JP2004519178A - 変調タイプのブラインド検出方法およびそのシステム - Google Patents
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Abstract
本発明は、通信システムの受信機側で送信前において、送信機側においてシンボル変調に使用される変調コンステレーションについての認識がなくても、変調シンボルの復調を行う方法および受信機に関する。当該方法は、階層的変調コンステレーションのグループの1つのシンボルとして変調シンボルを解釈し、誤り訂正復号(FEC)技術を用いて復調したシンボルを復号し、推定した変調コンステレーションに従ってシンボルを復調するステップを有し、最後に復号シンボルの正確性チェックをおこなう。当該受信機は対応の解釈装置、復調器、誤り訂正復号(FEC)復号器、および復調シンボルの正確性チェックを行う手段(24)を具備する。
Description
【0001】
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、通信システムの受信機側で送信前に送信機側がシンボル変調のために使用する変調方式についての認識がなくても変調シンボルを復調する方法に関する。また、本発明はそのような復調方式を実行する通信システムの受信機に関する。
【0002】
2.従来技術の説明
通信システムでは高速データ送信を実現するため、情報の高変調度送信が必要である。しかし、変調度が高くなればなるほど復調後一定の数のビットを正しく復号できない確率が高くなる。したがって、変調度をチャネルの品質に応じて適合させることが望ましい場合がある。これは、適合化の理由がチャネル条件、雑音/干渉限界、スケジューリング要件または無線資源の可用性のいずれか1つであるような無線通信システムにとって特に重要である。特定の基準がすべてを網羅するものではないことは当業者にとって明らかである。通常、適応変調は送信エラーに対する堅牢性を犠牲にして送信データ量を増加することができる多数の変調度を要する。
【0003】
通信システムの受信機は受信信号の変調ができなければならない。適応変調送信に対応する既知の技術として、いわゆる「ブラインド変調」がある。ここで、送信機側が使用する変調方式は受信機側には知られていない。したがって、受信機は異なる変調コンステレーションに応じて受信信号を変調しなければならない。どの変調方式を使用するかを決定するためにはある種の誤り検出方式が必要であり、推定したある変調度に対してその誤り検出方式で誤りが検出されない場合、この変調度を復調に選択する。
【0004】
しかし、特に干渉やチャネル条件が頻繁に変化する無線通信システムにおいては、低いチャネル品質に起因する誤りと、受信機側で推定した変調度が送信機側で使用する変調方式と一致しないことに起因する誤りとを区別することは困難である。したがって、「ブラインド変調」はデータ送信が誤りに対してきわめて強いという条件下でのみ機能する。
【0005】
「ブラインド変調」の一例は2000年11月12日から15日、タイのバンコクで開催された第3回無線パーソナル・マルチメディア通信に関する国際シンポジウム(WPMC)で紹介された「変調情報送信を使用しない適応変調システム用階層復調方式」に開示されている。
【0006】
その他の既知適応変調方法は、使用する変調方式またはコンステレーションの知識を必要とする。したがって、変調シンボルに加えて、送信前に送信機でどの変調方式を使用してシンボルを変調したかを受信機に告げる情報を送信することが技術的に知られている。この知識を用いて受信機は正しい復調を適用することができる。当技術において知られている別の方法は、将来のシンボルに送信機がどの変調方式を使用すべきかを受信機に決定させるものである。あるアルゴリズム(例えばチャネル条件に依存するアルゴリズム)によれば、受信機は所望の変調方式に関する情報について決定しフィードバック・チャネルを通じて送信機にその情報を送信する。
【0007】
上記の2つの方法の難点は、追加の信号送信を必要とすること、すなわち、選択した変調または復調を促進するための他のオーバヘッドを表示する通信リソースの一部を占有することである。このことはユーザが所望の情報を送信するために利用できる通信リソースが少なくなることを意味している。最後に、従来技術の変調方法では受信機のハードウェアの煩雑さが増す。
【0008】
発明の概要
本発明の目的は、変調動作のためにオーバヘッド信号を送信することなく、また受信機の煩雑さを増すことなく、未知の変調方式で変調されたシンボルを正しく復調できる通信システムにおける復調方法および受信機を提供することである。
【0009】
この目的は請求項1に記載の方法のステップに定義された復調方法に従い、また請求項9の機能を持つ受信機によってそれぞれ達成される。
【0010】
本発明の方法および受信機によれば、変調シンボルは階層的変調コンステレーションのグループの1つのシンボルとして解釈され、推定したコンステレーションに従って復調される。その後、復調されたシンボルはFEC技術を用いて復号された後、その正確さをチェックされる。
【0011】
したがって、送信機は復調動作のためにオーバヘッド信号を送る必要はなく、受信機はFEC技術を導入することによる「試行錯誤」の原則に従って信号を復調し、劣悪なチャネル状態を補うために復号動作における送信誤りが確実に訂正されるようにする。正しい変調コンステレーションが見つかるまでに何度か試行錯誤を繰り返す必要があるが、そのような復調方式はきわめて単純で信号処理回路でかなり容易に実施できる。したがって、本発明の該当する復調受信機の構造もかなり単純化することができる。
【0012】
さらに、本発明は、ほとんどの通信システム、特に無線通信システムにおいて復調したシンボルの正確さの確認は、無線リンクの品質などの他の基準を評価する標準手順としてすでに実行ずみである、ということを利用する。
【0013】
別の方法の実施の形態によれば、復号結果、すなわち変調シンボルが正しいかどうかを判断するためにFEC技術を使用する。本実施の形態によれば、復調シンボルの正確さを別途検証する必要性を回避するので、本方法はさらに単純化される。
【0014】
本方法の1つの変形例によれば、復調シンボルの正確さの確認ステップは、復調シンボルを高速かつ信頼性の高い方法で検出する独立した巡回冗長検査(CRC)誤り検出装置で実行する。
【0015】
さらに本方法の別の実施の形態によれば、変調シンボルはMビット列構造によって構成される。したがって、変調コンステレーションは、複数の2M変調シンボルによって形成される。定義された変調シンボルの構造は、シンボル・ビットをビットごとに決定境界によって決められた複数の領域を含む信号コンステレーション図にマッピングするのに有用である。
【0016】
本方法のさらに別の実施の形態によれば、解釈および復調ステップが連続して繰り返され、繰り返しの度に変調シンボルは可能な複数の変調コンステレーションの別の一つのシンボルとして解釈される。したがって、本方法は正しい復調シンボルが得られるまで解釈と復調のステップを繰り返す。これに該当する本発明の受信機の実施の形態は、解釈装置に正確性チェックの結果に関して通知するフィードバック・ループを含む。
【0017】
本発明の方法の変形例によれば、解釈と復調のステップは複数の異なる変調コンステレーションに対して同時に実行される。さらに、復調シンボルは正確性チェックの結果に応じて選択される。これに該当する受信機の実施の形態において、解釈と復調の手段は、同時処理を可能にするために並列分岐される。本実施の形態によれば、ハードウェアの煩雑さは増加するが正しい復調シンボルが非常に迅速に得られる点で有利である。
【0018】
本方法の別の有利な実施の形態によれば、変調コンステレーションは変調度によって異なり、解釈と復調のステップの繰り返しは変調度の高い順番に実行される。また、繰り返しは正しい復調シンボルを提供した直前の成功した変調コンステレーションに基づいて実行することができる。
【0019】
好ましい実施例の詳細な説明
以下、本発明をより良く理解するために、実施の形態について以下の添付図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
図1乃至図4と関連して、階層変調コンステレーションのグループの概念を説明する。各図において、ビット値Sxは複素信号平面の領域にマップされる。一般にシンボルSはM組の符号ビットの構造S0…SM−1から構成される。したがって、2M個の変調シンボルが可能であり、その全体が変調コンステレーションまたはシンボル・アルファベットを形成する。通信システムにおいて、いくつかの変調コンステレーションが一般に可能であるが、変調コンステレーションは変調度を定義するのに使用するビット数で区別される。
【0021】
信号コンステレーション図の領域は、シンボルS内のビット位置および“+1”か“−1”のいずれかであるそのビット値Sxに依存する。“*”はそのビットに対する領域に影響しないビット値を意味する。図1のようなコンステレーションは、ビットS0が2つの異なる領域、すなわち“−1”のビット値を持つ左側または“+1”のビット値を持つ網掛けした右側にマップされる。第2、第3、第4位置のビットに対応する同様のコンステレーションを図2乃至図4にそれぞれ示す。したがって、これらの図は図5に示す16−QAMシンボルを形成する全部で4ビットに対応する領域を示す。説明を簡単にするために、図5において各ビットはその符号“+”または“−”のみで表す。変調度が増加する場合、このプロセスは理論的には無限に継続する。
【0022】
それぞれのビットSx(x=0…M−1)に該当するM個の領域を重ねると、復調器が通常シンボルS=(S0…SM−1)に対する決定境界を定義する領域が得られる。ここでS0は「トップ・ビット」として指定され、SM−1は「ボトム・ビット」と指定される。通信システムで送信される特定シンボルは通常そのような決定領域の中央に位置する。
【0023】
信号コンステレーション図におけるデジタル復調の詳細に関しては、例えばPROAKISの「デジタル通信、第3版」(1995年、McGraw−Hill、ISBN 0−07−051726−6、頁173ff)を参照のこと。
【0024】
図6は本発明の方法を適用した典型的な送信機10を示す。情報ビット源11から情報ワードを構成する長さIの情報ビット・シーケンスがCRC符号器12に入力される。符号器において、情報ワードには長さCの誤り検出チェックサム(例えばCRC)が追加される。その結果長さI+CのシーケンスがFEC符号器13で処理され、受信機で誤り修正に使用する冗長性を追加する。FEC符号器の出力は長さNの符号語を構成する符号ビットのシーケンスで、変調器14に入力され、そこでシンボルSが符号語から構成される。上述のように、シンボルSは一般にビットS0…SM−1のMビット列の構造を持つ。最後に、シンボルは通信システムの物理通信チャネル15にマップされ、例えば無線通信システムに適したTDMA、CDMAまたはFDMA多重方式などの既知送信方法によって送信される。通信チャネル用の特定要件に応じて他の変調方式も同様に適用できることは当業者には明白である。
【0025】
図7は、本発明による受信機の第1の実施の形態を示す。通信チャネル15を通じてシンボルSを受信すると、復調器21は送信システムで発生する最高の変調度を推定してシンボルの復調を開始する。したがって、発生する最高の変調順位のシンボルを構成するMビット列の値は解釈装置22のバッファに格納される。
【0026】
解釈装置22は復調器21から受信した復調情報の一部のみを利用して、コンステレーション点が少ない、すなわち、変調度の低い他の変調コンステレーションから発生したかのように変調シンボルを扱う。例えば、復調器を16−QAM用に構成した場合、解釈装置22は2つの最上位ビットのみをその出力に送信することによってその入力を解釈する。復調器21と解釈装置22を併せた機能は、このようにQPSK用復調器の機能と同一である。しかし、この効果は使用した変調コンステレーションの構造が図1乃至図4に関して上記のように階層的であることを前提とする。
【0027】
その後、解釈装置のバッファは、受信シンボルの誤りを修正するためにFEC復号器23に情報ビット数を提供する。復号後、CRC検出器24は復号した情報ビットに対して誤り検出チェックを実行して符号語の復号が正しく実行されたかどうかを判断する。
【0028】
FECおよびCRC符号化技術の詳細は、Sampei,Seiichiの「デジタル無線技術のグローバル無線通信への応用」(Prentice Hall、1997年、ISBN 0−13−214272−4、第6章)から得られる。
【0029】
結果に誤りが含まれない場合、符合語が情報ビットのシーケンスとして出力される。誤り検出で復調シンボルが正しくないことが発見された場合、フィードバック・ループ25が解釈および復調動作を繰り返すよう、解釈装置22に命令コマンドを与える。
【0030】
2回目の反復において、直前の変調コンステレーションが不正であると推定し、したがって異なる変調コンステレーションを試みる。例えば、修正のため下位の変調コンステレーションが正しいと推定し、この変調コンステレーションの該当するビット数を解釈装置22のバッファに入力する。復号および誤り検出後、結果に誤りがないかどうかを改めて判断する。
【0031】
このプロセスは、可能な変調度数に到達するか誤り検出が正しい受信を表示するまで継続する。階層変調に対する上記の方法の効果は、解釈装置の後、FEC復号器に対する入力値が復調器がちょうど下位の変調のため動作している場合と同じであることである。
【0032】
以下、可能な変調度の例を示す。
64−QAM:1シンボル=6ビット、M1=6
16−QAM:1シンボル=4ビット、M2=4
QPSK:1シンボル=2ビット、M2=2
一般に、反復sごとに、各シンボルの上位Mmax−ksビットの値はk1=0で始まって解釈装置のバッファからFEC復号器に適用される。各シンボルSの下位Ks=Mmax−Msの値はFEC復号器には送信されない。各変調コンステレーションが2M個のコンステレーション点から構成され、すべての反復sに対してMs>M1の場合、ks=M1−Ms(M1はMmaxに等しい)である。
【0033】
この例において、可能な変調度数、つまり反復数は3である。連続した反復において、各シンボルの上位Mmax−ksビットの値は解釈装置のバッファ22に入力される。最初の反復において、すべての6値は復号器に送信される。したがって、k1=0である。CRC検出器24からの誤り出力の場合、復調および復号動作が反復される。2回目の反復k2=2の場合、各シンボルの上位4値のみが復号器に送信される。これは16−QAM変調方式に従って受信信号を復調するのと等価である。最後に3番目と最後の反復でks=4であり、上位2値のみ復号器に送られるが、これはQPSK変調と等価である。その結果、受信機に必要なのは1台の変調器のみであるが、出力はあたかも複数の復号器が存在するかのように解釈される。
【0034】
上記の実施の形態において、値ksはインクリメントされている。インクリメント値は使用する変調コンステレーションのタイプに依存する。2のインクリメント値は、64−QAMを利用可能な最上位の変調コンステレーションであると仮定した場合、受信シンボルを64−QAM→16−QAM→QPSKシンボルのような解釈の連鎖を生成することになるので、QAM信号コンステレーションに適用可能である。しかし、インクリメント値は一定である必要はなく、システムが使用する変調コンステレーションによって変わる。例えば、インクリメント値は16−PSK→8−PSK→2−PSKのように変化し、k1=0、k2=1、k3=3の値をとることができる。
【0035】
復調はまず最上位の変調コンステレーションに対して試みるべきであることを前に述べたが、そのような試みは上位から下位に順番に実行できることは当業者にとっては明白なことである。また、最後に正しく検出した変調コンステレーションは、もっとも確率の高い変調コンステレーションが以前の変調で使用した変調コンステレーションであるという推論に基づいてまず試みることができる。
【0036】
正しい復号が不可能である場合、復号ループのどれが最小のビット誤り数となったかを示す方法がないので(誤って)復号した情報ワードのいずれも出力として選択できる。したがって、いずれの出力も最終的決定として採用することができる。再び、システムによっては先回の復調時に成功した変調出力を選択することが有効である場合がある。
【0037】
図8を参照して本発明による受信機の別の実施の形態を説明する。この実施の形態は、フィードバック・ループ25の代わりにそれぞれ解釈装置22−1、22−2、…、22−n、FEC復号器23−1、23−2、…、23−nおよびCRC検出器24−1、24−2、…、24−nを具備する複数の並列分岐を用いる点で図7の実施の形態と異なる。各分岐の要素は本質的に図7の実施の形態で点線で囲んだ要素に該当する。各分岐において、解釈装置は異なるk値を使用してkがとりうるすべての値に対応する復調器21からの受信シンボルを同時に復調する。したがって、シンボルは可能なすべての復調コンステレーションに対して同時に復調される。その後、セレクター26はすべての分岐から復調の結果誤りが発生しなかったことを示す分岐を選択し、最後の判断のためのアクティブ分岐として選択する。
【0038】
図7および図8の実施の形態の別の変形例として、CRC検出器をFEC復号動作が正しいかどうかを判定できるFEC復号器で置き換えることができる。FEC復号器の出力が正しいかどうかをチェックする別の形態も誤り検出器24に代わるものとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図2】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図3】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図4】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図5】
複素信号面における16QAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図6】
本発明の方法を適用した通信システムの送信機を示す図
【図7】
本発明の受信機の第1の実施の形態を示す図
【図8】
本発明の受信機の第2の実施の形態を示す図
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、通信システムの受信機側で送信前に送信機側がシンボル変調のために使用する変調方式についての認識がなくても変調シンボルを復調する方法に関する。また、本発明はそのような復調方式を実行する通信システムの受信機に関する。
【0002】
2.従来技術の説明
通信システムでは高速データ送信を実現するため、情報の高変調度送信が必要である。しかし、変調度が高くなればなるほど復調後一定の数のビットを正しく復号できない確率が高くなる。したがって、変調度をチャネルの品質に応じて適合させることが望ましい場合がある。これは、適合化の理由がチャネル条件、雑音/干渉限界、スケジューリング要件または無線資源の可用性のいずれか1つであるような無線通信システムにとって特に重要である。特定の基準がすべてを網羅するものではないことは当業者にとって明らかである。通常、適応変調は送信エラーに対する堅牢性を犠牲にして送信データ量を増加することができる多数の変調度を要する。
【0003】
通信システムの受信機は受信信号の変調ができなければならない。適応変調送信に対応する既知の技術として、いわゆる「ブラインド変調」がある。ここで、送信機側が使用する変調方式は受信機側には知られていない。したがって、受信機は異なる変調コンステレーションに応じて受信信号を変調しなければならない。どの変調方式を使用するかを決定するためにはある種の誤り検出方式が必要であり、推定したある変調度に対してその誤り検出方式で誤りが検出されない場合、この変調度を復調に選択する。
【0004】
しかし、特に干渉やチャネル条件が頻繁に変化する無線通信システムにおいては、低いチャネル品質に起因する誤りと、受信機側で推定した変調度が送信機側で使用する変調方式と一致しないことに起因する誤りとを区別することは困難である。したがって、「ブラインド変調」はデータ送信が誤りに対してきわめて強いという条件下でのみ機能する。
【0005】
「ブラインド変調」の一例は2000年11月12日から15日、タイのバンコクで開催された第3回無線パーソナル・マルチメディア通信に関する国際シンポジウム(WPMC)で紹介された「変調情報送信を使用しない適応変調システム用階層復調方式」に開示されている。
【0006】
その他の既知適応変調方法は、使用する変調方式またはコンステレーションの知識を必要とする。したがって、変調シンボルに加えて、送信前に送信機でどの変調方式を使用してシンボルを変調したかを受信機に告げる情報を送信することが技術的に知られている。この知識を用いて受信機は正しい復調を適用することができる。当技術において知られている別の方法は、将来のシンボルに送信機がどの変調方式を使用すべきかを受信機に決定させるものである。あるアルゴリズム(例えばチャネル条件に依存するアルゴリズム)によれば、受信機は所望の変調方式に関する情報について決定しフィードバック・チャネルを通じて送信機にその情報を送信する。
【0007】
上記の2つの方法の難点は、追加の信号送信を必要とすること、すなわち、選択した変調または復調を促進するための他のオーバヘッドを表示する通信リソースの一部を占有することである。このことはユーザが所望の情報を送信するために利用できる通信リソースが少なくなることを意味している。最後に、従来技術の変調方法では受信機のハードウェアの煩雑さが増す。
【0008】
発明の概要
本発明の目的は、変調動作のためにオーバヘッド信号を送信することなく、また受信機の煩雑さを増すことなく、未知の変調方式で変調されたシンボルを正しく復調できる通信システムにおける復調方法および受信機を提供することである。
【0009】
この目的は請求項1に記載の方法のステップに定義された復調方法に従い、また請求項9の機能を持つ受信機によってそれぞれ達成される。
【0010】
本発明の方法および受信機によれば、変調シンボルは階層的変調コンステレーションのグループの1つのシンボルとして解釈され、推定したコンステレーションに従って復調される。その後、復調されたシンボルはFEC技術を用いて復号された後、その正確さをチェックされる。
【0011】
したがって、送信機は復調動作のためにオーバヘッド信号を送る必要はなく、受信機はFEC技術を導入することによる「試行錯誤」の原則に従って信号を復調し、劣悪なチャネル状態を補うために復号動作における送信誤りが確実に訂正されるようにする。正しい変調コンステレーションが見つかるまでに何度か試行錯誤を繰り返す必要があるが、そのような復調方式はきわめて単純で信号処理回路でかなり容易に実施できる。したがって、本発明の該当する復調受信機の構造もかなり単純化することができる。
【0012】
さらに、本発明は、ほとんどの通信システム、特に無線通信システムにおいて復調したシンボルの正確さの確認は、無線リンクの品質などの他の基準を評価する標準手順としてすでに実行ずみである、ということを利用する。
【0013】
別の方法の実施の形態によれば、復号結果、すなわち変調シンボルが正しいかどうかを判断するためにFEC技術を使用する。本実施の形態によれば、復調シンボルの正確さを別途検証する必要性を回避するので、本方法はさらに単純化される。
【0014】
本方法の1つの変形例によれば、復調シンボルの正確さの確認ステップは、復調シンボルを高速かつ信頼性の高い方法で検出する独立した巡回冗長検査(CRC)誤り検出装置で実行する。
【0015】
さらに本方法の別の実施の形態によれば、変調シンボルはMビット列構造によって構成される。したがって、変調コンステレーションは、複数の2M変調シンボルによって形成される。定義された変調シンボルの構造は、シンボル・ビットをビットごとに決定境界によって決められた複数の領域を含む信号コンステレーション図にマッピングするのに有用である。
【0016】
本方法のさらに別の実施の形態によれば、解釈および復調ステップが連続して繰り返され、繰り返しの度に変調シンボルは可能な複数の変調コンステレーションの別の一つのシンボルとして解釈される。したがって、本方法は正しい復調シンボルが得られるまで解釈と復調のステップを繰り返す。これに該当する本発明の受信機の実施の形態は、解釈装置に正確性チェックの結果に関して通知するフィードバック・ループを含む。
【0017】
本発明の方法の変形例によれば、解釈と復調のステップは複数の異なる変調コンステレーションに対して同時に実行される。さらに、復調シンボルは正確性チェックの結果に応じて選択される。これに該当する受信機の実施の形態において、解釈と復調の手段は、同時処理を可能にするために並列分岐される。本実施の形態によれば、ハードウェアの煩雑さは増加するが正しい復調シンボルが非常に迅速に得られる点で有利である。
【0018】
本方法の別の有利な実施の形態によれば、変調コンステレーションは変調度によって異なり、解釈と復調のステップの繰り返しは変調度の高い順番に実行される。また、繰り返しは正しい復調シンボルを提供した直前の成功した変調コンステレーションに基づいて実行することができる。
【0019】
好ましい実施例の詳細な説明
以下、本発明をより良く理解するために、実施の形態について以下の添付図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
図1乃至図4と関連して、階層変調コンステレーションのグループの概念を説明する。各図において、ビット値Sxは複素信号平面の領域にマップされる。一般にシンボルSはM組の符号ビットの構造S0…SM−1から構成される。したがって、2M個の変調シンボルが可能であり、その全体が変調コンステレーションまたはシンボル・アルファベットを形成する。通信システムにおいて、いくつかの変調コンステレーションが一般に可能であるが、変調コンステレーションは変調度を定義するのに使用するビット数で区別される。
【0021】
信号コンステレーション図の領域は、シンボルS内のビット位置および“+1”か“−1”のいずれかであるそのビット値Sxに依存する。“*”はそのビットに対する領域に影響しないビット値を意味する。図1のようなコンステレーションは、ビットS0が2つの異なる領域、すなわち“−1”のビット値を持つ左側または“+1”のビット値を持つ網掛けした右側にマップされる。第2、第3、第4位置のビットに対応する同様のコンステレーションを図2乃至図4にそれぞれ示す。したがって、これらの図は図5に示す16−QAMシンボルを形成する全部で4ビットに対応する領域を示す。説明を簡単にするために、図5において各ビットはその符号“+”または“−”のみで表す。変調度が増加する場合、このプロセスは理論的には無限に継続する。
【0022】
それぞれのビットSx(x=0…M−1)に該当するM個の領域を重ねると、復調器が通常シンボルS=(S0…SM−1)に対する決定境界を定義する領域が得られる。ここでS0は「トップ・ビット」として指定され、SM−1は「ボトム・ビット」と指定される。通信システムで送信される特定シンボルは通常そのような決定領域の中央に位置する。
【0023】
信号コンステレーション図におけるデジタル復調の詳細に関しては、例えばPROAKISの「デジタル通信、第3版」(1995年、McGraw−Hill、ISBN 0−07−051726−6、頁173ff)を参照のこと。
【0024】
図6は本発明の方法を適用した典型的な送信機10を示す。情報ビット源11から情報ワードを構成する長さIの情報ビット・シーケンスがCRC符号器12に入力される。符号器において、情報ワードには長さCの誤り検出チェックサム(例えばCRC)が追加される。その結果長さI+CのシーケンスがFEC符号器13で処理され、受信機で誤り修正に使用する冗長性を追加する。FEC符号器の出力は長さNの符号語を構成する符号ビットのシーケンスで、変調器14に入力され、そこでシンボルSが符号語から構成される。上述のように、シンボルSは一般にビットS0…SM−1のMビット列の構造を持つ。最後に、シンボルは通信システムの物理通信チャネル15にマップされ、例えば無線通信システムに適したTDMA、CDMAまたはFDMA多重方式などの既知送信方法によって送信される。通信チャネル用の特定要件に応じて他の変調方式も同様に適用できることは当業者には明白である。
【0025】
図7は、本発明による受信機の第1の実施の形態を示す。通信チャネル15を通じてシンボルSを受信すると、復調器21は送信システムで発生する最高の変調度を推定してシンボルの復調を開始する。したがって、発生する最高の変調順位のシンボルを構成するMビット列の値は解釈装置22のバッファに格納される。
【0026】
解釈装置22は復調器21から受信した復調情報の一部のみを利用して、コンステレーション点が少ない、すなわち、変調度の低い他の変調コンステレーションから発生したかのように変調シンボルを扱う。例えば、復調器を16−QAM用に構成した場合、解釈装置22は2つの最上位ビットのみをその出力に送信することによってその入力を解釈する。復調器21と解釈装置22を併せた機能は、このようにQPSK用復調器の機能と同一である。しかし、この効果は使用した変調コンステレーションの構造が図1乃至図4に関して上記のように階層的であることを前提とする。
【0027】
その後、解釈装置のバッファは、受信シンボルの誤りを修正するためにFEC復号器23に情報ビット数を提供する。復号後、CRC検出器24は復号した情報ビットに対して誤り検出チェックを実行して符号語の復号が正しく実行されたかどうかを判断する。
【0028】
FECおよびCRC符号化技術の詳細は、Sampei,Seiichiの「デジタル無線技術のグローバル無線通信への応用」(Prentice Hall、1997年、ISBN 0−13−214272−4、第6章)から得られる。
【0029】
結果に誤りが含まれない場合、符合語が情報ビットのシーケンスとして出力される。誤り検出で復調シンボルが正しくないことが発見された場合、フィードバック・ループ25が解釈および復調動作を繰り返すよう、解釈装置22に命令コマンドを与える。
【0030】
2回目の反復において、直前の変調コンステレーションが不正であると推定し、したがって異なる変調コンステレーションを試みる。例えば、修正のため下位の変調コンステレーションが正しいと推定し、この変調コンステレーションの該当するビット数を解釈装置22のバッファに入力する。復号および誤り検出後、結果に誤りがないかどうかを改めて判断する。
【0031】
このプロセスは、可能な変調度数に到達するか誤り検出が正しい受信を表示するまで継続する。階層変調に対する上記の方法の効果は、解釈装置の後、FEC復号器に対する入力値が復調器がちょうど下位の変調のため動作している場合と同じであることである。
【0032】
以下、可能な変調度の例を示す。
64−QAM:1シンボル=6ビット、M1=6
16−QAM:1シンボル=4ビット、M2=4
QPSK:1シンボル=2ビット、M2=2
一般に、反復sごとに、各シンボルの上位Mmax−ksビットの値はk1=0で始まって解釈装置のバッファからFEC復号器に適用される。各シンボルSの下位Ks=Mmax−Msの値はFEC復号器には送信されない。各変調コンステレーションが2M個のコンステレーション点から構成され、すべての反復sに対してMs>M1の場合、ks=M1−Ms(M1はMmaxに等しい)である。
【0033】
この例において、可能な変調度数、つまり反復数は3である。連続した反復において、各シンボルの上位Mmax−ksビットの値は解釈装置のバッファ22に入力される。最初の反復において、すべての6値は復号器に送信される。したがって、k1=0である。CRC検出器24からの誤り出力の場合、復調および復号動作が反復される。2回目の反復k2=2の場合、各シンボルの上位4値のみが復号器に送信される。これは16−QAM変調方式に従って受信信号を復調するのと等価である。最後に3番目と最後の反復でks=4であり、上位2値のみ復号器に送られるが、これはQPSK変調と等価である。その結果、受信機に必要なのは1台の変調器のみであるが、出力はあたかも複数の復号器が存在するかのように解釈される。
【0034】
上記の実施の形態において、値ksはインクリメントされている。インクリメント値は使用する変調コンステレーションのタイプに依存する。2のインクリメント値は、64−QAMを利用可能な最上位の変調コンステレーションであると仮定した場合、受信シンボルを64−QAM→16−QAM→QPSKシンボルのような解釈の連鎖を生成することになるので、QAM信号コンステレーションに適用可能である。しかし、インクリメント値は一定である必要はなく、システムが使用する変調コンステレーションによって変わる。例えば、インクリメント値は16−PSK→8−PSK→2−PSKのように変化し、k1=0、k2=1、k3=3の値をとることができる。
【0035】
復調はまず最上位の変調コンステレーションに対して試みるべきであることを前に述べたが、そのような試みは上位から下位に順番に実行できることは当業者にとっては明白なことである。また、最後に正しく検出した変調コンステレーションは、もっとも確率の高い変調コンステレーションが以前の変調で使用した変調コンステレーションであるという推論に基づいてまず試みることができる。
【0036】
正しい復号が不可能である場合、復号ループのどれが最小のビット誤り数となったかを示す方法がないので(誤って)復号した情報ワードのいずれも出力として選択できる。したがって、いずれの出力も最終的決定として採用することができる。再び、システムによっては先回の復調時に成功した変調出力を選択することが有効である場合がある。
【0037】
図8を参照して本発明による受信機の別の実施の形態を説明する。この実施の形態は、フィードバック・ループ25の代わりにそれぞれ解釈装置22−1、22−2、…、22−n、FEC復号器23−1、23−2、…、23−nおよびCRC検出器24−1、24−2、…、24−nを具備する複数の並列分岐を用いる点で図7の実施の形態と異なる。各分岐の要素は本質的に図7の実施の形態で点線で囲んだ要素に該当する。各分岐において、解釈装置は異なるk値を使用してkがとりうるすべての値に対応する復調器21からの受信シンボルを同時に復調する。したがって、シンボルは可能なすべての復調コンステレーションに対して同時に復調される。その後、セレクター26はすべての分岐から復調の結果誤りが発生しなかったことを示す分岐を選択し、最後の判断のためのアクティブ分岐として選択する。
【0038】
図7および図8の実施の形態の別の変形例として、CRC検出器をFEC復号動作が正しいかどうかを判定できるFEC復号器で置き換えることができる。FEC復号器の出力が正しいかどうかをチェックする別の形態も誤り検出器24に代わるものとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図2】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図3】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図4】
複素信号面におけるQAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図5】
複素信号面における16QAM信号コンステレーション図の例を示す図
【図6】
本発明の方法を適用した通信システムの送信機を示す図
【図7】
本発明の受信機の第1の実施の形態を示す図
【図8】
本発明の受信機の第2の実施の形態を示す図
Claims (14)
- 階層的変調コンステレーションのグループの1つのシンボルとして変調シンボルを解釈し、
推定した変調コンステレーションに従ってシンボルを復調し、
誤り訂正復号技術を用いて復調したシンボルを復号し、
復号シンボルの正確性チェックを行うステップからなる、通信システムの受信機側で送信前に送信機側がシンボル変調のために使用する変調コンステレーションについての認識がなくても変調シンボルを復調する方法。 - 復号シンボルの正確性チェックを行うステップはFEC技術によって実行すること、を特徴とする請求項1に記載の方法。
- 復号シンボルの正確性チェックを行うステップはCRC検出装置によって実行すること、を特徴とする請求項1に記載の方法。
- 変調シンボルはM組のシンボル・ビットの構造S0…SM−1から構成され、2M個の複数の変調シンボルが特定変調度の変調コンステレーションを形成すること、を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。
- 解釈ステップおよび復調ステップは連続的に繰り返され、反復の度に変調シンボルは可能な複数の変調コンステレーションの異なる1つのシンボルとして解釈されること、を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
- 繰り返される解釈および復調ステップは降順の変調の変調コンステレーションに対して、および/または正しい復調シンボルが得られた以前の成功した変調コンステレーションに基づいて実行されること、を特徴とする請求項5に記載の方法。
- 解釈ステップおよび復調ステップは可能な複数の異なる変調コンステレーションに対して同時に実行され、正確性チェックの結果に応じて復調シンボルを選択するステップをさらに含むこと、を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
- Mmaxを最上位の変調コンステレーションのシンボル・ビット数、Msをそれぞれの推定変調コンステレーションのシンボル・ビット数、ksをks=Mmax−Msに従って推定した変調コンステレーションごとに変化する値とした場合、解釈ステップ時、Mmax−ks個のシンボル・ビットがFEC復号器に適用される前にバッファに格納されること、を特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。
- 階層的変調コンステレーションのグループの1つのシンボルとして変調シンボルを解釈する解釈装置、
推定した変調コンステレーションに従ってシンボルを復調する復調器、
復調したシンボルを復号する誤り訂正復号復号器、および
復調シンボルの正確性チェックを行う手段を具備する、送信前に送信機側がシンボル変調のために使用する変調コンステレーションについての認識がなくても、変調シンボルを復調する通信システムの受信機。 - FEC復号器は復号シンボルの正確性チェックを行うように構成されること、を特徴とする請求項9に記載の受信機。
- 復調シンボルの正確性チェックを行うCRC検出装置をさらに具備する、請求項9に記載の受信機。
- 正確性チェックの結果について解釈装置に通知するためのフィードバック・ループをさらに具備する、請求項9乃至11のいずれかに記載の受信機。
- 可能な複数の異なる変調コンステレーションに対して同時にシンボルを復調するため平行分岐状に配列して復調シンボルの正確性チェックを行う複数の解釈装置、FEC復号器および手段をさらに具備する、請求項9乃至11のいずれかに記載の受信機。
- Mmaxを最上位の変調コンステレーションのシンボル・ビット数、Msをそれぞれの推定変調コンステレーションのシンボル・ビット数、ksをks=Mmax−Msに従って推定した変調コンステレーションごとに変化する値とした場合、解釈装置は、Mmax−ks個のシンボル・ビットを格納するバッファを具備すること、を特徴とする請求項9乃至13のいずれかに記載の受信機。
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