JP2009296354A - 無線通信システム及び受信装置並びに受信信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝搬路に時間変動や周波数選択性がある場合の無線通信の誤り訂正能力を向上させる。
【解決手段】誤り訂正復号部に入力される軟判定尤度値に、当該軟判定尤度値に対応するデータシンボルとパイロットシンボルとの間の距離に応じた重みを乗算する。即ち、パイロットシンボルとデータシンボルの時間軸上、及び周波数軸上の距離に応じて、当該データシンボルに対応する軟判定ビット尤度値に重み付けを行う。更に詳しくは、時間軸上、及び周波数軸上の距離が離れるに従い、重みを軽くする重み付けを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムにおいて、送信装置が送信する送信信号を受信する受信装置の受信信号の信号処理方法に関わり、特に、誤り訂正符号を用いた移動体通信に使用する無線通信システムの受信装置に関する。

移動通信サービスの高速化に伴い、無線通信システムは、より少ない帯域幅でより高速な無線通信を提供する、いわゆる周波数利用効率の向上が求められている。
周波数利用効率の向上を実現する技術の一つとして誤り訂正符号が用いられる。デジタルデータ伝送方式における誤り訂正符号としては、例えば、畳込み符号やターボ符号が挙げられる。以下では、誤り訂正符号を用いた無線通信システムにおける、従来の受信装置の構成及び動作の例を図８と図９を用いて説明する。図８は、従来の受信装置の構成を示すブロック図である。また、図９は、従来の受信シンボル、伝搬路推定結果、及び軟判定尤度の関係を説明するための図である。100 はアンテナ、101 は信号受信部、102 はパイロットシンボル選択部、103 は伝搬路推定部、104 は伝搬路補正部、105 はデマッピング部、106 は誤り訂正復号部、200 〜 206 は信号線である。

図８において、アンテナ 100 で受信された無線信号は、信号受信部 101 に入力される。信号受信部 101 は、無線周波数及び中間周波数での信号処理を行い、受信された無線信号を受信ベースバンド信号に変換する。また、信号受信部 101 は、受信ベースバンド信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル化された受信ベースバンド信号を信号線 200 を介してパイロットシンボル選択部 102 に出力する。
パイロットシンボル選択部 102 は、入力された受信ベースバンド信号から、受信パイロットシンボルと受信データシンボルを分離し、受信パイロットシンボルを信号線 201 を介して伝搬路推定部 203 に出力し、受信データシンボルを信号線 202 を介して伝搬路補正部 204 に出力する。

ここで、図９に示した受信ベースバンド信号例では、シンボル 0 から 9 のうち、斜線を施したシンボル 2 とシンボル 7 は受信パイロットシンボル、それ以外は受信データシンボルとする。この場合、パイロットシンボル選択部 102 は、入力されるシンボル 0 〜 9 のうち、シンボル 2 とシンボル 7 を信号線 201 に、シンボル 0 、1 、3 〜 6 、8 及び 9 を信号線 202 に出力する。
伝搬路推定部 103 はパイロットシンボル選択部 102 から入力された受信パイロットシンボルと、システムで予め定められた基準パイロットシンボルを用いて、送信機(図示は省略)と受信機の間の無線信号の伝搬路の推定を行う。ここで伝搬路の推定方法としては、例えば、受信パイロットシンボルを R_P 、基準パイロットシンボルを A_P とすると、パイロットシンボルに対応する伝搬路 H_P は、式（１）で算出される。ここで H_P 、R_P 及び S_P は複素数である。図９の例では、H₂ 及び H₇ はそれぞれ、パイロットシンボル 2 及び 7 に対応する伝搬路推定結果を示す。

次に、伝搬路推定部 103 は、式（１）で算出されたパイロットシンボルに対応する伝搬路 H_P を用いて、データシンボルに対応する伝搬路 H_D を算出する。図９の例では、H₀ 、H₁ 、H₃ 〜 H₆ 、H₈ 及び H₉ はそれぞれ、受信データシンボル 0 、1 、3 〜 6 、8 及び 9 に対応する伝搬路推定結果を示す。ここで、パイロットシンボルに対応する伝搬路推定結果 H₂ 及び H₇ から、データシンボルに対応する伝搬路推定結果 H₀ 、H₁ 、H₃ 〜 H₆ 、H₈ 及び H₉ を算出する方法としては、例えば式（２）に示すような、一次補間を用いた方法が利用される。

伝搬路推定部 103 は、上記の方法で算出された伝搬路推定結果を、信号線 203 を介して伝搬路補正部 104 へ出力する。
伝搬路補正部 104 は、伝搬路推定部 103 から入力された伝搬路推定結果を用いて、パイロットシンボル選択部 102 から入力される受信データシンボルに含まれる伝搬路の影響を補正する。伝搬路補正部 104 の動作としては、例えば式（３）を用いて伝搬路の影響を補正する。

ここで Rd は受信データシンボル、Hd は受信データシンボル Rd に対応する伝搬路推定結果、及び Ed は伝搬路の影響が補正された受信データシンボルを表す。伝搬路補正部 104 は伝搬路の影響が補正されたデータシンボル Ed を、信号線 204 を介してデマッピング部 105 に出力する。

デマッピング部 105 は、予め定められたマッピング規則に従って、伝搬路補正部 104 から入力された受信データシンボル Ed を、軟判定ビット尤度に変換する。受信データシンボルを軟判定ビット尤度に変換する方法の一例を図１０を用いて説明する。ここで図１０は、マッピング規則として BPSK（ Binary Phase Shift Keying ）を用いた場合の受信データシンボルを軟判定ビット尤度に変換する方法の一例を説明するための図で、基準信号点と受信信号点の関係を示す図ある。

図１０において、シンボル点 300 と 301 は、シンボルデータを軟判定ビット尤度に変換する際の基準シンボル点であり、I 軸上でそれぞれ−A 及び＋A の座標に存在する。また、シンボル点 300 と 301 はそれぞれビット値 1 及びビット値 0 に対応するとする。また、受信データシンボル点 302 は伝搬路補正部 104 からデマッピング部 105 に入力された受信データシンボルであり、I 軸上で X の座標に存在するとする。この場合、デマッピング部 105 は式（４）を用いて、受信データシンボル 302 を軟判定ビット尤度 L に変換する。ここで雑音としては加法性ガウス雑音を仮定し、その雑音電力をσ²とする。

図９に示す軟判定ビット尤度出力 L₀ 、L₁ 、L₃ 〜 L₆ 、L₈ 及び L₉ は、それぞれ、受信データシンボル 0 、1 、3 〜 6 、8 及び 9 に対応する軟判定ビット尤度である。
上記の例ではマッピング規則が BPSK の場合を用いてデマッピング部 105 の動作を説明した。しかし、マッピング規則が QPSK（ Quadrature Phase Shift Keying ）の場合や 16QAM（ 16 Quadrature Amplitude Modulation ）等の多値変調の場合も同様であり、例えば特許文献１に記載された方法を用いれば良い。
ここでマッピング規則として QPSK や 16QAM 等の多値変調を用いた場合には、一つの軟判定ビット尤度出力には、複数のビット尤度が含まれるものとする。例えばマッピング規則として QPSK を用いた場合、一つの軟判定ビット尤度出力 L_n は、L_n0 と L_n1 の２つの尤度値を含む。
デマッピング部 105 は、上記の方法で算出された軟判定ビット尤度を信号線 205 を介して誤り訂正復号部 106 に出力する。

誤り訂正復号部 106 は、デマッピング部 105 から入力された軟判定ビット尤度 L₀ 、L₁ 、L₃ 〜 L₆ 、L₈ 及び L₉ を用いて、予め定められた方法で誤り訂正復号処理を行う。ここで誤り訂正復号処理としては、例えばターボ復号等が用いられる。誤り訂正復号部 105 は得られた誤り訂正復号後の復号ビット列を信号線 206 を介して出力する。
以上の動作により、図８に示した従来の受信装置は、受信信号から誤り訂正復号を用いて、復号ビット列を得ることができる。

特開２００４−０３２１２５号公報 特開２００７−１３５０２１号公報

本発明が解決しようとする課題を図９と図１１を用いて説明する。図１１は、I-Q 平面における伝搬路の真値と推定値の関係を示す図である。
図１１では、時間経過に伴う伝搬路の変動が、曲線 400 として複素 I-Q 平面上に描かれている。また点 401 と 402 はそれぞれ、図９の受信パイロットシンボル 2 及び 7 を用いて算出された伝搬路推定結果 H₂ 及び H₇ を、複素 I-Q 平面上にプロットした点である。また、点 403 と 404 はそれぞれ、図９の受信データシンボル 3 及び 4 に対応する伝搬路の真値を複素 I-Q 平面上にプロットした点である。
ここで、式（２）に示した一次補間による方法を用いて、受信データシンボル 3 及び 4 に対応する伝搬路推定を行った場合を考える。この場合、図９の受信データシンボル 3 及び 4 に対応する伝搬路推定結果 H₃ 及び H₄ は、点 401 と 402 を結ぶ直線 405 上に存在し、図１１の I-Q 平面上の点 406 と 407 として表現することができる。

次に、図９の受信データシンボル 3 に注目する。受信データシンボル 3 に対応する伝搬路推定結果に含まれる誤差は、伝搬路の真値を示す点 403 と伝搬路推定結果を示す点 406 の位置の誤差ベクトル 410 で表現される。同様に受信データシンボル 4 に対応する伝搬路推定結果に含まれる誤差は、点404 と 407 の位置の誤差ベクトル 411 で表現される。
ここで誤差ベクトル 410 と 411 を比較した場合、誤差ベクトル 411 の方がベクトル長が長い。すなわち、伝搬路推定結果を示す点 407 に含まれる誤差は、伝搬路推定結果を示す点 406 に含まれる誤差よりも大きい。
このように、一般に伝搬路は曲線 400 のよう連続的に変化するため、受信パイロットシンボルから算出された伝搬路推定結果を用いて、データシンボルに対応する伝搬路を推定する場合、パイロットシンボルに近いデータシンボルに対応する伝搬路推定結果に含まれる誤差は、パイロットシンボルから離れたデータシンボルに対応する伝搬路推定結果に含まれる誤差よりも小さいと考えられる。

一方、背景技術の従来の受信機動作で述べたように、誤り訂正復号に入力される軟判定ビット尤度は、伝搬路推定結果を用いて算出される。すなわち、伝搬路推定結果に含まれる誤差の大小は、軟判定ビット尤度に含まれる誤差の大小に対応する。
従って、パイロットシンボルに近いデータシンボルの軟判定ビット尤度に含まれる誤差は、パイロットシンボルから離れたデータシンボルに対応する軟判定ビット尤度に含まれる誤差よりも小さいと考えられる。
しかしながら、従来の受信装置及び受信装置の信号処理方法では、軟判定ビット尤度に含まれる誤差の大きさは考慮されず、全ての軟判定ビット尤度は同等に扱われている。従って、誤り訂正復号処理においては、大きな誤差を含む軟判定ビット尤度の影響により、誤り訂正能力の低下が考えられる。この結果、通信品質の低下や、システムの周波数利用効率の低下等の性能劣化を招く。

上述の従来技術の説明では、時間方向における伝搬路の変動について述べた。しかし、マルチパスによる周波数選択性に起因する周波数方向の伝搬路の変動についても同様の課題が発生する。
上記の課題を解決する方法として、特許文献２では、パイロットシンボルに近いシンボルに、誤り訂正復号の際に重要な信号を配置することにより、通信品質を改善する方法が開示されている。しかし、特許文献２の方式は、通信方式の送信処理に関わるため、既に方式が定められた無線通信システムに適用することが困難である課題が存在する。

本発明は、上記のような問題に鑑み、時間方向及び周波数方向における伝搬路の変動に強い無線通信システム及び受信装置並びに受信信号処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、パイロットシンボルとデータシンボルの時間軸上、及び周波数軸上の距離に応じて、当該データシンボルに対応する軟判定ビット尤度値に重み付けを行う。更に詳しくは、上記時間軸上、及び周波数軸上の距離が離れるに従い、重みを軽くする重み付けを行う。

即ち、本発明の無線通信システムは、無線信号を送信する送信装置と、該無線信号を受信する受信装置とを有し、無線信号を用いて通信を行う無線通信システムにおいて、前記送信装置は、前記受信装置に送信する無線信号を送信する信号送信部を有し、前記受信装置は、無線信号を受信し受信信号を作成する信号受信部と、前記受信信号からパイロット信号を分離するパイロット信号選択部と、前記パイロット信号選択部で選択されたパイロット信号を用いて無線信号の伝搬路情報の推定を行う伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部で推定された伝搬路情報を用いて、前記受信信号に含まれる伝搬路の影響を補正する伝搬路補正部と、前記伝搬路補正部で伝搬路の影響を補正された受信信号と、基準となる信号との比較により、前記伝搬路の影響を補正された受信信号から推定される送信信号の確からしさを表す軟判定尤度値を算出するデマッピング部と、前記パイロット信号と前記受信信号の関係に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えるものである。
また好ましくは、上記本発明の無線通信システムの前記受信装置は、更に、前記推定された伝搬路情報を用いて伝搬路情報の変動量を算出する伝搬路変動測定部を備え、前記パイロット信号と前記受信信号の関係と、前記伝搬路情報の変動量に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えるものである。

また、本発明の受信装置は、無線信号を受信し受信信号を作成する信号受信部と、前記受信信号からパイロット信号を分離するパイロット信号選択部と、前記パイロット信号選択部で選択されたパイロット信号を用いて無線信号の伝搬路情報の推定を行う伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部で推定された伝搬路情報を用いて、前記受信信号に含まれる伝搬路の影響を補正する伝搬路補正部と、前記伝搬路補正部で伝搬路の影響を補正された受信信号と、基準となる信号との比較により、前記伝搬路の影響を補正された受信信号から推定される送信信号の確からしさを表す軟判定尤度値を算出するデマッピング部と、前記パイロット信号と前記受信信号の関係に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えるものである。
また好ましくは、上記本発明の受信装置は、更に、前記推定された伝搬路情報を用いて伝搬路情報の変動量を算出する伝搬路変動測定部を備え、前記パイロット信号と前記受信信号の関係と、前記伝搬路情報の変動量に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えるものである。
また好ましくは、上記本発明の受信装置の前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の時間的な差に応じて前記重みを算出するものである。
また好ましくは、上記本発明の受信装置の前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の時間的な差が大きいほど、前記受信信号に対応する重みを小さくするものである。
また好ましくは、上記本発明の受信装置の前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の周波数的な差に応じて前記重みを算出するものである。
また好ましくは、上記本発明の受信装置の前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の周波数的な差が大きいほど、前記受信信号に対応する重みを小さくするものである。
また好ましくは、上記本発明の受信装置の前記軟判定尤度重み付け部は、前記伝搬路情報の変動量が大きい場合は前記重みの間の差を大きくし、前記伝搬路情報の変動量が小さい場合は前記重みの間の差を小さくするものである。

更に、本発明の受信信号処理方法は、無線信号を受信して受信信号を作成し、作成された前記受信信号からパイロット信号を分離し、分離された前記パイロット信号を用いて無線信号の伝搬路情報の推定を行い、推定された伝搬路情報を用いて、前記作成された前記受信信号に含まれる伝搬路の影響を補正し、伝搬路の影響を補正された受信信号と基準となる信号との比較により、前記伝搬路の影響を補正された受信信号から推定される送信信号の確からしさを表す軟判定尤度値を算出し、前記パイロット信号と前記受信信号の関係に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算し、前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行うものである。
また好ましくは、上記本発明の受信信号処理方法は、更に、前記推定された伝搬路情報を用いて伝搬路情報の変動量を算出し、前記パイロット信号と前記受信信号の関係と、前記伝搬路情報の変動量に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算し、前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行うものである。

本発明によれば、無線通信の誤り率特性が改善され、無線通信速度の高速化やシステムの周波数利用効率の向上を実現することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、従来技術で説明した図面を含め、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複を避け、できるだけ説明を省略する。

本発明を適用した受信装置の第一の実施例を図１に示す。図１は、本発明の第一の実施例の受信装置の構成を示すブロック図である。ここで図１において図８の従来の受信装置の構成と同一の機能を持つ構成要素には同一の記号を付している。図１の受信装置は、図８の受信装置の構成に対して、パイロットシンボル選択部 102 をパイロットシンボル選択部 １０２′とし、デマッピング部 105 及び信号線205 と誤り訂正復号部 106 との間に、軟判定尤度重み付け部 110 及び信号線 211 を追加し、パイロットシンボル選択部 １０２′と軟判定尤度重み付け部 110 を信号線 210 で結合したものである。
図１において、デマッピング部 105 は、算出された軟判定尤度を信号線 205 を介して軟判定尤度重み付け部 110 に出力する。軟判定尤度重み付け部 110 は、パイロットシンボル選択部 １０２′から信号線 210 を介して入力されるパイロットシンボル位置を用いて、入力された軟判定尤度に重み付けを行う。

軟判定尤度重み付け部 110 の動作を図２を用いて説明する。図２は、従来の説明の図９と同様に、本発明の第一の実施例の受信装置の受信シンボル、伝搬路推定結果、軟判定尤度、軟判定尤度重み付け出力、及び重みの関係を説明するための図である。
図２において、軟判定尤度重み付け部 110 は、入力される軟判定尤度 L₀ 〜 L₉ それぞれに対して、重みα_０〜α₉を乗算し、重み付けした軟判定尤度α_０Ｌ_０ 〜α₉L₉ を出力する。ここで重みαｎ( ｎ= ０ ,１ ,‥‥‥，9 )の値は、対応する受信データシンボルと受信パイロットシンボルの時間的な差に応じて決定する。具体的には、例えば、対応するデータシンボルとパイロットシンボルの時間的な差が大きいほど、重みα_nの値を小さくする。
図２の実施例では、パイロットシンボル 2 及び 7 に隣接するデータシンボル 1 、3 、6 及び 8 に対応する重みはβとし、それ以外のデータシンボル 0 、4 、5 及び 9 に対応する重みはγとしている。ここでβ及びγは非負の数であり、γ＜βを満足するものとする。β及びγの値は通信方式の仕様や通信環境等に依存するが、具体的な値の例としては、一般的な移動通信環境においては、β= 1 、γ= 0.5 程度の値を用いればよい。なお、図２の実施例では、重みの値としてβとγの二種類のみ存在する場合を例示しているが、重みの値の種類は三種類以上存在しても良い。
軟判定尤度重み付け部 110 は、上記のように重み付けした軟判定尤度値を信号線 211 を介して、誤り訂正復号部 106 に出力する。誤り訂正復号部 106 は図８の従来の受信装置の構成と同様に、入力された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号処理を行う。

本発明の無線通信システムの一実施例を図１２によって説明する。
図１２は、本発明の無線通信システムの一実施例の構成を示すブロック図である。1201 は通信エリア、1202 は基地局、1203 、1204 、及び 1205 は移動端末局である。基地局 1202 及び移動端末局 1203 〜 1205 は、それぞれ送信装置及び受信装置を備えるが、図示を省略する。
図１２の無線通信システムは、セルラ電話等で用いられる移動通信サービスのシステムである。図１２に示した形態の無線通信システムでは、例えば、3GGP（ 3rd Generation Partnership Project ）により定められているセルラ電話の規格として、LTE（ Long Term Evolution ）がある。

図１２において、通信エリア 1201 内に、基地局 1202 と複数の移動端末局（例えば、図１２では、移動端末局 1203 、1204 、1205 ）が存在し、基地局 1202 の図示しない送信装置（後述の図１３参照）及び受信装置（図１参照）と複数の移動端末局 1203 〜 1205 のそれぞれの図示しない送信装置及び受信装置との間で音声やデータの通信を行うシステムの一例を示したものである。なお、通常、移動端末局には、送信機能と受信機能を有する一体型の無線装置を搭載することが多いが、本実施例では、送信装置と受信装置とを別々の装置として説明する。
各移動端末局 1203 、1204 、及び 1205 は、自動車等の移動体内で使用する車載用の送信装置及び受信装置である。以下、特別なことがない限り、移動端末局としては、移動端末局 1203 で代表してシステムの説明を行う。
図１２のような無線通信システムは、通信エリア 1201 内で、基地局 1202 の送信装置と移動端末局 1203 の受信装置、及び移動端末局 1203 の送信装置と基地局 1202 の受信装置間で通信を行うものである。また、例えば、移動端末局 1203 と 1204 とが通信を行う場合には、基地局 1202 が中継して移動端末局 1203 と 1204 とを接続する。

図１３は、本発明の無線通信システムに使用する送信装置の一実施例の構成を示すブロック図である。601 は誤り訂正符号化部、602 はマッピング部、603 は信号送信部、604 はアンテナ、701 〜 703 は信号線である。
図１３において、送信するためのデータは信号線 701 から誤り訂正符号化部 601 に入力される。誤り訂正符号化部 601 は、入力された送信データを畳込み符号やターボ符号等の所定の誤り訂正符号に符号化して、信号線 702 を介してマッピング部 602 に出力する。マッピング部 602 は、入力されたデータに所定のパイロット信号の挿入と所定のマッピング規則に従ってマッピングを行い、信号線 703 を介して信号送信部 603 に出力する。信号送信部 603 は、入力されたデータを無線信号に変換し所定の出力レベルでアンテナ 604 から送信する。

本発明を適用した受信装置の第二の実施例を図３に示す。ここで図３は、図１の第一の実施例の受信装置の構成とほぼ同一で、信号受信部 101 及び信号線 200 とパイロットシンボル選択部 １０２′との間に、フーリエ変換部 120 と信号線 220 を追加したものである。図２の実施例は、受信シンボルを周波数方向に多重する通信方式に本発明を適用した場合に対応する。このような通信方式として例えば直交周波数分割多重（ OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing ）方式が存在する。OFDM 方式の場合、図４に示すように、パイロットシンボル 2 及び 7 とデータシンボル 0 、1 、3 〜 6 、8 及び 9 は周波数軸上に多重されている。図４は、図２と同様に、本発明の第二の実施例の受信装置の受信シンボル、伝搬路推定結果、軟判定尤度、軟判定尤度重み付け出力、及び重みの関係を説明するための図である。この場合、図３に示された本実施例の受信装置は、信号受信部101で作成されたベースバンド信号を、フーリエ変換部 120 にて時間領域信号から周波数領域信号へ変換することにより、図４に示す受信シンボル 0 〜 9 を得る。前記の処理にて得られた受信シンボルは、信号線 220 を介してパイロットシンボル選択部 120 へ入力され、以降は図１の第一の実施例と同様の処理を施される。

この第二の実施例の場合、軟判定尤度重み付け部 110 は、入力される軟判定尤度 L₀ 〜 L₉（簡略化のため、図４では図示せず省略）それぞれに対して、重みα_０〜α9を乗算し、重み付けした軟判定尤度α₀L₀ 〜α₉L₉ を出力する。ここで重みα_n（ n= 0 ，1 ，‥‥‥，9 ）の値は、対応するデータシンボルとパイロットシンボルの周波数的な差に応じて決定する。具体的には例えば、対応するデータシンボルとパイロットシンボルの周波数的な差が大きいほど、重みα_nの値を小さくすれば良い。
図４の実施例では、パイロットシンボル 2 及び 7 に隣接するデータシンボル 1 、3 、6 及び 8 に対応する重みはβとし、それ以外のデータシンボル 0 、4 、5 及び 9 に対応する重みはγとしている。ここでβ及びγは非負の数であり、γ＜βを満足するものとする。なお、図４の例では重みの値としてβとγの二種類のみ存在する場合を例示しているが、図２の場合と同様に、重みの値の種類は三種類以上存在しても良い。

本発明を適用した受信装置の第三の実施例を図５を用いて説明する。なお、本実施例の受信機の構成は図３に示した第二の実施例の受信装置の構成と同一である。OFDM 方式の場合、受信信号のパイロットシンボルとデータシンボルは、例えば図５に示したように、周波数軸及び時間軸の両方向に多重される。ここで斜線をつけた受信シンボルはパイロットシンボルを表し、斜線のついていないシンボルはデータシンボルを表す。なお、図面の簡略化のため、シンボルには符号は付していない。
図５の実施例に示すように、パイロットシンボルとデータシンボルが多重された場合、図３の実施例の受信装置の軟判定尤度重み付け部 110 は、入力される各データシンボルに対応する軟判定尤度それぞれに対して重みを乗算し、重み付けした軟判定尤度を出力する（図面の簡略化のため、図５では軟判定尤度及び重み付けした軟判定尤度の図示を省略し、重みの値のみを図示した）。
ここで重みの値は、対応するデータシンボルとパイロットシンボルの時間的な差と周波数的な差に応じて決定する。具体的には、例えば、対応するデータシンボルとパイロットシンボルの時間的な差及び周波数的な差が大きいほど、重みの値を小さくすれば良い。

図５の実施例では、パイロットシンボルに隣接するデータシンボルに対応する重みはβ、重みβのデータシンボルに隣接するデータシンボルに対応する重みはγ、それ以外のデータシンボルに対応する重みはδとしている。ここでβ、γ及びδは非負の数であり、δ＜γ＜βを満足するものとする。β、γ及びδの値は、通信方式の仕様や通信環境等に依存するが、具体的な値の例としては、一般的な移動通信環境においては、β=1 、γ=0.5 程度、δ=0.3 程度の値を用いればよい。なお、図５の実施例では、重みの値としてβ、γ及びδの三種類のみ存在する場合を例示しているが、重みの値の種類は四種類以上存在しても良い。また、図５の実施例では、時間的な差と周波数的な差は同等に扱っているが、例えば時間的な差に対応する重みの変化を、周波数的な差に対応する重みの変化よりも急にするように、重みの値を設定しても良いし、その逆でも良い。
また図５の実施例による重み付けの方法は、図５の実施例のパイロットシンボルの配置だけでなく、OFDM 等におけるパイロットシンボルの他の配置方法であっても適用できることは言うまでもない。

本発明を適用した受信装置の第四の実施例を図６に示す。ここで図６の受信装置において、伝搬路推定部 103 は、伝搬路推定結果を伝搬路補正部 104 へ出力すると共に、信号線 230 を介して伝搬路変動測定部 130 にも出力する。伝搬路変動測定部 130 は、入力された伝搬路推定結果や伝搬路推定結果の履歴を用いて、時間経過による伝搬路推定結果の変動量を算出する。
一般に伝搬路推定結果は、図１１に示したように、 I-Q 平面上のベクトル量として算出される。従って、伝搬路推定結果の変動量は、例えばパイロットシンボル部分の伝搬路推定結果（ベクトル量）の振幅と位相の変動量として表現することができる。具体的には、図９に示した例で、パイロットシンボル部分の伝搬路推定結果 H₂ と H₇ の変動量、すなわち当該伝搬路推定結果の間の振幅変動量△A と位相変動量△θ、はそれぞれ式（５）及び式（６）で算出できる。

伝搬路変動測定部 130 は、上述したような方法を用いて算出した伝搬路変動量を、信号線 231 を介して軟判定尤度重み付け部 111 に出力する。
軟判定尤度重み付け部 111 は、伝搬路変動測定部 130 から入力された伝搬路変動量を用いて各データシンボルに対応する重みを算出し、当該算出された重みを各データシンボルに対応する軟判定尤度値に乗算し、重み付けされた軟判定尤度値を信号線 211 を介して誤り訂正復号部 106 に出力する。
ここで、軟判定尤度重み付け部 111 が伝搬路変動量に応じた重みを算出する方法の一例を図７に示す。第一に、軟判定尤度重み付け部 111 は、入力された伝搬路変動量が予め定められた閾値より大きいか否かの判定を行う（ステップ 500 ）。ここで伝搬路変動量としては、式（５）で算出される振幅変動量若しくは式（６）で算出される位相変動量の少なくともいずれか１つを用いれば良い。

伝搬路変動量が予め定められた閾値より大きい場合、軟判定尤度重み付け部 111 は、各データシンボルに対して、当該データシンボルとパイロットシンボルの時間的な差に応じた重みを算出し、設定する（ステップ 501 ）。ここで重みの算出方法としては、例えば第一の実施例の図２で述べた方法を用いれば良い。
ステップ 500 において、伝搬路変動量が予め定められた閾値より大きくない場合には、軟判定尤度重み付け部 111 は、全てのデータシンボルに対して同一の重みを設定する（ステップ 502 ）。
最後に、軟判定尤度重み付け部 111 は、ステップ 501 或いはステップ 502 において各データシンボルに対して設定された重みを、各データシンボルに対応する軟判定尤度値に乗じることにより、軟判定尤度の重み付けを行う（ステップ 503 ）。

軟判定尤度重み付け部 111 は、上記のような方法で重み付けされた軟判定尤度値を、信号線 211 を介して、誤り訂正復号部 106 に入力する。誤り訂正復号部 106 の動作は、図８に示した従来の受信装置と同じである。
以上、第四の実施例では、第一の実施例と同様に、時間軸方向にのみデータシンボル及びパイロットシンボルが配置されている例を用いて説明した。しかし、第二の実施例の図４及び第三の実施例の図５で述べたように、周波数軸方向のみ、或いは時間方向と周波数軸方向の両方にデータシンボル及びパイロットシンボルが配置されている場合も、第二及び第三の実施例と、第四の実施例の組合せにより、対応することが可能である。

また、第四の実施例の図７では、軟判定尤度重み付け部 111 の動作として、伝搬路変動量と閾値の関係に応じて切替えられる二種類のステップを開示したが、例えば N 種類の閾値を用いて、N＋1 種類のステップを切替える動作を行っても良い。更には、伝搬路変動量に応じて連続的に変化する関数を用いて、重みの算出を行っても良い。

上記第一実施例〜第四の実施例によれば、特に高速移動時や遅延分散の大きなマルチパス環境において、無線通信の誤り率特性が改善される。
誤り率特性の改善量は、通信方式の仕様や通信環境に依存するが、具体的な改善量の例としては、一般的な移動通信環境において、パケット誤り率特性を 0.1 〜 0.4［ dB ］程度改善することが可能である。
また、本発明は、受信機構成に関する発明であるため、既に方式が定められた無線通信システムに適用することは容易に実現できる。
また、本発明は受信機構成に関する発明であるため、例えば特許文献２で開示されているような、通信方式の送信処理に関わる従来の技術との併用が可能である。

本発明によれば、誤り訂正符号を用いた無線通信方式であって、基地局の送信装置から送信する信号を受信する移動端末局の受信装置において、誤り率特性を改善することができる。

本発明の第一の実施例の受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の第一の実施例の受信シンボル、伝搬路推定結果、軟判定尤度、軟判定尤度重み付け出力、及び重みの関係を説明するための図。 本発明の第二の実施例の受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の第二の実施例の受信シンボル、伝搬路推定結果、軟判定尤度、軟判定尤度重み付け出力、及び重みの関係を説明するための図。 本発明の第三の実施例の受信シンボル及び重みの関係を説明するための図。 本発明の第四の実施例の受信装置の構成を示すブロック図。 本発明の第四の実施例の軟判定尤度重み付け部の動作例を説明するためのフローチャート。 従来の受信装置の構成を示すブロック図。 従来の受信シンボル、伝搬路推定結果、及び軟判定尤度の関係を説明するための図。 従来のマッピング規則として BPSK を用いた場合の受信データシンボルを軟判定ビット尤度に変換する方法の一例を説明するための図。 I-Q 平面における伝搬路の真値と推定値の関係を示す図。 本発明の無線通信システムの構成の一実施例を説明するための図。 本発明の無線通信システムに使用する送信装置の一実施例の構成を示すブロック図。

符号の説明

0、1、3、4、5、6、8、9：受信データシンボル、 2、7：受信パイロットシンボル、 100：アンテナ、 101：信号受信部、 102、102′：パイロットシンボル選択部、 103：伝搬路推定部、 104：伝搬路補正部、 105：デマッピング部、 106：誤り訂正復号部、 110、111：軟判定尤度重み付け部、 120：フーリエ変換部、 130：伝搬路変動推定部、 200〜206、210、211、220、230、231：信号線、 300、301：基準シンボル点、 302：受信シンボル点、 400：伝搬路の真値の軌跡、 401、402：受信パイロットシンボルを用いて算出された伝搬路推定結果、 403、404：データシンボルに対応する伝搬路の真値、 405：伝搬路推定結果の軌跡、 406、407：データシンボルに対応する伝搬路の推定結果、 500、501、502、503：軟判定尤度重み付け部の動作ステップ、 601：誤り訂正符号化部、 602：マッピング部、 603：信号送信部、 604：アンテナ、 701 〜703：信号線、 1201：通信エリア、 1202：基地局、 1203、1204、1205：移動端末局。

Claims (11)

1. 無線信号を送信する送信装置と、該無線信号を受信する受信装置とを有し、無線信号を用いて通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記送信装置は、
   前記受信装置に送信する無線信号を送信する信号送信部を有し、
   前記受信装置は、
   無線信号を受信し受信信号を作成する信号受信部と、
   前記受信信号からパイロット信号を分離するパイロット信号選択部と、
   前記パイロット信号選択部で選択されたパイロット信号を用いて無線信号の伝搬路情報の推定を行う伝搬路推定部と、
   前記伝搬路推定部で推定された伝搬路情報を用いて、前記受信信号に含まれる伝搬路の影響を補正する伝搬路補正部と、
   前記伝搬路補正部で伝搬路の影響を補正された受信信号と、
   基準となる信号との比較により、前記伝搬路の影響を補正された受信信号から推定される送信信号の確からしさを表す軟判定尤度値を算出するデマッピング部と、
   前記パイロット信号と前記受信信号の関係に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、
   前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記受信装置は更に、前記推定された伝搬路情報を用いて伝搬路情報の変動量を算出する伝搬路変動測定部を備え、
   前記パイロット信号と前記受信信号の関係と、前記伝搬路情報の変動量に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、
   前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えることを特徴とする無線通信システム。
3. 無線信号を受信し受信信号を作成する信号受信部と、
   前記受信信号からパイロット信号を分離するパイロット信号選択部と、
   前記パイロット信号選択部で選択されたパイロット信号を用いて無線信号の伝搬路情報の推定を行う伝搬路推定部と、
   前記伝搬路推定部で推定された伝搬路情報を用いて、前記受信信号に含まれる伝搬路の影響を補正する伝搬路補正部と、
   前記伝搬路補正部で伝搬路の影響を補正された受信信号と、基準となる信号との比較により、前記伝搬路の影響を補正された受信信号から推定される送信信号の確からしさを表す軟判定尤度値を算出するデマッピング部と、
   前記パイロット信号と前記受信信号の関係に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、
   前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えることを特徴とする受信装置。
4. 請求項３記載の受信装置において、更に、前記推定された伝搬路情報を用いて伝搬路情報の変動量を算出する伝搬路変動測定部を備え、
   前記パイロット信号と前記受信信号の関係と、前記伝搬路情報の変動量に応じて重みを算出し、前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算する軟判定尤度重み付け部と、
   前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と、を備えることを特徴とする受信装置。
5. 請求項３に記載の受信装置において、前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の時間的な差に応じて前記重みを算出することを特徴とする受信装置。
6. 請求項５に記載の受信装置において、前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の時間的な差が大きいほど、前記受信信号に対応する重みを小さくすることを特徴とする受信装置。
7. 請求項３に記載の受信装置において、前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の周波数的な差に応じて前記重みを算出することを特徴とする受信装置。
8. 請求項７に記載の受信装置において、前記軟判定尤度重み付け部は、前記パイロット信号と前記受信信号の周波数的な差が大きいほど、前記受信信号に対応する重みを小さくすることを特徴とする受信装置。
9. 請求項４に記載の受信装置において、前記軟判定尤度重み付け部は、前記伝搬路情報の変動量が大きい場合は前記重みの間の差を大きくし、前記伝搬路情報の変動量が小さい場合は前記重みの間の差を小さくすることを特徴とする受信装置。
10. 無線信号を受信して受信信号を作成し、
    作成された前記受信信号からパイロット信号を分離し、分離された前記パイロット信号を用いて無線信号の伝搬路情報の推定を行い、
    推定された伝搬路情報を用いて、前記作成された前記受信信号に含まれる伝搬路の影響を補正し、
    伝搬路の影響を補正された受信信号と基準となる信号との比較により、前記伝搬路の影響を補正された受信信号から推定される送信信号の確からしさを表す軟判定尤度値を算出し、
    前記パイロット信号と前記受信信号の関係に応じて重みを算出し、
    前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算し、
    前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行うことを特徴とする受信信号処理方法。
11. 請求項１０記載の受信信号処理方法において、
    更に、前記推定された伝搬路情報を用いて伝搬路情報の変動量を算出し、
    前記パイロット信号と前記受信信号の関係と、前記伝搬路情報の変動量に応じて重みを算出し、
    前記受信信号に対応する前記軟判定尤度値に前記重みを乗算し、
    前記重みを乗算された軟判定尤度値を用いて誤り訂正復号を行うことを特徴とする受信信号処理方法。

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