JP5671946B2

JP5671946B2 - 信号処理装置

Info

Publication number: JP5671946B2
Application number: JP2010245712A
Authority: JP
Inventors: 晋平吉川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2030-11-01
Also published as: JP2012100057A

Description

本願開示は、一般に信号処理装置に関し、詳しくは復号処理に用いる対数尤度比を計算する信号処理装置に関する。

ターボ符号やＬＤＰＣ（Low Density Parity Check:低密度パリティ検査）符号を受信側で復号する処理を行う場合、復号器への入力である軟判定情報としてＬＬＲ（Log-Likelihood Ratio：対数尤度比）が用いられる。このＬＬＲは、受信側のデマッピング処理により受信信号から導出する値であり、送信信号が０なのか１なのかを確率的に表した事前確率である。同相成分及び直交成分をそれぞれ直交する軸にとった複素平面を考えたときに、コンスタレーションを示す複素平面上において、受信信号点の位置を複素数ｙ＝（ｙ_Ｉ，ｙ_Ｑ）で表わす。ｙ_Ｉが実数成分（同相成分）であり、ｙ_Ｑが虚数成分（直交成分）である。また着目ビットｂ_ｉの値が０である複数のシンボル点のうち、受信信号点ｙに距離が最も近い点を複素数

で表わす。以降、この点のことを、便宜上、値０の最近点と呼ぶ。更に、着目ビットｂ_ｉの値が１である複数のシンボル点のうち、受信信号点ｙに最も距離が近い点を複素数

で表わす。以降、この点のことを、便宜上、値１の最近点と呼ぶ。このとき、受信信号の着目ビットｂ_ｉについてのＬＬＲをＬ（ｂ_ｉ）とすると、Ｌ（ｂ_ｉ）は、

で表わされる。即ち、所定の分散を有するガウス分布である確率密度関数により尤度が定まると考え、値０の尤度と値１の尤度との比をとり、更にその比の対数をとることにより、ＬＬＲが求められる。

図１は、１２８ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）変調のコンスタレーションの一例を示す図である。着目ビットをｂ_１とした場合、複素平面上の点２として示す受信信号点ｙに対する値１の最近点は、シンボル点“１１０００００”である。また受信信号点ｙに対する値０の最近点は、シンボル点“０１０１０００”である。この値１の最近点の座標は（−Ａ，７Ａ）であり、値０の最近点の座標は（３Ａ，７Ａ）である。これらの座標値を上記のＬＬＲの計算式（Ｌ（ｂ_ｉ）の式）に代入すると、

が得られる。即ち、ｙ_Ｉの値のみを変数とする計算式により、図１に示す受信信号点ｙのＬＬＲを計算できることになる。

図１のコンスタレーションを示す複素平面上において、受信信号点ｙの位置が上記の点２に示す位置から少し移動しても、値０の最近点及び値１の最近点が変わらなければ、上記のＬ（１）の計算式をそのまま用いることができる。しかしながら、受信信号点ｙの位置が大きく移動して、値０の最近点及び値１の最近点が変わってしまうと、上記のＬ（１）の計算式をそのまま用いることはできない可能性がある。即ち、値１の最近点の座標と値０の最近点の座標とが、上記の（−Ａ，７Ａ）及び（３Ａ，７Ａ）から変わってしまい、新たな座標値を上記のＬ（ｂ_ｉ）の式に代入して得られる式は、上記のＬ（１）の計算式とは異なってしまう可能性がある。

上記の説明から分かるように、シンボル点のコンスタレーションを示す複素平面上においては、受信信号点の位置に応じて、ＬＬＲの計算式が異なってくる。但し、複素平面上のある領域内で受信信号点の位置が動いても値０の最近点及び値１の最近点が変わらなければ、その領域内ではＬＬＲの計算式が同一となる。また複素平面上のある領域内で受信信号点の位置が動いても、値０の最近点と値１の最近点との間の相対的な位置関係が変わらなければ、その領域内ではＬＬＲの計算式が同一となる。これは、上記のＬＬＲの計算式において、値０の最近点の座標と値１の最近点の座標との差分のみが現れるからである。また更には、ある領域と実数軸又は虚数軸に対して線対称な位置にある領域においても、符号の違いを適宜計算に反映させれば、ＬＬＲの計算式は同一となる。このようにして、コンスタレーションを示す複素平面は、各領域の内部においてＬＬＲの計算式が同一となるような、複数の領域に分割されることになる。

図２乃至図８は、図１に示す１２８ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）変調のシンボル点配置における領域分割パターンを示す図である。図２乃至図８の領域分割パターンは、それぞれ第１ビット（最上位ビット）乃至第７ビット（最下位ビット）の領域分割パターンである。各図において、１２８個のシンボル点の各々について、そのビット値が各シンボル点の直ぐ上に示されている。また各領域に順番に領域番号を付け、その領域番号を下線を付して示してある。１２８個のシンボル点への０及び１のビット値の割り当てが、第１ビット乃至第７ビットのそれぞれで異なるために、領域分割パターンはビット毎に異なるものとなる。例えば図４に示す第３ビットに対する領域分割パターンは、全体で２１個の領域に分割され、更には各領域が複雑に入り込んだパターンとなっている。また例えば図７に示す第６ビットに対する領域分割パターンは、全体で１０個の領域に分割され、更には各領域が複雑に入り込んだパターンとなっている。それに対し、例えば図３に示す第２ビットに対する領域分割パターンは、全体で１０個の領域に分割されているが、各領域が比較的単純に整然と分割されたパターンとなっている。

ある受信信号点に対してＬＬＲを計算する場合、その受信信号点が属する複素平面上の領域を決定し、その領域に対応するＬＬＲの計算式を用いる。このように受信信号点が属する複素平面上の領域を決定するためには、その受信信号点の位置と領域間の境界位置との比較を行い、境界の内部にあるのか外部にあるのかを判定する。

図９乃至図１５は、図２乃至図８に示す各領域についての領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。例えば、図９には、図２に示す第１ビットの全領域（領域番号１乃至９）について、領域条件式及びＬＬＲ計算式が示される。図９において、受信信号点が例えば０≦｜ｙ_Ｉ｜＜２Ａの領域条件式を満たすならば領域１に属することになり、その場合のＬＬＲ演算式は前述のＬ（１）の計算式となる。また例えば図１１Ａ及び図１１Ｂには、図４に示す第３ビットの全領域（領域番号１乃至２１）について、領域条件式及びＬＬＲ計算式が示される。第３ビットに対しては、領域数が多いだけでなく、領域条件式も複雑になっていることが分かる。

このようにシンボル点の配置によっては、領域数が多数になると共に各領域が複雑に入り込んだパターンとなり、領域間の境界が多数の境界辺が連なった複雑な形状となる。このように領域数が多数になったり、領域間の境界が多数の境界辺が連なった複雑な形状となったりすると、比較判定動作を数多く実行することになってしまう。数多くの比較判定動作を実行すると言うことは、領域判定処理をハードウェア化したときに、加算器や比較器の数が多いことになり、回路規模が増大してしまう。

特願２００８−５１０３４１号特表２００５−５３２００７号公報

以上を鑑みると、小さい回路規模で領域判定処理を実行可能な信号処理装置が望まれる。

信号処理装置は、送信側の第１のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる第２のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定する領域判定ユニットと、前記判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いて、受信信号の所定ビットに関するＬＬＲを計算するＬＬＲ演算ユニットとを含み、前記領域は、各領域の内部において前記ＬＬＲ計算式が同一になるように複素平面が分割された複数の領域のうちの一つであり、前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つにより、前記第２のシンボル点配置における前記領域分割パターンが、前記第１のシンボル点配置における領域分割パターンよりも幾何学的に簡素化されることを特徴とする。

本願開示の少なくとも１つの実施例によれば、シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行することにより、領域分割パターンを簡略化して、小さい回路規模で領域判定処理を実行することができる。

１２８ＱＡＭ変調のコンスタレーションの一例を示す図である。図１のシンボル点配置における第１ビットの領域分割パターンを示す図である。図１のシンボル点配置における第２ビットの領域分割パターンを示す図である。図１のシンボル点配置における第３ビットの領域分割パターンを示す図である。図１のシンボル点配置における第４ビットの領域分割パターンを示す図である。図１のシンボル点配置における第５ビットの領域分割パターンを示す図である。図１のシンボル点配置における第６ビットの領域分割パターンを示す図である。図１のシンボル点配置における第７ビットの領域分割パターンを示す図である。第１ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第２ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第３ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第３ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第４ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第５ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第６ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第６ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第７ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。通信システムの構成の一例を示す図である。第１ビットの領域分割パターンを示す図である。第２ビットの領域分割パターンを示す図である。第３ビットの領域分割パターンを示す図である。第４ビットの領域分割パターンを示す図である。第５ビットの領域分割パターンを示す図である。第６ビットの領域分割パターンを示す図である。第７ビットの領域分割パターンを示す図である。シンボル点の追加により領域分割パターンが簡素化される様子を示す図である。シンボル点の削除により領域分割パターンが簡素化される様子を示す図である。シンボル点の値反転により領域分割パターンが簡素化される様子を示す図である。第１ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第２ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第３ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第４ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第５ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第６ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。第７ビットの領域について領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。領域分割の方法を示すフローチャートである。追加、削除、及び値反転の３つを組み合わせて同時に用いる場合の一例を示す図である。デマッピング部の構成の一例を示す図である。領域分割の方法の変形例を示すフローチャートである。図３７に示す領域分割方法を図１に示す１２８ＱＡＭに適用した場合の具体的な領域分割の処理を示すフローチャートである。デマッピング部の構成の変形例を示す図である。復号処理のビットエラーレートを比較する図である。

以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。

図１６は、通信システムの構成の一例を示す図である。図１６に示す通信システムは、送信装置１０及び受信装置２０を含む。送信装置１０は、送信データを符号化及び変調して送信信号を生成し、送信信号を出力する。送信信号は、有線又は無線の通信路１５を介して受信装置２０により受信される。受信装置２０は、受信データを復調及び復号化して復号データを生成する。

送信装置１０は、符号化部１１、マッピング部１２、変調部１３、及びＤ／Ａ変換部１４を含む。符号化部１１は、送信データに対してターボ符号化やＬＤＰＣ符号化等を行なうことにより、符号化データを生成する。マッピング部１２は、符号化部１１から供給される符号化データを１２８ＱＡＭ等のシンボル点（信号点）に割り当てることにより、キャリア変調を行なう。変調部１３は、マッピング部１２によりキャリア変調されたデータに対してＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調等を施すことにより、変調信号を生成する。Ｄ／Ａ変換部１４は、変調信号をデジタルからアナログに変換して、送信信号を生成する。

なお図１６及び以降の同様の図において、各ボックスで示される各機能ブロックと他の機能ブロックとの境界は、基本的には機能的な境界を示すものであり、物理的な位置の分離、電気的な信号の分離、制御論理的な分離等に対応するとは限らない。各機能ブロックは、他のブロックと物理的にある程度分離された１つのハードウェアモジュールであってもよいし、或いは他のブロックと物理的に一体となったハードウェアモジュール中の１つの機能を示したものであってもよい。

受信装置２０は、Ａ／Ｄ変換部２１、復調部２２、デマッピング部２３、及び復号部２４を含む。デマッピング部２３は、領域判定部２５、ＬＬＲ演算部２６、及びビット幅削減部２７を含む。Ａ／Ｄ変換部２１は、通信路１５を介して送信装置１０から受信した受信信号をアナログからデジタルに変換して、デジタル受信信号を復調部２２に供給する。復調部２２は、送信側で用いた変調に対応する復調処理を実行し、復調された受信信号をデマッピング部２３に供給する。

デマッピング部２３は、送信側で用いた変調方式におけるシンボル点のうち受信信号点に近いシンボル点を検出し、受信信号の値が０又は１である確からしさを軟判定し、軟判定結果であるＬＬＲを計算して出力する。具体的には、領域判定部２５がまず、同相成分及び直交成分をそれぞれ直交する軸にとった複素平面上で、受信信号点の属する領域を判定する。これは、受信信号点が複素平面上で属する領域に応じて、最近のシンボル点の組み合わせが異なるために、具体的なＬＬＲ計算式が異なるためである。ＬＬＲ演算部２６は、領域判定部２５により判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いて、受信信号からＬＬＲを計算する。ビット幅削減部２７は、ＬＬＲ演算部２６により演算されたＬＬＲを量子化することによりビット幅を削減し、後段の計算における計算量及び回路規模を削減可能とする。

復号部２４は、デマッピング部２３から出力されたＬＬＲに基づいてターボ復号処理やＬＤＰＣ復号処理等の復号処理を行なう。この際、復号された符号語が正しいものとなるように誤り訂正を行う。これにより誤り訂正後の受信信号が得られる。

図１６の送信側におけるマッピング部１２でのマッピング処理に用いられるシンボル点配置（コンスタレーション）は、１シンボルに対応する複数個のビットのビットパターンを、各シンボル点に割り当てたものである。例えば１２８ＱＡＭの場合、図１に示した例のように１２８個のシンボル点が存在し、各シンボル点には７ビットのビットパターンが割り当てられている。

図１６に示す通信システムにおいては、受信側におけるデマッピング部２３での領域判定及びＬＬＲ計算の基礎となるシンボル点配置（コンスタレーション）は、送信側でのシンボル点配置とは異なる。具体的には、送信側の第１のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる第２のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定する。

通信システムにおいては、ＱＰＳＫ（Quatrature Phase Shift Keying）、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ等の種々の異なる変調方式のうち、何れか１つの変調方式を採用している。送信装置１０では、その変調方式（例えば１２８ＱＡＭ）の所定のシンボル点配置を用いたマッピング処理により変調を行なう。受信側では、通常は、その所定のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定し、判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲを計算する。しかしながら、図１６に示す受信装置２０においては、上記の所定のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られるシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定する。

受信装置２０の領域判定部２５は、予め定義された領域分割パターンに従った領域条件式を用いて、受信信号点の属する領域を判定するのみであり、その領域分割パターンの基になるシンボル点配置が領域判定部２５内に明示的に記憶されているわけではない。しかしながら、受信装置２０が受信対象とする受信信号の変調方式及びシンボル点配置（送信側で用いるシンボル点配置）は、通信設定として決められているものである。従って、図１６に示す受信装置２０の場合、領域判定部２５の内部で比較処理等により実現されている領域条件式が、受信対象である信号のシンボル点配置（送信側で用いるシンボル点配置）に従った領域分割パターンに一致していないことになる。この意味において、領域判定部２５による領域判定処理には、送信側の第１のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる第２のシンボル点配置が、内在的に反映されていることになる。実際、送信側の第１のシンボル点配置に基づく領域分割パターンに対して、領域判定部２５により実現される領域分割パターンを対比させることで、領域判定処理の基になる第２のシンボル点配置を第１のシンボル点配置から推定することが可能である。

図１７乃至図２３は、図１に示す１２８ＱＡＭ変調のコンスタレーションに対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる各ビット毎の領域分割の様子を示す図である。図１７乃至図２３の領域分割パターンは、それぞれ第１ビット（最上位ビット）乃至第７ビット（最下位ビット）の領域分割パターンである。各図において、１２８個のシンボル点の各々について、そのビット値が各シンボル点の直ぐ上に示されている。また各領域に順番に領域番号を付け、その領域番号を下線を付して示してある。また図１７乃至図２３の各図において、シンボル点を追加した箇所を丸印３０で示し、シンボル点を削除した箇所を丸印３１で示し、シンボル点を値反転した箇所を丸印３２で示している。

例えば図１９に示す第３ビットに対する領域分割パターンは、シンボル点の追加及び削除により、全体で１０個の領域に分割され、比較的単純な境界線で画定されている。それに対して、図４に示す送信側のシンボル点配置における第３ビットに対する領域分割パターンは、全体で２１個の領域に分割され、各領域が複雑に入り込んだパターンとなっている。また例えば図２２に示す第６ビットに対する領域分割パターンは、シンボル点の追加及び値反転により、全体で４個の領域に分割され、比較的単純な境界線で画定されている。それに対して、図７に示す送信側のシンボル点配置における第６ビットに対する領域分割パターンは、全体で１０個の領域に分割され、更には各領域が複雑に入り込んだパターンとなっている。

なおシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つは、上記の例から分かるように、１シンボルに対応する複数個のビットの各ビット毎に（即ち第１ビット乃至第７ビットの各々について）行なわれている。この結果、図１７乃至図２３に示すシンボル点配置において、１シンボルに対応する複数個のビットのうち少なくとも１つのビットのシンボル点配置が他のビットのシンボル点配置と異なるものとなってよい。具体的には、例えば図１７の第１ビットのシンボル点配置と図１８の第２ビットのシンボル点配置とは異なる配置パターンとなっている。また図１７乃至図２３に示すシンボル点配置において、１シンボルに対応する複数個のビットのビットパターンのうち、それに対応するシンボル点が存在しないビットパターンがある。例えば図２２で、丸印３２の内部のシンボル点の値を０から１に反転してあるので、図１の例えば右上に示す００００００１に対応するビットパターンは、図１７乃至図２３に示すシンボル点配置において存在しない。

図２４は、第１ビットの領域分割パターンの場合を例にとり、シンボル点の追加により領域分割パターンが簡素化される様子を示す図である。図２４の上段には、図２に示す送信側のシンボル点配置における第１ビットの領域分割パターンの第１象限の部分が示される。この第１象限の右上の部分が、領域番号６，８，９の細かな領域に分割されている。それに対して図２４の中段に示すように、第１象限の右上の部分において４つのシンボル点４０を、その周囲のシンボル点の配列を延長する配列位置に、即ち周囲のシンボル点の縦横のピッチと同一の縦横のピッチとなる位置に追加する。このとき図示する領域ａにおいて、値０の最近点の座標は（９Ａ，９Ａ）となり、値１の最近点の座標は（−Ａ，９Ａ）となる。この値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係は、実数軸方向に１０Ａの差で虚数軸方向に０の差となり、領域番号５の領域の値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係と同一となる。従って、領域ａのＬＬＲ計算式は、領域番号５の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。また領域ｂについても同様であり、領域ｂのＬＬＲ計算式は、領域番号５の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。更に、図示する領域ｃにおいて、値０の最近点の座標は（１１Ａ，９Ａ）となり、値１の最近点の座標は（−Ａ，９Ａ）となる。この値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係は、実数軸方向に１２Ａの差で虚数軸方向に０の差となり、領域番号７の領域の値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係と同一となる。従って、領域ｃのＬＬＲ計算式は、領域番号７の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。また領域ｄについても同様であり、領域ｄのＬＬＲ計算式は、領域番号７の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。図２４の下段には、領域が統合された様子が示される。

図２５は、第３ビットの領域分割パターンの場合を例にとり、シンボル点の削除により領域分割パターンが簡素化される様子を示す図である。図２５の上段には、図４に示す送信側のシンボル点配置における第３ビットの領域分割パターンの第１象限の部分が示される。この第１象限の左上の部分が、領域番号２，３，５，６の細かな領域に分割されている。それに対して、この第１象限の左上の部分にある４つのシンボル点４１を削除することにより、図２５の中段に示すように、第１象限の左上の部分においてシンボル点が存在しない状態となる。このとき図示する領域２において、値０の最近点の座標は（Ａ，７Ａ）となり、値１の最近点の座標は（５Ａ，７Ａ）となる。この値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係は、実数軸方向に４Ａの差で虚数軸方向に０の差となり、領域番号１の領域の値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係と同一となる。従って、領域２のＬＬＲ計算式は、領域番号１の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。また領域３−ａについても同様であり、領域３−ａのＬＬＲ計算式は、領域番号１の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。更に、図示する領域５−ａにおいて、値０の最近点の座標は（３Ａ，７Ａ）となり、値１の最近点の座標は（５Ａ，７Ａ）となる。この値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係は、実数軸方向に２Ａの差で虚数軸方向に０の差となり、領域番号４の領域の値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係と同一となる。従って、領域５−ａのＬＬＲ計算式は、領域番号４の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。領域３−ｂ，５−ｂ，６についても、同様の考え方で、領域番号７又は８の領域に併合される。図２５の下段には、領域が統合された様子が示される。

図２６は、第６ビットの領域分割パターンの場合を例にとり、シンボル点の値反転により領域分割パターンが簡素化される様子を示す図である。図２６の上段には、図７に示す送信側のシンボル点配置における第６ビットの領域分割パターンの第１象限の部分が示される。図２６の上段から中段への変化において、図示の第１象限の右上の部分に４つのシンボル点４３が追加されると共に、中央上部にある４つのシンボル点４２の値が０から１に反転されている。この結果、図示の第1象限内において、横方向に延びる各行は６個のシンボル点を含み、これら６個のシンボル点の値は各行で同一となる。この結果、図２６の中段に示す領域番号５，６−ａ，６−ｂ，７，８，９，１０−ａ，１０−ｂ，１１の領域は全て、領域番号３又は４の領域に併合される。即ち例えば、領域６−ａにおいて、値０の最近点の座標は（３Ａ，７Ａ）又は（５Ａ，７Ａ）となり、値１の最近点の座標は（３Ａ，９Ａ）又は（５Ａ，９Ａ）となる。この値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係は、実数軸方向に０の差で虚数軸方向に２Ａの差となり、領域番号３の領域の値０の最近点と値１の最近点との相対的な位置関係と同一となる。従って、領域６−ａのＬＬＲ計算式は、領域番号３の領域のＬＬＲ計算式と同一となる。図２６の下段には、領域が統合された様子が示される。

図２７乃至図３３は、図１７乃至図２３に示す各領域についての領域条件式及びＬＬＲ計算式を示す表である。例えば、図２７には、図１７に示す第１ビットの全領域（領域番号１乃至６）について、領域条件式及びＬＬＲ計算式が示される。図２７において、受信信号点が例えば０≦｜ｙ_Ｉ｜＜２Ａの領域条件式を満たすならば領域１に属することになり、その場合のＬＬＲ演算式は前述のＬ（１）の計算式となる。また例えば図２９には、図１９に示す第３ビットの全領域（領域番号１乃至１０）について、領域条件式及びＬＬＲ計算式が示される。この図２９に示す領域の数及び領域条件式は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示される第３ビットの領域の数及び領域条件式と比較して、領域数が少なくなっていると共に領域条件式がより単純なものとなっている。即ち、シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを行なうことにより、領域判定処理の対象となる領域数が、送信側のシンボル点配置における領域数よりも少なくなっている。より一般的に言えば、シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを行なうことにより、領域判定処理の総比較演算数が、送信側のシンボル点配置における領域判定処理の総比較演算数よりも少なくなっている。なお特別領域という領域が規定されているが、これについては後程説明する。

図３４は、領域分割の方法を示すフローチャートである。例えば図１に示す１２８ＱＡＭのシンボル点配置に対して、図３４に示すフローチャートの処理を適用することにより、図１７乃至図２３に示すような領域分割パターンが得られる。ステップＳ１では、送信側のコンスタレーションに対して、仮想点の配置（即ち送信側に存在しないシンボル点の追加）、配置点の削除（即ち送信側に存在するシンボル点の受信側での削除）、及び配置点の反転（即ちシンボル点の値反転）の少なくとも１つを実行する。例えば図１９に示すように追加と削除とを組み合わせてもよいし、或いは追加、削除、及び値反転の３つを組み合わせて同時に用いてもよい。ステップＳ２では、ＬＬＲの計算式を適用した場合に同一演算式となる範囲を領域化する。即ち、複素平面上でＬＬＲ計算式が同一の計算式となる範囲が同一の領域となるように、複素平面を複数の領域に分割する。

図３５は、追加、削除、及び値反転の３つを組み合わせて同時に用いる場合の一例を示す図である。コンスタレーションの一部が、図３５の上段に示すような４つのシンボル点の配置になっているとする。この場合、図３５の下段に示すように仮想点を配置（シンボル点を追加）し、配置点反転（シンボル点の値反転）し、配置点削除（シンボル点削除）することにより、値が全て０である４つのシンボル点が縦２点×横２点のマトリクス状の配置となる。このような整然とした配置とすることにより、領域数の削減や領域間の境界線の簡素化が期待できる。

図３６は、デマッピング部２３の構成の一例を示す図である。図３６において、図１６と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は適宜省略する。図３６に示すデマッピング部２３は、｜Ｙ_Ｉ｜＆｜Ｙ_Ｑ｜算出部５１、比較判定部５２、領域分割テーブル５３−１乃至５３−７、ＬＬＲ演算部２６、及びビット幅削減部２７を含む。｜Ｙ_Ｉ｜＆｜Ｙ_Ｑ｜算出部５１、比較判定部５２、及び領域分割テーブル５３−１乃至５３−７が、図１６の領域判定部２５に相当する。

｜Ｙ_Ｉ｜＆｜Ｙ_Ｑ｜算出部５１は、受信信号点ｙを受け取り、その同相成分Ｙ_Ｉ及び直交成分Ｙ_Ｑのそれぞれの絶対値｜Ｙ_Ｉ｜及び｜Ｙ_Ｑ｜を求める。比較判定部５２は、｜Ｙ_Ｉ｜及び｜Ｙ_Ｑ｜に基づいて、図３６に比較判定処理５４として示す１２個の比較式のそれぞれが満たされるか否かを判定する。これら１２個の比較式は、図２７乃至図３３の領域条件式中に現れる全ての比較式を網羅している。なお領域分割パターンの境界上においては、境界の一方の側のＬＬＲ計算式を用いるか境界の他方の側のＬＬＲ計算式を用いるかに関わらず、同じ計算結果となる。従って、比較式の不等号がイコール“＝”を含むか否かの違いは問題とならない。また図３６において、比較判定処理５６として示す第１３乃至第２３の比較式は、送信側のシンボル点配置に対応する図９乃至図１５の領域条件式中に現れる比較式である。比較判定部５２においては、シンボル点の追加、削除、及び値反転の処理により、比較判定処理５６の比較式を実行不要となっている。即ち、比較判定部５２の回路規模が、シンボル点の追加、削除、及び値反転の処理を行なわない場合と比較して、小さな回路規模となる。

比較判定部５２は、１２個の比較式のそれぞれについて比較式の条件を満たすか否かを示すフラグ信号ｆｌａｇ１乃至ｆｌａｇ１２を出力する。これらフラグ信号ｆｌａｇ１乃至ｆｌａｇ１２は、領域分割テーブル５３−１乃至５３−７に入力される。領域分割テーブル５３−１乃至５３−７は、フラグ信号ｆｌａｇ１乃至ｆｌａｇ１２に基づいて、受信信号ｙが属する領域を示す領域判定信号を出力する。ここで領域分割テーブル５３−１乃至５３−７は、それぞれ第１ビット乃至第７ビットの領域を判定する。即ち、領域分割テーブル５３−ｋ（ｋ＝１〜７）は、第ｋビットｂ_ｋの領域分割パターンにおいて受信信号点ｙが属する領域を示す領域判定信号を出力する。例えば第１ビットの場合、図２７に示すように領域番号１乃至６の６個の領域がある。６個の領域を示すためには、３ビット幅の領域判定信号があればよい。領域分割テーブル５３−１には、フラグ信号ｆｌａｇ１乃至ｆｌａｇ１２が示す１２個の判定式の成否の組み合わせに対して、出力すべき３ビット幅の領域判定信号が登録されている。領域分割テーブル５３−１は、入力されたフラグ信号ｆｌａｇ１乃至ｆｌａｇ１２に応じた３ビット幅の領域判定信号を出力することにより、６個の領域のうちで受信信号点ｙが属する１つの領域を示すことができる。

ＬＬＲ演算部２６は、領域分割テーブル５３−１乃至５３−７からの領域判定信号に基づいて、第１ビット乃至第７ビットについてのＬＬＲを計算する。即ち、ＬＬＲ演算部２６は、各ビット毎に、特定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲを計算する。
ビット幅削減部２７は、計算されたＬＬＲを量子化することにより、ビット幅を削減する。

図３７は、領域分割の方法の変形例を示すフローチャートである。図３７に示すフローチャートのステップＳ１及びステップＳ２は、図３４に示す変形例のフローチャートのステップＳ１及びステップＳ２と同様である。図３７に示す変形例では、これらステップＳ１及びステップＳ２の処理に加えて、更にステップＳ３の処理が設けられている。このステップＳ３では、ＬＬＲ演算値の誤差が大きくなる領域を、事後補正処理を行なう特別領域とする。ステップＳ１において、シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行するということは、正しいシンボル点配置（送信側で用いたシンボル点配置）とは異なる計算をしていることになる。従って、受信信号の値によっては、復号処理において誤差が大きくなり、正しい送信データが再生できない可能性がある。図３７に示す変形例では、シンボル点が配置された複素平面上で誤差が大きくなる領域を予め調べておき、この領域を特別領域として設定しておく。信号受信時に領域判定処理を行なう際には、受信信号点ｙが所定の領域（即ち上記特別領域）に属する場合には、補正により誤差を小さくするために、通常のＬＬＲ計算式を用いて計算したＬＬＲ計算値とは異なるＬＬＲ計算値を求める。

図３８は、図３７に示す領域分割方法を図１に示す１２８ＱＡＭに適用した場合の具体的な領域分割の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１で、着目ビット位置を示す変数ｉを初期値１に設定する。ステップＳ２で、変数ｉの値を判断する。ｉ＝１であればステップＳ３、ｉ＝３であればステップＳ４、ｉ＝４であればステップＳ５、ｉ＝５であればステップＳ６、ｉ＝６であればステップＳ７、ｉ＝７であればステップＳ８を実行する。これらステップＳ３乃至Ｓ８では、図１７乃至図２３に示したようなシンボル点の追加、削除、及び値反転の処理を実行する。ｉ＝２の場合には、シンボル点の追加、削除、及び値反転の何れの処理も実行しない。

ステップＳ９で、ＬＬＲの計算式を適用した場合に同一演算式となる範囲を領域化する。即ち、複素平面上でＬＬＲ計算式が同一の計算式となる範囲が同一の領域となるように、複素平面を複数の領域に分割する。ステップＳ１０で、変数ｉの値を判断する。ｉ＝３であればステップＳ１１の補正処理、ｉ＝６であればステップＳ１２の補正処理を実行する。ｉの値がそれ以外の場合には、補正処理は実行しない。ステップＳ１１では、第３ビットに対して所定の不等式（図２９の特別領域の領域条件式）を満たす領域を特別領域とする。更に、この特別領域に受信信号点が属する場合には、特別領域処理としてステップＳ１１に示す式（図２９の特別領域のＬＬＲ計算式）の値を、ＬＬＲ計算値に加算することを規定しておく。ステップＳ１２では、第６ビットに対して所定の不等式（図３２の特別領域の領域条件式）を満たす領域を特別領域とする。更に、この特別領域に受信信号点が属する場合には、特別領域処理としてステップＳ１２に示す式の値（図３２の特別領域のＬＬＲ計算式）でＬＬＲ計算値を置き換えることを規定しておく。

図３９は、デマッピング部２３の構成の変形例を示す図である。図３９において、図３６と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その説明は適宜省略する。図３９に示すデマッピング部２３は、｜Ｙ_Ｉ｜＆｜Ｙ_Ｑ｜算出部５１、比較判定部５２、領域分割テーブル５３−１乃至５３−７、ＬＬＲ演算部２６、及びビット幅削減部２７を含む。デマッピング部２３は更に、領域分割テーブル５３−８及び５３−９、セレクタ（ＳＥＬ）６１、特別領域のＬＬＲ演算部６２、及びセレクタ（ＳＥＬ）６３を含む。領域分割テーブル５３−１乃至５３−７が図３６で説明したように領域判定を行ない、ＬＬＲ演算部２６が図３６で説明したように領域判定結果に従ってＬＬＲ計算を行なう。

領域分割テーブル５３−８は、第３ビットに対する図２９に示す特別領域に受信信号点ｙが属する場合に、その出力をアサートする。領域分割テーブル５３−９は、第６ビットに対する図３２に示す特別領域に受信信号点ｙが属する場合に、その出力をアサートする。セレクタ６１及び６３は、領域分割テーブル５３−８又は５３−９の出力がアサートされない限り、ＬＬＲ演算部２６の出力するＬＬＲ計算値を、特別領域のＬＬＲ演算部６２を介することなくビット幅削減部２７にそのまま供給する。

領域分割テーブル５３−８又は５３−９の出力がアサートされると、ＬＬＲ演算部２６のＬＬＲ計算値出力は、セレクタ６１により特別領域のＬＬＲ演算部６２に供給されて、補正処理が実行される。この例の場合、特別領域のＬＬＲ演算部６２は、領域分割テーブル５３−８の出力のアサートに応答して、図２９の特別領域のＬＬＲ計算式の値をＬＬＲ演算部２６のＬＬＲ計算値出力に加算する。また特別領域のＬＬＲ演算部６２は、領域分割テーブル５３−９の出力のアサートに応答して、図３２の特別領域のＬＬＲ計算式の値でＬＬＲ演算部２６のＬＬＲ計算値出力を置き換える。セレクタ６３は、領域分割テーブル５３−８又は５３−９の出力がアサートされると、特別領域のＬＬＲ演算部６２の出力をビット幅削減部２７に供給する。

図４０は、復号処理のビットエラーレートを比較する図である。図４０において、横軸はＳＮＲ（信号対雑音比）であり、縦軸はＢＥＲ（ビットエラーレート）である。図４０に示すＢＥＲ特性は、送信系、伝送系、及び受信系を計算機上に構築して、送受信処理を計算機シミュレーションにより実現して求めたものである。シミュレーション条件としては、ＬＤＰＣ符号化を用いて、符号長が４８３０、符号化率が５５／５８であり、通信路にはＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise：加法的白色ガウス雑音）のものを仮定している。また復号アルゴリズムとしては、Normalized Min-sumアルゴリズムを用いている。

図４０において、送信側でのシンボル点配置に対応する図９乃至図１５の領域条件式及びＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲ計算した場合のＢＥＲ特性が特性曲線７１により示される。また特性曲線７２は、シンボル点を追加、削除、及び値反転したシンボル点配置に対応する図２７乃至図３３の領域条件式及びＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲ計算した場合のＢＥＲ特性を示す。特性曲線７１と比較して、特性曲線７２は、ＳＮＲが良好な領域において僅かにＢＥＲが低下しているが、全体としては略同程度のＢＥＲを達成している。即ち、シンボル点を追加、削除、及び値反転したシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従いＬＬＲ計算しても、送信側と同一のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従いＬＬＲ計算した場合と略同程度のＢＥＲ特性が得られることが分かる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。

なお本願発明は以下の内容を含むものである。
（付記１）
送信側の第１のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる第２のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定する領域判定ユニットと、
前記判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲを計算するＬＬＲ演算ユニットと
を含むことを特徴とする信号処理装置。
（付記２）
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つは、１シンボルに対応する複数個のビットの各ビット毎に行なわれていることを特徴とする付記１記載の信号処理装置。
（付記３）
前記受信信号点が所定の領域に属するか否かを判定し、前記受信信号点が前記所定の領域に属する場合には、前記ＬＬＲ計算式を用いて計算したＬＬＲ計算値とは異なるＬＬＲ計算値を求めることを特徴とする付記１又は２記載の信号処理装置。
（付記４）
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つにより、前記第２のシンボル点配置における領域判定処理の総比較演算数が、前記第１のシンボル点配置における領域判定処理の総比較演算数よりも少なくなっていることを特徴とする付記１乃至３何れか一項記載の信号処理装置。
（付記５）
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つにより、前記第２のシンボル点配置における領域数が、前記第１のシンボル点配置における領域数よりも少なくなっていることを特徴とする付記１乃至４何れか一項記載の信号処理装置。
（付記６）
前記第２のシンボル点配置において、１シンボルに対応する複数個のビットのうち少なくとも１つのビットのシンボル点配置が他のビットのシンボル点配置と異なることを特徴とする付記１乃至５何れか一項記載の信号処理装置。
（付記７）
前記第２のシンボル点配置において、１シンボルに対応する複数個のビットの所定のビットパターンに対応するシンボル点が存在しないことを特徴とする付記１乃至６何れか一項記載の信号処理装置。
（付記８）
送信側のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られるシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定し、
前記判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲを計算する
各段階を含むことを特徴とする信号処理方法。
（付記９）
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つは、シンボル点に対応するデータの各ビット毎に行なわれていることを特徴とする付記１記載の信号処理方法。
（付記１０）
前記受信信号点が所定の領域に属するか否かを判定し、
前記受信信号点が前記所定の領域に属する場合には、前記ＬＬＲ計算式を用いて計算したＬＬＲ計算値とは異なるＬＬＲ計算値を求める
各段階を更に含むことを特徴とする信号処理方法。
（付記１１）
アナログ受信信号をデジタル受信信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタル受信信号を復調して復調された受信信号を生成する復調部と
前記復調された受信信号からＬＬＲを演算するＬＬＲ演算部と、
前記ＬＬＲに基づいて復号処理を行なう復号部と
を含み、前記ＬＬＲ演算部は、
送信側の第１のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる第２のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定する領域判定ユニットと、
前記判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いてＬＬＲを計算するＬＬＲ演算ユニットと
を含むことを特徴とする受信装置。

１０送信装置
１１符号化部
１２マッピング部
１３変調部
１４Ｄ／Ａ変換部
１５通信路
２０受信装置
２１Ａ／Ｄ変換部
２２復調部
２３デマッピング部
２４復号部
２５領域判定部
２６ＬＬＲ演算部
２７ビット幅削減部

Claims

送信側の第１のシンボル点配置に対してシンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つを実行して得られる第２のシンボル点配置に基づいた領域分割パターンに従い、受信信号点の属する領域を判定する領域判定ユニットと、
前記判定された領域に応じたＬＬＲ計算式を用いて、受信信号の所定ビットに関するＬＬＲを計算するＬＬＲ演算ユニットと
を含み、前記領域は、各領域の内部において前記ＬＬＲ計算式が同一になるように複素平面が分割された複数の領域のうちの一つであり、前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つにより、前記第２のシンボル点配置における前記領域分割パターンが、前記第１のシンボル点配置における領域分割パターンよりも幾何学的に簡素化されることを特徴とする信号処理装置。
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つは、１シンボルに対応する複数個のビットの各ビット毎に行なわれていることを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
前記受信信号点が所定の領域に属するか否かを判定し、前記受信信号点が前記所定の領域に属する場合には、前記ＬＬＲ計算式を用いて計算したＬＬＲ計算値とは異なるＬＬＲ計算値を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の信号処理装置。
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つにより、前記第２のシンボル点配置における領域判定処理の総比較演算数が、前記第１のシンボル点配置における領域判定処理の総比較演算数よりも少なくなっていることを特徴とする請求項１乃至３何れか一項記載の信号処理装置。
前記シンボル点の追加、削除、及び値反転の少なくとも１つにより、前記第２のシンボル点配置における領域数が、前記第１のシンボル点配置における領域数よりも少なくなっていることを特徴とする請求項１乃至４何れか一項記載の信号処理装置。