒ＝１/３、１０８ビットから８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４１】
【図１９】Ｒ＝１/３、１１４ビットから８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４２】
【図２０】Ｒ＝１/３、１１７ビットから８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４３】
【図２１】Ｒ＝１/２、５２ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４４】
【図２２】Ｒ＝１/２、４６ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４５】
【図２３】Ｒ＝１/３、５４ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４６】
【図２４】Ｒ＝１/２、５６ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４７】
【図２５】Ｒ＝１/２、３６ビットから４０ビットへのリピーティングの場合の実施例を示す。
【０１４８】
【図２６】４８ビットから４０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１４９】
【図２７】１１１から８０ビットへのパンクチャリングの場合の実施例を示す。
【０１５０】
【図２８】３ＧＰＰspecification 25.211. v.5.0.0, chap.4.2.7 'Rate matching'（レートマッチング）からのレートマッチング規則を示す。
【符号の説明】
【０１５１】
１  移動無線送信器
２  データソース
３  ソース符号化器
４  チャネル符号化器
５  インターリーバ
６ａ  パンクチャリングユニット
６ｂ  レートマッチングユニット
【図１】
2005529509.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０−１】
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【図２０−２】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月9日(2004.2.9)
【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】
通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法において、
前記データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割可能であり、該少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含み、
該伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、
前記符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが除去され（パンクチャされ）、
パンクチャリングパターンによってどの伝送ビットが除去されるべきかが予め設定され、
前記パンクチャリングパターンは、有利には符号化過程を介してほとんど入力ビットに依存しない伝送ビットが除去されるように設計され、
前記パンクチャリングパターンは次のステップによって形成される、すなわち、
累積パンクチャリング強度をもとめ、該累積パンクチャリング強度は情報ビットのどの成分が伝送ビットの除去によってデータブロックから除去されたかを示し、
前記累積パンクチャリング強度に依存して決定関数を形成し、
前記パンクチャリングパターンをもとめるために前記決定関数を最小化する、通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法。
【請求項２】
通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法において、
前記データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割可能であり、該少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含み、
該伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、
前記符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが除去され（パンクチャされ）、
パンクチャリングパターンによってどの伝送ビットが除去されるべきかが予め設定され、
前記パンクチャリングパターンは、有利には符号化過程を介してほとんど入力ビットに依存しない伝送ビットが除去されるように設計され、
前記パンクチャリングパターンは、パンクチャリングによって、パンクチャすべきデータブロックの前側端部から見て、次のような順番（ビット位置）：１、４、２、３、８、７、５、６、１５、１２、１４、１１、１０、９からなる区間を含むように形成されており、ここで「１」は第１のビット位置に相応する、通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法。
【請求項３】
通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法において、
前記データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割可能であり、該少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含み、
該伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、
前記符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが除去され（パンクチャされ）、
パンクチャリングパターンによってどの伝送ビットが除去されるべきかが予め設定され、
前記パンクチャリングパターンは、有利には符号化過程を介してほとんど入力ビットに依存しない伝送ビットが除去されるように設計され、
前記パンクチャリングパターンは、パンクチャリングによって、パンクチャすべきデータブロックの後側端部から見て、次のような順番（ビット位置）：０、４、６、１、２、１５、１２、１０、９、７、４、５、１８、１３、８からなる区間を含むように形成されており、ここで「０」は最後のビット位置に相応する、通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法。
【請求項４】
パンクチャリングパターンはパンクチャリングレートを介して除去すべき伝送ビット間の間隔を設定し、前記パンクチャリングレートはデータブロックの異なる領域において異なっている、請求項１〜３のうちの１項記載の方法。
【請求項５】
データブロックの中心領域におけるパンクチャリングレートは実質的に除去すべきビット間の等距離間隔を規定している、請求項３記載の方法。
【請求項６】
パンクチャリングパターンは４８ビットのうちの８ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、４、８、４２、４５、４７、４８がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項記載の方法。
【請求項７】
パンクチャリングパターンは、１１１ビットのうちの３１ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、３、４、５、６、７、８、１２、１４、１５、２４、４２、４８、５４、５７、６０、６６、６９、９６、９９、１０１、１０２、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項記載の方法。
【請求項８】
パンクチャリングパターンは５４ビットのうちの１４ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、３、４、７、８、３６、３９、４２、４８、５１、５２、５３、５４がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちの１項記載の方法。
【請求項９】
パンクチャリングパターンは５４ビットのうちの１４ビットがパンクチャされ、より詳しく言えば、ビット１、２、３、４、６、７、８、３９、４５、４８、５１、５２、５３、５４がパンクチャされるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項記載の方法。
【請求項１０】
通信装置におけるデータストリームのデータレートをマッチングさせるための方法において、
データストリームは少なくとも１つのデータブロックに分割可能であり、該少なくとも１つのデータブロックは伝送すべき伝送ビットを含んでおり、
該伝送ビットは符号化過程によって情報を担う入力ビットから形成され、
前記符号化過程においてデータレートのマッチングのためにデータストリームのデータブロックから所定の伝送ビットが繰り返され（リピートされ）、
リピーティングパターンによってどの伝送ビットがリピートされるべきかが予め設定され、
前記リピーティングパターンは、有利には符号化過程を介して多数の入力ビットに依存する伝送ビットがリピートされるように設計されており、
前記リピーティングパターンは次のステップによって形成される、すなわち、
累積リピーティング強度の関数をもとめ、該累積リピーティング強度の関数は入力ビットのどの成分が伝送ビットのリピートによってデータブロックにおいて繰り返されたかを示し、
前記累積リピーティング強度に依存して決定関数を形成し、
リピーティングパターンをもとめるために前記決定関数を最大化する、通信装置におけるデータストリームのデータレートのマッチングのための方法。
【請求項１１】
リピートすべき伝送ビット間の間隔を設定するリピーティングパターンのリピーティングレートは、データブロックの中心領域においては実質的に等距離間隔を規定しており、データブロックの縁部では、ビットがリピートされないほど大きな間隔を規定していることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
リピーティングパターンは、３６ビットのうちの４ビットがリピートされ、より詳しく言えば、ビット１６、１８、２０、２２がリピートされるように形成されていることを特徴とする、請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
レートマッチングが実施されるデータブロックは畳み込み符号によって符号化されるデータを含むことを特徴とする、請求項１〜１２のうちの１項記載の方法。
【請求項１４】
通信装置であって、
データストリームのデータレートをマッチングさせるための所定のレートマッチングパターンに従ってレートマッチング装置（６）に供給されるデータストリームのデータブロックをパンクチャ又はリピートするためのレートマッチング装置（６）を有し、該レートマッチング装置はパンクチャリング又はリピーティングによって前記レートマッチングパターンに相応するビットをデータブロックから除去し又は繰り返す、通信装置において、
前記レートマッチング装置（６）は、レートマッチングがパンクチャリングパターン又はリピーティングパターンによって実施され、該パンクチャリングパターン又はリピーティングパターンは上記請求項１〜１３のうちの１項に従って構成されることを特徴とする、通信装置。
【請求項１５】
通信装置（１）は移動無線送信又は受信装置、とりわけＵＭＴＳ移動無線送信又はＵＭＴＳ受信装置であることを特徴とする、請求項１４記載の通信装置。
【国際調査報告】
2005529509.tif 000041
2005529509.tif 000042
2005529509.tif 000043
2005529509.tif 000044
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