JP4786404B2 - 受信装置及び受信方法 - Google Patents

Description

本発明は受信装置及び受信方法に関し、特にターボ符号方式に関する。

ターボ符号方式は、信頼性の高い復号を行える符号方式として知られている（例えば、特許文献１参照。）。このターボ符号方式における復号では、受信信号系列と、該系列を構成する受信信号ごとの尤度情報と、に基づき、新たな尤度情報を算出するという処理が繰り返し行われる。

なお、尤度情報は信号点ごとに算出されるものである。例えば「００００」乃至「１１１１」の１６個の信号点を有する１６ＱＡＭでは、ある受信信号についての尤度情報は、信号点「００００」についての尤度、信号点「０００１」についての尤度、…、及び「１１１１」についての尤度、という１６個の尤度により構成される。

ターボ符号方式では、繰り返し処理を行う間に、各受信信号について、徐々にいずれかの信号点についての尤度が上昇していくとともに、他の信号点についての尤度が減少していく。受信信号系列を構成する全ての受信信号について、いずれかの信号点についての尤度が所定の閾値を上回ったときに繰り返し処理が終了され、復号結果としての信号点系列が出力される。
特開２００１−３０８７５９号公報

ところで、上記従来のターボ符号方式では、全ての信号点（１６ＱＡＭでは１６個）について、尤度の更新が繰り返し行われる。この尤度更新処理による処理負荷は非常に重く、軽減することが求められていた。

従って、本発明の課題の一つは、尤度更新処理による処理負荷を軽減できる受信装置及び受信方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明にかかる受信装置は、所定数の既知信号点のいずれかを示す受信信号を受信し、該受信信号が前記所定数の既知信号点のいずれを示すかを判定する受信装置であって、前記既知信号点のうち、前記受信信号が示す既知信号点として尤もらしいもの複数を、前記受信信号が示す既知信号点の候補である既知信号点候補として選出する既知信号点候補選出手段と、前記既知信号点候補選出手段により選出された複数の既知信号点候補のそれぞれについて、前記受信信号についての尤度の更新を繰り返し行う尤度更新手段と、前記尤度更新手段により更新された各尤度に基づいて、前記受信信号が前記複数の既知信号点候補のいずれを示すかを判定する判定手段と、を含むことを特徴とする。

これによれば、既知信号点候補選出手段による尤判定により既知信号点候補を絞り込むことができるので、尤度更新処理による処理負荷を軽減できる。

また、上記受信装置において、当該受信装置は、連続する複数の受信信号からなる受信系列を受信し、前記既知信号点候補選出手段は、前記受信信号ごとに、既知信号点候補の選出を行い、前記尤度更新手段は、前記受信信号についての尤度の更新を、前記受信系列を構成する受信信号のうち、該受信信号と連続する１又は複数の受信信号に基づいて行う、こととしてもよい。

これによれば、受信系列を構成する受信信号ごとに既知信号点候補を絞り込んだ上で、複数の受信信号に基づく尤度更新処理を行うようにすることができるので、尤度更新処理による処理負荷を軽減できる。

また、本発明にかかる受信方法は、所定数の既知信号点のいずれかを示す受信信号を受信し、該受信信号が前記所定数の既知信号点のいずれを示すかを判定するための受信方法であって、前記既知信号点のうち、前記受信信号が示す既知信号点として尤もらしいもの複数を、前記受信信号が示す既知信号点の候補である既知信号点候補として選出する既知信号点候補選出ステップと、前記既知信号点候補選出ステップにおいて選出された複数の既知信号点候補のそれぞれについて、前記受信信号についての尤度の更新を繰り返し行う尤度更新ステップと、前記尤度更新ステップにおいて更新された各尤度に基づいて、前記受信信号が前記複数の既知信号点候補のいずれを示すかを判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態にかかる通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、通信システム１は送信装置１０及び受信装置２０を含んで構成される。ここでは、通信システム１は移動体通信システムであるとして説明する。

送信装置１０及び受信装置２０は、いずれもＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータであり、ここでは移動体通信システムにおける基地局装置又は移動局装置である。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、各装置の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

送信装置１０は、受信装置２０に対して、ターボ符号方式を利用して、連続する所定数の通信データからなる通信データ系列を符号化し、無線送信する。受信装置２０は、送信装置１０が送信した無線信号系列を、ターボ符号方式を利用して復号化し、通信データ系列を取得する。以下、図面を参照しながら、具体的に説明する。

図１には、送信装置１０及び受信装置２０の機能ブロックも示されている。同図に示すように、送信装置１０は、データ取得部１１、符号化部１２、マッパー(mapper)部１３を含んで構成される。また、受信装置２０は、デマッパー(de-mapper)部２１、復号化部２２、データ取得部２３を含んで構成される。

データ取得部１１は通信データ系列を構成する通信データを順次取得し、符号化部１２に順次出力する。符号化部１２は、ターボ符号方式を使用して通信データ系列を符号化することにより、連続する所定数の符号化通信データからなる符号化通信データ系列を取得し、マッパー部１３に入力する。符号化部１２の処理の詳細については後述する。

マッパー部１３は、符号化部１２から入力された符号化通信データ系列を構成する核符号化通信データを、所定の変調方式（ＢＰＳＫ、１６ＱＡＭなど）によりＩＱ平面にマッピングすることにより変調し、連続する所定数の符号化通信信号からなる符号化通信信号系列を取得する。送信装置１０は、こうして取得された符号化通信信号系列を構成する各符号化通信信号を順次無線送信する。

受信装置２０は、送信装置１０により無線送信された符号化通信信号系列を受信する。デマッパー部２１は、こうして受信された符号化通信信号系列に基づき、通信信号系列（符号化通信信号系列のうち、通信データ系列を変調してなる部分）を構成する各通信信号について、上記変調方式の各既知信号点との尤度を算出することにより、既知信号点ごとに尤度を取得する。そして、各通信信号について、既知信号点ごとの尤度を含む尤度情報を生成する。デマッパー部２１は、こうして、連続する所定数の尤度情報からなる尤度情報系列を取得し、復号化部２２に出力する。デマッパー部２１の処理の詳細については後述する。

復号化部２２は、受信された符号化通信信号系列と、デマッパー部２１から入力される尤度情報系列と、に基づいて、ターボ符号方式による復号化を行い、最終的に、連続する所定数の既知信号点からなる既知信号点系列を取得し、データ取得部２３に出力する。復号化部２２の処理の詳細については後述する。データ取得部２３は、復号化部２２から入力された既知信号点系列から、元の通信データ系列を取得する。

図２は、符号化部１２の内部機能の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、符号化部１２は、内部的にデータ入力受付部１２１、インターリーブ部１２２、ＲＳＣ符号化部１２３、ＲＳＣ符号化部１２４、パンクチュア・マルチプレクサ部１２５、マルチプレクサ部１２６を含んで構成される。

データ入力受付部１２１は、データ取得部１１から順次通信データの入力を受け付け、インターリーブ部１２２、ＲＳＣ符号化部１２３、及びマルチプレクサ部１２６に出力する。

インターリーブ部１２２は、通信データ系列を構成する通信データの順序を、所定の入れ替え規則に従って入れ替え、入れ替えた順序で、ＲＳＣ符号化部１２４に対し、順次通信データを出力する。以下、こうして出力される通信データにより構成される通信データ系列を、インターリーブド(interleaved)通信データ系列と称する。

ＲＳＣ符号化部１２３は、データ入力受付部１２１から入力される通信データ系列を、再帰的組織畳み込み(ＲＳＣ：Recursive Systematic Convolutional)符号化することにより、連続する所定数の検査データからなる検査データ系列を取得する。つまり、ＲＳＣ符号化部１２３は、ある通信データを、それ以前の通信データに基づいて変更することにより、検査データを取得する。具体的な例では、ｎ番目の通信データに対し、ｎ−１番目の通信データとｎ−２番目の通信データを排他的論理和演算して得られる結果を検査データとする。

ＲＳＣ符号化部１２４は、インターリーブ部１２２から入力されるインターリーブド通信データ系列に対し、ＲＳＣ符号化部１２３と同様な処理を施すことにより、連続する所定数の検査データからなるインターリーブド検査データ系列を取得する。

パンクチュア・マルチプレクサ部１２５は、ＲＳＣ符号化部１２３により取得される検査データ系列と、ＲＳＣ符号化部１２４により取得されるインターリーブド検査データ系列と、について、所定のパンクチュア規則によりその一部を間引く(puncture)処理を行う。具体的な例では、１つ置きに検査データを破棄する。そして、検査データ系列とインターリーブド検査データ系列とを、所定の第１多重化規則により多重化(multiplex)することにより、連続する所定数の検査データからなる多重化検査データ系列を取得する。

マルチプレクサ部１２６は、データ入力受付部１２１から入力される通信データ系列と、パンクチュア・マルチプレクサ部１２５から入力される多重化検査データ系列とを、所定の第２多重化規則により多重化(multiplex)することにより、連続する所定数の符号化通信データからなる符号化通信データ系列を取得する。マルチプレクサ部１２６は、こうして取得した符号化通信データ系列を、マッパー部１３に出力する。

図３は、デマッパー部２１及び復号化部２２の内部機能の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、デマッパー部２１は、内部的に受信情報分散値演算部２１１、伝送路環境判定部２１２、尤度情報演算部２１３、既知信号点候補選出部２１４、繰り返し回数判定部２１５を含んで構成される。また、復号化部２２は、内部的にデパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１、インターリーブ部２２２、ＲＳＣ復号化部２２３、インターリーブ部２２４、ＲＳＣ復号化部２２５、デインターリーブ部２２６、硬判定部２２７を含んで構成される。

受信情報分散値演算部２１１は、受信装置２０が受信した符号化通信信号系列を構成する各符号化通信信号について、その振幅と位相を示す受信信号点を取得する。そして、取得した受信信号点に基づいて、符号化通信信号系列の、ＩＱ平面上での分散の程度を示す受信情報分散値を取得する。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、受信情報分散値を説明するための説明図である。図４（ａ）には、１６ＱＡＭの既知信号点をＩＱ平面上にプロットしている。各符号化通信信号の受信信号点は、振幅と位相が送信時と全く変わらなければ、図４（ａ）に示す各既知信号点のいずれかに位置するはずである。しかしながら、現実には伝送中に振幅と位相が変化してしまい、図４（ｂ）や図４（ｃ）のように、受信信号点はＩＱ平面上に分散する。受信情報分散値は、この分散の程度を示している。図４（ｃ）に示す例では、図４（ｂ）に示す例に比べ、受信信号点の分散の程度が大きく、受信情報分散値が大きくなる。

なお、受信情報分散値演算部２１１は、受信装置２０が受信した符号化通信信号系列のＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator:受信電力)を算出することとしてもよい。

伝送路環境判定部２１２は、受信情報分散値演算部２１１により取得された受信情報分散値又はＲＳＳＩに基づき、送信装置１０と受信装置２０の間の伝送路環境を判定する。具体的には、受信情報分散値が大きいほど、伝送路環境が悪いと判定する。伝送路環境判定部２１２は、伝送路環境の判定結果を示す伝送路環境情報を、既知信号点候補選出部２１４及び繰り返し回数判定部２１５に出力する。

尤度情報演算部２１３は、受信装置２０が受信した符号化通信信号系列を構成する各符号化通信信号に基づき、通信データ系列を構成する各通信データについて、ＩＱ平面上の各既知信号点との尤度を演算する。そして、各通信データについて、既知信号点ごとの尤度を含む尤度情報を生成し、尤度情報系列として既知信号点候補選出部２１４に出力する。

既知信号点候補選出部２１４は、入力された尤度情報系列を構成する各尤度情報に基づき、各通信データについて、各既知信号点のうち、該通信データが示す既知信号点として尤もらしいもの複数を、該通信データが示す既知信号点の候補である既知信号点候補として選出する。より具体的には、既知信号点候補選出部２１４は、通信データごとに、入力された尤度情報により示される各既知信号点の尤度のうち、尤もらしさが大きいものから順に３つを選出し、選出した各尤度に対応する既知信号点を、既知信号点候補とする。

なお、既知信号点候補選出部２１４は、入力された伝送路環境情報により示される伝送路環境がある程度以上良い場合に、既知信号点の選出を行う。

既知信号点候補選出部２１４は、既知信号点候補を選出した場合には、入力された尤度情報系列から、選出した既知信号点候補以外の既知信号点に関する尤度を除去し、復号化部２２に出力する。一方、既知信号点候補を選出しなかった場合には、入力された尤度情報系列を、そのまま復号化部２２に出力する。

繰り返し回数判定部２１５は、入力された伝送路環境情報により示される伝送路環境に応じて、復号化部２２における尤度更新の繰り返し回数を決定する。具体的には、伝送路環境が良いほど、繰り返し回数を少なくする。

デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１は、受信装置２０が受信した符号化通信信号系列と、デマッパー部２１から入力される尤度情報系列と、を取得する。そして、符号化通信信号系列を上記第２多重化規則により多重分離(de-multiplex)し、通信信号系列（符号化通信信号系列のうち、通信データ系列を変調してなる部分）及び多重化検査信号系列（符号化通信信号系列のうち、多重化検査データ系列を変調してなる部分）を取得する。さらに、多重化検査信号系列を、上記第１多重化規則により多重分離(de-multiplex)し、検査信号系列（符号化通信信号系列のうち、検査データ系列を変調してなる部分）及びインターリーブド検査信号系列（符号化通信信号系列のうち、インターリーブド検査データ系列を変調してなる部分）を取得する。

デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１は、こうして得られる検査信号系列及びインターリーブド検査信号系列について、上記所定のパンクチュア規則により間引かれた部分を、所定の信号により補充する(de-puncture)処理も行う。

デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１は、取得した通信信号系列及び尤度情報系列と、補充後の検査信号系列とを、ＲＳＣ復号化部２２３に対し、出力する。また、補充後のインターリーブド検査信号系列を、ＲＳＣ復号化部２２５に対し、出力する。

インターリーブ部２２２は、デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１により取得された通信信号系列を構成する通信信号の順序を、上記入れ替え規則に従って入れ替え、ＲＳＣ復号化部２２５に対し、順次インターリーブド通信信号系列を出力する。

ＲＳＣ復号化部２２３、インターリーブ部２２４、ＲＳＣ復号化部２２５、デインターリーブ部２２６は、既知信号点候補選出部２１４により選出された複数の既知信号点候補（既知信号点候補選出部２１４が選出しなかった場合には、全ての既知信号点）のそれぞれについて、繰り返し回数判定部２１５により決定される繰り返し回数にわたり、通信信号についての尤度の更新を行う尤度更新手段を構成する。具体的には、通信信号についての尤度の更新を、通信信号系列を構成する通信信号のうち、該通信信号と連続する１又は複数の通信信号に基づいて行う、より具体的には、この尤度更新手段は、ＢＣＪＲ(Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv)アルゴリズムを用いて、各既知信号点候補についての尤度を通信信号ごとに示す尤度情報の算出を繰り返し行う。

すなわち、ＲＳＣ復号化部２２３は、デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１から入力される通信信号系列及び検査信号系列と、デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１又はデインターリーブ部２２６から入力される尤度情報系列と、に基づいて、ＢＣＪＲアルゴリズムにより新たな尤度情報系列を算出し、インターリーブ部２２４に出力する。このとき、入力される尤度情報において除去された既知信号点については、新たに算出される尤度情報においても除去された状態が維持される。

インターリーブ部２２４は、ＲＳＣ復号化部２２３から入力される尤度情報系列を構成する尤度情報の順序を、上記入れ替え規則に従って入れ替え、ＲＳＣ復号化部２２５に対し、インターリーブド尤度情報系列を出力する。

また、ＲＳＣ復号化部２２５は、インターリーブ部２２２から入力されるインターリーブド通信信号系列と、デパンクチュア・デマルチプレクサ部２２１から入力されるインターリーブド検査信号系列と、インターリーブ部２２４から入力されるインターリーブド尤度情報系列と、に基づいて、ＢＣＪＲアルゴリズムにより新たなインターリーブド尤度情報系列を算出し、デインターリーブ部２２６に出力する。このときも、入力されるインターリーブド尤度情報において除去された既知信号点については、新たに算出されるインターリーブド尤度情報においても除去された状態が維持される。

デインターリーブ部２２６は、ＲＳＣ復号化部２２５から入力されるインターリーブド尤度情報系列を構成する尤度情報の順序を、上記入れ替え規則に従って入れ替え、ＲＳＣ復号化部２２３に対し、尤度情報系列を出力する。

以上の尤度更新手段による処理について、具体的な例を示しながら、再度説明する。

図５は、１６ＱＡＭにおける既知信号点と受信信号点を示している。図５（ａ）は既知信号点候補選出部２１４が既知信号点候補を選出した場合、図５（ｂ）は既知信号点候補選出部２１４が既知信号点候補を選出しなかった場合である。

図５（ａ）に示すように、既知信号点候補選出部２１４が既知信号点候補を選出した場合には、尤度更新手段は既知信号点候補のみを対象として尤度の算出を行う。一方、図５（ｂ）に示すように、既知信号点候補選出部２１４が既知信号点候補を選出しなかった場合には、尤度更新手段は全ての既知信号点を対象として尤度の算出を行う。このように、既知信号点候補が選出された場合には、選出されなかった場合に比べて尤度の算出処理量が大幅に減り、尤度更新処理による受信装置２０の処理負荷が軽減される。

硬判定部２２７は、尤度更新手段において、繰り返し回数判定部２１５により決定された繰り返し回数の繰り返しが終了したとき、デインターリーブ部２２６から出力される尤度情報系列を取得する。そして、取得した尤度情報系列に基づき、通信信号系列を構成する各通信信号が、いずれの既知信号点を示すかを判定する。この判定は硬判定と呼ばれる。具体的には、取得した尤度情報系列を構成する各通信信号についての各尤度と、所定の閾値と、を比較し、比較結果に基づいて硬判定を行う。より具体的には、取得した尤度情報系列を構成する各通信信号についての各尤度のうち、所定の閾値を上回っている尤度に対応する既知信号点を、通信信号が示す既知信号点と判定する。硬判定部２２７は、こうして判定した既知信号点からなる既知信号点系列を、データ取得部２３に出力する。

以上説明したように、通信システム１によれば、受信した通信信号ごとに、既知信号点候補選出部２１４による尤判定により既知信号点候補を絞り込むことができるので、尤度更新処理による処理負荷を軽減できる。

本発明の実施の形態にかかる通信システムの構成図である。 符号化部の内部機能の機能ブロック図を示す図である。 デマッパー部及び復号化部の内部機能の機能ブロックを示す図である。 受信情報分散値を説明するための説明図である。 １６ＱＡＭにおける既知信号点と受信信号点を示しめす図である。

符号の説明

１ 通信システム、１０ 送信装置、１１ データ取得部、１２ 符号化部、１３ マッパー部、２０ 受信装置、２１ デマッパー部、２２ 復号化部、２３ データ取得部、１２１ データ入力受付部、１２２，２２２，２２４ インターリーブ部、１２３，１２４ ＲＳＣ符号化部、１２５ パンクチュア・マルチプレクサ部、１２６ マルチプレクサ部、２１１ 受信情報分散値演算部、２１２ 伝送路環境判定部、２１３ 尤度情報演算部、２１４ 既知信号点候補選出部、２１５ 繰り返し回数判定部、２２１ デパンクチュア・デマルチプレクサ部、２２３，２２５ ＲＳＣ復号化部、２２６ デインターリーブ部、２２７ 硬判定部。

Claims (3)

1. 所定数の既知信号点のいずれかを示す受信信号を送信装置から受信し、該受信信号が前記所定数の既知信号点のいずれを示すかを判定する受信装置であって、
   前記受信信号が示す信号点に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路環境の良さの程度を判定する伝送路環境判定手段と、
   前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上であると判定された場合、前記既知信号点のうちの一部の、前記受信信号が示す既知信号点として尤もらしい複数の既知信号点を選出する既知信号点候補選出手段と、
   前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上であると判定された場合、前記既知信号点候補選出手段により選出された複数の既知信号点のそれぞれについて、前記受信信号についての尤度の更新を繰り返し行い、前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上でないと判定された場合、前記所定数の既知信号点のそれぞれについて、前記受信信号についての尤度の更新を繰り返し行う尤度更新手段と、
   前記尤度更新手段により更新された各尤度に基づいて、前記受信信号がいずれの既知信号点を示すかを判定する判定手段と、
   を含むことを特徴とする受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置において、
   当該受信装置は、連続する複数の受信信号からなる受信系列を受信し、
   前記伝送路環境判定手段は、前記受信系列に含まれる前記複数の受信信号のそれぞれが示す信号点の分散の程度に基づいて、前記伝送路環境の良さの程度を判定し、
   前記既知信号点候補選出手段は、前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上であると判定された場合、前記受信信号ごとに、既知信号点の選出を行い、
   前記尤度更新手段は、前記受信信号についての尤度の更新を、前記受信系列を構成する受信信号のうち、該受信信号と連続する１又は複数の受信信号に基づいて行う、
   ことを特徴とする受信装置。
3. 所定数の既知信号点のいずれかを示す受信信号を送信装置から受信し、該受信信号が前記所定数の既知信号点のいずれを示すかを判定するための受信方法であって、
   前記受信信号が示す信号点に基づいて、前記送信装置と前記受信装置との間の伝送路環境の良さの程度を判定する伝送路環境判定ステップと、
   前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上であると判定された場合、前記既知信号点のうちの一部の、前記受信信号が示す既知信号点として尤もらしい複数の既知信号点を選出する既知信号点候補選出ステップと、
   前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上であると判定された場合、前記既知信号点候補選出ステップにおいて選出された複数の既知信号点のそれぞれについて、前記受信信号についての尤度の更新を繰り返し行い、前記伝送路環境の良さの程度がある程度以上でないと判定された場合、前記所定数の既知信号点のそれぞれについて、前記受信信号についての尤度の更新を繰り返し行う尤度更新ステップと、
   前記尤度更新ステップにおいて更新された各尤度に基づいて、前記受信信号がいずれの既知信号点を示すかを判定する判定ステップと、
   を含むことを特徴とする受信方法。
   
   

Images