特表2016-526824(P2016-526824A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特表2016-526824多次元信号点配置を設計および使用するためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2016-526824(P2016-526824A)
(43)【公表日】2016年9月5日
(54)【発明の名称】多次元信号点配置を設計および使用するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
   H04J 13/10 20110101AFI20160808BHJP
【FI】
   H04J13/10
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2016-520263(P2016-520263)
(86)(22)【出願日】2014年6月17日
(85)【翻訳文提出日】2016年1月27日
(86)【国際出願番号】CN2014080029
(87)【国際公開番号】WO2014201988
(87)【国際公開日】20141224
(31)【優先権主張番号】13/919,918
(32)【優先日】2013年6月17日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】504161984
【氏名又は名称】ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100146835
【弁理士】
【氏名又は名称】佐伯 義文
(74)【代理人】
【識別番号】100140534
【弁理士】
【氏名又は名称】木内 敬二
(72)【発明者】
【氏名】マハムンド・タヘルザデ・ボロジェニ
(72)【発明者】
【氏名】ホセイン・ニコプール
(72)【発明者】
【氏名】アリレザ・ベイエステ
(72)【発明者】
【氏名】モハンマドハディ・バリーグ
(57)【要約】
コードブックを生成するための方法は、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成するステップであって、前記ユニタリ回転は前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップと、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成するステップとを含む。前記方法はまた、前記複数のコードブックのうちの前記コードブックとして前記信号点配置点のセットを記憶するステップを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のコードブックのうちのコードブックを生成するための方法であって、
設計デバイスによって、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成するステップであって、前記ユニタリ回転は前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップと、
前記設計デバイスによって、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成するステップと、
前記設計デバイスによって、前記複数のコードブックのうちの前記コードブックとして前記信号点配置点のセットを記憶するステップとを含む、方法。
【請求項2】
前記距離関数は、前記多次元マザー信号点配置の最小積距離を含み、前記ユニタリ回転は、前記多次元マザー信号点配置の前記最小積距離を最大化するように選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記距離関数は、前記多次元マザー信号点配置の平均積距離と、指数pの前記多次元マザー信号点配置の信号点配置点のペアの射影の距離の一般化平均の最小値であって、pが[0, 1]の間にある実数値である、最小値とのうちの1つを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記ベースライン多次元信号点配置は、前記ベースライン多次元信号点配置中の点間の最小ユークリッド距離を最大化する、前記ベースライン多次元信号点配置中の各点に対する隣接点の数を低減する、のうちの少なくとも1つをするように選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記多次元マザー信号点配置は、N次元複素信号点配置であり、Nは2以上の整数であり、前記ベースライン多次元信号点配置は、N次元複素信号点配置、N次元格子信号点配置、およびN個の直交振幅変調(QAM)信号点配置の積のうちの1つを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記多次元マザー信号点配置は、N次元複素信号点配置であり、Nは2以上の整数であり、前記ベースライン多次元信号点配置は、第1のN次元実信号点配置および第2のN次元実信号点配置を含み、前記ユニタリ回転は、第1のユニタリ回転および第2のユニタリ回転を含み、前記ベースライン多次元信号点配置に前記ユニタリ回転を適用することは、
前記第1のN次元実信号点配置に前記第1のユニタリ回転を適用して第1の回転した信号点配置を作成するステップと、
前記第2のN次元実信号点配置に前記第2のユニタリ回転を適用して第2の回転した信号点配置を作成するステップと、
前記第1の回転した信号点配置の軸と前記第2の回転した信号点配置の軸とをシャフリングして前記多次元マザー信号点配置を作成するステップとを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記演算のセットは、マッピング演算、次元置換演算、位相回転演算、および共役演算のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記演算のセットは、射影を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
データを送信するための方法であって、
送信デバイスによって、複数のコードブックを決定するステップであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して前記コードブックを作成することによって、生成され、前記ユニタリ回転は前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップと、
前記送信デバイスによって、第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって第1のデータレイヤに関連付けられた第1のデータを符号化するステップであって、前記第1のコードブックは前記第1のデータレイヤのみに割り当てられている、ステップと、
前記送信デバイスによって、第2のコードブックから第2のコードワードを選択し第2のデータレイヤのみに前記第2のコードブックを割り当てることによって前記第2のデータレイヤに関連付けられた第2のデータを符号化するステップと、
前記送信デバイスによって、前記第1のコードワードおよび前記第2のコードワードを送信するステップとを含む、方法。
【請求項10】
前記第1のコードワードと前記第2のコードワードとを結合して出力コードワードを作成するステップと、
前記出力コードワードを送信するステップとをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記複数のコードブックを決定するステップは、ストレージデバイスから前記複数のコードブックを読み出すステップを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記第1のコードワードおよび前記第2のコードワードを送信するステップは、通信ネットワークの共有リソースで生じる、請求項9に記載の方法。
【請求項13】
前記第1のデータを符号化するステップは、
前記第1のデータの第1の値に従って前記第1のコードブック中の第1の複数のコードワードから前記第1のコードワードを選択するステップを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項14】
データを受信するための方法であって、
受信デバイスによって、複数のコードブックを決定するステップであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して前記コードブックを作成することによって、生成され、前記ユニタリ回転は前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップと、
前記受信デバイスによって、複数のコードワードを含む出力コードワードを受信するステップであって、各コードワードは前記複数のコードブックのうちの異なるコードブックに属し、前記複数のコードブックの各々は複数のデータレイヤのうちの異なるデータレイヤに関連付けられる、ステップと、
前記受信デバイスによって、前記出力コードワード内の複数のコードワードのうちの第1のコードワードを特定するステップであって、前記第1のコードワードは前記複数のデータレイヤのうちの第1のデータレイヤのみに割り当てられている前記複数のコードブックのうちの第1のコードブックに属する、ステップと、
前記受信デバイスによって、前記第1のコードワードを復号して第1のデータを作成するステップとを含む、方法。
【請求項15】
前記第1のコードワードは、メッセージパッシングアルゴリズム(MPA)を使用して特定される、請求項14に記載の方法。
【請求項16】
前記第1のコードワードを復号することは、
前記第1のコードワードに対応する前記第1のコードブック中のエントリに関連付けられたインデックスに関して前記第1のコードブックを検索するステップと、
前記インデックスと等しくなるように前記第1のデータを設定するステップとを含む、請求項14に記載の方法。
【請求項17】
ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成することであって、前記ユニタリ回転は前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、作成をし、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成し、複数のコードブックのうちのコードブックとして前記信号点配置点のセットを記憶するように構成される、プロセッサを備える、設計デバイス。
【請求項18】
前記距離関数は、前記多次元マザー信号点配置の最小積距離を含み、前記ユニタリ回転は、前記多次元マザー信号点配置の前記最小積距離を最大化する、請求項17に記載の設計デバイス。
【請求項19】
前記ベースライン多次元信号点配置は、前記ベースライン多次元信号点配置中の点間の最小ユークリッド距離を最大化するように選択される、請求項17に記載の設計デバイス。
【請求項20】
前記多次元マザー信号点配置は、N次元複素信号点配置であり、Nは2以上の整数であり、前記ベースライン多次元信号点配置は、第1のN次元実信号点配置および第2のN次元実信号点配置を含み、前記ユニタリ回転は、第1のユニタリ回転および第2のユニタリ回転を含み、前記プロセッサは、前記第1のN次元実信号点配置に前記第1のユニタリ回転を適用して第1の回転した信号点配置を作成し、前記第2のN次元実信号点配置に前記第2のユニタリ回転を適用して第2の回転した信号点配置を作成し、前記第1の回転した信号点配置の軸と前記第2の回転した信号点配置の軸とをシャフリングして前記多次元マザー信号点配置を作成するように構成される、請求項17に記載の設計デバイス。
【請求項21】
複数のコードブックを決定することであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成することであって、前記ユニタリ回転は前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、作成をし、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して前記コードブックを作成することによって、生成される、決定をし、第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって第1のデータレイヤに関連付けられた第1のデータを符号化することであって、前記第1のコードブックは前記第1のデータレイヤのみに割り当てられている、符号化をし、第2のコードブックから第2のコードワードを選択し第2のデータレイヤのみに前記第2のコードブックを割り当てることによって前記第2のデータレイヤに関連付けられた第2のデータを符号化するように構成される、プロセッサと、
前記プロセッサに動作可能なように接続された送信機であって、前記第1のコードワードおよび前記第2のコードワードを送信するように構成される、送信機とを備える、送信デバイス。
【請求項22】
前記プロセッサは、前記第1のコードワードと前記第2のコードワードとを結合して出力コードワードを作成するように構成され、前記送信機は、前記出力コードワードを送信するように構成される、請求項21に記載の送信デバイス。
【請求項23】
前記プロセッサは、前記第1のデータの第1の値に従って前記第1のコードブック中の第1の複数のコードワードから前記第1のコードワードを選択するように構成される、請求項21に記載の送信デバイス。
【請求項24】
複数のコードブックを決定することであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置の最小ユークリッド距離を維持しつつ前記ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して前記コードブックを作成することによって、生成される、決定をし、出力コードワード内の複数のコードワードのうちの第1のコードワードを特定することであって、前記第1のコードワードは複数のデータレイヤのうちの第1のデータレイヤのみに割り当てられている前記複数のコードブックのうちの第1のコードブックに属する、特定をし、前記第1のコードワードを復号して第1のデータを作成することであって、前記出力コードワードは複数のコードワードを含み、各コードワードは前記複数のコードブックのうちの異なるコードブックに属し、前記複数のコードブックの各々は前記複数のデータレイヤのうちの異なるデータレイヤに関連付けられる、作成をするように構成される、プロセッサと、
前記プロセッサに動作可能なように接続された受信機であって、前記出力コードワードを受信するように構成される、受信機とを備える、受信デバイス。
【請求項25】
前記プロセッサは、メッセージパッシングアルゴリズム(MPA)を使用して前記第1のコードワードを特定するように構成される、請求項24に記載の受信デバイス。
【請求項26】
前記プロセッサは、前記第1のコードワードに対応する前記第1のコードブック中のエントリに関連付けられたインデックスに関して前記第1のコードブックを検索し、前記インデックスと等しくなるように前記第1のデータを設定するように構成される、請求項24に記載の受信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容が参照により本明細書に明白に組み込まれている、「System and Method for Designing and Using Multidimensional Constellations」と題する、2013年6月17日に出願された、米国特許出願番号13/919,918の優先権の利益を主張する。
【0002】
本開示は、一般的にデジタル通信に関し、より具体的には多次元信号点配置を設計および使用するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
符号分割多元接続(CDMA)は、データシンボルを直交および/または近直交コードシーケンスにより拡散する、多元接続技法である。従来のCDMA符号化は、拡散シーケンスを適用する前にバイナリコードを直交振幅変調(QAM)シンボルにマッピングする2段階プロセスである。従来のCDMA符号化は比較的高い符号化レートを提供しているが、次世代無線ネットワークの今なお高まり続ける要求を満たすために、より高い符号化レートを実現する新たな技法/機構が必要となっている。低密度拡散(LDS)は、データの異なるレイヤを多重化するために使用されるCDMAの一種である。LDSは、時間または周波数におけるレイヤ固有の非ゼロ位置にある同一のシンボルの重複を使用する。例として、LDS-直交周波数分割多重方式(OFDM)においては、信号点配置点をLDSブロックの非ゼロ周波数トーンで重複する。スパース・コード多元接続(SCMA)は、LDSの一般化であり、多次元コードブックを使用してトーンでデータを拡散し、シンボルを必ずしも重複することを必要としていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本開示の例示的な実施形態は、多次元信号点配置を設計および使用するためのシステムおよび方法を提供している。
【0005】
本開示の例示的な実施形態に従って、複数のコードブックのうちのコードブックを生成するための方法を提供している。方法は、設計デバイスによって、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成するステップであって、ユニタリ回転は多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップと、設計デバイスによって、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成するステップを含む。方法はまた、設計デバイスによって、複数のコードブックのうちのコードブックとして信号点配置点のセットを記憶するステップを含む。
【0006】
本開示の別の例示的な実施形態に従って、データを送信するための方法を提供している。方法は、送信デバイスによって、複数のコードブックを決定するステップであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用してコードブックを作成することによって、生成され、ユニタリ回転は多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップを含む。方法はまた、送信デバイスによって、第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって第1のデータレイヤに関連付けられた第1のデータを符号化するステップであって、第1のコードブックは第1のデータレイヤのみに割り当てられている、ステップと、送信デバイスによって、第2のコードブックから第2のコードワードを選択し第2のデータレイヤのみに第2のコードブックを割り当てることによって第2のデータレイヤに関連付けられた第2のデータを符号化するステップとを含む。方法は、送信デバイスによって、第1のコードワードおよび第2のコードワードを送信するステップをさらに含む。
【0007】
本開示の別の例示的な実施形態に従って、データを受信するための方法を提供している。方法は、受信デバイスによって、複数のコードブックを決定するステップであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用してコードブックを作成することによって、生成され、ユニタリ回転は多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、ステップを含む。方法はまた、受信デバイスによって、複数のコードワードを含む出力コードワードを受信するステップであって、各コードワードは複数のコードブックのうちの異なるコードブックに属し、複数のコードブックの各々は複数のデータレイヤのうちの異なるデータレイヤに関連付けられる、ステップと、受信デバイスによって、出力コードワード内の複数のコードワードのうちの第1のコードワードを特定するステップであって、第1のコードワードは複数のデータレイヤのうちの第1のデータレイヤのみに割り当てられている複数のコードブックのうちの第1のコードブックに属する、ステップとを含む。方法は、受信デバイスによって、第1のコードワードを復号して第1のデータを作成するステップをさらに含む。
【0008】
本開示の別の例示的な実施形態に従って、設計デバイスを提供している。設計デバイスは、プロセッサを備える。プロセッサは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成することであって、ユニタリ回転は多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、作成をし、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成し、通信システムにおける使用のために複数のコードブックのうちのコードブックとして信号点配置点のセットを記憶することであって、コードブックは複数のデータレイヤのうちの1つに割り当てられている、記憶をする。
【0009】
本開示の別の例示的な実施形態に従って、送信デバイスを提供している。送信デバイスは、プロセッサと、プロセッサに動作可能なように接続された送信機とを備える。プロセッサは、複数のコードブックを決定することであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成することであって、ユニタリ回転は多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、作成をし、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用してコードブックを作成することによって、生成される、決定をする。プロセッサは、第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって第1のデータレイヤに関連付けられた第1のデータを符号化することであって、第1のコードブックは第1のデータレイヤのみに割り当てられている、符号化をし、第2のコードブックから第2のコードワードを選択し第2のデータレイヤのみに第2のコードブックを割り当てることによって第2のデータレイヤに関連付けられた第2のデータを符号化する。送信機は、第1のコードワードおよび第2のコードワードを送信する。
【0010】
本開示の別の例示的な実施形態に従って、受信デバイスを提供している。受信デバイスは、プロセッサと、プロセッサに動作可能なように接続された受信機とを備える。プロセッサは、複数のコードブックをすることであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置の最小ユークリッド距離を維持しつつベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用してコードブックを作成することによって、生成される、決定をする。プロセッサは、出力コードワード内の複数のコードワードのうちの第1のコードワードを特定することであって、第1のコードワードは複数のデータレイヤのうちの第1のデータレイヤのみに割り当てられている複数のコードブックのうちの第1のコードブックに属する、特定をし、第1のコードワードを復号して第1のデータを作成することであって、出力コードワードは複数のコードワードを含み、各コードワードは複数のコードブックのうちの異なるコードブックに属し、複数のコードブックの各々は複数のデータレイヤのうちの異なるデータレイヤに関連付けられる、作成をする。受信機は、出力コードワードを受信する。
【0011】
実施形態の1つの利点は、コードブックとして使用するために多次元信号点配置を設計することへの体系的アプローチを提供することである。体系的アプローチを、格子信号点配置を含む任意の多次元信号点配置に適用できる。
【0012】
実施形態のさらなる利点は、ダイバーシティ利得を最大化するような最適化が可能だということである。さらに、積距離が、ユークリッド距離を損なうことなく最大化され得るので、スパース・コード多元接続(SCMA)コードワードなどにおけるような分散トーンに特に有用であり得る。
【0013】
本開示およびその利点の理解をより完全にするために、参考として添付の図面と併用して以下の説明をここでする。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1a】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的な通信システムの図である。
図1b】本明細書に記載の例示的な実施形態による、データを符号化するための例示的なSCMA符号器の図である。
図2】本明細書に記載の例示的な実施形態による、データを符号化するための例示的なSCMA多重化スキームの図である。
図3a】本明細書に記載の例示的な実施形態による、コードブックを生成するための例示的な技法の図である。
図3b】本明細書に記載の例示的な実施形態による、多次元複素マザー信号点配置を生成するための技法の例示的なハイレベル図である。
図3c】本明細書に記載の例示的な実施形態による、複数の実信号点配置を使用して多次元複素マザー信号点配置を生成するための技法の例示的なハイレベル図である。
図3d】本明細書に記載の例示的な実施形態による、多次元複素マザー信号点配置からコードブックを生成するための技法の例示的なハイレベル図である。
図4】本明細書に記載の例示的な実施形態による、多次元複素信号点配置を生成する際の演算の例示的なフロー図である。
図5】本明細書に記載の例示的な実施形態による、多次元複素信号点配置を生成する際の例示的な技法の図である。
図6a】本明細書に記載の例示的な実施形態による、デバイスがシャフリングを利用して多次元複素信号点配置を生成する際にデバイスにおいて生じる演算の例示的なフロー図である。
図6b】本明細書に記載の例示的な実施形態による、シャフリングを使用して生成された例示的な多次元複素信号点配置の例示的な図である。
図7】本明細書に記載の例示的な実施形態による、より高次元に対するシャフリングを使用して生成された例示的な多次元複素信号点配置の例示的な図である。
図8a】本明細書に記載の例示的な実施形態による、非ゼロ射影を最小化する回転を使用して生成された例示的な多次元複素信号点配置の例示的な図である。
図8b】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的な8点複素信号点配置(T6QAM)の図である。
図8c】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的な4点複素信号点配置(T4QAM)の図である。
図9a】本明細書に記載の例示的な実施形態による、送信デバイスが受信デバイスに情報を送信する際に送信デバイスにおいて生じる演算の例示的なフロー図である。
図9b】本明細書に記載の例示的な実施形態による、デバイスがコードブックを設計する際にデバイスにおいて生じる演算の例示的なフロー図である。
図9c】本明細書に記載の例示的な実施形態による、デバイスがシャフリングを使用してコードブックを設計する際にデバイスにおいて生じる演算の例示的なフロー図である。
図10】本明細書に記載の例示的な実施形態による、デバイスが送信デバイスから情報を受信する際にデバイスにおいて生じる演算の例示的なフロー図である。
図11a】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的な第1のデバイスの図である。
図11b】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的なコードブック決定ユニットの詳細図である。
図12】本明細書に記載の例示的な実施形態による、例示的な第2のデバイスの図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
現在の例示的な実施形態の動作およびその構造を以下に詳細に記載する。しかしながら、本開示は、様々な特定の状況において実施することができる、多くの適用可能な発明のコンセプトを提供している、と理解すべきである。記載した特定の実施形態は、その開示の特定の構造およびその開示を処理する方法を示しているにすぎず、開示の範囲を限定するものではない。
【0016】
開示の一実施形態は、多次元信号点配置を設計および使用することに関する。例として、設計デバイスは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成することであって、ユニタリ回転は多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、作成をし、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成し、通信システムにおける使用のために複数のコードブックのうちのコードブックとして信号点配置点のセットを記憶することであって、コードブックは複数のデータレイヤのうちの1つに割り当てられている、記憶をする。
【0017】
別の例として、送信デバイスは、複数のコードブックを決定することであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用してコードブックを作成することによって、生成され、ユニタリ回転は、多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、決定をする。送信デバイスは、第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって第1のデータレイヤに関連付けられた第1のデータを符号化することであって、第1のコードブックは第1のデータレイヤのみに割り当てられている、符号化をし、第2のコードブックから第2のコードワードを選択し第2のデータレイヤのみに第2のコードブックを割り当てることによって第2のデータレイヤに関連付けられた第2のデータを符号化し、第1のコードワードおよび第2のコードワードを送信する。
【0018】
別の例として、受信デバイスは、複数のコードブックを決定することであって、各コードブックは、ベースライン多次元信号点配置にユニタリ回転を適用して多次元マザー信号点配置を作成し、多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用してコードブックを作成することによって、生成され、ユニタリ回転は、多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化するように選択される、決定をする。受信デバイスは、複数のコードワードを含む出力コードワードを受信することであって、各コードワードは複数のコードブックのうちの異なるコードブックに属し、複数のコードブックの各々は複数のデータレイヤのうちの異なるデータレイヤに関連付けられる、受信をし、出力コードワード内の複数のコードワードのうちの第1のコードワードを特定することであって、第1のコードワードは複数のデータレイヤのうちの第1のデータレイヤのみに割り当てられている複数のコードブックのうちの第1のコードブックに属する、特定をし、第1のコードワードを復号して第1のデータを作成する。
【0019】
本開示は、特定の状況における例示的な実施形態、すなわち、スパース・コード多元接続(SCMA)を使用してより大きなデータトラフィックに関する要求を満たす高データレートを提供する通信システムに関して記載していく。しかしながら、多次元マザー信号点配置から導出したコードブックを使用する他の規格に準拠した通信システムおよび非規格通信システムに対しても本開示を適用すれば通信レートを増大する。
【0020】
SCMAは、バイナリデータストリーム、また一般には、Mが2以上の整数値であるM値データストリームなどのデータストリームを多次元コードワードに符号化する符号化技法である。SCMAは、データストリームを多次元コードワードに直接符号化し、直交振幅変調(QAM)シンボルマッピングを回避しており、従来のCDMA符号化を上回る符号化利得をもたらし得る。特に、SCMA符号化技法は、QAMシンボルではなく多次元コードワードを使用してデータストリームを搬送する。
【0021】
加えて、SCMA符号化は、従来のCDMA符号化でよく見られるような、異なる多重化レイヤに対して異なる拡散シーケンスを使用する、例えば、LDSにおけるLDSシグニチャとは対照的に、異なる多重化レイヤに対して異なるコードブックを使用することにより多元接続を提供している。さらに、SCMA符号化は、受信機がメッセージパッシングアルゴリズム(MPA)などの低複雑度のアルゴリズムを使用することができるスパースなコードワードを有するコードブックを通常は使用して、受信機によって受信した結合コードワードからそれぞれのコードワードを復調しており、それによって、受信機における処理の複雑度を低減している。
【0022】
図1aは、例示的な通信システム100を示している。通信システム100は、UE110乃至116などの複数のユーザ機器(UE)にサービスを提供し得る、eNB105およびeNB107などの複数の拡張型NodeB(eNB)を含む。eNBはまた、通信コントローラ、基地局、コントローラなどと称してもよいし、その一方で、UEはまた、モバイルステーション、ユーザ、端末、サブスクライバなどと称してもよい。一般に、eNBは、複数のUEに送信することを可能にする複数の送信アンテナを有して、複数のレイヤを単一のUE、またはその組合せに送信し得る。さらに、第1のeNBは、第2のUEからの伝送を受信もしているUEに送信し得る。デバイス(例えば、eNB105乃至107、およびUE110乃至116)は、SCMAを使用して通信し得る。
【0023】
さらに、2つのみのeNBといくつかのUEとを簡単のために図示しているが、通信システムが多数のUEと通信することが可能な複数のeNBを使用し得ることは理解されよう。
【0024】
通信システム100はまた、通信システム100内のeNB、UEなどによって使用されるコードブックを設計するために使用され得る設計デバイス120を含み得る。一般に、コードブックは、送信デバイスおよび/または受信デバイスによって使用され得る。設計デバイス120は、各コードブックが異なる多重化レイヤに割り当てられている複数のコードブックを設計し得る。設計デバイス120は、通信システム100内のeNBに複数のコードブックを提供し得るし、UEが通信システム100に関連付けられると、UEに複数のコードブックを順々に提供し得る。あるいは、設計デバイス120は、集中データベース、リモートディスクドライブなどのストレージデバイスに複数のコードブックを保存してもよい。複数のコードブックは、必要に応じてeNBおよび/またはUEによって、ストレージデバイスから読み出され得る。
【0025】
図1bは、データを符号化するための例示的なSCMA符号器150を示している。図1bに示したように、SCMA符号器150は、前方誤り訂正(FEC)符号器155から受信されるデータストリーム、例えば、バイナリデータストリーム(b1、b2)を、多次元コードワードにマッピングして、拡散復号器160および拡散コード165を使用して符号化されたデータストリーム(x1、x2、x3、x4)を取得する。多次元コードワードは、各コードブックが異なる多重化レイヤに関連付けられている異なる多次元コードブックに属し得る。本明細書に記載しているように、多重化レイヤは、通信システムの共有リソースで多重化データストリームを通信し得る任意のレイヤを含み得る。例として、多重化レイヤは、マルチ入力マルチ出力(MIMO)空間レイヤ、直交周波数分割多元接続(OFDMA)トーン、時分割多元接続(TDMA)レイヤなどを含み得る。
【0026】
図2は、データを符号化するための例示的なSCMA多重化スキーム200を示している。図2に示したように、SCMA多重化スキーム200は、コードブック210、コードブック220、コードブック230、コードブック240、コードブック250、およびコードブック260などの複数のコードブックを利用し得る。複数のコードブックのうちの各コードブックは、異なる多重化レイヤに割り当てられている。各コードブックは、複数の多次元コードワードを含む。より具体的には、コードブック210は、コードワード211乃至214を含み、コードブック220は、コードワード221乃至224を含み、コードブック230は、コードワード231乃至234を含み、コードブック240は、コードワード241乃至244を含み、コードブック250は、コードワード251乃至254を含み、コードブック260は、コードワード261乃至264を含む。
【0027】
それぞれのコードブックの各コードワードは、例えば、バイナリ、値といった、異なるデータにマッピングされ得る。事例的な例として、コードワード211、221、231、241、251、および261は、バイナリ値「00」にマッピングされており、コードワード212、222、232、242、252、および262は、バイナリ値「01」にマッピングされており、コードワード213、223、233、243、253、および263は、バイナリ値「10」にマッピングされており、コードワード214、224、234、244、254、および264は、バイナリ値「11」にマッピングされている。各々が4つのコードワードを有するように図2のコードブックを記載しているが、SCMAコードブックは一般的に任意の数のコードワードを有し得ることに留意されたい。例として、SCMAコードブックは、(例えば、バイナリ値「000」…「111」にマッピングされた)8個のコードワード、(例えば、バイナリ値「0000」…「1111」にマッピングされた)16個のコードワード、またはそれ以上を有していてもよい。
【0028】
図2に示したように、異なるコードワードは、多重化レイヤで送信されるバイナリデータに応じて、いくつかのコードブック210、220、230、240、250、および260から選択される。本例においては、バイナリ値「11」が第1の多重化レイヤで送信されているので、コードワード214はコードブック210から選択され、バイナリ値「01」が第2の多重化レイヤで送信されているので、コードワード222はコードブック220から選択され、バイナリ値「10」が第3の多重化レイヤで送信されているので、コードワード233はコードブック230から選択され、バイナリ値「01」が第4の多重化レイヤで送信されているので、コードワード242はコードブック240から選択され、バイナリ値「01」が第5の多重化レイヤで送信されているので、コードワード252はコードブック250から選択され、バイナリ値「11」が第6の多重化レイヤで送信されているので、コードワード264はコードブック260から選択されている。コードワード214、222、233、242、252、および264をその後、共に結合して、ネットワークの共有リソースで送信される多重化データストリーム280を形成し得る。特に、コードワード214、222、233、242、252、および264は、スパースなコードワードであり、そのため、多重化データストリーム280の受信時にMPAなどの低複雑度のアルゴリズムを使用して特定することができる。
【0029】
図3aは、コードブック360を生成するための技法300を示している。コードブック360は、SCMAを使用して通信システムにおいて使用され得る。一般に、コードブック360を1つまたは複数の多次元複素信号点配置から導出し得る。図3aに示したように、技法300は、マッピング行列310、実多次元信号点配置320、実ユニタリ行列330、多次元複素マザー信号点配置340、置換作用素350、ならびに位相および共役作用素355を含む、選択パラメータ310乃至355を含む。加えて、作用素Xは、行列乗算演算を表している一方で、作用素
【数1】
は、置換演算を表している。いくつかの実施形態においては、複数の多次元複素マザー信号点配置は、コードブックを生成するために使用され得ることに留意されたい。技法300は、リソースノードの入力ブランチに位相共役作用素を配置する追加のステップを含み得る。コードブック360は、図3に示したような様式においてパラメータ310乃至355を結合することによって取得され得る。要約すれば、(例えば、実多次元信号点配置320を実ユニタリ行列330と乗算することによって作成される(実多次元信号点配置320を実ユニタリ行列330と乗算した結果が実数である場合には、実数から複素数への変換もされる))多次元複素マザー信号点配置340は、特定の多重化レイヤまたはユーザに割り当てられている非ゼロトーンに従って決定されるマッピング行列310と乗算した位相および共役作用素355によって、置換され得る。
【0030】
例示的な実施形態によれば、多次元複素マザー信号点配置340は、ダイバーシティ利得を最大化するような方法で設計され得る。さらに、積距離が、ユークリッド距離を維持しつつ最大化され得るので、SCMAコードブックにおいて使用される分散トーンなどの分散トーンに特に有用であり得る。例示的な実施形態によれば、SCMAコードブックを生成する際に使用される多次元複素マザー信号点配置340などの、多次元複素マザー信号点配置を設計する際に使用される体系的アプローチを示している。
【0031】
図3bは、多次元複素マザー信号点配置を生成するための技法370のハイレベル図を示している。前述したように、ユニタリ回転372を、行列乗算演算374を使用してN次元複素信号点配置373に適用して、回転したN次元複素信号点配置である多次元マザー信号点配置375を作成し得る。ただし、SCMA通信システムなどの通信システムにおいて高い性能を得るために、N次元複素信号点配置373を選択する際に使用され得る設計基準は、最小ユークリッド距離を最大化することである。さらに、追加の設計基準は、各信号点配置における隣接点の数を低減することであってもよい。ユニタリ回転372が実数領域および/または虚数領域に適用されてもよいことに留意されたい。
【0032】
ユニタリ回転372はまた、ユニタリ回転372がN次元複素信号点配置373のユークリッド距離を維持しつつ多次元マザー信号点配置375中の点の距離関数を最適化する(例えば、最大化するまたは最小化する)ことを規定している設計基準に従って選択され得る。距離関数は、多次元マザー信号点配置375中の点の射影の距離についての関数であると一般的に見なされ得る。例として、距離関数は、多次元マザー信号点配置375中の点の射影の最小積距離であってもよく、最小積距離を、多次元マザー信号点配置375中の点の各ペアの射影の距離の積の最小値として記載している。距離関数の他の例示としては、多次元マザー信号点配置375中の信号点配置点の平均積距離(例えば、ペアワイズ平均)、指数p(ここで、pの範囲は[0, 1])の多次元マザー信号点配置375の信号点配置点のペアの射影の距離の一般化平均の最小値などが含まれる。距離関数として多次元マザー信号点配置375中の任意の特定の点の射影の距離についての関数を使用することができることに留意されたい。ユニタリ回転372に関する準最適な設計基準は、(N次元複素信号点配置373のユークリッド距離を維持しつつ多次元マザー信号点配置375中の点の射影の最小積距離を最大化する)上述した設計基準を増大するが同時に、複素次元当たりの射影の数を低減することであり得る。事例的な例として、N次元複素信号点配置373は、16点を含み得るが、ユニタリ回転372の適用後には、多次元マザー信号点配置375の射影は、より低い復調の複雑度のために9点を含み得る。
【0033】
一般的に、N次元複素信号点配置373の使用は、最適な結果をもたらし得る。しかしながら、その対応する設計基準を満たすそのような信号点配置の設計は、難しいものであり得る。設計をより容易にするとともにラベリングに(特に、グレイラベリングを適用することに)より適している他の信号点配置を使用することが可能となり得るが、準最適な結果をトレードオフすることになり得る。例として、N次元複素信号点配置373の代わりに、N次元格子信号点配置376またはN個のQAM信号点配置の積377を使用してもよい。N次元複素信号点配置373からN次元格子信号点配置376へN個のQAM信号点配置の積377へ移行することはまた、より容易な設計へと移行するがより低い最適な結果へと移行することになることに留意されたい。N個のQAM信号点配置の積377がN次元複素信号点配置373の代わりに使用される場合には、ユニタリ回転372が、受信機におけるデータの復元に有用となり得る多次元マザー信号点配置375の次元間の依存を生じさせ得ることに留意されたい。
【0034】
図3cは、複数の実信号点配置を使用して多次元複素マザー信号点配置を生成するための技法380のハイレベル図を示している。N次元複素信号点配置を使用して多次元マザー信号点配置を生成する代わりに、2つの独立したN次元実信号点配置、第1のN次元実信号点配置382および第2のN次元実信号点配置383、を使用してもよい。2つの独立したN次元実信号点配置は、2つのユニタリ回転、第1のユニタリ回転384および第2のユニタリ回転385、を用いてそれぞれ回転され得る。結果として得られた2つの回転したN次元実信号点配置は、多次元マザー信号点配置(N次元複素マザー信号点配置)の各部と見なされ得る。したがって、2つのN次元実信号点配置は、単一のN次元複素マザー信号点配置を生成するために使用され得る。2つの独立したN次元実信号点配置は、異なるユニタリ回転を用いて互いに独立して回転され得る。
【0035】
シャフリング386を結果として得られた2つの回転したN次元実信号点配置に適用してN次元複素マザー信号点配置387を作成してもよい。シャフリング386は、第1のN次元実信号点配置382の回転したバージョンの第Kの実次元および第2のN次元実信号点配置383の回転したバージョンの第Kの実次元に等しい多次元マザー信号点配置の第Kの複素次元として表され得る。一般に、シャフリング386は、N次元複素マザー信号点配置387の次元間の依存を生じさせる。
【0036】
図3dは、多次元複素マザー信号点配置392からコードブックを生成するための技法390のハイレベル図を示している。一般に、マッピング演算、次元置換演算、位相回転演算、共役演算、およびその組合せなどの演算は、多次元複素マザー信号点配置392からコードブックを生成するために使用され得る。第1の演算のセット393を多次元複素マザー信号点配置392に適用して、第1のレイヤに割り当てられ得る第1のコードブック395を生成してもよい。同様に、第2の演算のセット394を多次元複素マザー信号点配置392に適用して、第2のレイヤに割り当てられ得る第2のコードブック396を生成してもよい。通常は、異なる演算のセットは、異なるコードブックを生成するために使用され得る。ただし、コードブックの生成において異なる多次元複素マザー信号点配置を使用することが可能であってもよい。事例的な例として、2つの多次元複素マザー信号点配置を、3つの演算のセットとともに使用して、総計6つのコードブックを生成してもよい。
【0037】
一般に、多次元複素信号点配置にユニタリ回転を適用する技法は、多次元複素マザー信号点配置を生成するために使用され得る。それは、最大化された最小積距離などの最大化されたダイバーシティ利得および/または最適化された距離関数を用いて多次元複素マザー信号点配置を生成するために使用され得る。生成した多次元複素マザー信号点配置が、SCMA通信システムにおける使用に特に有用となり得る。技法は、最適化された最小ユークリッド距離を用いて、多次元複素信号点配置に、積距離を最大化するように特に選択されるユニタリ回転を適用することを含んでいてもよい。ユニタリ回転はまた、ダイバーシティ利得を最大化し得る。
【0038】
図4は、多次元複素マザー信号点配置を生成する際の演算450のフロー図を示している。演算450は、デバイスが多次元複素マザー信号点配置を生成する際に、例えば、UEへのダウンリンク伝送を送信するeNB、またはeNBへのアップリンク伝送を送信するUE、またはコードブックを生成する設計デバイスといった送信デバイスなどのデバイスにおいて生じる演算を示し得る。
【0039】
演算450は、デバイスが距離関数を最適化するユニタリ回転を取得する(ブロック455)ことで開始し得る。ユニタリ回転は、ユークリッド距離を維持しつつ最小積距離を最大化するなどの、距離関数、すなわち、点の射影の距離についての関数を最適化し得る。ユニタリ回転は、デバイスによってメモリに記憶および読み出されてもよい。さらに、単一のユニタリ回転は、多次元複素マザー信号点配置を生成するために使用されてもよい。あるいは、複数のユニタリ回転が、多重化レイヤ番号、多重化レイヤ識別子、ユーザ識別子などの選択基準に従って選択される特定のユニタリ回転を用いて、多次元複素マザー信号点配置を生成するために使用され得る。デバイスが、最適化されたユークリッド距離を有する信号点配置を取得し得る(ブロック460)。信号点配置は、デバイスによってメモリに記憶および読み出されてもよい。デバイスが、信号点配置にユニタリ回転を適用して、多次元信号点配置を作成し得る(ブロック465)。ユニタリ回転の適用後に結果として得られた信号点配置が実数である場合には、実数から複素数への変換などの演算が、実多次元信号点配置を多次元複素マザー信号点配置に変換し得る(ブロック470)。
【0040】
例示的な実施形態によれば、前述したように、より小さな信号点配置を乗算することによって生成される準最適な信号点配置を利用することが可能であってもよい。一般に、準最適な信号点配置は、準最適な信号点配置の次元毎に独立したより小さな信号点配置を使用して生成され得る。より小さな信号点配置を使用することは、完全に次元化した信号点配置と比較した場合、計算要件を低減し得る。通常は、準最適な信号点配置が、最適化されたユークリッド距離を有することはなくなり得る。事例的な例として、2実次元における2つの4点の信号点配置の各々を共に乗算して4実次元における16点の信号点配置を作成し得る。2つの4点の信号点配置は、次元毎に独立した直交振幅変調(QAM)を有し得る。直交信号点配置(すなわち、非ゼロトーン上の独立したQAM点)の回転が、非ゼロトーン間の依存を生じさせコリジョンの影響を軽減するために使用され得ることに留意されたい。さらに、最小積距離によって定量化され得るダイバーシティ(または同等なものとして、コリジョン回避)は、最小ユークリッド距離を犠牲にすることなく達成され得る。グレイラベリングなどの技法をQAMのために使用してもよい。ユニタリ回転を、上述したように準最適な信号点配置を適用して、例えば、最小積距離などの準最適な信号点配置の距離関数(すなわち、点の射影の距離についての関数)を最適化してもよい。
【0041】
図5は、多次元複素マザー信号点配置を生成する際の例示的な技法500を示している。技法500は、2つの4位相偏移変調(QPSK)信号点配置からの多次元複素マザー信号点配置の生成を示している。
【0042】
図5に示したように、4点を有する2つのQPSK信号点配置(参照符号「QPSK1」505および「QPSK2」507)の各々を、乗算して4実次元における16点の多次元信号点配置(信号点配置510)を作成し得る。ユニタリ回転515を、信号点配置510(すなわち、4実次元における16点の多次元信号点配置)に適用して、最適化された積距離を有する4実次元における16点の多次元信号点配置(信号点配置520)を作成し得る。信号点配置520を多次元マザー信号点配置と称してもよい。ユニタリ回転515の関数であり得る、信号点配置520の射影は、コードブックを生成するために使用され得る。射影の数がSCMA伝送中に存在する非ゼロトーンの数で決定されてもよいことにも留意されたい。例として、SCMA伝送が、非ゼロである4つのトーンのうちの2つを有する4つのトーンを含んでいる場合には、使用したユニタリ回転よって決まる2つの射影の特異性を有する2つの射影が存在することになる。多次元マザー信号点配置(信号点配置520)から生成されたコードブックのコードワードを送信されるデータに従って選択してSCMA伝送535の非ゼロトーンを満たし得る。さらに、線形および/または非線形演算を多次元マザー信号点配置に適用して追加のSCMAコードブックを作成してもよい。例として、異なる線形および/または非線形演算を信号点配置520に適用して異なる多重化レイヤおよび/またはユーザに関するSCMAコードブックを作成してもよい。図5に示したように、2つのQPSK信号点配置(信号点配置505および信号点配置507)中の点は各々2ビットを表し得る。したがって、結果として得られた16点の多次元マザー信号点配置において、SCMAブロックは、2x2ビット=4ビット情報を搬送し得る。
【0043】
例示的な実施形態によれば、前述したように、実軸および虚軸などの軸における多次元信号点配置のシャフリングを行ってもよい。より小さな信号点配置の乗算を利用する準最適な信号点配置のアプローチと同様に、計算リソースは、実軸および虚軸などの異なる軸に対して直交信号点配置を個別に且つ独立して回転させることによって節約され得る。
【0044】
図6aは、デバイスがシャフリングを利用して多次元複素信号点配置を生成する際にデバイスにおいて生じる演算600のフロー図を示している。演算600は、デバイスが多次元複素信号点配置を生成する際に、例えば、UEへのダウンリンク伝送を送信するeNB、またはeNBへのアップリンク伝送を送信するUE、またはコードブックを生成する設計デバイスといった送信デバイスなどのデバイスにおいて生じる演算を示し得る。
【0045】
演算600は、デバイスが信号点配置を取得する(ブロック605)ことで開始し得る。例として、デバイスは、2つの独立したN次元信号点配置を取得し得る、ここで、Nは、2以上の整数値である。N次元信号点配置は、N次元QAM信号点配置またはN次元格子信号点配置であってもよい。デバイスが、信号点配置にユニタリ回転を適用し得る(ブロック607)。デバイスが、回転した信号点配置の射影を取得し得る(ブロック609)。射影の数は、信号点配置に適用したユニタリ回転によって決まってもよい。デバイスが、射影をシャフリングし得る(ブロック611)。シャフリングは、回転した信号点配置の射影における点の再編成、再グループ化、または並び替えを含み得る。デバイスが、シャフリングした射影から多次元マザー信号点配置を取得し得る(ブロック613)。2つの回転したN次元信号点配置は、多次元マザー信号点配置の信号点配置点の実部および虚部に対応している。
【0046】
多次元信号点配置(すなわち、N個の回転したQAM信号点配置)の実部と虚部との分離は、多次元マザー信号点配置の複素次元間の依存を維持しつつ受信デバイスにおける復号処理の複雑度を低減するのに役立ち得る。事例的な例として、MPAにおいては、k個のシグニチャが同一の非ゼロトーンを共有している場合、および実次元当たりの各信号点配置の射影の数がm(またはトーン当たりまたは複素次元当たりではm2)として表せる場合には、復号処理の複雑度は、実部または虚部の分離をしなければm2kに比例する一方で、実部または虚部の分離をすればmkに比例する。したがって、複雑度の低減は、2倍の平方根のオーダーとなる。
【0047】
図6bは、シャフリングを使用して生成された例示的な多次元複素信号点配置の図650を示している。2つの独立した、回転した4点のQAM信号点配置が、2つの直交複素平面(第1の2次元QAM信号点配置655は、積距離を最大化する回転した第1のQAMを表しており、第2の2次元QAM信号点配置657は、積距離を最大化する回転した第2のQAMを表している)で構成される。構成は、4次元における16点の信号点配置をもたらす。4つのビットを4次元に直接割り当て得る(例として、第1の2つのビットを第1の複素平面上の射影に割り当て得るし、第2の2つのビットを第2の複素平面上の射影に割り当て得る)。例として、X1、X2、Y1、およびY2をそれぞれ第1の複素平面上の射影の実部および虚部ならびに第2の複素平面上の射影の実部および虚部とする。軸をシャフリングし、第1および第2の複素平面における信号の実部および虚部として異なる軸を設定することができる。例として、X1およびY1を(例えば、トーンまたはタイムスロットの表現であり得る)第1の複素平面上の信号の実部および虚部として設定してもよいし、X2およびY2を第2の複素平面上の信号の実部および虚部として設定してもよい。第1の2次元格子660は、実部として第1の2次元QAM信号点配置655と虚部として第2の2次元QAM信号点配置657とを有する回転した格子の第1の射影を表しており、第2の2次元格子662は、回転した格子の第2の射影を表している。
【0048】
図7は、より高次元に対するシャフリングを使用して生成された例示的な多次元複素信号点配置の図700を示している。第1の3次元QAM信号点配置705は、積距離を最大化する回転した第1のQAMを表しており、第2の3次元QAM信号点配置707は、積距離を最大化する回転した第2のQAMを表している。第1の2次元格子710は、実部として第1の3次元QAM信号点配置705と虚部として第2の3次元QAM信号点配置707とを有する回転した格子の第1の射影を表しており、第2の3次元格子712は、回転した格子の第2の射影を表しており、第3の3次元格子714は、回転した格子の第3の射影を表している。
【0049】
例示的な実施形態によれば、トーン毎により小さな射影を用いた多次元信号点配置は、受信デバイスにおける計算要件を低減するのに役立ち得る。MPAを利用して受信デバイスにおいて多重化されたコードワードを復号する場合には、各トーンに関連付けられている非ゼロ射影が多くなれば復号処理の複雑度が増大し得るので、各トーンに関連付けられている非ゼロ射影の数が重要となり得る。各トーンに関連付けられている非ゼロ射影の数を最小化し、それによって、復号処理の複雑度を低減するのに役立つ、ユニタリ回転を選択することが可能となり得る。ただし、最小積距離を犠牲にし得るし、性能に影響を与え得る。
【0050】
図8aは、非ゼロ射影を最小化する回転を使用して生成された例示的な多次元複素信号点配置の図800を示している。第1の2次元QAM信号点配置805は、回転した第1のQAMを表しており、第2の2次元QAM信号点配置807は、回転した第2のQAMを表している。第1の2次元信号点配置810は、実部として第1の2次元QAM信号点配置805と虚部として第2の2次元QAM信号点配置807とを有する回転した信号点配置の第1の射影を表しており、および第2の2次元信号点配置810は、回転した信号点配置の第2の射影を表している。第1の2次元格子810および第2の2次元格子812は各トーンに関連付けられている最小非ゼロ射影を有していることに留意されたい。
【0051】
図8bは、8点複素信号点配置(T6QAM)830を示している。第1の信号点配置835は、第1の次元における8点複素信号点配置830の射影であり、第2の信号点配置840は、第2の次元における8点複素信号点配置830の射影である。図8cは、4点複素信号点配置(T4QAM)860を示している。第1の信号点配置865、第2の信号点配置867、第3の信号点配置870、および第4の信号点配置872は、異なる次元における4点複素信号点配置860の射影である。
【0052】
図9aは、送信デバイスが受信デバイスに情報を送信する際に送信デバイスにおいて生じる演算900のフロー図を示している。演算900は、送信デバイスが受信デバイスに情報を送信する際に、UEへのダウンリンク伝送を送信するeNB、またはeNBへのアップリンク伝送を送信するUEなどの送信デバイスにおいて生じる演算を示し得る。
【0053】
演算900は、送信デバイスが複数のコードブックを決定する(ブロック905)ことで開始し得る。例示的な実施形態によれば、送信デバイスは、設計デバイスによって設計されストレージデバイスに記憶されている複数のコードブックをストレージデバイスから読み出してもよい。事例的な例として、送信デバイスは、初期電源投入シーケンス中、リセットシーケンス中、初期化シーケンス中などに、複数のコードブックを読み出してもよい。別の事例的な例として、送信デバイスは、周期的な様式、指定時刻、命令の受信時などに、複数のコードブックを読み出すように構成されてもよい。別の例示的な実施形態によれば、送信デバイスは、複数のコードブックを設計し、その後の使用のためにローカルストレージおよび/またはメモリにそれらを記憶してもよい。
【0054】
図9bは、デバイスがコードブックを設計する際にデバイスにおいて生じる演算930のフロー図を示している。演算930は、デバイスがコードブックを設計する際に、例えば、UEへのダウンリンク伝送を送信するeNB、またはeNBへのアップリンク伝送を送信するUE、またはコードブックを生成する設計デバイスといった送信デバイスなどのデバイスにおいて生じる演算を示し得る。
【0055】
演算930は、デバイスが信号点配置およびユニタリ回転を読み出す(ブロック935)ことで開始し得る。多次元マザー信号点配置中の点の距離関数を最適化するようにユニタリ回転を選択してもよい。デバイスが、最小ユークリッド距離を維持しつつ信号点配置にユニタリ回転を適用し得る(ブロック937)。デバイスは、信号点配置をユニタリ回転と乗算してもよい。回転した信号点配置を使用して多次元複素マザー信号点配置を形成し得る(ブロック939)。射影および/または演算のセットを多次元複素マザー信号点配置に適用してコードブックを導出し得る(ブロック941)。さらに、線形および/または非線形演算を回転した信号点配置に適用して追加のコードブックを導出してもよい。デバイスが、コードブックを記憶し得る(ブロック943)。コードブックを、メモリ、ローカルストレージ(ハードディスク、ソリッドステートメモリデバイスなど)、リモートストレージ(リモートハードディスク、ネットワークドライブ、データベースなど)などに記憶していてもよい。
【0056】
図9cは、デバイスがシャフリングを使用してコードブックを設計する際にデバイスにおいて生じる演算960のフロー図を示している。演算960は、デバイスがシャフリングを使用してコードブックを設計する際に、例えば、UEへのダウンリンク伝送を送信するeNB、またはeNBへのアップリンク伝送を送信するUE、またはコードブックを生成する設計デバイスといった送信デバイスなどのデバイスにおいて生じる演算を示し得る。
【0057】
演算960は、デバイスが信号点配置およびユニタリ回転を読み出す(ブロック965)ことで開始し得る。デバイスが、信号点配置を実部および虚部に分離し得る(ブロック967)。実軸および虚軸に重点を置いて記載しているが、それらが直交している限り他の軸を使用してもよいことに留意されたい。デバイスが、最小ユークリッド距離を維持しつつ信号点配置の実部および虚部にユニタリ回転を適用し得る(ブロック969)。異なるユニタリ回転を信号点配置の実部および虚部に適用してもよいし、または同一のユニタリ回転を適用してもよい。信号点配置の回転した実部および虚部をシャフリングし得る(ブロック971)。シャフリングおよび回転した実部および虚部を多次元複素マザー信号点配置として使用し得る(ブロック973)。射影および/または演算のセットを多次元複素マザー信号点配置に適用してコードブックを導出し得る(ブロック975)。さらに、線形および/または非線形演算を信号点配置の回転した実部および虚部のシャフリングの前および/または後に適用してさらなるコードブックを導出し得る。デバイスが、コードブックを記憶し得る(ブロック977)。コードブックを、メモリ、ローカルストレージ(ハードディスク、ソリッドステートメモリデバイスなど)またはリモートストレージ(リモートハードディスク、ネットワークドライブ、データベースなど)などのストレージデバイスなどに記憶していてもよい。
【0058】
図9aに戻って参照すれば、送信デバイスが、第1のデータおよび第2のデータを受信し得る(ブロック907)。第1のデータおよび第2のデータを、第1のデータストリームおよび第2のデータストリームの形式で送信デバイスにて受信してもよい。送信デバイスが、複数のコードブックのうちから第1のコードブックを使用して第1のデータを符号化して第1のコードワードを作成し得る(ブロック909)。例として、第1のデータは、第1の値を有していてもよく、送信デバイスは、第1のコードブック中のどのコードワードが第1の値に対応しているかを決定し、第1のコードワードとしてコードワードを使用してもよい。送信デバイスが、複数のコードブックのうちから第2のコードブックを使用して第2のコードワードとして第2のデータを符号化して第2のコードワードを作成し得る(ブロック911)。例として、第2のデータは、第2の値を有していてもよく、送信デバイスは、第2のコードブック中のどのコードワードが第2の値に対応しているかを決定し、第2のコードワードとしてコードワードを使用してもよい。第1のコードブックおよび第2のコードブックが特に、第1のデータストリームおよび第2のデータストリームにそれぞれ割り当てられていることに留意されたい。第1のデータストリームおよび第2のデータストリームに重点を置いて記載しているが、複数のデータストリームが存在していてもよく、本明細書に示した例示的な実施形態が2より大きい任意の数のデータストリームで動作可能であることにも留意されたい。
【0059】
送信デバイスが、第1のコードワードと第2のコードワードとを結合して出力コードワードを作成し得る(ブロック913)。前述したように、第1のコードワードおよび第2のコードワードを共に結び付けて出力コードワードを形成してもよい。送信デバイスが、出力コードワードを送信し得る(ブロック915)。出力コードワードを、通信システムの共有リソースで送信してもよい。
【0060】
図10は、デバイスが送信デバイスから情報を受信する際にデバイスにおいて生じる演算1000のフロー図を示している。演算1000は、受信デバイスが送信デバイスから情報を受信する際に、UEからアップリンク伝送を受信するeNB、またはeNBからダウンリンク伝送を受信するUEなどの受信デバイスにおいて生じる演算を示し得る。
【0061】
演算1000は、受信デバイスが複数のコードブックを決定する(ブロック1005)ことで開始し得る。例示的な実施形態によれば、受信デバイスは、設計デバイスによって設計されストレージデバイスに記憶されている複数のコードブックをストレージデバイスから読み出してもよい。事例的な例として、受信デバイスは、初期電源投入シーケンス中、リセットシーケンス中、初期化シーケンス中などに、複数のコードブックを読み出してもよい。別の事例的な例として、受信デバイスは、周期的な様式、指定時刻、命令の受信時などに、複数のコードブックを読み出すように構成されてもよい。別の例示的な実施形態によれば、受信デバイスは、複数のコードブックを設計し、その後の使用のためにローカルストレージおよび/またはメモリにそれらを記憶してもよい。
【0062】
受信デバイスが、出力コードワードを有する信号を受信し得る(ブロック1007)。信号を、通信システムの共有リソースで受信してもよい。受信デバイスが、出力コードワードから第1のコードワードを特定し得る(ブロック1009)。第1のコードワードは、第1のレイヤに割り当てられている第1のコードブックに関連付けられていてもよいし、MPAなどの復号アルゴリズムに従って特定されてもよい。受信デバイスが、第1のコードブックを使用して第1のコードワードを復号して第1のデータを決定し得る(ブロック1011)。受信デバイスが、出力コードワードから第2のコードワードを特定し得る(ブロック1013)。第2のコードワードは、第2のレイヤに割り当てられている第2のコードブックに関連付けられていてもよいし、復号アルゴリズムに従って特定されてもよい。受信デバイスが、第2のコードブックを使用して第2のコードワードを復号して第2のデータを決定し得る(ブロック1015)。第1のレイヤおよび第2のレイヤに重点を置いて記載しているが、複数のレイヤが存在していてもよく、本明細書に示した例示的な実施形態が2より大きい任意の数のレイヤで動作可能であることにも留意されたい。受信デバイスが、第1のデータから第1のデータストリームを、第2のデータから第2のデータストリームを、それぞれ再構成し得る(ブロック1017)。
【0063】
図11aは、第1のデバイス1100を示している。デバイス1100は、基地局、アクセスポイント、NodeB、eNB、ベース端末ステーションなどの通信コントローラ、またはモバイルステーション、ユーザ、サブスクライバ、端末などのユーザ機器、またはコードブックを生成するように構成される設計デバイスの実施形態であり得る。デバイス1100は、本明細書に記載した実施形態のうちのいくつかの実施形態を実施するために使用され得る。図11aに示したように、送信機1105は、パケットなどを送信するように構成される。デバイス1100はまた、パケットなどを受信するように構成される受信機1110を備える。
【0064】
コードブック決定ユニット1120は、信号点配置にユニタリ回転を適用することによって信号点配置から多次元マザー信号点配置を生成するように構成される。コードブック決定ユニット1120は、マッピング演算、次元置換演算、位相回転演算、共役演算、およびその組合せなどの演算のセットを適用することによって多次元マザー信号点配置からコードブックを生成するように構成される。コードブック決定ユニット1120は、軸をシャフリングするとともに、回転した信号点配置の射影をするように構成される。コードブック決定ユニット1120は、信号点配置および/または射影に線形および/または非線形演算を適用するように構成される。コードブック決定ユニット1120は、ストレージデバイスからコードブックを読み出すように構成される。データ符号化ユニット1122は、レイヤまたはユーザに割り当てられているコードブックを利用してレイヤまたはユーザに関するデータを符号化するように構成される。データ符号化ユニット1122は、データの値に従ってコードブックからコードワードを選択するように構成される。結合ユニット1124は、コードワードを共に結合して出力コードワードを作成するように構成される。記憶制御ユニット1126は、メモリ、ローカルストレージ、リモートストレージなどのストレージデバイスからコードブックなどの情報の記憶および/または読み出しを制御するように構成される。メモリ1130は、信号点配置、多次元マザー信号点配置、ユニタリ回転、データ、コードブック、コードワード、出力コードワードなどを記憶するように構成される。
【0065】
デバイス1100の要素を、特定のハードウェアロジックブロックとして実装してもよい。代わりに、デバイス1100の要素を、プロセッサ、コントローラ、特定用途向け集積回路などにおいて実行するソフトウェアとして実装してもよい。さらに別の代わりとして、デバイス1100の要素を、ソフトウェアおよび/またはハードウェアの組合せとして実装してもよい。
【0066】
例として、受信機1110および送信機1105を、特定のハードウェアブロックとして実装してもよい一方で、コードブック決定ユニット1120、データ符号化ユニット1122、多重化ユニット1124、および記憶制御ユニット1126は、マイクロプロセッサ(プロセッサ1115など)またはカスタム回路またはフィールドプログラマブルロジックアレイのカスタムコンパイル型ロジックアレイにおいて実行するソフトウェアモジュールであってもよい。コードブック決定ユニット1120、データ符号化ユニット1122、多重化ユニット1124、および記憶制御ユニット1126は、メモリ1130に記憶されているモジュールであってもよい。
【0067】
図11bは、コードブックを生成するように構成される例示的なコードブック決定ユニット1150の詳細図を示している。コードブック決定ユニット1150は、信号点配置処理ユニット1155と、回転ユニット1157と、射影処理ユニット1159と、シャフリングユニット1161とを備える。信号点配置処理ユニット1155は、信号点配置を共に乗算すること、例えば信号点配置の実部および/または虚部などといった部分を抽出することを含む、信号点配置を処理するように構成される。回転ユニット1157は、信号点配置にユニタリ回転を適用するように構成される。ユニタリ回転は、最小ユークリッド距離を最大化するなど、距離関数を最適化し得る。射影処理ユニット1159は、信号点配置の、例えば、ある軸方向への、射影をするように構成される。シャフリングユニット1161は、信号点配置の軸をシャフリングするように構成される。
【0068】
図12は、第2のデバイス1200を示している。デバイス1200は、基地局、アクセスポイント、NodeB、eNB、ベース端末ステーションなどの通信コントローラ、またはモバイルステーション、ユーザ、サブスクライバ、端末などのユーザ機器を含む、受信デバイスの実施形態であり得る。デバイス1200は、本明細書に記載した実施形態のうちのいくつかの実施形態を実施するために使用され得る。図12に示したように、送信機1205は、パケットなどを送信するように構成される。デバイス1200はまた、パケットなどを受信するように構成される受信機1210を備える。
【0069】
コードブック決定ユニット1220は、信号点配置にユニタリ回転を適用することによって信号点配置から多次元マザー信号点配置を生成するように構成される。コードブック決定ユニット1120は、マッピング演算、次元置換演算、位相回転演算、共役演算、およびその組合せなどの演算のセットを適用することによって多次元マザー信号点配置からコードブックを生成するように構成される。コードブック決定ユニット1220は、軸をシャフリングするとともに、回転した信号点配置の射影をするように構成される。コードブック決定ユニット1220は、信号点配置および/または射影に線形および/または非線形演算を適用するように構成される。コードブック決定ユニット1220は、ストレージデバイスからコードブックを読み出すように構成される。データ復号ユニット1222は、レイヤまたはユーザに割り当てられているコードブックを利用して出力コードワードからレイヤまたはユーザに関するデータを符号化するように構成される。データ復号ユニット1222は、MPAなどの復号アルゴリズムを使用して出力コードワードからレイヤまたはユーザに関するコードワードを特定し、コードワードを照合しコードブックを使用してデータを復号するように構成される。メモリ1230は、信号点配置、多次元マザー信号点配置、ユニタリ回転、データ、コードブック、コードワード、出力コードワードなどを記憶するように構成される。
【0070】
デバイス1200の要素を、特定のハードウェアロジックブロックとして実装してもよい。代わりに、デバイス1200の要素を、プロセッサ、コントローラ、特定用途向け集積回路などにおいて実行するソフトウェアとして実装してもよい。さらに別の代わりとして、デバイス1200の要素を、ソフトウェアおよび/またはハードウェアの組合せとして実装してもよい。
【0071】
例として、受信機1210および送信機1205を、特定のハードウェアブロックとして実装してもよい一方で、コードブック決定ユニット1220、およびデータ復号ユニット1222は、マイクロプロセッサ(プロセッサ1215など)またはカスタム回路またはフィールドプログラマブルロジックアレイのカスタムコンパイル型ロジックアレイにおいて実行するソフトウェアモジュールであってもよい。コードブック決定ユニット1220、およびデータ復号ユニット1222は、メモリ1230に記憶されているモジュールであってもよい。
【0072】
本開示およびその利点を詳細に記載してきたが、添付の特許請求の範囲によって規定されているような開示の精神および範囲を逸脱しない限り、様々な変更、置換および修正を本明細書においてし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【0073】
1105 送信機
1110 受信機
1120 コードブック決定ユニット
1122 データ符号化ユニット
1124 結合ユニット
1126 記憶制御ユニット
1130 メモリ
1155 信号点配置処理ユニット
1157 回転ユニット
1159 射影処理ユニット
1161 シャフリングユニット
1205 送信機
1210 受信機
1220 コードブック決定ユニット
1222 データ復号ユニット
1230 メモリ
図1a
図1b
図2
図3a
図3b
図3c
図3d
図4
図5
図6a
図6b
図7
図8a
図8b
図8c
図9a
図9b
図9c
図10
図11a
図11b
図12
【手続補正書】
【提出日】2016年1月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
データを送信するための方法であって、
送信デバイスによって、複数のコードブックを決定するステップであって、各コードブックは、多次元マザー信号点配置のユークリッド距離を含む前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化することによって前記多次元マザー信号点配置を作成し、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成し、前記コードブックとして前記信号点配置点のセットを記憶することによって、生成される、ステップと、
前記送信デバイスによって、第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって第1のデータレイヤに関連付けられた第1のデータを符号化するステップであって、前記第1のコードブックは前記第1のデータレイヤのみに割り当てられている、ステップと、
前記送信デバイスによって、第2のコードブックから第2のコードワードを選択し第2のデータレイヤのみに前記第2のコードブックを割り当てることによって前記第2のデータレイヤに関連付けられた第2のデータを符号化するステップと、
前記送信デバイスによって、前記第1のコードワードおよび前記第2のコードワードを送信するステップとを含む、方法。
【請求項2】
前記第1のコードワードおよび前記第2のコードワードを送信するステップは、通信ネットワークの共有リソースで生じる、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第1のコードワードと前記第2のコードワードとを結合して出力コードワードを作成するステップと、
前記出力コードワードを送信するステップとをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
前記複数のコードブックを決定するステップは、ストレージデバイスから前記複数のコードブックを読み出すステップを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記第1のデータを符号化するステップは、
前記第1のデータの第1の値に従って前記第1のコードブック中の第1の複数のコードワードから前記第1のコードワードを選択するステップを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記多次元マザー信号点配置はN次元複素信号点配置であり、Nは2以上の整数である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記距離関数は、前記多次元マザー信号点配置の点に対応する複数の射影の点の距離の関数を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
グレイラベリングを、前記多次元マザー信号点配置に前記演算のセットを適用して前記信号点配置点のセットを作成する間に使用する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
データを受信するための方法であって、
受信デバイスによって、複数のコードブックを決定するステップであって、各コードブックは、多次元マザー信号点配置のユークリッド距離を含む前記多次元マザー信号点配置の距離関数を最適化することによって前記多次元マザー信号点配置を作成し、前記多次元マザー信号点配置に演算のセットを適用して信号点配置点のセットを作成し、前記コードブックとして前記信号点配置点のセットを記憶することによって、生成される、ステップと、
前記受信デバイスによって、複数のコードワードを含む出力コードワードを受信するステップであって、各コードワードは前記複数のコードブックのうちの異なるコードブックに属し、前記複数のコードブックの各々は複数のデータレイヤのうちの異なるデータレイヤに関連付けられる、ステップと、
前記受信デバイスによって、前記出力コードワード内の複数のコードワードのうちの第1のコードワードを特定するステップであって、前記第1のコードワードは前記複数のデータレイヤのうちの第1のデータレイヤのみに割り当てられている前記複数のコードブックのうちの第1のコードブックに属する、ステップと、
前記受信デバイスによって、前記第1のコードワードを復号して第1のデータを作成するステップとを含む、方法。
【請求項10】
前記第1のコードワードは、メッセージパッシングアルゴリズム(MPA)を使用して特定される、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記第1のコードワードを復号することは、
前記第1のコードワードに対応する前記第1のコードブック中のエントリに関連付けられたインデックスに関して前記第1のコードブックを検索するステップと、
前記インデックスと等しくなるように前記第1のデータを設定するステップとを含む、請求項9または10に記載の方法。
【請求項12】
前記距離関数は、前記多次元マザー信号点配置の点に対応する複数の射影の点の距離の関数を含む、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
グレイラベリングを、前記多次元マザー信号点配置に前記演算のセットを適用して前記信号点配置点のセットを作成する間に使用する、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
請求項1から8のいずれか一項に記載の方法における処理を実施するように構成される手段を備える、送信デバイス。
【請求項15】
請求項9から13のいずれか一項に記載の方法における処理を実施するように構成される手段を備える、受信デバイス。
【国際調査報告】