JP2021072614A - シンボル判定器及び再送信装置 - Google Patents

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祥吾 川島
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朋也 井地口
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明彦 佐藤
正寛 岡野
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正寛 岡野
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Abstract

【課題】シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成する。【解決手段】シンボル判定器１−１の雑音電力算出部１０は、受信信号に重畳されている雑音の電力を算出する。ＬＬＲ算出部１１は、受信信号及び雑音電力を用いてビット毎の対数尤度比を算出する。ビット確率算出部１２は、ビット毎の対数尤度比を用いてビット毎のビット確率を算出する。シンボル確率算出部１３は、ビット毎のビット確率を用いてシンボル毎のシンボル確率を算出する。軟レプリカ生成部１４は、シンボル毎のシンボル確率から軟レプリカを生成し、再送信信号として外部へ出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、地上放送並びに固定通信及び移動通信の技術分野に関するものであり、特に、シンボル判定処理により信号を再生し、再送信信号を生成するシンボル判定器及び再送信装置に関する。
従来、デジタル伝送方式では、各サービスで利用可能な周波数帯域幅において、より多くの情報を伝送することができるように、多値変調方式が用いられている。周波数利用効率を高めるためには、変調信号の１シンボルに割り当てるビット数（変調次数）を多くすることが有効であるが、周波数１Ｈｚあたりに伝送可能な情報速度の上限値と信号対雑音比の関係はシャノン限界で制限される。
現在利用されている地上デジタル放送では、誤り訂正符号を用いた受信装置において情報訂正が行われている。パリティビットと呼ばれる冗長信号を、送るべき情報に付加することにより、信号の冗長度（符号化率）を制御し、雑音に対する耐性を上げることが可能である。
誤り訂正符号と変調方式は密接に関わっており、信号対雑音比に対する周波数利用効率の理論的な上限値はシャノン限界と呼ばれる。シャノン限界に迫る性能を有する強力な誤り訂正符号の一つとして、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号がギャラガーによって提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
一方、デジタル信号の伝送においては、伝送経路に中継装置を設置することがある。例えば地上デジタル放送においては、基幹局の他に多くの中継局によって放送ネットワークを構築している。中継局への信号伝送の手法としては、専用線を用いた配信の他に、基幹局または上位局からの電波を受信する放送波中継があり、コスト面で有利である。
放送波中継においては、上位局からの電波を受信してから再送信するまでの間に、伝送路における信号品質の劣化を改善するための補償器を用いることがある。補償器の一つとして、受信信号の周波数特性を等化機能により改善した後、信号に重畳されたランダム雑音成分を判定機能により除去する等化判定器がある（例えば、非特許文献２，３を参照）。
前述の非特許文献２，３に記載された等化判定器の判定処理により、信号に重畳されたランダム雑音成分を完全に除去することができる。このため、等化判定器の判定処理は、中継信号の品質の改善という観点で極めて有効な機能である。ただし、判定処理においては少なからず判定誤りが発生するため、等化判定器を用いる中継局からの再送信信号には、誤りが含まれることがある。
特に、ＬＤＰＣ符号化されたデジタル信号が送信局から中継局へ送信され、中継局において、等化判定器がシンボル判定処理を行った後に再送信信号を生成して中継を行う場合、再送信信号の品質が劣化することがあるという問題があった。
ＬＤＰＣ符号は強力な誤り訂正能力を有するため、変調信号１シンボルあたりに多くのビットを割り当てることができる。中継局で用いる従来の等化判定器では、いわゆる硬判定処理が行われるため、受信状態が悪い場合には、シンボル判定処理において多くの誤りが発生する可能性があり、結果として、再送信信号の品質が劣化することがあり得る。
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成可能なシンボル判定器及び再送信装置を提供することにある。
前記課題を解決するために、請求項１のシンボル判定器は、受信信号に重畳された雑音の電力を雑音電力として算出する雑音電力算出部と、前記受信信号、及び前記雑音電力算出部により算出された前記雑音電力から、ビット毎の対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、前記対数尤度比算出部により算出された前記対数尤度比から、ビット毎のビット確率を算出するビット確率算出部と、前記ビット確率算出部により算出された前記ビット確率から、シンボル毎のシンボル確率を算出するシンボル確率算出部と、前記シンボル確率算出部により算出された前記シンボル確率から、軟レプリカを生成する軟レプリカ生成部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２のシンボル判定器は、請求項１に記載のシンボル判定器において、前記対数尤度比算出部により算出された前記対数尤度比を、予め設定された対数尤度比操作関数を用いて操作し、新たな対数尤度比を算出する対数尤度比操作部を備え、前記ビット確率算出部が、前記対数尤度比操作部により算出された前記新たな対数尤度比から、前記ビット確率を算出する、ことを特徴とする。
また、請求項３のシンボル判定器は、請求項１に記載のシンボル判定器において、前記ビット確率算出部により算出された前記ビット確率を、予め設定された確率操作関数を用いて操作し、新たなビット確率を算出するビット確率操作部を備え、前記シンボル確率算出部が、前記ビット確率操作部により算出された前記新たなビット確率から、前記シンボル確率を算出する、ことを特徴とする。
また、請求項４のシンボル判定器は、請求項２に記載のシンボル判定器において、前記対数尤度比操作部が、予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、前記雑音電力算出部により算出された前記雑音電力に対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記対数尤度比操作関数として選択する関数選択部と、前記関数選択部により選択された前記対数尤度比操作関数を用いて、前記対数尤度比を操作して前記新たな対数尤度比を算出する操作部と、を備え、入力した前記対数尤度比をそのまま前記新たな対数尤度比として出力する前記関数を軟判定関数とし、入力した前記対数尤度比の符号を判定し、予め設定された上限値に前記符号を乗算して前記新たな対数尤度比を出力する前記関数を硬判定関数として、前記関数選択部が、予め設定されたしきい値を用いて前記雑音電力が大きいと判定した場合、前記軟判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択し、前記雑音電力が小さいと判定した場合、前記硬判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択する、ことを特徴とする。
また、請求項５のシンボル判定器は、請求項３に記載のシンボル判定器において、前記ビット確率操作部が、予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、前記雑音電力算出部により算出された前記雑音電力に対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記確率操作関数として選択する関数選択部と、前記関数選択部により選択された前記確率操作関数を用いて、前記ビット確率を操作して前記新たなビット確率を算出する操作部と、を備え、入力した前記ビット確率をそのまま前記新たなビット確率として出力する前記関数を軟判定関数とし、入力した前記ビット確率を予め設定されたしきい値を用いてしきい値処理し、所定の最小または最大の前記ビット確率を前記新たなビット確率として出力する前記関数を硬判定関数として、前記関数選択部が、予め設定されたしきい値を用いて前記雑音電力が大きいと判定した場合、前記軟判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択し、前記雑音電力が小さいと判定した場合、前記硬判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択する、ことを特徴とする。
また、請求項６のシンボル判定器は、請求項２に記載のシンボル判定器において、前記対数尤度比操作部が、予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、前記シンボルを構成する複数ビットのそれぞれに対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記対数尤度比操作関数として選択する関数選択部と、前記関数選択部により選択された前記対数尤度比操作関数を用いて、前記対数尤度比を操作して前記新たな対数尤度比を算出する操作部と、を備え、入力した前記対数尤度比をそのまま前記新たな対数尤度比として出力する前記関数を軟判定関数とし、入力した前記対数尤度比の符号を判定し、予め設定された上限値に前記符号を乗算して前記新たな対数尤度比を出力する前記関数を硬判定関数として、前記関数選択部が、前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＬＳＢ（最下位ビット）を含む所定数の下位ビットについて、前記軟判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択し、前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＭＳＢ（最上位ビット）を含む所定数の上位ビットについて、前記硬判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択する、ことを特徴とする。
また、請求項７のシンボル判定器は、請求項３に記載のシンボル判定器において、前記ビット確率操作部が、予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、前記シンボルを構成する複数ビットのそれぞれに対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記確率操作関数として選択する関数選択部と、前記関数選択部により選択された前記確率操作関数を用いて、前記ビット確率を操作して前記新たなビット確率を算出する操作部と、を備え、入力した前記ビット確率をそのまま前記新たなビット確率として出力する前記関数を軟判定関数とし、入力した前記ビット確率を予め設定されたしきい値を用いてしきい値処理し、所定の最小または最大の前記ビット確率を前記新たなビット確率として出力する前記関数を硬判定関数として、前記関数選択部が、前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＬＳＢ（最下位ビット）を含む所定数の下位ビットについて、前記軟判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択し、前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＭＳＢ（最上位ビット）を含む所定数の上位ビットについて、前記硬判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択する、ことを特徴とする。
さらに、請求項８の再送信装置は、請求項１から７までのいずれか一項に記載のシンボル判定器を備えることを特徴とする。
また、請求項９の再送信装置は、請求項８に記載の再送信装置において、伝送路推定が用途であるパイロット信号を伝送路推定用パイロット信号として生成するパイロット信号生成器と、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカからデータキャリアを抽出すると共に、前記伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出し、前記パイロット信号生成器により生成された前記伝送路推定用パイロット信号、前記データキャリア及び前記非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項１０の再送信装置は、請求項８に記載の再送信装置において、伝送路推定が用途であるパイロット信号を伝送路推定用パイロット信号として生成するパイロット信号生成器と、白色雑音を発生する雑音発生器と、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカに、前記雑音発生器により発生した前記白色雑音を加算し、加算結果の信号を出力する加算部と、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカからデータキャリアを抽出すると共に、前記加算部により出力された前記加算結果の信号から、前記伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出し、前記パイロット信号生成器により生成された前記伝送路推定用パイロット信号、前記データキャリア及び前記非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項１１の再送信装置は、請求項８に記載の再送信装置において、伝送路推定が用途であるパイロット信号を伝送路推定用パイロット信号として生成するパイロット信号生成器と、任意の整数値を生成する整数生成部と、前記整数生成部により生成された前記整数値を位相偏移変調し、位相偏移変調信号を生成する位相偏移変調器と、前記位相偏移変調器により生成された前記位相偏移変調信号に予め設定された係数を乗算し、乗算結果の位相偏移変調信号を出力する乗算部と、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカに、前記乗算部により出力された前記乗算結果の位相偏移変調信号を加算し、加算結果の信号を出力する加算部と、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカからデータキャリアを抽出すると共に、前記加算部により出力された前記加算結果の信号から、前記伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出し、前記パイロット信号生成器により生成された前記伝送路推定用パイロット信号、前記データキャリア及び前記非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項１２の再送信装置は、請求項１１に記載の再送信装置において、さらに、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカの位相を算出する位相算出部と、前記乗算部により出力された前記乗算結果の位相偏移変調信号を、前記位相算出部により算出された前記位相だけ回転させ、位相回転後の位相偏移変調信号を出力する位相回転部と、を備え、前記整数生成部が、ＯＦＤＭ信号のシンボルを構成するサブキャリアに対応して、前記サブキャリア毎に、全ての前記シンボルにおける同一のキャリア番号の前記サブキャリアについて同じ値となるように前記整数値を生成し、前記加算部が、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカに、前記位相回転部により出力された前記位相回転後の位相偏移変調信号を加算し、前記加算結果の信号を出力する、ことを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成することが可能となる。
本発明の実施形態による第１のシンボル判定器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による第２のシンボル判定器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による第３のシンボル判定器の構成を示すブロック図である。 雑音電力算出部の構成を示すブロック図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 ＬＬＲ操作部の構成を示すブロック図である。 ＬＬＲ操作部の処理例を示すフローチャートである。 対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）の例を説明する図である。 ビット確率操作部の構成を示すブロック図である。 ビット確率操作部の処理例を示すフローチャートである。 確率操作関数ｆ（ｘ）の例を説明する図である。 再送信信号の例を説明する図である。 本発明の実施形態による第１の再送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による第２の再送信装置の構成を示すブロック図である。 計算機シミュレーション系統を示す図である。 計算機シミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施形態による第３の再送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による第４の再送信装置の構成を示すブロック図である。 ８相位相偏移変調の信号点配置を示す図である。 第４の再送信装置において、位相回転した位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号（伝送路推定用を除く）の信号点配置例を示す図である。 位相回転していない位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号（伝送路推定用を除く）の信号点配置例を示す図である。 計算機シミュレーション結果を示す図である。 計算機シミュレーション結果を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施形態による第１のシンボル判定器は、雑音電力が反映された対数尤度比を算出し、対数尤度比からビット確率を算出し、ビット確率からシンボル確率を算出し、シンボル確率から軟レプリカを生成し、再送信信号として出力することを特徴とする。
本発明の実施形態による第２のシンボル判定器は、第１のシンボル判定器において、対数尤度比を受信状態の良否に応じて操作することを特徴とする。具体的には、第２のシンボル判定器は、受信状態が悪い場合、軟判定処理またはこれに近い処理となるように対数尤度比を操作し、受信状態が良い場合、硬判定処理またはこれに近い処理となるように対数尤度比を操作する。
本発明の実施形態による第３のシンボル判定器は、第１のシンボル判定器において、ビット確率を受信状態の良否に応じて操作することを特徴とする。具体的には、第３のシンボル判定器は、受信状態が悪い場合、軟判定処理またはこれに近い処理となるようにビット確率を操作し、受信状態が良い場合、硬判定処理またはこれに近い処理となるようにビット確率を操作する。
ここで、硬判定処理は、１つのデータに対し１つのしきい値を用いて、上限値または下限値を出力値として判定する処理をいい、軟判定処理は、１つのデータに対し複数のしきい値を用いて、複数の値のいずれかを出力値として判定する処理をいう。
本発明の実施形態による第１の再送信装置は、パイロット信号生成器から入力される伝送路推定用パイロット信号、並びに第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア及び伝送路推定が用途でないパイロット信号を再送信信号として出力する。
本発明の実施形態による第２の再送信装置は、パイロット信号生成器から入力される伝送路推定用パイロット信号、第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、及び、第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカに白色雑音が加算された受信信号から抽出した伝送路推定が用途でないパイロット信号を再送信信号として出力する。
本発明の実施形態による第３の再送信装置は、パイロット信号生成器から入力される伝送路推定用パイロット信号、第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、及び、第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカに位相偏移変調信号が加算された受信信号から抽出した伝送路推定が用途でないパイロット信号を再送信信号として出力する。
本発明の実施形態による第４の再送信装置は、パイロット信号生成器から入力される伝送路推定用パイロット信号、第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、及び、第１〜３のシンボル判定器から入力される軟レプリカに位相回転後の位相偏移変調信号が加算された受信信号から抽出した伝送路推定が用途でないパイロット信号を再送信信号として出力する。
第１〜３のシンボル判定器では、従来のような硬判定処理が行われない。雑音耐性の強いビットについては、硬判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した信号が再送信信号として生成され、出力される。また、雑音耐性の弱いビットについては、軟判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した信号が再送信信号として生成され、出力される。受信機は、このような再送信信号を受信して元の信号に復元する。
したがって、シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成することが可能となる。
〔シンボル判定器／第１の構成〕
まず、本発明の実施形態による第１のシンボル判定器について説明する。図１は、本発明の実施形態による第１のシンボル判定器の構成を示すブロック図である。
このシンボル判定器１−１は、雑音電力算出部１０、ＬＬＲ（対数尤度比：Log-Likelihood Ratio）算出部１１、ビット確率算出部１２、シンボル確率算出部１３及び軟レプリカ生成部１４を備えている。外部から入力される受信信号は２分配され、一方が雑音電力算出部１０へ、他方がＬＬＲ算出部１１へ入力される。
雑音電力算出部１０は、外部から入力される受信信号に重畳されている雑音の電力を算出し、雑音電力として出力する。雑音電力算出部１０の出力する雑音電力はＬＬＲ算出部１１へ入力される。雑音電力算出部１０の詳細については後述する。
ＬＬＲ算出部１１は、外部から入力される受信信号及び雑音電力算出部１０から入力される雑音電力を用いて、ビット毎の対数尤度比を算出して出力する。ＬＬＲ算出部１１の出力するビット毎の対数尤度比はビット確率算出部１２に入力される。
ビット確率算出部１２は、ＬＬＲ算出部１１から入力されるビット毎の対数尤度比を用いて、ビット毎に確率を算出し、ビット毎のビット確率として出力する。ビット確率算出部１２の出力するビット毎のビット確率はシンボル確率算出部１３に入力される。
シンボル確率算出部１３は、ビット確率算出部１２から入力されるビット毎のビット確率をシリアル／パラレル変換することで、シンボルを構成するビット数分のベクトルを求め、予め設定された信号点配置毎の確率を算出し、シンボル毎のシンボル確率として出力する。シンボル確率算出部１３の出力する信号点配置毎の確率であるシンボル毎のシンボル確率は軟レプリカ生成部１４に入力される。
軟レプリカ生成部１４は、シンボル確率算出部１３から入力されるシンボル毎のシンボル確率から軟レプリカを生成し、再送信信号として外部へ出力する。
以上のように、本発明の実施形態による第１のシンボル判定器１−１によれば、雑音電力算出部１０は、受信信号に重畳されている雑音の電力を算出し、ＬＬＲ算出部１１は、受信信号及び雑音電力を用いてビット毎の対数尤度比を算出する。
ビット確率算出部１２は、ビット毎の対数尤度比を用いてビット毎のビット確率を算出し、シンボル確率算出部１３は、ビット毎のビット確率を用いてシンボル毎のシンボル確率を算出する。軟レプリカ生成部１４は、シンボル毎のシンボル確率から軟レプリカを生成し、再送信信号として外部へ出力する。
このシンボル判定器１−１では、従来のような硬判定処理が行われない。これにより、受信状態が悪いため雑音電力が大きい場合には、対数尤度比の絶対値が小さくなり、受信状態が良いため雑音電力が小さい場合には、対数尤度比の絶対値が大きくなる。このような対数尤度比が反映されたビット確率が算出され、シンボル確率が算出され、そして、軟レプリカが生成される。
つまり、受信信号のうち雑音耐性の強いビットについては、そもそも０または１の判定精度の高い信号であるため、硬判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した信号が再送信信号として出力される。また、雑音耐性の弱いビットについては、そもそも０または１の判定精度の低い信号であるため、軟判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した再送信信号、すなわち雑音が除去されることなくそのまま重畳された再送信信号またはこれに近い再送信信号が出力される。
再送信信号を受信する受信機は、雑音耐性の強いビットを、雑音が除去された状態またはこれに近い状態で受信し、雑音耐性の弱いビットを、雑音が除去されることなくそのまま重畳された状態またはこれに近い状態で受信することができる。
したがって、シンボル判定器１−１では、シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成することが可能となる。
〔シンボル判定器／第２の構成〕
次に、本発明の実施形態による第２のシンボル判定器について説明する。図２は、本発明の実施形態による第２のシンボル判定器の構成を示すブロック図である。
このシンボル判定器１−２は、雑音電力算出部１０、ＬＬＲ算出部１１、ビット確率算出部１２、シンボル確率算出部１３、軟レプリカ生成部１４、制御部１５及びＬＬＲ操作部１６を備えている。
図１に示したシンボル判定器１−１とこのシンボル判定器１−２とを比較すると、両シンボル判定器１−１，１−２は、雑音電力算出部１０、ＬＬＲ算出部１１、ビット確率算出部１２、シンボル確率算出部１３及び軟レプリカ生成部１４を備えている点で共通する。一方、シンボル判定器１−２は、シンボル判定器１−１の構成に加え、制御部１５及びＬＬＲ操作部１６を備えている点で、シンボル判定器１−１と相違する。図２において、図１と共通する部分には図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
雑音電力算出部１０の出力する雑音電力は、ＬＬＲ算出部１１及び制御部１５へ入力される。また、ＬＬＲ算出部１１の出力するビット毎の対数尤度比はＬＬＲ操作部１６へ入力される。
制御部１５は、雑音電力算出部１０から入力される雑音電力に基づいて、ＬＬＲ操作部１６にて用いる対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を制御（選択）するために用いる信号であって、受信状態の良否の程度を示す制御信号を生成して出力する。制御部１５の出力する制御信号はＬＬＲ操作部１６へ入力される。制御部１５の詳細については後述する。
ＬＬＲ操作部１６は、制御部１５から入力される制御信号に基づいて、予め設定された複数の対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）の中から１つの対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を選択する。そして、ＬＬＲ操作部１６は、選択した対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を用いて、ＬＬＲ算出部１１から入力されるビット毎の対数尤度比を操作し、操作後の新たなビット毎の対数尤度比を出力する。ＬＬＲ操作部１６の出力するビット毎の対数尤度比はビット確率算出部１２へ入力される。ＬＬＲ操作部１６の詳細については後述する。
以上のように、本発明の実施形態による第２のシンボル判定器１−２によれば、制御部１５は、雑音電力に基づいて、受信状態の良否の程度を示す制御信号を生成する。ＬＬＲ操作部１６は、予め設定された複数の対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）の中から、制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた１つの対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を選択し、選択した対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を用いてビット毎の対数尤度比を操作する。
具体的には、後述する図６〜図８に示すように、ＬＬＲ操作部１６は、受信状態が悪い場合、軟判定処理またはこれに近い処理の操作を行う対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を選択する。一方、ＬＬＲ操作部１６は、受信状態が良い場合、硬判定処理またはこれに近い処理の操作を行う対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を選択する。そして、ＬＬＲ操作部１６は、選択した対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を用いて、ビット毎の対数尤度比を操作する。
これにより、受信状態が悪い場合には、雑音が除去されることなくそのまま重畳された信号またはこれに近い信号として、新たな対数尤度比が算出される。また、受信状態が良い場合には、雑音が除去された信号またはこれに近い信号として、新たな対数尤度比が算出される。
つまり、受信状態が悪い場合には、受信信号は０または１の判定精度の低い信号であるため、軟判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した再送信信号、すなわち雑音が除去されることなくそのまま重畳された再送信信号またはこれに近い再送信信号が出力される。また、受信状態が良い場合には、受信信号は０または１の判定精度の高い信号であるため、硬判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した再送信信号が出力される。受信機は、このような再送信信号を受信して元の信号に復元する。
したがって、シンボル判定器１−２では、シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成することが可能となる。
〔シンボル判定器／第３の構成〕
次に、本発明の実施形態による第３のシンボル判定器について説明する。図３は、本発明の実施形態による第３のシンボル判定器の構成を示すブロック図である。
このシンボル判定器１−３は、雑音電力算出部１０、ＬＬＲ算出部１１、ビット確率算出部１２、シンボル確率算出部１３、軟レプリカ生成部１４、制御部１５及びビット確率操作部１７を備えている。
図２に示したシンボル判定器１−２とこのシンボル判定器１−３とを比較すると、両シンボル判定器１−２，１−３は、雑音電力算出部１０、ＬＬＲ算出部１１、ビット確率算出部１２、シンボル確率算出部１３、軟レプリカ生成部１４及び制御部１５を備えている点で共通する。一方、シンボル判定器１−３は、シンボル判定器１−２の構成において、ＬＬＲ操作部１６の代わりにビット確率操作部１７を備えている点で、シンボル判定器１−２と相違する。
図２に示したシンボル判定器１−２は、対数尤度比を操作した後に、操作後の対数尤度比に基づいてビット確率を算出するのに対し、このシンボル判定器１−３は、対数尤度比に基づいてビット確率を算出した後に、ビット確率を操作する。
しかしながら、対数尤度比及びビット確率は表現が異なるものの、本質的には同じ情報である。つまり、シンボル判定器１−２及びシンボル判定器１−３では、ビット毎の値を操作する領域が対数尤度比であるか、またはビット確率であるかという違いがあるものの、処理の本質は同じである。図３において、図２と共通する部分には図２と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
ＬＬＲ算出部１１の出力するビット毎の対数尤度比はビット確率算出部１２へ入力される。ビット確率算出部１２の出力するビット毎のビット確率はビット確率操作部１７へ入力され、制御部１５の出力する制御信号はビット確率操作部１７へ入力される。
ビット確率操作部１７は、制御部１５から入力される制御信号に基づいて、予め設定された複数の確率操作関数ｆ（ｘ）の中から１つの確率操作関数ｆ（ｘ）を選択する。そして、ビット確率操作部１７は、選択した確率操作関数ｆ（ｘ）を用いて、ビット確率算出部１２から入力されるビット毎のビット確率を操作し、操作後の新たなビット毎のビット確率を出力する。ビット確率操作部１７の出力するビット毎のビット確率はシンボル確率算出部１３へ入力される。ビット確率操作部１７の詳細については後述する。
以上のように、本発明の実施形態による第３のシンボル判定器１−３によれば、制御部１５は、雑音電力に基づいて、受信状態の良否の程度を示す制御信号を生成する。ビット確率操作部１７は、予め設定された複数の確率操作関数ｆ（ｘ）の中から、制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた１つの確率操作関数ｆ（ｘ）を選択し、選択した確率操作関数ｆ（ｘ）を用いてビット毎のビット確率を操作する。
具体的には、後述する図９〜図１１に示すように、ビット確率操作部１７は、受信状態が悪い場合、軟判定処理またはこれに近い処理の操作を行う確率操作関数ｆ（ｘ）を選択する。一方、ビット確率操作部１７は、受信状態が良い場合、硬判定処理またはこれに近い処理の操作を行う確率操作関数ｆ（ｘ）を選択する。そして、ビット確率操作部１７は、選択した確率操作関数ｆ（ｘ）を用いて、ビット毎のビット確率を操作する。
これにより、受信状態が悪い場合には、雑音が除去されることなくそのまま重畳された信号またはこれに近い信号として、新たなビット確率が算出される。また、受信状態が良い場合には、雑音が除去された信号またはこれに近い信号として、新たなビット確率が算出される。
つまり、受信状態が悪い場合には、受信信号は０または１の判定精度の低い信号であるため、軟判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した再送信信号、すなわち雑音が除去されることなくそのまま重畳された再送信信号またはこれに近い再送信信号が出力される。また、受信状態が良い場合には、受信信号は０または１の判定精度の高い信号であるため、硬判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した再送信信号が出力される。受信機は、このような再送信信号を受信して元の信号に復元する。
したがって、シンボル判定器１−３では、シンボル誤り率が大きい受信条件においても、シンボル判定処理により伝送路の劣化を改善し、品質の良い再送信信号を生成することが可能となる。
〔雑音電力算出部１０〕
次に、図１〜図３に示した雑音電力算出部１０について詳細に説明する。図４は、雑音電力算出部１０の構成を示すブロック図である。前述のとおり、雑音電力算出部１０は、外部から入力される受信信号に重畳されている雑音の電力を算出し、雑音電力として出力する。この雑音電力算出部１０は、シンボル硬判定部２０、減算部２１、電力算出部２２及び平均化部２３を備えている。
外部から入力される受信信号は２分配され、一方がシンボル硬判定部２０へ、他方が減算部２１へ入力される。シンボル硬判定部２０は、予め設定された信号点配置の中から、外部から入力される受信信号に最も近いシンボルを選択し、硬判定値として出力する。シンボル硬判定部２０の出力する硬判定値は減算部２１へ入力される。
減算部２１は、シンボル硬判定部２０から入力される硬判定値から、外部から入力される受信信号を減算し、誤差を求めて出力する。減算部２１の出力する誤差は電力算出部２２へ入力される。
電力算出部２２は、減算部２１から入力される誤差の電力を算出し、誤差電力として出力する。電力算出部２２の出力する誤差電力は平均化部２３へ入力される。
平均化部２３は、電力算出部２２から入力される誤差電力を平均化し、雑音電力として出力する。平均化部２３の出力する雑音電力は、図１ではＬＬＲ算出部１１へ入力され、図２及び図３ではＬＬＲ算出部１１及び制御部１５へ入力される。
このように、図４に示した雑音電力算出部１０は、受信信号と当該受信信号の硬判定値との間の誤差について、その誤差電力を算出し、これを平均化して雑音電力を算出するようにした。これにより、受信信号に重畳されている雑音の電力を求めることができる。
〔ＬＬＲ算出部１１〕
次に、図１〜図３に示したＬＬＲ算出部１１について詳細に説明する。前述のとおり、ＬＬＲ算出部１１は、外部から入力される受信信号及び雑音電力算出部１０から入力される雑音電力を用いて、ビット毎の対数尤度比を算出して出力する。
対数尤度比λ（ｂ）は、次式により定義される。
Figure 2021072614
 ここで、ｂはビット情報、Ｐｒは確率、ｒは受信信号、（ｘ，ｙ）はそれぞれ受信信号の実部及び虚部を示す。
キャリア変調の信号点配置をＳとすると、対数尤度比λ（ｂ）は、次式により求めることができる。
Figure 2021072614
 ここで、σ2は雑音電力、Ｓ0はビットｂが０である信号点配置の集合、Ｓ1はビットｂが １である信号点配置の集合を示す。
前記式（２）を用いることで、対数尤度比の定義に基づく厳密な値を求めることができるが、計算量が多いため、近似的に次式により求めるようにしてもよい。
Figure 2021072614
このように、ＬＬＲ算出部１１は、受信信号、予め設定された信号点配置及び雑音電力算出部１０により算出された雑音電力を用いて、ビット毎の対数尤度比を求めることができる。
〔制御部１５〕
次に、図２及び図３に示した制御部１５について詳細に説明する。図５は、制御部１５の構成を示すブロック図である。前述のとおり、制御部１５は、雑音電力算出部１０により算出された雑音電力に基づいて、対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）または確率操作関数ｆ（ｘ）を制御するために用いる信号であって、受信状態の良否の程度を示す制御信号を生成する。この制御部１５は、Ｃ／Ｎ（ＣＮ比：Carrier to Noise ratio）算出部３０及びしきい値処理部３１を備えている。
Ｃ／Ｎ算出部３０は、雑音電力算出部１０から入力される雑音電力に基づいて、ＣＮ比を算出して出力する。Ｃ／Ｎ算出部３０の出力するＣＮ比はしきい値処理部３１へ入力される。
しきい値処理部３１は、Ｃ／Ｎ算出部３０から入力されるＣＮ比に基づいて、予め設定されたしきい値を用いたしきい値処理を行い、制御信号を生成して出力する。しきい値処理部３１の出力する制御信号は、図２ではＬＬＲ操作部１６へ入力され、図３ではビット確率操作部１７へ入力される。
例えば、しきい値処理部３１は、ＣＮ比と予め設定されたしきい値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）とを比較する。Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は実数である。
しきい値処理部３１は、ＣＮ比がしきい値Ｄ１以下であると判定した場合（ＣＮ比≦Ｄ１）、受信状態が悪いことを示す制御信号を生成する。また、しきい値処理部３１は、ＣＮ比がしきい値Ｄ１よりも大きく、かつしきい値Ｄ２よりも小さいと判定した場合（Ｄ１＜ＣＮ比＜Ｄ２）、受信状態がやや悪いことを示す制御信号を生成する。
また、しきい値処理部３１は、ＣＮ比がしきい値Ｄ２以上であり、かつしきい値Ｄ３よりも小さいと判定した場合（Ｄ２≦ＣＮ比＜Ｄ３）、受信状態がやや良いことを示す制御信号を生成する。また、しきい値処理部３１は、ＣＮ比がしきい値Ｄ３以上であると判定した場合（Ｄ３≦ＣＮ比）、受信状態が良いことを示す制御信号を生成する。
このように、図５に示した制御部１５は、雑音電力に基づいてＣＮ比を算出し、ＣＮ比をしきい値処理することで、受信状態の良否の程度を示す制御信号を生成するようにした。これにより、制御信号は、ＬＬＲ操作部１６またはビット確率操作部１７にて、受信状態の良否の程度に応じた対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）または確率操作関数ｆ（ｘ）を選択するために用いられる。
尚、図５の例では、制御部１５は、受信状態の良否の程度を示す制御信号を生成するために、雑音電力からＣＮ比を算出するようにしたが、ＣＮ比は一例である。制御部１５は、雑音電力または他のデータから、受信状態の良否の程度が反映されたデータを算出するようにしてもよい。
〔ＬＬＲ操作部１６〕
次に、図２に示したＬＬＲ操作部１６について詳細に説明する。図６は、ＬＬＲ操作部１６の構成を示すブロック図であり、図７は、ＬＬＲ操作部１６の処理例を示すフローチャートである。
前述のとおり、ＬＬＲ操作部１６は、制御部１５により生成された制御信号に基づいて、予め設定された複数の対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）の中から１つの関数を選択し、選択した関数を用いて、ＬＬＲ算出部１１により算出されたビット毎の対数尤度比を操作する。このＬＬＲ操作部１６は、関数選択部４０、メモリ４１及び操作部４２を備えている。
ＬＬＲ操作部１６は、ＬＬＲ算出部１１からビット毎の対数尤度比を、制御部１５から制御信号をそれぞれ入力する（ステップＳ７０１）。関数選択部４０は、メモリ４１に格納された複数の対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）〜ｇ4（ｘ）の中から、制御部１５から入力される制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた１つの関数を選択する（ステップＳ７０２〜Ｓ７０６）。
関数選択部４０は、選択した１つの関数を対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）として出力する。関数選択部４０の出力する対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）は操作部４２へ入力される。
図８は、対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）の例を説明する図である。図８（ａ）の対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）は、対数尤度比の絶対値を飽和させる関数である。この関数は、入力した対数尤度比をそのまま出力する軟判定処理の操作に相当する軟判定関数であり、受信状態が悪い場合に用いられる。
図８（ｂ）の対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）は、入力した対数尤度比の符号を判定し、予め設定された上限値に判定した符号を乗算して出力する関数である。この関数は、ビット毎の硬判定処理の操作に相当する硬判定関数であり、受信状態が良い場合に用いられる。
図８（ｃ）の対数尤度比操作関数ｇ3（ｘ）は、図８（ａ）の対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）による軟判定処理の操作よりも、図８（ｂ）の対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）による硬判定処理の操作に近い関数である。すなわち、この対数尤度比操作関数ｇ3（ｘ）は、対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）である軟判定関数よりも対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）である硬判定関数に近い特性を有する。
また、図８（ｄ）の対数尤度比操作関数ｇ4（ｘ）は、図８（ｂ）の対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）による硬判定処理の操作よりも、図８（ａ）の対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）による軟判定処理の操作に近い関数である。すなわち、この対数尤度比操作関数ｇ4（ｘ）は、対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）である硬判定関数よりも対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）である軟判定関数に近い特性を有する。
図６及び図７に戻って、具体的には、関数選択部４０は、制御信号に基づいて、受信状態の良否の程度を判定する（ステップＳ７０２）。関数選択部４０は、ステップＳ７０２において、受信状態が悪いことを判定した場合（ステップＳ７０２：受信状態が悪い）、メモリ４１から対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）を読み出す（ステップＳ７０３）。
また、関数選択部４０は、ステップＳ７０２において、受信状態がやや悪いことを判定した場合（ステップＳ７０２：受信状態がやや悪い）、メモリ４１から対数尤度比操作関数ｇ4（ｘ）を読み出す（ステップＳ７０４）。
また、関数選択部４０は、ステップＳ７０２において、受信状態がやや良いことを判定した場合（ステップＳ７０２：受信状態がやや良い）、メモリ４１から対数尤度比操作関数ｇ3（ｘ）を読み出す（ステップＳ７０５）。
また、関数選択部４０は、ステップＳ７０２において、受信状態が良いことを判定した場合（ステップＳ７０２：受信状態が良い）、メモリ４１から対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）を読み出す（ステップＳ７０６）。
関数選択部４０は、ステップＳ７０３〜Ｓ７０６にて読み出した対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）〜ｇ4（ｘ）のいずれかを対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）として選択する。
これにより、メモリ４１に格納された複数の対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）〜ｇ4（ｘ）の中から、制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた１つの関数が対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）として選択される。
操作部４２は、関数選択部４０により選択された対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を用いて、ＬＬＲ算出部１１から入力されるビット毎の対数尤度比を操作し（ステップＳ７０７）、操作後の新たなビット毎の対数尤度比を出力する（ステップＳ７０８）。
このように、図６に示したＬＬＲ操作部１６は、予め設定された複数の対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）〜ｇ4（ｘ）の中から、制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を選択する。そして、ＬＬＲ操作部１６は、選択した対数尤度比操作関数ｇ（ｘ）を用いて、新たな対数尤度比を算出する。
これにより、受信状態が悪い場合、入力した対数尤度比をそのまま出力する軟判定処理の操作に相当する対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）を用いて、新たな対数尤度比が求められる。また、受信状態がやや悪い場合、硬判定処理の操作よりも軟判定処理の操作に近い対数尤度比操作関数ｇ4（ｘ）を用いて、新たな対数尤度比が求められる。
また、受信状態がやや良い場合、軟判定処理の操作よりも硬判定処理の操作に近い対数尤度比操作関数ｇ3（ｘ）を用いて、新たな対数尤度比が求められる。また、受信状態が良い場合、入力した対数尤度比の符号を判定し、予め設定された上限値に判定した符号を乗算して出力する硬判定処理の操作に相当する対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）を用いて、新たな対数尤度比が求められる。
尚、ＬＬＲ操作部１６は、キャリア変調されたデータであるシンボルを構成する複数ビットのうち、雑音耐性の強いＭＳＢ（Most Significant Bit：最上位ビット）または当該ＭＳＢを含む所定数の上位ビットについて、硬判定処理の操作に相当する対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）またはこれに近い操作を行う対数尤度比操作関数ｇ3（ｘ）を選択し、新たな対数尤度比を求めるようにしてもよい。この場合、ＬＬＲ操作部１６は、雑音耐性の弱いＬＳＢ（Least Significant Bit：最下位ビット）または当該ＬＳＢを含む所定数の下位ビットについて、軟判定処理の操作に相当する対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）またはこれに近い操作を行う対数尤度比操作関数ｇ4（ｘ）を選択し、新たな対数尤度比を求める。
また、ＬＬＲ操作部１６は、シンボルを構成する複数ビットのうち雑音耐性の強いＭＳＢについて対数尤度比操作関数ｇ2（ｘ）を選択し、ＭＳＢ以外の所定数の上位ビットについて対数尤度比操作関数ｇ3（ｘ）を選択し、新たな対数尤度比を求めるようにしてもよい。この場合、ＬＬＲ操作部１６は、雑音耐性の弱いＬＳＢについて対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）を選択し、ＬＳＢを含む所定数の下位ビットについて対数尤度比操作関数ｇ4（ｘ）を選択し、新たな対数尤度比を求める。
ＬＬＲ操作部１６がシンボルを構成するビット位置に応じて対数尤度比操作関数ｇ1（ｘ）〜ｇ4（ｘ）のいずれかの関数を用いる場合、シンボル判定器１−２は、制御部１５を備える必要がない。
〔ビット確率操作部１７〕
次に、図３に示したビット確率操作部１７について詳細に説明する。図９は、ビット確率操作部１７の構成を示すブロック図であり、図１０は、ビット確率操作部１７の処理例を示すフローチャートである。
前述のとおり、ビット確率操作部１７は、制御部１５により生成された制御信号に基づいて、予め設定された複数の確率操作関数ｆ（ｘ）の中から１つの関数を選択する。そして、ビット確率操作部１７は、選択した関数を用いて、ビット確率算出部１２により算出されたビット毎のビット確率を操作する。このビット確率操作部１７は、関数選択部４３、メモリ４４及び操作部４５を備えている。
ビット確率操作部１７は、ビット確率算出部１２からビット毎のビット確率を、制御部１５から制御信号をそれぞれ入力する（ステップＳ１００１）。関数選択部４３は、メモリ４４に格納された複数の確率操作関数ｆ1（ｘ）〜ｆ4（ｘ）の中から、制御部１５から入力される制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた１つの関数を選択する（ステップＳ１００２〜Ｓ１００６）。
関数選択部４３は、選択した１つの関数を確率操作関数ｆ（ｘ）として出力する。関数選択部４３の出力する確率操作関数ｆ（ｘ）は操作部４５へ入力される。
図１１は、確率操作関数ｆ（ｘ）の例を説明する図である。図１１（ａ）の確率操作関数ｆ1（ｘ）は、入力したビット確率をそのまま出力する軟判定処理の操作に相当する軟判定関数であり、受信状態が悪い場合に用いられる。
図１１（ｂ）の確率操作関数ｆ2（ｘ）は、入力したビット確率をしきい値０．５にてしきい値処理し、ビット確率０（最小のビット確率）または１（最大のビット確率）を出力する関数である。この関数は、ビット毎の硬判定処理の操作に相当する硬判定関数であり、受信状態が良い場合に用いられる。
図１１（ｃ）の確率操作関数ｆ3（ｘ）は、図１１（ａ）の確率操作関数ｆ1（ｘ）による軟判定処理の操作よりも、図１１（ｂ）の確率操作関数ｆ2（ｘ）による硬判定処理の操作に近い関数である。すなわち、確率操作関数ｆ3（ｘ）は、確率操作関数ｆ1（ｘ）である軟判定関数よりも確率操作関数ｆ2（ｘ）である硬判定関数に近い特性を有する。
また、図１１（ｄ）の確率操作関数ｆ4（ｘ）は、図１１（ｂ）の確率操作関数ｆ2（ｘ）による硬判定処理の操作よりも、図１１（ａ）の確率操作関数ｆ1（ｘ）による軟判定処理の操作に近い関数である。すなわち、確率操作関数ｆ4（ｘ）は、確率操作関数ｆ2（ｘ）である硬判定関数よりも確率操作関数ｆ1（ｘ）である軟判定関数に近い特性を有する。
図９及び図１０に戻って、具体的には、関数選択部４３は、制御信号に基づいて、受信状態の良否の程度を判定する（ステップＳ１００２）。関数選択部４３は、ステップＳ１００２において、受信状態が悪いことを判定した場合（ステップＳ１００２：受信状態が悪い）、メモリ４４から確率操作関数ｆ1（ｘ）を読み出す（ステップＳ１００３）。
また、関数選択部４３は、ステップＳ１００２において、受信状態がやや悪いことを判定した場合（ステップＳ１００２：受信状態がやや悪い）、メモリ４４から確率操作関数ｆ4（ｘ）を読み出す（ステップＳ１００４）。
また、関数選択部４３は、ステップＳ１００２において、受信状態がやや良いことを判定した場合（ステップＳ１００２：受信状態がやや良い）、メモリ４４から確率操作関数ｆ3（ｘ）を読み出す（ステップＳ１００５）。
また、関数選択部４３は、ステップＳ１００２において、受信状態が良いことを判定した場合（ステップＳ１００２：受信状態が良い）、メモリ４４から確率操作関数ｆ2（ｘ）を読み出す（ステップＳ１００６）。
関数選択部４３は、ステップＳ１００３〜Ｓ１００６にて読み出した確率操作関数ｆ1（ｘ）〜ｆ4（ｘ）のいずれかを確率操作関数ｆ（ｘ）として選択する。
これにより、メモリ４４に格納された複数の確率操作関数ｆ1（ｘ）〜ｆ4（ｘ）の中から、制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた１つの関数が確率操作関数ｆ（ｘ）として選択される。
操作部４５は、関数選択部４３により選択された確率操作関数ｆ（ｘ）を用いて、ビット確率算出部１２から入力されるビット毎のビット確率を操作し（ステップＳ１００７）、操作後の新たなビット毎のビット確率を出力する（ステップＳ１００８）。
このように、図９に示したビット確率操作部１７は、予め設定された複数の確率操作関数ｆ1（ｘ）〜ｆ4（ｘ）の中から、制御信号の示す受信状態の良否の程度に応じた確率操作関数ｆ（ｘ）を選択する。そして、ビット確率操作部１７は、選択した確率操作関数ｆ（ｘ）を用いて、新たなビット確率を算出する。
これにより、受信状態が悪い場合、入力したビット確率をそのまま出力する軟判定処理の操作に相当する確率操作関数ｆ1（ｘ）を用いて、新たなビット確率が求められる。また、受信状態がやや悪い場合、硬判定処理の操作よりも軟判定処理の操作に近い確率操作関数ｆ4（ｘ）を用いて、新たなビット確率が求められる。
また、受信状態がやや良い場合、軟判定処理の操作よりも硬判定処理の操作に近い確率操作関数ｆ3（ｘ）を用いて、新たなビット確率が求められる。また、受信状態が良い場合、入力したビット確率をしきい値０．５にてしきい値処理し、ビット確率０または１を出力する硬判定処理の操作に相当する確率操作関数ｆ2（ｘ）を用いて、新たなビット確率が求められる。
尚、ビット確率操作部１７は、キャリア変調されたデータであるシンボルを構成する複数ビットのうち、雑音耐性の強いＭＳＢまたは当該ＭＳＢを含む所定数の上位ビットについて、硬判定処理の操作に相当する確率操作関数ｆ2（ｘ）またはこれに近い操作を行う確率操作関数ｆ3（ｘ）を選択し、新たなビット確率を求めるようにしてもよい。この場合、ビット確率操作部１７は、雑音耐性の弱いＬＳＢまたは当該ＬＳＢを含む所定数の下位ビットについて、軟判定処理の操作に相当する確率操作関数ｆ1（ｘ）またはこれに近い操作を行う確率操作関数ｆ4（ｘ）を選択し、新たなビット確率を求めるようにしてもよい。
また、ビット確率操作部１７は、シンボルを構成する複数ビットのうち雑音耐性の強いＭＳＢについて確率操作関数ｆ2（ｘ）を選択し、ＭＳＢ以外の所定数の上位ビットについて確率操作関数ｆ3（ｘ）を選択し、新たなビット確率を求めるようにしてもよい。この場合、ビット確率操作部１７は、雑音耐性の弱いＬＳＢについて確率操作関数ｆ1（ｘ）を選択し、ＬＳＢを含む所定数の下位ビットについて確率操作関数ｆ4（ｘ）を選択し、新たなビット確率を求める。
ビット確率操作部１７がシンボルを構成するビット位置に応じて確率操作関数ｆ1（ｘ）〜ｆ4（ｘ）のいずれかの関数を用いる場合、シンボル判定器１−３は、制御部１５を備える必要がない。
〔ビット確率算出部１２〕
次に、図１〜図３に示したビット確率算出部１２について詳細に説明する。前述のとおり、ビット確率算出部１２は、ＬＬＲ算出部１１により算出されたビット毎の対数尤度比またはＬＬＲ操作部１６により操作されたビット毎の対数尤度比を用いて、ビット毎のビット確率を算出する。
ビット確率算出部１２が入力する対数尤度比λ（ｂ）は、次式によりビット確率Ｐｒ（ｂ）に変換される。
Figure 2021072614
Figure 2021072614
ここで、Ｐｒ（ｂ＝０）はビットｂが０である確率、Ｐｒ（ｂ＝１）はビットｂが１である確率を示す。
〔シンボル確率算出部１３〕
次に、図１〜図３に示したシンボル確率算出部１３について詳細に説明する。前述のとおり、シンボル確率算出部１３は、ビット確率算出部１２により算出されたビット毎のビット確率またはビット確率操作部１７により操作されたビット毎のビット確率をシリアル／パラレル変換することで、シンボルを構成するビット数分のベクトルを求め、予め設定された信号点配置毎の確率をシンボル毎のシンボル確率として算出する。
シンボル確率算出部１３が入力するビット毎のビット確率Ｐｒ（ｂ）は、次式によりシンボル確率ｑ（ｓ）に変換される。
Figure 2021072614
 ここで、Ｖはシンボルを表すビット数（多値数）を示し、ｓはシンボルを示す整数（０≦ｓ＜２V）である。
〔軟レプリカ生成部１４〕
次に、図１〜図３に示した軟レプリカ生成部１４について詳細に説明する。前述のとおり、軟レプリカ生成部１４は、シンボル確率算出部１３により算出されたシンボル毎のシンボル確率から軟レプリカを生成し、再送信信号として外部へ出力する。
軟レプリカ生成部１４が入力するシンボル毎のシンボル確率ｑ（ｓ）から、次式により軟レプリカが生成される。
Figure 2021072614
 Ｓ^は軟レプリカ、Ｓiは信号点の座標を示す。
図１２は、再送信信号の例を説明する図であり、軟レプリカ生成部１４により生成される軟レプリカの例でもある。図１２（ａ）は、従来技術のシンボル判定器から出力される再送信信号である硬判定シンボルのコンスタレーションを示す。図１２（ｂ）は、図２に示した本発明の実施形態による第２のシンボル判定器１−２の軟レプリカ生成部１４から出力される再送信信号であるシンボル判定値のコンスタレーションを示す。
図１２（ａ）（ｂ）は、信号点数（Ｍ＝２V）が２５６であり、不均一配置のキャリア変調の場合を示している。横軸はＩ（In-Phase）軸であり、縦軸はＱ（Quadrature）軸である。
図１２（ａ）（ｂ）を比較すると、図１２（ａ）の再送信信号は、硬判定された信号点配置の信号となっている。これに対し、図１２（ｂ）の再送信信号において、コンスタレーションにおける外側に近い信号は、硬判定処理またはこれに近い処理の結果の信号、すなわち雑音を除去した信号となっている。また、コンスタレーションにおける内側の信号は、軟判定処理またはこれに近い処理の結果の信号、すなわち雑音を含む信号となっている。
これは、ＭＳＢによって区別されるコンスタレーションの外側に近い信号点は、信号点間隔が広いため雑音耐性が強く、ＬＳＢによって区別されるコンスタレーションの内側の信号点は、信号点間隔が狭いため雑音耐性が弱いからである。つまり、雑音耐性の強い外側に近い信号については、そもそも０または１の判定精度の高い信号であるため、硬判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した信号、すなわち雑音が除去された信号となる。また、雑音耐性の弱い内側の信号については、そもそも０または１の判定精度の低い信号であるため、軟判定処理またはこれに近い処理の結果を反映した信号、すなわち雑音が除去されることなくそのまま重畳された信号となる。
本発明の実施形態による第２のシンボル判定器１−２における再送信信号は、伝送路の雑音が小さい場合、図１２（ａ）に近いコンスタレーションとなり、硬判定処理またはこれに近い処理の結果の信号として出力される。一方、伝送路の雑音が大きい場合、図１２（ｂ）のようなコンスタレーションとなる。
〔再送信装置／第１の構成〕
次に、本発明の実施形態による第１の再送信装置について説明する。図１３は、本発明の実施形態による第１の再送信装置の構成を示すブロック図である。この再送信装置２−１は、シンボル判定器１、スイッチ部５０及びパイロット信号生成器５１を備えている。外部から入力される受信信号はシンボル判定器１へ入力される。
パイロット信号生成器５１は、予め設定された既知の伝送路推定が用途である伝送路推定用パイロット信号を生成して出力する。パイロット信号生成器５１の出力する伝送路推定用パイロット信号はスイッチ部５０の第１の入力端子へ入力される。
シンボル判定器１は、図１に示したシンボル判定器１−１、図２に示したシンボル判定器１−２または図３に示したシンボル判定器１−３であり、シンボル判定を行い、軟レプリカを生成して出力する。シンボル判定器１の出力する軟レプリカはスイッチ部５０の第２の入力端子へ入力される。
スイッチ部５０は、パイロット信号生成器５１から第１の入力端子を介して入力される伝送路推定用パイロット信号を、所定のタイミングにて選択する。また、スイッチ部５０は、シンボル判定器１から第２の入力端子を介して入力される軟レプリカから、所定のタイミングにて、データキャリアを抽出すると共に、伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出する。そして、スイッチ部５０は、選択した伝送路推定用パイロット信号、並びに抽出したデータキャリア及び非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として外部へ出力する。
例えばＩＳＤＢ（Integrated Services Digital Broadcasting）の方式では、伝送路推定用パイロット信号としてＳＰ（Scattered Pilot）信号が抽出される。また、非伝送路推定用パイロット信号としてＡＣ（Auxiliary Channel）信号及びＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号が抽出される。
以上のように、本発明の実施形態による第１の再送信装置２−１によれば、スイッチ部５０は、シンボル判定器１から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、パイロット信号生成器５１から入力される伝送路推定用パイロット信号、及び、シンボル判定器１から入力される軟レプリカから抽出した非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するようにした。
これにより、再送信信号を受信する受信機は、非伝送路推定用パイロット信号を用いて雑音電力を推定することにより、再送信装置２−１に入力される受信信号の品質を推定することができる。
〔再送信装置／第２の構成〕
次に、本発明の実施形態による第２の再送信装置について説明する。図１４は、本発明の実施形態による第２の再送信装置の構成を示すブロック図である。この再送信装置２−２は、シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１、雑音発生器５２及び加算部５３を備えている。外部から入力される受信信号はシンボル判定器１へ入力される。
パイロット信号生成器５１は、図１３に示したパイロット信号生成器５１と同様の処理を行う。パイロット信号生成器５１の出力する伝送路推定用パイロット信号はスイッチ部５０の第１の入力端子へ入力される。
シンボル判定器１は、図１に示したシンボル判定器１−１、図２に示したシンボル判定器１−２または図３に示したシンボル判定器１−３であり、シンボル判定を行い、軟レプリカを生成して出力する。シンボル判定器１の出力する軟レプリカは２分配され、一方がスイッチ部５０の第２の入力端子へ、他方が加算部５３へ入力される。
雑音発生器５２は、白色雑音を発生して出力する。雑音発生器５２の出力する白色雑音は加算部５３に入力される。加算部５３は、シンボル判定器１から入力される軟レプリカに、雑音発生器５２から入力される白色雑音を加算し、加算結果を出力する。加算部５３の出力する加算結果である白色雑音が加算された軟レプリカはスイッチ部５０の第３の入力端子へ入力される。
スイッチ部５０は、パイロット信号生成器５１から第１の入力端子を介して入力される伝送路推定用パイロット信号を、所定のタイミングにて選択する。また、スイッチ部５０は、シンボル判定器１から第２の入力端子を介して入力される軟レプリカから、所定のタイミングにて、データキャリアを抽出する。また、スイッチ部５０は、加算部５３から第３の入力端子を介して入力される白色雑音が加算された軟レプリカから、所定のタイミングにて、伝送路推定が用途でないパイロット信号（白色雑音が加算されたパイロット信号）を非伝送路推定用パイロット信号として抽出する。そして、スイッチ部５０は、選択した伝送路推定用パイロット信号、並びに抽出したデータキャリア及び非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として外部へ出力する。
以上のように、本発明の実施形態による第２の再送信装置２−２によれば、スイッチ部５０は、シンボル判定器１から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、パイロット信号生成器５１から入力される伝送路推定用パイロット信号、及び、白色雑音が加算された軟レプリカから抽出した非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するようにした。
これにより、再送信信号を受信する受信機は、非伝送路推定用パイロット信号を用いて雑音電力を推定することにより、再送信装置２−２に入力される受信信号の品質を推定することができる。
ここで、再送信信号を受信する受信機の特性としては、ＣＮ比が高くなるとＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）が増加する領域（ＣＮ比が所定値以上の領域）がある。これは、シンボル判定器１における判定誤りを含む再送信信号をＣＮ比が高い条件で受信すると、ＬＤＰＣ復号器に入力されるＬＬＲの絶対値が大きくなり、尤度伝搬が有効に機能せず、シンボル判定器１における判定誤りを訂正できないためである。これに対し、再送信装置２−２の再送信信号を受信する受信機は、白色雑音が加算された非伝送路推定用パイロット信号を受信することで、受信機で算出する雑音電力が大きくなり、これによりＬＤＰＣ復号器に入力されるＬＬＲの絶対値が小さくなるため、尤度伝搬が有効に機能し、シンボル判定器１における判定誤りが訂正される。したがって、再送信装置２−２の方が再送信装置２−１よりも、良好なデータ伝送を実現することができる。
〔再送信装置／第３の構成〕
次に、本発明の実施形態による第３の再送信装置について説明する。図１７は、本発明の実施形態による第３の再送信装置の構成を示すブロック図である。この再送信装置２−３は、シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１、加算部５３、整数生成部５４、位相偏移（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）変調器５５及び乗算部５６を備えている。
図１４に示した第２の再送信装置２−２とこの第３の再送信装置２−３とを比較すると、両再送信装置２−２，２−３は、シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１及び加算部５３を備えている点で共通する。一方、第２の再送信装置２−２は雑音発生器５２を備えているのに対し、第３の再送信装置２−３は、雑音発生器５２の代わりに、整数生成部５４、位相偏移変調器５５及び乗算部５６を備えている点で、第２の再送信装置２−２と相違する。
シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１及び加算部５３は、図１４に示した第２の再送信装置２−２と同様であるため、ここでは説明を省略する。
整数生成部５４は、任意の整数値を生成して出力する。整数生成部５４の出力する任意の整数値は位相偏移変調器５５へ入力される。
任意の整数値は、０以上Ｍ未満であればよい。Ｍについては後述する。任意の整数値は、例えば公知技術によって発生させた乱数でもよいし、Ｍ進カウンタを用いて得られる数値でもよい。また、任意の整数値は、線形帰還シフトレジスタ（ＬＦＳＲ：Linear Feedback Shift Register）により生成されるビット列をシリアルパラレル変換したときに得られる数値でもよい。
位相偏移変調器５５は、整数生成部５４から入力される任意の整数値を位相偏移変調し、位相偏移変調信号を生成する。位相偏移変調器５５の出力する位相偏移変調信号は乗算部５６へ入力される。ここで、位相偏移変調の信号点数をＭとする。Ｍは、例えば２のべき乗とする。この例では、整数生成部５４の出力する任意の整数値は、０以上Ｍ未満であることが必要である。
図１９は、８相位相偏移変調の信号点配置を示す図であり、Ｍ＝８としたときの例を示している。図１９に示すように、Ｍ＝８のときの位相偏移変調信号の信号点配置は、ＩＱ軸の原点を中心とする円周上の８つの点となる。
この例では、位相偏移変調信号の信号点配置は、隣り合う２つの信号点で表現されるビット列が１ビットだけ異なるグレイ配置としているが、必ずしもグレイ配置である必要はない。
尚、Ｍは、必ずしも２のべき乗である必要はない。また、再送信装置２−３は、位相偏移変調器５５に代わる変調器を備えるようにしてもよい。この場合、当該変調器は、整数生成部５４から入力される任意の整数値を、ＩＱ軸の原点を中心とする円周上の所定の信号点に配置する変調を行い、変調信号を出力する。
図１７に戻って、乗算部５６は、位相偏移変調器５５から入力される位相偏移変調信号に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の位相偏移変調信号を出力する。これにより、係数に応じた信号電力の位相偏移変調信号を設定することができる。乗算部５６の出力する信号電力が設定された位相偏移変調信号は加算部５３へ入力される。
以上のように、本発明の実施形態による第３の再送信装置２−３によれば、スイッチ部５０は、パイロット信号生成器５１から入力される伝送路推定用パイロット信号、シンボル判定器１から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、及び、加算部５３から入力される位相偏移変調信号が加算された軟レプリカから抽出した非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するようにした。
これにより、第２の再送信装置２−２の場合と同様に、再送信信号を受信する受信機は、非伝送路推定用パイロット信号を用いて雑音電力を推定することにより、再送信装置２−３に入力される受信信号の品質を推定することができる。
また、再送信装置２−３の再送信信号を受信する受信機は、位相偏移変調信号が加算された非伝送路推定用パイロット信号を受信することで、受信機で算出する雑音電力が大きくなり、これによりＬＤＰＣ復号器に入力されるＬＬＲの絶対値が小さくなるため、尤度伝搬が有効に機能し、シンボル判定器１における判定誤りが訂正される。したがって、第２の再送信装置２−２の場合と同様に、再送信装置２−３の方が再送信装置２−１よりも、良好なデータ伝送を実現することができる。
また、前述のとおり、図１４に示した第２の再送信装置２−２と図１７に示した第３の再送信装置２−３との違いは、再送信装置２−２が雑音発生器５２を備えるのに対し、再送信装置２−３が整数生成部５４、位相偏移変調器５５及び乗算部５６を備える点にある。
第２の再送信装置２−２の雑音発生器５２は、Box-Muller（ボックスミュラー）アルゴリズム等の公知技術を用いて、白色雑音を発生する。これに対し、図１７に示した第３の再送信装置２−３の整数生成部５４及び位相偏移変調器５５では、例えばカウンタ及びルックアップテーブル等を用いて、白色雑音に代わる位相偏移変調信号を生成することができる。このため、第３の再送信装置２−３の方が第２の再送信装置２−２よりも、回路規模を大幅に縮減することができるという利点がある。
〔再送信装置／第４の構成〕
次に、本発明の実施形態による第４の再送信装置について説明する。図１８は、本発明の実施形態による第４の再送信装置の構成を示すブロック図である。この再送信装置２−４は、シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１、加算部５３、整数生成部５７、位相偏移変調器５８、乗算部５９、位相算出部６０及び位相回転部６１を備えている。
図１７に示した第３の再送信装置２−３とこの第４の再送信装置２−４とを比較すると、両再送信装置２−３，２−４は、シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１、加算部５３、整数生成部５４，５７、位相偏移変調器５５，５８及び乗算部５６，５９を備えている点で共通する。一方、第４の再送信装置２−４は、さらに位相算出部６０及び位相回転部６１を備えている点で、第３の再送信装置２−３と相違する。
シンボル判定器１、スイッチ部５０、パイロット信号生成器５１及び加算部５３は、図１４に示した第２の再送信装置２−２、及び図１７に示した第３の再送信装置２−３と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第４の再送信装置２−４においては、整数生成部５７が生成する整数値として、ＯＦＤＭ信号のキャリア番号を用いる。整数生成部５７は、ＯＦＤＭ信号のキャリア番号（０からキャリア番号の最大値まで）を順次生成し、これを順番に出力する。整数生成部５７の出力するキャリア番号は、位相偏移変調器５８へ入力される。この場合、整数生成部５７が出力するキャリア番号は、ＯＦＤＭ信号の全てのシンボルにおいて、同一のキャリア番号のサブキャリアについては、当然ながら同一の番号となる。
そして、位相偏移変調器５８、乗算部５９及び位相回転部６１の処理の後、このキャリア番号に対応する位相回転後の位相偏移変調信号は、位相回転部６１から加算部５３へ入力される。ここで、シンボル判定器１の出力する軟レプリカと、位相回転部６１の出力する位相偏移変調信号とが加算部５３において加算される際に、両者のキャリア番号が同一となるように、整数生成部５７は、キャリア番号を順次出力する。
尚、整数生成部５７は、任意のタイミングでキャリア番号を順次出力するようにしてもよい。この場合、加算部５３は、両者のキャリア番号が同一となるように、加算処理を行うタイミングを調整する。
また、整数生成部５７は、ＯＦＤＭ信号のシンボルを構成するサブキャリアに対応して、サブキャリア毎に、ＯＦＤＭ信号の全てのシンボルにおける同一のキャリア番号のサブキャリアについて同じ値となるように整数値を順次生成し、当該整数値を順番に出力するようにしてもよい。
位相偏移変調器５８は、整数生成部５７から入力されるキャリア番号を位相偏移変調し、位相偏移変調信号を出力する。位相偏移変調器５８の出力する位相偏移変調信号は乗算部５９へ入力される。乗算部５９は、位相偏移変調器５８から入力される位相偏移変調信号に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の位相偏移変調信号を出力する。乗算部５９の出力する信号電力が設定された位相偏移変調信号は位相回転部６１へ入力される。
ここで、ＯＦＤＭ信号の全てのシンボルにおいて、同一のキャリア番号のサブキャリアに関する位相偏移変調信号は同一となる。これは、整数生成部５７の出力するキャリア番号が、全てのシンボルにおける同一のサブキャリアについて同じ番号だからである。
一方、シンボル判定器１により生成される軟レプリカは、送信側の変調器で変調された信号が反映されているため、全てのシンボルにおいて同一のシンボルとはならない。
そこで、位相算出部６０及び位相回転部６１において、軟レプリカの位相を算出し、算出されたものと同一の位相分の回転を位相偏移変調信号に加えるようにする。すなわち、位相算出部６０は、シンボル判定器１の出力する軟レプリカの位相を算出する。位相算出部６０の出力する位相は位相回転部６１へ入力される。
位相回転部６１は、乗算部５９から入力される位相偏移変調信号の位相を、位相算出部６０から入力される位相だけ回転させ、位相回転後の位相偏移変調信号を出力する。位相回転部６１の出力する位相偏移変調信号は加算部５３へ入力される。
これにより、位相回転部６１において、送信側の変調器の変調処理が反映された軟レプリカの信号点配置に合うように、位相偏移変調信号の位相を回転させることができる。
図２０は、第４の再送信装置２−４において、位相回転した位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号（伝送路推定用を除く）の信号点配置例を示す図である。また、図２１は、位相回転していない位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号（伝送路推定用を除く）の信号点配置例を示す図である。
図２０及び図２１に示す黒丸のパイロット信号Ｐ１は、シンボル判定器１の出力する軟レプリカのうち伝送路推定用を除くパイロット信号を示す（図１８のＰ１を参照）。図２０に示す白丸のパイロット信号Ｐ２は、位相回転した位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号を示す（図１８のＰ２を参照）。図２１に示す白丸のパイロット信号Ｐ２’は、位相回転していない位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号を示す。
伝送路推定用を除くパイロット信号Ｐ１は、地デジまたは高度化方式において、ＤＢＰＳＫ（Differential Binary Phase Shift Keying：差動二位相偏移変調）によりシンボル方向に差動変調されており、図２０及び図２１に示す配置となる。
パイロット信号Ｐ１に、整数生成部５７、位相偏移変調器５８及び乗算部５９により生成された位相偏移変調信号が加算されると、図２１に示すように、例えば矢印の向きに、信号点がそれぞれ移動する。つまり、パイロット信号Ｐ１の信号点配置は、位相回転していない位相偏移変調信号が加算されることで、パイロット信号Ｐ２’の信号点配置に移動する。
一方、パイロット信号Ｐ１に、整数生成部５７、位相偏移変調器５８、乗算部５９及び位相回転部６１により生成された位相偏移変調信号が加算されると、図２０に示すように、例えば矢印の向きに、信号点がそれぞれ移動する。具体的には、図２０の右側のパイロット信号Ｐ１については、位相が回転していないため、右斜め上方向の向きに信号点が移動し、左側のパイロット信号Ｐ１については、πだけ位相が回転しているため、左斜め下方向の向きに信号点が移動する。つまり、パイロット信号Ｐ１の信号点配置は、位相回転した位相偏移変調信号が加算されることで、パイロット信号Ｐ２の信号点配置に移動する。
図２０に示すように、再送信装置２−４からの再送信信号を受信する受信機において重畳される雑音成分を無視すると、位相回転した位相偏移変調信号が加算されたパイロット信号Ｐ２は、ＩＱ軸において原点を対称とした配置となる。
このため、シンボル方向に差動変調がなされているパイロット信号Ｐ２は、伝送している情報を厳密に保持していることになり、これに雑音が加わった後に復調する際に、位相偏移変調信号が加わることの影響を軽減することができるという利点がある。すなわち、パイロット信号Ｐ２に対し、前シンボルによって現シンボルを割算する遅延検波（差動復調）が行われるため、白色雑音成分を除いて考えると、位相偏移変調信号が加算されているか否かに関わらず「１」または「−１」が得られることとなる。
以上のように、本発明の実施形態による第４の再送信装置２−４によれば、スイッチ部５０は、パイロット信号生成器５１から入力される伝送路推定用パイロット信号、シンボル判定器１から入力される軟レプリカから抽出したデータキャリア、及び、加算部５３から入力される位相回転後の位相偏移変調信号が加算された軟レプリカから抽出した非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するようにした。
これにより、再送信信号を受信する受信機は、非伝送路推定用パイロット信号を用いて雑音電力を推定することにより、再送信装置２−４に入力される受信信号の品質を一層精度高く推定することができる。
〔計算機シミュレーション結果〕
次に、計算機を用いたシミュレーション結果について説明する。図１５は、計算機シミュレーション系統を示す図である。計算機シミュレーション系統は、ＰＮ（Pseudo Noise：擬似雑音）系列発生、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）符号化、シリアル／パラレル変換、キャリア変調、ガウス雑音付加、シンボル判定、ガウス雑音付加、キャリア復調、ＬＤＰＣ復号及びビット誤り率（ＢＥＲ）計測の各ブロックからなる。
図１６は、図１５の計算機シミュレーション系統による計算機シミュレーション結果を示す図であり、図２に示したシンボル判定器１−２を含む図１４に示した再送信装置２−２を用いてデジタル信号を中継した場合を想定し、計算機シミュレーションにより求めた伝送特性の評価結果である。
図１６において、横軸はＣＮ比（Ｃ／Ｎ）（ｄＢ）、縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ）を示す。実線は、硬判定によるシンボル判定器を含む再送信装置を用いた従来技術の特性を示し、点線は、シンボル判定器１−２を含む再送信装置２−２を用いた本発明の実施形態の特性を示す。ＣＮ比は、図１５に示したシンボル判定の処理後のガウス雑音付加の処理において算出されるデータであり、ビット誤り率は、ビット誤り率計測の処理において算出されるデータである。伝送パラメータは、１０２４ＱＡＭ ＮＵＣ、符号化率１０／１６とする。
図１６に示すように、本発明の実施形態は、従来技術に対し、ビット誤り率の特性の改善が得られることがわかる。
図２２は、図１５の計算機シミュレーション系統による計算機シミュレーション結果を示す図であり、図２に示したシンボル判定器１−２をそれぞれ含む図１４に示した第２の再送信装置２−２及び図１７に示した第３の再送信装置２−３を用いてデジタル信号を中継した場合を想定し、計算機シミュレーションにより求めた伝送特性の評価結果を示している。尚、再送信装置２−２，２−３の受信信号には、ＣＮ比２６ｄＢのガウス雑音を加えている。また、伝送パラメータは、２５６ＱＡＭ ＮＵＣ及び符号化率１２／１６とする。
図２２において、図１６と同様に、横軸はＣＮ比（Ｃ／Ｎ）（ｄＢ）、縦軸はビット誤り率（ＢＥＲ）を示す。丸印を付した実線は、第２の再送信装置２−２を用いた場合の特性を示す。アスタリスクを付した実線は、第３の再送信装置２−３を用いた場合の特性を示す。
図２２に示すように、両者の特性は区別が付かないほど一致しており、第３の再送信装置２−３は、第２の再送信装置２−２に比べ、回路規模を大幅に縮減しつつ、同等の伝送特性を実現できることがわかる。
図２３は、図１５の計算機シミュレーション系統による計算機シミュレーション結果を示す図であり、図１４に示した第２の再送信装置２−２及び図１８に示した第４の再送信装置２−４を用いてデジタル信号を中継した場合を想定し、計算機シミュレーションにより求めた非伝送路推定用パイロット信号の差動復調後のコンスタレーションを示す図である。
尚、再送信装置２−２，２−４の受信信号には、ＣＮ比２５ｄＢのガウス雑音を加えている。また、再送信装置２−２においてＣＮ比２０ｄＢのガウス雑音を付加しており、再送信装置２−４において位相偏移変調信号を付加している。
図２３において、図１４に示した第２の再送信装置２−２の出力する再送信信号を受信機が受信する場合、差動復調後の非伝送路推定用パイロット信号の変調誤差比は１５．５ｄＢである。これに対し、図１８に示した第４の再送信装置２−４の出力する再送信信号を受信機が受信する場合、差動復調後の非伝送路推定用パイロット信号の変調誤差比は２１．７ｄＢである。これにより、第４の再送信装置２−４は、第２の再送信装置２−２に比べ、非伝送路推定用パイロット信号による情報伝送において、受信特性の劣化を小さくできることがかわる。
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
１ シンボル判定器
２ 再送信装置
１０ 雑音電力算出部
１１ ＬＬＲ（対数尤度比：Log-Likelihood Ratio）算出部
１２ ビット確率算出部
１３ シンボル確率算出部
１４ 軟レプリカ生成部
１５ 制御部
１６ ＬＬＲ操作部
１７ ビット確率操作部
２０ シンボル硬判定部
２１ 減算部
２２ 電力算出部
２３ 平均化部
３０ Ｃ／Ｎ（ＣＮ比：Carrier to Noise ratio）算出部
３１ しきい値処理部
４０，４３ 関数選択部
４１，４４ メモリ
４２，４５ 操作部
５０ スイッチ部
５１ パイロット信号生成器
５２ 雑音発生器
５３ 加算部
５４，５７ 整数生成部
５５，５８ 位相偏移（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）変調器
５６，５９ 乗算部
６０ 位相算出部
６１ 位相回転部
ｇ（ｘ） 対数尤度比操作関数
ｆ（ｘ） 確率操作関数

Claims (12)

  1. 受信信号に重畳された雑音の電力を雑音電力として算出する雑音電力算出部と、
    前記受信信号、及び前記雑音電力算出部により算出された前記雑音電力から、ビット毎の対数尤度比を算出する対数尤度比算出部と、
    前記対数尤度比算出部により算出された前記対数尤度比から、ビット毎のビット確率を算出するビット確率算出部と、
    前記ビット確率算出部により算出された前記ビット確率から、シンボル毎のシンボル確率を算出するシンボル確率算出部と、
    前記シンボル確率算出部により算出された前記シンボル確率から、軟レプリカを生成する軟レプリカ生成部と、を備えたことを特徴とするシンボル判定器。
  2. 請求項１に記載のシンボル判定器において、
    前記対数尤度比算出部により算出された前記対数尤度比を、予め設定された対数尤度比操作関数を用いて操作し、新たな対数尤度比を算出する対数尤度比操作部を備え、
    前記ビット確率算出部は、
    前記対数尤度比操作部により算出された前記新たな対数尤度比から、前記ビット確率を算出する、ことを特徴とするシンボル判定器。
  3. 請求項１に記載のシンボル判定器において、
    前記ビット確率算出部により算出された前記ビット確率を、予め設定された確率操作関数を用いて操作し、新たなビット確率を算出するビット確率操作部を備え、
    前記シンボル確率算出部は、
    前記ビット確率操作部により算出された前記新たなビット確率から、前記シンボル確率を算出する、ことを特徴とするシンボル判定器。
  4. 請求項２に記載のシンボル判定器において、
    前記対数尤度比操作部は、
    予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、
    前記雑音電力算出部により算出された前記雑音電力に対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記対数尤度比操作関数として選択する関数選択部と、
    前記関数選択部により選択された前記対数尤度比操作関数を用いて、前記対数尤度比を操作して前記新たな対数尤度比を算出する操作部と、を備え、
    入力した前記対数尤度比をそのまま前記新たな対数尤度比として出力する前記関数を軟判定関数とし、
    入力した前記対数尤度比の符号を判定し、予め設定された上限値に前記符号を乗算して前記新たな対数尤度比を出力する前記関数を硬判定関数として、
    前記関数選択部は、
    予め設定されたしきい値を用いて前記雑音電力が大きいと判定した場合、前記軟判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択し、
    前記雑音電力が小さいと判定した場合、前記硬判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択する、ことを特徴とするシンボル判定器。
  5. 請求項３に記載のシンボル判定器において、
    前記ビット確率操作部は、
    予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、
    前記雑音電力算出部により算出された前記雑音電力に対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記確率操作関数として選択する関数選択部と、
    前記関数選択部により選択された前記確率操作関数を用いて、前記ビット確率を操作して前記新たなビット確率を算出する操作部と、を備え、
    入力した前記ビット確率をそのまま前記新たなビット確率として出力する前記関数を軟判定関数とし、
    入力した前記ビット確率を予め設定されたしきい値を用いてしきい値処理し、所定の最小または最大の前記ビット確率を前記新たなビット確率として出力する前記関数を硬判定関数として、
    前記関数選択部は、
    予め設定されたしきい値を用いて前記雑音電力が大きいと判定した場合、前記軟判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択し、
    前記雑音電力が小さいと判定した場合、前記硬判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択する、ことを特徴とするシンボル判定器。
  6. 請求項２に記載のシンボル判定器において、
    前記対数尤度比操作部は、
    予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、
    前記シンボルを構成する複数ビットのそれぞれに対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記対数尤度比操作関数として選択する関数選択部と、
    前記関数選択部により選択された前記対数尤度比操作関数を用いて、前記対数尤度比を操作して前記新たな対数尤度比を算出する操作部と、を備え、
    入力した前記対数尤度比をそのまま前記新たな対数尤度比として出力する前記関数を軟判定関数とし、
    入力した前記対数尤度比の符号を判定し、予め設定された上限値に前記符号を乗算して前記新たな対数尤度比を出力する前記関数を硬判定関数として、
    前記関数選択部は、
    前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＬＳＢ（最下位ビット）を含む所定数の下位ビットについて、前記軟判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択し、
    前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＭＳＢ（最上位ビット）を含む所定数の上位ビットについて、前記硬判定関数を前記対数尤度比操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記対数尤度比操作関数として選択する、ことを特徴とするシンボル判定器。
  7. 請求項３に記載のシンボル判定器において、
    前記ビット確率操作部は、
    予め設定された複数の関数が格納されたメモリと、
    前記シンボルを構成する複数ビットのそれぞれに対応する１つの前記関数を前記メモリから読み出し、当該関数を前記確率操作関数として選択する関数選択部と、
    前記関数選択部により選択された前記確率操作関数を用いて、前記ビット確率を操作して前記新たなビット確率を算出する操作部と、を備え、
    入力した前記ビット確率をそのまま前記新たなビット確率として出力する前記関数を軟判定関数とし、
    入力した前記ビット確率を予め設定されたしきい値を用いてしきい値処理し、所定の最小または最大の前記ビット確率を前記新たなビット確率として出力する前記関数を硬判定関数として、
    前記関数選択部は、
    前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＬＳＢ（最下位ビット）を含む所定数の下位ビットについて、前記軟判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記硬判定関数よりも前記軟判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択し、
    前記シンボルを構成する複数ビットのうちのＭＳＢ（最上位ビット）を含む所定数の上位ビットについて、前記硬判定関数を前記確率操作関数として選択するか、または、前記軟判定関数よりも前記硬判定関数に近い特性を有する前記関数を前記確率操作関数として選択する、ことを特徴とするシンボル判定器。
  8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載のシンボル判定器を備えることを特徴とする再送信装置。
  9. 請求項８に記載の再送信装置において、
    伝送路推定が用途であるパイロット信号を伝送路推定用パイロット信号として生成するパイロット信号生成器と、
    前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカからデータキャリアを抽出すると共に、前記伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出し、前記パイロット信号生成器により生成された前記伝送路推定用パイロット信号、前記データキャリア及び前記非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする再送信装置。
  10. 請求項８に記載の再送信装置において、
    伝送路推定が用途であるパイロット信号を伝送路推定用パイロット信号として生成するパイロット信号生成器と、
    白色雑音を発生する雑音発生器と、
    前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカに、前記雑音発生器により発生した前記白色雑音を加算し、加算結果の信号を出力する加算部と、
    前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカからデータキャリアを抽出すると共に、前記加算部により出力された前記加算結果の信号から、前記伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出し、前記パイロット信号生成器により生成された前記伝送路推定用パイロット信号、前記データキャリア及び前記非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする再送信装置。
  11. 請求項８に記載の再送信装置において、
    伝送路推定が用途であるパイロット信号を伝送路推定用パイロット信号として生成するパイロット信号生成器と、
    任意の整数値を生成する整数生成部と、
    前記整数生成部により生成された前記整数値を位相偏移変調し、位相偏移変調信号を生成する位相偏移変調器と、
    前記位相偏移変調器により生成された前記位相偏移変調信号に予め設定された係数を乗算し、乗算結果の位相偏移変調信号を出力する乗算部と、
    前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカに、前記乗算部により出力された前記乗算結果の位相偏移変調信号を加算し、加算結果の信号を出力する加算部と、
    前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカからデータキャリアを抽出すると共に、前記加算部により出力された前記加算結果の信号から、前記伝送路推定が用途でないパイロット信号を非伝送路推定用パイロット信号として抽出し、前記パイロット信号生成器により生成された前記伝送路推定用パイロット信号、前記データキャリア及び前記非伝送路推定用パイロット信号を再送信信号として出力するスイッチ部と、を備えたことを特徴とする再送信装置。
  12. 請求項１１に記載の再送信装置において、
    さらに、前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカの位相を算出する位相算出部と、
    前記乗算部により出力された前記乗算結果の位相偏移変調信号を、前記位相算出部により算出された前記位相だけ回転させ、位相回転後の位相偏移変調信号を出力する位相回転部と、を備え、
    前記整数生成部は、
    ＯＦＤＭ信号のシンボルを構成するサブキャリアに対応して、前記サブキャリア毎に、全ての前記シンボルにおける同一のキャリア番号の前記サブキャリアについて同じ値となるように前記整数値を生成し、
    前記加算部は、
    前記シンボル判定器により生成された前記軟レプリカに、前記位相回転部により出力された前記位相回転後の位相偏移変調信号を加算し、前記加算結果の信号を出力する、ことを特徴とする再送信装置。
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