JP2009171097A

JP2009171097A - 軟判定回路

Info

Publication number: JP2009171097A
Application number: JP2008005529A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Matsumoto; 宏明松本
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】誤り訂正効果の低下による特性劣化を回避することができる軟判定回路を提供する。
【解決手段】バッファメモリ３１１〜３１７に復号データの絶対値を偏りなく量子化できるような値であって量子化閾値を算出するための値を格納し、それらの値と平均値、標準偏差を用いて乗算器３２１〜３２７、加算器３３１〜３３７で量子化閾値を算出して比較器３４１〜３４７で絶対値と比較し、該当する量子化閾値に対応する軟判定値をバッファメモリ３７１〜３７８から出力し、その軟判定値に正負の符号を乗算器３０５で乗算して軟判定データとして出力する軟判定回路である。
【選択図】図３

Description

本発明は、畳込み符号等で誤り訂正符号化された信号を伝送する伝送システムにおける受信装置に用いられる軟判定回路に係り、特に、受信特性の劣化を防止できる軟判定回路に関する。

畳込み符号の復号法であるビタビ復号等では、受信信号をアナログ値のまま用いる軟判定復号を比較的容易に実現することができる。
一般に、軟判定復号は、受信信号を｛０，１｝のデジタル値に判定して行う硬判定復号に比べて符号化利得が２〜３ｄB高いことが知られている。実際には、軟判定復号でアナログ値をそのまま処理するのは難しいため、ＡＤ（アナログ／デジタル）変換してデジタル量として扱うが、３ｂｉｔないし４ｂｉｔ程度の量子化で十分な効果があることが知られている。

［従来の軟判定回路］
従来の受信装置における誤り訂正復号器で用いられる軟判定回路について図１４、図１５を参照しながら説明する。図１４は、従来の軟判定回路前段の構成例を示す図であり、図１５は、従来の軟判定回路後段の構成例を示す図である。尚、図１４と図１５が結合することで軟判定回路全体が構成されるが、紙面の関係から図１４と図１５に分割している。両図の接続関係が分かるように、両図に乗算器１２１〜１２７を描画し、図１４の（Ａ）と図１５の（Ａ）が、図１４の（Ｂ）と図１５の（Ｂ）が接続するようになっている。

従来の軟判定回路は、図１４、図１５に示すように、Ｎｂｉｔで量子化する回路であり、入力された復調データは符号判定部１０１と絶対値算出部１０２に入力され、符号判定部１０１は、入力データの正負を判定し、「１」（正の場合）又は「−１」（負の場合）を出力する。

一方、絶対値算出部１０２の出力データは（Ｎ−１）ｂｉｔで量子化された後、符号判定部１０１の出力である復調データの符号を乗算器１０５で掛け合わされ、Ｎｂｉｔの軟判定データとして出力される。

最大値検出部１０３は、絶対値算出部１０２の出力である復調データの絶対値から復号フレーム内での最大値Ｍを検出する。検出された最大値Ｍは、乗算器１２１〜１２７でバッファメモリ１１１〜１１７に格納されている値と掛け合わされ、量子化閾値として比較器１３１〜１３７に入力される。

また、比較器１４１〜１４７には、絶対値算出部１０２の出力である復調データの絶対値も入力され、量子化閾値と大小比較される。ここで、各比較器１４１〜１４７は、復調データの絶対値が量子化閾値よりも大きい場合に「１」を出力し、それ以外の場合には「０」を出力するものである。
比較器１４１〜１４７の出力は、直接、或いはＸＯＲゲート１５１〜１５６及びＮＯＴゲート１６１を通過して切替スイッチ１８１〜１８８に入力される。

各切替スイッチ１８１〜１８８は「１」が入力されるとオンとなり、バッファメモリ１７１〜１７８に格納してある値を出力し、「０」が入力されるとオフとなり何も出力しない。各復調データに対してオンとなる切替スイッチ１８１〜１８８は一つだけであるので、バッファメモリ１７１〜１７８に格納されている値の内一つが乗算器１０５に出力される。
上記の動作により、復調データはステップ幅Ｍ／２^N-1で量子化され、振幅の大きさに応じて信頼度情報が付加される。つまり、原点から遠い値程、信頼性の高い軟判定値が対応する。

以下に、Ｉ個の復調データａ(ｉ)をＮｂｉｔで量子化する例を示す。
まず、復調データａ(ｉ)の振幅の絶対最大値をＭとすると、［数１］で求められる。

次に、区間［−Ｍ，Ｍ］をＭ／２^N-1区間で２^N個の区間に分割するように閾値を設定して量子化する。この時、振幅の大きさに応じて信頼度情報を付加して量子化を行う。つまり、図１６のように、原点から遠い区間に信頼性の高い軟判定値を対応させる。図１６は、従来の軟判定量子化テーブルの概略図である。

尚、関連する先行技術として、特開２００３−２２４４８１号公報（特許文献１）、特開２００４−１０４１７０号公報（特許文献２）がある。

特許文献１には、軟判定閾値設定部における軟判定閾値設定手段が、通信フレーム毎に受信データのレベルの最大値を複数のフレームについて平均化した値を閾値とし、軟判定調整手段が、その閾値を誤り訂正復号の条件に基づいて調整する軟判定装置が示されている。

特許文献２には、軟判定閾値設定部が、受信データのシンボル毎のレベルをフレーム毎に平均化した結果を誤り訂正復号の条件に基づいて調整し、軟判定部が、閾値の逆数値と受信データを乗算し、乗算結果の上位所定ビットのデータを軟判定結果として取得する軟判定装置が記載されている。

特開２００３−２２４４８１号公報特開２００４−１０４１７０号公報

しかしながら、上記の軟判定の方式では、復調データの振幅値の分布を一切考慮せず、レンジ全体を固定のステップ幅で量子化するため、実際の通信路では、干渉の影響で復調データの振幅の大きさにばらつきが生じ、そのばらつき方によって量子化の際に信頼度情報が損なわれることがあり、誤り訂正効果が低下するという問題点があった。

例えば、復調データの振幅の絶対最大値が極端に大きく、絶対値平均の２^N-1倍を超えるような場合には、振幅の絶対値が平均以下となる復調データは全て最も信頼性の低い“０”に量子化されてしまうため、正しい復号結果を期待することは難しい。

逆に、振幅の変動が極端に小さい（Ｍ／２^N-1以下）場合は、全ての復調データが同一の信頼度に量子化されてしまう。この場合、結果的に硬判定を行ったことになるので、軟判定復号による符号化利得の向上が望めない。

このように、従来の方式では、受信信号の振幅の最大値を用いて量子化を行うと、各信頼度を持つ軟判定値に量子化されるデータ数に偏りが生じ、量子化の際に信頼度情報が損なわれてしまい、誤り訂正効果が低下する場合があり、結果的に受信特性が劣化する場合がある。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、誤り訂正効果の低下による特性劣化を回避することができる軟判定回路を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、受信信号を復調した復調データについて軟判定を行う軟判定回路であって、復調データの正負の符号を判定し、正負の値を出力する符号判定部と、復調データの絶対値を算出する絶対値算出部と、絶対値から平均値を算出する平均値算出部と、絶対値と平均値から標準偏差を算出する標準偏差算出部と、平均値と標準偏差から複数の量子化閾値を算出するために用いられる値を格納する第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリと、第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに格納された値と標準偏差を各々乗算する第１〜ｎの乗算器と、第１〜ｎの乗算器での乗算結果と平均値を加算する第１〜ｎの加算器と、第１〜ｎの加算器での加算結果と絶対値とを比較し、絶対値が大きい場合に「１」を、それ以外は「０」を出力する第１〜ｎの比較器と、隣接する比較器との間で排他的論理和を出力する第１〜ｎ−１の排他的論理和回路と、複数の量子化閾値に対応する軟判定値を各々格納する第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリと、第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリに格納された軟判定値の出力を制御する第１〜ｎ＋１のスイッチと、第ｎの比較器からの出力値を反転し、第ｎ＋１のスイッチに出力する反転器と、第１〜ｎ＋１のスイッチからの出力と符号判定部からの正負の値を乗算して軟判定データを出力する乗算器とを有し、第１のスイッチには第１の比較器からの出力が入力され、第２〜ｎのスイッチには第１〜ｎ−１の排他的論理和回路からの出力が入力されることを特徴とする。

本発明によれば、受信信号を復調した復調データについて軟判定を行う軟判定回路であって、符号判定部が復調データの正負の符号を判定し、正負の値を出力し、絶対値算出部が復調データの絶対値を算出し、平均値算出部が絶対値から平均値を算出し、標準偏差算出部が絶対値と平均値から標準偏差を算出し、第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリが平均値と標準偏差から複数の量子化閾値を算出するために用いられる値を格納し、第１〜ｎの乗算器が第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに格納された値と標準偏差を各々乗算し、第１〜ｎの加算器が第１〜ｎの乗算器での乗算結果と平均値を加算し、第１〜ｎの比較器が第１〜ｎの加算器での加算結果と絶対値とを比較し、絶対値が大きい場合に「１」を、それ以外は「０」を出力し、第１〜ｎ−１の排他的論理和回路が隣接する比較器との間で排他的論理和を出力し、第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリが複数の量子化閾値に対応する軟判定値を各々格納し、第１〜ｎ＋１のスイッチが第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリに格納された軟判定値の出力を制御し、反転器が第ｎの比較器からの出力値を反転し、第ｎ＋１のスイッチに出力し、乗算器が第１〜ｎ＋１のスイッチからの出力と符号判定部からの正負の値を乗算して軟判定データを出力し、更に、第１のスイッチには第１の比較器からの出力が入力され、第２〜ｎのスイッチには第１〜ｎ−１の排他的論理和回路からの出力が入力されるようにしているので、信頼度を持つ軟判定値に量子化されるデータ数の偏りを少なくし、量子化の際に信頼度情報が損なわれず、誤り訂正効果の低下による受信特性劣化を回避できる効果がある。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る軟判定回路は、符号判定部で復調データの正負の符号を判定し、正負の値を出力し、絶対値算出部で復調データの絶対値を算出し、平均値算出部で絶対値から平均値を算出し、標準偏差算出部で絶対値と平均値から標準偏差を算出し、第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリで平均値と標準偏差から複数の量子化閾値を算出するために用いられる値を格納し、第１〜ｎの乗算器で第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに格納された値と標準偏差を各々乗算し、第１〜ｎの加算器で第１〜ｎの乗算器での乗算結果と平均値を加算し、第１〜ｎの比較器で第１〜ｎの加算器での加算結果と絶対値とを比較し、絶対値が大きい場合に「１」を、それ以外は「０」を出力し、第１〜ｎ−１の排他的論理和回路で隣接する比較器との間で排他的論理和を出力し、第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリで複数の量子化閾値に対応する軟判定値を各々格納し、第１〜ｎ＋１のスイッチで第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリに格納された軟判定値の出力を制御し、反転器で第ｎの比較器からの出力値を反転し、第ｎ＋１のスイッチに出力し、乗算器で第１〜ｎ＋１のスイッチからの出力と符号判定部からの正負の値を乗算して軟判定データを出力し、更に、第１のスイッチには第１の比較器からの出力が入力され、第２〜ｎのスイッチには第１〜ｎ−１の排他的論理和回路からの出力が入力されるものであり、信頼度を持つ軟判定値に量子化されるデータ数の偏りを少なくし、量子化の際に信頼度情報が損なわれず、誤り訂正効果の低下による受信特性劣化を回避できるものである。

つまり、本発明の実施の形態に係る軟判定回路は、第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに復号データの絶対値を偏りなく量子化できるような値であって量子化閾値を算出するための値を格納し、それらの値と平均値、標準偏差を用いて第１〜ｎの乗算器、第１〜ｎの加算器で量子化閾値を算出して第１〜ｎの比較器で絶対値と比較し、該当する量子化閾値に対応する軟判定値を第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリから出力し、その軟判定値に正負の符号を乗算して軟判定データとして出力するようになっている。

［受信装置：図１］
本発明の実施の形態に係る受信装置（本受信装置）について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る受信装置の構成ブロック図である。
本受信装置は、図１に示すように、ＲＦ（Radio Frequency）受信器１と、復調器２と、誤り訂正復号器３とを有している。

ＲＦ受信器１は、アンテナから入力された無線信号を受信して受信信号を復調器２に出力する。
復調器２は、ＲＦ受信器１から入力された受信信号を復調して復調データを誤り訂正復号器３に出力する。
誤り訂正復号器３は、復調器２から入力された復調データについて誤り訂正の復号を行い、復号データを出力する。

［誤り訂正復号器：図２］
次に、誤り訂正復号器３について図２を参照しながら説明する。図２は、誤り訂正復号器の構成ブロック図である。
誤り訂正復号器３は、図２に示すように、閾値算出部３１と量子化部３２とを有する軟判定部と、デコード部３３を有する復号部とを備えている。

閾値算出部３１は、復調器２から入力される復調データから軟判定用の閾値を算出する。
量子化部３２は、復調器２入力される復調データについて閾値算出部３１から入力される閾値により量子化を行い、軟判定データをデコード部３３に出力する。
デコード部３３は、量子化部３２にから入力される軟判定データをデコードして復号データを出力する。

［軟判定回路：図３、図４］
図２における軟判定部の具体的回路（本軟判定回路）について図３、図４を参照しながら説明する。図３は、軟判定回路前段の構成例を示す図であり、図４は、軟判定回路後段の構成例を示す図である。尚、図３と図４が結合することで軟判定回路全体が構成されるが、紙面の関係から図３と図４に分割している。両図の接続関係が分かるように、両図に加算器３３１〜３３７を描画し、図３の（Ａ）と図４の（Ａ）が、図３の（Ｂ）と図４の（Ｂ）が接続するようになっている。

本軟判定回路は、図３、図４に示すように、符号判定部３０１と、絶対値算出部３０２と、平均値算出部３０３と、標準偏差算出部３０４と、バッファメモリ３１１〜３１７と、乗算器３２１〜３２７と、加算器３３１〜３３７と、比較器３４１〜３４７と、ＸＯＲゲート３５１〜３５６と、ＮＯＴゲート３６１と、バッファメモリ３７１〜３７８と、切替スイッチ３８１〜３８８と、乗算器３０５とを有している。

［本軟判定回路の各部］
符号判定部３０１は、復調データに対して、データの正負を判定し、「１」（正の場合）又は「−１」（負の場合）を出力する。
絶対値算出部３０２は、復調データの絶対値を算出し、比較器３４１〜３４７、平均値算出部３０３、標準偏差算出部３０４に出力する。

平均値算出部３０３は、絶対値算出部３０２からの出力である全復調データの絶対値から平均μを算出し、標準偏差算出部３０４と加算器３３１〜３３７に出力する。
標準偏差算出部３０４は、絶対値算出部３０２からの出力である全復調データの絶対値と平均値算出部３０３からの出力である平均値μとを入力して標準偏差σを算出し、乗算器３２１〜３２７に出力する。

バッファメモリ３１１〜３１７は、量子化閾値を形成するための値が格納された記憶部であり、具体的には、図５の軟判定量子化テーブルに示す量子化閾値を算出するために用いられる値を各々格納している。
尚、バッファメモリ３１１〜３１７は、請求項において第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに相当している。

例えば、バッファメモリ３１１には「（２^N-2）^1/2」が、バッファメモリ３１２には「（２^N-2／２）^1/2」が、バッファメモリ３１３には「（２^N-2／(２^N-2−１)）^1/2」が、バッファメモリ３１４には「０」が、バッファメモリ３１５には「−（２^N-2／(２^N-2−１)）^1/2」が、バッファメモリ３１６には「−（２^N-2／２）^1/2」が、バッファメモリ３１７には「−（２^N-2）^1/2」が格納されている。

乗算器３２１〜３２７は、標準偏差算出部３０４から出力される標準偏差σとバッファメモリ３１１〜３１７に格納する量子化閾値を算出するための値とを各々乗算する。
尚、乗算器３２１〜３２７は、請求項において第１〜ｎの乗算器に相当している。

加算器３３１〜３３７は、平均値算出部３０３から出力される平均値μと乗算器３２１〜３２７から出力される乗算結果を加算して比較器３４１〜３４７に設定する。尚、乗算結果は、図５に示す量子化閾値となるものである。
尚、加算器３３１〜３３７は、請求項において第１〜ｎの加算器に相当している。

比較器３４１〜３４７は、絶対値算出部３０２からの絶対値と閾値判定部３０５からの量子化閾値との大小を比較し、復調データの絶対値が量子化閾値よりも大きい場合に「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力するようになっている。
尚、比較器３４１〜３４７は、請求項において第１〜ｎの比較器に相当している。

比較器３４１〜３４７からの出力は、比較器３４１の場合は直接に切替スイッチ３８１に、また、ＸＯＲゲート３５１に出力され、比較器３４７の場合はＮＯＴゲート３６１を介して切替スイッチ３８８に、また、ＸＯＲゲート３５６に出力され、それ以外の比較器３４２〜３４６の場合は上下段の２つのＸＯＲゲート３５２〜３５６に出力される。

ＸＯＲゲート３５１〜３５６は、排他的論理和回路であり、入力が「０」，「０」又は「１」，「１」の場合は「０」を出力し、入力が「０」，「１」又は「１」，「０」の場合は「１」を出力する。
尚、ＸＯＲゲート３５１〜３５６は、請求項において第１〜ｎ−１の排他的論理和回路に相当している。

ＮＯＴゲート３６１は、入力値を反転出力する回路（反転器）であり、入力が「０」の場合は「１」を、入力が「１」の場合は「０」を出力する。

バッファメモリ３７１〜３７８は、加算器３３１〜３３７から出力される量子化閾値に対応する軟判定データを各々格納する記憶部である。
尚、バッファメモリ３７１〜３７８は、請求項において第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリに相当している。

具体的には、バッファメモリ３７１には「２^N-1−１」が、バッファメモリ３７２には「２^N-1−２」が、バッファメモリ３７３には「２^N-2＋１」が、バッファメモリ３７４には「２^N-2」が、バッファメモリ３７５には「２^N-2−１」が、バッファメモリ３７６には「２」が、バッファメモリ３７７には「１」が、バッファメモリ３７８には「０」が格納されている。

切替スイッチ３８１〜３８８は、「１」が入力されるとオンとなり、バッファメモリ３７１〜３７８に格納してある値が出力され、「０」が入力されるとオフとなり、何も出力されないものである。
尚、切替スイッチ３８１〜３８８は、請求項において第１〜ｎ＋１のスイッチに相当している。

切替スイッチ３８１〜３８８は、ＸＯＲゲート３５１〜３５６及びＮＯＴゲート３６１の動作によって、各復調データに対してオンとなる切替スイッチは一つだけとなるので、バッファメモリ３７１〜３７８の値の内、一つが乗算器３０５に出力される。
乗算器３０５は、符号判定部３０１からの出力（符号の正負）に切替スイッチ３８１〜３８８のいずれかの出力を掛け合わせた値を軟判定データとして出力する。

［本軟判定回路の動作］
本発明の実施の形態では、復調データの振幅の分散を考慮し、判定前のデータが持つ信頼性情報を極力失わずに、軟判定を行う量子化閾値の設定方法を与える。
まず、復調データａ(ｉ)（ｉ＝１…Ｉ）の振幅の絶対値の平均をμ、分散をσ²とすると、［数２］で求めることができる。

Ｎ＞２のとき、平均μと標準偏差σが［数３］を満たす場合には、図５のように量子化される。図５は、実施の形態に係る第１の軟判定量子化テーブルの概略図である。

一般に、ｘが平均μ、分散σ²の確率変数のとき、任意のα＞０に対して、［数４］のチェビシェフの不等式が成立する。

よって、αが［数５］であるとすると、［数６］を満たすａ(ｉ)が確率的に全データの（ｋ／２^N-2）以上存在することが分かる。

［数７］の場合には、［数８］を満たす最小の整数ｋをｋ₀とすると、図６のように、量子化される。図６は、実施の形態に係る第２の量子化テーブルの概略図である。

以降、簡単のためにＮ＝３の場合を考える。
このとき、［数９］であれば、図７のように量子化される。図７は、数９の場合における３ｂｉｔ軟判定量子化テーブルの概略図である。

図７に示すように、［数１０］を満たす、つまり、±１〜±２に量子化されるデータ数は全体の１／２以上であるので、０及び±３に量子化されるデータが全体の半数以上を占めることはない。

また、全データの振幅の絶対値が等しい（全てのａ(ｉ)がμ＝｜ａ(ｉ)｜を満たす）場合を除いては、全てのデータが同一の信頼度に量子化されることもない。

［数１１］の場合は図８のように量子化される。図８は、数１１の場合における３ｂｉｔ軟判定量子化テーブルの概略図である。

この場合も、図８に示すように、［数１２］を満たす、つまり、±１〜±２に量子化されるデータ数は全体の１／２以上であるので、±３に量子化されるデータが全体の半数以上になることはなく、全データの振幅の絶対値が等しくなければ、全てのデータが同一の信頼度に量子化されることもない。

以上のように、本軟判定回路によって、特定の信頼度に量子化されるデータ数に偏りが少なく、信頼度情報の損失が少ない軟判定が可能である。

［本軟判定回路の効果］
本軟判定回路によれば、量子化による信頼度情報の損失に起因する受信特性の劣化を防ぐことができる効果がある。

［別の実施の形態］
別の実施の形態は、復調データの振幅値の分布を考慮し、判定前のデータが持つ信頼度情報を極力失わずに軟判定を行う量子化閾値の設定方法を与えるものである。
各信頼度に量子化されるデータ数の偏りをなくすためには、データの分布に応じて量子化ステップ幅を可変にする必要がある。つまり、復調データの振幅の分布が密な区間は細かく、分布が疎な区間は粗く量子化する。

［別の実施の形態に係る軟判定回路：図９、図１０］
別の実施の形態に係る軟判定回路（別の軟判定回路）について図９、図１０を参照しながら説明する。図９は、別の実施の形態に係る軟判定回路前段の構成例を示す図であり、図１０は、別の実施の形態に係る軟判定回路後段の構成例を示す図である。別の軟判定回路は、図３と図４と同様に、図９と図１０が結合することで一体の回路を構成している。

別の軟判定回路は、図９、図１０に示すように、符号判定部４０１と、絶対値算出部４０２と、平均値算出部４０３と、標準偏差算出部４０４と、バッファメモリ４１１〜４１７と、乗算器４２１〜４２７と、加算器４３１〜４３７と、比較器４４１〜４４７と、ＸＯＲゲート４５１〜４５６と、ＮＯＴゲート４６１と、バッファメモリ４７１〜４７８と、切替スイッチ４８１〜４８８と、乗算器４０５とを有している。

図９、図１０に示した別の軟判定回路の構成は、図３、図４に示した本軟判定回路の構成とほぼ同様であり、バッファメモリ４１１〜４１７に格納される値が異なっている。
バッファメモリ４１１〜４１７には、量子化閾値を算出するために用いられる値が格納されている。
別の軟判定回路では、標準正規分布に従う確率変数によって求められる値（詳細は後述する）がバッファメモリ４１１〜４１７に格納される。
尚、バッファメモリ４１１〜４１７は、請求項において第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに相当している。

具体的には、バッファメモリ４１１には「α（Ｎ，２^N-2−１）」が、バッファメモリ４１２には「α（Ｎ，２^N-2−２）」が、バッファメモリ４１３には「α（Ｎ，１）」が、バッファメモリ４１４には「α（Ｎ，０）」が、バッファメモリ４１５には「−α（Ｎ，１）」が、バッファメモリ４１６には「−α（Ｎ，２^N-2−２）」が、バッファメモリ４１７には「−α（Ｎ，２^N-2−１）」が格納されている。格納されている定数については後述する。

［別の軟判定回路の動作］
絶対値算出部４０２の出力データは、平均値算出部４０３と標準偏差算出部４０４に入力され、復号フレーム内の平均μと標準偏差σがそれぞれ算出される。つまり、復号フレームがＩ個の復調データａ(ｉ)（ｉ＝１，…，Ｉ）から成るとき、平均値算出部４０３と標準偏差算出部４０４からは、上記［数２］がそれぞれ算出される。

標準偏差σは、乗算器４２１〜４２７に入力され、バッファメモリ４１１〜４１７に格納されている値と掛け合わされた後に、加算器４３１〜４３７に入力され、平均μとの和が量子化閾値として比較器４４１〜４４７に入力される。

つまり、量子化閾値は、
μ＋α(Ｎ，２^N-2−１)×σ
μ＋α(Ｎ，２^N-2−２)×σ
…
μ＋α(Ｎ，１)×σ
μ＋α(Ｎ，０)×σ
μ−α(Ｎ，１)×σ
…
μ−α(Ｎ，２^N-2−２)×σ
μ−α(Ｎ，２^N-2−１)×σ
となる。

ここで、バッファメモリ４１１〜４１７に格納されている値α(Ｎ，ｋ)（Ｎ＞２，ｋ＝０，１，２，…，２^N-2−１）は標準正規分布に従う確率変数Ｘの確率（１−ｋ／２^N-2）に対する両側パーセント点とする。つまり、
Ｐ（｜Ｘ｜≦α(Ｎ，ｋ)）＝ｋ／２^N-2
を満たす値とする。Ｎ＝３〜６の場合、α(Ｎ，ｋ)の値は、図１１に示すようになる。図１１は、Ｎ＝３〜６に対するα(Ｎ，ｋ)値を示す概略図である。

平均μと標準偏差σが、
μ／σ ＞ α(Ｎ，２^N-2−１)
を満たす場合、復調データａ（ｉ）の値の範囲と対応する軟判定値との関係を図１２に示す。図１２は、復調データの値の範囲と軟判定値との関係を示す軟判定量子化テーブルの概略図である。

ここで、復調データの振幅の絶対値｜ａ(ｉ)｜が正規分布（平均μ，分散σ²）に従うことを仮定すると、
Ｐ（μ−α(Ｎ，ｋ)×σ ≦｜ａ(ｉ)｜≦ μ＋α(Ｎ，ｋ)×σ）＝ｋ／２^N-2
が各ｋ＝０，１，２，…，２^N-2−１について成り立つので、
Ｐ（｜ａ(ｉ)｜）＞ μ＋α(Ｎ，２^N-2−１)×σ＝１／２^N-1
Ｐ（｜ａ(ｉ)｜）＜ μ−α(Ｎ，２^N-2−１)×σ＝１／２^N-1
及び、各ｋ＝１，２，…，２^N-2−１に対して
Ｐ（μ＋α(Ｎ，ｋ−１)×σ ≦｜ａ(ｉ)｜≦ μ＋α(Ｎ，ｋ)×σ）＝１／２^N-1
Ｐ（μ−α(Ｎ，ｋ)×σ ≦｜ａ(ｉ)｜≦ μ＋α(Ｎ，ｋ−１)×σ）＝１／２^N-1
となる。つまり、各信頼度を持つ量子化データの数は確率的には全て同じとなる。

復調データの振幅の絶対値の分布は、正規分布とは限らないが、本方式では、各信頼度に量子化されるデータ数の偏りが抑えられることが期待できる。

μ／σ ≦ α(Ｎ，２^N-2−１)の場合の復調データと軟判定値の関係は図１３に示すようになる。図１３は、復調データと軟判定値の関係を示す軟判定量子化テーブルの概略図である。ここで、ｋ₀はμ／σ ＞ α(Ｎ，ｋ)を満たす最大の整数ｋである。

［別の軟判定回路の効果］
別の軟判定回路によれば、特定の信頼度に量子化されるデータ数に偏りが少なく、信頼度情報の損失が少ない軟判定を行うことができる効果がある。

本発明は、誤り訂正効果の低下による特性劣化を回避することができる軟判定回路に好適である。

本発明の実施の形態に係る受信装置の構成ブロック図である。誤り訂正復号器の構成ブロック図である。軟判定回路前段の構成例を示す図である。軟判定回路後段の構成例を示す図である。実施の形態に係る第１の軟判定量子化テーブルの概略図である。実施の形態に係る第２の量子化テーブルの概略図である。数９の場合における３ｂｉｔ軟判定量子化テーブルの概略図である。数１１の場合における３ｂｉｔ軟判定量子化テーブルの概略図である。別の実施の形態に係る軟判定回路前段の構成例を示す図でである。別の実施の形態に係る軟判定回路後段の構成例を示す図である。Ｎ＝３〜６に対するα(Ｎ，ｋ)値を示す概略図である。復調データの値の範囲と軟判定値との関係を示す軟判定量子化テーブルの概略図である。復調データと軟判定値の関係を示す軟判定量子化テーブルの概略図である。従来の軟判定回路前段の構成例を示す図でである。従来の軟判定回路後段の構成例を示す図である。従来の軟判定量子化テーブルの概略図である。

符号の説明

１…ＲＦ受信器、２…復調器、３…誤り訂正復号器、３１…閾値算出部、３２…量子化部、３３…デコード部、１０１，３０１，４０１…符号判定部、１０２，３０２，４０２…絶対値算出部、１０３…最大値検出部、３０３，４０３…平均値算出部、３０４，４０４…標準偏差算出部、１１１〜１１７，３１１〜３１７，４１１〜４１７…バッファメモリ、１２１〜１２７，３２１〜３２７，４２１〜４２７…乗算器、３３１〜３３７，４３１〜４３７…加算器、１４１〜１４７，３４１〜３４７，４４１〜４４７…比較器、１５１〜１５６，３５１〜３５６，４５１〜４５６…ＸＯＲゲート、１６１，３６１，４６１…ＮＯＴゲート、１７１〜１７８，３７１〜３７８，４７１〜４７８…バッファメモリ、１８１〜１８８，３８１〜３８８，４８１〜４８８…切替スイッチ、１０５，３０５，４０５…乗算器

Claims

受信信号を復調した復調データについて軟判定を行う軟判定回路であって、
前記復調データの正負の符号を判定し、正負の値を出力する符号判定部と、
前記復調データの絶対値を算出する絶対値算出部と、
前記絶対値から平均値を算出する平均値算出部と、
前記絶対値と前記平均値から標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記平均値と前記標準偏差から複数の量子化閾値を算出するために用いられる値を格納する第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリと、
前記第１〜ｎの量子化閾値算出用バッファメモリに格納された値と前記標準偏差を各々乗算する第１〜ｎの乗算器と、
前記第１〜ｎの乗算器での乗算結果と前記平均値を加算する第１〜ｎの加算器と、
前記第１〜ｎの加算器での加算結果と前記絶対値とを比較し、前記絶対値が大きい場合に「１」を、それ以外は「０」を出力する第１〜ｎの比較器と、
隣接する前記比較器との間で排他的論理和を出力する第１〜ｎ−１の排他的論理和回路と、
前記複数の量子化閾値に対応する軟判定値を各々格納する第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリと、
前記第１〜ｎ＋１の軟判定値バッファメモリに格納された軟判定値の出力を制御する第１〜ｎ＋１のスイッチと、
前記第ｎの比較器からの出力値を反転し、前記第ｎ＋１のスイッチに出力する反転器と、
前記第１〜ｎ＋１のスイッチからの出力と前記符号判定部からの正負の値を乗算して軟判定データを出力する乗算器とを有し、
前記第１のスイッチには前記第１の比較器からの出力が入力され、前記第２〜ｎのスイッチには前記第１〜ｎ−１の排他的論理和回路からの出力が入力されることを特徴とする軟判定回路。