(57)【要約】複数のビットを備えるデータの送信方法について記載される。ここで、送信されるデータは、複数の変調シンボルにマッピングされ、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備え、少なくとも一のパリティビットは複数のビットに対して生成される。そして、複数のビットは、複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングされ、少なくとも一のパリティビットは、複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングされる。
2008529448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビットを備えるデータの送信方法であって、
前記データは、複数の変調シンボルにマッピングされ、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備え、
少なくとも一のパリティビットは前記複数のビットに対して生成され、
前記複数のビットは、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングされ、前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングされることを特徴とするデータの送信方法。
【請求項２】
前記複数の変調シンボルは、少なくとも一の通信チャネルを用いて送信されることを特徴とする請求項１に記載の送信方法。
【請求項３】
少なくとも一のキャリア信号は前記複数の変調シンボルに従って変調されることを特徴とする請求項１又は２に記載の送信方法。
【請求項４】
前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数のビットにおけるＬＤＰＣ符号化に従って生成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項５】
前記データは、直交振幅変調に従って、前記複数の変調シンボルにマッピングされることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項６】
複数のビットを備えるデータを送信する送信機であって、
前記送信機は、前記データを複数の変調シンボルにマッピングするように構成されたマッピング手段を備えており、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えており、
前記送信機は、前記複数のビットに対して生成される少なくとも一のパリティビットを生成するように構成された生成手段を備えており、
前記マッピング手段は、前記複数のビットを、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングし、前記少なくとも一のパリティビットを、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングするように構成されることを特徴とする送信機。
【請求項７】
コンピュータにより実行される際に、当該コンピュータに、
複数のビットを備えるデータの送信方法であって、
前記データは、複数の変調シンボルにマッピングされ、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えており、少なくとも一のパリティビットは前記複数のビットに対して生成され、
前記複数のビットは、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングされ、前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングされるデータの送信方法
を実行させるコンピュータプログラム製品。
【請求項８】
複数のビットを備えるデータの受信方法であって、
複数の変調シンボルが受信され、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えており、
前記複数のビットに対する少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出され、
前記複数のビットは、前記複数の変調シンボルから抽出されることを特徴とする受信方法。
【請求項９】
複数のビットを備えるデータの受信する受信機であって、
少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えた変調シンボルについて複数の変調シンボルを受信するように構成された受信手段と、
前記複数のビットに対する少なくとも一のパリティビットを、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出するように構成された第１抽出手段と、
前記複数のビットを、前記複数の変調シンボルから抽出するように構成された第２抽出手段と
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項１０】
コンピュータにより実行される際に、当該コンピュータに、
複数のビットを備えるデータの受信方法であって、
少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えた変調シンボルについて複数の変調シンボルが受信され、
前記複数のビットに対する少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出され、
前記複数のビットは、前記複数の変調シンボルから抽出される受信方法
を実行させるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データの送信方法、データの受信方法、送信機、受信機、並びにコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいて、信頼度を向上させるために、送信中に生じる誤差を検出し補正する方法が用いられる。一つの可能性としては、文献［１］に記載の低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号を用いることである。ＬＤＰＣ符号は、キャパシティアプローチング（ｃａｐａｃｉｔｙ−ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ）符号体系として最近多いに注目を集めている。ＬＤＰＣ符号は、別のキャパシティアプローチング符号であるターボ符号と比較して、ブロックサイズが大きい場合により良好な性能を有する。一方で、復号化の複雑性はターボ符号の場合よりも低い。
【０００３】
ＬＤＰＣにおけるその他の商業的利点は、ＬＤＰＣ特許が既に失効していることである。それゆえ、企業は、ＬＤＰＣを利用する際に知的所有権の支払いをする必要がない。
【０００４】
ＬＤＰＣエンコーダと多値変調器との併用（ＬＤＰＣ符号化変調と称される）は文献［２］に記載されており、この併用によって通信システムを高性能化及び帯域効率化できる。例えばグレーマッピングによると、多値変調器は、ｌｏｇ２Ｍ毎に、ＬＤＰＣ符号化ビットを、一連の信号にマッピングする。このマッピングでは、ビットインターリーブ符号化変調（ＢＩＣＭ）でのビットインターリーブとは異なり、送信時に待ち時間が導入されない。ＬＤＰＣ符号の最適な設計により、ＬＤＰＣ符号化変調のキャパシティを、符号化変調における限界値にまで近づけることができる。
【０００５】
ＬＤＰＣ符号及びＬＤＰＣ符号化変調は、高速データ速度において信頼性があり効率的な送信を目的として、次世代無線通信システムに広く導入されてきた。ハイスループット（ＨＴ）無線ローカルアクセスネットワーク（ＷＬＡＮｓ）において、ＬＤＰＣは、直交振幅変調（ＱＡＭ）及びＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（多重入出力−直交周波数分割多重）と併用した場合、ターボ符号よりも優位であることが示されている。ＬＤＰＣは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対する提案における任意のＨＴモードの、競争力のある候補でもある。ＬＤＰＣ符号は、ＩＥＥＥ８０２．１６に対しても提案されている。ＩＥＥＥ８０２．１６は、ブロードバンド無線アクセス（ＢＷＡ）の標準規格であり、更に高次の変調が必要とされる。その他、ＬＤＰＣの設計に関する超広帯域（ＵＷＢ）無線通信分野での提案も多くなされている。この分野では、ＬＤＰＣはＱＡＭ  ＵＷＢシステムにおいて利用される可能性もある。
【０００６】
従来のビットインターリーブ符号化変調（ＢＩＣＭ）体系では、畳み込み符号又はターボ符号を利用しており、符号化ビットを異なるシンボルにおける異なる位置に置換するために、エンコーダと変調器との間にビットインターリーバーが必要である。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格において、ビットインターリーバーは、以下の二つの置換ステップを処理する。
【０００８】
ステップ１：
隣接符号化ビットを、複数の非隣接変調シンボル上にマッピングする。これにより、単一シンボル及びチャネル相関により導かれるバーストエラーを回避する。
【０００９】
Ｎが符号語サイズを意味する場合、第１の置換は次式により定義される。
【００１０】
i = (N/d) (k mod d) + floor (k/d),    k= 0, 1, K, N-1,   (1)
但し、dはインターリーブ深さであり、floor( . )は変数を超えない最大整数を意味する。
【００１１】
ステップ２：
隣接符号化ビットを、一連のビットのうち上位ビット（ＭＳＢｓ）と下位ビット（ＬＳＢｓ）上に交互にマッピングする。これにより、信頼性の低いＬＳＢｓが長期にわたることを回避する。
【００１２】
第２の置換は、次式により定義される。
【００１３】
j = s×floor (i/s) + (i + N  floor (d×i/N)) mod s,
i = 0, 1, K, N-1                                         (2)
但し、
【００１４】
【数１】
2008529448.tif 000003
【００１５】
は、変調次数Ｍにより決定される。
【００１６】
ＬＤＰＣ符号化変調とともに使用する二つの方法を以下に記載する。
【００１７】
第１の方法は、上述のように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに従ってビットインターリーバを用いて、ＬＤＰＣ符号化ビットを置換することである（文献［２］参照）。
【００１８】
第２の方法は、ＬＤＰＣ符号語の多値シンボルへのダイレクトマッピングである。これについて以下に説明する。
【００１９】
（Ｎ，Ｋ）ＬＤＰＣ符号は、パリティ検査行列により与えられる。ここでパリティ検査行列は、
【００２０】
【数２】
2008529448.tif 000004
【００２１】
但し、Ｋは、（符号化されるべき）情報ビットの数であり、ＮはＬＤＰＣ符号化ビットの数である。このとき、生成行列は次式により与えられる。
【００２２】
【数３】
2008529448.tif 000005
【００２３】
但し、Ik×kは、符号語の系統的ビットを生成する恒等行列である。Gに基づく符号語は、
【００２４】
【数４】
2008529448.tif 000006
【００２５】
により与えられる。但し、uは、情報シーケンス（ユーザデータビットのベクトル）である。符号語cは、系統的ビットのベクトルuとパリティビットのベクトルpとからなる。
【００２６】
第２の方法によれば、符号語cからの連続的なlog2Mビットは、一連の多値シンボルに直接マッピングされる。
【００２７】
第１の方法の使用、即ちビットインターリーバの使用は最適ではない。従来のＢＩＣＭとは対照的に、ＬＤＰＣ符号化変調においてビットインターリーバは必要とされていないからである。これは、従来の符号化変調に優るＬＤＰＣ符号化変調の利点である。
【００２８】
しかも、第１の方法には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで用いられる置換規則をＬＤＰＣ符号化変調に適用することは最適ではないという欠点がある。というのも、位相偏移変調（ＰＳＫ）及びＱＡＭにおいて、式（２）に基づく第２の置換によって、隣接符号化ビットは上位ビット（ＭＳＢｓ）及び下位ビット（ＬＳＢｓ）に交互にマッピングされるところ、これは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに従って用いられる畳み込み符号等のような、非系統的符号にしか適当できないからである（文献［３］参照）。
【００２９】
第２の方法も、同様な欠点を有する。符号語cからの連続的な符号化ビットをＰＳＫ又はＱＡＭシンボルに直接マッピングする一方で、系統的ビット及びパリティビットはＭＳＢｓ及びＬＳＢｓに均等に配置される。
【００３０】
文献［４］によると、同一パワーを符号語全体に割り当てる場合よりも、系統的なパリティ検査ビットに異なるパワーレベルを割り当てる場合の方が、ターボ符号がより良好に機能するという研究結果が得られた。大きいブロックサイズに関しては、パリティ検査ビットが保護される場合よりも、系統的ビットが保護される場合の方が、より良好な効果が得られる。この効果はブロックサイズが増大するにつれて強くなる。ＬＤＰＣ符号における不均一誤り保護に関する研究は、主にＬＤＰＣ符号語の構成に焦点を当てている（文献［５］及び［６］を参照）。一般に、変数ノードの次数が大きくなるほど、復号後のラジアビリティ（radiabilities）の平均は高くなることがわかっている。しかしながら、この結論は、不規則ＬＤＰＣ符号にしか適用できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明の課題は、ＬＤＰＣ符号化変調方法の性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記の課題は、独立項に係る特徴を有するデータの送信方法、データの受信方法、送信機、受信機、並びにコンピュータプログラム製品により解決される。
【００３３】
複数のビットを備えるデータの送信方法であって、前記データは、複数の変調シンボルにマッピングされ、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備え、少なくとも一のパリティビットは前記複数のビットに対して生成され、前記複数のビットは、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングされ、前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングされることを特徴とするデータの送信方法が提供される。
【００３４】
更に、上記のデータの送信方法に応じた送信機及びコンピュータプログラム製品が提供される。
【００３５】
更に、複数のビットを備えるデータの受信方法であって、複数の変調シンボルが受信され、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備え、前記複数のビットに対する少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出され、前記複数のビットは、前記複数の変調シンボルから抽出されることを特徴とする受信方法が提供される。
【００３６】
更に、上記のデータの受信方法に応じた受信機及びコンピュータプログラム製品が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
具体的には、データビット（ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査）符号化の場合は系統的ビット）は、変調シンボルの上位ビット（ＭＳＢｓ）にマッピングされる。一方、パリティビットは、変調シンボルの下位ビット（ＬＳＢｓ）にマッピングされる。
【００３８】
以下に示すように、このような不均一誤り保護（ＵＳＰ）体系は、従来の方法よりも性能が優れている。特にＬＤＰＣ  ＰＳＫ又はＱＡＭ（直交振幅変調）に適用される場合に、性能が優れる。この性能向上（ゲイン）は、ＬＤＰＣのフレームサイズを増大させて得られるゲインと同等か時にはそれ以上である。ＬＤＰＣのフレームサイズを増大させると、本発明の利用とは対照的に、エンコーダとデコーダとの両方の複雑さとメモリコストを増加させる。
【００３９】
本発明を用いても伝送速度は犠牲にならず、また、上述した二つの先行技術の方法（方法１：ＩＥＥＥ８０２．１１ａに従ってビットインターリーバを用いる；方法２：ＬＤＰＣ符号語を多値シンボルに直接マッピングする）と比較して、送信機及び受信機に対する過剰な待ち時間および過剰な処理負荷はもたらされない。なお、データビットをＭＳＢｓにマッピングし、パリティビットをＬＳＢｓにマッピングするような複数のデータビット及びパリティビットの順序付けは、予め設計されてよいし、また、以下に示すように、ＬＤＰＣ用の生成行列及びパリティ検査行列の生成の際に組み込まれてよい。
【００４０】
本発明の実施例は、従属項から得られる。この実施例は、データの送信方法との関連で記載されているが、送信機、データの受信方法、受信機並びにコンピュータプログラム製品にも同様に適用可能である。
【００４１】
前記複数の変調シンボルは、少なくとも一の通信チャネルを用いて送信されてよい。特に、本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システム、例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）システムに適用可能である。
【００４２】
例えば、少なくとも一のキャリア信号は前記複数の変調シンボルに従って変調される。
【００４３】
一の実施例において、前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数のビットにおけるＬＤＰＣ符号化に従って生成される。
【００４４】
前記データは、直交振幅変調（例えばグレーマッピングを用いた１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭ）に従って、前記複数の変調シンボルにマッピングされてよい。本発明は、特にＬＤＰＣ符号化ＱＡＭ変調を用いた全ての通信システムに適用できる。また、本発明は、位相偏移変調（ＰＳＫ）、例えば８ＰＳＫ、１６ＰＳＫ等が用いられる際にも適用でき、また上位ビット及び下位ビットがより多く存在する場合にその他の変調体系にも適用できる。
【００４５】
本発明は、仮にＬＤＰＣ符号の変数ノードの次数が均一であっても、パリティ検査ビットの保護度合いが高い場合又は系統的及びパリティ検査ビットのそれと同等な場合と比べて、系統的ビットの保護度合いが高い場合の方が、ＬＤＰＣ符号の性能は高くなることが判明しているという事実に基づいていともいえる。
【００４６】
多値変調システムでは、ＭＳＢｓに割り当てられたビットは、ＬＳＢｓに割り当てられたビットよりも、より良好なビットエラーレート（ＢＥＲ）性能を有している。或いは、同等に、ＭＳＢｓにおけるビットは、ＬＳＢｓにおけるビットよりも高いＳＮＲとなる。
【００４７】
本発明の例示的な実施例について、図面を参照して以下に説明する。
【００４８】
図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００を示す。
【００４９】
通信システム１００は、送信機１０１と受信機１０２とを備える。
【００５０】
送信機１０１は、ＬＤＰＣエンコーダ１０３と多値変調器１０４とを備える。送信機１０１により通信チャネル１０６を介して受信機１０２へ送信されるデータは、第１ビットストリーム１０５の形態でＬＤＰＣエンコーダ１０３に供給される。ＬＤＰＣエンコーダ１０３は、第１ビットストリーム１０５に対してＬＤＰＣ符号化を行い、ＬＤＰＣ符号化ビットストリーム１０９を生成する。ＬＤＰＣ符号化ビットストリーム１０９のＬＤＰＣ符号化ビットは、長さＮの符号語にグループ化され、多値変調器１０４により一連の多値シンボルにマッピングされる。本実施例ではグレーマッピングを適用する。なぜなら、グレーマッピングは、非グレーマッピング及び集合分割マッピング等よりも優れているからである。
【００５１】
一連のシンボルは、通信チャネル１０６を介して受信機に送信される。
【００５２】
受信機１０２は、送信された各ビットのビットメトリック（bit metric）を最尤基準に基づいて生成するソフト復調器１０７を備える。このように生成されたソフトなビットメトリック値は、反復ＬＤＰＣデコーダ１０８に供給される。ＬＤＰＣデコーダ１０８は、Sum-Product復号法というメッセージパッシングアルゴリズムを適用して、第２ビットストリーム１１０の形態で受信されたデータを生成する。
【００５３】
第１ビットストリーム１０５のＬＤＰＣ符号化、及び一連のシンボルに対するＬＤＰＣ符号化ビットストリーム１０９のマッピングについて、以下により詳細に説明する。
【００５４】
ＬＤＰＣエンコーダ１０３は、第１ビットストリーム１０５のＫビット毎に、長さNの符号語cに対するマッピングを行う。これは、ＬＤＰＣエンコーダ１０３が（Ｎ，Ｋ）ＬＤＰＣ符号化を実施することを意味する。ＬＤＰＣ符号は、そのパリティ検査行列H＝[H1,H2]により与えられる。生成行列は次式により与えられる。
【００５５】
【数５】
2008529448.tif 000007
【００５６】
但し、Ik×kは、符号語の系統的ビットを生成する恒等行列である。Gに基づく符号語cは、
【００５７】
【数６】
2008529448.tif 000008
【００５８】
により与えられる。但し、uは、符号語cにマッピングされたＫビットのベクトルであり、また系統的ビットのベクトルでもある。符号語cは、系統的ビットのベクトルuと、パリティビットのベクトルと称されるベクトルpとからなる。
【００５９】
ＬＤＰＣ符号化ビットストリーム１０９の一部である符号語cは、一連の(N/log2M)シンボルにマッピングされる。このマッピングは、図２に示すビットブロックの形態での配列に相当する。
【００６０】
図２は、本発明の実施例に係る変調に対応するビットブロック２００を示す。
【００６１】
ブロック２００の高さ２０１、即ち、ブロック２００の行２０２の数は、
【００６２】
【数７】
2008529448.tif 000009
【００６３】
である。Ｍは変調次数であり、例えば８ＰＳＫに対してはＭ＝８であり、１６ＱＡＭに対してはＭ＝１６であり、６４ＱＡＭに対してはＭ＝６４である。
【００６４】
ブロック２００の幅２０３、即ち、ブロック２００の列２０４の数はN/sである。これは、ブロック２００がＮビットからなることを意味する。従って、ブロック２００は、符号語cのビットを正確に保持できる。
【００６５】
ブロック２００の全奇数列、即ち、第１列及び第３列等は、Ｉ（同相）成分に相当する。ブロック２００の全偶数列、即ち、第２列及び第４列等は、Ｑ（直交）成分に相当する。ブロック２００の二列毎に、一連のシンボルへマッピングされる。例えば、ブロック２００の第１列及び第２列は、一連のシンボルへマッピングされる。ここで第１列はＩ成分を特定し、第２列はＱ成分を特定する。
【００６６】
別の実施例では、ブロック２００の列における前半の各列、即ち、
【００６７】
【数８】
2008529448.tif 000010
【００６８】
が、Ｉ（同相）成分に相当する。ブロック２００の列における後半の各列、即ち、
【００６９】
【数９】
2008529448.tif 000011
【００７０】
が、Ｑ（直交）成分に相当する。例えば、ブロック２００の第１列及び
【００７１】
【数１０】
2008529448.tif 000012
【００７２】
は、一連のシンボルにマッピングされる。ここで、第１列はＩ成分を特定し、
【００７３】
【数１１】
2008529448.tif 000013
【００７４】
は、Ｑ成分を特定する。
【００７５】
これらの列は、Ｉ成分とＱ成分において、ブロック２００の上位行が上位ビット（ＭＳＢｓ）に相当し、ブロック２００の下位行が下位ビット（ＬＳＢｓ）に相当するように、一連のシンボルにマッピングされる。例えば、１６ＱＡＭの場合、第１列は第１行におけるＩ成分の上位ビットを保持し、第２行におけるＩ成分の下位ビットを保持する。
【００７６】
符号語cは、行方向に沿ってブロック２００へ記載される。すなわち、符号語cの第１ビットがブロック２００の第１列第１行のビットに相当し、符号語cの第２ビットが第２列第１行のビットに相当し、…、符号語cの第N/s+1ビットが第１列第２行のビットに相当する。
【００７７】
多値変調器１０４へのビット入力が、デフォルトでは列方向に沿ってブロック２００に記載されると仮定する、即ち、
【００７８】
【数１２】
2008529448.tif 000014
【００７９】
が、上から下まで第１列に記載され、
【００８０】
【数１３】
2008529448.tif 000015
【００８１】
が、上から下まで第２列に記載され、以下同じ、と仮定すると、（列方向の代わりに）行方向における符号語cの記載は、符号語cの符号語
【００８２】
【数１４】
2008529448.tif 000016
【００８３】
への置換に相当する。これは次式により与えられる。
【００８４】
【数１５】
2008529448.tif 000017
【００８５】
但し、変更された生成行列
【００８６】
【数１６】
2008529448.tif 000018
【００８７】
は次式により与えられる。
【００８８】
【数１７】
2008529448.tif 000019
【００８９】
行列P = [pi, j]は、符号語cの置換に応じた置換行列である。これは次式により与えられる。
【００９０】
【数１８】
2008529448.tif 000020
【００９１】
但し、θ=0, 1, …, N-1であり、μ=N/s×(θ mod s) + floor (θ/s), θ=0, 1, …, N-1である。
【００９２】
これは、符号語cは列方向に沿ってブロック２００に記載されることを意味し、符号語cを行方向に記載するのと同等である。
【００９３】
これは、ＬＤＰＣ符号において、符号語cの置換は、生成行列Gを
【００９４】
【数１９】
2008529448.tif 000021
【００９５】
に変更することと同等である。
但し、Pは置換行列である。対応するパリティ検査行列は、
【００９６】
【数２０】
2008529448.tif 000022
【００９７】
である。
【００９８】
【数２１】
2008529448.tif 000023
【００９９】
は、予め設計され、夫々、送信機及び受信機内に格納されてよい。そうすると、その置換設計、即ち行列Pの最適化には、待ち時間は導入されず、処理の複雑さも増大しない。
【０１００】
符号語cの系統的ビットは、ＭＳＢｓに記載されるので保護度合いが高い。これが、高性能につながる。
【０１０１】
上記ＵＥＰ（不均一誤り保護）置換体系が高性能につながることを検証するために、その性能を、上述のＬＤＰＣ符号化変調と、それに対する二つの先行技術の方法（方法１：ＩＥＥＥ８０２．１１ａに従ってビットインターリーバを用いる；方法２：ＬＤＰＣ符号語を多値シンボルに直接マッピングする）とを、独立レイリーフェージングチャネルにおける１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭを用いて、比較する。
【０１０２】
実際に関心のある、効率的に符号化可能な不規則ＬＤＰＣ符号である、偏微分（ＰＤ）ＬＤＰＣ符号をシミュレーションに適用する。レート１／２のＰＤ−ＬＤＰＣ（２３０４，１１５２）を用いる。この場合、H2は低双対(low-dual)対角行列であり、またH1は、列重み６を有しており、「漸進的な技増加（ＰＥＧ:Progressive Edge Growth）」という検査行列の生成方法により設計される。
【０１０３】
１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭをグレーマッピングする際には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに従う（文献［３］参照）。受信機では、最尤基準に基づいて生成されたビットメトリックが、Sum-Product復号法というメッセージパッシングアルゴリズムを適用する反復ＬＤＰＣデコーダに運ばれる。反復の最大数は４０に設定される。この結果を図３に示す。
【０１０４】
図３は本発明の実施例の性能を示す図である。
【０１０５】
図３において、第１図３０１は、６４ＱＡＭに関するビットエラーレート（ＢＥＲ）及びフレームエラーレート（ＦＥＲ）性能を示している。第２図３０２は、１６ＱＡＭに関するビットエラーレート（ＢＥＲ）及びフレームエラーレート（ＦＥＲ）性能を示している。
【０１０６】
図３０１及び３０２において、ＢＥＲ及びＦＥＲは、下から上へ、即ち夫々のｙ軸３０３の方向に増大する。符号語サイズに対するコードレートの比は、左から右へ、即ち夫々のｘ軸３０４の方向に増大し、ｄＢで記載される。
【０１０７】
表１の要旨には、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭに関して、提案された置換によって達成される、二つの先行技術の方法に対する性能向上（ゲイン）が示されている。ここで、方法１及び方法２は、１６ＱＡＭにおいて同様な性能を有するが、方法２は６４ＱＡＭにおいて方法１よりも優れた性能を発揮している。
【０１０８】
【表１】
2008529448.tif 000024
【０１０９】
更に、提案された置換と方法２との性能の比較を、ＨＴ  ＷＬＡＮ（ハイスループット無線ローカルアクセスネットワーク）システムに対して設計された２×２空間多重化（ＳＭ）ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（多重入出力−直交周波数分割多重）システムに関して行う。なお、上述のように、レイリーフェージングチャネルにおける６４ＱＡＭでは、方法１よりも方法２の方が性能が優れているため、方法２のみとの比較を行う。
【０１１０】
検査には実際的なＩＥＥＥ８０２．１１ｎチャネルモデルが用いられ、受信機では、実際的な周波数オフセット推定、位相補償、及びチャネル推定（ＳＮＲ推定を含む）が考慮される。シミュレーションにおける変数を表２に示し、結果を図４に示す。
【０１１１】
【表２】
2008529448.tif 000025
【０１１２】
図４は、本発明の実施例の性能を示す図である。
【０１１３】
図４において、第１図４０１は、チャネルＢに関するビットエラーレート（ＢＥＲ）及びフレームエラーレート（ＦＥＲ）性能を示している。第２図４０２は、チャネルＥに関するビットエラーレート（ＢＥＲ）及びフレームエラーレート（ＦＥＲ）性能を示している。
【０１１４】
上述のように、図４０１及び４０２において、ＢＥＲ及びＦＥＲは、下から上へ、即ち夫々のｙ軸４０３の方向に増大する。符号語サイズに対するコードレートの比は、左から右へ、即ち夫々のｘ軸４０４の方向に増大し、ｄＢで記載される。
【０１１５】
提案された置換の方法２に対するＢＥＲゲインは、チャネルＢ及びチャネルＥに関して、ＢＥＲ＝１０−４のときに夫々１．５ｄＢ及び１．１ｄＢである。また、提案された置換のＰＥＲゲインは、チャネルＢ及びチャネルＥに関して、ＢＥＲ＝１０−２のときに夫々０．４６ｄＢ及び０．６７ｄＢである。
【０１１６】
更に、シミュレーションにより、提案されたＵＥＰマッピングのダイレクトマッピング（方法２）に対するＰＥＲ性能ゲインは、ＬＤＰＣの列重みに伴って増加することが示された。しかしながら、列重みを高くしたからといって、ＰＥＲ性能がいつもよくなるとは限らない。ここにトレードオフが存在する。すなわち、列重みが増大すると、自由距離が増大するが、他方で、ブロックの周囲長が短いものが出現する可能性や数も増大する。
【０１１７】
シミュレーションにより、異なるＳＮＲを有するチャネルへのＬＤＰＣ符号語の割り当て方が異なると、結果的に得られる性能が同一ではないことも分かった。例えば、異なるＳＮＲを有する二つのチャネルがある場合、系統的ビットの保護度合を高くする方がよい、即ち系統的ビットの全てをＳＮＲの高いチャネルに割り当てる一方で、パリティビットの全てをＳＮＲの低いチャネルに割り当てることが有益であることも分かった。
【０１１８】
本出願書類には、以下の文献が引用されている。
【０１１９】
【非特許文献１】[1] R. G. Gallager, Low-Density Parity-Check Codes.  Cambridge, MA: MIT Press, 1963
【非特許文献２】[2] J. Hou, P. H. Siegal, L. B. Milstein, and H. D. Pfister, “Capacity-approaching bandwidth-efficient coded modulation schemes based on low-density parity-check codes,” IEEE Trans. Inform. Theory, vo. 49, no. 9, pp. 2141-2155, Sept. 2003.
【非特許文献３】[3] IEEE 802.11a wireless LAN medium access control and physical layer specifications: high-speed physical layer in the 5GHz band. IEEE std 802.11a-1999, sep. 1999
【非特許文献４】[4] A. H. S. Mohammadi, A. K. Khandani, “On unequal error protection on turbo-encoder output bits,” Electronics Lett., vo. 33, no. 4, pp. 273-274, Feb. 1997
【非特許文献５】[5] V. Kumar, O. Milenkovic, “On unequal error protection LDPC codes based on Plotkin-type Construction”, IEEE BlobeCom 2004, Dallas, Tx, Nov. 2004
【非特許文献６】[6] X. Tang, M.-S. Alouini, A. J. Goldsmith, “Effect of channel estimation error on M-QAM BER performance in Rayleigh fading”, IEEE Trans. Commun., vol. 47, no. 12, pp. 1856-1864, Dec. 1999
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施例に係る通信システムを示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る変調に対応するビットブロックを示す図である。
【図３】本発明の実施例の性能を示す図である。
【図４】本発明の実施例の性能を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  通信システム
１０１  送信機
１０２  受信機
１０３  ＬＤＰＣエンコーダ
１０４  多値変調器
１０５  第１ビットストリーム
１０６  通信チャネル
１０７  ソフト復調器
１０８  反復ＬＤＰＣデコーダ
１０９  ＬＤＰＣ符号化ビットストリーム
１１０  第２ビットストリーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月3日(2007.10.3)
【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】
複数のデータビットを備えるデータの送信方法であって、
前記データは、複数の変調シンボルにマッピングされ、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備え、
少なくとも一のパリティビットは前記複数のデータビットに対して生成され、
前記複数のデータビット及び前記生成された少なくとも一のパリティビットを備える符号語が生成され、
前記複数のデータビットは、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングされ、前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングされ、
前記符号語は、ビットブロックの形態で配列され、
前記ビットブロックは、少なくとも二つのビット行を備え、
前記符号語は、前記行方向に沿って前記ビットフロックに記載されることを特徴とするデータの送信方法。
【請求項２】
前記複数の変調シンボルは、少なくとも一の通信チャネルを用いて送信されることを特徴とする請求項１に記載の送信方法。
【請求項３】
少なくとも一のキャリア信号を前記複数の変調シンボルに従って変調する工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の送信方法。
【請求項４】
前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数のデータビットにおけるＬＤＰＣ符号化に従って生成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項５】
前記データは、直交振幅変調に従って、前記複数の変調シンボルにマッピングされることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項６】
複数のデータビットを備えるデータを送信する送信機であって、
前記送信機は、前記データを複数の変調シンボルにマッピングするように構成されたマッピング手段を備えており、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えており、
前記送信機は、前記複数のデータビットに対して生成される少なくとも一のパリティビットを生成するように、且つ前記複数のデータビット及び前記生成された少なくとも一のパリティビットを備える符号語を生成するように構成された第１生成手段を備えており、
前記マッピング手段は、前記複数のデータビットを、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングし、前記少なくとも一のパリティビットを、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングするように構成され、
前記符号語は、ビットブロックの形態で配列され、
前記ビットブロックは、少なくとも二つのビット行を備え、
前記符号語は、前記行方向に沿って前記ビットフロックに記載されることを特徴とする送信機。
【請求項７】
コンピュータにより実行される際に、当該コンピュータに、
複数のデータビットを備えるデータの送信方法であって、
前記データは、複数の変調シンボルにマッピングされ、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えており、少なくとも一のパリティビットは前記複数のデータビットに対して生成され、
前記複数のデータビット及び前記生成された少なくとも一のパリティビットを備える符号語が生成され、
前記複数のデータビットは、前記複数の変調シンボルの上位ビットにマッピングされ、前記少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットにマッピングされ、
前記符号語は、ビットブロックの形態で配列され、
前記ビットブロックは、少なくとも二つのビット行を備え、
前記符号語は、前記行方向に沿って前記ビットフロックに記載されるデータの送信方法
を実行させるコンピュータプログラム製品。
【請求項８】
複数のデータビットを備えるデータの受信方法であって、
複数の変調シンボルが受信され、各変調シンボルは少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えており、
前記複数のデータビットに対する少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出され、
前記複数のデータビットは、前記複数の変調シンボルから抽出され、
前記複数のデータビット及び前記生成された少なくとも一のパリティビットを備える符号語が生成され、
前記符号語は、ビットブロックの形態で配列され、
前記ビットブロックは、少なくとも二つのビット行を備え、
前記符号語は、前記行方向に沿って前記ビットフロックから実質的に読み出されることを特徴とする受信方法。
【請求項９】
複数のデータビットを備えるデータの受信する受信機であって、
少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えた変調シンボルについて複数の変調シンボルを受信するように構成された受信手段と、
前記複数のデータビットに対する少なくとも一のパリティビットを、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出するように構成された第１抽出手段と、
前記複数のデータビットを、前記複数の変調シンボルから抽出するように構成された第２抽出手段と
前記複数のデータビット及び前記生成された少なくとも一のパリティビットを備える符号語を生成する生成手段と、
を備え、
前記符号語は、ビットブロックの形態で配列され、
前記ビットブロックは、少なくとも二つのビット行を備え、
前記符号語は、前記行方向に沿って前記ビットフロックから実質的に読み出されることを特徴とする受信機。
【請求項１０】
コンピュータにより実行される際に、当該コンピュータに、
複数のデータビットを備えるデータの受信方法であって、
少なくとも一の上位ビットと少なくとも一の下位ビットを備えた変調シンボルについて複数の変調シンボルが受信され、
前記複数のデータビットに対する少なくとも一のパリティビットは、前記複数の変調シンボルにおける少なくとも一の下位ビットから抽出され、
前記複数のデータビットは、前記複数の変調シンボルから抽出され、
前記複数のデータビット及び前記生成された少なくとも一のパリティビットを備える符号語が生成され、
前記符号語は、ビットブロックの形態で配列され、
前記ビットブロックは、少なくとも二つのビット行を備え、
前記符号語は、前記行方向に沿って前記ビットフロックから実質的に読み出される受信方法
を実行させるコンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
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2008529448.tif 000031