(57)【要約】  多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法と、ＭＩＭＯシステムにおける送信器と、ＭＩＭＯシステムにおいてデータを送信する方法を実行するようにＭＩＭＯシステムに命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体と、ＭＩＭＯシステムにおいて受信されたデータを処理する方法と、ＭＩＭＯシステムにおける受信器と、ＭＩＭＯシステムにおいて受信されたデータを処理する方法を実行するようにＭＩＭＯシステムに命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体と、を提供する。データを送信する方法は、複数の入力データストリームを受け取るステップと、入力データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化をパリティ検査行列を使用して実行するステップであって、パリティ検査行列が、入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、ステップと、ＬＤＰＣ符号化された入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行するステップと、を含んでいる。入力データストリームのＬＤＰＣ符号化を実行するステップは、１つまたは複数の接続行列を生成するステップ、を含んでおり、接続行列のそれぞれが、入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものである。入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である。【選択図】図１２
2010507326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法であって、
複数の入力データストリームを受け取るステップと、
前記入力データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化をパリティ検査行列を使用して実行するステップであって、前記パリティ検査行列が、前記入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、前記ステップと、
ＬＤＰＣ符号化された前記入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行するステップと、を含んでおり、
前記入力データストリームの前記ＬＤＰＣ符号化を実行する前記ステップが、１つまたは複数の接続行列を生成するステップ、を含んでおり、接続行列のそれぞれが、前記入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、前記入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものであり、
前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのための前記パリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、前記１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、前記接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、前記接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、
方法。
【請求項２】
前記複数の入力データストリームが、Ｍ個の異なるクラスのＭ個の入力ストリームを備えており、前記パリティ検査行列がＭ個のレイヤを有し、前記パリティ検査行列の各レイヤが、前記Ｍ個のクラスの１つに対応している、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
接続行列のそれぞれが、前記Ｍ個のレイヤのうちの２つのレイヤを、前記２つのレイヤの間の相関情報が前記ＬＤＰＣ符号化時に注入されるように連結する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
接続行列それぞれについて、前記割り当てられているパリティ検査保護レベルが、前記最低のパリティ検査保護レベルよりもｋレベルだけ高い場合、前記接続行列それぞれが、
行列Ｃ(k)を構築するステップであって、ｍ＝ｒｉであり、ｌ＝ｎｉであり、ｒｉが、前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのパリティ検査ビットの数であり、ｎｉが、前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームの符号語長であり、Ｉｍ（ｔ）が、単位行列Ｉｍをｔ列だけ左シフトする演算である、前記ステップと、
【数１】
2010507326.tif 000024
Ｃｋ＝Ｃ(k)[:,1:l]と表すステップと、
Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１＋Ｃ２＋…＋Ｃｋと表すステップと、
Ｃ’ｉ，ｊを（ｉ−１）行だけ下にシフトして前記接続行列のそれぞれを得るステップと、を使用して生成される、
請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記パリティ検査行列がブロック単位での下三角行列であり、前記パリティ検査部分行列が、前記パリティ検査行列の主対角線に沿ったブロックとして配置されている、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記接続行列が、前記パリティ検査行列の前記主対角線より下のブロックとして配置されており、前記主対角線より上のブロックがゼロ行列である、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける送信器であって、
複数の入力データストリームを受け取る１つまたは複数の入力ユニットと、
低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号器と、
空間マッピングユニットと、を備えており、
前記ＬＤＰＣ符号器が、前記入力データストリームのＬＤＰＣ符号化をパリティ検査行列を使用して実行し、前記パリティ検査行列が、前記入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えており、前記空間マッピングユニットが、ＬＤＰＣ符号化された前記入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行し、
前記入力データストリームの前記ＬＤＰＣ符号化を実行する目的で、前記ＬＤＰＣ符号器が１つまたは複数の接続行列を生成し、接続行列のそれぞれが、前記入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、前記入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものであり、
前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのための前記パリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、前記１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、前記接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、前記接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、
送信器。
【請求項８】
前記複数の入力データストリームが、Ｍ個の異なるクラスのＭ個の入力ストリームを備えており、前記パリティ検査行列がＭ個のレイヤを有し、前記パリティ検査行列の各レイヤが、前記Ｍ個のクラスの１つに対応している、
請求項７に記載の送信器。
【請求項９】
接続行列のそれぞれが、前記Ｍ個のレイヤのうちの２つのレイヤを、前記２つのレイヤの間の相関情報が前記ＬＤＰＣ符号化時に含まれるように連結する、
請求項７または８に記載の送信器。
【請求項１０】
接続行列それぞれについて、前記割り当てられているパリティ検査保護レベルが、前記最低のパリティ検査保護レベルよりもｋレベルだけ高く割り当てられている場合、前記接続行列それぞれが、行列Ｃ(k)を構築するステップであって、ｍ＝ｒｉであり、ｌ＝ｎｉであり、ｒｉが、前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのパリティ検査ビットの数であり、ｎｉが、前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームの符号語長であり、Ｉｍ（ｔ）が、単位行列Ｉｍをｔ列だけ左シフトする演算である、前記ステップと、
【数１】
2010507326.tif 000025
Ｃｋ＝Ｃ(k)[:,1:l]と表すステップと、
Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１＋Ｃ２＋…＋Ｃｋと表すステップと、
Ｃ’ｉ，ｊを（ｉ−１）行だけ下にシフトして前記接続行列のそれぞれを得るステップと、を使用して、生成される、
請求項７から９のいずれかに記載の送信器。
【請求項１１】
前記パリティ検査行列がブロック単位での下三角行列であり、前記パリティ検査部分行列が、前記パリティ検査行列の主対角線に沿ったブロックとして配置されている、
請求項７から１０のいずれかに記載の送信器。
【請求項１２】
前記接続行列が、前記パリティ検査行列の前記主対角線より下のブロックとして配置されており、前記主対角線より上のブロックがゼロ行列である、
請求項１１に記載の送信器。
【請求項１３】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに、前記ＭＩＭＯシステムにおいてデータを送信する方法を実行するように命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体であって、
前記方法が、
複数の入力データストリームを受け取るステップと、
前記入力データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化をパリティ検査行列を使用して実行するステップであって、前記パリティ検査行列が、前記入力データストリームのストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、前記ステップと、
ＬＤＰＣ符号化された前記入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行するステップと、を含んでおり、
前記入力データストリームの前記ＬＤＰＣ符号化を実行する前記ステップが、１つまたは複数の接続行列を生成するステップ、を含んでおり、接続行列のそれぞれが、前記入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、前記入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものであり、
前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのための前記パリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、前記１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、前記接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、前記接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、
コンピュータ可読データ記憶媒体。
【請求項１４】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、受信されたデータストリームを処理する方法であって、
複数の受信アンテナを介してデータストリームを受信するステップと、
受信された前記データストリームに対して時空間復号化を実行するステップと、
受信された前記データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号化をパリティ検査行列を使用して実行して前記データストリームを復号化するステップであって、前記パリティ検査行列が、受信された前記データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、前記ステップと、を含んでおり、
受信された前記データストリームの前記ＬＤＰＣ復号化を実行する前記ステップが、１つまたは複数の接続行列を使用するステップを含んでおり、接続行列のそれぞれが、受信された前記データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信された前記データストリームのうちの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものであり、
前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのための前記パリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、前記１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、前記接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、前記接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、
方法。
【請求項１５】
受信された前記データストリームを積和方式を使用して復号化するステップ、をさらに含んでいる、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける受信器であって、
データストリームを受信するための複数の受信アンテナと、
受信された前記データストリームに対して時空間復号化を実行する空間マッピング復号器と、
受信された前記データストリームをパリティ検査行列を使用して前記データストリームを復号化する低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号器であって、前記パリティ検査行列が、受信された前記データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、前記低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号器と、を備えており、
受信された前記データストリームの前記ＬＤＰＣ復号化を実行する目的で、前記ＬＤＰＣ符号器が１つまたは複数の接続行列を使用し、前記接続行列のそれぞれが、受信された前記データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信された前記データストリームのうちの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものであり、
前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのための前記パリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、前記１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、前記接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、前記接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、
受信器。
【請求項１７】
前記ＬＤＰＣ復号器が、１つまたは複数の積和復号器を備えている、
請求項１６に記載の受信器。
【請求項１８】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに、前記ＭＩＭＯシステムにおいて、受信されたデータストリームを処理する方法、を実行するように命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体であって、
前記方法が、
複数の受信アンテナを介してデータストリームを受信するステップと、
受信された前記データストリームに対して時空間復号化を実行するステップと、
受信された前記データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号化をパリティ検査行列を使用して実行して前記データストリームを復号化するステップであって、前記パリティ検査行列が、受信された前記データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、前記ステップと、を含んでおり、
受信された前記データストリームの前記ＬＤＰＣ復号化を実行する前記ステップが、１つまたは複数の接続行列を使用するステップを含んでおり、接続行列のそれぞれが、受信された前記データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信された前記データストリームのうちの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものであり、
前記入力データストリームのうちの前記１つのデータストリームのための前記パリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、前記１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、前記接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、前記接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、
コンピュータ可読データ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法と、ＭＩＭＯシステムにおける送信器と、ＭＩＭＯシステムにおいてデータを送信する方法を実行するようにＭＩＭＯシステムに命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体と、ＭＩＭＯシステムにおいて受信されたデータを処理する方法と、ＭＩＭＯシステムにおける受信器と、ＭＩＭＯシステムにおいて受信されたデータを処理する方法を実行するようにＭＩＭＯシステムに命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、音声トラフィックと、低データレートの音声以外のトラフィックを伝える目的に使用されてきた。現在の無線通信システムでは、さらに、高データレートのマルチメディアトラフィック（例えば、ビデオ、データ、およびその他のタイプのトラフィック）も伝えることができる。ストリーミングアプリケーション（例えば、ラジオ放送、テレビ放送、映画、その他のタイプのオーディオコンテンツまたはビデオコンテンツ）は、マルチメディアブロードキャスト／マルチキャストサービス（ＭＢＭＳ）チャネルを使用して送信することができる。
【０００３】
マルチメディアブロードキャスト／マルチキャストサービスは、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）リリース６のドキュメントに定義されている。ＴＳ２２．１４６規格には、ＭＢＭＳの高レベルサービス要求が定義されており、ＴＳ２２．２４６規格には、一般的なサービスのシナリオが定義されている。ＭＢＭＳサービスでは、ユーザ機器（ＵＥ）（例えば、携帯電話、またはその他の移動端末）は、サービスプロバイダからネットワークを介してサービスを受信することができる。ＭＢＭＳは、マルチメディアデータ（例えば、オーディオ、写真、ビデオ）を単方向ポイントツーマルチポイントベアラサービスを使用して複数の端末に伝送するパケットサービス（ＰＳ）ドメインサービスである。サービスは、一般的にはパケット形式において、現在ではＩＰインターネットプロトコル（ＩＰ）パケットの形式において、配信される。サービスは、一般には、サービスプロバイダによって無線ネットワークコントローラに提供され、無線ネットワークコントローラは、ネットワーク内での移動端末へのサービス配信を制御する。無線ネットワークコントローラは、一般に、ネットワークリソースおよびその他の要因に従って、サービスの送信をスケジューリングする。
【０００４】
ＭＢＭＳはマルチメディアサービスであるため、サービス品質（ＱｏＳ）の異なる複数のサービス、または同じサービスにおけるＱｏＳの異なる複数のストリームを、単一のＵＥまたは複数の異なるＵＥに提供する。さらに、一般には、可変ソースデータレートをサポートするためのＭＢＭＳ送信メカニズムが要求される。言い換えれば、ソースデータの送信速度およびビット誤り率（ＢＥＲ）が変化することがある。
【０００５】
ＭＢＭＳチャネルは単方向であるため、送信側の基地局は、ＵＥにおける受信誤りを認識することができない。したがって、情報を保護する手段が望ましい。
【０００６】
情報の保護を考慮する場合、変調された情報信号を無線通信チャネルを通じて送信するためには、変調信号における情報を保護する適切な方法を選択する必要がある。このような方法としては、例えば、符号化、シンボル繰り返し、インターリーブ、およびその他の公知の方法が挙げられる。
【０００７】
ブロードキャスト／マルチキャストサービスの場合、ブロードキャスト／マルチキャストサービスの特性および要求は、３ＧＰＰ  ＭＢＭＳおよび関連するブロードキャスト／マルチキャストサービスの階層機能によって指定されている。ＭＢＭＳサービスでは、複数の異なるコンテンツデータを同時に配信することが要求されることがあり、１つの端末のための２つ以上のＭＢＭＳサービスを同時に受信することが要求されることがある。ＭＢＭＳ伝送サービスは、例えば、そのＱｏＳパラメータが異なることがある。このような場合、無線システムにおけるＭＢＭＳサービスの高データレート通信において、さまざまな異なるＱｏＳをサポートするため、一般には不均一誤り保護メカニズム（ＵＥＰ）が要求される。以下の説明においては、品質要求が高い、もしくはデータレート要求が低い、またはその両方であるデータを、高優先度データと定義し、品質要求が低い、もしくはデータレート要求が高い、またはその両方であるデータを、低優先度データと定義する。
【０００８】
ＵＥＰに適用される方法は２種類ある。一方のタイプでは、高優先度データに、より強力な従来の誤り訂正符号を適用する。他方のタイプでは、不均一な間隔の変調コンスタレーションまたは階層変調を使用して、優先度の異なるデータに対する不均一な保護を提供する。米国特許第５１０５４４２号明細書には、上記の２つの方法を組み合わせることによって、電力効率および帯域幅効率の両方を達成できる符号化変調が記載されている。
【０００９】
米国特許第５２１４６５６号明細書には、符号化変調と時分割多重方式とを組み合わせる方法が記載されている。優先度の異なる信号を、個別に符号化および変調する。次いで、優先度の異なる変調信号を異なるタイムスロットにマッピングする。
【００１０】
上述したこれらの方法では、良好なパフォーマンスのアンバランスなデータ送信を提供することができるが、単一送信アンテナ構造のため容量が限られている。
【００１１】
現在の技術においては、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムは、サービスエリア、品質、および容量を高めるため、送信器もしくは受信器、またはその両方において複数のアンテナを採用している。したがって、ＭＢＭＳシステムのシステム容量を増大させる１つの可能な方法は、複数のアンテナを使用して時空間（ＳＴ）処理を実行することである。時空間処理と従来のＵＥＰ技術とを組み合わせるコンセプトを採用することにより、より高い容量およびより良好な品質を達成することができる。
【００１２】
ＵＥＰの１つの方法（C. H. Kuoらの「Robust video transmission over wideband wireless channel using space-time coded OFDM system」（WCNC 2002, vol.3. March 2002）に記載されている）では、ＭＩＭＯシステムにおいて前方誤り訂正（ＦＥＣ）と時空間（ＳＴ）符号とを組み合わせる。この方法においては、より強力なＦＥＣを採用することによって、優先度の高いデータにさらなる堅牢性が提供される。しかしながら、埋め込まれたＳＴ符号によって、優先度の異なるデータ間に差異が生じることはない。したがって、生じうる１つの問題として、統合的な時空間処理とのこの種類の組合せでは、優先度の異なるデータ間でのさらなる差異を提供することができず、したがって、サポートできる保護レベルが限られている。もう１つの問題として、入力データそれぞれに時空間符号器が個別に適用されるため、この方法を実施することは実際には複雑である。
【００１３】
ＭＩＭＯシステムにおけるＵＥＰの方法として、複数の異なる時空間技術を組み合わせることに基づくさらに別の方法が提案されている。例えば、Muhammad Farooq Sabir、Robert W. Heath Jr、Alan C. Bovikの「An unequal error protection scheme for multiple input multiple output systems」（IEEE Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, vol 1, pp. 575 -579, Nov. 2002）と、C. H. Kuoらの「Embedded space-time coding for wireless broadcast with heterogeneous receivers」（Globecom 2000, vol 21, Nov., 2000）を参照されたい。しかしながら、提案されているこれらのシステムでは、保護の異なる要求ごとに時空間符号器の符号化構造を変更する必要があり、さらに、時空間符号器が選択されたときに特定のレートおよび特定の保護レベルが提供されるにすぎないため、これらのシステムは柔軟性が低く、複雑さが大きい。
【００１４】
チャネル符号化および時空間符号化において使用される連接符号では、ＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications-2000）規格における第３世代無線通信用の信頼性の高いチャネル符号化技術として、繰り返し復号化技術を使用するターボ符号が採用されている。ターボ符号では、並列結合された（parallel concatenated）再帰系統的畳み込み（ＲＳＣ：recursive systematic convolutional）符号を使用することによって符号化演算を実行し、繰り返し復号化技術を使用して復号化演算を実行する。さらに、ターボ符号においては、インターリーバのサイズが大きく、かつ繰り返し復号化が十分に実行されるならば、ＢＥＲに関するいわゆるシャノン限界に近づく優れたパフォーマンスを示す。しかしながら、ターボ符号を採用する場合、生じうる１つの問題として、演算の回数が増す結果として複雑さが大きくなりうる。もう１つの生じうる問題として、インターリーバのサイズと繰り返し復号化演算の回数の両方が増大するため、時間遅延が発生してリアルタイムプロセスが困難になりうる。
【００１５】
第３世代の後続として、さらに良好な音声サービスおよび高速マルチメディアサービスを提供する目的で、第４世代の無線通信システムが開発中である。このようなシステムにおいては、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号と称されるチャネル符号化技術が使用される。ＬＤＰＣ符号は、複雑さおよびパフォーマンスの点において従来のターボ符号と比較して優れた符号化特性を備えている。ＬＤＰＣ符号は、一般には線形ブロック符号であり、パリティ検査行列（Ｈ）の要素のほとんどが「０」である。例えば、ＬＤＰＣの確率的な符号化手法が使用される場合、ＬＤＰＣ符号は優れたパフォーマンスを提供できることが判明している。
【００１６】
ＬＤＰＣ符号は、ランダムなパリティ検査行列Ｈによって定義され、この行列Ｈは、行列中に要素「１」の数がまばらに分散しており、残りの要素がすべて０である。一般に、パリティ検査行列Ｈは、受信信号に関して符号化が正しく実行されたかを判定するための行列である。例えば、符号化された受信信号にパリティ検査行列Ｈを乗じて得られる値が「０」であるならば、その符号化に誤りは存在しない。以下の説明においては、行重み（または行次数（row degree））を、パリティ検査行列Ｈの行における１の数によって定義し、列重み（または列次数（column degree））を列における１の数によって定義する。以下の説明において、特に指定しない限り、次数は列次数を意味する。
【００１７】
ＬＤＰＣ符号は、行列およびファクターグラフ（factor graph）の両方によって記述することができる。ＬＤＰＣ符号は、ファクターグラフ上で、積和アルゴリズムに基づく繰り返し復号化アルゴリズムを使用して復号化することができる。ＬＤＰＣ符号を採用する復号器は、ターボ符号を使用する復号器よりも複雑さが小さい。さらには、並列処理の復号器を容易に具体化することができる。したがって、時空間符号器および時空間復号器は、これらがＬＤＰＣ符号を使用して符号化演算および復号化演算を実行するならば、チャネル符号化およびチャネル復号化のパフォーマンスが優れたものとなる。
【００１８】
現在、ＵＥＰのために使用される方法として、チャネル符号化においてＬＤＰＣ符号を実施することによる方法がある。これらの方法においては、一般には、データノードの結合の度合いが異なることによって異なる誤り保護を提供できるという特性を採用することにより、情報ビットとパリティビットを符号語の異なる部分にマッピングする。例えば、Xiumei Yangらの「New research on unequal error protection (UEP) property of Irregular LDPC codes」（Consumer Communications and Networking Conference, 2004. CCNC 2004. First IEEE 5-8 Jan. 2004 Page(s):361 - 363）、および、Poulliat C.、Declercq D. 、Fijalkow I.の「Optimization of LDPC codes for UEP channels」（Proc. IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT'04), p. 450, Chicago, Illinois, USA, June 2004）を参照されたい。このような方法の場合、パリティ検査行列構造を構築することが実際には難しいため、一般にＬＤＰＣ符号の適用が制限される。さらには、異なる情報ビットに対して異なる符号化率を達成できないため、複数の異なるレベルのビットに対して達成されるパフォーマンスダイバーシチが一般に低い。
【００１９】
さらに、「New results on unequal error protection using LDPC codes」（IEEE Communication letters, vol. 10, no.1, Jan. 2006）には、２つのタナーグラフを組み合わせることに関連するＬＤＰＣベースのさらに別の方法が記載されている。しかしながら、この文書では、サブブロックを構築して、使用可能なパリティ検査行列を生成する方法に関して説明していない。
【００２０】
上記を考慮すると、高速データ送信（例えば、ＭＢＭＳサービス）において、誤り保護のさまざまな要求を、高いシステムフレキシビリティおよび実施上の低い複雑さにおいて、同時にサポートすることのできる送信技術が望まれている。
【００２１】
したがって、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法およびシステムであって、上記の問題の少なくとも１つに対処する方法およびシステム、のニーズが存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１の態様によると、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法であって、複数の入力データストリームを受け取るステップと、入力データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化をパリティ検査行列を使用して実行するステップであって、パリティ検査行列が、入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列（sub-parity check matrices）を備えている、ステップと、ＬＤＰＣ符号化された入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行するステップと、を含んでおり、入力データストリームのＬＤＰＣ符号化を実行するステップが、１つまたは複数の接続行列を生成するステップ、を含んでおり、接続行列のそれぞれが、入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものであり、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、方法、が提供される。
【００２３】
複数の入力データストリームは、Ｍ個の異なるクラスのＭ個の入力ストリームを備えていることができ、パリティ検査行列がＭ個のレイヤを有することができ、パリティ検査行列の各レイヤが、Ｍ個のクラスの１つに対応している。
【００２４】
接続行列のそれぞれは、Ｍ個のレイヤのうちの２つのレイヤを、その２つのレイヤの間の相関情報がＬＤＰＣ符号化時に注入されるように、結合することができる。
【００２５】
接続行列それぞれについて、割り当てられているパリティ検査保護レベルが、最低のパリティ検査保護レベルよりもｋレベルだけ低い場合、これら接続行列それぞれは、以下のステップ、すなわち、行列Ｃ(k)を構築するステップであって、ｍ＝ｒｉ、ｌ＝ｎｉ、ｒｉは、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのパリティ検査ビットの数、ｎｉは、入力データストリームのうちのその１つのデータストリームの符号語長、Ｉｍ（ｔ）は、単位行列Ｉｍをｔ列だけ左シフトする演算である、ステップと、
【数１】
2010507326.tif 000003
Ｃｋ＝Ｃ(k)[:,1:l]と表すステップと、Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１＋Ｃ２＋…＋Ｃｋと表すステップと、Ｃ’ｉ，ｊを（ｉ−１）行だけ下にシフトして接続行列のそれぞれを得るステップと、を使用して、生成することができる。
【００２６】
パリティ検査行列は、ブロック単位での下三角行列（block-wise low triangular matrix）とすることができ、パリティ検査部分行列は、パリティ検査行列の主対角線に沿ったブロックとして配置されている。
【００２７】
接続行列は、パリティ検査行列の主対角線より下のブロックとして配置することができ、主対角線より上のブロックがゼロ行列である。
【００２８】
本発明の第２の態様によると、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける送信器であって、複数の入力データストリームを受け取る１つまたは複数の入力ユニットと、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号器と、空間マッピングユニットと、を備えており、ＬＤＰＣ符号器が、入力データストリームのＬＤＰＣ符号化をパリティ検査行列を使用して実行し、パリティ検査行列が、入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えており、空間マッピングユニットが、ＬＤＰＣ符号化された入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行し、入力データストリームのＬＤＰＣ符号化を実行する目的で、ＬＤＰＣ符号器が１つまたは複数の接続行列を生成し、接続行列のそれぞれが、入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものであり、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、送信器、が提供される。
【００２９】
複数の入力データストリームは、Ｍ個の異なるクラスのＭ個の入力ストリームを備えていることができ、パリティ検査行列がＭ個のレイヤを有することができ、パリティ検査行列の各レイヤが、Ｍ個のクラスの１つに対応している。
【００３０】
接続行列のそれぞれは、Ｍ個のレイヤのうちの２つのレイヤを、その２つのレイヤの間の相関情報がＬＤＰＣ符号化時に含まれるように、結合することができる。
【００３１】
接続行列それぞれについて、割り当てられているパリティ検査保護レベルが、最低のパリティ検査保護レベルよりもｋレベルだけ高い場合、ＬＤＰＣ符号器は、これら接続行列それぞれを、以下のステップ、すなわち、行列Ｃ(k)を構築するステップであって、ｍ＝ｒｉ、ｌ＝ｎｉ、ｒｉは、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのパリティ検査ビットの数、ｎｉは、入力データストリームのうちのその１つのデータストリームの符号語長、Ｉｍ（ｔ）は、単位行列Ｉｍをｔ列だけ左シフトする演算である、ステップと、
【数２】
2010507326.tif 000004
Ｃｋ＝Ｃ(k)[:,1:l]と表すステップと、Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１＋Ｃ２＋…＋Ｃｋと表すステップと、Ｃ’ｉ，ｊを（ｉ−１）行だけ下にシフトして接続行列のそれぞれを得るステップと、を使用して、生成することができる。
【００３２】
パリティ検査行列は、ブロック単位での下三角行列とすることができ、パリティ検査部分行列は、パリティ検査行列の主対角線に沿ったブロックとして配置されている。
【００３３】
接続行列は、パリティ検査行列の主対角線より下のブロックとして配置することができ、主対角線より上のブロックがゼロ行列である。
【００３４】
本発明の第３の態様によると、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに、ＭＩＭＯシステムにおいてデータを送信する方法、を実行するように命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体であって、送信する方法が、複数の入力データストリームを受け取るステップと、入力データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化をパリティ検査行列を使用して実行するステップであって、パリティ検査行列が、入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、ステップと、ＬＤＰＣ符号化された入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行するステップと、を含んでおり、入力データストリームのＬＤＰＣ符号化を実行するステップが、１つまたは複数の接続行列を生成するステップ、を含んでおり、接続行列のそれぞれが、入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、入力データストリームのうちの別の１つのデータストリームの符号化に注入するものであり、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、コンピュータ可読データ記憶媒体、が提供される。
【００３５】
本発明の第４の態様によると、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、受信されたデータストリームを処理する方法であって、複数の受信アンテナを介してデータストリームを受信するステップと、受信されたデータストリームに対して時空間復号化を実行するステップと、受信されたデータストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号化をパリティ検査行列を使用して実行してデータストリームを復号化するステップであって、パリティ検査行列が、受信されたデータストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、ステップと、を含んでおり、受信されたデータストリームのＬＤＰＣ復号化を実行するステップが、１つまたは複数の接続行列を使用するステップを含んでおり、接続行列のそれぞれが、受信されたデータストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信されたデータストリームのうちの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものであり、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、方法、が提供される。
【００３６】
この方法は、受信されたデータストリームを積和方式を使用して復号化するステップ、をさらに含んでいることができる。
【００３７】
本発明の第５の態様によると、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおける受信器であって、データストリームを受信するための複数の受信アンテナと、受信されたデータストリームに対して時空間復号化を実行する空間マッピング復号器と、受信されたデータストリームをパリティ検査行列を使用してデータストリームを復号化する低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号器であって、パリティ検査行列が、受信されたデータストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号器と、を備えており、受信されたデータストリームのＬＤＰＣ復号化を実行する目的で、ＬＤＰＣ符号器が１つまたは複数の接続行列を使用し、接続行列のそれぞれが、受信されたデータストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信されたデータストリームのうちの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものであり、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、受信器、が提供される。
【００３８】
ＬＤＰＣ復号器は、１つまたは複数の積和復号器を備えていることができる。
【００３９】
本発明の第６の態様によると、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに、ＭＩＭＯシステムにおいて、受信されたデータストリームを処理する方法、を実行するように命令するコンピュータコード手段、を格納しているコンピュータ可読データ記憶媒体であって、処理する方法が、複数の受信アンテナを介してデータストリームを受信するステップと、受信されたデータストリームに対して時空間復号化を実行するステップと、受信されたデータストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号化をパリティ検査行列を使用して実行してデータストリームを復号化するステップであって、パリティ検査行列が、受信されたデータストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている、ステップと、を含んでおり、受信されたデータストリームのＬＤＰＣ復号化を実行するステップが、１つまたは複数の接続行列を使用するステップを含んでおり、接続行列のそれぞれが、受信されたデータストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信されたデータストリームのうちの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものであり、入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である、コンピュータ可読データ記憶媒体、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態例における無線通信システムを大まかに図解している概略的なブロック図である。
【図２】送信器を図解している概略的なブロック図である。
【図３】受信器を図解している概略的なブロック図である。
【図４】階層式の時空間（ＳＴ）低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号器ユニットを図解しているブロック図である。
【図５】ＳＴ  ＬＤＰＣ繰り返し復号化ユニットを図解しているブロック図である。
【図６】符号器において使用されるＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の階層構造を図解している。
【図７】階層ＬＤＰＣ符号の例を説明するための概略図である。
【図８（ａ）】図７のＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の例である。
【図８（ｂ）】図７のＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の別の例である。
【図９（ａ）】接続行列の生成規則を実施するパリティ検査行列の例を図解している。
【図９（ｂ）】接続行列の生成規則を実施するパリティ検査行列の例を図解している。
【図９（ｃ）】接続行列の生成規則を実施するパリティ検査行列の例を図解している。
【図１０】変調／シンボルマッピングユニットを図解しているブロック図である。
【図１１（ａ）】論理上の信号マッピングと、系統情報およびパリティデータの組合せの例を説明するためのＩブランチ／Ｑブランチテーブルである。
【図１１（ｂ）】論理上の信号マッピングと、系統情報およびパリティデータの組合せの例を説明するためのＩブランチ／Ｑブランチテーブルである。
【図１１（ｃ）】論理上の信号マッピングと、系統情報およびパリティデータの組合せの例を説明するためのＩブランチ／Ｑブランチテーブルである。
【図１２】多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法を示している流れ図である。
【図１３】多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、受信されたデータストリームを処理する方法を示している流れ図である。
【図１４】マルチメディアブロードキャスト／マルチキャストサービス（ＭＢＭＳ）サービスを実施するプロトコルアーキテクチャを図解している概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
この技術分野における通常の技能を有する者には、一例としてのみの以下の説明を図面を参照しながら読み進めることにより、本発明の実施形態が容易かつ深く理解されるであろう。
【００４２】
以下の説明の一部は、明示的または暗黙的に、コンピュータメモリ内のデータに対する操作のアルゴリズム、および機能的表現または記号的表現を通じて提示してある。これらのアルゴリズムを通じた記述、および機能的表現または記号的表現は、データ処理の技術分野における当業者が、自身の開発内容の要旨を別の技術分野における当業者に最も効率的に伝えるために用いる手段である。本文書において、および一般的には、アルゴリズムは、所望の結果につながる、内部に矛盾のない一連のステップとして理解される。これらのステップは、物理量（格納、転送、結合、比較、その他の操作を行うことのできる、電気信号、磁気信号、または光信号など）の物理的操作が要求されるステップである。
【００４３】
特に明記しない限りは、説明から明らかであるように、本明細書の全体を通じて、「スキャンする」、「計算する」、「決定する」、「置き換える」、「生成する」、「初期化する」、「出力する」などの用語を使用している説明は、コンピュータシステムまたは類似する電子装置の動作およびプロセスであって、コンピュータシステムの中で物理量として表されるデータを操作する、あるいは、コンピュータシステム、あるいはその他の情報記憶装置、情報送信装置、または情報表示装置の中で同様に物理量として表される別のデータに変換する動作およびプロセスを意味するものと理解されたい。
【００４４】
さらに、本明細書では、本方法の動作を実行する装置も開示する。このような装置は、要求される目的専用に構築することができ、あるいは、コンピュータに格納されているコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用コンピュータまたはその他のデバイスを備えていることができる。本文書に提示したアルゴリズムは、本質的に特定のコンピュータまたはその他の装置に関連するものではない。本文書における教示内容によるプログラムを用いて、さまざまな汎用マシンを使用することができる。場合によっては、要求される方法ステップを実行するための、より特化した装置を構築することが適切である。
【００４５】
さらに、本明細書では、コンピュータプログラムを暗黙的に開示し、すなわち、当業者には、本文書に記載した方法の個々のステップをコンピュータコードによって実施できることが明らかであろう。コンピュータプログラムは、特定のプログラミング言語およびその実装に限定されることを意図するものではない。さまざまなプログラミング言語およびそのコーディングを使用して、本文書に含まれている開示内容の教えを実施できることを理解されたい。さらには、コンピュータプログラムは、特定の制御フローに限定されることを意図するものではない。本発明の概念または範囲から逸脱することなく別の制御フローを使用することのできる、コンピュータプログラムの別の多数の変形形態が存在する。
【００４６】
さらには、コンピュータプログラムのステップ群のうちの１つまたは複数を、順次実行するのではなく並列に実行することができる。このようなコンピュータプログラムは、任意のコンピュータ可読媒体に格納することができる。コンピュータプログラムが汎用コンピュータにロードされて実行されたとき、結果として、好ましい方法のステップ群を実施する装置が提供される。
【００４７】
ＭＢＭＳサービスを確立するため、一般には、コアネットワークＣＮが、ＭＢＭＳコンテキスト確立要求（ＲＥＱ）を無線ネットワークコントローラ（例：ＲＮＣ  １）に送信し、無線ネットワークコントローラＲＮＣ  １は、ＭＢＭＳコンテキスト確立応答（ＲＥＳＰ）を返す。この要求は、一般には、ＭＢＭＳパラメータ（例えば、ＱｏＳ）を含んでいる。次いで、無線ネットワークコントローラＲＮＣ  １は、ＭＢＭＳサービスそれぞれについて、ＲＮＣ内にＭＢＭＳコンテキストを確立する。ＲＮＣは、通知段階の前、または通知段階の後に、ＣＮとのＭＢＭＳデータベアラを確立することができる。一般に、ＲＮＣは、ネットワークを通じてＭＢＭＳサービスを供給する方式と、特に、サービスを単一セルから配信するのか複数のセルから配信するのかを決定する。
【００４８】
図１４は、マルチメディアブロードキャスト／マルチキャストサービス（ＭＢＭＳ）サービスを実施するプロトコルアーキテクチャ１４００を図解している概略図である。３ＧＰＰによるプロトコルスタックは、一般に、複数のレイヤ、すなわち、シグナリングリンクを表す物理レイヤＰＨＹ  １４０２から始まり、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルレイヤ１４０４と、無線リンク制御（ＲＬＣ）プロトコルレイヤ１４０６と、パケットデータコンバージェンスプロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤ１４０８とを備えている。３ＧＰＰプロトコルスタックは、上記以外の複数のレイヤを含むことがあるが、ＭＢＭＳサービスの配信には一般に上記のレイヤのみが使用される。
【００４９】
ＰＤＣＰレイヤ１４０８は、ＰＳドメインからのサービスのためユーザプレーン内に存在する。ＰＤＣＰによって提供されるサービスは無線ベアラと称することができ、ＰＤＣＰはヘッダ圧縮サービスを提供する。ＰＤＣＰは、送信側エンティティにおいては、冗長なプロトコル情報を圧縮し、受信側エンティティにおいては、圧縮解凍する。さらに、ＰＤＣＰは、非アクセスレイヤからＰＤＣＰサービスデータユニット（ＳＤＵ）の形式において受信されるユーザデータを伝送し、それらをＲＬＣエンティティに転送する、およびこの逆方向に転送する。
【００５０】
ＲＬＣレイヤ１４０６は、ユーザデータおよび制御データに対してフレーミング機能を実行し、この機能には、分割／結合およびパディングの機能が含まれる。ＲＬＣレイヤ１４０６は、一般には、制御プレーンにおける制御データのための無線リソース制御（ＲＲＣ）レイヤと、ユーザプレーンにおけるユーザデータのためのアプリケーションレイヤとに、分割サービスおよび再送信サービスを提供する。ＲＬＣレイヤ１４０６は、一般には、上位レイヤの可変長のプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）を、より小さいＲＬＣ  ＰＤＵに分割し、また、この逆方向に再構築する。
【００５１】
ＲＬＣレイヤ１４０６におけるＲＬＣインスタンスそれぞれは、３つのモード、すなわち、透過モード（ＴＭ）、非確認モード（ＵＭ：unacknowledged mode）、確認モード（ＡＭ：acknowledged mode）のうちの１つにおいて動作するように、ＲＲＣレイヤによって設定することができる。これら３つのデータ伝送モードは、論理チャネルについてＲＬＣが設定されているモードを示す。透過モードおよび非確認モードのＲＬＣエンティティは単方向として定義されるのに対し、確認モードのエンティティは双方向である。
【００５２】
ＭＡＣレイヤ１４０４は、送るデータのタイプによって特徴付けられる論理チャネルによって、ＲＬＣレイヤ１４０６へのサービスを提供する。ＭＡＣレイヤ１４０４は、論理チャネルをトランスポートチャネルにマッピングして多重化する。ＭＡＣレイヤ１４０４は、共通チャネル上のユーザ機器（ＵＥ）を識別する。さらに、ＭＡＣレイヤ１４０４は、上位レイヤのＰＤＵを、共通トランスポートチャネル上で物理レイヤ１４０２に渡されるトランスポートブロックに多重化する、またはこの逆方向に逆多重化する。ＭＡＣは、共通トランスポートチャネルのために多重化するサービスを実行し、なぜなら、一般にはこの処理を物理レイヤ１４０２において行うことができないためである。共通トランスポートチャネルが専用タイプの論理チャネルからのデータを伝えるときには、対応するＭＡＣヘッダにはＵＥの識別情報が含まれる。さらに、ＭＡＣレイヤ１４０４は、上位レイヤのＰＤＵを、専用トランスポートチャネル上で物理レイヤ１４０２に渡される一連のトランスポートブロックに多重化する、またはトランスポートブロックセットから逆多重化する。
【００５３】
物理レイヤ１４０２は、シグナリング情報およびユーザデータを伝えるトランスポートチャネルを介してＭＡＣレイヤ１４０４に結合されている。物理レイヤ１４０２は、トランスポートチャネルを介してＭＡＣレイヤ１４０４へのサービスを提供し、このトランスポートチャネルは、伝えるデータの特性および受け渡し方式によって特徴付けることができる。物理レイヤ１４０２は、シグナリングデータおよびユーザデータを無線リンクを通じて物理チャネルを介して受け取る。物理レイヤ１４０２は、一般には、多重化およびチャネル符号化を実行し、これらの処理には、巡回冗長検査（ＣＲＣ）計算、前方誤り訂正（ＦＥＣ）、レートマッチング、トランスポートチャネルデータのインターリーブ、トランスポートチャネルデータの多重化、およびその他の物理レイヤ手順（例えば、取得、アクセス、ページング、無線リンクの確立／破棄）が含まれる。さらに、物理レイヤ１４０２は、拡散およびスクランブリング、変調、測定、送信ダイバーシチ、出力の重み付け、ハンドオーバー、圧縮モード、および出力制御を担当することもできる。
【００５４】
共通トラフィックチャネル（ＣＴＣＨ）は、下り方向に存在する単方向チャネルであり、すべての端末、または特定のグループの端末に情報を送信するときに使用することができる。データ伝送モードでは、一般には、逆方向リンクチャネルが確立されない単方向の共通チャネルを使用する。
【００５５】
図１４の左側には、制御側のＲＮＣ  １４１０において上記のレイヤを適用した状況を示してある。すなわち、ＲＮＣ  １４１０は、ＭＢＭＳコンテンツ１４１２とＭＢＭＳ制御信号１４１４とを受け取る。ＭＢＭＳコンテンツ１４１２をＰＤＣＰレイヤにおいて（すなわち１４１６において）処理する。パケット化したデータをＲＬＣレイヤ１４０６のデータプレーン１４１８に渡し、制御信号をＲＬＣレイヤ１４０６の制御プレーン１４２０に渡す。ＲＬＣレイヤ１４０６においてＲＬＣ  ＰＤＵを構築する。ＭＡＣレイヤ１４０４は、ＭＢＭＳのデータおよび制御をサポートするため、サービスを配信する基地局におけるＭＢＭＳ制御チャネルＭＣＣＨ（例：１４２２）およびＭＢＭＳトラフィックチャネルＭＴＣＨ（例：１４２４）を提供する。ＭＡＣレイヤにおいて（すなわち１４２６において）、ＭＢＭＳサービスを論理チャネルからトランスポートチャネルにマッピングおよび多重化する。ＭＡＣレイヤ１４０４は、物理レイヤ（すなわち１４２８）と通信し、ＭＢＭＳサービスを移動端末ＵＥ  １４３０に配信するための送信単位（transmission units）を提供する。
【００５６】
図１４の右側は、移動端末ＵＥ  １４３０における同等のプロトコルレイヤを示している。この図において、「送信」は、基地局と移動端末ＵＥ  １４３０との間の物理リンクの送信側を表しており、「受信」は、移動端末ＵＥ  １４３０におけるチャネルの受信側を表している。移動端末ＵＥ  １４３０は、ＭＡＣエンティティ（すなわち１４３２）を実施しており、制御側ＲＮＣ  １４１０におけるＭＢＭＳ制御／トラフィックチャネルに類似するＭＢＭＳ制御チャネル１４３４およびＭＢＭＳトラフィックチャネル１４３６を提供する。ＲＬＣレイヤ（すなわち１４３８）は、ＭＡＣエンティティによって渡されたパケットを結合する処理を行う。ＲＬＣレイヤ（すなわち１４４０）は、１４４２における制御機能の一部を担当する）。最後のステップとして、ＰＤＣＰレイヤ（すなわち１４４４）がＭＢＭＳコンテンツ１４４６をユーザに配信する。
【００５７】
実施形態例では、異なるＢＥＲの複数のコンテンツデータを同時に送信することをサポートするため、３ＧＰＰプロトコルスタックの物理レイヤにおける信号処理の手法を提供することができる。実施形態例は、適切に構成されている任意の無線ＭＩＭＯシステムにおいて実施することができる。ＭＩＭＯシステムの無線通信は、任意の通信規格に準拠するものとすることができる。
【００５８】
図１は、実施形態例における無線通信システム１００を大まかに図解している概略的なブロック図である。送信器１０２においては、ソースデータ（数字１０４）を情報符号器ユニット１０６によって符号化し、インターリーバ１０８によってインターリーブして、送信する情報データを生成する。情報データを（例えばブロック単位で）チャネル符号化ユニット１１０に送り、チャネル符号化およびレートマッチングを実行する。符号化されたデータを多重化ユニット１１２に送り、データを複数のデータストリームに多重化する。多重化されたデータストリームを変調／マッピングユニット１１４に送り、変調されたデータストリームを生成する。次いで、変調されたデータストリームを複数の送信アンテナ１１６によって受信器１１８に送信する。
【００５９】
受信器１１８においては、送信された信号を複数の受信アンテナ１２０によって受信し、検出ユニット１２２に送って、受信された信号を検出し、複数の検出されたデータストリームに分ける。検出されたデータストリームを復調／デマッピングユニット１２４に送り、復調およびデマッピングを行って、復調されたデータストリームを生成する。復調されたデータストリームを逆多重化ユニット１２６に送り、データを逆多重化して、複数の逆多重化されたデータストリームとする。逆多重化されたデータストリームをチャネル復号化ユニット１２８に送り、情報データを再構築する。次いで、再構築された情報データをデインターリーブユニット１３０によってデインターリーブし、情報復号器ユニット１３２に送って、送信されたソースデータ（数字１３４）を回復する。
【００６０】
図２は、送信器１０２を図解している概略的なブロック図である。実施形態例においては、送信器１０２は、複数の異なるコンテンツデータに対する不均一誤り保護を提供する目的で、情報／チャネル符号化方式とさまざまな時空間処理技術を採用している。例えばＭＢＭＳサービスに対応する入力データ（１つまたは複数の入力ユニットにおいて受け取る（１０４））を、例えば、品質もしくはデータレート、またはその両方の要求に基づいて、複数の異なるクラス、すなわち、高優先度入力データと低優先度入力データとに分類する。例えば、低いＢＥＲが要求されるサービスまたはデータを高優先度サービスまたは高優先度データとし、一方で、高いＢＥＲに耐えうるサービスまたはデータを低優先度サービスまたは低優先度データとする。
【００６１】
クラスは、データ送信速度要求、サービス品質（ＱｏＳ）要求、送信アンテナの数、送信条件に基づくこともできる（ただしこれらに限定されない）。
【００６２】
（１つまたは複数の入力ユニットにおいて受け取る（１０４））優先度の異なるＭ個の入力データストリームを、Ｍ個の情報符号器（例：２０２，２０４）によって符号化する。これら入力ストリームは、１つの統一された符号化方式または複数の異なる符号化方式を使用して符号化することができる。情報符号器（例：２０２，２０４）は、当業者に公知である任意の符号器と同じ、または異なる符号器とすることができる。Ｍ個の情報符号器（例：２０２，２０４）の出力を、Ｍ個のインターリーバユニット（例：２０６，２０８）に送ってインターリーブする。インターリーバユニット（例：２０６，２０８）は、同じインターリーバ、または異なるインターリーバとすることができる。
【００６３】
インターリーバユニット（例：２０６，２０８）からの、インターリーブされたデータを、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０に入力する。階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０は、符号化率もしくは符号語長、またはその両方が異なる、複数の異なる優先度データを符号化し、符号化されたデータを複数（ＮＴ）の送信アンテナストリームにマッピングする。ＮＴ個の送信アンテナストリームに分散させたデータを、ＮＴ個の変調／シンボルマッパーユニット（例：２１２，２１４）を使用して変調／シンボルマッピングを行った後、データをＮＴ本の送信アンテナ（例：２１６，２１８）に送る。変調／シンボルマッパーユニット（例：２１２，２１４）は、さまざまな変調方式を使用して、データに対するシンボルマッピングを実行する。変調／シンボルマッパーユニット（例：２１２，２１４）の出力データを、ＮＴ本の送信アンテナ（例：２１６，２１８）を使用して送信器１０２から送信する。
【００６４】
上記に基づき、実施形態例においては、優先度の異なるＭ個のクラスの情報データを、Ｍ個のレイヤを備えている階層ＬＤＰＣチャネル符号化符号を使用することによって符号化する。チャネル符号化符号を通じて、符号化率もしくは符号語長、またはその両方が異なるレイヤそれぞれが所望の保護要求に従って符号化される。次いで、チャネル符号化符号を通じて、Ｍ個のレイヤの符号化されたデータからの系統情報データ（systematic/information data）およびパリティデータを結合し、空間領域、時間領域、周波数領域のうちの少なくとも１つにおけるダイバーシチゲインの異なる複数の送信アンテナにマッピングする。
【００６５】
ＢＥＲの異なる要求と、送信に利用できる送信アンテナの数とに適合させる目的で、情報符号器（例：２０２，２０４）の選択と、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０の動作とを、所望のＢＥＲもしくは容量、またはその両方が達成されるように必要に応じて変更することができる。したがって、階層ＬＤＰＣ符号化と空間マッピングの両方の動作を、入力のＱｏＳ要求と送信アンテナ情報に従って制御するため、コントローラ２２０が提供される。
【００６６】
したがって、送信器１０２は、複数の入力データ列またはデータストリームを受け取り、各データストリームに優先度レベルまたはクラスが割り当てられる。各データストリームの優先度レベルは、サービス品質要求に基づいて事前に決定される。送信器１０２は、入力データストリームを複数のレイヤに分割し、送信器１０２のコントローラ２２０が各レイヤに誤り保護レベルを割り当てる。各レイヤの符号化率、符号語長、および最低許容誤り保護レベルをパラメータとして決定し、これら決定したパラメータを使用してパリティ検査行列を生成する。生成したパリティ検査行列を使用して、入力データを符号化する。
【００６７】
図３は、受信器１１８を図解している概略的なブロック図である。受信器１１８においては、複数（ＮＲ）の受信アンテナ（例：３０２，３０４）において受信された複数のデータ列またはデータ信号を、最初に結合し、次いでＭＩＭＯ検出器３０６に渡し、送信器１０２（図２）から送信された信号を回復する。ＭＩＭＯ検出器３０６は、当業者に公知である複数の方法において動作させることができる。一例として、チャネル情報を使用することによって構築される線形推定量行列（linear estimator matrix）を使用して、受信アンテナ（例：３０２，３０４）に到着する複数の送信信号を効果的に分離する。別の例としては、最尤（ＭＬ）アルゴリズムまたは、最大事後確率（ＭＡＰ）アルゴリズムに基づく最適な手法を使用する。さらに、ＭＩＭＯ検出器３０６において最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）法および判定帰還検出法を使用して、システムの複雑さを低減することができる。
【００６８】
送信器アンテナ（例：２１６，２１８）（図２）によって送信された信号を、ＭＩＭＯ検出器３０６によって検出し、ＮＴ本のブランチに分割する。各ブランチにおける分割された信号に対して、それぞれの復調／デマッピングユニット（例：３０８，３１０）を使用して、デマッピングおよび復調を実行する。デマッピングおよび復調の後、ＮＴ本のブランチの信号すべてをＳＴ  ＬＤＰＣ繰り返し復号化ユニット３１２に送り、送信器１０２から送信された、情報符号化およびインターリーブされているＭ個のクラスのデータに対応するＭ個のレイヤの信号を再構築する（階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０を比較参照）。
【００６９】
ＳＴ  ＬＤＰＣ繰り返し復号化ユニット３１２から、チャネル復号化されたＭ個のデータストリームを出力し、デインターリーバユニット（例：３１４，３１６）を使用してデインターリーブする。デインターリーバユニット（例：３１４，３１６）の選択は、送信器１０２（図２）において使用されるインターリーバユニット（例：２０６，２０８）（図２）に依存する。デインターリーブされたデータを情報復号器ユニット（例：３１８，３２０）に送り、Ｍ個のクラスのソースデータを再構築する。復号器ユニット（例：３１８，３２０）のタイプは、送信器１０２（図２）において使用される情報符号器ユニット（例：２０２，２０４）（図２）に依存する。
【００７０】
情報復号化および階層ＳＴ  ＬＤＰＣ復号化を、所望のＱｏＳ要求および送信アンテナ情報に従って実行するため、受信器１１８にはコントローラユニット３２２が提供されている（送信器１０２のコントローラ２２０を比較参照）。
【００７１】
図４は、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０を図解しているブロック図である。階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０は、階層ＬＤＰＣ符号器４０２と空間マッピングユニット４０４とを備えている。入力データ（例えば、数字２２４，２２６）を、最初に階層ＬＤＰＣ符号器４０２によって符号化する。階層ＬＤＰＣ符号器４０２は、Ｍ個の設計されたレイヤを備えており、異なる符号化率および異なる符号語長を有する各クラスの入力データを、各レイヤを使用して符号化する。符号化の後、符号化されたＭ個のデータを空間マッピングユニット４０４に送る。空間マッピングユニット４０４は、Ｍ個のデータストリームに対して、多重化動作もしくは逆多重化動作、またはその両方を実行し、次いで、それらを、設計上のマッピング方式に従って複数の送信アンテナストリームにマッピングする。
【００７２】
図５は、ＳＴ  ＬＤＰＣ繰り返し復号化ユニット３１２を図解しているブロック図である。ＳＴ  ＬＤＰＣ繰り返し復号化ユニット３１２は、復調されたＮＴ個の入力信号（例えば、数字３２６，３２８）を受け取り、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号器ユニット２１０（図４）によって実行された符号化に基づいて復号化演算を実行し、再構築されたＭ個のクラスの送信データを出力する。ＳＴ  ＬＤＰＣ繰り返し復号化ユニット３１２は、空間マッピング復号器５０２と、Ｍ個のレイヤに対応するＭ個の積和復号器（例：５０４，５０６，５０８）の形式におけるＬＤＰＣ復号器とを備えている。ＮＴ個の入力データストリーム（例：数字３２６，３２８）を空間マッピング復号器５０２に入力し、空間マッピング復号器５０２は、空間マッピングユニット４０４（図４）の演算の逆を実行する。したがって、ＮＴ個のデータストリームの逆多重化もしくは多重化、またはその両方を行って、図４において使用される設計上のマッピング方式に対応するＭ個のデータストリームを得る。
【００７３】
空間マッピング復号器５０２から、復号化されたＭ個のストリームを出力し、Ｍ個の積和復号器（例：５０４，５０６，５０８）に入力し、この場合、積和復号器のそれぞれ（例：５０６）が、先行する積和復号器（例：５０４）からの情報を用いて入力データストリームそれぞれを復号化する。言い換えれば、ｉ番目の積和復号器は、ｉ番目の入力データストリームと、最初から（ｉ−１）番目までの積和復号器の結果からの情報とを受け取る。ｉ番目の積和復号器は、この情報に基づいて、繰り返し式の積和復号化を実行し、ｉ番目の優先度のｉ番目のクラスのデータに対応するｉ番目のレイヤのデータを再構築する。この実施形態例においては、復号化の順序は、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化ユニット２１０（図４）において行われる符号化の順序に一致する。
【００７４】
ここまで説明した実施形態例においては、異なる優先度を有する複数の異なるデータに対する不均一誤り保護を提供することができる。以下の説明では、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ符号化手法、階層ＳＴ  ＬＤＰＣ復号化手法、および空間マッピング手法について、さらに詳しく記載する。
【００７５】
図６は、符号器４０２（図４）において使用されるＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列６０２の階層構造を図解している。ＬＤＰＣ符号は、低密度パリティ検査行列Ｈ  ６０２によって表すことができる。低密度パリティ検査行列Ｈ  ６０２は、ブロック単位での下三角行列として設計されている。この行列Ｈ  ６０２を複数のレイヤに分割して（数字６０４を参照）、品質の異なる要求、レートの異なる要求（例えば、異なる符号化率）、異なる符号語長、異なる検査レベル、のうちの少なくとも１つを有する階層データそれぞれに対して、階層符号化（layer coding）を実施することができる。
【００７６】
図６に示したように、パリティ検査行列Ｈ  ６０２は、Ｍ個のレイヤから構成されている。ｉ番目のレイヤそれぞれに部分行列Ｈｉ（例：６０６）が提供されており、この部分行列Ｈｉは、ｉ番目のレイヤの情報それぞれに対して部分符号化（sub-coding）を実行するパリティ検査部分行列とすることができる。パリティ検査部分行列は、パリティ検査行列Ｈ  ６０２において対角線上に配置されている。さらに、自身以外のレイヤに相関している連続するブロックＣｉ，ｊ（ｊ＝ｉ＋１，．．．，Ｍ）（例：６１０）も提供される。ブロックＣｉ，ｊは、パリティ検査行列Ｈ  ６０２において対角線上以外に配置されている。有効なバイナリ符号語ｂは、ＨｂＴ＝０を満たす。異なるレイヤそれぞれにおいて、対応する部分行列Ｈｉは、他の部分行列とは異なる数の行および列を有することができる。したがって、符号語ｂもＭ個のレイヤによって構成されている。符号語ｂの各レイヤは、異なる符号語長を有することができ、異なるレイヤの符号化率は異なっていることができる。実施形態例においては、行列Ｃｉ，ｊは、レイヤｉとレイヤｊを結合するための相関情報を表している。
【００７７】
より高い次数の符号語ｂのビット（または変数ノード）を、ＬＤＰＣ符号の特性に基づいて良好に保護することができる。実施形態例においては、接続行列Ｃｉ，ｊ（ｊ＝ｉ＋１，．．．，Ｍ）は、ｉ番目のレイヤにマッピングされているビットに、（ｉ＋１）番目のレイヤにマッピングされているビットと比較してより良好な誤り保護を提供できるように、ｉ番目のレイヤのビットに次数を追加する要素と考えることができる。したがって、高位〜低位の（すなわち、高優先度〜低優先度のマッピング済みビットに対応する）レイヤは、パリティ検査行列Ｈ  ６０２において左から右に配置される。さらに、高位レイヤのデータのデータノードほど、パリティ検査行列Ｈ  ６０２の擬似的な下三角構造のため、より高い接続次数（connection degrees）を有することができる。
【００７８】
実施形態例においては、Ｍ個のクラスからのビットをそれぞれＭ個のレイヤにマッピングし（すなわち、Ｍ個のレイヤによって符号化し）、優先度の順序（最高〜最低）は、説明した階層ＬＤＰＣ符号の不均一誤り保護特性を採用できるように、レイヤの順序（すなわち、レイヤ１〜レイヤＭ）と同じである。その一方で、パリティ検査部分行列Ｈｉそれぞれの結果としての符号化率については、異なる（例えば、最高〜最低の）優先度の異なるビットが、異なる（例えば、最高〜最低の）符号化率において符号化され、したがって、異なる（例えば、最高〜最低の）誤り保護レベルを達成することができるように、レイヤの順序に従って増大する。各レイヤの符号語長は、誤り確率のさまざまな要求もしくは送信速度要求、またはその両方に従って、調整することができる。
【００７９】
いま、ｉ番目のレイヤの符号語長がｎｉであり、パリティ検査ビットの数がｒｉであると想定する。すなわち、パリティ検査部分行列Ｈｉは、ｒｉ個の行およびｎｉ個の列を有する行列である。各レイヤについて、入力情報ビットｓｉの（ｎｉ−ｒｉ）×１のベクトルを、ｎｉ×１の符号語に符号化する。以下では、第１のレイヤの符号化について説明する。次式の変換を実行する。
【数３】
2010507326.tif 000005
【００８０】
この式において、行列Ｗ１は、行列Ｈ１に対する変換を実行するｒ１×ｒ１のフルランク行列（full rank matrix）であり、Ｐ１は、ｒ１×（ｎ１−ｒ１）の行列であり、行列Ｉは、ｒ１×ｒ１の単位行列である。実施形態例においては、変換は、Ｈ１に対して実行される線形変換の行列表現に関連する。変換は、符号化において使用するための生成行列Ｐ１が得られるように実行する。このような操作は、線形ブロック符号化において使用される。当業者には、ＬＤＰＣが線形ブロック符号化の形式であることが理解されるであろう。上記に基づき、第１のレイヤの符号語ｂ１は、次式によって形成される。
【数４】
2010507326.tif 000006
【００８１】
したがって、線形ブロック符号化はパリティ検査行列Ｈ１によって表され、生成行列Ｐ１を使用してｓ１を符号化し、パリティビットを生成する。
【００８２】
ｉ番目のレイヤについては、同様に、次式の変換を実行する。
【数５】
2010507326.tif 000007
【００８３】
ｉ番目のレイヤの符号語は、次式によって形成される。
【数６】
2010507326.tif 000008
【００８４】
ｉ番目のレイヤの符号化時、前のレイヤの情報の一部を、接続行列Ｃｊ，ｉ（ｊ＝１，．．．，ｉ−１）によってｉ番目のレイヤの符号語に注入する。
【００８５】
実施形態例においては、各レイヤの復号化は、レイヤの順序（すなわち、レイヤ１〜レイヤＭ）において、積和方式によって実行する。すなわち、高い誤り保護の高いレイヤのデータを最初に復号化して、復号化のパフォーマンスを高める。第１のレイヤのパリティ検査の式は、次のとおりである。
【数７】
2010507326.tif 000009
【００８６】
式５は、第１のレイヤの復号化における繰り返しが終了するときに満たされる。したがって、ｉ番目のレイヤのパリティ検査の式は、次のとおりである。
【数８】
2010507326.tif 000010
【００８７】
式６は、ｉ番目のレイヤの復号化における繰り返しが終了するときに満たされる。
【００８８】
ＬＤＰＣ復号化時、すべてのパリティ検査式が満たされたとき、いわゆる確率伝搬（belief propagation）が終了する。実施形態例においては、検出されたレイヤと検出されるレイヤのみに関連するパリティ検査式が満たされたとき、確率伝搬が終了する。言い換えれば、ｉ番目のレイヤの復号化における確率伝搬は、最初からｉ番目までのパリティ検査式が満たされたとき停止する。
【００８９】
実施形態例においては、確率伝搬を使用することに加えて、復号化手順はレイヤ間で繰り返し式である。レイヤ間での繰り返し復号化によって、復号化のパフォーマンスを徐々に向上させることができる。このような繰り返しのそれぞれにおいて、ｉ番目のレイヤの復号化において、パリティ検査式を確認するため、高位レイヤからのメッセージパッシング（message passing）を実行する（すなわち、第１のレイヤ〜（ｉ−１）番目のレイヤから受け取る）。さらに、対数尤度比（ＬＬＲ）を計算するため、低いレイヤからのメッセージパッシングを実行する（すなわち、（ｉ＋１）番目のレイヤ〜Ｍ番目のレイヤに送る）。実施形態例においては、レイヤ間での異なる方向におけるメッセージパッシング（例えば、図５の５１０，５１２を参照）によって、より高速で、より信頼性の高い復号化を提供することができる。復号化手順は、関連するパリティ検査式すべてが満たされた（すなわち、確率伝搬が終了した）とき、または、ＬＬＲの収束が達成されたときに、終了する。
【００９０】
図７は、階層ＬＤＰＣ符号の例を説明するための概略図である。説明を目的として、いま、２つのクラスの情報ビットｓ１およびｓ２が存在すると想定する。第１のクラスのビットｓ１は優先度が高く、より良好な誤り保護が要求されるのに対し、第２のクラスのビットｓ２は優先度が低く、要求される保護の堅牢性が低い。図７は、２つのレイヤのＬＤＰＣ符号の例の構造７０２を示している。行列Ｃ  ７０４は、第１のレイヤ７０６と第２のレイヤ７０８との間の接続行列である。第１のクラスのビットｓ１をＬＤＰＣ符号の第１のレイヤ７０６によって符号化し、第２のクラスのビットｓ２をＬＤＰＣ符号の第２のレイヤ７０８によって符号化する。したがって、第１のレイヤの符号語ｕは、次のように得られる（式２と比較参照）。
【数９】
2010507326.tif 000011
【００９１】
第２のレイヤの符号語ｖは、次のように得られる（式４と比較参照）。
【数１０】
2010507326.tif 000012
【００９２】
図８（ａ）は、図７のＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の例８００である。符号語長は列の数に関連するため、第１のレイヤ８０２の符号語長は４ビットである。パリティビットの数は行の数に関連するため、第１のレイヤ８０２のパリティビットの数は３ビットである。したがって、第１のレイヤの符号語の情報ビットの数は、符号語長およびパリティビットの数に基づき、１ビットである。したがって、第１のレイヤ８０２の符号化率は、１／４である。同じ論法を使用して、第２のレイヤ８０４の符号語長は４ビットであるのに対し、第２のレイヤ８０４の符号化率は１／２である。したがって、第１のレイヤの符号語は、情報ビットの１ビットおよびパリティビットの３ビットを含んでいる４ビットである。第２のレイヤの符号語は、情報ビットの２ビットおよびパリティビットの２ビットを含んでいる４ビットである。すなわち、以下のとおりである。
【数１１】
2010507326.tif 000013
【数１２】
2010507326.tif 000014
【００９３】
図８（ｂ）は、図７のＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列の別の例８０６である。この例においては、第１のレイヤ８０８の符号化率は１／４であり、第２のレイヤ８１０の符号化率は１／２である。第１のレイヤ８０８の符号語長は８ビットであり、第２のレイヤ８１０の符号語長は４ビットである。したがって、第１のレイヤの符号語は、情報ビットの２ビットおよびパリティビットの６ビットを含んでいる８ビットである。第２のレイヤの符号語は、情報ビットの２ビットおよびパリティビットの２ビットを含んでいる４ビットである。すなわち、以下のとおりである。
【数１３】
2010507326.tif 000015
【数１４】
2010507326.tif 000016
【００９４】
上の説明において、接続行列は、より高いレイヤに次数を加えるように設計されており、したがって、より高いレイヤのデータの保護が向上する。したがって、パリティ検査行列の構造（部分符号またはパリティ検査部分行列および接続行列を備えている）を使用することにより、不均一誤り保護を制御することもできる。
【００９５】
図７の例においては、２レイヤＬＤＰＣ符号のパリティ検査行列７０２は以下のように生成する。レイヤｉの最低の誤り保護レベルを考慮して、基本のＬＤＰＣ部分符号行列Ｈｉ（ｒｉ×ｎｉ）を生成する。ｉ番目のレイヤのデータそれぞれの誤り確率要求に従って、パラメータ（例えば、符号化率、符号語長、次数）を選択する。パラメータは、異なるレイヤにおいて同じ、または異なるものとすることができる。次いで、レイヤの間の接続行列Ｃｉ，ｊ（ｍ×ｌ行列、ｍ＝ｒｊ，ｌ＝ｎｉ）を生成する。この接続行列は、（例えば、図７のレイヤ１を使用して符号化される）１つの入力データストリームの情報を、（例えば、図７のレイヤ２を使用して符号化される）別の１つの入力ストリームの符号化に注入するために使用する。
【００９６】
レイヤｉの、割り当てられた誤り保護レベルと最低誤り保護レベルとを比較する。部分符号Ｈｉ（７１０）および部分符号Ｈｊ（７１２）によって、図７における例の各レイヤの必要な保護それぞれを提供できるならば、接続行列Ｃｉ，ｊ（７０４）をゼロ行列として生成する。したがって、接続行列Ｃｉ，ｊは、第１のレイヤ（７０６）および第２のレイヤ（７０８）に影響を与えない。これに対して、部分符号Ｈｉ（７１０）および部分符号Ｈｊ（７１２）によって、図７の例の各レイヤの必要な保護それぞれを提供できないならば、接続行列Ｃｉ，ｊ（７０４）を、ゼロ行列ではない行列として生成する。
【００９７】
言い換えれば、（例えば、図７のパリティ検査部分行列７１０を使用して符号化される）入力データストリームに対応するパリティ検査部分行列（例：７１０）に基づく最低の誤り保護レベルまたはパリティ検査保護レベルを、その入力データストリームに割り当てられている誤り保護レベルまたはパリティ検査保護レベルと比較する。割り当てられている誤り保護レベルが、パリティ検査部分行列に基づく最低の誤り保護レベルに等しい（またはそれより低い）場合、接続行列Ｃｉ，ｊはゼロ行列である。割り当てられている誤り保護レベルが最低の誤り保護レベルより高い場合、接続行列Ｃｉ，ｊはゼロ行列ではない行列である。このように、接続行列Ｃｉ，ｊがゼロ行列であるならば、パリティ検査行列の部分符号それぞれによって提供される保護レベルは最低誤り保護レベルである。
【００９８】
第１のレイヤが、より高い保護を必要としているならば、第１のレイヤのデータに良好な保護が提供されるように、ゼロ行列ではない行列Ｃｉ，ｊによって部分符号Ｈｉに次数を加えることができる。適切なＬＤＰＣ符号を得るためには、パリティ検査行列はファクターグラフにおいて周期性を持たない。すなわち、パリティ検査行列は、ある一対の列中に、同時に１である行の数が２つ以上存在しないように生成する。したがって、接続行列Ｃｉ，ｊは、以下のように生成することができる。
【００９９】
レイヤｉの割り当てられた誤り保護レベルが最低誤り保護レベルよりも１レベルだけ高い場合に部分符号Ｈｉに次数を１だけ追加するためには、接続行列Ｃｉ，ｊは以下のように生成することができる。
【数１５】
2010507326.tif 000017
【０１００】
式１３では、単位行列Ｉｍを以下の回数だけ結合する。
【数１６】
2010507326.tif 000018
【０１０１】
【数１７】
2010507326.tif 000019
と表すことによって、接続行列を、Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１として選択することができる。
【０１０２】
レイヤｉの割り当てられた誤り保護レベルが最低誤り保護レベルよりも２レベルだけ高い場合に部分符号Ｈｉに次数を２だけ追加するためには、接続行列Ｃｉ，ｊは以下のように生成することができる。
【数１８】
2010507326.tif 000020
Ｉ（ｔ）ｍは、Ｉｍそれぞれにおいてｔ列だけ左シフトすることを表す。
【０１０３】
【数１９】
2010507326.tif 000021
と表すことによって、接続行列を、Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１＋Ｃ２として選択することができる。
【０１０４】
レイヤｉの割り当てられた誤り保護レベルが最低誤り保護レベルよりもｋレベルだけ高い場合に部分符号Ｈｉに次数をｋだけ（ｋはｍよりもずっと小さい）を追加するためには、接続行列Ｃｉ，ｊは以下のように生成することができる。
【数２０】
2010507326.tif 000022
Ｉ（ｊ）ｍは、Ｉｍそれぞれにおいてｊ列だけ左シフトすることを表す。
【０１０５】
【数２１】
2010507326.tif 000023
と表すことによって、接続行列を、Ｃ’ｉ，ｊ＝Ｃ１＋Ｃ２＋・・・＋Ｃｋとして選択することができる。
【０１０６】
最後のステップとして、Ｃ’ｉ，ｊにおいて（ｉ−１）行だけ下にシフトすることによって、接続行列Ｃｉ，ｊが得られる。
【０１０７】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、上記の接続行列の生成規則を実施するパリティ検査行列の例９００を示している。２レイヤパリティ検査行列９００は、第１のレイヤ９０２および第２のレイヤ９０４を備えている。第１のレイヤ９０２については、符号化率が１／３であり、対応する部分符号Ｈ１  ９０６は、列次数が３である８×１２行列である。第２のレイヤ９０４については、符号化率が１／２であり、対応する部分符号Ｈ２  ９０８は、列次数が２である６×１２行列である。接続行列Ｃ  ９１０は、６×１２のゼロ行列である。
【０１０８】
図９（ａ）に示した接続行列Ｃ  ９１０はゼロ行列である。したがって、部分符号Ｈ１  ９０６および部分符号Ｈ２  ９０８によって提供される保護レベルは、それぞれ、第１のレイヤ９０２および第２のレイヤ９０４の最低保護レベルである。
【０１０９】
より良好な保護が提供されるように第１のレイヤ９０２に次数を１だけ加える場合、パリティ検査行列Ｈ  ９００を図９（ｂ）に示したように変更することができる。接続行列Ｃ  ９１０がゼロ行列ではない行列Ｃ  ９１２に変更されている。このゼロ行列ではない行列Ｃ  ９１２は、行列Ｃ  ９１０から式１３および式１４に基づいて得られる。
【０１１０】
より良好な保護が提供されるように第１のレイヤ９０２に次数を２だけ加える場合、パリティ検査行列Ｈ  ９００を図９（ｃ）に示したように変更することができる。接続行列Ｃ  ９１２が接続行列Ｃ  ９１４に変更されている。接続行列Ｃ  ９１４は、接続行列Ｃ  ９１２と比較して、より多くの要素「１」を含んでいる。接続行列Ｃ  ９１４は、接続行列Ｃ  ９１２から、式１５および式１６に基づいて得られる。
【０１１１】
実際の用途においては、粗行列となるように、パリティ検査行列９００を極めて大きくできることが、当業者には理解されるであろう。
【０１１２】
図１０は、変調／シンボルマッピングユニット２１２（図２）を図解しているブロック図である。他の変調／シンボルマッピングユニット（例：２１４）は、変調／シンボルマッピングユニット２１２と実質的に同じに機能する。入力データ（数字２２８）は、変調器１００２によって変調方式を使用して変調され、この変調方式は、入力データを同相成分および直交成分に基づいて変調し、データの異なるサブセットを送信するものである。アンテナプロセッサ１００４は、Ｉブランチ１００６およびＱブランチ１００８のデータをアンテナ送信ストリーム（数字１０１０）に配置する目的で提供されている。アンテナプロセッサ１００４は、無線送信における送信ダイバーシチのための直交（またはほぼ直交）信号拡散を提供することができる。
【０１１３】
復調／デマッピングユニット３０８，３１０（図３）によって実行される復調動作およびデマッピング動作は、上述した変調動作およびマッピング動作の逆の処理であることが、当業者には理解されるであろう。
【０１１４】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、論理上の信号マッピングと、系統情報およびパリティデータの組合せの例とを説明するためのＩブランチ／Ｑブランチテーブル１１０２、１１０４、１１０６、１１０８、１１１０、１１１２、１１１４、１１１６である。空間マッピングは、Ｍレイヤの符号化されたデータをＮＴ（アンテナ数）個の送信ストリームにマッピングすることができる。以下に説明する信号マッピングフォーマットを使用することにより、各レイヤのデータのビットをできるだけ多くのシンボルに分散させ、より高い周波数ダイバーシチを達成する。
【０１１５】
信号マッピングフォーマットは、Ｍ個のクラスの情報ビットが、変調／シンボルマッピングユニット２１２（図１０）を使用して、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）においてＮＴ個の送信ストリームにマッピングされるように提供されている。図１１（ａ）においては、図８（ａ）のＬＤＰＣ符号に関連付けられる信号マッピングフォーマットを使用して、２つの（すなわち、Ｍ＝２）クラスの情報ビットを２個（すなわち、ＮＴ＝２）のアンテナ送信ストリームにマッピングする。図１１（ｂ）においては、図８（ｂ）のＬＤＰＣ符号に関連付けられる別の信号マッピングフォーマットを使用して、２つの（すなわち、Ｍ＝２）クラスの情報ビットを２個（すなわち、ＮＴ＝２）のアンテナ送信ストリームにマッピングする。図１１（ｃ）においては、図８（ｂ）のＬＤＰＣ符号に関連付けられるさらに別の信号マッピングフォーマットを使用して、２つの（すなわち、Ｍ＝２）クラスの情報ビットを４個（すなわち、ＮＴ＝４）のアンテナ送信ストリームにマッピングする。
【０１１６】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）を使用して示した信号マッピングフォーマットを使用すると、クラス１の情報ビットおよびいくつかのパリティビットと、クラス２の情報ビットとが、第１のアンテナ送信ストリームにマッピングされる（式９および式１０の要素を有するテーブル１１０２と、式１１および式１２の要素を有するテーブル１１０６と比較参照）。クラス１の残りのパリティビットとクラス２のパリティビットとが、第２のアンテナ送信ストリームにマッピングされる（式９および式１０の要素を有するテーブル１１０４と、式１１および式１２の要素を有するテーブル１１０８と比較参照）。これらの信号マッピングフォーマットを実施することによって、２つのクラスのビットが各シンボルに分散され、直交周波数多重（ＯＦＤＭ）送信において高い周波数ダイバーシチが達成される。上の例に示したように、高優先度の第１のクラスのデータには、より良好な誤り保護（例えば、より多くのパリティビット）が提供され、図１１（ａ）に示した例においては、低優先度の第２のクラスのデータについて、より高い送信速度が達成される（すなわち、１回の送信においてｖ１（１），ｖ２（１）〜ｖ１（４），ｖ２（４）が送信される）。次の符号語の送信は、上の信号マッピングフォーマットに従う。
【０１１７】
図１１（ｃ）に示した信号マッピングフォーマットを参照し、第１のレイヤの情報ビットおよびいくつかのパリティビットと、第２のレイヤの情報ビットおよびパリティビットが、第１のアンテナおよび第２のアンテナによって送信されるシンボルストリームにマッピングされる。第１のレイヤの残りのパリティビットと、第２のレイヤの情報ビットおよびパリティビットとが、第３のアンテナおよび第４のアンテナによって送信されるシンボルストリームにマッピングされる（式１１および式１２の要素を含んでいるテーブル１１１０、１１１２、１１１４、１１１６を参照）。説明を目的として、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）における表記法では、ｕ’ｉ（ｋ）またはｖ’ｉ（ｋ）と表してあり、ｉは１つのレイヤからの部分符号語におけるｉ番目の桁であり、ｋは部分符号語のインデックスである。図解した信号マッピングフォーマットを使用すると、２つのレイヤからの符号化されたビットが各シンボルに分散し、ＯＦＤＭ送信において高い周波数ダイバーシチが達成される。図１１（ｃ）に図解した、４本の送信アンテナ（ＮＴ＝４）の場合の信号マッピングフォーマットと、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に図解した、２本の送信アンテナ（ＮＴ＝２）の場合の信号マッピングフォーマットとを比較することによって、これらの信号マッピングフォーマットは同じ原理に従っていることを理解できる。原理とは、各レイヤからの信号を、利用可能な送信アンテナに拡散させて空間ダイバーシチを達成し、ＯＦＤＭ送信の場合には利用可能なサブキャリアに拡散させて周波数ダイバーシチを達成することである。
【０１１８】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示したように、優先度の高いデータには良好な誤り保護が提供され、優先度の低いデータについては、より高い送信速度を達成することができる。
【０１１９】
図１２は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを送信する方法を示している流れ図１２００である。ステップ１２０２において、複数の入力データストリームを受け取る。ステップ１２０４において、入力データストリームの低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）符号化をパリティ検査行列を使用して実行する。パリティ検査行列は、入力データストリームのうちの対応するストリームそれぞれを符号化するためと、１つまたは複数の接続行列を生成するための、複数のパリティ検査部分行列を備えている。接続行列のそれぞれは、入力データストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、入力データストリームのうちの別のデータストリームの符号化に注入する。入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列ではない行列である。ステップ１２０６において、ＬＤＰＣ符号化された入力データストリームを複数のアンテナを通じて送信するため時空間符号化を実行する。
【０１２０】
図１３は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて、受信されたデータストリームを処理する方法を示している流れ図１３００である。ステップ１３０２において、複数の受信アンテナを介してデータストリームを受信する。ステップ１３０４において、受信されたデータストリームに対して時空間復号化を実行する。ステップ１３０６において、受信されたデータストリームに対して、低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）復号化を、パリティ検査行列を使用し、かつ１つまたは複数の接続行列を使用して、実行する。パリティ検査行列は、受信されたデータストリームのうちの対応するストリームそれぞれを復号化するための複数のパリティ検査部分行列を備えている。接続行列のそれぞれは、受信されたデータストリームのうちの１つのデータストリームの情報を、受信されたデータストリームの別の１つのデータストリームを復号化できるように提供するものである。入力データストリームのうちの１つのデータストリームのためのパリティ検査部分行列に基づく最低のパリティ検査保護レベルが、その１つの入力データストリームの、割り当てられているパリティ検査保護レベルに等しい、またはそれより低い場合、接続行列のそれぞれがゼロ行列であり、そうでない場合、接続行列のそれぞれが、ゼロ行列ではない行列である。
【０１２１】
上記の実施形態例では、無線通信システムにおいて誤り保護が異なる複数のコンテンツデータ（例えば、ＭＢＭＳサービス）を送信および受信する方法を提供することができる。実施形態例は、ブロードキャスト／マルチキャストサービスにおける物理レイヤ伝送に使用することができる。複数の異なるＭＢＭＳデータを同時に配信するための不均一誤り保護を、ＬＤＰＣ符号化と時空間処理とを採用することによって提供することができ、任意の無線ＭＩＭＯシステムにおいて実施することができる。誤り保護のクォリティおよびデータレートに関する要求は、異なる優先度データに対して、ＬＤＰＣの階層構造およびさまざまな時空間マッピング方式を使用することによって、達成することができる。
【０１２２】
上記の実施形態例では、高速データ送信システム（例えば、３ＧＰＰ  ＭＢＭＳ）において、誤り保護のさまざまな要求を、高いシステムフレキシビリティおよび実施上の低い複雑さにおいて、同時にサポートするための複合システムを提供することができる。異なる優先度を有する複数の異なるデータに、さまざまな符号化率、符号語長、および検査レベルを割り当てることのできる階層ＬＤＰＣ符号器と、異なるデータに対する異なる時空間処理を提供することのできる時空間マッパーとによって、サービスの送信速度および保護の堅牢性の設定をまとめて制御することができる。
【０１２３】
さまざまなチャネル符号化方式およびさまざまな時空間処理技術によって、フェージングおよびノイズによる送信データのひずみに対する異なる保護レベルを提供し、異なるレベルのデータ送信速度を達成できることが認識されている。符号化方式および時空間処理技術を使用することによって、高優先度データに、より堅牢な送信を提供できる一方で、低優先度データに、より高い送信速度を提供することができる。さらに、上記の実施形態例を使用することによって、さらなる保護を達成できる一方で、同時に容量を増大させることができる。
【０１２４】
さらには、優先度の異なるサービス／データに対する異なる保護を、ＬＤＰＣ符号の階層構造および時空間マッピング方式を設計することによってサポートすることができる。上記の実施形態例においては、階層ＬＤＰＣパリティ検査行列（レイヤが優先度レベルに対応する）を設計することによって、複数の異なるデータに対する異なる符号化率もしくは異なる符号語長、またはその両方を達成することができる。さらに、分散型の信号マッピングによって、空間領域、時間領域、および周波数領域における高いダイバーシチを達成することができる。多重化／逆多重化およびマッピングによって、複数の異なる情報データに対するさまざまな時空間符号化を達成することにより、説明した実施形態例における時空間マッピングを優先度の異なるデータに実行することができる。
【０１２５】
上記の実施形態例においては、異なる優先度の異なるコンテンツデータ（または、誤り確率要求が異なる複数の異なるサービス）が、階層ＬＤＰＣチャネル符号化方式に従って処理され、異なる優先度データに対応するレイヤそれぞれに対して、異なる符号化率もしくは異なる符号語長、またはその両方を有することができる。情報データおよびパリティデータを多重化／逆多重化し、複数のアンテナの送信ストリームにマッピングすることができる。多重化およびマッピングによって、複数の異なるコンテンツデータに適用される時空間符号化構造を制御することができ、したがって、異なるコンテンツデータに対する異なる保護もしくは異なる送信速度、またはその両方を提供することができる。
【０１２６】
具体的な実施形態に示した本発明には、大まかに説明した本発明の概念または範囲から逸脱することなく、膨大な変形もしくは修正、またはその両方を行うことができることが、当業者には理解されるであろう。したがって、本明細書における実施形態は、あらゆる点において例示を目的としており、本発明を制限するものではない。
【図１】
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【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（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１１（ｃ）】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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