JP2006115100A

JP2006115100A - 尤度算出方法および通信方法

Info

Publication number: JP2006115100A
Application number: JP2004298995A
Authority: JP
Inventors: Koji Horisaki; 崎耕司堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20060078061A1

Abstract

【課題】尤度算出に関する演算コストが小さく、かつ、通信のスループットが高い尤度算出方法を提供する。
【解決手段】送信機１０１から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有する受信機１０４において、尤度算出方法は、送信機１０１から受信信号ＲＳを受信し、複数の信号点のうち、受信信号との位相平面上における距離が最短である第１の信号点ＳＰ１を選択し、第１の信号点ＳＰ１と受信信号との位相平面上における第１の距離ｄ１、および、第１の信号点ＳＰ１のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点ＳＰ２と受信信号との位相平面上における第２の距離ｄ２を算出し、第１の距離ｄ１と第２の距離ｄ２との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、尤度算出方法および通信方法に関する。

複数のアンテナを用いるデジタル通信システム、例えば、無線ＬＡＮ装置やこれを構成するベースバンドＬＳＩは、情報データを送受信する。情報データは、送信機から受信機へ送信される複数のビットから成るデータである。受信機は、送信機から送信された情報データを受信し、この情報データの各ビットを推定する。情報データの推定は、受信機が予め有する信号点と受信信号とを比較することによって行われる。通常、受信信号に最も近い信号点が情報データとして推定される。この情報データの推定は、例えば、準最尤復号手法によって推定される（非特許文献１参照）。受信信号と推定された情報データとの位相平面における距離を距離１とする。

次に、受信機は、推定された情報データの各ビットに対する尤度を算出する。この尤度は、推定された情報データ（以下、推定情報データともいう）が、送信された情報データ（以下、送信情報データともいう）と一致することの確実性を示すパラメータである。従来、推定情報データの或るビットの尤度を算出するために、受信機は、そのビットを反転させ、さらに、反転させたビット以外のビットが異なる総ての信号点と受信信号との位相平面における距離を算出していた。例えば、推定情報データ（００００）の最初のビットの尤度を算出する場合には、８つの信号点（１０００）〜（１１１１）と受信信号との位相平面における距離を算出し、これらの距離のうち最短の距離にある信号点を選択する。この最短の距離を距離２とする。推定情報データ（００００）の最初のビットの尤度は、距離１と距離２との差である（非特許文献１参照）。

しかし、この従来の尤度算出方法では、多数の信号点と受信信号との位相平面における距離を算出する必要があった。従って、尤度算出に関する演算コストが大きく、さらに、通信のスループットが低かった。
Lucentによる、"Achieving Near-Capacity on a Multiple-Antenna Channel" IEEE Trans. on Commun., Vol. 51, No. 3, March 2003.

尤度算出に関する演算コストが小さく、かつ、通信のスループットが高い尤度算出方法を提供する。

本発明に係る実施形態に従った尤度算出方法は、送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有する受信機において、
前記送信機から受信信号を受信し、前記複数の信号点のうち、前記受信信号との位相平面上における距離が最短である第１の信号点を選択し、前記第１の信号点と前記受信信号との位相平面上における第１の距離、および、前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記受信信号との位相平面上における第２の距離を算出し、前記第１の距離と前記第２の距離との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とすることを特徴とする。

本発明に係る他の実施形態に従った尤度算出方法は、送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有する受信機において、
前記送信機から受信信号を受信し、前記複数の信号点のうち、前記受信信号との位相平面上における距離が最短である第１の信号点を選択し、前記第１の信号点と前記受信信号との位相平面上における第１の距離の２乗、および、前記第１の信号点の１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記受信信号との間の位相平面上における第２の距離の２乗を算出し、前記第１の距離の２乗と前記第２の距離の２乗との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とすることを特徴とする。

本発明に係るさらに他の実施形態に従った尤度算出方法は、送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有し、第１の受信アンテナおよび第２の受信アンテナを備えた受信機において、
前記送信機から受信信号を前記第１および第２の受信アンテナの各々で受信し、前記複数の信号点のうち、位相平面上における前記第１の受信アンテナの受信信号からの距離および位相平面上における前記第２の受信アンテナの受信信号からの距離の和が最小である第１の信号点を前記第１および第２の受信アンテナの各々に関して選択し、前記第１の受信アンテナの受信信号と前記第１の信号点との位相平面上における距離および前記第２の受信アンテナの受信信号と前記第１の信号点との位相平面上における距離を足した第１の距離和を算出し、前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記第１の受信アンテナの受信信号との位相平面上における距離および該第２の信号点と前記第２の受信アンテナの受信信号との位相平面上における距離を足した第２の距離和を算出し、前記第１の距離和と前記第２の距離和との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とすることを特徴とする尤度算出方法。

本発明に係るさらに他の実施形態に従った尤度算出方法は、送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有し、第１の受信アンテナおよび第２の受信アンテナを備えた受信機において、
前記送信機から受信信号を前記第１および第２の受信アンテナの各々で受信し、前記複数の信号点のうち、位相平面上における前記第１の受信アンテナの受信信号からの距離の２乗および位相平面上における前記第２の受信アンテナの受信信号からの距離の２乗の和が最小である第１の信号点を前記第１および第２の受信アンテナの各々に関して選択し、前記第１の受信アンテナの受信信号と前記第１の信号点との位相平面上における距離の２乗および前記第２の受信アンテナの受信信号と前記第１の信号点との位相平面上における距離の２乗を足した第１の和を算出し、前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記第１の受信アンテナの受信信号との位相平面上における距離の２乗および前記第２の信号点と前記第２のアンテナの受信信号との位相平面上における距離の２乗を足した第２の和を算出し、前記第１の和と前記第２の和との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とすることを特徴とする。

本発明に係るさらに他の実施形態に従った通信方法は、送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有する受信機において、
前記送信機から受信信号を受信し、前記複数の信号点のうち、前記受信信号との位相平面上における距離が最短である第１の信号点を選択し、前記第１の信号点と前記受信信号との位相平面上における第１の距離、および、前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記受信信号との位相平面上における第２の距離を算出し、前記第１の距離と前記第２の距離との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とし、前記第１の距離の各ビットに対する前記尤度の平均値に基づいて、前記送信機の送信電力、変調方式、符号化率の少なくとも１つ以上を変更することを特徴とする。

本発明に係る尤度算出方法は、演算コストを低下させ、かつ、通信のスループットを向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態に従った通信システム１００の構成図である。通信システム１００は、送信機１０１および受信機１０４を備えている。送信機１０１は、送信アンテナ１０２および１０３を備えている。受信機１０４は、受信アンテナ１０５を備えている。送信機１０１は、２つの送信アンテナ１０２および１０３からそれぞれ２ビットの情報データ（ｂ０，ｂ１）および（ｂ２，ｂ３）を送信する。受信機１０４は、これらの情報データ（ｂ０，ｂ１）および（ｂ２，ｂ３）を受信アンテナ１０５で受信する。情報データ（ｂ０，ｂ１）と情報データ（ｂ２，ｂ３）とは、送信機１０１から受信機１０４までの伝送路において空間合成される。従って、受信機１０４は、情報データ（ｂ０，ｂ１）および（ｂ２，ｂ３）を４ビットの情報データ（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）として受信する。ｂ０〜ｂ３が各ビットを示している。

図２は、送信機１０１から受信機１０４へ情報データが送信される様子を位相空間で示した図である。送信機１０１は、送信アンテナ１０２および１０３からそれぞれ２ビットの情報データ（ｂ０，ｂ１）および（ｂ２，ｂ３）を送信する。すなわち、送信機１０１は、送信アンテナ１０２および１０３のそれぞれから（０，０）、（０，１）、（１，０）または（１，１）のいずれかの情報データを送信する。

受信機１０４は、送信機１０１から送信される既定データ、例えば、プリアンブルを受信し、この既定データに基づいて４ビットの情報データのそれぞれに対応する信号点を予め獲得している。第１の実施形態では、情報データは４ビットであるので、１６個の信号点が得られる。

受信機１０４は、次に、送信機１０１が送信した情報データを受信する。一般に、送信アンテナ１０２から受信機１０４までの伝送路Ｒ１と送信アンテナ１０３から受信機１０４までの伝送路Ｒ２とは異なる。さらに、伝送路Ｒ１および伝送路Ｒ２の空間の状態は時間とともに変化する。従って、空間合成された情報データは、受信機１０４に受信されるときには、受信機１０４が有する１６個の信号点のいずれかと一致しない場合が多い。特に、送信機１０１または受信機１０４が携帯電子機器である場合にはこの傾向が強い。

そこで、受信機１０４は、受信信号ＲＳに基づいて、送信機１０１が送信した４ビットの情報データを推定する。例えば、１６個の信号点のうち、信号点ＳＰ１は情報データ（０，０，０，０）に対する信号点、信号点ＳＰ２は情報データ（１，０，０，０）に対する信号点、信号点ＳＰ３は情報データ（０，１，０，０）に対する信号点、信号点ＳＰ４は情報データ（０，０，１，０）に対する信号点、ならびに、信号点ＳＰ５は情報データ（０，０，０，１）に対する信号点とする。受信機１０４は、位相平面において受信信号ＳＰから最も近い第１の信号点を情報データの推定結果、すなわち、推定情報データとして選択する。例えば、第１の実施形態では、第１の信号点ＳＰ１が推定情報データとして選択される。よって、推定情報データ（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）は、（０，０，０，０）と推定される。この情報データの推定方法は、準最尤復号手法を用いてよい。

次に、受信機１０４は、この推定情報データ（第１の信号点）の各ビットの尤度を算出する。本実施形態では、推定情報データのいずれか1ビットを反転した信号点は、推定情報データに近接していることを利用している。例えば、ビットｂ０の尤度を計算する場合には、ビットｂ０を反転させる。即ち、（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）は、（１，０，０，０）となる。これは、第２の信号点ＳＰ２に該当する。第１の信号点ＳＰ１と受信信号との位相平面における距離を第１の距離ｄ１とし、第２の信号点ＳＰ２と受信信号との位相平面における距離を第２の距離ｄ２とする。受信機１０４は、ビットｂ０に対する尤度として第１の距離ｄ１と第２の距離ｄ２との差を演算する。

受信機１０４は、ビットｂ１〜ｂ３に関しても、ビットｂ０と同様に尤度を算出する。受信機１０４は、ビットｂ１〜ｂ３の尤度を算出するために、それぞれビットｂ１〜ｂ３を反転させる。よって、ビットｂ１の尤度は、距離ｄ１と距離ｄ３との差になる。ビットｂ２の尤度は、距離ｄ１と距離ｄ４との差である。ビットｂ３の尤度は、距離ｄ１と距離ｄ５との差である。このように、受信機１０４は、推定情報データの各ビットの尤度を算出することができる。

従来の方法によれば、受信機１０４は、ビットｂ０の尤度を求めるために８つの信号点（１０００）〜（１１１１）と受信信号との位相平面における距離を算出する必要があった。さらに、受信機１０４は、これら８つの距離を比較して最短の距離を算出する必要があった。

しかし、第１の実施形態では、受信機１０４は、ビットｂ０の尤度を求めるために１つの信号点（１０００）と受信信号との位相平面における距離のみを算出している。よって、受信機１０４は、最短の距離を算出するときに、複数の信号点との距離を比較する必要がない。これは、尤度算出の演算コストを低減することができることを意味する。また、受信機１０４は、比較的短時間で尤度を算出することができるので、通信のスループットが向上する。

第１の実施形態において、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４およびｄ５に代えて、距離の２乗ｄ１^２、ｄ２^２、ｄ３^２、ｄ４^２およびｄ５^２を用いてもよい。

（第２の実施形態）
図３は、本発明に係る第２の実施形態に従った通信システム２００の構成図である。通信システム２００は、送信機１０１および受信機２０４を備えている。送信機１０１は、第１の実施形態における送信機１０１と同じであるので、その説明を省略する。受信機２０４は、第１の受信アンテナ２０５および第２の受信アンテナ２０６を備えている。従って、情報データの伝送路は、Ｒ１〜Ｒ４の４つになる。第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６のそれぞれが４ビットの情報データ（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）を受信する。

図４は、第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６のそれぞれにおける信号点および受信信号を位相平面で示した図である。受信機２０４は、送信機１０１から送信される既定データ、例えば、プリアンブルを受信し、この既定データに基づいて４ビットの情報データのそれぞれに対応する信号点を予め獲得している。

尚、第２の実施形態では、第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６がそれぞれ既定データを受信する。よって、図４で示すように第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６のそれぞれに対して１６個の信号点が得られる。

受信機２０４は、次に、送信機１０１が送信した情報データを受信する。さらに、受信機２０４は、第１の受信アンテナ２０５において受信した受信信号ＲＳ１および第２の受信アンテナ受信２０６において受信した受信信号ＲＳ２に基づいて情報データを推定する。より詳細には、受信機２０４は、第１の受信アンテナ２０５に関する位相平面上において、受信信号ＲＳ１と或る情報データに対応する信号点との距離を算出し、第２の受信アンテナ２０６に関する位相平面上において、受信信号ＲＳ２とその情報データに対応する信号点との距離を算出する。受信機２０４は、これらの距離の和が最も小さい第１の信号点を推定情報データとして選択する。この推定は、準最尤復号手段にこれらの距離和を適用することによって行われ得る。

例えば、第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６のそれぞれに関する位相平面において、信号点ＳＰ１０ａおよび信号点ＳＰ１０ｂは、情報データ（０，０，０，０）に対応する信号点である。第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６のそれぞれの受信信号は、ＲＳ１およびＲＳ２で示されている。このとき、受信機２０４は、第１の受信アンテナ２０５に関する位相平面上において、受信信号ＲＳ１と情報データ（０，０，０，０）に対応する信号点ＳＰ１０ａとの距離ｄ１０ａを算出する。また、受信機２０４は、第２の受信アンテナ２０６に関する位相平面上において、受信信号ＲＳ２と情報データ（０，０，０，０）に対応する信号点ＳＰ１０ｂとの距離ｄ１０ｂを算出する。次に、受信機２０４は、距離ｄ１０ａおよび距離ｄ１０ｂの和（以下、距離和ともいう）を算出する。受信機２０４は、この“距離和”を他の情報データに関する“距離和”と比較する。さらに、受信機２０４は、距離和が最小である情報データを推定情報データとして選択する。このとき準最尤復号手法を用いてよい。

推定情報データ（第１の信号点）の各ビットに対する尤度を算出する際、各情報データに関する距離和が用いられる。例えば、推定情報データ（０，０，０，０）のうちビットｂ０の尤度を計算する場合には、ビットｂ０を反転させる。即ち、（ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３）は、（１，０，０，０）となる。情報データ（０，０，０，０）に対する距離和（ｄ１０ａ＋ｄ１０ｂ）を第１の距離和とし、情報データ（１，０，０，０）に対する距離和（ｄ１１ａ＋ｄ１１ｂ）を第２の距離和とする。受信機２０４は、ビットｂ０に対する尤度として第１の距離和と第２の距離和との差（｜（ｄ１１ａ＋ｄ１１ｂ）−（ｄ１０ａ＋ｄ１０ｂ）｜）を演算する。受信機２０４は、ビットｂ１〜ｂ３に関しても、ビットｂ０と同様に尤度を算出する。尚、距離ｄ１１ａおよびｄ１１ｂは、それぞれ情報データ（１，０，０，０）に対応する信号点ＳＰ１１ａおよびＳＰ１１ｂと受信信号ＲＳ１およびＲＳ２との距離である。

第２の実施形態は、推定情報データの或るビットの尤度を求めるために、推定情報データに関する距離和と他の１つの情報データに関する距離和との差を算出すれば足りる。よって、受信機２０４は、最短の距離を算出するときに複数の距離を比較する必要がない。これは、尤度算出の演算コストを低減することができることを意味する。また、受信機２０４は、比較的短時間に尤度を算出することができるので、通信のスループットが向上する。

第２の実施形態において、情報データに関する“距離和”を用いたが、これに代えて“距離の２乗の和”を用いてもよい。例えば、情報データ（０，０，０，０）に対する距離の２乗の和とは、距離ｄ１０ａの２乗と距離ｄ１０ｂの２乗との和である。

また、第２の実施形態では、受信機２０４は２つの受信アンテナ２０５および２０６を備えていたが、受信機２０４は３つ以上の受信アンテナを備えていてもよい。この場合には、３つのアンテナのそれぞれに対して１６個の信号点が位相平面上に得られる。“距離和”は、この３つの位相平面のそれぞれにおける信号点と受信信号との距離の和とすればよい。

（第３の実施形態）
図５は、本発明に係る第３の実施形態に従った通信システム３００の構成図である。通信システム３００は、送信機１０１および受信機１０２を備えている。送信機１０１および受信機１０２の構成は、第１の実施形態のそれらと同様であるので、その説明を省略する。

第３の実施形態において受信機１０４は、送信アンテナ１０２および１０３のそれぞれからの信号の受信電力の大きさに基づいて、尤度算出の対象となるビットを選択する。受信電力の大きさは、送信信号のプリアンブルによって検出され得る。例えば、送信アンテナ１０２から送信された情報データ（ｂ０，ｂ１）の受信電力が比較的大きい場合には、受信機１０４は、推定情報データ（第１の信号点）のうちビットｂ０およびｂ１の信頼性が高いと判断し、ビットｂ０およびｂ１の尤度を最大とする。この場合、受信機１０４は、尤度を算出する必要がない。

一方、送信アンテナ１０３から送信された情報データ（ｂ２，ｂ３）の受信電力が比較的小さい場合、受信機１０４は、推定情報データのうちビットｂ２およびｂ３の尤度を算出する。このとき、尤度算出方法は、第１の実施形態または第２の実施形態における尤度算出方法のいずれを用いてもよい。

第３の実施形態の変形例として、受信電力に閾値を設け、ビットの平均受信電力がこの閾値よりも大きい場合に、受信機１０４は、そのビットの尤度を定数（例えば、最大尤度）にしてもよい。ビットの受信電力がこの閾値よりも小さい場合には、受信機１０４は、そのビットの尤度を算出する。

また、受信電力に複数の閾値を設け、かつ、各閾値に対して尤度となる定数を設けてもよい。受信機１０４は、ビットの受信電力が或る閾値よりも大きい場合に、その閾値に対応した定数をそのビットの尤度とする。

第３の実施形態によれば、尤度算出の演算コストをさらに低減することができる。また、受信機１０４は、さらに短い時間で尤度を算出することができるので、通信のスループットが向上する。

図５では、受信機１０４は１つの受信アンテナ１０５を備えているが、受信アンテナ数は２以上であってもよい。この場合、受信機１０４は、送信アンテナ１０２および１０３からの信号の平均受信電力の大きさに基づいて、尤度算出の対象となるビットを選択する。この平均受信電力は、或る送信アンテナ（例えば、送信アンテナ１０２）からの信号を受信する複数の受信アンテナの受信電力の平均値である。

送信機１０１における送信アンテナ数は３以上であってもよい。この場合、上述の平均受信電力は、総ての送信アンテナに対して算出される。受信機１０４は、受信電力の小さい下位ｎ本（ｎは送信アンテナ数より小さい定数）の送信アンテナから送信されたビットに対してのみ尤度算出を行えばよい。

（第４の実施形態）
図６および図７は、本発明に係る第４の実施形態に従った尤度算出方法を示す図である。第４の実施形態による通信システムの構成は、図１に示す構成と同様でよい。ただし、第４の実施形態において、通信システムは、６４ＱＡＭ (Quadrate Amplitude Modulation)と呼ばれる変調方式を用いている。よって、情報データは、３ビットの実数部(real part)および３ビットの虚数部(imaginary part)から成る。図６のカッコ内の数値のうち、前部３ビットが情報データの実数部を示し、後部３ビットが情報データの虚数部を示す。このカッコ内の数値の下にその情報データに対する信号点が示されている。

送信機１０１は２つの送信アンテナ１０２、１０３を備えている（図１参照）。送信アンテナ１０２、１０３のそれぞれが６ビットの情報データを送信する。従って、受信機１０４は、合計１２ビットの情報データを受信する。

図７は、受信アンテナ１０５における信号点および受信信号を位相平面で示した図である。１２ビットの情報データに対応する総ての信号点（４０９６種類の信号点）を図示することは困難であるので、１２ビットの情報データのうち一部の情報データに対する信号点が図示されている。

受信機１０４は、第１の実施形態と同様に、推定情報データとして受信信号ＲＳ２０に最も近い第１の信号点ＳＰ２０を選択する。第１の信号点ＳＰ２０は、情報データ（１，１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０）に対する信号点であるとする。このとき、推定情報データ（b０，b１，b２，b３，b４，b５，b６，b７，b８，b９，b１０，b１１）は、（１，１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０）になる。受信信号ＲＳ２０と第１の信号点ＳＰ２０との距離はｄ２０とする。

次に、受信部１０４は、送信アンテナ１０２から送信された信号の尤度を算出する。実数部の尤度の算出は、第１の信号点ＳＰ２０の実数部の軸方向に隣接する信号点を用いて実行される。虚数部の尤度の算出は、第１の信号点ＳＰ２０の虚数部の軸方向に隣接する信号点を用いて実行される。例えば、実数部（ｂ０，ｂ１，ｂ２）＝（１，１，１）の尤度を算出する。この場合、第１の信号点ＳＰ２０の実数部の軸方向に隣接する信号点は、信号点（０，１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０）および信号点（１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０）である（図６参照）。信号点（０，１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０）は、第１の信号点ＳＰ２０のビットｂ０を反転させた信号点であり、ＳＰ２１とする。信号点（１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０）は、第１の信号点ＳＰ２０のビットｂ２を反転させた信号点であり、ＳＰ２２とする。

受信機１０４は、受信信号ＲＳ２０と信号点ＳＰ２１との距離ｄ２１および受信信号ＲＳ２０と信号点ＳＰ２２との距離ｄ２２を算出し、さらに、距離ｄ２０と距離ｄ２１との差をビットｂ０の尤度とし、距離ｄ２０と距離ｄ２２との差をビットｂ２の尤度とする。ビットｂ１の尤度は、ビットｂ０の尤度およびビットｂ２の尤度のいずれか大きい方とする。ビットｂ１は、通常、ビットｂ０およびｂ２よりも信頼性が高いからである。

受信部１０４は、送信アンテナ１０２から送信された信号の虚数部（ｂ３，ｂ４，ｂ５）の尤度、送信アンテナ１０３から送信された信号の実数部（ｂ６，ｂ７，ｂ８）の尤度、および、送信アンテナ１０３から送信された信号の虚数部（ｂ９，ｂ１０，ｂ１１）の尤度を、（ｂ０，ｂ１，ｂ２）の尤度と同様に算出する。尚、上述の通り、虚数部の尤度の算出は、第１の信号点ＳＰ２０の虚数部の軸方向に隣接する信号点を用いて実行されることに留意されたい。このように、推定情報データの各ビットの尤度が計算される。

第４の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を有する。さらに、第４の実施形態によれば、受信機１０４は、推定情報データのビット数の３分の１、即ち、１２ビットのうち４ビットの尤度を算出する必要がない。よって、尤度算出の演算コストがさらに低減され、尤度はさらに短い時間で算出され得る。

（第５の実施形態）
図８は、本発明に係る第５の実施形態に従った通信システム５００の構成を示す図である。通信システム５００は、通信機５０１および５０２を備えている。通信機５０１および５０２は、通信路１２および２１を通して互いに通信することができる。

通信路１２および２１は、それぞれ複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを通信可能に結合する複数の伝送路の集合である。通信路１２および２１は、同一の通信路であっても、別個の通信路であってもよい。

通信機５０２は、符号化部５１２においてデータＤ１を誤り訂正符号化する。変調部５１３は、符号化されたデータＤ１を通信路２１に適した形式の信号に変換する。次に、通信機５０２は、通信路２１を介してデータＤ１を通信機５０１へ送信する。通信機５０１は、通信路２１からデータＤ１を受信し、データＤ１を復調する。

尤度算出部５２１は、第1から第4の実施形態のいずれかの方法を用いてデータＤ１の受信信号に基づいて推定情報データを選択する。推定情報データは、復号部５２２によって復号化され、さらに、外部へ出力される。尤度算出部５２１は、推定情報データの各ビットの尤度を第１から第４の実施形態のいずれかの方法を用いて算出する。さらに、尤度算出部５２１は、推定情報データの各ビットの尤度の平均値を算出する。尤度算出部５２１は、この平均尤度を変調方式選択部５３４、符号化率選択部５３５および送信電力選択部５３６の少なくとも１つ以上に出力する。

変調方式選択部５３４は、平均尤度の大きさに基づいて通信機５０２の変調方式を変更する。例えば、平均尤度が予め定めた閾値より大きい場合に、変調方式選択部５３４は、伝送量の大きい変調方式を選択する。平均尤度が予め定めた閾値より小さい場合には、変調方式選択部５３４は、伝送量の小さい変調方式を選択する。この変調方式の情報は通信路１２を介して通信機５０２へ送信される。通信機５０１および５０２は、この変調方式に従って通信を行う。

変調方式とは、例えば、ＢＰＳＫ (Binary Phase Shift Keying)、ＱＰＳＫ (Quadrate Phase Shift Keying)、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等である。伝送速度は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの順に速くなる。歪および雑音に対する耐性は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの順に弱くなる。

一般に、伝送量の小さい変調方式は、送信機、受信機、通信路の歪や雑音に強く、逆に、伝送量の大きい変調方式は歪や雑音に弱い。歪や雑音が存在する場合には、受信誤りが発生し易い。

本実施形態は、歪および雑音が小さい場合には、歪および雑音に対する耐性は低いものの伝送量の大きい変調方式を選択し、一方、歪および雑音が大きい場合には、伝送量は小さいものの歪および雑音に強い変調方式を選択することできる。これにより、通信機５０１と５０２との通信のスループットが向上する。

符号化率選択部５３５は、平均尤度の大きさに基づいて符号化部５１２の符号化率を選択する。例えば、平均尤度が予め定めた閾値より大きい場合に、符号化率選択部５３５は高い符号化率を選択し、平均尤度が予め定めた閾値より小さい場合に、符号化率選択部５３５は低い符号化率を選択する。この符号化率の情報は、変調方式と同様に、通信機５０２へ送信される。通信機５０１および５０２は、この符号化率変調方式に従って通信を行う。

符号化方式としては、例えば、畳み込み符号化方式が通信システムに多く採用される。この場合に、符号化率としては、例えば、１／２、２／３、３／４がしばしば用いられる。データ伝送量は、１／２、２／３、３／４の順に多くなる。歪および雑音に対する耐性は、１／２、２／３、３／４の順に弱くなる。

一般に、高い符号化率とは、データ伝送量が大きいことを意味する。しかし、符号化率の大きいデータは歪および雑音に弱いので、受信誤りが起こりやすい。一方で、低い符号化率とは、データ伝送量が小さいことを意味する。しかし、符号化率の小さいデータは歪および雑音に強いので、受信誤りが起こり難い。

本実施形態は、歪および雑音が小さい場合には、歪および雑音に対する耐性は低いものの伝送量の大きい符号化率を選択し、一方、歪および雑音が大きい場合には、伝送量は小さいものの歪および雑音に強い符号化率を選択することができる。これにより、通信機５０１と５０２との通信のスループットが向上する。

送信電力選択部５３６は、平均尤度の大きさに基づいて送信電力を変更する。例えば、平均尤度が予め定めた閾値より大きい場合に、送信電力選択部５３６は、小さい送信電力を選択する。平均尤度が予め定めた閾値より大きい場合には、送信電力選択部５３６は、大きい送信電力を選択する。この送信電力の情報は通信路１２を介して通信機５０２へ送信される。通信機５０１および５０２は、この情報に従って送信電力を調節する。

一般に、送信電力を小さくすると、通信機の消費電力が小さくなるが、受信機におけるＳＮＲ (Signal to Noise Rratio) が小さくなる。ＳＮＲが小さいと、受信誤りが起こりやすくなる。一方、送信電力を大きくすると、受信機におけるＳＮＲは大きくなるが、送信機の消費電力が大きくなってしまう。また、送信電力が過剰に大きい場合には、他の通信局、あるいは、他の通信システムに対する干渉を大きくする可能性がある。このため、送信電力は、受信誤りが生じ難い範囲で可及的に小さくすることが好ましい。

本実施形態は、平均尤度に基づいて送信電力を選択することによって、受信誤りが生じ難い範囲で可及的に小さい送信電力を選択することができる。

通信機５０１は、変調方式、符号化率および送信電力を個別に選択してよい。しかし、通信機５０１は、変調方式、符号化率および送信電力の２つ以上を組み合わせて選択してもよい。例えば、変調方式ＢＰＳＫ、符号化率１／２および送信電力−１０ｄＢｍを組合せＡとし、変調方式ＱＰＳＫ、符号化率３／４、送信電力−１５ｄＢｍを組合せＢとし、変調方式６４ＱＡＭ、符号化率２／３、送信電力−２０ｄＢｍの組合せＣとする。組合せＡと組合せＢとを区別する閾値１および組合せＢと組合せＣとを区別する閾値２を予め設定する。閾値２は、閾値１よりも大きい。平均尤度が閾値２より大きい場合、通信機５０１は、組合せＣを選択し、平均尤度が閾値１以上かつ閾値２以下である場合、組合せＢを選択し、さらに平均尤度が閾値１未満の場合、組合せＡを選択することができる。

このように変調方式、符号化率および送信電力をこれらの組合せで選択すると、通信機５０１の構成が簡略化され得る。さらに、通信機５０２が変調方式、符号化率および送信出力の組合せを予め格納している場合、通信機５０１は、この組合せを示す情報（例えば、組合せＡ、ＢまたはＣ）を通知すれば足りる。よって、通信機５０１から通信機５０２への情報量を削減することができる。その結果、通信機５０１と５０２との通信のスループットが向上する。

通信路１２および２１の伝達特性、ならびに、通信機５０１および５０２の符号化方法は同一または類似していることが好ましい。これにより、通信機５０１および５０２は、その変調方式、符号化率および送信電力を一括で選択することができる。

以上の実施形態は、複数のアンテナを使用するデジタル通信システム全般に適用することができる。特に、これらの実施形態は、無線ＬＡＮ装置、無線ＬＡＮ装置を構成するベースバンドＬＳＩへ適用することができる。

本発明に係る第１の実施形態に従った通信システム１００の構成図。送信機１０１から受信機１０４へ情報データが送信される様子を位相空間で示した図本発明に係る第２の実施形態に従った通信システム２００の構成図。第１および第２の受信アンテナ２０５および２０６のそれぞれにおける信号点および受信信号を位相平面で示した図。本発明に係る第３の実施形態に従った通信システム３００の構成図。送信アンテナから送信される情報データの信号点を位相平面で示した図。受信アンテナ１０５における信号点および受信信号を位相平面で示した図。本発明に係る第５の実施形態に従った通信システム５００の構成を示す図。

符号の説明

１０１送信機
１０２送信アンテナ
１０３送信アンテナ
１０４受信機
１０５受信アンテナ
ｂ０〜ｂ４ビット
信号点ＳＰ１〜ＳＰ５
ＲＳ受信信号
ｄ１〜ｄ５距離

Claims

送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有する受信機において、
前記送信機から受信信号を受信し、
前記複数の信号点のうち、前記受信信号との位相平面上における距離が最短である第１の信号点を選択し、
前記第１の信号点と前記受信信号との位相平面上における第１の距離、および、前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記受信信号との位相平面上における第２の距離を算出し、
前記第１の距離と前記第２の距離との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とすることを特徴とする尤度算出方法。
前記第２の距離を算出するときに、前記第１の信号点のうち受信電力の比較的小さいビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記受信信号との位相平面上における距離を第２の距離として算出し、
前記第１の信号点のうち受信電力の比較的大きいビットについては前記尤度を定数とすることを特徴とする請求項1に記載の尤度算出方法。
前記尤度を算出するときに、前記第１の信号点において連続する３ビットのうち２ビットに対して該尤度を算出し、該３ビットのうち残りの１ビットに対しては、前記２ビットに対する尤度のうちより大きい尤度を適用することを特徴とする請求項１に記載の尤度算出方法。
送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有し、第１の受信アンテナおよび第２の受信アンテナを備えた受信機において、
前記送信機から受信信号を前記第１および第２の受信アンテナの各々で受信し、
前記複数の信号点のうち、位相平面上における前記第１の受信アンテナの受信信号からの距離および位相平面上における前記第２の受信アンテナの受信信号からの距離の和が最小である第１の信号点を前記第１および第２の受信アンテナの各々に関して選択し、
前記第１の受信アンテナの受信信号と前記第１の信号点との位相平面上における距離および前記第２の受信アンテナの受信信号と前記第１の信号点との位相平面上における距離を足した第１の距離和を算出し、
前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記第１の受信アンテナの受信信号との位相平面上における距離および該第２の信号点と前記第２の受信アンテナの受信信号との位相平面上における距離を足した第２の距離和を算出し、
前記第１の距離和と前記第２の距離和との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とすることを特徴とする尤度算出方法。
送信機から送信される複数のビットから成る既定データに基づいた信号点の情報データを複数有する受信機において、
前記送信機から受信信号を受信し、
前記複数の信号点のうち、前記受信信号との位相平面上における距離が最短である第１の信号点を選択し、
前記第１の信号点と前記受信信号との位相平面上における第１の距離、および、前記第１の信号点のうち１ビットを反転させた信号に対応する第２の信号点と前記受信信号との位相平面上における第２の距離を算出し、
前記第１の距離と前記第２の距離との差を算出した結果を前記受信信号の各ビットの確からしさを示す尤度とし、
前記第１の距離の各ビットに対する前記尤度の平均値に基づいて、前記送信機の送信電力、変調方式、符号化率の少なくとも１つ以上を変更することを特徴とする通信方法。