JP6000166B2 - 尤度生成回路および尤度生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、変調方式８ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）および変調方式１６ＱＡＭにおいて、軟判定誤り訂正復号時に必要となる尤度生成回路および尤度生成方法に関するものである。

軟判定誤り訂正復号時に使用する尤度は、受信シンボルに対して、送信ビットが１となるパタンのすべてのシンボル候補点との誤差（ユークリッド距離）の最小値と、送信ビットが０となるパタンのすべてのシンボル候補点との誤差の最小値をそれぞれ求め、その差を対数尤度比ＬＬＲ（Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）とするのが一般的である。

しかしながら、リアルタイムで動作する回路を構成する場合、誤差（ユークリッド距離）の計算で乗算を行う必要があり、その後に、複数の候補の中から最小値を選択する必要もある。このため、回路規模が大きくなる課題があった。

これに対して、受信信号とシンボルマッピングの関係から、あらかじめ計算不要なユークリッド距離の計算部分を排除することで、回路規模の低減を行う従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の図１に示された尤度生成回路は、遅延部１、位相回転部２、および２つのビット処理部１０ａ、１０ｂを備えている。また、ビット処理部１０ａは、加算部３ａ、最小値選択部４ａ、符号反映部５ａ、および軟判定値補正部６ａを備えている。同様に、ビット処理部１０ｂは、加算部３ｂ、最小値選択部４ｂ、符号反映部５ｂ、および軟判定値補正部６ｂを備えている。

遅延部１は、信号を遅延させる。位相回転部２は、位相回転させる回路であり、遅延部１により遅延させた信号ｒ０と、遅延させない信号ｒ１の２つの入力に対して、ｒ０の位相回転量と同量の位相回転をｒ１に加え、それぞれｒ０’とｒ１’として出力する。ここで、遅延部１により遅延させた信号ｒ０は、差動信号の基準信号となる。

加算部３ａ、３ｂは、位相回転部２の出力信号ｒ０’、ｒ１’に対して、可能性のあるユークリッド距離を計算する。最小値選択部４ａ、４ｂは、可能性のあるシンボルとのユークリッド距離の最小値を選択する。符号反転部５ａ、５ｂは、入力値の正負に応じて、符号を付加する。さらに、軟判定値補正部６ａ、６ｂは、選択した最小のユークリッド距離からＬＬＲの値を選択する。

位相回転部２では、９０度単位の回転を各シンボルに適用する。９０度単位の回転処理は、符号反転とＩ−ｃｈ（実数部）／Ｑ−ｃｈ（虚数部）の入れ替えで実現可能であり、回路規模を小さく実現できる。

加算部３ａ、３ｂは、加算を行う回路であるため、乗算回路に比較すれば、小規模な回路である。また、最小値選択部４ａ、４ｂは、３値の中から最小値を選択する回路であり、２つの比較器を用いて実現でき、小規模な回路である。さらに、符号反映部５ａ，５ｂは、ｒ１’の符号に応じて符号の反映を行うだけであり、小規模な回路である。

軟判定値補正部６ａ，６ｂは、固定値乗算の演算を行うが、固定値乗算は、ビットシフトと加算器で実現する手法や、参照テーブルを用いてテーブル引きをする手法などがあり、回路規模増加には、あまり影響を与えない。ここで、特許文献１は、最小値選択部４ａ、４ｂにおいては、３つの候補値からの選択でよいこと、軟判定値補正部６ａ、６ｂにおいては、固定値乗算でよいことを、式展開より明らかにしている。これにより、特許文献１は、回路規模の低減を実現している。

国際公開２０１２／０７０３６９号パンフレット

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１の回路は、式展開から明らかにした計算不要な部分を削除することで、回路削減を行っている。ここで、通信状況に応じて変調方式を変更する適応変調による通信の場合には、複数の変調方式に対応する必要がある。また、初期起動時に伝送路の状態に合わせて、変調方式を選択するような、チューニングをする場合においても，複数変調方式に対応する必要がある。そして、複数の変調方式をサポートする場合、変調方式毎に特許文献１における図５の尤度生成回路、もしくは拡張した尤度生成回路を実装する必要がある。この結果、回路規模が変調方式をサポートする数に応じて大きくなるという課題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、通信状況に応じて変調方式を変更する通信を行う場合に、回路規模を削減することのできる尤度生成回路および尤度生成方法を得ることを目的とする。

本発明に係る尤度生成回路は、通信状況に応じて変調方式８ＱＡＭと変調方式１６ＱＡＭのいずれか一方の変調方式が選択された際に、選択された変調方式に応じて受信信号の尤度を生成する尤度生成回路であって、選択されたいずれか一方の変調方式に応じてシンボルマッピング方式を選択するシンボルマッピング選択部と、シンボルマッピング選択部により選択されたシンボルマッピング方式に応じて、変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、変調方式８ＱＡＭのシンボルマッピングが変調方式１６ＱＡＭのシンボルマッピングに一致するように位相回転量を決定し、受信信号に位相回転処理を施し、変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、位相回転処理を施さずに受信信号をそのまま出力する位相回転部と、位相回転部による処理後の受信信号に対して、シンボルマッピング選択部により選択されたシンボルマッピング方式を用いて尤度を生成する、変調方式１６ＱＡＭに対応した尤度生成部と、変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、尤度生成部で生成された尤度のうち、３ビット分の尤度を選択して出力し、変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、尤度生成部で生成された尤度をそのまま出力する出力尤度値選択部とを備え、尤度生成部は、変調方式８ＱＡＭと変調方式１６ＱＡＭのそれぞれに対する尤度の生成を、変調方式１６ＱＡＭに対応した共通の回路を用いて実行するものである。

また、本発明に係る尤度生成方法は、通信状況に応じて変調方式８ＱＡＭと変調方式１６ＱＡＭのいずれか一方の変調方式が選択された際に、選択された変調方式に応じて受信信号の尤度を生成する尤度生成方法であって、選択されたいずれか一方の変調方式に応じてシンボルマッピング方式を選択する第１ステップと、第１ステップにより選択されたシンボルマッピング方式に応じて、変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、変調方式８ＱＡＭのシンボルマッピングが変調方式１６ＱＡＭのシンボルマッピングに一致するように位相回転量を決定し、受信信号に位相回転処理を施し、変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、位相回転処理を施さずに受信信号をそのまま出力する第２ステップと、第２ステップにより位相回転処理を施した場合には、位相回転処理後のシンボルマッピングが最適化されるようにビットマッピングを変更する第３ステップと、第２ステップによる処理後の受信信号に対して、第１ステップにより選択されたシンボルマッピング方式、および第３ステップにより最適化されたビットマッピングを用いて変調方式１６ＱＡＭに対応した尤度を生成する第４ステップと、変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、第４ステップで生成された尤度のうち、３ビット分の尤度を選択して出力し、変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、尤度生成部で生成された尤度をそのまま出力する第５ステップとを備えるものである。

本発明によれば、複数の変調方式（特に、８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ）をサポートしている回路にて、回路規模が大きくなる尤度生成処理の一部を共用化することにより、通信状況に応じて変調方式を変更する通信を行う場合に、回路規模を削減することのできる尤度生成回路および尤度生成方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における尤度生成回路の回路構成図である。 本発明の実施の形態１の尤度生成回路において、８ＱＡＭの代表的なシンボルマッピング方式の１つであるスター型に応じた位相回転量と、回転後の１６ＱＡＭシンボルマッピングとの関係を示した図である。 本発明の実施の形態１の尤度生成回路において、８ＱＡＭの代表的なシンボルマッピング方式の１つであるＱＡＭ型に応じた位相回転量と、回転後の１６ＱＡＭシンボルマッピングとの関係を示した図である。 本発明の実施の形態１における８ＱＡＭのＱＡＭ型で、１６ＱＡＭへマッピングした例を示す図である。

以下、本発明の尤度生成回路および尤度生成方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における尤度生成回路の回路構成図である。この図１に示した尤度生成回路は、８ＱＡＭと１６ＱＡＭの両方の変調方式に対応可能な回路である。

図１における尤度生成回路は、受信信号の位相を回転する位相回転部１１、１６ＱＡＭに対応した尤度生成部１２、変調方式に応じてシンボルマッピングを選択するシンボルマッピング選択部１３、および出力尤度値を選択する出力尤度値選択部１４で構成されている。

位相回転部１１は、変調方式８ＱＡＭの受信信号の尤度を生成する際に、８ＱＡＭのマッピングに応じて、受信信号に位相回転を与える回路である。

図２は、本発明の実施の形態１の尤度生成回路において、８ＱＡＭの代表的なシンボルマッピング方式の１つであるスター型に応じた位相回転量と、回転後の１６ＱＡＭシンボルマッピングとの関係を示した図である。同様に、図３は、本発明の実施の形態１の尤度生成回路において、８ＱＡＭの代表的なシンボルマッピング方式の１つであるＱＡＭ型に応じた位相回転量と、回転後の１６ＱＡＭシンボルマッピングとの関係を示した図である。

図２に示すように、スター型の場合には、π／１６の位相回転を行うことで、１６ＱＡＭのマッピングと完全に一致ではないが、近い位置に移動できる。また、図３に示すように、ＱＡＭ型の場合には、π／４の位相回転を行うことで、１６ＱＡＭのマッピングと一致させることができる。

なお、図２、図３で例に挙げた８ＱＡＭのマッピングだけでなく、位相回転により１６ＱＡＭマッピングの近くにマッピングできるシンボルマッピングに対しても、本方式は、同様に適用可能である。

また、図２、図３で挙げたマッピングに対する位相回転量（スター型は、π／１６、ＱＡＭ型は、π／４）については、本方式で位相回転量を限定するものでなく、８ＱＡＭのシンボルマッピングが，１６ＱＡＭのシンボルマッピングに近づく位相回転量であれば、他の位相回転量でも同様に適用可能である。

図４は、本発明の実施の形態１における８ＱＡＭのＱＡＭ型で、１６ＱＡＭへマッピングした例を示す図である。より具体的には、丸「○」で囲んであるシンボルが、位相回転量π／４を適用した場合の８ＱＡＭと１６ＱＡＭのシンボルマッピングの関係を示している。１６ＱＡＭのシンポル点の上に、４桁の２進数が記載されているが、本数字は、１６ＱＡＭのシンボルマッピングに対する４ビットのビットマッピングの例を示している。

８ＱＡＭは、３ビットで１シンボルを構成しているため，１６ＱＡＭの４ビット中から３ビットを選択することで、８ＱＡＭのビットマッピングと置き換えることができる。ここで、一例として、上位３ビットを８ＱＡＭのビットマッピングとする。

１６ＱＡＭに最適化したビットマッピングと、８ＱＡＭのシンボルの対応をつけると、隣接のシンボル間において、２ビット誤りとなるパタンが３パタン存在する。一方、８ＱＡＭに最適化した場合には、２ビット誤りとなるパタンを２パタンにすることができる。したがって、１６ＱＡＭベースのビットマッピングをそのまま使用した場合には、８ＱＡＭに最適でないケースが存在することとなる。

そこで、シンボルマッピング選択部１３は、各方式に最適化できるようにビットマッピングを選択する。このように、シンボルマッピング選択部１３は、８ＱＡＭのシンボルマッピング方式に合わせて、１６ＱＡＭのシンボルに対するビットマッピングを変更することで、８ＱＡＭのマッピング則に最適化させている。

そして、変調方式１６ＱＡＭに対応した尤度生成部１２は、変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、位相回転部による位相回転後の受信信号に対して、シンボルマッピング選択部により選択されたシンボルマッピング方式を用いて、尤度を生成する。

ここで、１６ＱＡＭは、４ビットで１シンボルなのに対して、８ＱＡＭは、３ビットで１シンボルとなる。そこで、出力尤度値選択部１４は、変調方式８ＱＡＭが選択されている際には、不要なビット尤度を後段の回路に引き渡さないように、３ビット尤度分だけを選択して出力する。

以上のように、実施の形態１によれば、変調方式８ＱＡＭが選択された場合にも、位相回転を与えることで、１６ＱＡＭの尤度生成部を共有でき、８ＱＡＭの尤度生成部を削減でき、回路規模を削減できる。さらに、位相回転後に、ビットマッピングを更新することで、８ＱＡＭのマッピング則に最適化させることが可能となる。

１１ 位相回転部、１２ 尤度生成部、１３ シンボルマッピング選択部、１４ 出力尤度値選択部。

Claims (4)

1. 通信状況に応じて変調方式８ＱＡＭと変調方式１６ＱＡＭのいずれか一方の変調方式が選択された際に、選択された変調方式に応じて受信信号の尤度を生成する尤度生成回路であって、
   選択されたいずれか一方の変調方式に応じてシンボルマッピング方式を選択するシンボルマッピング選択部と、
   前記シンボルマッピング選択部により選択されたシンボルマッピング方式に応じて、前記変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、前記変調方式８ＱＡＭのシンボルマッピングが前記変調方式１６ＱＡＭのシンボルマッピングに一致するように位相回転量を決定し、前記受信信号に位相回転処理を施し、前記変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、位相回転処理を施さずに前記受信信号をそのまま出力する位相回転部と、
   前記位相回転部による処理後の受信信号に対して、前記シンボルマッピング選択部により選択されたシンボルマッピング方式を用いて尤度を生成する、前記変調方式１６ＱＡＭに対応した尤度生成部と、
   前記変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、前記尤度生成部で生成された前記尤度のうち、３ビット分の尤度を選択して出力し、前記変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、前記尤度生成部で生成された前記尤度をそのまま出力する出力尤度値選択部と
   を備え、
   前記尤度生成部は、前記変調方式８ＱＡＭと前記変調方式１６ＱＡＭのそれぞれに対する尤度の生成を、前記変調方式１６ＱＡＭに対応した共通の回路を用いて実行する
   尤度生成回路。
2. 請求項１に記載の尤度生成回路において、
   前記シンボルマッピング選択部は、前記変調方式８ＱＡＭに対応する複数のシンボルマッピング方式を有しており、前記変調方式８ＱＡＭが前記変調方式として選択された場合には、前記変調方式８ＱＡＭに対応する前記複数のシンボルマッピング方式のうちの１つを選択し、
   前記位相回転部は、前記シンボルマッピング選択部により選択された１つのシンボルマッピング方式に応じて、前記変調方式８ＱＡＭのシンボルマッピングが前記変調方式１６ＱＡＭのシンボルマッピングに一致するように前記位相回転量を決定して前記受信信号の位相を回転させ、
   前記尤度生成部は、前記変調方式８ＱＡＭに対応する前記複数のシンボルマッピング方式のそれぞれに対する尤度を、前記変調方式１６ＱＡＭに対する尤度の生成回路を用いて生成し、
   前記出力尤度値選択部は、前記尤度生成部で生成された前記尤度のうち、３ビット分の尤度を選択して出力する
   尤度生成回路。
3. 請求項２に記載の尤度生成回路において、
   前記シンボルマッピング選択部は、位相回転後の前記変調方式８ＱＡＭのシンボルマッピングが最適化されるようにビットマッピングを変更し、
   前記尤度生成部は、前記変調方式８ＱＡＭに対応する前記複数のシンボルマッピング方式に対して、前記シンボルマッピング選択部により更新された前記ビットマッピングを用いて、最適なマッピング則で尤度を生成する
   尤度生成回路。
4. 通信状況に応じて変調方式８ＱＡＭと変調方式１６ＱＡＭのいずれか一方の変調方式が選択された際に、選択された変調方式に応じて受信信号の尤度を生成する尤度生成方法であって、
   選択されたいずれか一方の変調方式に応じてシンボルマッピング方式を選択する第１ステップと、
   前記第１ステップにより選択されたシンボルマッピング方式に応じて、前記変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、前記変調方式８ＱＡＭのシンボルマッピングが前記変調方式１６ＱＡＭのシンボルマッピングに一致するように位相回転量を決定し、前記受信信号に位相回転処理を施し、前記変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、位相回転処理を施さずに前記受信信号をそのまま出力する第２ステップと、
   前記第２ステップにより前記位相回転処理を施した場合には、前記位相回転処理後のシンボルマッピングが最適化されるようにビットマッピングを変更する第３ステップと、
   前記第２ステップによる処理後の受信信号に対して、前記第１ステップにより選択されたシンボルマッピング方式、および前記第３ステップにより最適化されたビットマッピングを用いて前記変調方式１６ＱＡＭに対応した尤度を生成する第４ステップと、
   前記変調方式８ＱＡＭが選択された場合には、前記第４ステップで生成された前記尤度のうち、３ビット分の尤度を選択して出力し、前記変調方式１６ＱＡＭが選択された場合には、前記尤度生成部で生成された前記尤度をそのまま出力する第５ステップと
   を備える尤度生成方法。

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