JP5242649B2 - 判定帰還型等化器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、判定帰還型等化器に関する。

通信・放送信号の受信装置などにおいて、マルチパスフェージングに起因するシンボル間干渉(inter-symbol interference, ISI)の対策技術として、線形等化よりも優れた特性を有する非線形等化の一形態である判定帰還型等化器(decision feedback equalizer)が使用されることがある（以下、ＤＦＥは、判定帰還型等化器を表す）。

判定帰還型等化器の典型的なタイプに、硬判定したシンボルをフィードバックして、後続シンボルに対するシンボル間干渉を除去するように動作するものがある。しかし、このタイプでは、シンボル硬判定で誤りが生じると、後続シンボルに対するシンボル間干渉が除去されないばかりか、新たな干渉成分を生じさせることとなり、後続シンボルの誤り率が高まる。これは、一般に誤り伝搬と呼ばれ、判定帰還型等化器の性能劣化の原因となる。

他のタイプの判定帰還型等化器として、シンボル点の確率的推定値であるソフトレプリカをフィードバックすることによって、誤り伝搬の影響を軽減させるようにしたものがある。

David Falconer, S. Lek Ariyavisitakul, Anader Benyamin-seeyar, Brian Eidson,"White Paper: Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Systems", 2002 L. Hanzo, T.H. Liew, B.L. Yeap, "Turbo Coding, Turbo Equalisation and Space-Time Coding", 2005, John Wiley & Sons, Ltd

判定帰還型等化器について、ソフトレプリカをフィードバックする従来のタイプよりも更に誤り伝搬の影響を軽減させて性能改善したものが望まれる。

本実施形態は、誤り伝搬がより軽減された判定帰還型等化器を提供することを目的とする。

実施形態によれば、ビットの対数尤度比に基づくソフトレプリカ信号をフィードバックフィルタで帰還させる判定帰還型等化器は、記憶装置、対数尤度比計算部、対数尤度比評価部、減衰量計算部及び対数尤度比減衰部を含む。記憶装置は、複数のシンボルに対する判定帰還巡回を繰り返し実行可能にするための入力信号を保持する。対数尤度比計算部は、前記記憶装置より読み出された入力信号から前記フィードバックフィルタの出力を差し引いて得られる信号をもとに、複数のビットの対数尤度比を計算する。対数尤度比評価部は、前記対数尤度比の絶対値をもとに複数のビットの信頼度を評価し、信頼度が低いと評価されたビットが伝送されたシンボルを特定するシンボルインデックスを少なくとも出力する。減衰量計算部は、出力された前記シンボルインデックスにより特定されるシンボルに対して前記フィードバックフィルタを介して影響を及ぼしたシンボルの全部又は一部のビットに対する対数尤度比減衰量を計算して次回の判定帰還巡回のために保持する。対数尤度比減衰部は、当該回の判定帰還巡回において前記対数尤度比計算部により計算された前記対数尤度比を、前回の判定帰還巡回において前記減衰量計算部により計算された前記対数尤度比減衰量に従って減衰する。

第１の実施形態に係る判定帰還型等化器の構成例を示すブロック図。 第１の実施形態に係る判定帰還型等化器の動作例を示すフローチャート。 シンボル特定方法の第1の例について説明するための図。 シンボル特定方法の第２の例について説明するための図。 シンボル特定方法の第３の例について説明するための図。 シンボル特定方法の第４の例について説明するための図。 シンボル特定方法の第５の例について説明するための図。 フィードバック・タップ係数のフェーザ表示について説明するための図。 第２の実施形態に係る判定帰還型等化器の構成例を示すブロック図。 第２の実施形態に係る判定帰還型等化器の構成例を示すフローチャート。 比較例に係る判定帰還型等化器の構成例を示すブロック図。 比較例に係る判定帰還型等価器の他の構成例を示すブロック図。 比較例に係る判定帰還型等化器の更に他の構成例を示すブロック図。 Ｒ−ＱＡＭのシンボル点のＩＱ成分について説明するための図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る判定帰還型等化器について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。

ＦＦは、フィードフォワード(feed-forward)を表し、ＦＢは、フィードバック(feed-back)を表すものとする。

判定帰還型等化器は、一般的に、所定のフィードフォワードフィルタ処理を行うフィードフォワードフィルタ部（ＦＦフィルタ部）及び所定のフィードフォワードフィルタ処理を行うフィードバックフィルタ部（ＦＢフィルタ部）に関係する。

ＦＦフィルタ部の実現方法には、例えば、従来から多く検討されてきたように時間領域等化フィルタを用いるものと、比較的近年になって検討されるようになった周波数領域等化(frequency domain equalizer)フィルタを使用するものとがある（以下、ＦＤＥは、周波数領域等化を表すものとする）。以下の説明において、判定帰還型等化器の原理を説明するために、ＦＦフィルタ部に後者のＦＤＥを用いる周波数領域判定帰還型等価器（frequency domain decision feedback equalizer, FD-DFE）を例として用いることがあるが、本実施形態は、周波数領域判定帰還型等価器に制限されるものではない。本実施形態は、フィードバック動作の変更によって特性改善を得るものであって、ＦＦフィルタ部の具体的な構成にかかわりなく判定帰還型等化器一般に適用できるものである（もちろん前者の時間領域等化フィルタを用いる判定帰還型等化器にも適用可能である）。

同様に、本実施形態は、ＦＢフィルタ部の具体的な構成にもかかわりなく判定帰還型等化器一般に適用できるものである
最初に、図１１〜図１３を参照しながら、比較例に係る判定帰還型等化器について説明する。

図１１に示されるように、比較例の判定帰還型等化器は、フィードフォワードフィルタ部（ＦＦフィルタ部）１００と、それに続くフィードバックフィルタ部（ＦＢフィルタ部）１０２に関係する。ＦＦフィルタ部１００の出力からＦＢフィルタ部１０２の出力を差し引いた信号が、減算部１０８からシンボル硬判定部１０３に与えられ、シンボル硬判定部１０３の出力が、ＦＢフィルタ部１０２に与えられることになる。

以下では、図１２を参照しながら、シンボルレート１／Ｔでシングルキャリア伝送されたデータシンボル｛ｓ_ｍ｝（ｍ＝０，１，…，（Ｍ−１）、Ｅ｛ｓ_ｍ｝＝０、Ｅ｛｜ｓ_ｍ｜^２｝＝１)を周波数領域判定帰還型等価器によって復元する方法を用いて、比較例について説明する。

ＤＦＴは、離散フーリエ変換（discrete Fourier transform）を表し、ＩＤＦＴは、逆離散フーリエ変換（又は逆ＤＦＴ）（inverse DFT）を表すものとする。

図１２の周波数領域判定帰還型等価器は、図１１のＦＦフィルタ部１００が、離散フーリエ変換部１００１、タップ係数乗算部１００２、逆離散フーリエ変換部１００３を含むＦＤＥを用いて構成されたものである。

ＦＤＥで用いるＤＦＴブロックあたりのシンボル数をM（Mは１以上の整数）、シンボル数あたりのサンプル数をＩ（Ｉは１以上の整数）として、ＦＤＥに入力されるＭＩ個の受信サンプル｛ｒ_ｍ｝（ｍ＝０，１，…，（ＭＩ−１））は、次の式（１）のように表される。

ここで、ｈ（ｔ）は、伝搬路のインパルス応答であり、ｎ（ｍＴ／Ｉ）は、平均０、分散σ^２の加法性白色雑音である。

離散フーリエ変換部１００１において、受信サンプルｒ_ｍをＭＩポイントのＤＦＴで周波数領域の信号に変換した後に、タップ係数乗算部１００２において、周波数領域等化のタップ係数｛Ｗ_ｌ｝（ｌ＝０，１，…，（ＭＩ−１））を乗算し、そして、逆離散フーリエ変換部１００３において、ＭＩポイントのＩＤＦＴで時間領域の信号に戻す。さらに、１シンボルあたり１サンプルにデシメーションしてＭサンプルの信号とする。

ＦＢフィルタ部１０２は、所定のフィードバックフィルタ処理を行う。ここでは、例として、Ｂ個のタップを有し、それらのタップ係数を｛ｆ_ｋ ^＊｝，ｋ∈Ｆ_Ｂで表すこととする。ここで、Ｆ_Ｂの要素はタップの遅延時間を表す１以上の整数で、その単位はシンボル時間である。

Ｂ＝０の場合、Ｆ_Ｂは空集合となり、ＦＢフィルタを持たない線形等化器となる。

そして、ＦＢフィルタ部１０２の出力が、減算部１０８において、ＦＤＥ出力（図１２の場合、逆離散フーリエ変換部１００３の出力）から差し引かれる。

したがって、ＤＦＥ出力（すなわち、判定帰還型等化器の出力）のｍ番目のサンプルは、次の式（２）のように表される。

すると、送信シンボルｓ_ｍとＤＦＥ出力ｚ_ｍの平均二乗誤差Ｅ｛|e_ｍ｜^２｝＝Ｅ｛|ｚ_ｍ−ｓ_ｍ｜^２｝を最小化するＭＭＳＥ規範でのＦＤＥタップ係数｛Ｗ_ｌ｝及びＦＢタップ係数｛ｆ_ｋ｝は、次の式（３）で表される。

さて、以下では、図１３を参照しながら、ソフトレプリカ(soft replica)信号をフィードバックする場合の動作を用いて、比較例について説明する。

ＳＲは、ソフトレプリカを表し、ＬＬＲは、対数尤度比(log likelihood ratio)を表すものとする。

図１３の判定帰還型等化器は、ＤＦＥ出力（すなわち、この判定帰還型等化器の出力であり、ＦＦフィルタ部２００の出力からＦＢフィルタ部２０２の出力を差し引いた信号であり、ここでは減算部２０８が出力する信号である）から、各ビットの対数尤度比を計算する対数尤度比計算部（ＬＬＲ計算部）２０３と、対数尤度比からソフトレプリカ信号を生成するソフトレプリカ生成部（ＳＲ生成部）２０４と、ＦＢフィルタ部２０２とを含む。

ＦＦフィルタ部２００、ＦＢフィルタ部２０２は、それぞれ、図１１又は図１２のＦＦフィルタ部、ＦＢフィルタ部、と同じものでも良いが、これに制限されるものではない。

ＤＦＥ出力は、例えば硬判定若しくは軟判定などの後段の処理ブロック（図示せず）に出力される。

ＬＬＲ計算部２０３は、以下のようにしてＤＦＥ出力からＬＬＲを求める。

ＤＦＥ出力Ｚ_ｍを観測したときに、それが変調シンボル点Ｓ_ｊとして送信された条件付き確率は、次の式（５）を計算することによって求まる。

この結果を用いて、シンボルｍのｎ番目のビットｂ_ｎのＬＬＲは、次の式（６）のように計算される。

（第１の実施形態）
これまで比較例について説明してきたが、以下、第１の実施形態について説明する。

さて、判定帰還型等化器においては、誤り伝搬が発生することが知られている。すなわち、等化器出力においてあるビットの信頼度が低下している場合には、そのビットが伝送されたシンボルに対して符号間干渉の除去が正しくなされなかった可能性がある。これは、複数のシンボル、そしてそのシンボルが伝送したビットの信頼度の間に、フィードバック・タップを介した関係性を見出せることを意味している。本実施形態は、この関係性を利用してビットの信頼度を更新し、繰返し等化を実現するものである。

第１の実施形態は、ソフトレプリカをフィードバックするタイプの判定帰還型等化器を例にとって説明するものである。

図１は、本実施形態に係る判定帰還型等化器の一例を示すブロック図である。

図１に示されるように、本実施形態の判定帰還型等化器は、フィードフォワードフィルタ部（ＦＦフィルタ部）１０の出力を保持する記憶装置１１と、ＤＦＥ出力（すなわち、記憶装置１１から読み出した信号から、フィードバックフィルタ部（ＦＢフィルタ部）１２の出力を差し引いた信号であり、減算部１８が出力する信号である）から、ＬＬＲを計算する対数尤度比計算部（ＬＬＲ計算部）１３と、ＬＬＲからソフトレプリカ信号を生成するソフトレプリカ生成部（ＳＲ生成部）１４と、ソフトレプリカ信号に対してフィードバックフィルタ処理を行うＦＢフィルタ部１２と、ＬＬＲを用いてビットの信頼度を評価する対数尤度比評価部（ＬＬＲ評価部）１５と、信頼度の低いビットが伝送されたシンボルに対してＦＢフィルタ部１２を介して影響を及ぼしたシンボルのインデックスを求め、そのシンボルの全部又は一部のビットのＬＬＲ減衰量を計算・保持するインデックス・減衰量計算部（減衰量計算部）１６と、ＬＬＲ減衰量を計算されたビットについて、それぞれ、ＬＬＲ計算部１３で計算されたＬＬＲに対して当該ＬＬＲ減衰量を乗算する対数尤度比減衰部（ＬＬＲ減衰部）１７とを含む。

ＦＦフィルタ部１０、ＦＢフィルタ部１２、ＬＬＲ計算部１３、ＳＲ生成部１４、減算部１８は、それぞれ、図１３のＦＦフィルタ部２００、ＦＢフィルタ部２０２、ＬＬＲ計算部２０３、ＳＲ生成部２０４、減算部２０８と同じものでも良いが、これに制限されるものではない。

図２は、本実施形態の判定帰還型等化器の動作例を示すフローチャートである。

ここで、ＬＬＲ計算とＳＲ生成とＦＢフィルタの処理を全シンボルに対して実行する動作を、「ＤＦＥ巡回」或いは「判定帰還巡回」と呼ぶこととする。

この例において、判定帰還型等化器は、ＤＦＥ巡回処理を、少なくとも１回、最大でＮ_ｉｔ回、実行する。Ｎ_ｉｔは、例えば予め定められた回数でも良い。なお、ＤＦＥ巡回処理は、必ずＮ_ｉｔ回実行するようにしても良いが、後述するように所定の条件が成立した場合に、それ以降のＤＦＥ巡回処理を打ち切って実行しないようにすると好ましい。

この例において、各々の巡回におけるＤＦＥ入力信号は、上述の記憶装置１１の出力である。ＤＦＥ巡回処理終了後のＤＦＥ出力は、例えば、後段の処理ブロック（図示せず）に入力されても良い。後段の処理ブロックは、例えば、硬判定の処理、（次段の）等化の処理、誤り訂正復号の処理などであるが、これらに制限されるものではない。

本実施形態においては、判定帰還巡回を複数回実施することとし、（ｉ＋１）回目の判定帰還巡回でのシンボルソフトレプリカ生成の際に、前の回（ｉ回目）の判定帰還巡回で信頼度が低かったシンボルに影響を及ぼすシンボルであれば、そのソフトレプリカ生成に用いる対数尤度比を低下させることで、誤り伝搬の影響を軽減することができる。

以下、ＤＦＥ巡回処理を説明するにあたり、ｉ回目（ｉ＝１，２，…，Ｎ_ｉｔ）のＤＦＥ巡回後のｍ番目のシンボルＺ_ｍ，ｉのｎ番目のビットｂ_ｎのＬＬＲをＬ_ｉ（ｍ；ｎ）で表すこととする。

なお、ステップＳ３のＬＬＲ減衰部１７による処理は、１回目のＤＦＥ巡回では行われず、２回目以降の各ＤＦＥ巡回においてそれぞれ行われる（図中の３０参照）。

さて、ステップＳ１においては、ｍとＭが比較され（Ｍは、シンボル数（１以上の整数））、ｍ＜Ｍであれば、当該回におけるステップＳ２に進み、そうでなければ（すなわち、全シンボルについて当該回の処理が完了すれば）、次の回におけるステップＳ１の処理に進む。

ＤＦＥ巡回の個々の回においては、まず、ステップＳ２において、ＬＬＲ計算部１３が、ＬＬＲを計算して出力する。例えば、図１３のＬＬＲ計算部２０３と同様にしてＬＬＲを計算しても良い。

次に、ステップＳ３〜Ｓ５の一連の処理（ただし１回目はステップＳ４，Ｓ５の処理）と、ステップＳ６〜Ｓ８の一連の処理とが行われる。なお、ステップＳ３〜Ｓ５の処理とステップＳ６〜Ｓ８の処理とは、いずれを先に実行しても良いし、同時並行的に実行しても良い。

まず、図１３の比較例にはないステップＳ６〜Ｓ８の処理について説明する。

ＬＬＲ評価部１５及びインデックス・減衰量計算部１６は、ＤＦＥ巡回の最後の回以外の回において動作する。この判定帰還型等化器が、ＤＦＥ巡回処理をＮ_ｉｔ回に達する前にＮ_ｓ回で（Ｎ_ｓ＜Ｎ_ｉｔ）打ち切られるとすると、ステップＳ６〜Ｓ８の処理は、ｉ＝１，…，Ｎ_ｓ−１回目の各ＤＦＥ巡回において動作することになる（ＤＦＥ巡回処理をＮ_ｉｔ回実行する場合には、ステップＳ６〜Ｓ８の処理は、ｉ＝１，…，Ｎ_ｉｔ−１回目の各ＤＦＥ巡回において動作することになる）。

ステップＳ６において、ＬＬＲ評価部１５は、ＬＬＲの絶対値を所定の基準により評価して、信頼度の低いビットを検出する。

ＬＬＲ評価部１５が信頼度の低いビットを検出するにあたって、上記の所定の基準としては、例えば、次の基準を使用することができる（ただし、これらに制限されない）。

第一の基準では、｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜＜Ｌ_ｔｈとなったビットを検出し、これを信頼度の低いビットとする。ただし、Ｌ_ｔｈは、予め定められた閾値である。

第二の基準では、｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜＜ＭＡ（｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜，Ｎ_ＭＡ）となったビットを検出し、これを信頼度の低いビットとする。ただし、ＭＡ（・，Ｎ_ＭＡ）は、予め定められた区間長Ｎ_ＭＡでの移動平均値(moving average)である。
ＬＬＲ評価部１５は、検出したビットについて、そのビットを特定するインデックス（ビットインデックス）と、そのビットが伝送されていたシンボルを特定するインデックス（シンボルインデックス）とを出力する。

なお、ｉ巡目のＤＦＥ巡回において、その終了時点で、信頼度の低いビットが一つも検出されなかった場合には、それ以降（ｉ＋１巡目以降）のＤＦＥ巡回を実行せずに、このｉ巡目のＤＦＥ出力を、後段の処理ブロック（例えば、硬判定、次段の等化、誤り訂正復号など）に入力するようにすると好ましい。

次に、ｉ巡目のＤＦＥ巡回において信頼度の低いビットが検出された場合に、ステップＳ７において、インデックス・減衰量計算部１６は、その検出されたビットが伝送されたシンボルに対してＦＢフィルタ部１２を介して影響を及ぼしたシンボルのインデックスを求めるとともに、そのシンボルの全部又は一部のビットに関して、次のＤＦＥ巡回（（ｉ＋１）巡目）でのソフトレプリカ生成に用いるＬＬＲの減衰量を計算する。

計算されたＬＬＲ減衰量は、ステップＳ８において、次のＤＦＥ巡回のために、所定のメモリ（例えば、インデックス・減衰量計算部１６の内部のメモリ又は外部のメモリなど）（図示せず）に保持される。

さて、インデックス・減衰量計算部１６は、信頼度が低いと判断されたビットが伝送されていたシンボルＺ_ｍ，ｉ（ただし、ｍ＝０，…，Ｍ−１）に対して、影響を及ぼしたシンボルを、所定の基準により特定する。

以下、誤り伝搬の原因となったシンボルインデックスを特定するための上記の所定の基準の幾つかの例について、図３〜図７を参照しながら説明する（ただし、これらに制限されない）。なお、図３〜図７では、それぞれ、Ｚ_ｍ，ｉの出力時点ｍより過去に生成されたソフトレプリカ信号及びＦＢタップを示している。説明の便宜上、ＦＢタップの時間軸は反転されている。

第一の基準では、図３に示されるように、Ｚ_ｍ，ｉの出力時点ｍを起点としてＦＢタップが存在する全ての時刻のインデックスｍ−ｋ（ｋ∈Ｆ_Ｂ）を、上記影響を及ぼしたシンボルインデックスとして特定する。

第二の基準では、図４に示されるように、ＦＢタップ係数の絶対値｜ｆ_ｋ｜の大きいものから順にＮ_ｔタップを選択し（Ｎ_ｔは予め定められた上限数）、それらが存在する時点をＺ_ｍ，ｉの出力時点ｍを起点として求めたインデックスｍ−ｋ（ｋは｜ｆ_ｋ｜が大きい方からＮ_ｔ個）を、上記影響を及ぼしたシンボルインデックスとして特定する。

第三の基準では、図５に示されるように、ＦＢタップ係数の絶対値｜ｆ_ｋ｜が所定の閾値ｆ_ｔｈより大きいタップが存在する時点をＺ_ｍ，ｉの出力時点ｍを起点として求めたインデックスｍ−ｋ（｜ｆ_ｋ｜＞ｆ_ｔｈ）を、上記影響を及ぼしたシンボルインデックスとして特定する。

第四の基準では、図６に示されるように、ＦＢタップのうち遅延時間が小さいものから順にＮ_ｔタップを選択し（Ｎ_ｔは予め定められた上限数）、それらが存在する時点をＺ_ｍ，ｉの出力時点ｍを起点として求めたインデックスｍ−ｋ（ｋは値の小さいものからＮ_ｔ個）を、上記影響を及ぼしたシンボルインデックスとして特定する。

第五の基準では、図７に示されるように、ＦＢタップのうち遅延時間が所定の閾値ｋ_ｔｈより小さいタップが存在する時点をＺ_ｍ，ｉの出力時点ｍを起点として求めたインデックスｍ−ｋ（ｋ＜ｋ_ｔｈ）を、上記影響を及ぼしたシンボルインデックスとして特定する。

なお、上記基準は、チャネルのパスや、要求されるハードウェア規模などに応じて適宜選択しても良い。上記基準のうちで、第一の基準は最大の性能が得られることが期待されるが、支配的なパスが存在する場合には第三の基準でも高い性能を得られることが期待される。第二及び第四の基準はハードウェア規模が小さくて済む利点がある。

次に、インデックス・減衰量計算部１６における対象ビット及びＬＬＲ減衰量の計算方法を説明する。なお、ＦＢタップ係数は、図８のように、ｆ_ｋ＝｜ｆ_ｋ｜exp（ｊθ_ｋ）で表される。

第一の方法では、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送されたビットのうち、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと同一のＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、ＬＬＲ減衰量として１−｜ｆ_ｋ｜｜cos（θ_ｋ）｜を計算し、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと異なるＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、ＬＬＲ減衰量として１−｜ｆ_ｋ｜｜sin（θ_ｋ）｜を計算する。

第二の方法では、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送されたビットのうち、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと同一のＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、ＬＬＲ減衰量として１／exp（｜ｆ_ｋ｜｜cos（θ_ｋ）｜）を計算し、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと異なるＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、ＬＬＲ減衰量として１／exp（｜ｆ_ｋ｜｜sin（θ_ｋ）｜）を計算する。
これら第一及び第二の方法によれば、信頼度が低いとされたビットがマッピングされていたＩ，Ｑ軸のどちらかの軸と、その軸に対するＦＢタップの寄与度を考慮して、ソフトレプリカ信号のＩ軸、Ｑ軸信号の減衰率を決定することができる。

第三の方法では、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送されたビット全てに対してＬＬＲ減衰量として１−｜ｆ_ｋ｜を計算する。

第四の方法では、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送されたビット全てに対してＬＬＲ減衰量として１／exp（｜ｆ_ｋ｜）を計算する。

これら第三、第四の方法では、第一及び第二の方法よりも簡易な構成で減衰率を決定することができる。
第五の方法として、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送されたビットのうち、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと同一のＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、１−｜ｆ_ｋ｜｜cos（θ_ｋ）｜を計算した後に、これを量子化し、例えば１、１／２、１／４、１／８、…、０などハードウェア実現が容易な係数のうちで、当該量子化値に近い係数を、ＬＬＲ減衰量として用い、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと異なるＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、１−｜ｆ_ｋ｜｜sin（θ_ｋ）｜を計算した後に、これを量子化し、例えば１、１／２、１／４、１／８、…、０などハードウェア実現が容易な係数のうちで、当該量子化値に近い係数を、ＬＬＲ減衰量として用いる。

第六の方法として、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送された全てのビットに対して、１−｜ｆ_ｋ｜を計算した後に、これを量子化し、例えば１、１／２、１／４、１／８、…、０などハードウェア実現が容易な係数のうちで、当該量子化値に近い係数を、ＬＬＲ減衰量として用いる。

さらに第七の方法として、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送されたビットのうち、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと同一のＩＱ軸にマッピングされているビットに対しては、ＬＬＲ減衰量として（｜ｆ_ｋ｜によらずに）、例えば１、１／２、１／４、１／８、…、０などハードウェア実現が容易な係数を用い、ＬＬＲ評価部１５で信頼度が低いとされたビットと異なるＩＱ軸にマッピングされているビットに対して係数１を用いる。なお、上記同一のＩＱ軸にマッピングされているビットに対して用いるＬＬＲ減衰量は、例えば製造時に設定されていても良い。

第八の方法として、上記で求めたシンボルインデックスｍ−ｋで伝送された全てのビットに対してＬＬＲ減衰量として（｜ｆ_ｋ｜によらずに）、例えば１、１／２、１／４、１／８、…、０などハードウェア実現が容易な係数を用いる。なお、ＬＬＲ減衰量は、例えば製造時に設定されていても良い。

これら第五〜第八の方法は、特にＦＢタップ係数が実数値の場合に有効である。

以上の処理によって、信頼度が低いとされたシンボルＺ_ｍ，ｉのビットｂ_ｎに関して、次回の巡回でＬＬＲ減衰の対象となるビットのインデックスの集合｛ｌ_ｍ，ｎ｝＝（ｌ_ｍ，ｎ（０），ｌ_ｍ，ｎ（１），…，ｌ_ｍ，ｎ（Ｌ_ｍ，ｎ−１））（ｌ_ｍ，ｎ（・）は、０からＭＲ−１の整数）と、そのビットに対する減衰量の集合｛ｇ_ｍ，ｎ｝＝（ｇ_ｍ，ｎ（０），ｇ_ｍ，ｎ（１），…，ｇ_ｍ，ｎ（Ｌ_ｍ，ｎ−１））が求まる。

全てのビット（インデックスｋ＝０，１，…，ＭＲ−１に対するＬＬＲ減衰量｛ｇ｝＝（ｇ（０），ｇ（１），…，ｇ（ＭＲ−１））は、例えば、以下のように定めることができる。同一ビットが重複してＬＬＲ減衰対象（ＬＬＲ減衰量の計算対象）として指定された場合には、そのビットのＬＬＲ減衰量は、そのビットに対して計算される複数のＬＬＲ減衰量の積を採用する。ＬＬＲ減衰量｛ｇ｝は、次のＤＦＥ巡回まで保持しておく。

その代わりに、例えば、ＬＬＲ減衰量｛ｇ｝を、次の式（１１）のように定めることもできる。同一ビットが重複してＬＬＲ減衰対象（ＬＬＲ減衰量の計算対象）として指定された場合には、そのビットのＬＬＲ減衰量は、そのビットに対して計算される複数のＬＬＲ減衰量のうちで最も小さい値を採用する。ＬＬＲ減衰量｛ｇ｝は、次のＤＦＥ巡回まで保持しておく。

次に、ステップＳ３〜Ｓ５の処理について説明する。ステップＳ３の処理は、図１３の比較例にはない処理である。

２回目以降のＤＦＥ巡回（ｉ＝２，…，Ｎ_ｉｔ）では、ステップＳ３において、ＬＬＲ減衰部１７が動作する（図中の３０参照）。ＬＬＲ計算部１３から入力されたＬＬＲ Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）に、前回の巡回で計算されたＬＬＲ減衰量｛ｇ｝を乗算することによってＬ_ｉ′（ｍ；ｎ）を得る。

Ｌ_ｉ′（ｍ；ｎ）＝ｇ（ｍ・log_２（Ｒ）＋ｎ）Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）
ステップＳ４において、ＳＲ生成部１４は、ＬＬＲからソフトレプリカ信号を生成する。例えば、図１３のＳＲ生成部２０４と同様にしてソフトレプリカ信号を生成しても良い。

ただし、本実施形態では、１回目のＤＦＥ巡回（ｉ＝１）と２回目以降のＤＦＥ巡回では、ＳＲ生成部１４への入力が異なってくる。

すなわち、１回目のＤＦＥ巡回（ｉ＝１）では、まだＬＬＲ減衰部１７を動作させず、ＳＲ生成部１４は、ＬＬＲ計算部１３からＬ_１（ｍ；ｎ）＝Ｌ（ｍ；ｎ）を参照してソフトレプリカ信号を生成する。

生成されたソフトレプリカ信号は、ＦＢフィルタ部１２に入力される。

なお、図中３０のスイッチの機能は、ＬＬＲ計算部１３の内部にあっても外部にあっても良い。

次に、ステップＳ５において、ＦＢフィルタ部１２は、ＳＲ生成部１４により生成されたソフトレプリカ信号に対して、フィードバックフィルタ処理を行う。ＦＢフィルタ部１２は、ＦＢフィルタ部１０２と同じでも良いが、これに制限されるものではない。

ＦＢフィルタ部１２の出力は、減算部１８に与えられる。減算部１８からは、前述のように、記憶装置１１から読み出した信号から、ＦＢフィルタ部１２の出力を差し引いた信号（すなわち、ＤＦＥ出力）が出力され、これが、ＬＬＲ計算部１３に入力されて、次の回のＤＦＥ巡回処理に進み、あるいは、後段の処理ブロック（例えば、硬判定、次段の等化、誤り訂正復号など）に入力される。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様、（ｉ＋１）回目の判定帰還巡回でのシンボルソフトレプリカ生成の際に、前の回（ｉ回目）の判定帰還巡回で信頼度が低かったシンボルに影響を及ぼすシンボルであれば、そのソフトレプリカ生成に用いる対数尤度比を低下させることで、誤り伝搬の影響を軽減させる。その際、本実施形態においては、詳しくは後述するように、ＬＬＲ減衰部１７に閾値判定を導入することによって、減衰対象ビットに指定されたとしても、そのビットの信頼度が十分に高い場合には、ＬＬＲが減衰させられるのを回避するようにしている。すなわち、ノイズ環境においては、符号間干渉が良好に除去されていたとしても、ノイズの影響によって低信頼度のビットが発生し、その前方のビットが減衰対象ビットに指定されることが起こりうる。本実施形態では、このような状況で符号間干渉の除去を緩和させることがないよう、信頼度の判定を導入するものである。

第１の実施形態と同様、第２の実施形態は、ソフトレプリカをフィードバックするタイプの判定帰還型等化器を例にとって説明するものである。

第２の実施形態は、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。

図９は、本実施形態に係る判定帰還型等化器の一例を示すブロック図である。

図９に示されるように、本実施形態の判定帰還型等化器は、ＦＦフィルタ部１０の出力を保持する記憶装置１１と、ＤＦＥ出力（すなわち、記憶装置１１から読み出した信号から、ＦＢフィルタ部１２の出力を差し引いた信号であり、減算部１８が出力する信号）から、ＬＬＲを計算するＬＬＲ計算部１３と、ＬＬＲからソフトレプリカ信号を生成するＳＲ生成部１４と、ソフトレプリカ信号に対してフィードバックフィルタ処理を行うＦＢフィルタ部１２と、ＬＬＲを用いてビットの信頼度を評価するＬＬＲ評価部１５と、信頼度の低いビットが伝送されたシンボルに対してＦＢフィルタ部１２を介して影響を及ぼしたシンボルのインデックスを求め、そのシンボルの全部又は一部のビットのＬＬＲ減衰量を計算・保持するインデックス・減衰量計算部１６と、ＬＬＲ減衰量を計算されたビットのうち、ＬＬＲ計算部１３で計算されたＬＬＲが所定の閾値未満であったビットについて、それぞれ、当該ＬＬＲに対して当該ＬＬＲ減衰量を乗算するＬＬＲ減衰部１７とを含む。

本実施形態のＦＦフィルタ部１０、記憶装置１１、ＦＢフィルタ部１２、ＬＬＲ計算部１３、ＳＲ生成部１４、ＬＬＲ評価部１５、インデックス・減衰量計算部１６、減算部１８、後段の処理ブロックは、第１の実施形態と同様である。

本実施形態のＬＬＲ減衰部１７による演算自体は、第１の実施形態と同様である。また、１回目のＤＦＥ巡回（ｉ＝１）では、まだＬＬＲ減衰部１７を動作させず、ＳＲ生成部１４は、Ｌ_１（ｍ；ｎ）＝Ｌ（ｍ；ｎ）を参照してソフトレプリカ信号を生成する点も、第１の実施形態と同様である。

２回目以降のＤＦＥ巡回（ｉ＝２，…，Ｎ_ｉｔ）においては、第１の実施形態のＬＬＲ減衰部１７は、ＬＬＲ減衰量を計算されたビットについて、それぞれ、当該ＬＬＲに対して当該ＬＬＲ減衰量を乗算するのに対して、本実施形態のＬＬＲ減衰部１７は、ＬＬＲ減衰量を計算されたビットのうち、当該ＬＬＲが所定の閾値未満であったビットについて、それぞれ、当該ＬＬＲに対して当該ＬＬＲ減衰量を乗算する（図中の３２参照）。

図１０は、本実施形態の判定帰還型等化器の動作例を示すフローチャートである。

このフローチャートは、図２のフローチャートに対して、上記ＬＬＲ減衰部１７に係る相違点に対応する部分が、相違するものである。

すなわち、本実施形態においても、ＬＬＲ減衰部１７は、２回目以降のＤＦＥ巡回（ｉ＝２，…，Ｎ_ｉｔ）で動作するが、本実施形態においては、２回目以降の各ＤＦＥ巡回において、ステップＳ２のＬＬＲ計算部１３によるＬＬＲの計算に続いて、ステップＳ３の処理に先立って、ステップＳ２１において、ＬＬＲ減衰部１７は、ＬＬＲ計算部１３から入力されたＬＬＲＬ_ｉ（ｍ；ｎ）と所定の閾値Ｌ_{ｔｈ，ａｔｔ}の大小関係を比較し、以下の条件を満たすかどうか判定する。
｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜＜Ｌ_{ｔｈ，ａｔｔ}
そして、｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜＜Ｌ_{ｔｈ，ａｔｔ}であれば、ステップＳ３に進み、そうでなければ、ステップＳ３をスキップして、ステップＳ４に進む（図中の３２参照）。

すなわち、ＬＬＲ減衰部１７は、上記の条件が満たされたビットに対して、前回の巡回で計算されたＬＬＲ減衰量｛ｇ｝を乗算することによってＬ_ｉ′（ｍ；ｎ）を得る。
Ｌ_ｉ′（ｍ；ｎ）＝ｇ（ｍ・log_２（Ｒ）＋ｎ）Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）
したがって、本実施形態においては、ＳＲ生成部１４は、１回目のＤＦＥ巡回（ｉ＝１）では、Ｌ_１（ｍ；ｎ）＝Ｌ（ｍ；ｎ）を参照してソフトレプリカ信号を生成し、２回目以降のＤＦＥ巡回（ｉ＝２，…，Ｎ_ｉｔ）では、｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜＜Ｌ_{ｔｈ，ａｔｔ}が成立する場合に、Ｌ_ｉ′（ｍ；ｎ）＝ｇ（ｍ・log_２（Ｒ）＋ｎ）Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）を参照してソフトレプリカ信号を生成し、｜Ｌ_ｉ（ｍ；ｎ）｜＜Ｌ_{ｔｈ，ａｔｔ}が成立しない場合に、Ｌ_１（ｍ；ｎ）＝Ｌ（ｍ；ｎ）を参照してソフトレプリカ信号を生成することになる。

なお、図中３０のスイッチの機能は、ＬＬＲ計算部１３の内部にあっても外部にあっても良い。

また、図中３２のスイッチの機能は、ＬＬＲ減衰部１７の内部にあっても外部にあっても良い。

なお、本実施形態においても、ｉ巡目のＤＦＥ巡回において、その終了時点で、信頼度の低いビットが一つも検出されなかった場合には、それ以降（ｉ＋１巡目以降）のＤＦＥ巡回を実行せずに、このｉ巡目のＤＦＥ出力を、後段の処理ブロック（例えば、硬判定、次段の等化、誤り訂正復号など）に入力するようにすると好ましい。

本実施形態によれば、第１の実施形態により得られる効果に加えて、更に、先行シンボルからの誤り伝搬によってではなく、ノイズによってビット信頼度が低下した場合に、先行シンボルのソフトレプリカ生成に用いる対数尤度比を低下させないようにすることができる。

また、上述の実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の判定帰還型等化器による効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、またはこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の判定帰還型等化器と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合または読み込む場合はネットワークを通じて取得または読み込んでもよい。
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。

なお、本実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１００，２００…フィードフォワードフィルタ部、１１…記憶装置、１２，１０２，２０２…フィードバックフィルタ部、１３，２０３…対数尤度比計算部、１４，２０４…ソフトレプリカ生成部、１５…対数尤度比評価部、１６…インデックス・減衰量計算部、１７…対数尤度比減衰部、１８，１０８，２０８…減算部、１０３…シンボル硬判定部、１００１…離散フーリエ変換部、１００２…タップ係数乗算部、１００３…逆離散フーリエ変換部。

Claims (15)

1. ビットの対数尤度比に基づくソフトレプリカ信号をフィードバックフィルタで帰還させる判定帰還型等化器であって、
   複数のシンボルに対する判定帰還巡回を繰り返し実行可能にするための入力信号を保持する記憶装置と、
   前記記憶装置より読み出された入力信号から前記フィードバックフィルタの出力を差し引いて得られる信号をもとに、複数のビットの対数尤度比を計算する対数尤度比計算部と、
   前記対数尤度比の絶対値をもとに複数のビットの信頼度を評価し、信頼度が低いと評価されたビットが伝送されたシンボルを特定するシンボルインデックスを少なくとも出力する対数尤度比評価部と、
   出力された前記シンボルインデックスにより特定されるシンボルに対して前記フィードバックフィルタを介して影響を及ぼしたシンボルの全部又は一部のビットに対する対数尤度比減衰量を計算して次回の判定帰還巡回のために保持する減衰量計算部と、
   当該回の判定帰還巡回において前記対数尤度比計算部により計算された前記対数尤度比を、前回の判定帰還巡回において前記減衰量計算部により計算された前記対数尤度比減衰量に従って減衰する対数尤度比減衰部とを具備することを特徴とする判定帰還型等化器。
2. 前記対数尤度比減衰部は、前記対数尤度比計算部により計算された前記対数尤度比の絶対値が所定の閾値未満の場合に、その対数尤度比に対して前回の判定帰還巡回において計算された前記対数尤度比減衰量を乗算することを特徴とする請求項１に記載の判定帰還型等化器。
3. 前記減衰量計算部は、出力された前記シンボルインデックスを起点として、前記フィードバックフィルタのタップが存在する過去の全てのシンボルインデックスを、前記対数尤度比減衰量を計算する対象として求めることを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。
4. 前記減衰量計算部は、出力された前記シンボルインデックスを起点として、前記フィードバックフィルタのタップが存在する過去のシンボルインデックスのうち、そのタップ係数の絶対値の大きいものから順に予め定められた上限数までのものを、前記対数尤度比減衰量を計算する対象として求めることを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。
5. 前記減衰量計算部は、出力された前記シンボルインデックスを起点として、前記フィードバックフィルタのタップが存在する過去のシンボルインデックスのうち、そのタップ係数の絶対値が閾値よりも大きいものを、前記対数尤度比減衰量を計算する対象として求めることを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。
6. 前記減衰量計算部は、出力された前記シンボルインデックスを起点として、前記フィードバックフィルタのタップが存在する過去のシンボルインデックスのうち、その遅延時間が小さいものから順に予め定められた上限数までのものを、前記対数尤度比減衰量を計算する対象として求めることを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。
7. 前記減衰量計算部は、出力された前記シンボルインデックスを起点として、前記フィードバックフィルタのタップが存在する過去のシンボルインデックスのうち、その遅延時間が閾値よりも小さいものを、前記対数尤度比減衰量を計算する対象として求めることを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。
8. 前記減衰量計算部は、求められた前記過去のシンボルインデックスにより特定されるシンボルで伝送されたビットに対して、前記フィードバックフィルタのタップ係数によらず所定の対数尤度比減衰量を計算することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の判定帰還型等化器。
9. 前記減衰量計算部は、求められた前記過去のシンボルインデックスにより特定されるシンボルで伝送されたビットのうち、前記対数尤度比評価部により信頼度が低いと評価されたビットと同一のＩＱ軸にマッピングされているビット、及び、前記対数尤度比評価部により信頼度が低いと評価されたビットと異なるＩＱ軸にマッピングされているビットに対して、それぞれ、前記フィードバックフィルタのタップ係数によらず所定の対数尤度比減衰量を計算することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の判定帰還型等化器。
10. 前記減衰量計算部は、求められた前記過去のシンボルインデックスにより特定されるシンボルで伝送されたビットに対して、前記フィードバックフィルタのタップ係数又はこれを量子化した値をもとに所定の対数尤度比減衰量を計算することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の判定帰還型等化器。
11. 前記減衰量計算部は、求められた前記過去のシンボルインデックスにより特定されるシンボルで伝送されたビットのうち、前記対数尤度比評価部により信頼度が低いと評価されたビットと同一のＩＱ軸にマッピングされているビット、及び、前記対数尤度比評価部により信頼度が低いと評価されたビットと異なるＩＱ軸にマッピングされているビットに対して、それぞれ、前記フィードバックフィルタのタップ係数又はこれを量子化した値をもとに所定の対数尤度比減衰量を計算することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の判定帰還型等化器。
12. 前記減衰量計算部は、同一ビットが重複して前記対数尤度比減衰量を計算する対象となっている場合には、そのビットに対する対数尤度比減衰量として、そのビットに対して計算される複数の対数尤度比減衰量の積を採用することを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の判定帰還型等化器。
13. 前記減衰量計算部は、同一ビットが重複して前記対数尤度比減衰量を計算する対象となっている場合には、そのビットに対する対数尤度比減衰量として、そのビットに対して計算される複数の対数尤度比減衰量のうちの最小値を採用することを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の判定帰還型等化器。
14. 前記対数尤度比評価部は、前記対数尤度比計算部により計算された前記対数尤度比の絶対値が所定の閾値未満になった場合に、そのビットの信頼度が低いと評価することを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。
15. 前記対数尤度比評価部は、前記対数尤度比計算部により計算された前記対数尤度比の絶対値が、その判定帰還巡回で計算された対数尤度比の絶対値の移動平均値未満になった場合に、そのビットの信頼度が低いと評価することを特徴とする請求項１または２に記載の判定帰還型等化器。

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