(57)【要約】      （修正有）【課題】低複雑度の受信機および受信方法を提供し、より少ない受信用処理電力ですむようにする。【解決手段】マルチユーザ検出器と各ユーザに対応する複数の反復処理回路とを有する反復的マルチユーザ検出回路を備え、反復処理回路が特定のユーザと関連しており、またデコーダと、マルチユーザ検出器からデコーダまでのフォワード信号経路におけるユーザ個別のデインターリーバと、デコーダからマルチユーザ検出器までのバックワード信号経路におけるユーザ個別のインターリーバと、マルチユーザ検出器の事後的対数尤度信号およびインターリーバの出力信号を受信する第１のノードと、デインターリーバの出力信号およびデコーダからの先験的対数尤度信号を受信する第２のノードとを備えており、デコーダの少なくとも一方は、バックワード信号経路における繰り返しエンコーダに直接接続されたフォワード信号経路における繰り返しデコーダを備えている。【選択図】図２
2007151093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ毎のやり方でインターリーブされた畳み込み符号化情報を反復処理するための受信機であって、
マルチユーザ検出器（１３０）と各ユーザに対応する複数の反復処理回路（１３１）とを有する反復的マルチユーザ検出回路であって、反復処理回路（１３１）が特定のユーザと関連しているような反復的マルチユーザ検出回路を備え、
前記反復処理回路が、
デコーダ（１３３、３２２）と、
前記マルチユーザ検出器（１３０）から前記デコーダ（１３３、３２２）までのフォワード信号経路（１３６）におけるユーザ個別のデインターリーバ（１３４）と、
前記デコーダ（１３３、３２２）から前記マルチユーザ検出器（１３０）までのバックワード信号経路（１３８）におけるユーザ個別のインターリーバ（１１４）と、
前記マルチユーザ検出器（１３０）の事後的対数尤度信号と前記インターリーバ（１１４）の出力信号とを受信する第１のノード（１４０）と、
前記デインターリーバ（１３４）の出力信号と前記デコーダ（１３３、３２２）からの先験的対数尤度信号とを受信する第２のノード（１４２）とを備えており、
前記デコーダの少なくとも一方（３２２）が、前記バックワード信号経路（１３８）における繰り返しエンコーダ（２１８）に直接接続された前記フォワード信号経路（１３６）における繰り返しデコーダ（２１６）を備え、
前記デコーダの少なくとももう一方（１３２）が、前記フォワード信号経路（１３６）における繰り返しデコーダ（２１６）と、前記バックワード信号経路（１３８）における繰り返しエンコーダ（２１８）間に接続された畳み込みデコーダ（２２２）とを備えるものである、受信機。
【請求項２】
ユーザ毎のやり方でインターリーブされた畳み込み符号化情報を反復処理するための受信機であって、
前記受信機が、マルチユーザ検出器（１３０）と各ユーザに対応する複数の反復処理回路（１３１）とを有する反復的マルチユーザ検出回路であって、反復処理回路（１３１）が特定のユーザと関連しているような反復的マルチユーザ検出回路を備え、
前記反復処理回路が、
デコーダ（１３３、３２２）と、
前記マルチユーザ検出器（１３０）から前記デコーダ（１３３、３２２）までのフォワード信号経路（１３６）におけるユーザ個別のデインターリーバ（１３４）と、
前記デコーダ（１３３、３２２）から前記マルチユーザ検出器（１３０）までのバックワード信号経路（１３８）におけるユーザ個別のインターリーバ（１１４）と、
前記マルチユーザ検出器（１３０）の事後的対数尤度信号と前記インターリーバ（１１４）の出力信号とを受信する第１のノード（１４０）と、
前記デインターリーバ（１３４）の出力信号と前記デコーダ（１３３）からの先験的対数尤度信号とを受信する第２のノード（１４２）と、
前記フォワード信号経路（１３６）における繰り返しデコーダ（２１６）を前記バックワード信号経路（１３８）における繰り返しエンコーダ（２１８）に直接に接続させる、または、畳み込みデコーダ（２２２）を前記繰り返しデコーダ（２１６）と前記繰り返しエンコーダ（２１８）との間に選択的に接続させるスイッチ手段（２２４）と
を備えている受信機。
【請求項３】
対象ユーザに対応する反復処理回路（１３１）の前記デコーダ（１３３）の前記スイッチ手段（２２４）は、前記繰り返しデコーダ（２１６）と前記繰り返しエンコーダ（２１８）との間に前記畳み込みデコーダ（２２２）を接続させるものである、請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記対象ユーザ以外のユーザに対応する反復処理回路（１３１）の前記デコーダ（１３３）の前記スイッチ手段（２２４）は、前記それぞれの繰り返しデコーダ（２１６）を前記それぞれの繰り返しエンコーダ（２１８）に直接接続させるものである、請求項３に記載の受信機。
【請求項５】
前記スイッチ手段（２２４）が、初期の反復処理ステップ中に、前記それぞれの繰り返しデコーダ（２１６）を各ユーザに対応する反復処理回路（１３１）の前記それぞれの繰り返しエンコーダ（２１８）に直接接続するように、かつ少なくとも最終の反復処理ステップ中に、前記畳み込みデコーダ（２２２）を少なくとも１つのユーザ個別の反復処理回路（１３１）の前記繰り返しデコーダ（２１６）と前記繰り返しエンコーダ（２１８）との間に接続するように配置されるものである、請求項２に記載の受信機。
【請求項６】
ユーザ毎のやり方でインターリーブされた畳み込み符号化情報を反復処理するための方法であって、
マルチユーザ検出ステップと、
ユーザごとの、フォワード信号処理ステップにおけるユーザ個別のデインターリーブステップをユーザごとに実行するユーザ個別の反復処理ステップと、
復号化ステップと、
バックワード信号処理ステップにおけるユーザ個別のインターリーブステップとを含んでおり、
前記復号化ステップは、少なくとも１人のユーザに対して、繰り返しステップ中において繰り返し復号化ステップに続く繰り返し符号化ステップと、連続した繰り返しステップ中において繰り返し復号化ステップに続く畳み込み復号化ステップに続く繰り返し符号化ステップとを含んでいる、方法。
【請求項７】
ユーザ毎のやり方でインターリーブされた畳み込み符号化情報を反復処理するための方法であって、
マルチユーザ検出ステップと、
各ユーザの、フォワード信号処理ステップにおけるユーザ個別のデインターリーブステップを、ユーザごとに実行するユーザ個別の反復処理ステップと、
復号化ステップと、
バックワード信号処理ステップにおけるユーザ個別のインターリーブステップとを含み、
前記復号化ステップが、少なくとも１人のユーザに対して、繰り返し復号化ステップに続く繰り返し符号化ステップを含み、前記復号化ステップが、少なくとも別の１人のユーザに対して、前記繰り返し復号化ステップと前記繰り返し符号化ステップとの間に畳み込み復号化ステップを含んでいる、方法。
【請求項８】
コンピュータ上で実行する際に、請求項６または７に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線多重アクセススキーム、例えばインターリーブ分割多重アクセス（ＩＤＭＡ）の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の無線通信システムには高いスペクトル効率が期待される。符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）が、特にセルラーシステムのアップリンクのような高電力効率に伴う高スペクトル効率を達成する有力な候補の１つである。ＣＤＭＡから潜在的利益を得るために、ターボ原理（turbo principle）に基づいた反復的マルチユーザ検出技術（iterative multi-user detection technique）が、近年重点的に研究されている。反復的マルチユーザ検出技術は、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）と一連のユーザ独立デコーダ（user-independent decoder）とを備えている。マルチユーザ検出器およびユーザ独立デコーダの双方は、ソフト情報が複数の繰り返し中に相互に送受信されて、複数のアクセス干渉（ＭＡＩ）を緩和するようなソフトインソフトアウト（ＳＩＳＯ）ブロックである。
【０００３】
ＩＤＭＡは、ＣＤＭＡと密接に関連しているが、ユーザの区別が可能な、つまりユーザに個別の拡散コードを使用する代わりに、帯域膨張（bandwidth expansion）が、非常に低いレートコードとなるコード化に対して十分に活用されるため、非特許文献１および非特許文献２に記載されているようなユーザの区別が可能な、つまりユーザに個別の複数インターリーバによってのみユーザが分離されることになる。ＩＤＭＡの性能は、非特許文献３に記載されているようにユーザ同期、マルチパスチャネル、遠近効果および極めてユーザ負荷の高いシナリオなどの種々のシナリオにおけるＣＤＭＡの性能と比べて良好またはこれと同程度である。
【０００４】
ＩＤＭＡの利点は、ＣＤＭＡ、例えば非特許文献４によって提案されているＣＤＭＡに対する最先端のマルチユーザ検出技術よりもかなり簡素であるマルチユーザ検出器が非常に低い複雑度であることである。この複雑度の低下によって、例えばセルラーシステムのアップリンクにおけるシステムでサポート可能なより多数のユーザがもたらされる。しかしながら、ＩＤＭＡの複雑度は依然として、一部の受信機にとっては高いことがある。
【０００５】
受信機において、前記マルチユーザ検出器および一連のユーザ独立デコーダは、共働して多重アクセス干渉を緩和するようになっている。コードは通常、畳み込みコード、次いで繰り返しコードの組み合わせによって実現され、様々なレートを達成することによって、様々な数のユーザを柔軟にサポートする。コードの復号化は、複雑すなわち計算が多いため、例えば、処理電力が制限された小型の携帯デバイスがアップリンクすなわち「基地局」として作用するような、多数のユーザにサービス提供する基地局やアドホックネットワークシナリオにおける展開に対してかなりのコストがかかる。
【０００６】
【非特許文献１】Ｌ．Ｐｉｎｇ，Ｌ．Ｌｉｕ，Ｋ．Ｙ．Ｗｕ  ａｎｄ  Ｗ．Ｋ．Ｌｅｕｎｇ，「Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｃｃｅｓｓ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】Ｈ．Ｓｃｈｏｅｎｅｉｃｈ  ａｎｄ  Ｐ．Ａ．Ｈｏｅｈｅｒ，「Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ−ａ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ４Ｇ  ｂｅａｒｅｒ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮＳ」，ｉｎ  Ｐｒｏｃ．１ｓｔ  ＩＥＥＥ  ａｎｄ  ＩＦＩＰ  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＯＣＮ’２００４），Ｊｕｎｅ  ２００４，ｐｐ．１７９−１８２
【非特許文献３】Ｋ．Ｋｕｓｕｍｅ  ａｎｄ  Ｇ．Ｂａｕｃｈ，「ＣＤＭＡ  ａｎｄ  ＩＤＭＡ：Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｎｅａｒ−ｆａｒ  ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」ｉｎ  ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ，Ｉｎｄｏｏｒ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＰＩＭＲＣ  ２００５），Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００５
【非特許文献４】Ｘ．Ｗａｎｇ  ａｎｄ  Ｈ．Ｖ．Ｐｏｏｒ，「Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ（Ｔｕｒｂｏ）ｓｏｆｔ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｃｏｄｅｄ  ＣＤＭＡ」ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．ｖｏｌ．４７，ｎｏ．７，ｐｐ．１０４６−１０６１，Ｊｕｌｙ  １９９９
【非特許文献５】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．１１−１９９７，「Ｐａｒｔ  １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  ｍｅｄｉｕｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｊｕｎｅ  １９９７
【非特許文献６】Ｌ．Ｔｏｎｇ，Ｖ．Ｎａｗａｒｅ  ａｎｄ  Ｐ．Ｖｅｎｋｉｔａｓｕｂｒａｍａｎｉａｍ，「Ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｉｎ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ」，ＩＥＥＥ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．５，ｐｐ．２９−３９，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００４
【非特許文献７】Ｄ．Ｄｉｖｓａｌａｒ  ａｎｄ  Ｆ．Ｐｏｌｌａｒａ，「Ｈｙｂｒｉｄ  ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ  ｃｏｄｅｓ  ａｎｄ  ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ」、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐａｓａｄｅｎａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｔｅｃｈ．Ｒｅｐ．ＴＤＡ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  Ｒｅｐｏｒｔ  ４２−１３０，１９９７
【非特許文献８】Ｌ．Ｒ．Ｂａｈｌ、Ｊ．Ｃｏｃｋｅ、Ｆ．Ｊｅｌｉｎｅｋ  ａｎｄ  Ｊ．Ｒａｖｉｖ，「Ｏｐｔｉｍａｌ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｄｅｓ  ｆｏｒ  ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  ｓｙｍｂｏｌ  ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．２０，ｎｏ．２，ｐｐ．２８４−２８７，Ｍａｒｃｈ  １９７４
【非特許文献９】Ｐ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ，Ｐ．Ｈｏｅｈｅｒ，ａｎｄ  Ｅ．Ｖｉｌｌｅｂｒｕｎ，「Ｏｐｔｉｍａｌ  ａｎｄ  ｓｕｂ−ｏｐｔｉｍａｌ  ｍａｘｉｍｕｍ  ａ  ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｓｕｉｔａｂｌｅ  ｆｏｒ  ｔｕｒｂｏ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ」，Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ．（ＥＴＴ），ｖｏｌ．８，ｎｏ．２，ｐｐ．１１９−１２５，Ｍａｒｃｈ  １９９７
【非特許文献１０】Ａ．Ｄｅｊｏｎｇｈｅ  ａｎｄ  Ｌ．Ｖａｎｄｅｎｄｏｒｐｅ，「Ｔｕｒｂｏ−ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ａｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｌｏｗ−ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  ｓｃｈｅｍｅ」，Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＣＣ２００２），ｖｏｌ．３，Ａｐｒｉｌ／Ｍａｙ  ２００２，ｐｐ．１８６３−１８６７
【非特許文献１１】Ｍ．Ｔｕｅｃｈｌｅｒ，Ａ．Ｃ．Ｓｉｎｇｅｒ，ａｎｄ  Ｒ．Ｋｏｅｔｔｅｒ，「Ｍｉｎｉｍｕｍ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅｄ  ｅｒｒｏｒ  ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｐｒｉｏｒｉ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｖｏｌ．５０，ｎｏ．３，ｐｐ．６７３−６８３，Ｍａｒｃｈ  ２００２
【非特許文献１２】３Ｇ  ＴＳ  ２５．２１３，「３ｒｄ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  ｐｒｏｊｅｃｔ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｇｒｏｕｐ  ｒａｄｉｏ  ａｃｃｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＦＤＤ）（ｒｅｌｅａｓｅ４）」，Ｊｕｎｅ  ２００２
【非特許文献１３】Ｓ．ｔｅｎ  Ｂｒｉｎｋ，「Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ｉｔｅｒａｔｉｖｅｌｙ  ｄｅｃｏｄｅｄ  ｐａｒａｌｌｅｌ  ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅｄ  ｃｏｄｅｓ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．４９，ｎｏ．１０，ｐｐ．１７２７−１７３７，Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、低複雑度の受信機および受信方法を提供することによって、受信における処理電力をより小さくすることである。
【０００８】
本目的は、請求項１に記載の受信機と、請求項６に記載の受信方法と、請求項８に記載のコンピュータプログラムとによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ユーザ毎のやり方でインターリーブされた情報を反復処理（iteratively processing）するための受信機を提供しており、該受信機は、マルチユーザ検出器と各ユーザに対応する複数の反復処理回路（iterative processing circuit）とを有する反復的マルチユーザ検出回路（iterative multi-user detection circuit）を備え、各ユーザに対応する反復処理回路は特定のユーザと関連しており、前記反復処理回路は、デコーダと、前記マルチユーザ検出器から前記デコーダまでのフォワード信号経路におけるユーザに個別のデインターリーバと、前記デコーダから前記マルチユーザ検出器までのバックワード信号経路におけるユーザに個別のインターリーバと、前記マルチユーザ検出器の事後的対数尤度信号（posteriori log-likelihood signal）および前記インターリーバの出力信号を受信する第１のノードと、デインターリーバの出力信号および前記デコーダからの先験的対数尤度信号（priori log-likelihood signal）を受信する第２のノードとを備え、前記デコーダの少なくとも１つが、前記バックワード信号経路における繰り返しエンコーダに直接接続された前記フォワード信号経路における繰り返しデコーダを備える。
【００１０】
さらに、本発明は、ユーザに特有のやり方でインターリーブされた情報を反復処理するための方法を提供しており、当該方法は、マルチユーザ検出ステップと、ユーザごとに、フォワード信号処理ステップにおいてユーザに特有のデインターリーブステップをユーザごとに実行するユーザに特有の反復処理ステップと、復号化ステップと、バックワード信号処理ステップにおけるユーザに特有のインターリーブステップとを含み、前記復号化ステップは、繰り返し復号化ステップに続く繰り返し符号化ステップを含んでいる。
【００１１】
さらに、本発明は、プログラムがコンピュータ上で実行される際に本発明の方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムを提供する。
【００１２】
通常、畳み込み符号化（convolutional coding）と、これに続く単純な繰り返し符号化（repetition coding）との組み合わせによって、プログラムコードが書かれており、受信機における復号化の複雑度が、主に畳み込み復号化の複雑度に起因し、また全体的な反復的なマルチユーザ検出の複雑性が、例えば、全ユーザに対してや、全ての反復ステップについて計算量の多い畳み込み復号化（computing-intensive convolutional decoding）を行うことを止めることによって、大幅に削減することができるという見解に本発明は基づいている。このアプローチによって、以下に示されているように、十分なユーザ検出およびビット誤り率の性能が、依然として達成可能である。
【００１３】
アドホック無線接続について検討すると、従来、非特許文献５に記載されているように、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）は、物理層を衝突モデル（collision model）と見なしているのに対して、非特許文献６においては、このようなネットワークにおけるマルチユーザ検出技術の潜在能力が議論されている。ＩＤＭＡがアドホックネットワークのような分散システムで使用されると、全受信機がマルチユーザ検出の全部の複雑度に対処できるわけではない。さらに、同時送信される全ての信号が検出される必要があるわけではない。次いで、所望の信号に加えて、少数の強力な干渉のみが、所望の信号を抽出するために検出されればよい。このようなシナリオにおいて、複雑度はかなりの性能劣化をもたらすが、大きく削減可能であるため、本発明は有用である。
【００１４】
本発明の受信機の好ましい実施形態は、デコーダの少なくとも１つが、繰り返しデコーダ（repetition decoder）と繰り返しエンコーダ（repetition encoder）との間に畳み込みデコーダ（convolutional decoder）を選択的に接続するスイッチ手段を備えるように実施されている。したがって、繰り返し復号化ステップによってのみでは一定のビット誤り率の性能やサービス品質が達成不可能な場合やシナリオにおいて、畳み込み復号化は、例えばユーザごとに柔軟に追加可能である。一方、マルチユーザ検出の全体の処理電力は、例えば、対象信号のユーザの畳み込み復号化と、残りのユーザの信号の簡単な繰り返し復号化のみで、所望のビット誤り率の性能やサービス品質を達成するのに十分である場合において削減可能である。
【００１５】
本発明の受信機の別の好ましい実施形態は、初期の反復処理ステップ中に各ユーザに対応する反復処理回路のそれぞれの繰り返しエンコーダに、それぞれの繰り返しデコーダを直接接続するために、かつ、例えば１つまたは複数の最終反復処理ステップによる最終の最適化のための所定数の反復処理ステップの後に前記繰り返しデコーダと前記繰り返しエンコーダとの間のみに畳み込みデコーダを接続するために、スイッチ手段が配置されるようになっている。畳み込み復号化ステップを含む前記最終の反復処理ステップは、対象ユーザに制限されることがあり、選択されたユーザに適用されることがあり、あるいは全ユーザに対して実行することができる。従って、さらに、反復的マルチユーザ検出に必要な計算量は、十分な結果を得ながら削減可能である。
【００１６】
本発明は、特に、複数のユーザが共通の周波数リソースに同時にアクセスしているセルラーシステム、およびアドホックネットワークのような分散システムのアップリンクにおいて使用可能である。
【００１７】
インターリーバのサイズがＩＤＭＡのような反復処理スキームの重要なシステムパラメータであることは周知である。インターリーバのサイズは、反復処理が多数の繰り返しに効果的であるようにかなり大きくなければならないが、実際のシステムでは通常、制限されている。本発明は、このようなシナリオでも効果的であることが示されている。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態について以下の図面と関連して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
一般的なＣＤＭＡおよびＩＤＭＡシステムモデルは、図１ａ〜図１ｃに基づいて以下に説明されている。図１ａは、畳み込みエンコーダ１１２と、ユーザ特定つまりユーザに個別のインターリーバΠk１１４と、シンボルマッパー１１６と、コード拡散器１１８とを備える例示的なＣＤＭＡ送信機を示している。送信機において、ユーザｋ（ｋ＝１，…，Ｋ）の情報ビットｂ(k)は、レートＲcで畳み込みエンコーダ１１２によって符号化される。畳み込みエンコーダ１１２によって出力されるコード化ビットＣn,m(k)は次いで、ユーザに個別のインターリーバΠk１１４によってインターリーブされてから、シンボルマッパー１１６によって、ＱＡＭ／ＰＳＫ信号空間コンステレーションＳの要素である複合シンボルｓn(k)にマッピングされて、コード拡散器１１８で拡散コードｕn(k)によって拡散される。Ｋ人のユーザからの信号ｘj(k)は、或るチャネルに送信されるようになっている。
【００２０】
図１ｂは、畳み込みエンコーダ１１２と、繰り返しエンコーダ１１３と、ユーザ毎にあるインターリーバΠk１１４と、シンボルマッパー１１６と、任意の第２のユーザに対応するインターリーバΠ’k１２０とを備える例示的なＩＤＭＡ送信機を示している。ＩＤＭＡ送信機において、ユーザｋ（ｋ＝１，…，Ｋ）の情報ビットｂk(k)は、レートＲcで畳み込みエンコーダ１１２によって符号化されて、繰り返しエンコーダ１１３によって繰り返し符号化される。繰り返しエンコーダ１１３から出力されたコード化ビットＣn,m(k)は、ユーザに個別のインターリーバΠk１１４によってインターリーブされてから、シンボルマッパー１１６によって、ＱＡＭ／ＰＳＫ信号空間コンステレーションＳの要素である変調アルファベットや複合シンボルｓn(k)にマッピングされる。得られるシンボルｓn(k)は、送信前に更なるインターリーバΠ’k１２０によってインターリーブされる場合があるが、これについては、以下に更に論じることはしない。Ｋ人のユーザからの信号ｘj(k)は、或るチャネルに送信されるようになっている。
【００２１】
図１ｃは、例示的な受信機を示しており、これはＣＤＭＡおよびＩＤＭＡに対して類似しており、マルチユーザ検出および復号化を繰り返し適用するようになっている。共通の受信機構造は、マルチユーザ検出回路であって、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）１３０と各ユーザのためにデコーダ１３２を備えるユーザに対応する反復処理回路１３１とを有するようなマルチユーザ検出回路と、マルチユーザ検出器１３０からデコーダ１３２までのフォワード信号経路１３６におけるユーザに対応するデインターリーバΠk-1１３４と、デコーダ１３２からマルチユーザ検出器１３０までのユーザに対応するインターリーバΠk１１４およびバックワード信号経路１３８と、マルチユーザ検出器１３０からの事後的対数尤度信号およびインターリーバΠk１１４からの出力信号を受信する第１のノード１４０と、デインターリーバΠk-1１３４の出力信号およびデコーダ１３２からの先験的対数尤度信号を受信する第２のノード１４２とを備えている。
【００２２】
言い換えると、基本的な受信機構造は、ＣＤＭＡおよびＩＤＭＡの両スキームに共通であり、マルチユーザ検出器とＫ個のユーザ独立デコーダとからなる。マルチユーザ検出器およびデコーダは、ソフト情報を送受信し、性能を繰り返し向上させるようになっている。
【００２３】
便宜上、
【数１】
2007151093.tif 000003
は、ＣＤＭＡおよびＩＤＭＡ両方のインターリーバの前のコード化ビットを示す。全てのスペクトル効率がＣＤＭＡおよびＩＤＭＡに等しく維持される場合、ＣＤＭＡよりもＩＤＭＡのインターリーバのサイズのほうが大きくなる可能性がある点に留意すべきである。
【００２４】
以下において、ＣＤＭＡおよびＩＤＭＡ両方に共通の線形等化システム（linear equation system）が展開される（非特許文献３および非特許文献４を参照）。τkおよびυkによって、それぞれユーザｋのマルチパスチャネルのユーザに特有の遅延およびメモリが示され、ユーザｋの全遅延（total delay）は、チップ期間（chip duration）によって正規化されるτkおよびυkとなる。次いで、全ユーザの最大全遅延＋１が、それぞれチップおよびシンボル数においてＤc＝Ｍａｘk（τk＋υk＋１）および
【数２】
2007151093.tif 000004
と定義可能であり、ここで
【数３】
2007151093.tif 000005
は、引数（パラメータ）を、際限なく、最も近い整数に四捨五入する。拡散がないためにシンボル遅延は、ＩＤＭＡのチップ遅延に等しいこと（Ｄs＝Ｄc）に留意すべきである。後に定義される、
【数４】
2007151093.tif 000006
と、次元Ｎu×Ｋの有効チャネル
【数５】
2007151093.tif 000007
とを示すことによって、受信信号ベクトルは
【数６】
2007151093.tif 000008
と表されてもよく、ここでηnは、実際の次元に対する分散Ｎ0／２のゼロ平均複素ガウス雑音のベクトルである。
【数７】
2007151093.tif 000009
は転置を示す。有効チャネルは、チャネルおよび拡散コード（spreading code）を考慮している。またこれは、拡散コードがシンボル指数ｎに左右される場合は、時変的に見られることがある。有効チャネル
【数８】
2007151093.tif 000010
は、離散畳み込み
【数９】
2007151093.tif 000011
から判断可能であり、ここで
【数１０】
2007151093.tif 000012
【数１１】
2007151093.tif 000013
および０nは、次元ｎのゼロベクトルを示している。ユーザｋの振幅は、遠近シナリオを考慮するａk∈ＩＲによって示されている。そして、有効チャネルは、
【数１２】
2007151093.tif 000014
として定義される。次に、スライディングウィンドウ（sliding window）が、時間ｎでのシンボル検出について検討される。次元Ｋ（２Ｄs−１）のシンボルベクトル
【数１３】
2007151093.tif 000015
および次元ＮuＤs×Ｋ（２Ｄs−１）のチャネル行列
【数１４】
2007151093.tif 000016
を定義することによって、受信信号ベクトル
【数１５】
2007151093.tif 000017
は、
【数１６】
2007151093.tif 000018
として正確に表されることが可能である：
ここで
【数１７】
2007151093.tif 000019
である。
【００２５】
ＣＤＭＡおよびＩＤＭＡのマルチユーザ検出器（ＭＵＤ）は、事後的対数尤度比（posteriori log-likelihood ratio（Ｌ値））を計算する：
【数１８】
2007151093.tif 000020
ここで
【数１９】
2007151093.tif 000021
は、受信シーケンスｙの場合において、コード化ビットが送信された条件付き確率である。
【数２０】
2007151093.tif 000022
によって、セットの全コンステレーションポイントｓi（ここでこのｍ番目のビットは
【数２１】
2007151093.tif 000023
である）を示し、さらに
【数２２】
2007151093.tif 000024
によって、セットの全コンステレーションポイントｓi（ここでこのｍ番目のビットは
【数２３】
2007151093.tif 000025
である）を示している。シンボル
【数２４】
2007151093.tif 000026
の事前確率は、インターリーバによってほぼ非相関とされるコードビット
【数２５】
2007151093.tif 000027
の事前確率から計算される。従って、これは以下のように計算される：
【数２６】
2007151093.tif 000028
ここで
【数２７】
2007151093.tif 000029
は、デコーダから送られたＬ値から計算される。
【数２８】
2007151093.tif 000030
および
【数２９】
2007151093.tif 000031
は、最初の反復処理の前に０に初期化される。条件付き確率
【数３０】
2007151093.tif 000032
の計算は、特定のスキームに依存しており、次のサブセクションで説明される。事後的対数尤度比
【数３１】
2007151093.tif 000033
からの外部情報
【数３２】
2007151093.tif 000034
は、先験的対数尤度比（priori log-likelihood ratio）
【数３３】
2007151093.tif 000035
のビットに関する減算によって計算される。外在的なＬ値（extrinsic L-value）は、Πk-1によるデインターリーブ後にデコーダに送られる。
【００２６】
デコーダは、コード制約を考慮しているコードビットに関する改善された事後的なＬ値（posteriori L-value）
【数３４】
2007151093.tif 000036
を計算する。非特許文献７に記載されているように、繰り返しコードの復号化は、１／Ｒrごとの対数尤度比を合計することである。畳み込みコードの復号化は、非特許文献８に記載されているようなＢＣＪＲ（Ｂａｈｌ−Ｃｏｃｋｅ−Ｊｅｌｉｎｅｋ−Ｒａｖｉｖ）アルゴリズムを根拠とすることが可能である。例えば、非特許文献９に記載されているような最大対数つまり最大対数値近似（Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ）が使用される。また、外部情報
【数３５】
2007151093.tif 000037
が計算されて、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）に送られる。マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）は、受信シーケンスｙと、デコーダからのインターリーブされた外在的Ｌ値
【数３６】
2007151093.tif 000038
であるフィードバックされた先験的Ｌ値（fed back a priori L-value）
【数３７】
2007151093.tif 000039
とに基づいて、新たなＬ値
【数３８】
2007151093.tif 000040
を計算および配信するようになっている。何回かの反復によって、エラーレート性能を向上させることができる。
【００２７】
以下、条件付き確率
【数３９】
2007151093.tif 000041
の計算が、ＣＤＭＡおよびＩＤＭＡについて簡潔に説明される。
【００２８】
非特許文献４において、瞬間最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）フィルターに基づいたＣＤＭＡ用反復的マルチユーザ検出技術が提案されている。
【００２９】
この技術は、ＢＰＳＫ変調として開発されている。以下においては、この技術は、ＱＡＭ／ＰＳＫコンステレーションのような高次変調として拡張されている。単一ユーザの場合のターボ等化に関して、例えば、非特許文献１０と、非特許文献１１とにおいて類似の結果を見ることができる。
【００３０】
条件付き確率
【数４０】
2007151093.tif 000042
を計算するには、２つのステップがある。第１のステップは、ソフトな干渉除去（soft interference cancellation）である：
【数４１】
2007151093.tif 000043
ここで,
【数４２】
2007151093.tif 000044
【数４３】
2007151093.tif 000045
、Ｋ＝（Ｄs−１）Ｋ＋ｋ、およびｅkは、それぞれの次元の識別行列のｋ番目の列を示す。ソフトシンボル推定は、事前情報：
【数４４】
2007151093.tif 000046
（ここで
【数４５】
2007151093.tif 000047
は、式（２）から計算される）から計算される。共分散演算子（covariance operator）
【数４６】
2007151093.tif 000048
を定義することによって、シンボル
【数４７】
2007151093.tif 000049
の自動相関が
【数４８】
2007151093.tif 000050
として計算される（ここで
【数４９】
2007151093.tif 000051
は、エルミート転置（Hermitian Transpose）を示す）。非相関シンボルを前提とすると、共分散行列は、
【数５０】
2007151093.tif 000052
および
【数５１】
2007151093.tif 000053
として記述可能である。
【００３１】
第２のステップにおいて、ＭＭＳＥフィルタリングが、ソフト干渉除去後の受信シーケンスに適用される：
【数５２】
2007151093.tif 000054
（ここで
【数５３】
2007151093.tif 000055
は、シンボルｓiが送信された場合のＭＭＳＥフィルターの出力である）。ＭＭＳＥ重みベクトルは、
【数５４】
2007151093.tif 000056
と見なされる。（ここで相関ベクトルおよび相関行列は、それぞれ
【数５５】
2007151093.tif 000057
および
【数５６】
2007151093.tif 000058
として計算可能である）。出力
【数５７】
2007151093.tif 000059
は、平均
【数５８】
2007151093.tif 000060
および分散
【数５９】
2007151093.tif 000061
によって、ガウス分布雑音に近似される。
【００３２】
そして、最後に条件付き確率が以下のように計算される：
【数６０】
2007151093.tif 000062
【００３３】
ＩＤＭＡ用のマルチユーザ検出技術は、例えば非特許文献１〜非特許文献３に呈示されており、ここでマルチユーザ検出器（ＭＵＤ）は、ＢＰＳＫシンボルに対してのみ展開される。以下、これは高次変調に拡張される。第１のステップは、これもまた、式（３）のＣＤＭＡに対して実行されるため、ソフトな干渉除去である。計算量の多いＭＭＳＥフィルタリング（computational intensive MMSE filtering）をソフトな干渉除去後の信号に適用せずに、ＩＤＭＡは以下の近似を適用して条件付き確率
【数６１】
2007151093.tif 000063
を計算する：
【数６２】
2007151093.tif 000064
ここで、スカラーαは、
【数６３】
2007151093.tif 000065
と定義される。近似は、独立チャネル遅延成分（independent channel delay component）から確率を計算することであり、各遅延成分の確率は、平均
【数６４】
2007151093.tif 000066
（チャネルタップ係数）および分散
【数６５】
2007151093.tif 000067
によってガウス分布に近似される。
【００３４】
上記説明から分かるように、ＩＤＭＡ用マルチユーザ検出器の複雑度は比較的低く、ＩＤＭＡ用マルチユーザ検出器は、ＣＤＭＡのマルチユーザ検出器よりもかなり簡単に実現可能である。関連する行列反転（matrix inversion）などのように特に複雑な演算はない。他方、Ｋ個の独立デコーダがあるため、デコーダの複雑度は多数のユーザに対してかなり高い可能性がある。ＩＤＭＡの復号化タスクは、繰り返しコードおよび畳み込みコードの復号化の２つであり、ここで前者は、後者よりもかなり簡単である。従って、本発明では、理に適う場合のみ、計算量が多いが、パワフルな畳み込みコードの復号化を使用する。
【００３５】
図２は、本発明の受信機の好ましい実施形態を示している。図２は、例えばユーザｋに対するマルチユーザ検出器１３０とそのユーザに個別の１個の反復処理回路１３１とを示している。ユーザに個別の反復処理回路１３１は、すでに図１ｃに示されているように、フォワード信号経路１３６におけるユーザに個別のデインターリーバΠk-1１３４と、バックワード信号経路１３８におけるユーザに個別のインターリーバΠk１１４と、第１のノード１４０と、第２のノード１４２とを備えている。デコーダ１３３は、フォワード信号経路１３６における、繰り返しデコーダ２１６を形成するデマルチプレクサ２１２および加算器２１４と、バックワード信号経路１３８における繰り返しエンコーダ２１８と、畳み込みデコーダ２２２と、スイッチ手段２２４とを備えており、ここでスイッチ手段２２４は、繰り返しデコーダ２１６を繰り返しエンコーダ２１８に直接接続するように、または畳み込みデコーダを繰り返しデコーダ２１６と繰り返しエンコーダ２１８との間に接続するように動作する。
【００３６】
図２に示されるように、デコーダは、畳み込みコードを復号化するか否かをスケジュール可能である。畳み込みコードが復号化されなければ、繰り返しコードの復号化に起因して何らかの向上がみられる場合がある。復号化および符号化プロセスのみに基づく、つまり畳み込み復号化のない繰り返しに関するより良好な理解のために、例示的な１／４繰り返し復号化および符号化の効果について簡潔に説明する。［…１２  ８  ０  −２…］が対数尤度比
【数６６】
2007151093.tif 000068
、つまりデインターリーバ１３４の出力信号およびデマルチプレクサ２１２の入力信号であるとすると、デマルチプレクサ２１２によるデマルチプレキシングおよび加算器２１４による加算、すなわち繰り返し復号化は、繰り返しデコーダ２１６における［…１８…］の出力信号となる。この出力信号を繰り返しエンコーダ２１８によって再度繰り返し符号化することは、［…１８  １８  １８  １８…］と同じ出力信号を生成する。繰り返しエンコーダ２１８のこの出力信号から、上記
【数６７】
2007151093.tif 000069
が第２のノード１４２で減算される。減算の結果は、ユーザに個別のインターリーバ１１４によって並べ替えられた後のマルチユーザ検出器１３０への入力である外部対数尤度比（extrinsic log likelihood ratio）
【数６８】
2007151093.tif 000070
である。
【００３７】
ＣＤＭＡの場合、繰り返しコードが使用されないため、畳み込みコードを符号化しなければ、性能向上は得られない。
【００３８】
以下、本発明がＩＤＭＡの複雑度削減につながり、かつ２つの異なるスケジューリング戦略：ユーザに関するスケジューリングおよび繰り返しに関するスケジューリングにおいてＩＤＭＡに対して有用であるということが示されている。
【００３９】
以下、ユーザに関するスケジューリングについてより詳細に説明する。従来、物理層が、非特許文献５に説明されているように、媒体アクセス制御によって、現在の無線ローカルエリアネットワーク標準のような衝突モデルとしてみなされるため、媒体アクセス制御プロトコルは、同時送信を回避しようとする。媒体アクセス制御プロトコルによる同時送信を回避するのではなく、干渉は、例えば非特許文献６を根拠とするように、物理層において解消されることもまた可能である。マルチユーザ検出技術は、同時送信ゆえにこのような干渉が制限された環境に適用されてもよい。この点に留意して、複数の送信機がその信号を送る場合に対して、受信機は、特定の送信機によって送信された信号のみを検出すればよいシナリオを検討することが可能である。他の信号は、干渉とみなされる。
【００４０】
分散システムにおいて、全ネットワークは、マルチユーザ検出の全ての複雑度に対処できるわけではない。従って、何らかの形態の複雑度削減が検討されている。制限されたユーザ数に対して畳み込みコードを復号化することが提案されている。コンピュータシミュレーションは、この提案されたスキームを評価するために実行される。フレームサイズＮb＝１２８の情報ビットは、生成多項式［２３、３５］8を有するレートＲc＝１／２標準畳み込みコード（メモリ４）によって符号化される（rate Ｒc＝1/2 memory 4 standard convolutional code）。畳み込みエンコーダのトレリス（trellis）は、終端処理されて、４個の追加終端ビット（additional termination bit）を必要とする。ＣＤＭＡについて、コードビットは、ランダムインターリーバによってインターリーブされて、ＢＰＳＫシンボルにマッピングされて、Ｎu＝４個の拡散コードによって拡散される。拡散コードは、非特許文献１２において定義されている直交可変拡散率（ＯＶＳＦ）コードおよび、ＵＭＴＳアップリンクのロングスクランブリングシーケンスから構築される。ＩＤＭＡについて、畳み込みコード化ビットはさらに、Ｒr＝１／４繰り返しコードによって符号化され、ランダムインターリーバによってインターリーブされ、次いでＢＰＳＫシンボルにマッピングされる。従って、全スペクトル効率は、両スキームについて同一に維持される。
【００４１】
図３ａは、各々がデコーダを備えるＫ個のユーザ毎に設けた反復処理ユニットを記載している図１ｃに示された受信機構造に基づく、本発明の受信機の別の実施形態を示している。図３ａに示されている受信機は、繰り返しエンコーダ２１８に接続された畳み込みデコーダ２２２に接続された加算器２１４にデマルチプレクサ２１２を接続しているユーザｋ＝１と関連したデコーダ１３２を備えている。ユーザｋ＝Ｋと関連したデコーダ３２２は、加算器２１４に接続されたデマルチプレクサ２１２を備え、デマルチプレクサ２１２および加算器２１４は共に、繰り返しエンコーダ２１８に直接接続された繰り返しデコーダ２１６を形成している。受信機の残りの設計は、図２に示されているものと等しい。
【００４２】
図３ｂは、４人の等化電力ユーザ（equal power user）のシナリオを示しており、ここでユーザは、１／２畳み込みコードと、フレーム当たり１２８個の情報ビットと、ＣＤＭＡに対するＳＦ（ＳＦ＝４）と、ＩＤＭＡに対する１／４繰り返しコードとを有する加法性白色ガウス雑音チャネル（additive white Gaussian noise channel）で非同期的に送信される。対象ユーザは、ユーザ１であり、以下２つのシミュレーションは、図３ｃおよび３ｄに基づいて検討されている。ここで図３ｃは、ユーザ３および４の信号が畳み込み復号化なしで、すなわち、図３ａに示されているようなデコーダ３２２によって処理された場合のビット誤り率の性能を説明している。デコーダ１３２に代わって、それぞれのスイッチ構成を有する図２に示されているような「スイッチ可能な」デコーダ１３３が使用可能である。デコーダ３２２に代わって、それぞれのスイッチ構成を有する「スイッチ可能な」デコーダ１３３が使用可能である。対象ユーザは、ユーザ１である。
【００４３】
言い換えると、畳み込みコードの復号化は、第１および第２のユーザに対して（図３ｃ参照）、および第１のユーザに対してのみ（図３ｄ参照）スケジューリングされている。そして、ユーザ１のビット誤り率の性能がプロットされている。
【００４４】
図３ｃは、ｄＢにおけるビットＥb／Ｎ0ごとの信号対雑音比に対する、ユーザ１の６回の繰り返し後のビット誤り率（ＢＥＲ）の性能を示している。シミュレーションに関して、畳み込みコードの最大対数値最大事前（Ｍａｘ−Ｌｏｇ−ＭＡＰ）復号化がユーザ１および２に実行されている。ユーザは、τk＝ｋ−１のユーザ遅延で送信される。
【００４５】
図３ｃにおいて、プロット３１２は、ＣＤＭＡのビット誤り率の性能を示し、プロット３１４は、ＩＤＭＡのビット誤り率の性能を示している。ここでＩＤＭＡのプロット３１４は、ＣＤＭＡのプロット３１２よりも良好な性能を示している。参照目的で、プロット３１６は、単一ユーザ（シングルユーザバウンド（single user bound））のビット誤り率の性能を示している。
【００４６】
図３ｄは、この他のシナリオにおいてユーザ１の信号のみが畳み込み復号化された、すなわち、図３ａに従ったデコーダ３１２によって処理された点を除いて、同一のシミュレーションパラメータに基づいた他の等化電力シミュレーションの結果を示している。ユーザ２〜４の信号は、繰り返し復号化のみがなされている、すなわち、図３ａに示されているデコーダ３２２のようなデコーダによって処理されただけである。
【００４７】
図３ｄにおいて、プロット３２２は、ＣＤＭＡのビット誤り率の性能を示し、プロット３２４は、ＩＤＭＡのビット誤り率の性能を示している。ビット誤り率の性能は、プロット３２４をプロット３１４に比較すると、ＩＤＭＡに対してわずかに低下している。
【００４８】
予想されるように、ＩＤＭＡは、繰り返しコード化によって、ＣＤＭＡよりも良好に実行することが観察可能である。ＩＤＭＡとＣＤＭＡとの間の性能ギャップは、畳み込みコードが復号化されるユーザ数を削減することによって、より大きくなる。
【００４９】
電力コントロールが分散ネットワークにおいて困難なタスクであるため、遠近シナリオがさらにシミュレートされている。シミュレーションにおいて、全てのパラメータは、２人のユーザの信号が他の２人のユーザのよりも３ｄＢ強い点を除いて、図３ａ〜３ｄに基づいて説明されているシナリオと同じである。
【００５０】
図４ａは、４人のユーザの遠近シナリオを示しており、ここでユーザは、１／２畳み込みコードと、フレーム当たり１２８個の情報ビットと、ＣＤＭＡに対するＳＦ（ＳＦ＝４）と、ＩＤＭＡに対する１／４繰り返しコードとを有する加法的白色ガウス雑音チャネルで非同期的に送信し、４人のユーザは、τk＝ｋ−１のユーザ遅延で送信している。図４ａから分かるように、ユーザ３および４は、ユーザ１および２の信号よりも３ｄＢ強い信号を送信する。弱い信号のユーザであるユーザ１は、強い信号のユーザ３および４に対してかなり苦しむ対象ユーザである。
【００５１】
図４ｂは、シミュレーション結果を示しており、ここで、強い信号のユーザ３および４に対する畳み込みコードの最大対数値最大先験的復号化、つまり畳み込み復号化が実行されており、弱い信号のユーザ１および２については、複雑度の低い繰り返し復号化および符号化のみが実行されている。畳み込み復号化は、ビット誤り率の性能を得るためだけに、ユーザ１の最終の繰り返しでのみ実行される。プロット４１２は、ＣＤＭＡのビット誤り率の性能を示し、プロット４１４は、ＩＤＭＡのビット誤り率の性能を示している。参照目的で、プロット４１６は、単一ユーザのビット誤り率の性能を示している。
【００５２】
図４ｃは、強い信号のユーザ３にのみ畳み込みコードの最大対数値最大先験的復号化が実行されている点を除いて、先行のシミュレーションと同じパラメータによって実行されている第２のシミュレーションの結果を示している。プロット４２２は、ＣＤＭＡのビット誤り率の性能を示し、プロット４２４は、ＩＤＭＡのビット誤り率の性能を示している。参照目的で、プロット４２６は、単一ユーザのビット誤り率の性能を示している。
【００５３】
図４ｂにおいて、図３ｃに示されている先例とは反対に、ＣＤＭＡは、ＩＤＭＡと同様に実行することが分かる。これは、強い信号のユーザの信号が繰り返しなしで既に確実に検出可能であるということによるものであり、このため信号は、誤り率の低い弱い信号のユーザから減算可能である。しかしながら、ＩＤＭＡは、繰り返しコードの復号化によって、強い信号のユーザの検出を依然として改良可能であるため、複雑度がさらに削減されると（図４ｃ参照）、ＩＤＭＡはＣＤＭＡよりもかなり良好に実行する。
【００５４】
従って、本発明およびユーザに関するスケジューリングは、全ての複雑度を劇的に削減することによってかなりの性能劣化をもたらすと結論付けられる。全ユーザの信号を検出することと、対象ユーザのみの信号および／または強い干渉の畳み込みコードを復号化することとによって、必ずしも、複雑度が低いという性能改善が提供される必要がないことを示している。
【００５５】
類似の傾向がマルチパスチャネルにおいて観察されるが、この結果は、本明細書では示されていない。畳み込みコードが常に復号化されると、ＩＤＭＡおよびＣＤＭＡの性能は極めて類似し、非特許文献３に記載されているようにシングルユーザバウンドの性能に近づくことを更に留意しなければならない。
【００５６】
以下、繰り返しに関するスケジューリングについてより詳細に説明する。ＩＤＭＡは、反復的マルチユーザ検出技術である。インターリーバサイズが反復処理スキームに対して重要であることは周知である。これは、外部情報の繰り返し送受信が多数の繰り返しを通して効果的であるように十分大きくなければならない。そうでなければ、外部情報は、繰り返しを通して相関付けられることになり、無限に大きなインターリーバサイズを想定する理論上の性能利得に近づけるのは不可能である。しかしながら、インターリーバサイズは常に、実際のシステムのパケットサイズによって制限されている。
【００５７】
図５ａは、ｋ個のユーザ毎に設けた反復処理回路の各々において、スイッチ手段２２４を有するデコーダ１３３を備える本発明の受信機の別の好ましい実施形態を示している。
【００５８】
図５ｂおよび５ｃは、異なるサイズのインターリーバの加法的白色ガウス雑音チャネルでの８人の等化電力ユーザのビット誤り率の性能を示している。フレームつまりブロック長Ｎb＝１２８、５１２、１０２４および４０９６個の情報ビットの情報ビットは、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、レートＲc＝１／２畳み込みコード化、およびレートＲr＝１／４繰り返しコード化によって処理される。つまり、結果は基本的に図３ｃおよび３ｄと同じパラメータに基づいて得られ、性能改善が得られなくなるまでの最大１６回の繰り返しによって得られる。８人のユーザ（Ｋ＝８）は、完全に同期している（τk＝０、∀ｋ）。全ユーザのインターリーバは、ランダムに生成されている。
【００５９】
図５ｂは、畳み込みコードの最大対数値最大先験的復号化が常に、すなわち、最初の繰り返しから繰り返しが開始されるごとに実行される場合のビット誤り率の性能を示している。プロット５１２は、フレーム長Ｎb＝１２８のビット誤り率の性能を示し、プロット５１４は、フレーム長Ｎb＝５１２のビット誤り率の性能を示し、プロット５１６は、フレーム長Ｎb＝１０２４のビット誤り率の性能を示し、プロット５１８は、フレーム長Ｎb＝４０９６ビットのビット誤り率の性能を示している。比較のため、プロット５２０は、単一ユーザ（シングルユーザバウンド）のビット誤り率の性能を示している。
【００６０】
図５ｃは、全ユーザについて最初の４回の繰り返しが、繰り返し復号化および繰り返し符号化によってのみ、すなわち、畳み込みコードの最大対数値最大先験的復号化なしで実行された点を除いて、図５ｂと同じパラメータに基づいて実行されている別のシミュレーションの結果を示している。プロット５３４は、フレーム長Ｎb＝１２８のビット誤り率の性能を示し、プロット５３４は、フレーム長Ｎb＝５１２情報ビットのビット誤り率の性能を示し、プロット５３６は、フレーム長Ｎb＝１０２４情報ビットのビット誤り率の性能を示し、プロット５３８は、Ｎb＝４０９６ビットのビット誤り率の性能を示している。参照目的で、プロット５４０は、単一ユーザ（シングルユーザバウンド）のビット誤り率の性能を示す。
【００６１】
図５ｂおよび５ｃの結果を要約するために、図５ｂにおいて、繰り返しコードに加えて畳み込みコードが常に復号化される場合の性能がプロットされる。大きなフレームサイズの性能が向上し、かつ、Ｎb＝４０９６に対するＥb／Ｎ0＝６ｄＢにおいて、性能がシングルユーザバウンドに収束することが分かる。図５ｃにおいて、最初の４回の繰り返しにおいて繰り返しコードのみが全ユーザに対して復号化される場合の性能がプロットされている。畳み込みコードもまた４回の繰り返し後に復号化される。性能はより大きなフレームサイズに対しても向上するが、これは、先例よりも良好なビットエラーの性能を達成している。加えて、性能は、Ｎb＝１０２４に対するＥb／Ｎ0＝６ｄＢにおいて、シングルユーザバウンドにすでに収束している。
【００６２】
現象をより理解するために、非特許文献１３に記載されているような外部情報転送（ＥＸＩＴ）チャートを使用してシステムが分析されている。
【００６３】
ＥＸＩＴチャートは、送信されたコードビットと入力されたＬ値との間の平均相互情報量（average mutual information）を示しており、これらは、他のソフトインソフトアウト（ＳＩＳＯ）ブロックに送られる送信コードビットと外部出力Ｌ値との間の平均相互情報量に対するＳＩＳＯブロックから得られる。図６および７において、横軸は、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）の入力における相互情報
【数６９】
2007151093.tif 000071
であり、これはデコーダから送られた外部情報である。縦軸は、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）の出力における相互情報量
【数７０】
2007151093.tif 000072
であり、これは入力としてデコーダに送られる。入力および出力の相互情報の関係についての曲線は、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）およびデコーダの双方に対してプロットされる。
【００６４】
事前情報なしでマルチユーザ検出器（ＭＵＤ）から開始する２つの曲線間の軌道は、繰り返しによる性能改善を示している。コードビットｃとＬ値Ｌ（ｃ）との間の平均相互情報量は、非特許文献１３に記載されているような数値評価によって計算可能である。
【数７１】
2007151093.tif 000073
【００６５】
ＥＸＩＴチャート計算について、入力Ｌ値
【数７２】
2007151093.tif 000074
および
【数７３】
2007151093.tif 000075
は、統計的に独立的であり、かつガウス分布であると想定される。
【００６６】
図６は、畳み込みコードが常に復号化されるＮb＝４０９６のＥＸＩＴチャートを示している。比較的大きなフレームサイズの本例について、軌跡６１２は、理想の軌跡をしっかりとたどり、性能は、図５ｂに示されているような単一ユーザのビット誤り率の性能にうまく収束している。
【００６７】
図７は、Ｎb＝１０２４のＥＸＩＴチャートを示している。畳み込みコードのないレート１／４繰り返しコードのＥＸＩＴ曲線もまた追加されている。軌跡は、２つの異なる場合についてプロットされている。
（１）畳み込みコードならびに繰り返しコードが常に復号化される場合（実線７１２）
（２）繰り返しコードのみが最初の４回の繰り返しで復号化されてから、畳み込みコードも残りの繰り返しで復号化される場合（破線７１４）。
前者の場合、軌跡は、数回の繰り返し後に理想的な軌跡からはずれ、エラーフリーポイント、つまり
【数７４】
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に達する前に最終的にフェードアウトすることが観察可能である。後者の場合、軌跡は、レート１／４繰り返しコードのＥＸＩＴ曲線と、マルチユーザ検出器（ＭＵＤ）のＥＸＩＴ曲線との交差点において重なる。そして、繰り返しコードおよび畳み込みコードを復号化することによって、さらにトンネルを通過している。軌跡は、理想的な軌跡を正確にはたどらないが、前者の場合よりは良好で、最終的にはエラーフリーポイントに達する。それぞれのビット誤り率の（ＢＥＲ）性能は、図５ｃに示されている。ＥＸＩＴチャートの低いポイントについて、利得は畳み込みコードを復号化してもしなくても同様である点もまた指摘されるべきである（図７参照）。従って、この観点から、利得は主にいずれにしても繰り返しコードから生じるため、最初の数回の繰り返しにおいて繰り返しコードのみを復号化する（また複雑度を低下させる）ことに意味がある。最初の数回の繰り返しで繰り返しコードのみを復号化することは、小さなフレームサイズに対する性能向上をもたらすことが観察される。畳み込みコードの復号化の開始時期を判断することができる方法は、現在の繰り返しの硬判定（hard decision）によるビットパターンを、前回の繰り返しで得られたものと比較することである。これ以上変化がない場合、畳み込みコードの復号化は、開始されてもよい。しかしながら、畳み込みコードの復号化のない最初の繰り返しが十分大きいものである限り、この判定は、性能に厳密には影響しないことがコンピュータシミュレーションによって観察されている。
【００６８】
要約すると、本発明の受信機および本発明の受信方法は、ＩＤＭＡの複雑度削減を提供するといえる。説明されているように、ＩＤＭＡは、符号分割多重アクセスと緊密な関係があるが、ユーザの区別が可能な、つまりユーザに個別の拡散コードではなく、帯域膨張が極めて低いレートコードとなるコード化について十分に利用され、ユーザはユーザに個別のインターリーバによってのみ分離される。受信機において、マルチユーザ検出器および一連のユーザ独立デコーダは、多重アクセス干渉を共働して緩和している。極めて低いレートコードは、通常、畳み込みコード、次いで低複雑度の繰り返しコードによって実現されており、様々なレートを達成して種々のユーザを柔軟にサポートする。従って、復号化タスクは、繰り返しコードおよび畳み込みコードの復号化の２つであり、ここで前者は、後者よりもかなり計算が少ない。復号化タスクが繰り返しコードおよび畳み込みコードの復号化からなる点を考慮すると、本発明は、理に適う場合、そうでなければ繰り返しコードのみが復号化される場合のみ、演算が集中的で、効果的な畳み込みコードを復号化するための方法を示している。また、２つの具体的なスケジューリングアプローチが説明される。１つのアプローチは、制限されたユーザのみの畳み込みコードの復号化をスケジューリングすることである。これは、必要な信号のみを検出するために受信機の全複雑度を削減するのに対して、性能は著しく劣化される。第２のアプローチは、最初の数回の繰り返し後のみ全ユーザに対して畳み込みコードの復号化をスケジューリングすることである。復号化利得は、初期の繰り返し中に繰り返しコードから主に生じるため、これは理に適っている。さらに、短いブロック長の多数の繰り返しを必要とするような、多くのユーザに負荷のかかるシステムに対して、性能はさらに向上可能である。本発明の方法および上記戦略は、かなり性能が劣化している複雑度削減処理に対して有用であることが示されている。あるシナリオにおいては、性能向上さえも可能である。これは、市販製品に対してかなり有用である。
【００６９】
本発明の方法の一定の実施要件に応じて、本発明の方法はハードウェアまたはソフトウェアで実施可能である。実施は、ディジタル記憶媒体、特に電子読み取り可能な制御信号をその中に記憶しているディス、ＤＶＤ、またはＣＤを使用して実行可能であり、これらは、本発明の方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと共働するようになっている。従って、一般的に、本発明は、機械読み取り可能なキャリア上に記憶されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品であり、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行する場合に本発明を実行するようになっている。すなわち、本発明の方法は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行する場合に本発明の方法の少なくとも１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１ａ】例示的な符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）送信機を示している。
【図１ｂ】例示的なインターリーブ分割多重アクセス（ＩＤＭＡ）送信機を示している。
【図１ｃ】ＣＤＭＡまたはＩＤＭＡ用の例示的な受信機を示している。
【図２】本発明の受信機の好ましい実施形態の図を示している。
【図３ａ】畳み込み復号化が対象ユーザの信号および／または強力干渉に対してのみ実行される、本発明の受信機の別の好ましい実施形態の図を示している。
【図３ｂ】４人の等化電力ユーザのシミュレーションシナリオを示している。
【図３ｃ】ユーザ１および２のみの畳み込み復号化による、図３ｂに示されたシナリオに従ったユーザ１のビット誤り率の性能を示している。
【図３ｄ】ユーザ１のみの畳み込み復号化による、図３ｂに示されているシナリオに従ったユーザ１のビット誤り率の性能を示している。
【図４ａ】ユーザ１が対象ユーザであり、かつユーザ３および４が強力ユーザである場合において、４人のユーザの遠近シナリオのシミュレーションシナリオを示している。
【図４ｂ】畳み込み復号化が、図４ａに示されているシナリオに従って強力ユーザ３および４に対してのみ実行された、ユーザ１のビット誤り率の性能を示している。
【図４ｃ】畳み込み復号化が、図４ａに示されているシナリオに従って強力ユーザ３に対してのみ実行された、ユーザ１のビット誤り率の性能を示している。
【図５ａ】畳み込み復号化が最終繰り返しステップでのみ実行される、本発明の受信機の別の好ましい実施形態を示している。
【図５ｂ−５ｃ】図５ｂは、畳み込み復号化が、最初の繰り返しから開始する全ユーザに対して実行される、８人の等化電力ユーザを有するユーザ１のビット誤り率の性能を示している。図５ｃは、畳み込み復号化が、４回の初期繰り返し後に全ユーザに対して実行される、８人の等化電力ユーザを有するユーザ１のビット誤り率の性能を示している。
【図６】フレームサイズＮb＝４．０９６ビットに対する外部情報転送（ＥＸＩＴ）チャートを示している。
【図７】フレームサイズＮb＝１．０２４ビットに対する外部情報転送（ＥＸＩＴ）チャートを示している。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ−５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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