JP5843579B2 - 送信装置、受信装置および変調方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明にかかる送信装置である送信機1の構成例を示す図である。また、図2は、図1に示した送信機1からの信号を受信する受信装置である受信機2の構成例を示す図である。本実施の形態では、送信側と受信側が1対1の無線通信システムを想定する。また、送信側の通信装置を構成している送信機(図1に示した送信機1)は、受信側の通信装置を構成している受信機(図2に示した受信機2)に対して、2つのデータストリームを送信するものとする。各データストリームには、所要受信品質(所要通信品質)および所要伝送レートが個別に規定されており、送信機1は、各データストリームが所要受信品質および所要伝送レートを満たすように、階層変調を行う。なお、図1および図2に示したストリーム#1を高優先度データ、ストリーム#2を低優先度データとする。
まず、送信機1の構成要素について説明する。
<符号化部11,12>
符号化部11は、ストリーム#1、つまり高優先度データに対する符号化処理を行うものである。また符号化部12は、ストリーム#2、つまり低優先度データに対する符号化処理を行うものである。ストリーム#1および#2に対して、予め定められた個別の所要伝送レートが存在するため、符号化部11および12は、それぞれ固定符号化率の符号化処理を行うものとする。
テーブル記憶部13では、階層変調時に用いる変調方式とそれに対応するマッピングパターンおよびビット割り当て位置パターンの情報とを記憶しており、制御部14からの読み出し指示内容に対応するマッピングパターンとビット割り当て位置パターンの情報を出力する。ここで、階層変調に用いる変調方式については、ストリーム#1とストリーム#2の所要伝送レートが予め定められているため、必要とする伝送レートに応じた変調方式を使用する。例えば、ストリーム#1が2bit/symbol、ストリーム#2が4bit/symbolの伝送レートが要求されているとした場合、階層変調処理では図3に示す64QAMの変調方式を使用する。64QAMは6bitのデータを1信号点で送信することから、送信機1では、64QAMの6bitのうち、2bitをストリーム#1、残り4bitをストリーム#2に使用する。このとき、どのビットをどちらのストリームに割り当てるかは、マッピングパターンに従う。マッピングパターンとは、図3に示した各信号点に割り当てるビットのマッピング規則を意味する。例えば、マッピングパターンとして、図4と図5の2種類のパターンを使用する。図4はI軸およびQ軸に対して対称にマッピングしたパターン(以降、マッピングパターンAと称する)であり、図5はI軸およびQ軸に対して非対称にマッピングしたパターン(以降、マッピングパターンBと称する)である。マッピングパターンAはグレイ符号であるが、本発明はグレイ符号に限定されるものではない。マッピングパターンBのような非グレイ符号であっても構わない。
図4のマッピングパターンAの場合、b1〜b6の6ビットのうち、b1,b2,b3はI軸へ、b4,b5,b6はQ軸へマッピングしている。これは、b1,b2,b3はI軸成分のみでビット判定が可能であり、b4,b5,b6はQ軸成分のみでビット判定が可能であることを意味する。なお、本発明は、I軸,Q軸へのマッピンングに限定するものではなく、ここではマッピングの一例として挙げている。
[信頼度]
(b1,b4)>(b2,b5)>(b3,b6)
パターンA2:s1=[b1,b2],s2=[b3,b4,b5,b6]
パターンA3:s1=[b2,b5],s2=[b1,b3,b4,b6]
パターンA4:s1=[b1,b3],s2=[b2,b4,b5,b6]
パターンA5:s1=[b2,b3],s2=[b1,b4,b5,b6]
パターンA6:s1=[b3,b6],s2=[b1,b2,b4,b5]
図5のマッピングパターンBの場合、b1〜b6のビットのうち、b1,b3,b6はI軸へ、b2,b4,b5はQ軸へマッピングしている。また、マッピングパターンBはI軸,Q軸に対して非対称のマッピングパターンである。これは、b1〜b6のビット判定が、ビットごと異なることを意味している。
[信頼度]
b1>b2>b3>b4>b5>b6
パターンB1:s1=[b1,b2],s2=[b3,b4,b5,b6]
パターンB2:s1=[b1,b3],s2=[b2,b4,b5,b6]
パターンB3:s1=[b1,b4],s2=[b2,b3,b5,b6]
パターンB4:s1=[b1,b5],s2=[b2,b3,b4,b6]
パターンB5:s1=[b1,b6],s2=[b2,b3,b4,b5]
パターンB6:s1=[b2,b3],s2=[b1,b4,b5,b6]
パターンB7:s1=[b2,b4],s2=[b1,b3,b5,b6]
パターンB8:s1=[b2,b5],s2=[b1,b3,b4,b6]
パターンB9:s1=[b2,b6],s2=[b1,b3,b4,b5]
パターンB10:s1=[b3,b4],s2=[b1,b2,b5,b6]
パターンB11:s1=[b3,b5],s2=[b1,b2,b4,b6]
パターンB12:s1=[b3,b6],s2=[b1,b2,b4,b5]
パターンB13:s1=[b4,b5],s2=[b1,b2,b3,b6]
パターンB14:s1=[b4,b6],s2=[b1,b2,b3,b5]
パターンB15:s1=[b5,b6],s2=[b1,b2,b3,b4]
制御部14では、ストリーム#1およびストリーム#2に使用する階層変調のマッピングパターンとビット割り当て位置のパターンをテーブル記憶部13より読み出し、読み出したパターンを変調部15へと通達する処理を行う。ストリーム#1およびストリーム#2は予め決められた所要受信品質で伝送するため、ストリームごとの所要受信品質をもとに、テーブル記憶部13から読み出すマッピングパターンとビット割り当て位置のパターンを決定する。テーブル記憶部13には、パターンA1〜A6とパターンB1〜B15の合計21パターンが記憶されているので、制御部14は、この中からストリーム#1とストリーム#2の所要受信品質を満たすパターンを選択する。
変調部15は符号化されたストリーム#1とストリーム#2のデータに対して、制御部14から通達される階層変調のパターンに応じて階層変調処理を行う。例えば、制御部14から通達された階層変調のパターンをパターンA1とした場合、パターンA1はs1=[b1,b4],s2=[b2,b3,b5,b6]である。そのため、変調部15は、ストリーム#1の2bitを第1ビット(b1)と第4ビット(b4)に割り当て、ストリーム#2の4bitを第2ビット(b2)、第3ビット(b3)、第5ビット(b5)、第6ビット(b6)に割り当てる。変調部15は、割り当てた6bit(b1〜b6)の値に応じた信号点(図4参照)を選択し、マッピングデータを生成する。生成したマッピングデータは送信部16に出力する。
次に、受信機2の構成要素について説明する。
<テーブル記憶部23>
テーブル記憶部23では、送信側のテーブル記憶部13と同じマッピングパターンを記憶しており、制御部24からの読み出し指示に対応するマッピングパターンを出力する。
制御部24は、送信側で使用されたものと同じマッピングパターンをテーブル記憶部23から読み出し、読み出したマッピングパターンを復調部25へ出力する。ここで、ストリーム#1およびストリーム#2の所要受信品質と所要伝送レートは予め定められているため、送信側からの情報なしに、送信側で使用されたものと同一のマッピングパターンを選択できる。よって、送信側(送信機1)でパターンA1が使用された場合には、マッピングパターンとしてパターンA1を読み出し、復調処理で使用するマッピングパターンとして復調部25へ通知する。
復調部25は、受信部22から入力される受信信号に対して復調処理を行う。復調処理におけるデマッピング処理では、制御部24から通知されたマッピングパターンを使用し、受信信号1シンボル分から、6bit分の尤度情報を生成する。ここでは、マッピングパターンはパターンA1であることから、復調部25は、まず、図4に示したマッピングパターンAを使用してデマッピングを行う。次に、デマッピングにより生成したビット当たりの尤度情報を、パターンA1に従って、ストリーム#1とストリーム#2に分配する。第nビット(n=1,2,…,6)の尤度情報をlnとすると、ビット割り当てパターンがパターンA1の場合の具体的な分配処理は以下の通りとなる。
l1 → ストリーム#1
l2 → ストリーム#2
l3 → ストリーム#2
l4 → ストリーム#1
l5 → ストリーム#2
l6 → ストリーム#2
復号部26は、入力されるストリーム#1の尤度情報に対して復号処理を行い、復号結果を出力する。同様に、復号部27は、入力されるストリーム#2の尤度情報に対して復号処理を行い、復号結果を出力する。ここで、復号部26および27では符号化時の符号化率は既知である。これは、ストリーム#1,ストリーム#2の所要受信品質および所要伝送レートが予め定められていることから、固定の符号化率が使用されるためである。
実施の形態1では、I軸,Q軸に対して対称および非対称のマッピングパターン(マッピングパターンA,B)を階層変調時に使用するマッピングパターンとする方法について示した。I軸,Q軸に対して非対称のマッピングパターンBを使用する場合には、復調時のデマッピング処理において、I軸,Q軸に対して別のデマッピング処理を行う必要がある。これに対して、本実施の形態では、I軸に対するデマッピング処理とQ軸に対するデマッピング処理として同様の処理を行う。すなわち、I軸,Q軸に対して非対称のマッピングパターンを使用せず、I軸,Q軸に対して対称のマッピングパターンのみを使用する。マッピングパターンについては複数種類用意する。
図6のマッピングパターンCの場合、b1〜b6の6ビットのうち、b1,b3,b6はI軸へ、b2,b4,b5はQ軸へマッピングしている。また、各ビットにおける信頼度の大きさは以下の通り順序付けすることができる。
[信頼度]
(b1,b2)>(b3,b4)>(b5,b6)
パターンC2:s1=[b1,b3],s2=[b2,b4,b5,b6]
パターンC3:s1=[b1,b5],s2=[b2,b3,b4,b6]
パターンC4:s1=[b3,b4],s2=[b1,b2,b5,b6]
パターンC5:s1=[b3,b5],s2=[b1,b2,b4,b6]
パターンC6:s1=[b5,b6],s2=[b1,b2,b3,b4]
2 受信機
11,12 符号化部
13,23 テーブル記憶部
14,24 制御部
15 変調部
16 送信部
17,21 アンテナ
22 受信部
25 復調部
26,27 復号部
Claims (7)
- 所要通信品質および所要伝送レートが個別に定められた複数のデータストリームを階層変調して同時に送信する送信装置であって、
IQ平面上におけるI成分およびQ成分それぞれのマッピング位置を示すマッピングパターンと各データストリームを割り当てるビット位置を示すビット割り当て位置パターンの組み合わせを複数保持しておく記憶手段と、
前記複数のデータストリームそれぞれの所要通信品質および所要伝送レートを共に満足するマッピングパターンとビット割り当て位置パターンの組み合わせを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたマッピングパターンとビット割り当て位置パターンとに従って前記複数のデータストリームを階層変調する変調手段と、
を備えることを特徴とする送信装置。 - 前記記憶手段が保持しているマッピングパターンは、I成分を示す各ビットのそれぞれの信頼度の組み合わせとQ成分を示す各ビットのそれぞれの信頼度の組み合わせが同一となるパターンを含むことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
- 前記記憶手段が保持しているマッピングパターンは、I成分を示す各ビットのそれぞれの信頼度の組み合わせとQ成分を示す各ビットのそれぞれの信頼度の組み合わせが同一とならないパターンを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の送信装置。
- 前記記憶手段が保持しているマッピングパターンは、I成分を示す各ビットのそれぞれの信頼度の組み合わせとQ成分を示す各ビットのそれぞれの信頼度の組み合わせが同一となるパターンのみを含むことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
- 記憶手段が保持している各マッピングパターンにおいて、各信号点はグレイ符号を示すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の送信装置。
- 所要通信品質および所要伝送レートが個別に定められた複数のデータストリームを階層変調して同時に送信する送信装置から送信された信号を受信する受信装置であって、
IQ平面上におけるI成分およびQ成分それぞれのマッピング位置を示すマッピングパターンと各データストリームを割り当てるビット位置を示すビット割り当て位置パターンの組み合わせを複数保持しておく記憶手段と、
前記複数のデータストリームそれぞれの所要通信品質および所要伝送レートを共に満足するマッピングパターンとビット割り当て位置パターンの組み合わせを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたマッピングパターンとビット割り当て位置パターンとに従って前記送信装置からの受信信号を復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。 - 所要通信品質および所要伝送レートが個別に定められた複数のデータストリームを階層変調して同時に伝送する無線通信システムの送信側の通信装置が実行する変調方法であって、
IQ平面上におけるI成分およびQ成分それぞれのマッピング位置を示すマッピングパターンと各データストリームを割り当てるビット位置を示すビット割り当て位置パターンとの組み合わせ複数保持しておき、
前記複数のデータストリームを送信する際、送信するデータストリームそれぞれの所要通信品質および所要伝送レートを共に満足するマッピングパターンとビット割り当て位置パターンの組み合わせを選択する選択ステップと、
前記選択したマッピングパターンとビット割り当て位置パターンとに従って前記複数のデータストリームを階層変調する変調ステップと、
を含むことを特徴とする変調方法。
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