JP4494276B2

JP4494276B2 - 適応変調装置および適応変調方法

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Publication number: JP4494276B2
Application number: JP2005104029A
Authority: JP
Inventors: 利則鈴木; 辰鄭; 功旭宮▲崎▼
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006287561A

Description

本発明は、適応変調装置および適応変調方法に関する。

従来、低密度パリティ検査符号（Low-Density Parity-Check Codes、以下ではＬＤＰＣ符号と称する）は、新世代のモバイルを対象とした無線方式に有力な符号の一つとして注目されている（例えば、非特許文献１参照）。ＬＤＰＣ符号は、シャノン限界に迫る誤り訂正能力を有するものとして知られている。ＬＤＰＣ符号の特長としては、例えば、復号アルゴリズムは本質的に並列アルゴリズムであるため、並列分散型ハードウェアに実装する場合に特に適している点がある。また、様々な符号長、符号化率の符号を容易に構成できる柔軟性を有する点が挙げられる。
和田山正著，"低密度パリティ検査符号とその復号法"，トリケップス，２００２年

しかし、受信信号の品質や送信する情報量等に応じて適切な変調方式を選択して用いる適応変調方式と、上述したＬＤＰＣ符号とを組み合わせて、優れた伝送誤り特性を実現するための技術については、十分に検討されておらず検討課題となっている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、適応変調方式とＬＤＰＣ符号を組み合わせて優れた伝送誤り特性を実現することのできる適応変調装置および適応変調方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る適応変調装置は、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である変調方式をＮ種類（Ｎは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調手段と、前記適応変調手段により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎの公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調装置は、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である第１変調方式をＮ種類（Ｎは１以上の整数）と、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない第２変調方式をＭ種類（Ｍは１以上の整数）と備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調手段と、前記適応変調手段により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、前記Ｐは、前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎおよび前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎ、ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調装置は、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない変調方式をＭ種類（Ｍは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調手段と、前記適応変調手段により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調装置は、多値変調方式における変調シンボルに割り当てるビット数が、２つの直交軸のうちの一の直交軸上のビット数はｐ、もう一方の直交軸上のビット数はｑ、である多値変調手段と、前記多値変調手段で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記Ｐは、前記多値変調方式において変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ、ｑの最小公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調方法は、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である変調方式をＮ種類（Ｎは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調過程と、前記適応変調過程により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化過程とを有し、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎの公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調方法は、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である第１変調方式をＮ種類（Ｎは１以上の整数）と、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない第２変調方式をＭ種類（Ｍは１以上の整数）と備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調過程と、前記適応変調過程により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化過程とを有し、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、前記Ｐは、前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎおよび前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎ、ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調方法は、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない変調方式をＭ種類（Ｍは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調過程と、前記適応変調過程により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化過程とを有し、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、ことを特徴とする。

本発明に係る適応変調方法は、多値変調方式における変調シンボルに割り当てるビット数が、２つの直交軸のうちの一の直交軸上のビット数はｐ、もう一方の直交軸上のビット数はｑ、である多値変調過程と、前記多値変調過程で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、前記Ｐは、前記多値変調方式において変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ、ｑの最小公倍数である、ことを特徴とする。

本発明によれば、低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ符号）の元として２のＰ乗を用いることができるので、誤り訂正性能が向上する。これにより、適応変調方式とＬＤＰＣ符号を組み合わせて優れた伝送誤り特性を実現することが可能となる。

以下、図面を参照し、本発明の各実施形態について順次説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る適応変調装置を適用した無線通信システムの構成を示すブロック図である。

初めに、送信側の構成および動作を説明する。
図１において、４値ＬＤＰＣ符号器１０２は、入力された送信データを２ビットごとに組み分けし、一組の情報（２ビット）を４値の情報シンボル（以下、４値情報シンボルという）として扱い、ＬＤＰＣ符号化を行う。すなわち、４値情報シンボルを要素として構成した長さＴの情報ベクトルを符号Ｘ、ＧＦ（４）上で構成したＴ行Ｌ列（Ｌ＞Ｔ）の検査行列を符号Ｈで表すと、４値ＬＤＰＣ符号器１０２の出力データは、４値情報シンボルを要素とする長さＬの符号ベクトルＸＨであり、Ｌ個の「４値の符号語シンボル」となる。
なお、上記ＧＦはガロア体（Galois field）を意味し、ＧＦ（４）とは４つの要素からなる有限体のことを指す。例えば、普段使うバイナリとは、０と１から構成されており、ＧＦ（２）と表すことができる。ＧＦ（４）では、０，１，２，３から構成される。要素が有限で、かつ、すべての演算はこの有限体に閉じられねばならない。具体例を挙げれば、ＧＦ（２）では、０＋０＝０、０＋１＝１、１＋１＝０、となる。このような規則で設計することを、ＧＦ（４）上で行うものとして表現する。

４値ＬＤＰＣ符号器１０２の出力データであるＬ個の符号語シンボルは、適応変調器１０４に入力され、変調シンボルにマッピングされる。この例では、適応変調器１０４は、ＢＰＳＫ（Bi-Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）および１６ＱＡＭ（16-positions Quadrature Amplitude Modulation）の３種類の変調方式の中から、変調方式選択情報Ａで指定される変調方式を選択して用いる。

図２には、本実施形態に係る変調シンボルのビットマッピング規則の例が示されている。
図２（ａ）には、変調方式としてＢＰＳＫが用いられる場合が示されている。この場合、符号語シンボルのビット毎に変調シンボルにマッピングされ、２Ｌ個の変調シンボルに変換される。

図２（ｂ）には、変調方式としてＱＰＳＫが用いられる場合が示されている。この場合、符号語シンボルのビット毎に変調シンボルのＩ成分またはＱ成分が確定し、最終的にＬ個の変調シンボルに変換される。

図２（ｃ）には、変調方式として１６ＱＡＭが用いられる場合が示されている。この場合、符号語シンボルの２ビット毎に変調シンボルのＩ成分またはＱ成分が確定し、最終的にＬ／２個の変調シンボルに変換される。

なお、この例の説明では、どの変調方式が選択されようとも符号語シンボル数Ｌは変化しないものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、選択される変調方式と連動して、符号語シンボル数Ｌが変化するような方式であってもよい。

パイロット信号挿入器１０６は、適応変調器１０４から出力された変調シンボルを受け取り、一定の割合でパイロット信号を挿入する。パイロット信号は、受信側で既知の信号であり、一般的に変調シンボル系列で構成される。送信機１０８は、パイロット信号挿入器１０６から出力されたパイロット信号および変調シンボルを含む信号を無線送信する。送信機１０８は、帯域制限フィルタ、ＤＡコンバータ、アップコンバータ、増幅器、送信アンテナなどから構成される。

次に、受信側の構成および動作を説明する。
受信機２０２は、受信アンテナで受信した信号から目的とする受信信号をベースバンド信号に変換し、さらにディジタル信号に変換する。

同期検波・復調器２０４は、既知の信号であるパイロット信号を測定することによって受信信号の位相回転量および基準レベルを知り、これにより同期検波を行う。また、同期検波・復調器２０４は、１つの受信信号点に対して、その変調方式の変調シンボルの中から送信側で送信しうる全ての変調シンボルを選択する。そして、各選択した変調シンボルに対して、送信側で送信された確からしさの情報をＩ軸およびＱ軸に分けて算出する。

例えば、変調方式が１６ＱＡＭである場合、図３に示されるように、Ｉ軸上の４つの基準信号点ｓ^Ｉ _０、ｓ^Ｉ _１、ｓ^Ｉ _２、ｓ^Ｉ _３と、Ｑ軸上の４つの基準信号点ｓ^Ｑ _０、ｓ^Ｑ _１、ｓ^Ｑ _２、ｓ^Ｑ _３の８つの変調シンボル成分が存在する。それら８つの変調シンボル成分に対する確からしさの情報を、受信信号点ｘからの自乗距離に基づいて算出する。図３には、Ｉ軸上の各基準信号点ｓ^Ｉ _０、ｓ^Ｉ _１、ｓ^Ｉ _２、ｓ^Ｉ _３と、受信信号点ｘのＩ軸成分ｘ^Ｉとの自乗距離ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_０）、ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_１）、ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_２）、ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_３）が示されている。同様に、Ｑ軸上の各基準信号点ｓ^Ｑ _０、ｓ^Ｑ _１、ｓ^Ｑ _２、ｓ^Ｑ _３と、受信信号点ｘのＱ軸成分ｘ^Ｑとの自乗距離ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_０）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_１）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_２）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_３）が示されている。

４値尤度適合器２０６は、同期検波・復調器２０４が出力する変調シンボルの確からしさの情報に基づき、変調シンボルの確からしさを４値の符号語シンボルが送信された確からしさに適合させる。具体的には、変調方式がＢＰＳＫである場合には、２つの受信信号点から得られる１符号語シンボルの確からしさを求める。ＱＰＳＫの場合には、１つの受信信号点から得られる１符号語シンボルの確からしさを求める。１６ＱＡＭの場合には、１つの受信信号点から得られる２符号語シンボルの確からしさを求める。

本実施形態では、符号語シンボルの確からしさの情報の一例として、対数尤度ＬＬを用いている。図４には、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭの変調方式ごとに、４値の符号語シンボルｃ０、ｃ１、ｃ２、ｃ３の各対数尤度ＬＬ（ｃ０）、ＬＬ（ｃ１）、ＬＬ（ｃ２）、ＬＬ（ｃ３）の算出式が表形式で示されている。但し、図４において符号ｘ’は符号ｘとは異なる受信信号点を意味する。図４に示されるように、対数尤度ＬＬ（ｃ０）、ＬＬ（ｃ１）、ＬＬ（ｃ２）、ＬＬ（ｃ３）は、上記した自乗距離ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_０）、ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_１）、ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_２）、ｄ^Ｉ（ｘ，ｓ_３）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_０）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_１）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_２）、ｄ^Ｑ（ｘ，ｓ_３）から算出される。つまり、同期検波・復調器２０４からは変調シンボルの確からしさの情報として自乗距離が出力される。

４値ＬＤＰＣ復号器２０８は、４値尤度適合器２０６から出力されたＬ個の「４値の符号語シンボル」の確からしさの情報に基づいて、４値ＬＤＰＣ符号を復号する。この複合処理には、例えば、サムプロダクトアルゴリズム（ＳＰＡ）や、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いたＦＦＴ−ＳＰＡなどの公知技術が利用可能である。

品質測定器２１０は、同期検波・復調器２０４の同期検波後の信号から、受信信号の品質を測定する。

変調方式選択器２１２は、その測定された受信信号品質に基づき、適切な変調方式を選択する。受信信号の品質が高い場合には１６ＱＡＭ、悪い場合にはＢＰＳＫ、中間の品質ならばＱＰＳＫを選択する。そして、その選択した変調方式を示す変調方式選択情報Ａを送信側に通知する。

なお、変調方式の選択方法は、本実施形態に限定されず、伝送路状態または要求される通信速度等に応じて選択するものであればよい。例えば、受信信号品質以外の要素、例えば情報ビット数（本実施形態では２Ｔビット）の大小、或いはそれらを総合して考慮し、変調方式を選択するようにしてもよい。

上述した第１実施形態では、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）毎に独立である変調方式をＮ種類（Ｎは２以上の整数）備える。その各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、Ｉ軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、Ｑ軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎである。この条件において、ＬＤＰＣ符号の元は、「２のＰ乗＝２^Ｐ」とする。但し、Ｐは、各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて変調シンボルに割り当てるＩ、Ｑ軸上のビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎの公倍数である。

具体的には、上述した第１実施形態の例では、３種類（Ｎ＝３）の変調方式１（ＢＰＳＫ）、２（ＱＰＳＫ）、３（１６ＱＡＭ）を備える。ＢＰＳＫにおいて変調シンボルに割り当てるＩ、Ｑ軸上のビット数は（ｐ_１，ｑ_１）＝（１，０）である。ＱＰＳＫでは（ｐ_２，ｑ_２）＝（１，１）、１６ＱＡＭでは（ｐ_３，ｑ_３）＝（２，２）である。各変調方式１、２、３において変調シンボルに割り当てるＩ、Ｑ軸上のビット数ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_１、ｑ_２、ｑ_３の最小公倍数は、「２」である。上述した第１実施形態の例では、ＬＤＰＣ符号の元は、その最小公倍数「２」を適用して、２の２乗＝２^２＝４としている。このことから、図１に示されるように、ＬＤＰＣ符号器、復号器として４値ＬＤＰＣ符号１０２、４値ＬＤＰＣ復号器２０８を備えている。同様に４値尤度適合器２０６を備えている。

上述したように本実施形態によれば、ＬＤＰＣ符号の元として２のＰ乗を用いることができるので、誤り訂正性能が向上する。これにより、適応変調方式とＬＤＰＣ符号を組み合わせて優れた伝送誤り特性を実現することが可能となる。

なお、上述した第１実施形態の例では、ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_１、ｑ_２、ｑ_３の最小公倍数「２」を適用したが、それより大きい公倍数４、８、などを適用することにより、さらに誤り訂正性能を向上させることができる。ただし、Ｐが大きくなると、ＬＤＰＣ復号器の演算量が増大するので、符号特性と演算量の双方を考慮してＰを定めることが肝要である。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る適応変調装置を適用した無線通信システムの構成を示すブロック図である。この図５において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。

第２実施形態では、上述した第１実施形態で用いた、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）毎に独立である第１変調方式（例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ）に加えて、さらに、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）毎に独立ではない第２変調方式（例えば８ＰＳＫ（８-Phase Shift Keying））を備える。

図５において、６４値ＬＤＰＣ符号器１１２は、入力された送信データを６ビットごとに組み分けし、一組の情報（６ビット）を６４値の情報シンボル（以下、６４値情報シンボルという）として扱い、ＬＤＰＣ符号化を行う。すなわち、６４値情報シンボルを要素として構成した長さＴの情報ベクトルを符号Ｘ、ＧＦ（６４）上で構成したＴ行Ｌ列（Ｌ＞Ｔ）の検査行列を符号Ｈで表すと、６４値ＬＤＰＣ符号器１１２の出力データは、４値情報シンボルを要素とする長さＬの符号ベクトルＸＨであり、Ｌ個の「６４値の符号語シンボル」となる。

適応変調器１１４は、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫおよび１６ＱＡＭの３種類の変調方式の中から、変調方式選択情報Ａで指定される変調方式を選択して用い、ＬＤＰＣ符号器１１２から出力されたＬ個の符号語シンボルを変調シンボルにマッピングする。図６には、変調方式として８ＰＳＫが用いられる場合の変調シンボルのビットマッピング規則の例が示されている。なお、ＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭについては上記図２に示されている。

変調方式としてＱＰＳＫが用いられる場合には、符号語シンボルのビット毎に変調シンボルのＩ成分またはＱ成分が確定し、最終的に３Ｌ個の変調シンボルに変換される。

変調方式として８ＰＳＫが用いられる場合には、符号語シンボル毎に２個の変調シンボルが確定し、最終的に２Ｌ個の変調シンボルに変換される。

変調方式として１６ＱＡＭが用いられ場合には、符号語シンボルの２ビット毎に変調シンボルのＩ成分またはＱ成分が確定し、最終的に３Ｌ／２個の変調シンボルに変換される。

変調方式選択器２１２は、品質測定器２１０による受信信号品質の測定結果に基づき、適切な変調方式を選択する。受信信号の品質が高い場合には１６ＱＡＭ、悪い場合にはＱＰＳＫ、中間の品質ならば８ＰＳＫを選択する。そして、その選択した変調方式を示す変調方式選択情報Ａを送信側に通知する。

同期検波・復調器２０４は、１つの受信信号点に対して、その変調方式の変調シンボルの中から送信側で送信しうる全ての変調シンボルを選択し、各選択した変調シンボルに対して、送信側で送信された確からしさの情報を算出する。ここで、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）で独立である変調方式（ＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭ）の場合には、上記第１実施形態と同様にＩ軸およびＱ軸に分けて算出する。

一方、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）で独立とならない８ＰＳＫの場合には、８個の変調シンボルｓ_０、ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４、ｓ_５、ｓ_６、ｓ_７に対する８つの確からしさの情報を、受信信号点からの自乗距離に基づいて算出する。図７には、その例として、変調シンボルｓ_０、ｓ_１、ｓ_２について、受信信号点ｘからの各自乗距離ｄ（ｘ，ｓ_０）、ｄ（ｘ，ｓ_１）、ｄ（ｘ，ｓ_２）が示されている。

６４値尤度適合器２１６は、同期検波・復調器２０４が出力する変調シンボルの確からしさの情報に基づき、変調シンボルの確からしさを６４値の符号語シンボルが送信された確からしさに適合させる。具体的には、変調方式がＱＰＳＫである場合には、３つの受信信号点から得られる１符号語シンボルの確からしさを求める。８ＰＳＫの場合には、２つの受信信号点から得られる１符号語シンボルの確からしさを求める。１６ＱＡＭの場合には、３つの受信信号点から得られる２符号語シンボルの確からしさを求める。

本実施形態では、符号語シンボルの確からしさの情報の一例として、対数尤度ＬＬを用いている。図８には、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭの変調方式ごとに、６４値のうち４つの符号語シンボルｃ０、ｃ１、ｃ２、ｃ３の各対数尤度ＬＬ（ｃ０）、ＬＬ（ｃ１）、ＬＬ（ｃ２）、ＬＬ（ｃ３）の算出式が抜粋して表形式で示されている。但し、図８において符号ｘ’は符号ｘとは異なる受信信号点を意味する。同期検波・復調器２０４からは変調シンボルの確からしさの情報として自乗距離が出力される。

６４値ＬＤＰＣ復号器２１８は、６４値尤度適合器２１６から出力されたＬ個の「６４値の符号語シンボル」の確からしさの情報に基づいて、６４値ＬＤＰＣ符号を復号する。

上述した第２実施形態では、上記第１実施形態で備えた、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）毎に独立である第１変調方式をＮ種類（Ｎは１以上の整数）と、さらに、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）毎に独立ではない第２変調方式をＭ種類（Ｍは１以上の整数）備える。各第１変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、Ｉ軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、Ｑ軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎである。各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍである。この条件において、ＬＤＰＣ符号の元は、「２のＰ乗＝２^Ｐ」とする。但し、Ｐは、各第１変調方式１、２、・・・、Ｎおよび各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎ、ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である。

具体的には、上述した第２実施形態の例では、２種類（Ｎ＝２）の第１変調方式１（ＱＰＳＫ）、２（１６ＱＡＭ）と、１種類（Ｍ＝１）の第２変調方式（８ＰＳＫ）を備える。ＱＰＳＫにおいて変調シンボルに割り当てるＩ、Ｑ軸上のビット数は（ｐ_１，ｑ_１）＝（１，１）、１６ＱＡＭでは（ｐ_２，ｑ_２）＝（２，２）である。８ＰＳＫにおいて変調シンボルに割り当てるビット数は「ｒ_１＝３」である。それら３種類の変調方式において変調シンボルに割り当てるビット数ｐ_１、ｐ_２、ｑ_１、ｑ_２、ｒ_１の最小公倍数は、「６」である。上述した第２実施形態の例では、ＬＤＰＣ符号の元は、その最小公倍数「６」を適用して、２の６乗＝２^６＝６４としている。このことから、図５に示されるように、ＬＤＰＣ符号器、復号器として６４値ＬＤＰＣ符号１１２、６４値ＬＤＰＣ復号器２１８を備えている。同様に６４値尤度適合器２１６を備えている。

なお、上述した第２実施形態の例では、ｐ_１、ｐ_２、ｑ_１、ｑ_２、ｒ_１の最小公倍数「６」を適用したが、それより大きい公倍数１２、１８、などを適用することにより、さらに誤り訂正性能を向上させることができる。ただし、Ｐが大きくなると、ＬＤＰＣ復号器の演算量が増大するので、符号特性と演算量の双方を考慮してＰを定めることが肝要である。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した第２実施形態で備えた、ビットマッピング規則が２つの直交軸（Ｉ軸、Ｑ軸）毎に独立ではない第２変調方式のみをＭ種類（Ｍは２以上の整数）備えるようにしてもよい。この場合、各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、この条件において、ＬＤＰＣ符号の元は、「２のＰ乗＝２^Ｐ」とする。但し、Ｐは、各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である。このようにしても、ＬＤＰＣ符号の元として２のＰ乗を用いることができるので、誤り訂正性能が向上する。これにより、適応変調方式とＬＤＰＣ符号を組み合わせて優れた伝送誤り特性を実現することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る適応変調装置を適用した無線通信システムの構成を示すブロック図である。同実施形態に係る変調シンボルのビットマッピング規則の例である。同実施形態に係る１６ＱＡＭによる受信信号点からの自乗距離を説明するための図である。同実施形態に係る対数尤度の算出式を示す図表である。本発明の第２実施形態に係る適応変調装置を適用した無線通信システムの構成を示すブロック図である。同実施形態に係る８ＰＳＫによる変調シンボルのビットマッピング規則の例である。同実施形態に係る８ＰＳＫによる受信信号点からの自乗距離を説明するための図である。同実施形態に係る対数尤度の算出式（抜粋）を示す図表である。

符号の説明

１０２…４値ＬＤＰＣ符号器、１０４，１１４…適応変調器、１０６…パイロット信号挿入器、１０８…送信機、１１２…６４値ＬＤＰＣ符号器、２０２…受信機、２０４…同期検波・復調器、２０６…４値尤度適合器、２０８…４値ＬＤＰＣ復号器、２１０…品質測定器、２１２…変調方式選択器、２１６…６４値尤度適合器、２１８…６４値ＬＤＰＣ復号器

Claims

ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である変調方式をＮ種類（Ｎは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調手段と、
前記適応変調手段により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、
前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎの公倍数である、
ことを特徴とする適応変調装置。
ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である第１変調方式をＮ種類（Ｎは１以上の整数）と、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない第２変調方式をＭ種類（Ｍは１以上の整数）と備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調手段と、
前記適応変調手段により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、
前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、
前記Ｐは、前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎおよび前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎ、ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、
ことを特徴とする適応変調装置。
ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない変調方式をＭ種類（Ｍは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調手段と、
前記適応変調手段により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、
前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、
ことを特徴とする適応変調装置。
多値変調方式における変調シンボルに割り当てるビット数が、２つの直交軸のうちの一の直交軸上のビット数はｐ、もう一方の直交軸上のビット数はｑ、である多値変調手段と、
前記多値変調手段で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記Ｐは、前記多値変調方式において変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ、ｑの最小公倍数である、
ことを特徴とする適応変調装置。
ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である変調方式をＮ種類（Ｎは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調過程と、
前記適応変調過程により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化過程とを有し、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、
前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎの公倍数である、
ことを特徴とする適応変調方法。
ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立である第１変調方式をＮ種類（Ｎは１以上の整数）と、ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない第２変調方式をＭ種類（Ｍは１以上の整数）と備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調過程と、
前記適応変調過程により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化過程とを有し、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎにおいて、変調シンボルに割り当てる、一の直交軸上のビット数はそれぞれｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、もう一方の直交軸上のビット数はそれぞれｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎであり、
前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、
前記Ｐは、前記各第１変調方式１、２、・・・、Ｎおよび前記各第２変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｐ_１、ｐ_２、・・・、ｐ_Ｎ、ｑ_１、ｑ_２、・・・、ｑ_Ｎ、ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、
ことを特徴とする適応変調方法。
ビットマッピング規則が２つの直交軸毎に独立ではない変調方式をＭ種類（Ｍは２以上の整数）備え、前記変調方式の中から一の変調方式を適応的に選択して用いる適応変調過程と、
前記適応変調過程により選択される一の変調方式で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化過程とを有し、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて、変調シンボルに割り当てるビット数はそれぞれｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍであり、
前記Ｐは、前記各変調方式１、２、・・・、Ｍにおいて変調シンボルに割り当てるビット数ｒ_１、ｒ_２、・・・、ｒ_Ｍの公倍数である、
ことを特徴とする適応変調方法。
多値変調方式における変調シンボルに割り当てるビット数が、２つの直交軸のうちの一の直交軸上のビット数はｐ、もう一方の直交軸上のビット数はｑ、である多値変調過程と、
前記多値変調過程で変調するデータ信号を低密度パリティ検査符号に符号化する符号化手段とを備え、
前記低密度パリティ検査符号の元は２のＰ乗であり、
前記Ｐは、前記多値変調方式において変調シンボルに割り当てる２つの直交軸上のビット数ｐ、ｑの最小公倍数である、
ことを特徴とする適応変調方法。