JPWO2016039236A1 - 無線通信装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

シンボル配置がスクランブルされた受信信号のＳＩＳＯ復号を、複雑さが削減された処理で実現する。シンボルの基準点の位置に対してではなく、シンボル番号に対してスクランブル処理しマッピングした基準点の座標を生成する。この基準点は、送信側のスクランブルを模擬したもので、第1マッピング手段により全てのシンボル番号に対して生成される。対応する元のシンボル番号の２進数表現が保持されているので、ビット尤度計算手段は、基準点と受信信号との距離に基づくビット尤度を容易に計算できる。算出されたビット尤度はその後、デインタリーブ、ＳＩＳＯ誤り訂正復号され、そこで得られるビット尤度は再びインタリーブされ、シンボル確率の計算に使われる。全ての計算されたシンボル確率と、上記第１マッピング手段と同様の第２マッピング手段が出力する、対応する基準点とが乗算されて、ソフトシンボルが生成される。

Description

本発明は、無線通信装置及び方法に関し、符号がインタリーブされ且つ変調シンボル点がスクランブルされた受信信号から、ソフトシンボルを計算してデータを復号する無線通信装置及び方法に関する。
例えば、非特許文献１のMIL-STD-188-110Bにおいては、送信側ベースバンド信号処理において、誤り訂正符号化されインタリーブ処理された変調ビット系列ｘ(m) （mはシンボル(時間方向の)番号）をシンボルマッピング番号N(m)に変換し、所定のスクランブルコードNSCR(m)によりスクランブル処理して送信シンボル番号NTX(m)に変換し、それを当該マッピングルールに基づきPSK（Phase-Shift Keying）変調あるいはQAM（Quadrature Amplitude Modulation）変調を行い送信することが規定されている。
また、非特許文献１のAppendix Cにおいては、使用する変調方式としてQPSK（Quadrature-PSK）、8PSK、16QAM、32QAM、64QAMが規定され、それらのスクランブル処理は以下の様に規定されている。
PSKのスクランブル処理は、
Figure 2016039236
 である。ここで、mod(A,B)は、AをBで除算したときの剰余である。図１にPSKの送信シンボルマッピング番号とその配置を示す。図１と数式１より、PSKのスクランブルは(π/4)*NSCR(m)の位相回転操作となっていることが分かる。
QAMのスクランブル処理は、
Figure 2016039236
 である。ここで、bitxor(A,B)はA，Bをそれぞれ２進数に変換して各ビットのXOR（排他的論理和）をとる演算である。上式の通り、QAMの場合、PSKのような単純な位相回転ではなく、シンボルマッピング点が不規則に入れ替わるスクランブル処理である。さらに、MIL-STD-188-110B Appendix CのQAMのシンボルマッピング点は、図２に示すように、一般的な格子状ではない配置（12/4 star QAM）となっている。
等化判定処理で硬判定を行う場合は、硬判定した受信ビット系列に対して、各変調方式のスクランブル処理の逆の操作によるデスクランブル処理を行えば良い。
従来技術の特許文献１では、シンボルマッピングした信号を送信側ベースバンド信号処理部で(π/4) * NSCR(m)位相回転させ、受信側ベースバンド信号処理部では受信検波信号を-(π/4) * NSCR(m)させることでデスクランブルに相当する処理を行い、またはマッピングした基準点信号を(π/4) * NSCR(m)位相回転させる、あるいは基準点信号シンボルマッピング番号N(m)とスクランブルコードNSCR(m)との取り得るシンボルマッピング点の組み合わせ全パターンをROM（Read Only Memory）などに予め格納し、それを参照する手法が提案されている。
また、QAMのデスクランブル方法については、ビット尤度を算出したあと、スクランブルコードを参照して符号変換（XOR操作に等価）処理する、原理に忠実な方法が挙げられる。
特開２０１３−４２４４４号公報
米国防総省、"Department of Defense, Interface Standard MIL-STD-188 110B Interoperability and Performance Standards for Data Modems"、[online]、2000年、[平成２６年９月８日検索]、インターネット＜URL：http://www.vocal.com/wp-content/uploads/2012/05/milstd_188110b.pdf＞
しかしながら、非特許文献１のようなＱＡＭに対する復調処理においては、単純に振幅や位相を操作する方法ではデスクランブル処理を実現できない。また、軟判定値や尤度を扱う場合には、全てのシンボル点について仮にデスクランブルした場合の尤度を計算する必要がある。特許文献１の無線受信装置で非特許文献１のＱＡＭを処理できるようにするためには、全基準点と全スクランブルパターンとの取り得る組合せの対応表をROMに格納し参照することになり、使用メモリ量も増大し、実装上好ましくない。
さらに、従来技術を用いると、ビット尤度計算において、PSKの位相回転処理、QAMのビット符号変換処理の２つが必要となり、この２つの処理の実装及び処理選択の機能が必要となる。
また、ターボ等化でのソフトシンボル算出処理の計算過程で必要となる基準点生成においても同様の問題が生じる。
以上の課題を解決するため、基準点生成時のシンボル番号に対してスクランブル処理を行った送信シンボル番号を使って基準点を求める手段を提供することにより、簡易な実装でPSK、QAMともに復調処理及びソフトシンボル算出を実現することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る無線通信システムは、
送信部ベースバンド信号処理部において、
変調ビット系列を所定のシンボルマッピング番号に変換する手段と、
前記シンボルマッピング番号に対するスクランブルコードを生成する生成手段と、
前記スクランブルコードを用いて前記シンボルマッピング番号をスクランブル処理して送信シンボルマッピング番号へ変換する手段と、
前記送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングする手段と、
前記マッピングの出力を時間信号に変換して送信周波数に変換し送信する変調送信手段を備え、
受信部ベースバンド信号処理部において、
前記変調送信手段により送信された信号を受信して検波する手段と、
前記検波された信号に対してチャネル等化あるいはそれに相当する処理を行う手段と、
当該変調方式における基準点を生成するための第一の基準点シンボルマッピング番号を発生させる手段と、
前記スクランブルコードを用いて前記第一の基準点シンボルマッピング番号をスクランブル処理して第一の基準点送信シンボルマッピング番号へ変換する手段と、
前記第一の基準点送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングする第一の基準点マッピング手段と、
前記第一の基準点マッピング手段からの出力と前記チャネル等化出力との距離を算出する手段と、
前記第一の基準点シンボルマッピング番号と前記距離を参照してビット尤度を算出する手段と、を備えた。
本発明の他の一側面に係る無線通信システムは、前記送信部ベースバンド信号処理部に誤り訂正符号化処理を備え、前記誤り訂正符号化された信号に対してインタリーブ処理して前記シンボルマッピング番号変換手段に出力する第一のインタリーブ手段を備え、前記受信部ベースバンド信号処理部において、前記ビット尤度をデインタリーブ処理する手段を備え、前記デインタリーブ処理した信号を軟入力軟出力誤り訂正復号する処理を備え、前記軟入力軟出力誤り訂正復号出力に対して前記第一のインタリーブ手段と同じインタリーブパターンの第二のインタリーブ手段を備え、前記第二のインタリーブ手段出力のビット尤度をビット確率に変換する手段を備え、前記ビット確率を当該変調方式に基づきシンボルマッピング確率を算出する手段を備え、ソフトシンボル計算用の第二の基準点シンボルマッピング番号を生成する手段を備え、前記第二の基準点シンボルマッピング番号に対し前記スクランブルコード用いて第二の基準点送信シンボルマッピング番号を生成する手段を備え、前記第二の基準点送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングする第二の基準点マッピング手段を備え、前記シンボルマッピング確率算出手段出力と前記第二の基準点マッピング手段出力からソフトシンボルを算出する手段を備え、前記ソフトシンボル算出手段出力を前記チャネル等化手段にフィードバックするターボ等化手段を備えた。
また、上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る無線通信方法は、
送信側において、
変調ビット系列を所定のシンボルマッピング番号に変換し、
前記シンボルマッピング番号に対するスクランブルコードを生成し、
前記スクランブルコードを用いて前記シンボルマッピング番号をスクランブル処理して送信シンボルマッピング番号へ変換し、
前記送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングし、
前記マッピングの出力を時間信号に変換して送信周波数に変換し送信し、
受信側において、
前記送信された信号を受信して検波し、
前記検波された信号に対してチャネル等化あるいはそれに相当する処理を行い、
当該変調方式における基準点を生成するための第一の基準点シンボルマッピング番号を発生し、
前記スクランブルコードを用いて前記第一の基準点シンボルマッピング番号をスクランブル処理して第一の基準点送信シンボルマッピング番号へ変換し、
前記第一の基準点送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングし、
前記マッピングの出力と前記チャネル等化出力との距離を算出し、
前記第一の基準点シンボルマッピング番号と前記距離を参照してビット尤度を算出する。
本発明によれば、PSK、QAMの変調方式のいずれのシンボルマッピングパターンに対しても基準点を生成でき、復調およびソフトシンボル算出において簡易な手法により演算量、メモリ量の低減が実現できる。また、ビット尤度計算処理をPSK、QAMで統一することにより、実装規模削減が図れる。
MIL-STD-188-110B Appendix CにおけるPSKのシンボルマッピング点配置及び送信シンボルマッピング番号を示す図。 MIL-STD-188-110B Appendix CにおけるQAMのシンボルマッピング点配置を示す図。 本発明の第一の実施形態を示す機能ブロック図。 シンボルマッピング番号変換の一例を示す図。 送信信号及びスクランブル処理による動作の一例を説明する図。 受信信号及びスクランブル処理による基準点の一例を説明する図。 図６における受信点と各基準点との距離算出結果。 本発明を適用しない場合のビットLLR算出の機能ブロック図。 本発明を適用しない場合のビットLLR計算結果。 本発明を適用した場合のビットLLR計算結果。 本発明における第二の実施形態を示す機能ブロック図。 本発明を適用しない場合のソフトシンボル算出の機能ブロック図
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図３に実施例１に係る無線通信装置１の構成を示す。無線通信装置１は、誤り訂正符号化器１１と、インタリーブ部１２と、シリアル／パラレル変換部１３と、シンボルマッピング番号変換部１４と、スクランブルコード生成部１５と、送信シンボルマッピング番号変換部１６と、シンボルマッピング部１７と、変調部１８と、送信アンテナ１９と、受信アンテナ２０と、検波部２１と、チャネル等化器２２と、基準点シンボルマッピング番号生成部２３と、スクランブルコード生成部２４と、基準点送信シンボルマッピング番号生成部２５と、基準点シンボルマッピング部２６と、ビットＬＬＲ算出部２７とデインタリーブ部２８と、誤り訂正復号器２９とを備える。
誤り訂正符号化器１１は、入力される情報ビット系列に対し、例えば、畳み込み符号化処理のような誤り訂正符号化処理を施し、インタリーブ部１２へ出力する。
インタリーブ部１２は、入力されたビット系列を所定の順序に並び替え、シリアル／パラレル変換部１３へ出力する。
シリアル／パラレル変換部１３は、入力されたビット系列を所定の変調方式の変調ビット数毎に束ね、シンボルマッピング番号変換部へ出力する。例えば、ＱＰＳＫは２ビット、８ＰＳＫは３ビット毎の処理となる。
シンボルマッピング番号変換部１４は、入力された変調ビット系列を所定の変換則によってシンボルマッピング点番号に変換し、送信シンボルマッピング点番号変換部１６へ出力する。シンボルマッピング点の変換則は、例えば、MIL-STD-188-110B Appendix Cでは図４に示すような変換を行う。
スクランブルコード生成部１５は、所定の変調方式に応じたビット数のスクランブルコードビット系列を送信シンボルマッピング点番号変換部１６へ出力する。スクランブルコードビット系列は、例えば、ＰＮ（Pseudo random Noise）発生器の予め定められた切り出し則による出力を用いる。
送信シンボルマッピング番号変換部１６は、例えば、背景技術で述べたように、シンボルマッピング番号をN(m)、スクランブルコードをNSCR(m)とするとき、式１や式２を用いて送信シンボルマッピング番号NTX(m)を計算し、送信シンボルマッピング番号NTX(m)をシンボルマッピング部１７へ出力する。
シンボルマッピング部１７は、入力された送信シンボルマッピング番号NTX(m)を用いて所定のシンボルマッピング点を選択し、変調部１８へ出力する。
変調部１８は、入力されたマッピング出力を時間信号に変換して送信周波数に変換し、送信アンテナ１９へ出力する。
送信アンテナ１９は、入力された変調信号を無線伝送空間に送信する。
受信アンテナ２０は、無線伝送空間から送信信号を受信し、検波部２１へ出力する。
検波部２１は、入力された信号を検波して周波数信号に変換し、チャネル等化器２２へ出力する。
チャネル等化器２２は、入力された受信周波数信号の送受信間のチャネル歪を推定してそれを補正し、ビットＬＬＲ算出部２７へ出力する。チャネル等化は、受信信号をY(m)、推定した送受信間のチャネルをH^(m)、等化出力をX^(m)とするとき、例えば、
Figure 2016039236
 や、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）規範による
Figure 2016039236
 を用いてチャネル等化処理を行う。ここで、[・]Hは複素共役、σ2は雑音電力である。
基準点シンボルマッピング番号生成部２３は、当該変調方式で取り得るマッピング点数をQとするとき、0 .. Q-1の整数（基準点シンボルマッピング番号）を生成し、基準点の送信シンボルマッピング番号生成部２５とビットＬＬＲ算出部２７へ出力する。番号生成は例えば、予め用意したレジスタ値やＲＯＭの読出し値、カウンタ値を用いる。
スクランブルコード生成部２４は、スクランブルコード生成部１５と同一の機能を有し、生成したスクランブルコードビット系列を基準点送信シンボルマッピング番号生成２５へ出力する。
基準点送信シンボルマッピング番号変換部２５は、送信シンボルマッピング番号変換部１６と同一の機能を有し、入力された基準点シンボルマッピング番号とスクランブルコードビット系列から基準点送信シンボルマッピング番号を生成し、基準点シンボルマッピング部２６へ出力する。
基準点シンボルマッピング部２６は、シンボルマッピング１７と同一の機能を有し、入力された基準点送信シンボルマッピング番号を用いて所定のマッピング点を選択し、ビットＬＬＲ算出部２７へ出力する。
ビットＬＬＲ算出部２７は、入力されたチャネル等化出力と基準点マッピング出力と基準点シンボルマッピング番号を用いてビット尤度を算出し、デインタリーブ部２８へ出力する。以下、送信側処理、基準点生成を含め、ビット尤度の算出について説明する。
図５に、１６ＱＡＭの送信信号例を示す。この図はシンボルマッピング番号が３、スクランブルコードが５のときの例である。式２を用いて送信シンボルマッピング番号が６に変換される。よって、このシンボルではシンボルマッピング番号６がマッピングされ出力される。
図６に、図５の送信信号を受信した場合の受信点及び基準点送信シンボル番号のスクランブル適用前後の状態を示す。
まず、この受信信号を硬判定することを考える。本発明を適用しない場合、基準点のマッピング点配置は図６の左図となる。図から最小距離の点が６であることは自明である。よって、硬判定するとこの受信信号の送信元の送信シンボルマッピング番号は６となる。６をデスクランブルすると３が得られ、送信元のシンボルマッピング番号と一致する。
本発明を適用した場合、基準点のマッピング配置は図６の右図となる。図から最小距離の点が３であることは自明である。よって、硬判定するとこの受信信号の送信元のシンボルマッピング番号が３であることが得られる。
次に、軟判定ビット尤度の算出を考える。前述の通り、MIL-TD-188-110B Appendix. Cのマッピング配置は格子状ではないため、等化出力の実数部や虚数部の値を尤度として用いることができないため、基準点との距離を測って尤度を算出する。ここでは、ビットＬＬＲ（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）を考える。ビットＬＬＲ λ(m,bn)は、例えば、次式により算出する。
Figure 2016039236
 ここで、bnは当該シンボルの変調ビットのnビット目、qは基準点シンボルマッピング番号、YR(m,q)は基準点シンボルマッピング出力である。ここで、近似式、
Figure 2016039236
 を用いると、式５は次式のように近似できる。
Figure 2016039236
 よって、各ビットに着目したときの１との最小距離、０との最小距離を使って計算する。以上の方法は、マッピング配置が格子状であっても適用可能である。また最小距離となるシンボルを全探索よりも効率的に見つけるための公知の手法を利用できる。
本実施例におけるビット尤度算出処理は、格子状ではないマッピング配置の等化出力に対して基準点との距離を求めることにより尤度を算出する方法であり、チャネル推定値と基準マッピング点を使ってレプリカを生成し、受信信号とレプリカとの距離を計算するＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）とは異なる。
図７に、対比のために、本実施例１のビット尤度算出処理を適用しない場合のＬＬＲ算出部３０の構成を示す。ＬＬＲ算出部３０は、位相回転部３１と、ビットＬＬＲ算出部２７ａ，２７ｂと、符号変換部３２と、信号選択器３３とを備える。ビットＬＬＲ算出部２７ａ，２７ｂは上述のビットＬＬＲ算出部２７と同様なので、冗長な説明は省略する。
位相回転部３１は等化出力信号X^(m)に対して、スクランブルコードNSCR(m)を用いた位相回転処理を行った信号X^'(m)をビットＬＬＲ算出部２７へ出力する。位相回転は、例えば、次式のように算出する。
Figure 2016039236
 ここで、ｊは虚数単位である。この操作は、ＰＳＫにおけるデスクランブルに相当する。
一方、ＱＡＭの場合、ビットＬＬＲ算出部２７ｂは、入力された等化出力信号X^(m)から、例えば式７に基づいてビットＬＬＲ λQAM(m,bn)を計算する。
図８は、図６の１６ＱＡＭにおける受信点を（-0.9，0.3）とした場合の、ビットＬＬＲ計算の過程における距離計算結果である。各ビットのLLRを求めるにあたり、そのビットが０になるようなシンボルであって距離が最小のものと、そのビットが１になるようなシンボルであって距離が最小のもの（本例では、シンボルマッピング番号６、７、１４）が選ばれる。
符号変換部３２は、ビットＬＬＲ算出部２７ｂから入力されたビットＬＬＲ λQAM(m,bn)に対してスクランブルコードNSCR(m)に応じた符号変換を行い、符号変換したビットＬＬＲλ'QAM(m,bn)を信号選択器３３へ出力する。符号変換は、例えば、次式による。
Figure 2016039236
 ここで、bitget(A,B)はAを２進数で表現したときのBビット目を抽出する関数である。この操作は、ＱＡＭにおけるデスクランブルに相当する。
信号選択器３３は、入力されたビットＬＬＲλPSK(m,bn)とλ'QAM(m,bn)について、変調方式がＰＳＫであればλPSK(m,bn)を選択して出力し、ＱＡＭであればλ'QAM(m,bn)を選択して出力する。
ここで、受信点が（-0.9，0.3）の場合の、実施例１を適用しないときの式７に基づく各ビットＬＬＲ及び符号変換出力を図９に示す。なお、説明を平易にするため、σ2 =1として計算した。
図１０に実施例１（基準点シンボルマッピング番号をスクランブル処理）による、ビットＬＬＲ計算結果を示す。両結果から同一の計算結果となることが分かる。本実施例を適用した場合は、図７のようにＰＳＫ、ＱＡＭで処理を分け、出力を選択する必要がない。
再び図３に戻り、デインタリーブ部２８は、入力されたビットＬＬＲに対してインタリーブ部１２によって並べ替えられたものを元の並び順に並び替え、誤り訂正復号器２９へ出力する。
誤り訂正復号器２９は、入力されたビットＬＬＲに対して、例えば、ビタビアルゴリズム復号処理のような誤り訂正復号処理を行い、誤り訂正結果を出力する。
以上説明した実施例１によれば、送信側でシンボルマッピング番号にスクランブル処理された送信信号を受信し、基準点シンボルマッピング番号にスクランブル処理をして基準点を生成することにより、ビットＬＬＲのような軟判定値を算出することが可能となる。
図１１に本発明の実施例２に係る無線通信装置の構成を示す。実施例２の無線通信装置２００は、誤り訂正符号化器１１とインタリーブ部１２とシリアル／パラレル変換部１３とシンボルマッピング番号変換部１４とスクランブルコード生成部１５と送信シンボルマッピング番号変換部１６とシンボルマッピング部１７と変調部１８と送信アンテナ１９とを備える無線送信装置と、受信アンテナ２０と検波部２１とＳＣ／ＭＭＳＥフィルタ２０１と基準点シンボルマッピング番号生成部２３とスクランブルコード生成部２４と基準点送信シンボルマッピング番号生成部２５と基準点シンボルマッピング部２６とビットＬＬＲ算出部２７とデインタリーブ部２８と軟入力軟出力誤り訂正復号器２０２と硬判定部２０３とインタリーブ部２０４とビット確率計算部２０５とシンボルマッピング確率計算部２０６と基準点ソフトシンボルマッピング番号生成部２０７とスクランブルコード生成部２０８と基準点送信ソフトシンボルマッピング番号変換部２０９と基準点ソフトシンボルマッピング部２１０とソフトシンボル計算部２１１とを備える無線受信装置からなり、無線受信装置はソフトシンボル（軟判定値）を用いた反復復号を実現する。
無線送信装置の全ての構成（誤り訂正符号化器１１から送信アンテナ１９）は実施例１と同一であり、図示を省略してある。
また、無線受信装置の構成の内、装置受信アンテナ２０と、検波部２１と、基準点シンボルマッピング番号生成部２３と、スクランブルコード生成部２４と、基準点送信シンボルマッピング番号生成部２５と、基準点シンボルマッピング部２６と、ビットＬＬＲ算出部２７と、デインタリーブ部２８は、実施例１と同一であるので、説明は省略する。
ＳＣ／ＭＭＳＥフィルタ２０１は、入力される受信信号から送受信間のチャネルを推定し、チャネル推定結果と入力されるソフトシンボルから受信信号に含まれる干渉成分の基準点を生成して受信信号から減じ、ＭＭＳＥ規範に基づく等化処理を行い、等化出力をビットＬＬＲ計算部２７へ出力する。
軟入力軟出力誤り訂正復号器２０２は、入力されるビットＬＬＲに対して、例えば、ＳＯＶＡ（Soft Output Viterbi Algorithm）やＢＣＪＲ（Bahl，Cocke，Jelinek，Raviv）アルゴリズムに基づいた軟入力軟出力誤り訂正復号を行い、復号結果を硬判定部２０３とインタリーブ部２０４へ出力する。
硬判定部２０３は、例えば、入力されたビットＬＬＲの符号が正であれば０、負であれば１を出力するような硬判定を行い、判定結果を出力する。
インタリーブ部２０４は入力されるビットＬＬＲをインタリーブ部１２と同一の順序で並び替えを行い、ビット確率計算部２０５へ出力する。
ビット確率計算部２０５は、入力されたビットＬＬＲからビット確率を計算し、ビット確率をシンボルマッピング確率計算部２０６へ出力する。ビット確率の計算は、例えば、誤り訂正されたビットＬＬＲをLe D(m,bn)、そのビットが０であるビット確率をp0(m,bn)、１であるビット確率をp1(m,bn)とするとき、次式で行う。
Figure 2016039236
Figure 2016039236
シンボルマッピング確率計算部２０６は、入力されたビット確率p0(m,bn)、p1(m,bn)を用いてシンボルマッピング確率Pi(m)を計算し、ソフトシンボル計算部２１１へ出力する。シンボルマッピング確率計算は、例えば、次式による。
Figure 2016039236
 ここで、Bは当該変調方式の変調ビット数である。また、uは次式で計算する。
Figure 2016039236
基準点シンボルマッピング番号生成部２０７は、基準点シンボルマッピング点番号生成部２３と同一の機能を有し、当該変調方式で取り得るマッピング点数をQとするとき、0..Q-1の整数（基準点ソフトシンボルマッピング番号）を生成し、基準点送信ソフトシンボルマッピング番号変換部２０９へ出力する。番号生成は例えば、予め用意したレジスタ値やＲＯＭの読出し値、カウンタ値を用いる。
スクランブルコード生成部２０８は、スクランブルコード生成部１５及びスクランブルコード生成部２４と同一の機能を有し、生成したスクランブルコードビット系列を基準点送信ソフトシンボルマッピング番号変換部２０９へ出力する。
基準点送信ソフトシンボルマッピング番号変換部２０９は、送信シンボルマッピング番号変換部１６、基準点送信シンボルマッピング番号変換部２５と同一の機能を有し、入力された基準点シンボルマッピング番号とスクランブルコードビット系列から基準点送信シンボルマッピング番号を生成し、基準点ソフトシンボルマッピング部２１０へ出力する。
基準点ソフトシンボルマッピング部２１０は、シンボルマッピング１７と基準点シンボルマッピング部２６と同一の機能を有し、入力された基準点送信ソフトシンボルマッピング番号を用いて所定のマッピング点を選択し、ソフトシンボル計算部２１１へ出力する。
ソフトシンボル計算部２１１は、入力されたシンボルマッピング確率Pi(m)と基準点シンボルマッピング出力Sq(m)を用いてソフトシンボルを計算し、計算結果をＳＣ／ＭＭＳＥフィルタ部２０１へ出力する。ソフトシンボルS~(m)の計算は、例えば、次式による。
Figure 2016039236
 ここで、q'は、変調方式がＰＳＫのとき、
Figure 2016039236
 であり、変調方式がＱＡＭのとき、
Figure 2016039236
 である。
図１２に本実施例２を適用しない場合のソフトシンボル算出の構成を示す。図１２のソフトシンボル算出は、インタリーブ２０４と符号変換部４０１と信号選択器４０２とビット確率計算部２０５とシンボル確率計算部２０６と基準点シンボルマッピング生成部２０７とスクランブルコード生成部２０８と基準点シンボルマッピング部２１０とソフトシンボル計算部２１１と位相回転部４０３と信号選択器４０４とを備える。
インタリーブ２０４とビット確率計算部２０５とシンボル確率計算部２０６と基準点シンボルマッピング生成部２０７とスクランブルコード生成部２０８と基準点シンボルマッピング部２１０とソフトシンボル計算部２１１は第二の実施形態と同一であるため、説明は省略する。
符号変換部４０１は符号変換部３０２と同一の機能を有し、入力されたビットＬＬＲ Le D(m,b'n)に対して入力されたスクランブルコードNSCR(m)に応じた符号変換を行い、符号変換したビットＬＬＲ Le'D(m,b'n)を信号選択器４０２へ出力する。
信号選択器４０２は、入力されたビットＬＬＲ Le D(m,b'n)と符号変換されたビットＬＬＲ Le'D(m,b'n)から、変調方式に応じて変調方式がＰＳＫであればLe D(m,b'n)を、変調方式がＱＡＭであればLe'D(m,b'n)を選択してビット確率計算部２０５へ出力する。
位相回転部４０３は位相回転部３０１と同一の機能を有し、入力されたソフトシンボルS~'(m)に対してスクランブルコードNSCR(m)に応じた位相回転を行い、位相回転したソフトシンボルS~'ROT(m)を信号選択器４０４へ出力する。
信号選択器４０４は、入力されたソフトシンボルS~'(m)と位相回転されたソフトシンボルS~'ROT(m)から変調方式に応じて、変調方式がＰＳＫであればS~'ROT(m)を、変調方式がＱＡＭであればS~'(m)を選択して出力する。
このように、本実施例２を適用しない場合は符号変換と位相回転の二つの処理が必要となる。
以上述べた実施例２によれば、送信側でシンボルマッピング番号にスクランブル処理された送信信号を受信し、ターボ等化処理に用いるソフトシンボルを計算する際、基準点シンボルマッピング番号にスクランブル処理をして基準点信号を生成することにより、ソフトシンボルを算出することが可能となる。また、本実施例２を適用しない場合は符号変換、位相回転処理が必要となるが、本発明はそれらが不要となり、実装規模削減が実現できる。
また、本発明は、MIL-STD-188-110B で規定されている無線通信システムに対して特に好適であるが、これに限定されるものではない。
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと同様な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。更に、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
本発明は、ホワイトスペースを利用して無線通信を行う種々の形式の無線通信システムに適用することができる。
１１…誤り訂正符号化器、 １２…インタリーブ部、 １３…シリアル／パラレル変換部、 １４…シンボルマッピング番号変換部、 １５…スクランブルコード生成部、 １６…送信シンボルマッピング番号変換部、 １７…シンボルマッピング部、 １８…変調部、 １９…送信アンテナ、 ２０…受信アンテナ、
２１…検波部、 ２２…チャネル等化部、 ２３…基準点シンボルマッピング番号生成部、 ２４…スクランブルコード生成部、 ２５…基準点送信シンボルマッピング番号生成部、 ２６…基準点シンボルマッピング部、 ２７…ビットＬＬＲ算出部、 ２８…デインタリーブ部、 ２９…誤り訂正復号器、
２０１…ソフト干渉キャンセラ／ＭＭＳＥ等化部、 ２０２…軟入力軟出力誤り訂正復号器、 ２０３硬判定部、 ２０４…インタリーブ部、 ２０５…ビット確率計算部、 ２０６…シンボル確率計算部、 ２０７…基準点シンボルマッピング番号生成部、 ２０８…スクランブルコード生成部、 ２０９…基準点送信シンボルマッピング番号変換部、
２１０…基準点シンボルマッピング部、 ２１１…ソフトシンボル計算部、
３０１…位相回転部、 ３０２…符号変換部、 ３０３…信号選択器、
４０１…符号変換部、 ４０２…信号選択器、 ４０３…位相回転部、 ４０４…信号選択器。
次に、軟判定ビット尤度の算出を考える。前述の通り、MIL-STD-188-110B Appendix. Cのマッピング配置は格子状ではないため、等化出力の実数部や虚数部の値を尤度として用いることができないため、基準点との距離を測って尤度を算出する。ここでは、ビットＬＬＲ（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）を考える。ビットＬＬＲ λ(m,bn)は、例えば、次式により算出する。
Figure 2016039236
 ここで、bnは当該シンボルの変調ビットのnビット目、qは基準点シンボルマッピング番号、YR(m,q)は基準点シンボルマッピング出力である。ここで、近似式、
Figure 2016039236
 を用いると、式５は次式のように近似できる。
Figure 2016039236
 よって、各ビットに着目したときの１との最小距離、０との最小距離を使って計算する。以上の方法は、マッピング配置が格子状であっても適用可能である。また最小距離となるシンボルを全探索よりも効率的に見つけるための公知の手法を利用できる。
ビット確率計算部２０５は、入力されたビットＬＬＲからビット確率を計算し、ビット確率をシンボルマッピング確率計算部２０６へ出力する。ビット確率の計算は、例えば、誤り訂正されたビットＬＬＲをLeD(m,bn)、そのビットが０であるビット確率をp0(m,bn)、１であるビット確率をp1(m,bn)とするとき、次式で行う。
Figure 2016039236
Figure 2016039236

Claims (3)

  1. 送信部ベースバンド信号処理部において、
    変調ビット系列を所定のシンボルマッピング番号に変換する手段と、
    前記シンボルマッピング番号に対するスクランブルコードを生成する生成手段と、
    前記スクランブルコードを用いて前記シンボルマッピング番号をスクランブル処理して送信シンボルマッピング番号へ変換する手段と、
    前記送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングする手段と、
    前記マッピングの出力を時間信号に変換して送信周波数に変換し送信する変調送信手段を備え、
    受信部ベースバンド信号処理部において、
    前記変調送信手段により送信された信号を受信して検波する手段と、
    前記検波された信号に対してチャネル等化あるいはそれに相当する処理を行う手段と、
    当該変調方式における基準点を生成するための第一の基準点シンボルマッピング番号を発生させる手段と、
    前記スクランブルコードを用いて前記第一の基準点シンボルマッピング番号をスクランブル処理して第一の基準点送信シンボルマッピング番号へ変換する手段と、
    前記第一の基準点送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングする第一の基準点マッピング手段と、
    前記第一の基準点マッピング手段からの出力と前記チャネル等化出力との距離を算出する手段と、
    前記第一の基準点シンボルマッピング番号と前記距離を参照してビット尤度を算出する手段と、を備える無線通信装置。
  2. 請求項１記載の無線通信装置において、前記送信部ベースバンド信号処理部に誤り訂正符号化処理を備え、前記誤り訂正符号化された信号に対してインタリーブ処理して前記シンボルマッピング番号変換手段に出力する第一のインタリーブ手段を備え、前記受信部ベースバンド信号処理部において、前記ビット尤度をデインタリーブ処理する手段を備え、前記デインタリーブ処理した信号を軟入力軟出力誤り訂正復号する処理を備え、前記軟入力軟出力誤り訂正復号出力に対して前記第一のインタリーブ手段と同じインタリーブパターンの第二のインタリーブ手段を備え、前記第二のインタリーブ手段出力のビット尤度をビット確率に変換する手段を備え、前記ビット確率を当該変調方式に基づきシンボルマッピング確率を算出する手段を備え、ソフトシンボル計算用の第二の基準点シンボルマッピング番号を生成する手段を備え、前記第二の基準点シンボルマッピング番号に対し前記スクランブルコード用いて第二の基準点送信シンボルマッピング番号を生成する手段を備え、前記第二の基準点送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングする第二の基準点マッピング手段を備え、前記シンボルマッピング確率算出手段出力と前記第二の基準点マッピング手段出力からソフトシンボルを算出する手段を備え、前記ソフトシンボル算出手段出力を前記チャネル等化手段にフィードバックするターボ等化手段を備えることを特徴とする無線通信装置。
  3. 送信側において、
    変調ビット系列を所定のシンボルマッピング番号に変換し、
    前記シンボルマッピング番号に対するスクランブルコードを生成し、
    前記スクランブルコードを用いて前記シンボルマッピング番号をスクランブル処理して送信シンボルマッピング番号へ変換し、
    前記送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングし、
    前記マッピングの出力を時間信号に変換して送信周波数に変換し送信し、
    受信側において、
    前記送信された信号を受信して検波し、
    前記検波された信号に対してチャネル等化あるいはそれに相当する処理を行い、
    当該変調方式における基準点を生成するための第一の基準点シンボルマッピング番号を発生し、
    前記スクランブルコードを用いて前記第一の基準点シンボルマッピング番号をスクランブル処理して第一の基準点送信シンボルマッピング番号へ変換し、
    前記第一の基準点送信シンボルマッピング番号と当該変調方式によりマッピングし、
    前記マッピングの出力と前記チャネル等化出力との距離を算出し、
    前記第一の基準点シンボルマッピング番号と前記距離を参照してビット尤度を算出する、ことを特徴とする無線通信方法。
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