(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する方法であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する過程と、
それらの付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する過程と、
第１のパンクチャリング方式を適用する過程と、
第２のパンクチャリング方式を適用する過程と、
前記第１のパンクチャリング方式および前記第２のパンクチャリング方式を適用した結果として生じた、符号化した前記情報ビットのブロックを、前記電気通信システムを通じて伝送する過程とを有し、
前記第１のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの第１の部分に対して適用され、
前記第２のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に対して適用され、かつ、前記第１のパンクチャリング方式でパンクチャされるビット数に加えて、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する前記過程は、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する過程を有する、方法。
【請求項３】
前記与えられた符号レートが１／２に等しい請求項２記載の方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、方法。
【請求項５】
電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する方法であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する過程と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する過程と、
第１のパンクチャリング方式を適用する過程と、
第２のパンクチャリング方式を適用する過程と、
前記第１のパンクチャリング方式および前記第２のパンクチャリング方式を適用した結果として生じた、符号化した前記情報ビットのブロックを、前記電気通信システムを通じて伝送する過程とを有し、
前記第１のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの一部分に対して適用され、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングし、それによって、部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
前記第２のパンクチャリング方式は、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して適用される
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する過程を有する、方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、１／２の符号レートで符号化する過程をさらに有する、方法。
【請求項８】
請求項５記載の方法において、第１のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して、前記第１のパンクチャリング方式を適用する過程を有する、方法。
【請求項９】
請求項５記載の方法において、第１のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、符号化した前記情報ビットのブロックの最後の部分に対して、前記第１のパンクチャリング方式を適用する過程を有する、方法。
【請求項１０】
請求項５記載の方法において、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して、第２のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、１／２の符号レートに基づくパンクチャリング・パターンを適用する過程を有する、方法。
【請求項１１】
請求項５記載の方法において、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して、第２のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、９／１６の符号レートに基づくパンクチャリング・パターンを適用する過程を有する、方法。
【請求項１２】
請求項５記載の方法において、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して、第２のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、３／４の符号レートに基づくパンクチャリング・パターンを適用する過程を有する、方法。
【請求項１３】
請求項５記載の方法において、符号化した前記情報ビットのブロックの前記部分は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に含まれるビットの数よりも相当に少ないビットを含む、方法。
【請求項１４】
請求項５記載の方法において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、方法。
【請求項１５】
電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する方法であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する過程と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する過程と、
第１のパンクチャリング方式を適用する過程と、
第２のパンクチャリング方式を適用する過程と、
前記第１のパンクチャリング方式および前記第２のパンクチャリング方式を適用した結果として生じた、符号化した前記情報ビットのブロックを、前記電気通信システムを通じて伝送する過程とを有し、
前記第１のパンクチャリング方式は、符号化した前記情報ビットのブロックの全体に対して適用され、それによって、パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
前記第２のパンクチャリング方式は、前記パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックの一つの部分に対して適用され、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する過程を有する、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記過程は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、１／２の符号レートで符号化する過程をさらに有する、方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法において、第２のパンクチャリング方式を適用する前記過程は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して前記第２のパンクチャリング方式を適用する過程を有する、方法。
【請求項１９】
電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する電気通信装置であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する手段と、
それらの付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する手段と、
第１のパンクチャリング方式を適用する手段と、
第２のパンクチャリング方式を適用する手段とを有し、
第１のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの第１の部分に対して前記第１のパンクチャリング方式を適用し、
第２のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に対して前記第２のパンクチャリング方式を適用し、
前記第２のパンクチャリング方式は、前記第１のパンクチャリング方式でパンクチャされるビット数に加えて、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする電気通信装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを与えられた符号レートで符号化する前記手段は、付加したテール・ビットと共に、前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する手段を有する、装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の装置において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、装置。
【請求項２２】
電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する電気通信装置であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する手段と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する手段と、
第１のパンクチャリング方式を適用する手段と、
第２のパンクチャリング方式を適用する手段とを有し、
第１のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの一部分に対して前記第１のパンクチャリング方式を適用し、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングし、それによって、部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
第２のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、前記部分的にパンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックに対して前記第２のパンクチャリング方式を適用する
ことを特徴とする電気通信装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記手段は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する手段を有する、装置。
【請求項２４】
請求項２２記載の装置において、第１のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して、前記第１のパンクチャリング方式を適用する手段を有する、装置。
【請求項２５】
請求項２２記載の装置において、第１のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの最後の部分に対して、前記第１のパンクチャリング方式を適用する手段を有する、装置。
【請求項２６】
請求項２２記載の装置において、符号化した前記情報ビットのブロックの前記部分は、符号化した前記情報ビットのブロックの残りの部分に含まれるビットの数よりも相当に少ないビットを含む、装置。
【請求項２７】
請求項２２記載の装置において、
前記電気通信システムは、媒体アクセス制御プロトコルを利用し、
前記情報ビットのブロックは、少なくとも一つのプロトコル・データ・ユニットを含む、装置。
【請求項２８】
電気通信システム内で伝送する情報ビットのブロックを保護する電気通信装置であって、
前記情報ビットのブロックにいくつかのテール・ビットを付加する手段と、
付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する手段と、
第１のパンクチャリング方式を適用する手段と、
第２のパンクチャリング方式を適用する手段とを有し、
第１のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの全体に対して前記第１のパンクチャリング方式を適用し、それによって、パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックを生成し、
第２のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、前記パンクチャリングされた情報ビットの符号化ブロックの一つの部分に対して前記第２のパンクチャリング方式を適用し、かつ、符号化した前記いくつかのテール・ビットに等しい数のビットをパンクチャリングする
ことを特徴とする電気通信装置。
【請求項２９】
請求項２８記載の装置において、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを符号化する前記手段は、付加した前記いくつかのテール・ビットを含む前記情報ビットのブロックを、畳み込み符号器を用いて符号化する手段を有する、装置。
【請求項３０】
請求項２８記載の装置において、第２のパンクチャリング方式を適用する前記手段は、符号化した前記情報ビットのブロックの先頭の部分に対して前記第２のパンクチャリング方式を適用する手段を有する、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（wireless local area networks（無線構内通信網））等のような電気通信システムに関する。特に、本発明は、電気通信システム内で伝送されている情報ビットの保護（the protection of information bits）に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
低コスト、短距離、大容量無線リンク（low-cost, short-range, high capacity radio links）の必要性が増大するのに応えて、欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ(the European Telecommunications Standards Institute)）は、広帯域無線アクセス・ネットワーク（ＢＲＡＮ(Broadband Radio Access Networks)）のための標準化プロジェクトを確立した。ＥＴＳＩのＢＲＡＮのもとで開発されている広帯域無線アクセス・ネットワークの一つに、HIPERLAN Type 2（ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２）がある。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２は、汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)）のコア網、非同期転送モード（ＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)）のネットワーク及びインターネット・プロトコル（ＩＰ(Internet Protocol)）に基づくネットワークを含む様々なネットワークに対して、高速アクセス（すなわち、５４Ｍbit／secまでの高速アクセス）を提供する、短距離の大情報伝送量システム（a short-range, high data-rate system）である。
【０００３】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２の重要な特徴の一つとして、集中型の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル（the centralized medium access control (MAC) protocol）がある。この集中型のＭＡＣプロトコルは、利用可能な周波数帯（spectrum）の効率的な利用を提供することを意図したものである。ＭＡＣプロトコルによれば、基地局（base station）とも言われるアクセス・ポイント（ＡＰ(access point)）は、それが通信をしているそれぞれ別の移動端末機（ＭＴｓ(mobile terminals)）に対して下り線及び上り線のタイムスロットを割り当てることにより、チャネル・アクセスを制御する（前記「ＭＴｓ」の「ｓ」は複数であることを表す。以下の略称に付す「ｓ」も同様である。）。そしてこの場合において、ＭＴは、下り線タイムスロット（downlink timeslot）の間にアクセス・ポイントからデータを受信すると共に、上り線タイムスロット（uplink timeslot）の間にアクセス・ポイントへデータを送信する。
【０００４】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２の特性の一つとして、データがプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵｓ(protocol data units)）単位によって転送される（transported（運ばれる））ことが挙げられる。ＰＤＵには、それぞれ異なるタイプのものがある。例えば、制御情報（control information）の転送用には制御ＰＤＵｓがあり、実際のデータ（actual data）の転送用にはデータＰＤＵｓがある。ここで、一定のタイプに属する各ＰＤＵは、固定されたサイズを有するものとなっている。
【０００５】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２標準では、３つのシステム・レイヤ（system layers）、すなわち、物理レイヤ（physical layer）、論理リンク制御（ＬＬＣ(logical link control)）及びＭＡＣを含むデータ・リンク制御（ＤＬＣ(data link control)）レイヤ、並びに一体化レイヤ（ＣＬ(convergence layer)）が規定されている。ＣＬは、上位レイヤ（higher layers）とＤＬＣレイヤとの間のインタフェースである。例えば、ＣＬとしては、ＩＰパケットをデータＰＤＵｓに分割するＴＣＰ／ＩＰ用のＣＬがあり得る。ＤＬＣレイヤは、ＰＤＵｓが物理レイヤへと通過して行く（送られて行く）前にヘッダ情報を加える。以下においてはデータＰＤＵｓについての説明を中心に行うが、同様のことが制御ＰＤＵｓにも当てはまることを理解されたい。
【０００６】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２の物理レイヤは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ(orthogonal frequency division multiplexing)）と畳み込み符号化（convolutional encoding）に基づくものとなる。このため、物理レイヤ上でのデータ・ユニットの細分性（granularity）は、ＯＦＤＭシンボル（OFDM symbol）となる。例えばＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭないし６４ＱＡＭ等のサブキャリア（subcarrier（副搬送波））の変調方式に応じて、一つのＰＤＵを搬送するのに必要なＯＦＤＭシンボルの数は異なるものとなる。
【０００７】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２の他の特徴として、いくつかの物理レイヤ・モードが与えられることになる点が挙げられる。例えば、前述の変調方式と１／２、９／１６及び３／４のレートに係る畳み込み符号とに基づく物理レイヤ・モードをシステムが備えることとしてもよい。ＤＬＣ構成計画（DLC design）に当たっての重要な要件として、各ＰＤＵが整数個分のＯＦＤＭシンボルと合致する（fits into an integer number of OFDM symbols）ように物理レイヤ・モードの構成を計画することが予定される点がある。そうしないと、例えばビット・パディング（bit padding（ビット埋め込み操作））を利用することによって容量が浪費されることになる。
【０００８】
一例としては、データ用に４８のサブキャリアを使用し、かつ、それぞれのＰＤＵを５４バイトで構成し、符号レート（code rate）１／２によるＢＰＳＫ変調方式を用いる。このケースでは、それぞれのシンボルにより４８ビットが搬送される。４３２の入力ビット（すなわち、５４bytes＊８bits/byte＝４３２ビット）に対して１／２の符号レートを用いると、テール・ビット（tail bits）がなければ結果として符号器の出力は８６４ビットになる。それらの８６４ビットの符号器出力は、ちょうど１８個のＯＦＤＭシンボル（すなわち、８６４bits／(４８bits/symbol)＝１８シンボル）によって搬送される。整数個分のＯＦＤＭシンボルがあるものとなっているので、ビットを埋め込み操作する必要はない。このことは、テール・ビットが破棄されている（discarded）限り、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２における他のすべてのモードについてもいえることである。
【０００９】
ここで特に強調しておかなければならないこととして、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２用に議論されている符号レート１／２、９／１６及び３／４は、テール・ビットを無視する場合に的確なもの（precise）となるのみであるということがある。この論点については、後にさらに議論することにする。
【００１０】
現在標準化が行われている別のＷＬＡＮシステムとしては、ＩＥＥＥ８０２．１１システムがある。ＩＥＥＥ８０２．１１システムについては、５ＧＨｚモードを用いる構成が計画されており、この５ＧＨｚモードでは、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２との関係では類似した物理レイヤのパラメータを有することになる。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１システムは、無線によりＩＰパケットを伝送するためのものとして特に構成の計画がなされているシステムであって、プロトコルの原理（protocol principles）がイーサネット（Ethernet）に類似しており、このことから、ＭＡＣプロトコルがＨＩＰＥＲＬＡＮ／２とは非常に異なるものになる。ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、例えば、様々な長さ（lengths）を有するＩＰパケットないしそのセグメント（segments）が伝送される。ＩＥＥＥ８０２．１１用に現在考えられている符号レートは、１／２、２／３及び３／４である。
【００１１】
図１には、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２のフレキシブルＭＡＣフレーム（a flexible MAC frame）１００の一例を表してある。図示のように、ＭＡＣフレーム１００は、一つのＡＰによって収容される（covered）全体のエリア（例えばセル）上で伝送される情報を含んでいる報知制御チャネル（ＢＣＣＨ(broadcast control channel)）を有している。それぞれ別個のＭＴｓに対する論理チャネルの割当は、時にリソース・グラント・チャネル（resource grant channel）とも呼ばれるフレーム制御チャネル（ＦＣＣＨ(frame control channel)）において伝送される（伝えられる）。これにより、各ＭＴは、当該各ＭＴが下り線バースト（downlink burst）の受信及び／又は上り線バースト（uplink burst）の送信を行うことが予定される時に当たる、ＭＡＣフレーム１００内の正確な専用時間期間（dedicated time period）を把握する。ＭＡＣフレーム１００の末尾（end（終わり））には、ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ(random access channels)）が置かれている。ＭＴは、自身に割り当てられた上り線バースト・チャネルにおいて要求を伝送（送信）することにより、あるいは、ランダム・アクセス・チャネルを介して要求を伝送することにより、容量（capacity）を要求することとしてもよい。
【００１２】
ここで述べている図１に例示したＭＡＣフレーム１００は、採用可能なフィールドの一配置（arrangement）として理解すべきものである。実際には、各フィールドが異なる順序で現れることとしてもよい。さらに、ＭＡＣフレーム１００中のいくつかのフィールドが全く現れないこととしてもよく、その一方で他のものを追加してもよい。後に説明する本発明は、それとは関係なくなおも適用可能なものとなっている。
【００１３】
それぞれのＭＡＣフレームのフィールドにおいては、ＡＰから１つのＭＴ若しくは２つ以上のＭＴｓへデータが伝送され、あるいは、逆に１つのＭＴ若しくは２つ以上のＭＴｓからＡＰへデータが伝送される。１つのＭＴに宛てられ（１つのＭＴを宛先として送られ）ないしは１つのＭＴによって送られるデータのブロックは、“バースト”と呼ばれる。それぞれのバーストは、１つのＰＤＵ又は２つ以上のＰＤＵｓを含んでいる。ＤＬＣレイヤ上では、いくつかのＰＤＵｓの連結（concatenation）のことを、ＰＤＵトレーン（PDU train（ＰＤＵ列））とも呼ぶことがあり、あるいは、ＡＴＭセルの伝送を伴っているときでは‘セル’トレーン（‘cell’train（‘セル’列））とも呼ぶことがある。物理レイヤ上では、同期とチャネル推定（channel estimation）を行うために、各バーストの先頭（beginning（最初））にプリアンブル（preamble）を付加することとしてもよい。チャネル・アクセス方式がダイナミックＴＤＭＡ（dynamic TDMA（動的ＴＤＭＡ））である場合には、バーストの長さは可変である。
【００１４】
畳み込み符号（ＣＣ(convolutional code)）は、データの各ブロックを符号化するのに利用することができる。ＣＣｓが利用されているときは、情報ビットのストリーム（stream）にテール・ビット（例えばゼロのビット（zero bits））が付加される。それらのテール・ビットは、符号化プロセスが、例えばゼロ状態（zero state）等の予め定めた状態（pre-defined state）で終了することを保証し、これによってブロックにおける最後のビットに対しての保護を与える。制約長（constraint length）７によるＣＣについては、終了のために６つのテール・ビットが必要とされる。これは、追加の冗長性（additional redundancy）を生じる結果となる。しかし、ＣＣの符号レートは、テール・ビットを考慮せずに与えられる場合が多い。例えば、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２用に議論されている符号レート１／２、９／１６及び３／４は、テール・ビットを含んでいない。したがって、追加のテール・ビットの使用が生じさせるのに従って増大していく冗長性により、実際の符号化レートは、それより少し低いものとなる。
【００１５】
例えばＧＳＭ等の、固定タイムスロット（fixed timeslots）を用いたＴＤＭＡシステムにおいては、それらのタイムスロットが固定された継続期間（fixed duration）を有し、かつ、情報ビットの数が変化し得る一方で変調ビット（modulating bits）の数は固定されたままとなる。これは、物理レイヤ・モード毎に一つの、様々なパンクチャリング方式（puncturing schemes）によって与えられる場合が多い。テール・ビットは、個別的（specific）なパンクチャリング方式の構成計画において含められる。
【００１６】
ＩＥＥＥ８０２．１１は、規則的（regular）なフレーム構造を用いない特別なネットワーク（ad-hoc network）である。可変の長さを有し、あるいは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルより上位のＩＰレイヤにより通常は決定されている長さをより正確に（more precisely a length being typically determined by the IP layer above the IEEE802.11 protocol）有する、ＩＰパケットないしそのセグメントが伝送される。符号化は、パケット全体についての符号レートによる選択された符号化方式に基づいて実行される。パケットの末尾（終わり）では、テール・ビットが付加されかつデータ同様に符号化される。それらのテール・ビットを含む符号化されたデータは、ＯＦＤＭシンボルにマッピングされる（mapped）。最後のＯＦＤＭシンボルが完全には満たされないこともあり、それ故にビット・パディングが適用される。
【００１７】
ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２及び同種のシステムは、次のような特徴によって特徴付けられる。すなわち、ＰＤＵｓは、テール・ビットとは無関係に、チャネル符号化に先立って固定されたビット数の情報ビットを含むものとなる。さらに、ＰＤＵｓが整数個分のＯＦＤＭシンボルないしいくつかの他の物理レイヤ・ユニットを形成する（map）ようにするために、多数の物理レイヤ・モードがある。最後に、パンクチャリング方式の数が相応に制限され（reasonably limited）、例えば、１／２、９／１６及び３／４のレートに対応する３つの単純なパンクチャリング方式に制限され、かつ、ＰＤＵについてかバーストについてかのいずれかの単位で（either on a PUD-wise or a burst-wise basis）符号化が処理される。
【００１８】
上記の特徴を考えると、追加のＯＦＤＭシンボルを無駄に使うことなく、あるいは、対バーストの符号化（burst-wise encoding（バーストについての符号化））のケースにおいて、物理レイヤ・モードとバースト長（burst lengths）との採用可能なすべての組合せに対する（実現のためには）面倒な多数の複雑なパンクチャリング方式を用いることなく、符号化されたサンプル・ストリーム（sample stream）における追加のテール・ビットを取り入れること（accommodating（追加のテール・ビットに対応すること））には、問題がある。図２には、例として対ＰＤＵの符号化（PDU-wise encoding（ＰＤＵについての符号化））のケースについて、その問題を例示してある。図示のように、それぞれのＰＤＵは、符号レート３／４による物理レイヤ・モードＩに対しては４つのＯＦＤＭシンボル上に、そして、符号レート１／２による物理レイヤ・モードＩＩに対しては６つのＯＦＤＭシンボル上に、それぞれマッピングされることとしてもよい。ここで、物理レイヤ・モードＩと物理レイヤ・モードＩＩは、例示であり、必ずしもいずれかのＨＩＰＥＲＬＡＮ／２モードに対応しているものでなくてもよい。すべての利用可能な物理レイヤ・モードについての符号レートが１／２、９／１６、３／４等の比較的“単純”（“simple”）な符号レートに限られているので、唯一実現可能なのは、例示してあるように追加のＯＦＤＭシンボルを用いてテール・ビットを伝送することである。ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２におけるように、ＰＤＵのサイズが比較的小さいケースにおいては、符号器の最終状態（the final state of the encoder）を定めるために大量の冗長性が生じる結果となる。他の形態として、ＧＳＭにおいては、それぞれのモードに対して一つの特定のパンクチャリング方式が用いられる。このアプローチは、実施上の理由で魅力的なものではなく、特に、ＰＤＵｓが相当多くのビット数を含むという理由からして魅力的ではない。
【００１９】
対バーストの符号化に関しても本質的に同様の問題がある。これについては、例として図３に３／４の符号レートを想定したものをさらに例示してある。図３に示した例においては、バーストが２つのＰＤＵｓか３つのＰＤＵｓのいずれかの長さになっている。このように、一つのバースト中に含まれるＰＤＵｓが整数個分のＯＦＤＭシンボル上にマッピングされると共に、追加のテール・ビットが伝送用に追加のＯＦＤＭシンボルを必要とすることになる。多くの特定のパンクチャリング方式を用いることに関しては、必要なパンクチャリング方式の数が物理レイヤ・モードの数にバースト毎の含まれ得るＰＤＵｓの数を乗算した数と等しくなり、その方式数は５１２方式（すなわち８モード＊６４PDUs/Burst）かあるいはそれ以上のオーダーになり得る。
【００２０】
テール・ビットを転送するのに追加のＯＦＤＭシンボルを利用することの問題を克服するためには、次のような特徴による解決策が必要である。すなわち、追加のＯＦＤＭシンボルないし他の物理レイヤ・ユニットを用いることなく、固定長（fixed-length）のＰＤＵｓからなる、普通に使用されるバーストの構造の中でテール・ビットを伝送する。ＰＤＵないしバーストの全体に渡って多くの不規則ないし複雑なパンクチャリング・パターン（puncturing patterns）を用いることを回避する。対ＰＤＵないし対バーストの符号化に対するパンクチャリング方式の数に加えて、異なる物理レイヤ・モードに対するパンクチャリング方式の数もが、追加のテール・ビットがないケースと比べたときに、わずかに増大するだけになっている。
US-4,908,827（Gates John）では、衛星伝送システム（satellite transmission system）における伝送のための入力において受信されるデータのブロックを符号化する方法が開示されており、フレーム中で伝送されるデータがそれぞれ予め定義されたビット数であるＮビットを含むものとしている。この方法は、Ｒ＝Ｉ／Ｏ＜１を満たすように構成された符号器を利用して前記データのブロックを符号化する過程を有している。ここで、Ｉは、符号器内へ供給される前記データのブロックのそれぞれにおいて符号化されないビット（uncoded bits）の数であり、Ｏは、符号化された符号器の出力ビットの数である。前記符号化の過程は、Ｉの符号化されないビットの前記ブロックのそれぞれとテール・ビットの数Ｌとを前記符号器内へ供給する過程と、前記符号器内で前記Ｉ＋Ｌの符号化されないビットに対する処理をして前記テール・ビットの符号化からＮよりも多くのいくつかの符号化出力ビットＯを生成する過程と、前記符号化されたデータからＯ−Ｎに等しいビット数を引き出して（punching out）Ｎビットを含んだ符号化データの前記フレームを提供する過程とを、含んでいる。特に、US-4,908,827では、データ・フレームの長さに沿って均一に間隔を置いて配置された（evenly spaced）ビットを引き出すことが解説されている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線電気通信システムにおいて使用するための誤り訂正符号化（前方誤り訂正（forward error correction））の手法を伴い、データ・ブロックの第１の部分におけるビットに対して第１の畳み込み符号化方式（first convolutional coding scheme）を適用すると共に、前記データ・ブロックの第２の部分におけるビットに対して第２の畳み込み符号化方式（second convolutional coding scheme）を適用し、かつ、前記データ・ブロックの前記第２の部分が、前記第１の部分を含む、前記データ・ブロックの一部ないし前記データ・ブロックの全体を、包括的に含み（encompass）得るものとなっている。前記第１、第２の符号化方式は、それぞれ第１、第２のパンクチャリング方式による同じ畳み込み符号化方式を用いて実現することとしてもよい。前記第１の符号化方式が第１の符号レートを採用するのに対し、前記第２の符号化方式は、前記第１の符号レートよりも高い第２の符号レートを採用する。そのより高いレートは、前記データ・ブロックの前記第２の部分中に１つ又は２つ以上のテール・ビットを取り込む（incorporate）ことを可能にする。このようにして、直交周波数分割多重化シンボル等のような追加のシンボルの発生を回避することができる。
【００２２】
本発明の第１の代表的な実施形態によれば、本発明に係る様々な有利な効果（advantages）が、請求項１を特徴付けている特徴（the characterizing features of claim 1）に基づく、情報ビットのブロックを保護する方法によって達成される。
【００２３】
本発明の第２の代表的な実施形態によれば、本発明に係る様々な有利な効果が、請求項６を特徴付けている特徴（the characterizing features of claim 6）に基づく、情報ビットのブロックを保護する方法によって達成される。
【００２４】
本発明の第３の代表的な実施形態によれば、本発明に係る様々な有利な効果が、請求項１８を特徴付けている特徴（the characterizing features of claim 18）に基づく、情報ビットのブロックを保護する方法によって達成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下にここで本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
以下にここで説明する発明の機能を持った方法（inventive method）は、フレキシブルＭＡＣフレーム構造と固定長のＰＤＵｓとを採用しているＨＩＰＥＲＬＡＮ／２のようなシステムに利用することを意図したものである。しかし、本発明は、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２に限定されるものを意図しているわけではない。本発明が適用可能である他のシステムとしては、例えば、全般的な無線ＡＴＭシステム及び汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ）等が挙げられる。
【００２７】
本発明の代表的な実施形態によれば、ここではバーストと言われる一つのＰＤＵないし複数のＰＤＵｓ等のような情報ビットのブロックは、全体的にかあるいは部分的に、例えば１／２、９／１６ないし３／４等のいくつかの“標準”符号レート（“nominal”code rates）のうちの一つを用いて符号化される。情報ビットのブロックに対して付加されたテール・ビットは、それらの情報ビットと共に符号化される。それらのテール・ビットは、トレリスの終了（trellis termination）を保証すると共に、情報ブロック（information block）中の最後の各ビット（the last bits）が他のすべてのビットと同じ品質で保護されることを保証する。その一方で、ＯＦＤＭシンボルを追加することの必要性を回避し、かつ、先のシンボル（previous symbols）において符号化されたテール・ビットを取り入れるために、１つ又は２つ以上の先のシンボルについては、情報ビットの符号化されたブロックの残りの部分（remaining portion）と比較すると異なるパンクチャリング方式を用いてパンクチャリングされる（are punctured）ことにする。より具体的には、異なる形態で（differently）パンクチャリングされた符号化ブロック（encoded block）の部分に係る符号レートは、追加パンクチャリング（the additional puncturing）によって増加する。その結果、そうでない場合に要求されるであろうよりも少ない整数個分のＯＦＤＭシンボルに符号化されたビット（encoded bits）の数が合致するように、符号化されるビットの総数が減少する。
【００２８】
ブロックの残りの（各）部分とは異なるパンクチャリング方式を用いてパンクチャリングされる符号化ブロックの部分は、ブロックの先頭に位置している部分でもよく、ブロックの末尾に位置している部分でもよく、あるいは、ブロックの中央（middle）に位置している部分でもよい、という点に留意されたい。他の形態として、その符号化ブロックの部分は、符号化ブロックの全体に渡って任意の位置に置かれた連続していない複数の部分（multiple, non-contiguous portions arbitrarily located throughout the encoded block）に、分割することとしてもよい。実施上の複雑性との関係では、より好ましい部分はブロックの先頭における部分であり、同時にブロックのその部分の範囲内にある符号化されたビットの数がすべてのモードについて等しくなっているのが好ましい。このような好ましい実施形態においては、その追加パンクチャリング方式が単一のパターンをすべてのモードに対して利用することが可能である。
【００２９】
また、留意すべき重要な点として、異なる形態でパンクチャリングされた符号化ブロックの前記部分に係るＯＦＤＭシンボルの数が少ないという点もある。この発明にとっての一つの利点は、影響を受ける（affected）ＯＦＤＭシンボルの数が、多くても、既存のすべての物理レイヤ・モードにおけるすべてのＰＤＵタイプの中でのＰＤＵ毎に最少数のＯＦＤＭシンボルであるに過ぎないことの可能性（possibility）である。この具体的な例においては、すべての物理モードとＰＤＵタイプに適用可能なただ一つの追加パンクチャリング方式が必要とされるだけである。さらに、Ｉ（及びＩＩ）という名称で呼ぶことにする（各）物理レイヤ・モードが単純化した例に過ぎないものであり、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２のどのモードにも対応しないものであってもよい点に留意されたい。
【００３０】
図４は、対ＰＤＵの符号化のケース（すなわち、情報ビットの各ブロックが単一のＰＤＵに対応するケース）に関する第１の代表的な実施形態を例として示したものである。例示してあるように、すべてのＯＦＤＭシンボル１〜５に対して３／４の符号レートを使用する場合にあっては、符号化されたテール・ビットは、通常では各ＰＤＵの末尾における追加のＯＦＤＭシンボル５によって転送されることになる。しかし、この第１の代表的な実施形態によれば、符号化されたテール・ビットは、この実施形態によらない場合であればＯＦＤＭシンボル５となるはずのものから取り除かれる（removed）と共に、先の２つのシンボル３〜４の中に取り入れられている。これは、それら２つの先のＯＦＤＭシンボル３〜４に係る符号化ビット（coded bit）に対して異なるパンクチャリング・パターンを採用することによって実現され、それによってそれらのシンボルについてのより高い符号レートを得る結果をもたらす。したがって、ＯＦＤＭシンボル５は、もはや必要ないものとなる。
【００３１】
図５は、対バーストの符号化のケース（すなわち、情報ビットの各ブロックが複数のＰＤＵｓに対応するケース）に関する第２の代表的な実施形態を例として示したものである。ここでは、符号化されたテール・ビットを取り入れるために、バースト中の最後の２つのＯＦＤＭシンボル３〜４に係る符号化ビットだけが異なる形態でパンクチャリングされる。これに対して、上記第１の代表的な実施形態におけるＰＤＵについての符号化方式では、それぞれのＰＤＵにおける最後の２つのＯＦＤＭシンボル３〜４が異なる形態でパンクチャリングされる。
【００３２】
上に説明した本発明の２つの代表的な実施形態においては、各ＰＤＵの末尾ないし各バーストの末尾に位置するＯＦＤＭシンボルに対して“追加”パンクチャリング（“additional”puncturing）を適用している。他の実施形態によれば、その“追加”パンクチャリングは、各ＰＤＵないし各バーストの先頭に位置する１つ又は２つ以上のＯＦＤＭシンボルに対して適用することとしてもよい。それらの他の実施形態は、対ＰＤＵの符号化／終了（encoding/terminating）と対バーストの符号化／終了について、それぞれ図６と図７に例示してある。図６及び図７においては、さらに、“標準”ないし“単純”パンクチャリング方式（“nominal”or“simple”puncturing scheme）をブロック中の残りのＯＦＤＭシンボルに対して適用することも例示してあり、この場合において、“追加”パンクチャリング方式は、“標準”ないし“単純”パンクチャリング方式に係るパンクチャリング・パターンとは異なっているパンクチャリング・パターンを利用するものとしてもよい。
【００３３】
さらに他の実施形態によれば、符号化されたビットのブロックを２つ以上の部分に分割することとしてもよく、その場合において、２つ又はそれより多くの連続していない部分に係るＯＦＤＭシンボルに対して“標準”及び／又は“追加”パンクチャリング方式を適用する。さらに、“追加”パンクチャリング方式に係るパンクチャリング・パターンと“標準”パンクチャリング方式に係るパンクチャリング・パターンとが互いに異なるものであってもよいことが分かるであろう。
【００３４】
本発明のより好ましい実施形態によれば、２段階パンクチャリング方式（two-stage puncturing scheme）が適用される。この２段階パンクチャリング方式では、情報ビットの符号化ブロックの初めの部分に対して、例えば“追加”パンクチャリング方式等の第１のパンクチャリング方式を適用し、その一方で、符号化ブロックの前記初めの部分を含む情報ビットのブロック全体に対して、例えば“標準”パンクチャリング方式等の第２のパンクチャリング方式を（前記第１のパンクチャリング方式を適用した後に）続いて適用する。このより好ましい実施形態は、逆の順序で実施することとしてもよく、第１段階（first stage）の間に情報ビットのブロック全体に対して第１のパンクチャリング方式を適用し、かつ、第２段階（second stage）の間にブロック全体の一部に対して第２のパンクチャリング方式を適用してもよいことは分かるであろう。
【００３５】
図８は、上記本発明のより好ましい実施形態を例示したブロック図を表している。このブロック図においては、始めに、ステップ８０１によりＤＬＣレイヤからデータ・ビットのブロックが配信される（delivered）。このビットのブロックは、単一バースト中で伝送されるいくつかのＰＤＵｓであってもよく、あるいは、他のＰＤＵｓとは別個に符号化された一つのＰＤＵであってもよい。この具体例では、畳み込み符号器（convolutional encoder）が制約長７を有している場合を想定しているので、ステップ８０５で示すように、このデータ・ビットのブロックに対しては、６つのテール・ビット（例えばすべてゼロ）が付加される。それらのテール・ビットを含む情報ビットのブロック全体は、ステップ８１０により、符号レート１／２による畳み込み符号器を用いて符号化される。ここで留意すべき点として、対バーストの符号化は対ＰＤＵの符号化よりも導入する冗長性が少ないという利点を持っており、このことはＰＤＵｓが比較的短い方である場合に特に重要なこととなり得る、という点がある。このため、以下の説明においては、対バーストの符号化を考えることにする。
【００３６】
符号レート１／２、９／１６及び３／４に対する指定されたパンクチャリング方式が符号器の後段で直接適用される場合には、符号化されたビットの総数が整数個分のＯＦＤＭシンボルの範囲内に合致しない（収まらない）ことになる。挿入した６つのテール・ビットにより、それぞれのバーストの末尾には常に１２ビットの符号化されたビットがあることになり、それら１２ビットの符号化されたビットは、先に説明したように、追加のＯＦＤＭシンボルを必要とするものとなる。このことは、言うまでもなく本発明が克服する問題である。そこで、ステップ８１５で示すように、ある程度の数（a certain number）の符号化ビットを含む各バーストの部分であって各バーストの先頭に位置している部分に対し、第１のパンクチャリング方式Ｐ１（すなわち、“追加”パンクチャリング方式）を適用する。その符号化ビットの部分は、ただ単に例示をするという目的のために、バーストの末尾ではなくバーストの先頭に位置させてある。第１のパンクチャリング方式Ｐ１により影響を受けるその符号化ビットの部分の位置については、図９中に示すようにバーストの末尾にあってもよく、バーストの中央にあってもよく、あるいは、バースト中に渡って連続していない部分に散在させる（scattered（分散させる））こととしてもよいのは明らかである。
【００３７】
たとえ一つのＰＤＵが異なるモード及び／又は異なるＰＤＵタイプに対して異なる数の符号化ビットを有し得る場合であっても、複雑性の適度な増加（moderate increase）以外をもたらさず、かつ、すべてのモードに対して同じ“追加”パンクチャリング・パターンの使用が可能となるように、前記第１の（すなわち“追加”の）パンクチャリング方式を適用する符号化ビットの数は、相応に少ないものとする必要がある。
【００３８】
実施化の一例としては、“追加”パンクチャリングにより影響を受ける符号化ビットのブロックの長さを９６の符号化ビット（すなわち、６bytes/PDU＊８bits/byte＊２coded bits/input bit）分に等しいものとしてもよい。その理由は、これがすべてのＰＤＵタイプの中での符号化ビットの最少数に等しいものとなり得るからである。Ｐ１についてのそれぞれのパンクチャリング・パターンは、（１１１１１１１０）としてもよく、これを１２回繰り返し、この場合において、８つの符号化ビットで構成される、８番目のビット毎の、バーストの初めの１２ブロックのそれぞれは、破棄され、かつ、そのために伝送はされない。
【００３９】
発明の機能を持った方法は、２部分パンクチャリング及び２段階パンクチャリング（two-part and two-stage puncturing）という２つの通常タイプ（general type）の実施形態を含む。２部分パンクチャリングは、符号化ビットのブロックを２つの部分に区分する（partitions）。一方の部分は、ブロック全体の先頭、中央又は末尾であってもよく、“追加”パンクチャリング方式の対象とする。他方の残りの部分は、“標準”方式によってパンクチャリングする。上記の好ましい実施形態に当たる２段階パンクチャリングのケースにおいては、パンクチャリングを２つの段階に分ける。第１の段階においては、符号化ビットのブロックの一部だけに“追加”パンクチャリングを適用する。この場合の符号化ビットのブロックの一部は、ブロック中の先頭若しくは末尾又はそれら以外のブロック中のどこかのいずれにある部分でもよい。また、“追加”パンクチャリング方式が適用されるブロックを全体のブロックにおいて任意の位置に配置される複数の部分に分離する（split）ことが可能であるということも容易に分かるであろう。第２の段階においては、ブロック全体に対して“標準”パンクチャリングを使用する。ただし、処理の順序は逆にしてもよく、全体のブロックに対する“標準”パンクチャリングを第１の段階とし、かつ、ブロックの小さい一部（a small part）ないし小さい複数部分（small portions）に対する“追加”パンクチャリングを第２の段階としてもよい。
【００４０】
強調すべき点として、“追加”パンクチャリング・パターンによる影響を受ける部分は、ＰＤＵ全体ないしバースト全体と比較してかなり短い（rather short）という点がある。さらに、“追加”パンクチャリング方式を適用する所のシンボルの数がＰＤＵ毎のシンボルの最少数より少ないかあるいは少なくともこれに等しい場合には、すべての物理レイヤ・モードに対して同じ２部分パンクチャリングのアプローチを利用してもよく、また、すべてのＰＤＵタイプに対しても同じ２部分パンクチャリングのアプローチを利用してもよい。したがって、パンクチャリング・パターンの数は、符号化ビットの“追加的に”パンクチャリングをする部分用に必要とされる追加パンクチャリング・パターンを１つ（ないし少数）“標準”符号レート（例えば１／２、９／１６、３／４等）に加えて与えられる数（the provided number of“nominal”code rates, e.g., 1/2, 9/16, 3/4, plus one (or a few) additional puncturing patterns needed for the“additionally”punctured part of coded bits）を超えないことになる。
【００４１】
実施上の複雑性に関しては、“追加”パンクチャリングによる影響を受ける部分の長さを符号化ビットの数に換算して（in terms of number of coded bits（符号化ビットの数という観点で））定義することがより一層魅力的であるのは明らかである。このケースにおいて、前述の部分の符号化ビットに換算した長さは、具体的な物理レイヤ・モード及び／又はＰＤＵタイプからそれぞれ独立したものである。したがって、ただ一つの“追加”パンクチャリング・パターンを使用する必要があるだけになる。
【００４２】
在来の方式は、情報ブロック（例えばＰＤＵないしバースト）の全体に渡ってテール・ビットが分散しているという事実から複雑なパンクチャリング方式を伴うので、本発明は、在来の方式よりも魅力的である。また、在来の方式は、テール・ビットの付加と最後のＯＦＤＭシンボルについてのビット・パディングも伴い、これらが帯域幅の浪費をもたらす結果となっている。在来の方式に比べると、本発明は、柔軟性（flexibility）の増大を与え、実施上の複雑性を低減し、かつ、ビット・パディングを回避することにより帯域幅の効率を増大させる。
【００４３】
いくつかの代表的な実施形態を参照して本発明の説明をした。上述した実施形態は、例示的なものであり、かつ、如何なる点においても限定的なものと考えるべきではない。本発明の範囲は、上の説明ではなく特許請求の範囲によって与えられ、かつ、特許請求の範囲の領域内に属するすべての変形及び均等物は、その中に含まれるものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ダイナミック時分割多元接続／時分割二重（ダイナミックＴＤＭＡ／ＴＤＤ(dynamic Time Division Multiple Access/Time Division Duplex)）システムにおける代表的な媒体アクセス制御プロトコル・フレーム（Medium Access Control protocol frame）を例示した図である。
【図２】  在来の手法による対ＰＤＵの符号化を例示した図である。
【図３】  在来の手法による対バーストの符号化を例示した図である。
【図４】  本発明の代表的な実施形態による対ＰＤＵの符号化を例示した図である。
【図５】  本発明の代表的な実施形態による対バーストの符号化を例示した図である。
【図６】  符号化されるビットのブロックの先頭において“追加パンクチャリング”方式（“additional puncturing”scheme）を適用した、本発明の代表的な実施形態による対ＰＤＵの符号化を例示した図である。
【図７】  符号化されるビットのブロックの先頭において“追加パンクチャリング”方式を適用した、本発明の代表的な実施形態による対バーストの符号化を例示した図である。
【図８】  ブロックの先頭における部分に対して第１のパンクチャリング方式を適用すると共にブロック全体に対して第２のパンクチャリング方式を適用する、本発明の代表的な実施形態による２段階パンクチャリング方式（two-stage puncturing scheme）を例示した図である。
【図９】  ブロックの末尾における部分に対して第１のパンクチャリング方式を適用すると共にブロック全体に対して第２のパンクチャリング方式を適用する、本発明の代表的な実施形態による２段階パンクチャリング方式を例示した図である。
【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】
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【図９】
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