JP2022114026A - Modulator, demodulator, and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、変調装置、復調装置、および通信装置に関し、特に、グレイマッピング処理を行う変調装置、対数尤度比を算出する復調装置、および前記変調装置や前記復調装置を含む通信装置に関する。 The present invention relates to a modulation device, a demodulation device, and a communication device, and more particularly to a modulation device that performs Gray mapping processing, a demodulation device that calculates a log-likelihood ratio, and a communication device that includes the modulation device and the demodulation device.
従来、高多値の直角位相振幅変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation の略)方式に低密度パリティ検査(LDPC:Low Density Parity Check の略)を適用する際、変調系列を上位bitと下位bitとの2つに分離したうえで下位bitのみに対して低密度パリティ検査符号を施すことにより、符号化率の向上や回路規模の削減を図る方式がある。この方式を使用する際のマッピング方式としてダブルグレイマッピングが知られている(非特許文献1)。 Conventionally, when applying a low-density parity check (LDPC: abbreviation for Low Density Parity Check) to a high multilevel quadrature amplitude modulation (QAM: abbreviation for Quadrature Amplitude Modulation) system, the modulation sequence is divided into upper bits and lower bits. There is a method for improving the coding rate and reducing the circuit scale by separating the data into two and applying a low-density parity check code only to the lower bits. Double gray mapping is known as a mapping method when using this method (Non-Patent Document 1).
しかしながら、ダブルグレイマッピングには、上位bitでbit誤りが発生すると、下位bitの誤り率も劣化する、という問題がある。 However, the double gray mapping has a problem that if a bit error occurs in the upper bit, the error rate of the lower bit also deteriorates.
ところで、上記のダブルグレイマッピングの問題を解決するため、マッピング方式を回転対称のグレイマッピングにすることにより、上位bitが誤った際の下位bitの誤り率を改善するという対策が考えられる。しかしながら、回転対称のダブルグレイマッピングをそのまま用いると、対数尤度比の算出に必要な回路規模が増加してしまう、という問題がある。 By the way, in order to solve the problem of the above-mentioned double gray mapping, it is conceivable to improve the error rate of the lower bits when the upper bits are erroneous by using rotationally symmetrical gray mapping as the mapping method. However, if the rotationally symmetric double Gray mapping is used as it is, there is a problem that the circuit scale required for calculating the log-likelihood ratio increases.
そこでこの発明は、グレイマッピングを用いる場合の対数尤度比の算出に必要な回路規模の増加を抑制することが可能な、変調装置および復調装置ならびに前記変調装置や前記復調装置を含む通信装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a modulation device, a demodulation device, and a communication device including the modulation device and the demodulation device, which are capable of suppressing an increase in the circuit scale required to calculate a log-likelihood ratio when using Gray mapping. intended to provide
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、所定bit数の系列のうちの上位bitの系列に対して上位bitの理想シンボル点配置に従ってマッピングを行って前記上位bitに対応するシンボル点を出力する上位bit変調部と、前記所定bit数の系列のうちの下位bitの系列に対して下位bitの理想シンボル点配置に従ってマッピングを行って前記下位bitに対応するシンボル点を出力する下位bit変調部と、前記上位bitの系列に基づいて前記下位bitに対応する前記シンボル点の座標値の符号の反転操作を制御する送信符号制御部と、を有し、前記送信符号制御部が、前記上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において前記硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように、前記上位bitの系列に基づいて前記下位bitに対応する前記シンボル点の座標値の符号の反転操作を制御する、ことを特徴とする変調装置である。
In order to solve the above problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の変調装置において、前記下位bitに対応する前記シンボル点の座標値の利得を、前記下位bitの理想シンボル点の間隔を前記所定bit数の系列の変調方式における理想シンボル点の間隔に合わせるように調整するレベル調整部を有する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the modulation device according to the first aspect, the gain of the coordinate values of the symbol points corresponding to the lower bits is the predetermined number of bits, and the interval between the ideal symbol points of the lower bits is the predetermined number of bits. It is characterized in that it has a level adjustment section that adjusts it so as to match the interval of the ideal symbol points in the modulation system of the sequence.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の変調装置において、前記所定bit数の系列のうちの下位bitの系列に対して低密度パリティ検査符号化処理を施すLDPC符号部を有する、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の変調装置において、前記所定bit数の系列が6bit系列であり、前記上位bitが4bitの系列であるとともに前記下位bitが2bitの系列である、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項5に記載の発明は、受信信号に対して上位bitの理想シンボル点配置に従って硬判定を行って所定bit数の系列のうちの上位bitの系列および前記上位bitに対応する理想シンボル点を出力する上位bit判定部と、前記受信信号から前記上位bitに対応する前記理想シンボル点を減算して上位bit減算後の受信信号を出力する減算部と、前記上位bitの系列に基づいて前記上位bit減算後の受信信号の座標値の符号の反転操作を制御する受信符号制御部と、を有し、前記受信符号制御部が、前記上位bitの理想シンボル点配置に対応する前記硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において前記硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように送信側において反転操作された、前記下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号を元に戻すように、前記上位bitの系列に基づいて前記上位bit減算後の受信信号の座標値の符号の反転操作を制御する、ことを特徴とする復調装置である。
In the invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の復調装置において、前記上位bit減算後の受信信号の座標値の利得を調整するレベル調整部を有する、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の復調装置において、前記座標値の前記符号の反転操作および前記利得の調整の後の座標値に基づいて前記所定bit数の系列のうちの下位bitの系列を構成する各bitの対数尤度比を算出する対数尤度比算出部を有する、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の復調装置において、前記対数尤度比に基づいて誤り訂正を行って前記下位bitの系列を出力するLDPC復号部を有する、ことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the demodulation device according to
請求項9に記載の発明は、請求項5から8のうちのいずれか1項に記載の復調装置において、前記所定bit数の系列が6bit系列であり、前記上位bitが4bitの系列であるとともに前記下位bitが2bitの系列である、ことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the demodulator according to any one of
請求項10に記載の発明は、請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の変調装置と請求項5から9のうちのいずれか1項に記載の復調装置とのうちの少なくとも一方を備える、ことを特徴とする通信装置である。
The invention according to
請求項1乃至請求項9に記載の発明によれば、送信側において、下位bitの理想シンボル点配置に従うマッピングによって得られる下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号を、上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように、上位bitの系列に基づいて反転操作するようにしているので、グレイマッピングを用いる場合の対数尤度比の算出に必要な回路規模の増加を抑制することが可能となる。なおかつ、回路規模の増加を抑制したうえで、対数尤度比の算出において、復調の誤り率を低減することが可能となる。
According to the inventions of
請求項10に記載の発明によれば、対数尤度比を使用して低密度パリティ検査復号における誤り訂正を行う通信装置において上記の作用効果を奏することが可能となる。 According to the tenth aspect of the invention, it is possible to achieve the above effects in a communication apparatus that performs error correction in low-density parity check decoding using logarithmic likelihood ratios.
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお、以下では、この発明の特徴的な構成について説明し、種々の通信を行う際の従来と同様の仕組みについては説明を省略する。また、各図では、複素信号を構成する実部(I信号;別言すると、同相成分,I信号成分)を伝送する信号線と虚部(Q信号;別言すると、直交成分,Q信号成分)を伝送する信号線とをまとめて1本の信号線で表示している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on the illustrated embodiments. In the following, the characteristic configuration of the present invention will be explained, and the explanation of the mechanism similar to the conventional one when performing various communications will be omitted. In each figure, a signal line for transmitting a real part (I signal; in other words, in-phase component, I signal component) and an imaginary part (Q signal; in other words, quadrature component, Q signal component) constituting a complex signal ) are collectively shown as one signal line.
この実施の形態では、送信側の通信装置に備えられる変調装置1と受信側の通信装置に備えられる復調装置2とによってデータの変復調が行われる。なお、双方向の通信が行われ、変調装置1と復調装置2との両方が通信装置に備えられるようにしてもよい。
In this embodiment, modulation/demodulation of data is performed by a
この実施の形態では、多値数が64の直角位相振幅変調方式(即ち、64QAM方式)の信号である6bit系列のデータを上位4bitと下位2bitとに区切って送受信する場合を例に挙げて説明する。この実施の形態において用いられるマッピングであって、6bit系列のデータを上位bit数が4と下位bit数が2とに区切る場合のマッピングの例を図2に示す。 In this embodiment, a case where 6-bit series data, which is a signal of the quadrature amplitude modulation method (that is, 64QAM method) with 64 multilevel values, is divided into upper 4 bits and lower 2 bits and transmitted and received will be described as an example. do. FIG. 2 shows an example of mapping used in this embodiment, in which 6-bit series data is divided into 4 high-order bits and 2 low-order bits.
図2は、実部に対応するI軸と虚部に対応するQ軸との直交座標系である複素平面における同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)との組み合わせとして特定される領域や理想シンボル点とbit系列との対応関係がマッピングパターンとして規定される。図2において、矩形枠内の4桁の系列は上位4bitを表し、理想シンボル点位置を表す〇印近傍の2桁の系列は下位2bitを表す。 FIG. 2 shows the I value of the in-phase component (that is, the coordinate value of the I-axis, the real part) and the quadrature component on the complex plane, which is an orthogonal coordinate system of the I-axis corresponding to the real part and the Q-axis corresponding to the imaginary part. A region specified as a combination with a Q value (that is, a coordinate value of the Q axis, the imaginary part) and a corresponding relationship between an ideal symbol point and a bit sequence are defined as a mapping pattern. In FIG. 2, the 4-digit series within the rectangular frame represents the upper 4 bits, and the 2-digit series near the circle representing the ideal symbol point position represents the lower 2 bits.
図2に示す例では、上位bit(4bit)は16QAMのグレイマッピングに基づいてマッピングしており、下位bit(2bit)は4位相偏移変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying の略)のグレイマッピングに基づいてマッピングしている。 In the example shown in FIG. 2, the upper bits (4 bits) are mapped based on 16QAM Gray mapping, and the lower bits (2 bits) are mapped by quadrature phase shift keying (QPSK: an abbreviation for Quadrature Phase Shift Keying) Gray mapping. It is mapped based on
ここで、この発明では、上位bitでbit誤りが発生したときにその影響を下位bitが受けることを防ぐために、下位bitは4つのパターンでマッピングされるようにしている。具体的には、下位bitに対して適用される4つのパターンの配置(言い換えると、4つのパターンの相互の位置関係)を調整することにより、上位bitの硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点では、下位bitの値が変化しない(言い換えると、下位bitの値が同じである)ようにマッピングされるようにしている。 Here, in the present invention, the lower bits are mapped in four patterns in order to prevent the lower bits from being affected when a bit error occurs in the upper bits. Specifically, by adjusting the arrangement of the four patterns applied to the lower bits (in other words, the mutual positional relationship of the four patterns), Adjacent ideal symbol points are mapped so that the value of the lower bit does not change (in other words, the value of the lower bit is the same).
図3は、図2に示すマッピングを実現するための、下位bitのマッピングパターンの一覧を示し、図4は、図2に示すマッピングを実現するための、上位bitの硬判定の判定領域と下位bitのマッピングパターンとの対応を示す。 FIG. 3 shows a list of lower bit mapping patterns for realizing the mapping shown in FIG. 2, and FIG. Correspondence with bit mapping pattern is shown.
図2乃至図4に示す例について以下に具体的に説明する。 The examples shown in FIGS. 2 to 4 will be specifically described below.
送信側の通信装置は、送信対象の情報を表す情報ビットの系列から変調波を生成し、前記変調波を受信側の通信装置へと送信する。なお、変調波は、無線信号、電気信号、あるいは光信号などとして伝送される。 A transmission-side communication device generates a modulated wave from a sequence of information bits representing information to be transmitted, and transmits the modulated wave to a reception-side communication device. Note that the modulated wave is transmitted as a radio signal, an electrical signal, an optical signal, or the like.
受信側の通信装置は、送信側の通信装置から送信された変調波が所定の通信路を介して伝送される信号を受信し、受信信号について、誤りが生じている情報ビットの系列を訂正し、誤り訂正後の情報ビットの系列を生成して出力する。 A communication device on the receiving side receives a signal in which a modulated wave transmitted from a communication device on the transmitting side is transmitted through a predetermined communication path, and corrects an information bit sequence in which an error has occurred in the received signal. , to generate and output a sequence of information bits after error correction.
図1は、この発明の実施の形態に係る変調装置1の概略構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a
実施の形態に係る変調装置1は、所定bit数の系列(この実施の形態では、6bit系列)のうちの上位bitの系列に対して上位bitの理想シンボル点配置に従ってマッピングを行って上位bitに対応するシンボル点を出力する上位bit変調部12と、前記所定bit数の系列のうちの下位bitの系列に対して下位bitの理想シンボル点配置に従ってマッピングを行って下位bitに対応するシンボル点を出力する下位bit変調部14と、上位bitの系列に基づいて下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号の反転操作を制御する送信符号制御部16と、を有し、送信符号制御部16が、上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように、上位bitの系列に基づいて下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号の反転操作を制御する、ようにしている。
The
系列分離部11は、送信対象の情報を表す、データ系列が6bitの情報ビットの系列の入力を受けて、前記情報ビットを4bitと2bitとに分離して、データ系列が4bitのデータを上位bitとして上位bit変調部12に対して出力し、データ系列が2bitのデータを下位bitとしてLDPC符号部13に対して出力する。
The
上位bit変調部12は、系列分離部11から出力される上位bit(4bit)の系列の入力を受けて、前記上位bitのデータに対して多値数が16の直角位相振幅変調方式(即ち、16QAM方式)でマッピングを行い、変調処理後の、上位bitに対応するシンボル点を出力する。上位bit変調部12におけるマッピングは、隣接する各理想シンボル点に割り当てられる各bit列間のハミング距離が1となる、いわゆるグレイマッピングに従う。上位bitの理想シンボル点配置を図5に示す。
The high-order
上位bit変調部12は、具体的には、図5に示す上位bitの理想シンボル点配置に従って、前記上位bitに対応する複素平面上の理想シンボル点の配置を表す情報として、図5に示す上位bitの理想シンボル点配置に基づく同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)との組み合わせを出力する。 Specifically, according to the ideal symbol point arrangement of the upper bits shown in FIG. A combination of the I value of the in-phase component (that is, the coordinate value of the I axis, the real part) and the Q value of the quadrature component (that is, the coordinate value of the Q axis, the imaginary part) based on the ideal symbol point arrangement of bits is output.
LDPC符号部13は、系列分離部11から出力される下位bit(2bit)の系列の入力を受けて、前記下位bitのデータに対して低密度パリティ検査(LDPC)符号化処理を施して出力する。
The
下位bit変調部14は、LDPC符号部13から出力される低密度パリティ検査符号化処理後の下位bitのデータの入力を受け、前記下位bitのデータに対して4位相偏移変調(QPSK)方式でマッピングを行い、変調処理後の、下位bitに対応するシンボル点を出力する。下位bit変調部14におけるマッピングは、グレイマッピングに従う。下位bitの理想シンボル点配置を図6に示す。
The lower
下位bit変調部14は、具体的には、図6に示す下位bitの理想シンボル点配置に従って、上記低密度パリティ検査符号化処理後の下位bitに対応する複素平面上の理想シンボル点の配置を表す情報として、図6に示す下位bitの理想シンボル点配置に基づく同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)との組み合わせを出力する。
Specifically, the lower
レベル調整部15は、下位bit変調部14から出力される、下位bitに対応するシンボル点についての同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)との組み合わせの入力を受けて、前記下位bitに対応するシンボル点(座標値)の利得を、下位bitの理想シンボル点の間隔を全体(即ち、6bit系列)の変調方式における理想シンボル点の間隔に合わせるように調整して出力する。
The
この実施の形態では、全体(即ち、6bit系列)の変調方式における理想シンボル点の間隔は図2に示すように2であり、下位bit変調部14から出力される際の理想シンボル点の間隔(別言すると、下位bitの理想シンボル点の間隔)は図6に示すように10である。このため、上記I値と上記Q値との組み合わせに対してレベル調整係数として1/5(=2/10)を乗じてシンボル点の振幅を1/5の大きさに調整する。レベル調整後の下位bitの理想シンボル点配置を図7に示す。なお、レベル調整部15においてシンボル間隔は適宜調整することができるので、理想シンボル点の間隔は特定の値には限定されない。
In this embodiment, the ideal symbol point interval in the modulation scheme for the entire (that is, 6-bit series) is 2 as shown in FIG. 2, and the ideal symbol point interval ( In other words, the interval between the ideal symbol points of the lower bits is 10 as shown in FIG. Therefore, the combination of the I value and the Q value is multiplied by 1/5 (=2/10) as a level adjustment coefficient to adjust the amplitude of the symbol point to 1/5. FIG. 7 shows the ideal symbol point arrangement of the lower bits after level adjustment. Since the symbol interval can be appropriately adjusted in the
ここで、レベル調整部15によるレベル調整処理は、下位bit変調部14で処理するマッピングパターンを削減するために挿入される。すなわち、仮にレベル調整部15を組み込まない場合は、適応変調などで理想シンボル点の間隔が異なる複数の変調方式を使用する際に、シンボル間隔ごとに下位bit変調部14のマッピングパターンを変える必要があり、回路規模が増加するという問題がある。これに対して、レベル調整部15によるレベル調整処理を行うことにより、前記のような問題を回避して回路規模の増加が抑えられる。
Here, the level adjustment processing by the
送信符号制御部16は、系列分離部11から出力される上位bit(4bit)の系列の入力を受けるとともに、レベル調整部15から出力されるレベル調整後の下位bit(2bit)に対応するシンボル点についての同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)および直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)の入力を受けて、前記上位bitの系列に基づいて前記下位bitに対応するシンボル点の同相成分や直交成分(具体的には、座標値)の符号の反転操作を制御して(具体的には、正/負を反転して)、図3に示す下位bitのマッピングのパターン1乃至4のうちのいずれかの状態へと変換する。
The transmission
送信符号制御部16は、上位bitの系列に対応するQAM変調の硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する(言い換えると、紐づけられている)下位bitの値が変化しない(言い換えると、下位bitの値が同じになる)ようにシンボル点の同相成分や直交成分(具体的には、座標値)の符号の反転操作を制御する。
The transmission
送信符号制御部16は、この実施の形態では具体的には、図4に示すような上位bitの硬判定の判定領域と下位bitのマッピングパターンとの対応関係になるように、上位bitの系列に基づいて、表1および表2に示すような上位bitの系列と符号の操作パターンとの対応、ならびに、表3に示すような符号の操作パターンごとの符号の操作内容を用いて、下位bitに対応するシンボル点の同相成分や直交成分の符号の反転操作を制御する。
Specifically, in this embodiment, the transmission
送信符号制御部16は、符号操作後の、すなわち図4に示すような上位bitの硬判定の判定領域と下位bitのマッピングパターンとの対応関係になるように上位bitの系列に基づいて符号が操作された、下位bitに対応するシンボル点の同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)および直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)を出力する。
The transmission
なお、送信符号制御部16による符号操作処理が行われてからレベル調整部15によるレベル調整処理が行われるようにしてもよい。
Note that the level adjustment processing by the
加算部17は、上位bit変調部12から出力される上位bit(4bit)に対応する変調波(尚、16QAM方式;具体的には、上位bitに対応するシンボル点のI値(即ち、I軸の座標値)とQ値(即ち、Q軸の座標値)との組み合わせ)の入力を受けるとともに、送信符号制御部16から出力される下位bit(2bit)に対応する変調波(尚、QPSK方式,レベル調整および符号操作後;具体的には、下位bitに対応するシンボル点のI値(即ち、I軸の座標値)とQ値(即ち、Q軸の座標値)との組み合わせ)の入力を受けて、前記上位bitに対応する変調波と前記下位bitに対応する変調波とを加算して、6bit系列に対応する変調波(尚、64QAM方式)を算出して出力する。
The
加算部17から出力される変調波と情報ビットとの間の関係は、図2に示す6bit系列(上位bit数が4,下位bit数が2)のマッピングと等しくなる。
The relationship between the modulated wave output from the
加算部17から出力される変調波は、例えば、周波数変換処理や増幅処理などが施されたうえで、送信側の通信装置からアンテナなどを介して送信される。
The modulated wave output from the
受信側の通信装置は、送信側の通信装置から送信される変調波をアンテナなどを介して受信し、前記変調波に対して周波数変換処理などを施す。そして、前記処理が施された信号が受信信号として受信側の通信装置の復調装置2へと入力される。
A communication device on the receiving side receives a modulated wave transmitted from a communication device on the transmitting side via an antenna or the like, and performs frequency conversion processing or the like on the modulated wave. Then, the processed signal is input as a received signal to the
図8は、この発明の実施の形態に係る復調装置2の概略構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 8 is a functional block diagram showing a schematic configuration of
実施の形態に係る復調装置2は、受信信号に対して上位bitの理想シンボル点配置に従って硬判定を行って所定bit数の系列(この実施の形態では、6bitの系列)のうちの上位bitの系列および上位bitに対応する理想シンボル点を出力する上位bit判定部21と、受信信号から上位bitに対応する理想シンボル点を減算して上位bit減算後の受信信号を出力する減算部22と、上位bitの系列に基づいて上位bit減算後の受信信号の座標値の符号の反転操作を制御する受信符号制御部23と、符号の反転操作後の座標値に基づいて前記所定bit数の系列のうちの下位bitの系列を構成する各bitの対数尤度比を算出する対数尤度比算出部25と、前記対数尤度比に基づいて誤り訂正を行って下位bitの系列を出力するLDPC復号部26と、を有し、受信符号制御部23が、上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように送信側において反転操作された、下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号を元に戻すように、上位bitの系列に基づいて上位bit減算後の受信信号の座標値の符号の反転操作を制御する、ようにしている。
The
上位bit判定部21は、復調装置2へと入力される受信信号の入力を受けて、前記受信信号(尚、64QAM方式)に対して16QAM方式で硬判定処理を施す。上位bit判定部21による硬判定処理における硬判定の判定領域と上位bitの系列との対応を図9に示す。
The high-order
上位bit判定部21は、硬判定処理の結果として得られる、上位bitの系列である4bitの情報ビットを出力するとともに、上位bitに対応する16QAM方式のシンボル点(具体的には、理想シンボル点の同相成分のI値(即ち、I軸の座標値)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値)との組み合わせ)を出力する。上位bitの系列と16QAM方式の理想シンボル点配置との対応は図5と同じである。
The high-order
減算部22は、復調装置2へと入力される受信信号の入力を受けるとともに、上位bit判定部21から出力される上位bitに対応するシンボル点(具体的には、理想シンボル点)の入力を受けて、前記受信信号から前記上位bitに対応するシンボル点(具体的には、理想シンボル点)を減算して出力する。減算部22から出力される信号のことを「上位bit減算後の受信信号」と呼ぶ。
The
減算部22の処理により、図3に示すマッピングのパターン1乃至4のうちのいずれかに対応する軟判定値が得られる。すなわち、上位bit減算後の受信信号は、具体的には、図3に示すマッピングのパターン1乃至4のうちのいずれかに対応する同相成分のI値(即ち、I軸の座標値)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値)との組み合わせである。
A soft decision value corresponding to one of the
受信符号制御部23は、上位bit判定部21から出力される上位bitの系列の入力を受けるとともに、減算部22から出力される上位bit減算後の受信信号の入力を受けて、前記上位bitの系列に基づいて、表1および表2に示すような上位bitの系列と符号の操作パターンとの対応、ならびに、表3に示すような符号の操作パターンごとの符号の操作内容を用いて、前記上位bit減算後の受信信号の同相成分や直交成分の符号の反転操作を制御する(具体的には、正/負を反転する)。受信符号制御部23の処理により、受信符号制御部23から出力される信号は、図7に示すレベル調整後の下位bitの理想シンボル点配置に対応する軟判定値になる。
The reception
受信符号制御部23は、符号操作後の、図7に示すレベル調整後の下位bitの理想シンボル点配置に対応する軟判定値としての同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)との組み合わせを出力する。
The reception
レベル調整部24は、受信符号制御部23から出力される、符号操作後の、同相成分のI値(即ち、I軸の座標値,実部)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値,虚部)との組み合わせの入力を受けて、前記組み合わせに対して変調装置1のレベル調整部15におけるレベル調整係数(この実施の形態では具体的には、1/5)の逆数を乗算する処理を施して、前記I値および前記Q値の利得を調整して出力する。レベル調整部24の処理により、レベル調整部24から出力される信号は、図6に示す下位bitの理想シンボル点配置に対応する軟判定値になる。
The
ここで、レベル調整部24によるレベル調整処理は、後段の対数尤度比算出部25の回路規模を削減するために挿入される。すなわち、仮にレベル調整部24を組み込まない場合は、適応変調などで理想シンボル点の間隔が異なる複数の変調方式を使用する際に、シンボル間隔ごとに後段の対数尤度比算出部25を設ける必要があり、回路規模が増加するという問題がある。これに対して、レベル調整部24によるレベル調整処理を行うことにより、前記のような問題を回避して回路規模の増加が抑えられる。
Here, the level adjustment processing by the
なお、レベル調整部24によるレベル調整処理が行われてから受信符号制御部23による符号操作処理が行われるようにしてもよい。
Note that the code manipulation process by the reception
対数尤度比算出部25は、レベル調整部24から出力される、下位bitに対応するシンボル点の同相成分のI値(即ち、I軸の座標値)と直交成分のQ値(即ち、Q軸の座標値)との組み合わせの入力を受けて、前記同相成分のI値や前記直交成分のQ値に基づいて下位bitの系列を構成する各bitに対応する対数尤度比を算出する。
The log-
このとき、対数尤度比算出部25へと入力される同相成分のI値と直交成分のQ値との組み合わせは、受信符号制御部23による符号操作により、図6に示す下位bitの理想シンボル点配置に従っている。すなわち、対数尤度比算出部25へと入力される下位bitのマッピングパターンは、図6に示す下位bitの理想シンボル点配置に統一されている。
At this time, the combination of the I value of the in-phase component and the Q value of the quadrature component input to the log-likelihood
このため、対数尤度比は、下記の数式1のみに従って算出される。
x:シンボル点の同相成分または直交成分
Ai:硬判定による理想シンボル点の配置(同相成分または直交成分)
σ2:雑音分散
Ai(m)=1:m番目のbitが1である理想シンボル点の配置
Ai(m)=0:m番目のbitが0である理想シンボル点の配置
Therefore, the log-likelihood ratio is calculated only according to
x: in-phase or quadrature component of the symbol point
Ai: Arrangement of ideal symbol points by hard decision (in-phase component or quadrature component)
σ 2 : noise variance
Ai(m)=1: Arrangement of ideal symbol points where m-th bit is 1
Ai(m)=0: Arrangement of ideal symbol points where m-th bit is 0
対数尤度比算出部25は、上記の数式1に従って算出される、下位bitの系列を構成する各bitに対応する(具体的には、m bit目の)対数尤度比LLRmを出力する。
The log-likelihood
LDPC復号部26は、対数尤度比算出部25から出力される対数尤度比LLRmの入力を受けて、前記対数尤度比LLRmに基づいて誤り訂正を行い、下位bitの系列である2bitの情報ビットを出力する。
The
系列合成部27は、上位bit判定部21から出力される上位bitの系列(具体的には、4bitの情報ビット)の入力を受けるとともに、LDPC復号部26から出力される下位bitの系列(具体的には、2bitの情報ビット)の入力を受けて、前記上位bitの系列と前記下位bitの系列とを合成して、6bitの情報ビットの系列を出力する。
The
実施の形態に係る変調装置1および復調装置2によれば、送信側において、下位bitの理想シンボル点配置に従うマッピングによって得られる下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号を、上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように、上位bitの系列に基づいて反転操作するようにしているので、グレイマッピングを用いる場合の対数尤度比の算出に必要な回路規模の増加を抑制することが可能となる。なおかつ、回路規模の増加を抑制したうえで、対数尤度比の算出において、復調の誤り率を低減することが可能となる。
According to the
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments. Included in the invention.
例えば、上記の実施の形態ではこの発明に係る変調装置1の回路構成を図1に示すようにするとともに復調装置2の回路構成を図8に示すようにしているが、この発明に係る変調装置1や復調装置2の回路構成は図1や図8に示す構成に限定されるものではなく、変調装置1や復調装置2の回路構成が他の態様に構成されるようにしてもよい。すなわち、この発明に係る変調装置1や復調装置2の要点は、上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように、上位bitの系列に基づいて下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号の反転操作を制御することであり、この要点を実現するための具体的な回路は特定の構成には限定されない。
For example, in the above embodiment, the circuit configuration of the
また、上記の実施の形態では64個の理想シンボル点のそれぞれに6bitの系列が割り当てられるマッピングが用いられる64QAM方式の場合について説明したが、この発明の適用範囲は、系列(別言すると、bit列)のbit数が6bitに限定されるものではなく、直角位相振幅変調(QAM)方式の多値数が64には限定されない。この発明は、もとの系列(bit列)を各々適当なbit数の上位bitと下位bitとに分離して、上位bitの系列に対応する理想シンボル点配置と硬判定の判定領域とを設定するとともに下位bitの系列に対応する理想シンボル点配置を設定し、上位bitの系列に対応する硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する(言い換えると、紐づけられている)下位bitの値が変化しない(言い換えると、下位bitの値が同じになる)ように下位bitに対応するシンボル点の同相成分や直交成分(具体的には、座標値)の符号の反転操作を制御することによって実施され得るので、情報ビットの系列のbit数が4bit以上であれば適用可能である。 Further, in the above embodiment, the case of the 64QAM system using mapping in which a 6-bit sequence is assigned to each of 64 ideal symbol points has been described, but the scope of application of the present invention is the sequence (in other words, bit column) is not limited to 6 bits, and the multilevel number of the quadrature amplitude modulation (QAM) method is not limited to 64. According to the present invention, an original sequence (bit sequence) is separated into an appropriate number of upper bits and lower bits, respectively, and an ideal symbol point arrangement and a hard decision area corresponding to the upper bit sequence are set. Then, an ideal symbol point arrangement corresponding to the series of lower bits is set, and the ideal symbol points adjacent to the series of upper bits through the boundary of the hard-decision determination area (in other words, linked Invert the sign of the in-phase component or quadrature component (specifically, the coordinate value) of the symbol point corresponding to the lower bit so that the value of the lower bit does not change (in other words, the value of the lower bit becomes the same) Since it can be implemented by controlling the operation, it is applicable if the number of bits of the information bit sequence is 4 bits or more.
また、上記の実施の形態では図5に示す上位bitの理想シンボル点配置および図6に示す下位bitの理想シンボル点配置が用いられるとともに図2に示すbit系列全体のマッピングが用いられるようにしているが、この発明において用いられ得る理想シンボル点配置は図5や図6に示す例には限定されないとともにbit系列全体のマッピングは図2に示す例には限定されない。 Further, in the above embodiment, the ideal symbol point arrangement for the upper bits shown in FIG. 5 and the ideal symbol point arrangement for the lower bits shown in FIG. 6 are used, and the mapping of the entire bit series shown in FIG. 2 is used. However, the ideal symbol point arrangement that can be used in the present invention is not limited to the examples shown in FIGS. 5 and 6, and the mapping of the entire bit sequence is not limited to the example shown in FIG.
また、上記の実施の形態では上位bitの系列に対して直角位相振幅変調方式でマッピングが行われるとともに下位bitの系列に対して4位相偏移変調方式でマッピングが行われるようにしているが、例えば、上位bitの系列が2bitである場合には上位bitの系列に対して4位相偏移変調方式でマッピングが行われるようにしてもよく、また、下位bitの系列が3bit以上である場合には下位bitの系列に対して直角位相振幅変調方式でマッピングが行われるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the upper bit sequence is mapped by the quadrature amplitude modulation method and the lower bit sequence is mapped by the quadrature phase shift keying method. For example, when the upper bit sequence is 2 bits, mapping may be performed on the upper bit sequence by the quadrature phase shift keying method, and when the lower bit sequence is 3 bits or more may be mapped to the sequence of lower bits by the quadrature amplitude modulation method.
1 変調装置
11 系列分離部
12 上位bit変調部
13 LDPC符号部
14 下位bit変調部
15 レベル調整部
16 送信符号制御部
17 加算部
2 復調装置
21 上位bit判定部
22 減算部
23 受信符号制御部
24 レベル調整部
25 対数尤度比算出部
26 LDPC復号部
27 系列合成部
1 Modulating
Claims (10)
前記所定bit数の系列のうちの下位bitの系列に対して下位bitの理想シンボル点配置に従ってマッピングを行って前記下位bitに対応するシンボル点を出力する下位bit変調部と、
前記上位bitの系列に基づいて前記下位bitに対応する前記シンボル点の座標値の符号の反転操作を制御する送信符号制御部と、を有し、
前記送信符号制御部が、前記上位bitの理想シンボル点配置に対応する硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において前記硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように、前記上位bitの系列に基づいて前記下位bitに対応する前記シンボル点の座標値の符号の反転操作を制御する、
ことを特徴とする変調装置。 an upper bit modulation unit that performs mapping according to an ideal symbol point arrangement of the upper bits for a series of upper bits in a series of a predetermined number of bits, and outputs symbol points corresponding to the upper bits;
a low-order bit modulation unit that performs mapping according to an ideal symbol point arrangement of low-order bits to a sequence of low-order bits in the sequence of the predetermined number of bits, and outputs symbol points corresponding to the low-order bits;
a transmission code control unit for controlling a sign inversion operation of the coordinate values of the symbol points corresponding to the low-order bits based on the sequence of the high-order bits;
The transmission code control unit corresponds to the ideal symbol points adjacent to each other across the boundary of the hard-decision region in a state where each of the hard-decision decision regions corresponding to the ideal symbol point arrangement of the high-order bits is assigned. controlling a sign inversion operation of the coordinate values of the symbol points corresponding to the low-order bits based on the series of the high-order bits so that the values of the low-order bits are the same;
A modulation device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の変調装置。 A level adjustment unit that adjusts the gain of the coordinate values of the symbol points corresponding to the lower bits so that the interval between the ideal symbol points of the lower bits matches the interval between the ideal symbol points in the modulation system of the sequence of the predetermined number of bits. has a
2. The modulation device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1または2に記載の変調装置。 An LDPC coding unit that performs low-density parity check coding processing on a sequence of lower bits of the sequence of the predetermined number of bits,
3. The modulation device according to claim 1, wherein:
前記上位bitが4bitの系列であるとともに前記下位bitが2bitの系列である、
ことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の変調装置。 The series of the predetermined number of bits is a 6-bit series,
The upper bit is a 4-bit series and the lower bit is a 2-bit series,
4. The modulation device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記受信信号から前記上位bitに対応する前記理想シンボル点を減算して上位bit減算後の受信信号を出力する減算部と、
前記上位bitの系列に基づいて前記上位bit減算後の受信信号の座標値の符号の反転操作を制御する受信符号制御部と、を有し、
前記受信符号制御部が、前記上位bitの理想シンボル点配置に対応する前記硬判定の判定領域のそれぞれに割り当てられた状態において前記硬判定の判定領域の境界を介して隣接する理想シンボル点に対応する下位bitの値が同じになるように送信側において反転操作された、前記下位bitに対応するシンボル点の座標値の符号を元に戻すように、前記上位bitの系列に基づいて前記上位bit減算後の受信信号の座標値の符号の反転操作を制御する、
ことを特徴とする復調装置。 an upper bit determination unit that performs a hard decision on a received signal according to an ideal symbol point arrangement of upper bits and outputs a sequence of upper bits among a sequence of a predetermined number of bits and an ideal symbol point corresponding to the upper bits;
a subtraction unit that subtracts the ideal symbol point corresponding to the high-order bit from the received signal and outputs a received signal after subtraction of the high-order bit;
a reception code control unit that controls a sign inversion operation of the coordinate value of the received signal after the subtraction of the high-order bits based on the sequence of the high-order bits;
The reception code control unit corresponds to the ideal symbol points adjacent via the boundary of the hard-decision region in a state of being assigned to each of the hard-decision decision regions corresponding to the ideal symbol point arrangement of the upper bits. In order to restore the sign of the coordinate value of the symbol point corresponding to the lower bit, which has been inverted on the transmitting side so that the values of the lower bits to be the same are the same, the upper bit is restored based on the series of the upper bits controlling the operation of reversing the sign of the coordinate value of the received signal after subtraction;
A demodulator characterized by:
ことを特徴とする請求項5に記載の復調装置。 Having a level adjustment unit that adjusts the gain of the coordinate value of the received signal after the high-order bit subtraction,
6. The demodulator according to claim 5, wherein:
ことを特徴とする請求項6に記載の復調装置。 a log-likelihood ratio for calculating a log-likelihood ratio of each bit constituting a lower-order bit sequence in the sequence of the predetermined number of bits based on the coordinate values after the sign inversion operation and the gain adjustment of the coordinate values; Having a degree ratio calculation unit,
7. The demodulator according to claim 6, wherein:
ことを特徴とする請求項7に記載の復調装置。 An LDPC decoding unit that performs error correction based on the logarithmic likelihood ratio and outputs the sequence of the lower bits,
8. The demodulator according to claim 7, characterized by:
前記上位bitが4bitの系列であるとともに前記下位bitが2bitの系列である、
ことを特徴とする請求項5から8のうちのいずれか1項に記載の復調装置。 The series of the predetermined number of bits is a 6-bit series,
The upper bit is a 4-bit series and the lower bit is a 2-bit series,
9. The demodulator according to any one of claims 5 to 8, characterized in that:
ことを特徴とする通信装置。 at least one of the modulation device according to any one of claims 1 to 4 and the demodulation device according to any one of claims 5 to 9,
A communication device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021010117A JP2022114026A (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Modulator, demodulator, and communication device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021010117A Pending JP2022114026A (en) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | Modulator, demodulator, and communication device |
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