(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成し、かつ該変調信号とその分散とを前記等化処理にフィードバックするために用いられる分散推定装置であって、
前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出部と、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出部と、
を備えた分散推定装置。
【請求項２】
前記信頼度平均値算出部は、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする請求項１に記載の分散推定装置。
【請求項３】
前記信頼度平均値算出部は、前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を前記確率差分の絶対値の平均値ｍ１の平方値で近似することを特徴とする請求項２に記載の分散推定装置。
【請求項４】
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置であって、
前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理部と、
前記レート整合・インタリーブ処理部の出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピング部と、
前記変換部によって変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出部と、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出部と、
を備えた変調信号生成装置。
【請求項５】
前記信頼度平均値算出部は、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする請求項４に記載の変調信号生成装置。
【請求項６】
前記レート整合・インタリーブ処理部は、前記変換部の出力信号の送信時の順序を表す順序情報を出力し、
前記信頼度平均値算出部は、前記順序情報に基づいて、多値変調の信号点に対応するビットのレベル毎に、前記信頼度の平均値を算出することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の変調信号生成装置。
【請求項７】
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成し、かつ該変調信号とその分散とを前記等化処理にフィードバックするために用いられる分散推定装置が、
前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行する分散推定方法。
【請求項８】
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置が、
前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換ステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理ステップと、
前記レート整合・インタリーブ処理ステップの出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピングステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行する変調信号生成方法。
【請求項９】
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成し、かつ該変調信号とその分散とを前記等化処理にフィードバックするために用いられる分散推定装置に、
前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行させるコンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置に、
前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換ステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理ステップと、
前記レート整合・インタリーブ処理ステップの出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピングステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行させるコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル通信における受信信号に対するベースバンド処理に関し、特に、繰り返し等化処理における分散推定方法、分散推定装置、変調信号生成方法、変調信号生成装置、および、コンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル通信における受信信号に対するベースバンド処理は、図１０のように等化手段、復調手段、および、復号手段によって構成される。
【０００３】
等化手段は、符号化された受信信号から再生対象となる信号を抽出する。例えば、モバイル通信においては、等化手段は、遅延波の畳み込みによる干渉（以下、シンボル間干渉という）、マルチアクセスにおけるユーザ間の干渉、あるいは、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送における他のレイヤの干渉等を除去する。
【０００４】
復調手段は、等化後の信号における各ビット（または複数のビットで構成されるシンボル）の尤度を算出する。
【０００５】
復号手段は、この尤度を用いて誤り訂正符号の復号を行う。
【０００６】
このような等化手段は、復調手段と併せて最尤復調を行うことが特性面では理想的である。しかし、最尤復調を行う場合、原理的には想定されるすべての送信信号の組み合わせに対してチャネル（干渉）モデルに基づき受信信号と比較する処理を行うことになるため、一般に、等化手段の計算量は非常に大きくなる。
【０００７】
そこで、比較的簡易な等化手段として、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）に基づき干渉を除去するＭＭＳＥ等化手段が知られている。以下、シンボル間干渉通信路に対するＭＭＳＥ等化手段について簡単に説明する。
【０００８】
シンボル間干渉通信路では、送信信号x[0], x[1],…に対する受信信号y[0],y[1],…は、次式（１）のようにモデル化される。
【０００９】
【数１】
0005581967.tif 000002
ここで、x[t]は、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadratic Amplitude Modulation）等によって変調された送信信号（複素数で表現される）である。また、h[i]は、フェージング係数であり、局所的には一定であると仮定される。この係数は、パイロット信号等を用いて推定される。また、w[t]は、加法的白色ガウス雑音である。
【００１０】
ＭＭＳＥ等化手段は、まず、受信信号からx[t]を推定するために、適切な区間[t-M, t+N]を設定する。そして、ＭＭＳＥ等化手段は、Y[t] = (y[t-M], …, y[t], …,y[t+N])tに対して、次式（２）で算出されるユークリッド距離の平均が最小となるフィルタA[t]=(a[-M], …, a[0],…,a[N])を求める。そして、ＭＭＳＥ等化手段は、A[t]Y[t]tをx[t]の推定値とする。
【００１１】
【数２】
0005581967.tif 000003
なお、式（２）における平均Eは、すべての信号点は等確率で発生し、w[t]が白色ガウス雑音であるという仮定に基づいて計算される。
【００１２】
このようなＭＭＳＥ等化手段は、簡易ではあるものの、その特性が最尤復調と比較して大きく劣る場合がある。
【００１３】
そこで、ＭＭＳＥ等化手段に対してある程度の処理複雑度を許容することにより特性を向上することが可能な技術として、ターボ等化と呼ばれる繰り返し等化処理が知られている（非特許文献１参照）。
【００１４】
図１１に示すように、ターボ等化を行うターボ等化手段は、図１０に示した構成に加えて、復号手段による誤り訂正符号復号の出力を再び変調する変調信号生成手段を有している。ターボ等化手段は、変調信号生成手段の出力を等化手段へフィードバックする処理を反復的に繰り返すことによって、等化処理の特性を向上させている。なお、この繰り返し回数は、通常２〜数回で十分となる。
【００１５】
すなわち、ターボ等化手段では、等化手段は、フィードバックされた変調信号も用いて等化処理を実行する。このように、等化手段が復号手段の出力を軟出力（信頼度情報）とすることにより、ターボ等化手段は、等化手段の特性を向上させることが可能となる。このとき、誤り訂正符号としてターボ符号やＬＤＰＣ（low-density parity-check）符号等が用いられている場合には、復号手段において元々軟出力復号が用いられているため、ターボ等化への対応は容易である。
【００１６】
ターボ等化手段における変調信号生成手段の処理について説明する。x[t]に対応する送信ビットに対する復号手段からの軟出力（対数尤度）の組をL[t]とすると、x[t]に対応する変調信号生成手段の出力は、次式（３）のように与えられる。
【００１７】
【数３】
0005581967.tif 000004
ここで、q(s|L[t])はL[t]が与えられたときの信号点sの確率であり、和はすべての変調信号点sに渡る。
【００１８】
また、ＭＭＳＥに基づくターボ等化手段では、等化手段は、変調信号生成手段からの出力である変調信号E(x[t])とともにE(x[t])の信頼度を必要とする。このとき、変調信号がE(x[t])を平均とするガウス変数で表されると仮定する。すると、変調信号E(x[t])の信頼度はその分散σ[t]2で表され、σ[t]2は次式（４）のように定式化される。
【００１９】
【数４】
0005581967.tif 000005
（４）
【００２０】
ここで、ＰＳＫ変調においては、sの大きさは1と一定であるため、数（４）は次式（５）のように簡略化される。
【００２１】
【数５】
0005581967.tif 000006
ＭＭＳＥに基づくターボ等化手段においては、変調信号の分散に対して高い精度は必要なく、σ[t]2の平均値を求めれば十分となることが多い。したがって、ＭＭＳＥに基づくターボ等化では、各変調信号E(x[t])に対する分散を、σ[t]2の平均値を用いて一定の値に設定することによって、処理を大きく簡易化することができる。
【００２２】
このとき、シンボル間干渉通信路であれば、ターボ等化手段は、受信信号を周波数領域に変換してからターボ等化処理を実行することで、さらに処理を簡易化することができる。周波数領域のターボ等化については、例えば、非特許文献２および非特許文献３に記載されている。
【００２３】
次に、ＭＭＳＥに基づくターボ等化手段における変調信号生成手段の処理について、図１２を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１２において、ＭＭＳＥに基づくターボ等化手段における変調信号生成手段は、レート整合・インタリーブ手段と、変換手段と、マッピング手段と、分散算出手段とを含んでいる。
【００２５】
レート整合・インタリーブ手段は、モバイル通信において送信時に通常行われるレート整合・インタリーブ処理に対応するものである。ここで、レート整合処理は、誤り訂正符号化と変調の間で指定の符号化率を達成するためのパンクチャを行う処理である。また、インタリーブ処理は、データの送信順序を変えてエラーの影響を無相関化する処理である。
【００２６】
レート整合・インタリーブ手段は、インタリーブ処理後の軟出力をパンクチャを考慮してシンボル毎に区切ることにより、式（３）で用いられるL[t]を生成する。これらのレート整合処理およびインタリーブ処理については、非特許文献４に記載されている。
【００２７】
変換手段は、L[t]を構成する各ビットの対数尤度を確率差分に変換する。
【００２８】
なお、以下の説明において、変調信号生成手段は、22n-QAM変調方式を用いるものとして説明する。22n-QAM変調では、変調対象の信号は、複素平面で表される信号点平面のx軸およびy軸でそれぞれｎビットで表される座標の信号点に変調される。この２組のｎビットを(x_0,…,x_{n-1}), (y_0,…,y_{n-1})で表す。このとき、L[t]は、時点tの信号点に対してこの２ｎ個の各ビットの対数尤度として与えられる。x_i, y_iのインデックスiを変調方式におけるレベルと呼ぶことにする。
【００２９】
この場合、変換手段は、時点tのレベルiのビットx_i[t]の対数尤度lx_i[t]を、確率差分Dx_i[t]に変換する。ここで、lx_i[t]＝log(prob(x_i[t]=0)/prob(x_i[t]=1))であり、prob(x_i[t]=b)は、時点tでx_iがビットbとなる確率を表している。このとき、確率差分Dx_i[t] = prob(x_i[t]=0)−prob(x_i[t]=1)＝tanh(lx_i[t]/2)となるため、変換手段は、tanh(lx_i[t]/2)を算出することにより変換を行う。
【００３０】
同様に、変換手段は、時点ｔのレベルｉのビットy_i[t]の対数尤度lx_y[t]を、確率差分Dy_t[i]に変換する。
【００３１】
つまり、変換手段は、tanhの変換テーブルを用いることによってこれらの変換を実現する。
【００３２】
なお、変換手段は、確率差分ではなく、prob(x_i[t]=1)およびprob(y_i[t]=1)といった確率そのものを出力してもよい。
【００３３】
マッピング手段は、変換手段から出力される各ビットの確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]を式（３）に適用し、変調信号E(x[t])を算出する。そして、マッピング手段は、算出した変調信号E(x[t])を等化手段にフィードバックする。
【００３４】
分散算出手段は、変換手段から出力される各ビットの確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]、および、マッピング手段から出力される変調信号E(x[t])を式（４）に適用し、E(x[t])の分散σ[t]2を求める。このとき、ＰＳＫであれば、簡略化された式（５）に基づいて分散を求めることができる。分散算出手段は、求めた分散σ[t]2を等化手段にフィードバックする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３５】
【非特許文献１】M. Tuchler, R. Koetter, and A. C. Singer, “Turbo Equalization: Principles and New Results”, IEEE Transactions on Communications, pp.754-767, 2002.
【非特許文献２】M. Tuchler and J. Hagenauer, “Linear time and frequency domain Turbo equalization”, Proc. IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), pp.1449-1453, 2001
【非特許文献３】C. Laot, R. L. Bidan, and D. Leroux “Low-Complexity MMSE Turbo Equalization: A Possible Solution for EDGE”, Proc. IEEE Transactions on Wireless Communications, pp.965-974, 2005.
【非特許文献４】[Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding(Release 8), 3GPP TS 36.212 v8.8.0, 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、繰り返し等化処理における変調信号生成手段は、高速化・容量増大のために多値変調が適用される場合には、簡略化された式（５）を用いて分散を算出することができず、複雑な式（４）を用いなければならない。このため、繰り返し等化処理の変調信号生成手段では、変調信号の分散を算出する処理の複雑度が大きくなるという課題があった。繰り返し等化処理の実用化においては、多値変調が適用される場合にも、フィードバックされる変調信号の分散の算出を効率的に行う技術が望まれる。
【００３７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、多値変調が適用される場合の繰り返し等化処理の変調信号生成処理において、変調信号の分散を効率的に算出することができる分散推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明の分散推定方法は、受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成処理において分散推定装置が、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、を実行する。
【００３９】
また、本発明の変調信号生成方法は、受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置が、前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換ステップと、前記変換ステップで変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理ステップと、前記レート整合・インタリーブ処理ステップの出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピングステップと、前記変換ステップで変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、を実行する。
【００４０】
また、本発明の分散推定装置は、受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出部と、前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出部と、を備える。
【００４１】
また、本発明の変調信号生成装置は、受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置であって、前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換部と、前記変換部によって変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理部と、前記レート整合・インタリーブ処理部の出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピング部と、前記変換部によって変換された前記確率差分に基づいて、前記各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出部と、前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出部と、を備える。
【００４２】
また、本発明のコンピュータ・プログラムは、受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成処理において分散推定装置に、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、を実行させる。
【００４３】
また、本発明のコンピュータ・プログラムは、受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置に、前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換ステップと、前記変換ステップで変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理ステップと、前記レート整合・インタリーブ処理ステップの出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピングステップと、前記変換ステップで変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明は、多値変調が適用される場合の繰り返し等化処理の変調信号生成処理において、変調信号の分散を効率的に算出することができる分散推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての分散推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態としての分散推定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置の他の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】QAM変調における信号点(x軸)と送信ビットとの対応例を説明する図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態としての変調信号生成装置による分散推定を用いたターボ等化処理のシミュレーションによって得られたフレームエラーレートを示すグラフである。
【図１０】関連技術のベースバンド処理を説明する図である。
【図１１】関連技術の繰り返し等化処理を説明する図である。
【図１２】関連技術の繰り返し等化処理における変調信号生成処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態としての分散推定装置１の構成を図１に示す。
【００４８】
図１において、分散推定装置１は、信頼度平均値算出部１１と、分散推定値算出部１２とを備えている。
【００４９】
ここで、分散推定装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ハードディスク等の記憶装置と、無線通信モジュールとを有するコンピュータ装置によって構成されている。分散推定装置１の各機能ブロックは、ＲＯＭまたは記憶装置に記憶されたコンピュータ・プログラムをＣＰＵによってＲＡＭに読み込んで実行するＣＰＵによって構成される。
【００５０】
また、分散推定装置１は、繰り返し等化処理において復号装置９２からの出力を変調して等化装置９１にフィードバックする変調信号生成装置１０に備えられている。
【００５１】
ここで、等化装置９１は、図１１に示す関連技術のターボ等化手段における等化手段に対応するもので、無線通信モジュールを介して受信された受信信号y[t]を入力する。等化装置９１は、受信信号y[t]に対して、通信路における干渉を除去する等化処理を行う。この受信信号y[t]は、送信装置において送信対象のデータが誤り訂正符号により符号化され変調された送信信号x[t]に対応するものである。
【００５２】
また、等化装置９１は、復号装置９２からの出力信号が変調された変調信号およびその分散がフィードバックされることにより、受信信号y[t]に加えてフィードバックされた情報も用いて等化処理を繰り返し実行する。
【００５３】
例えば、等化装置９１は、ＭＭＳＥに基づく等化処理を実行するものであってもよい。
【００５４】
復号装置９２は、等化装置９１からの出力に対して誤り訂正符号の復号を行い、送信信号x[t]における各ビットに対する対数尤度の組L[t]を軟出力する。
【００５５】
変調信号生成装置１０は、復号装置９２からの軟出力L[t]を変調して変調信号を生成する。このとき、変調信号生成装置１０は、例えば、式（３）に基づいて変調信号E(x[t])を生成すればよい。そして、変調信号生成装置１０は、変調信号E(x[t])および分散推定装置１によって推定された分散を等化装置９１にフィードバックする。
【００５６】
信頼度平均値算出部１１は、復号装置９２からの軟出力L[t]の各ビットの信頼度の平均値を求める。
【００５７】
例えば、信頼度平均値算出部１１は、信頼度の平均値として、例えば、復号装置９２からの軟出力L[t]を構成する各ビットがそれぞれビット0である確率もしくはビット1である確率を算出してもよい。
【００５８】
あるいは、信頼度平均値算出部１１は、復号装置９２からの軟出力L[t]を構成する各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の平均値を求めてもよい。この場合、信頼度平均値算出部１１は、各ビットの確率差分の絶対値の平均値ｍ１、および、各ビットの確率差分の平方値の平均値ｍ２を、信頼度の平均値として算出してもよい。
【００５９】
なお、信頼度平均値算出部１１は、これらの信頼度の平均値を算出する処理を、L[t]を構成する全てのビットに対して行う必要はなく、あらかじめ定められた個数のビットに対して求めてもよい。
【００６０】
分散推定値算出部１２は、信頼度の平均値に基づいて、変調信号E(x[t])の分散の平均値の推定値を算出する。そして、分散推定値算出部１２は、分散の平均値の推定値を等化装置９１にフィードバックする。
【００６１】
具体的には、分散推定値算出部１２は、式（４）における各信号点の確率に信頼度の平均値を適用することにより、変調信号E(x[t])の分散の平均値の推定値を算出すればよい。
【００６２】
すなわち、分散推定値算出部１２は、式（４）の処理を信号点毎ではなく、複数の信号点に対して1回実行することにより、分散の平均値の推定値を算出する。
【００６３】
以上のように構成された分散推定装置１の動作について図２を参照して説明する。
【００６４】
まず、信頼度平均値算出部１１は、復号装置９２からの出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する（ステップＳ１）。
【００６５】
例えば、上述のように、信頼度平均値算出１１は、復号装置９２の軟出力L[t]を構成する各ビットの対数尤度から求められる確率差分を用いて、確率差分の絶対値の平均値ｍ１、および、確率差分の平方値の平均値ｍ２を、信頼度の平均値として算出してもよい。
【００６６】
次に、分散推定値算出部１２は、信頼度の平均値に基づいて変調信号E(x[t])の分散の平均値の推定値を算出する（ステップＳ２）。
【００６７】
例えば、分散推定値算出部１２は、ステップＳ１で求めた確率差分の絶対値の平均値ｍ１、および、確率差分の平方値の平均値ｍ２を式（４）に適用することにより分散の平均値の推定値を算出してもよい。
【００６８】
以上で、分散推定装置１は、変調信号の分散の平均値を推定する動作を終了する。
【００６９】
なお、信頼度平均値算出部１１は、平均値ｍ２を平均値ｍ１の平方で近似してもよい。
【００７０】
次に、本発明の第１の実施の形態の効果について述べる。
【００７１】
本発明の第１の実施の形態としての分散推定装置は、多値変調が適用される場合の繰り返し等化処理の変調信号生成処理において、フィードバックされる変調信号の分散を効率的に算出することができる。
【００７２】
その理由は、信頼度平均値算出部が、復号装置の軟出力から求められる信頼度を平均化し、平均化した信頼度に基づいて、分散推定値算出部が分散の平均値を推定するためである。このため、分散推定値算出部は、式（４）の処理を信号点毎ではなく、例えば一つの符号語に対応する複数の信号点に対して1回実行すれば分散の平均値の推定値を算出できるからである。これにより、本発明の第１の実施の形態としての分散推定装置は、繰り返し等化処理の変調信号生成処理において64QAM等の多値変調が適用される場合であっても、変調信号の分散を算出する演算処理を大きく削減することができる。
【００７３】
さらに、信頼度平均値算出部が、確率差分の絶対値の平均ｍ１を平方した値をもって確率差分の平方値の平均値ｍ２を近似する場合には、本発明の第１の実施の形態としての分散推定装置は、変調信号の分散をさらに効率的に算出することができる。
【００７４】
その理由は、信頼度平均値算出部が、各ビットの確率差分の平方値を求める乗算処理をさらに削減することができるためである。繰り返し等化処理では、必要となる変調信号の分散に高い精度を必要としないため、このような近似を行ってもターボ等化における特性の劣化を抑えることができるからである。
【００７５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の説明で参照する各図面において、本発明の第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して本実施の形態における詳細な説明を省略する。
【００７６】
まず、本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置２０の構成を図３に示す。図３において、変調信号生成装置２０は、レート整合・インタリーブ処理部２１と、変換部２２と、マッピング部２３と、分散推定部２４とを備えている。また、分散推定部２４は、信頼度平均値算出部２４１と、分散推定値算出部２４２とを備えている。
【００７７】
なお、変調信号生成装置２０は、22n-QAM変調方式を用いるものとして以下の説明を行う。この場合、変調信号生成装置２０は、復号装置９２の軟出力L[t]として、時点ｔの信号点に対する２組のｎビット(x_0,…,x_{n-1}), (y_0,…,y_{n-1})の対数尤度を得る。x_i, y_iのインデックスiは変調方式におけるレベルである。
【００７８】
変換部２２は、L[t]を構成する各ビットの対数尤度を確率差分に変換する。具体的には、変換部２２は、時点tのレベルiのビットx_i[t]の対数尤度lx_i[t] ＝log(prob(x_i[t]=0)/prob(x_i[t]=1))を、確率差分Dx_i[t]に変換する。すなわち、変換部２２は、確率差分Dx_i[t] = prob(x_i[t]=0)-prob(x_i[t]=1) = tanh(lx_i[t]/2)を算出する。
【００７９】
同様に、変換部２２は、時点ｔのレベルｉのビットy_i[t]の対数尤度lx_y[t]を、確率差分Dy_t[i]に変換する。
【００８０】
レート整合・インタリーブ処理部２１は、変換部２２によって求められた各ビットの確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]に対して、インタリーブ処理およびレート整合処理を行う。
【００８１】
マッピング部２３は、レート整合・インタリーブ処理部２１から出力される各ビットの確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]を式（３）に適用し、変調信号E(x[t])を算出する。そして、マッピング部２３は、算出した変調信号E(x[t])を等化装置９１にフィードバックする。
【００８２】
分散推定部２４は、信頼度平均値算出部２４１および分散推定値算出部２４２を用いて算出した変調信号E(x[t])の分散の平均値の推定値σ2を等化装置９１にフィードバックする。
【００８３】
信頼度平均値算出部２４１は、変換部２２によって変換された確率差分に基づいて、確率差分の絶対値の平均値ｍ１、および、各ビットの確率差分の平方値の平均値ｍ２を、信頼度の平均値として求める。
【００８４】
分散推定値算出部２４２は、これらの信頼度の平均値に基づいて変調信号E(x[t])の分散の平均値の推定値σ2を算出する。
【００８５】
ここで、確率差分の絶対値の平均値ｍ１は、各ビットを０と設定したときの変調信号の信頼度の平均と解釈することができる。したがって、確率差分の絶対値の平均値ｍ１を式（４）に適用して計算される分散推定値は、all 0のビット列に対応する信号点を基準信号とした場合の分散の平均値の推定値とみなすことができる。
【００８６】
一方、平均値ｍ１のシグネチャを負とした−ｍ１を用いて式（４）で計算される分散推定値は、ビット1に対応する信号点を基準信号とした場合の変調信号の分散の平均値の推定値と考えることができる。
【００８７】
このとき、基準信号がQAM変調の端点となっている場合には、分散推定値算出部２４２は、分散を過大評価することになる。
【００８８】
そこで、分散推定値算出部２４２は、原点に比較的近い点に対応するように基準信号を設定する。そして、分散推定値算出部２４２は、基準信号の各レベルに応じてm1に正負の符号を付加したものを式（４）に適用することにより、分散の平均値の推定値σ２を算出する。
【００８９】
例えば64 = 22×3QAM変調(n = 3レベル)のx軸で信号点に対応するビット列が、
111、110、100、101、001、000、010、011
と与えられた場合を想定する。
【００９０】
例えば、分散推定値算出部２４２は、原点に比較的近い点として、「001」を基準信号とし、これに対応する(m1,m1,-m1)と平均値ｍ２とを式（４）に適用し、分散の平均値の推定値σ２を算出する。
【００９１】
あるいは、分散推定値算出部２４２は、原点に比較的近い点として「000」を基準信号とし、これに対応するように (m1,m1,m1) と平均値ｍ２とを式（４）に適用し、分散の平均値の推定値σ２を算出する。
【００９２】
あるいは、分散推定値算出部２４２は、原点に比較的近い点として「101」もしくは「100」を基準信号としてもよい。
【００９３】
このように平均値ｍ１およびｍ２を式（４）に適用することにより、分散推定値算出部２４２は、式（４）の処理を信号点毎ではなく、複数の信号点に対して1回実行することにより、分散の平均値の推定値を算出する。
【００９４】
以上のように構成された変調信号生成装置２０における変調信号生成動作について図４を用いて説明する。
【００９５】
まず、変換部２２は、復号装置９２からの軟出力L(t)の各ビットの対数尤度を確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]に変換する（ステップＳ１１）。
【００９６】
次に、レート整合・インタリーブ処理部２１は、変換部２２からの出力に対し、インタリーブ処理およびレート整合処理を行う（ステップＳ１２）。
【００９７】
次に、マッピング部２３は、レート整合・インタリーブ処理部２１からの出力信号を用いて、式（３）に示した変調信号E(x[t])を算出する（ステップＳ１３）。
【００９８】
また、ステップＳ１１が実行された後、信頼度平均値算出部２４１は、ステップＳ１１で算出された確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]に基づいて、信頼度の平均値として、確率差分の絶対値の平均値ｍ１、および、確率差分の平方値の平均値ｍ２を求める（ステップＳ１４）。
【００９９】
ここで、信頼度平均値算出部２４１は、確率差分の絶対値の平均値ｍ１の平方値を用いて、確率差分の平方値の平均値ｍ２を近似してもよい。
【０１００】
次に、分散推定値算出部２４２は、確率差分の絶対値の平均値ｍ１、および、確率差分の平方値の平均値ｍ２を式（４）に適用することにより、分散の平均値の推定値σ2を算出する（ステップＳ１５）。
【０１０１】
なお、分散推定部２４によるステップＳ１４およびステップＳ１５の処理は、レート整合・インタリーブ処理部２１およびマッピング部２３によるステップＳ１２およびステップＳ１３の処理と並列に実行可能である。
【０１０２】
以上で、変調信号生成装置２０は、変調信号生成動作を終了する。
【０１０３】
次に、本発明の第２の実施の形態の効果について述べる。
【０１０４】
本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置は、多値変調が適用される場合の繰り返し等化処理の変調信号生成処理において、等化装置にフィードバックする変調信号の分散を効率的に算出することができる。
【０１０５】
その理由は、信頼度平均値算出部が、復号装置の軟出力から計算した各ビットの確率差分の絶対値および確率差分の平方値を平均化し、これらの平均値に基づいて分散推定値算出部が分散の平均値を推定するためである。このため、分散推定値算出部は、式（４）の処理を、信号点毎ではなく、例えば一つの符号語に対応する信号点全体に対して1回実行すれば分散の平均値の推定値を算出できるからである。これにより、本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置は、繰り返し等化処理の変調信号生成処理において64QAM等の多値変調が適用される場合であっても、変調信号の分散を推定する演算処理を大きく削減することができる。
【０１０６】
さらに、信頼度平均値算出部が、確率差分の絶対値の平均値ｍ１を平方した値をもって確率差分の平方値の平均値ｍ２を近似する場合、本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置は、変調信号の分散をさらに効率的に算出することができる。
【０１０７】
その理由は、信頼度平均値算出部が、各確率差分の平方値を求める乗算処理をさらに削減することができるためである。繰り返し等化処理では、必要となる変調信号の分散に高い精度を必要としないため、このような近似を行ってもターボ等化における特性の劣化を抑えることができるからである。
【０１０８】
また、本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置は、変調信号を生成する処理と平行して分散を推定する処理を行うことができるため、分散推定処理に起因する等化処理実行までの遅延を解消することができる。
【０１０９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の説明で参照する各図面において、本発明の第２の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して本実施の形態における詳細な説明を省略する。
【０１１０】
まず、本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置３０の構成を図５に示す。図５において、変調信号生成装置３０は、本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置２０に対して、レート整合・インタリーブ処理部２１に替えてレート整合・インタリーブ処理部３１と、分散推定部２４に替えて分散推定部３４とを備えている。また、分散推定部３４は、信頼度平均値算出部３４１と、分散推定値算出部３４２とを備えている。
【０１１１】
レート整合・インタリーブ処理部３１は、本発明の第２の実施の形態におけるレート整合・インタリーブ処理部２１と同様に構成されるのに加え、さらに、変換部２２から出力されて分散推定部２４に入力される信号に対応する送信信号の送信時の順序を表す順序情報を、分散推定部２４に対して出力する。
【０１１２】
ここで、順序情報とは、例えば、変換部２２から出力されて分散推定部３４に入力される信号のレベル情報やパンクチャ情報等であってもよい。なお、受信信号が組織符号であれば、レート整合・インタリーブ処理部３１は、順序情報として少なくともレベル情報を分散推定部３４に対して出力すればよい。なぜなら、受信信号が組織符号であれば、パンクチャはパリティのみに適用されるため、情報系列、パリティ系列の順に送信されるとすれば、分散推定部３４は、情報系列の各ビットに対する尤度から分散推定を行うようにすればよいからである。
【０１１３】
分散推定部３４の信頼度平均値算出部３４１は、レート整合・インタリーブ処理部３１から出力される順序情報に基づいて、変換部２２からの現時点での入力信号が対応する変調方式のレベルを算出する。そして、信頼度平均値算出部３４１は、求めたレベル毎に、確率差分の絶対値の平均値ｍ１および確率差分の平方値の平均値ｍ２を算出する。
【０１１４】
例えば、信頼度平均値算出部３４１は、入力信号が入力順で信号点に割り当てられ、22n-QAM変調である場合、単純にnを法としたmoduloを計算することで対応するレベルを算出してもよい。
【０１１５】
分散推定部３４の分散推定値算出部３４２は、レベル毎に算出された確率差分の絶対値の平均値ｍ１および確率差分の平方値の平均値ｍ２を式（４）に適用することにより、分散の平均値の推定値を算出する。
【０１１６】
具体的には、分散推定値算出部３４２は、本発明の第２の実施の形態における分散推定値算出部２４２と同様に原点に比較的近い点に対応するように基準信号を設定する。ここで、レベルiのビットの確率差分の絶対値の平均値をm1_iとすると、分散推定値算出部３４２は、基準信号に対応するようにm1_iに正負の符号を付加し、式（４）に基づいて分散の平均値を算出する。
【０１１７】
例えば、64QAM変調のx軸で信号点に対応するビット列が
111、110、100、101、001、000、010、011
と与えられたとする。
【０１１８】
例えば、分散推定値算出部３４２は、基準信号を「001」に設定し、(m1_0,m1_1,−m1_2)を各レベルの入力として、式（４）に基づき分散の計算を実行してもよい。
【０１１９】
あるいは、分散推定値算出部３４２は、基準信号を「000」に設定し、 (m1_0,m1_1,m1_2) を各レベルの入力として、式（４）に基づき分散の計算を実行してもよい。
【０１２０】
このように平均値m1_iおよびm2_iを式（４）に適用することにより、分散推定値算出部３４２は、式（４）の処理を信号点毎ではなく、複数の信号点に対して1回実行することにより、分散の平均値の推定値を算出する。
【０１２１】
以上のように構成された変調信号生成装置３０の動作について、図６を参照して説明する。
【０１２２】
まず、変換部２２は、本発明の第２の実施の形態と同様に、確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]を算出する（ステップＳ１１）。
【０１２３】
次に、レート整合・インタリーブ処理部３１は、変換部２２からの出力に対し、インタリーブ処理およびレート整合処理を行うとともに、変換部２２から出力され分散推定部３４に入力される信号の順序情報を出力する（ステップＳ２１）
なお、ステップＳ２１において、レート整合・インタリーブ処理部２１は、インタリーブ処理・レート整合処理および順序情報の出力処理を平行して実行する。
【０１２４】
次に、マッピング部２３は、本発明の第２の実施の形態と同様に、変調信号E(x[t])を算出する（ステップＳ１３）。
【０１２５】
一方、ステップＳ１１が実行された後、信頼度平均値算出部３４１は、ステップＳ１１で算出された確率差分Dx_i[t], Dy_i[t]と、ステップＳ２１で出力された順序情報とに基づいて、レベル毎に、確率差分の絶対値の平均値m1_i、および、確率差分の平方値の平均値ｍ2_iを求める（ステップＳ２２）。
【０１２６】
ここで、信頼度平均値算出部３４１は、各レベルの確率差分の絶対値の平均値m1_iの平方値を用いて、各レベルの確率差分の平方値の平均値m2_iを近似してもよい。
【０１２７】
次に、分散推定値算出部３４２は、レベル毎の平均値m1_i、および、平均値m2_iを式（４）に適用することにより、分散の平均値の推定値を算出する（ステップＳ２３）。
【０１２８】
以上で、変調信号生成装置３０は動作を終了する。
【０１２９】
次に、本発明の第３の実施の形態の効果について述べる。
【０１３０】
本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置は、繰り返し等化処理における変調信号生成処理において多値変調が適用される場合に分散の平均値の推定値を効率的に算出しながらも、その精度をより向上させることが出来る。
【０１３１】
その理由は、レート整合・インタリーブ処理部が、変換部からの出力信号の順序情報を分散推定部に通知し、分散推定部が、通知された順序情報に基づいてレベル毎に算出した信頼度の平均値を用いて分散の平均値の推定値を算出するからである。このため、本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置は、多値変調において信号レベルによって受信値の平均値が異なることに応じて、復号装置から出力される対数尤度の信頼度の平均値が異なってくることに対応することができるからである。
【０１３２】
なお、本発明の第２および第３の実施の形態における各機能ブロックを用いて、図７に示すよう変調信号生成装置４０を構成することも可能である。図７のように構成した変調信号生成装置４０は、レート整合・インタリーブ処理と分散推定処理とを平行に実行できないものの、変換部２２において対数尤度比から確率差分へ変換する際に行われるビット数の拡張に対応するようレート整合・インタリーブ処理部を構成する必要がない。したがって、図７の変調信号生成装置４０は、レート整合・インタリーブ処理部を既存の技術と同一の実装で実現することができるというメリットがある。
【０１３３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【０１３４】
本実施の形態では、本発明の第２および第３の実施の形態としての変調信号生成装置２０および変調信号生成装置３０を用いて、非特許文献４に記載された3GPP LTE（3rd Generation Partnership Project long-term evolution）の変調方式(QPSK, 16QAM, 64QAM)を適用した例について説明する。
【０１３５】
まず、本発明の第２の実施の形態としての変調信号生成装置２０を用いて、変調方式(QPSK, 16QAM, 64QAM)を適用した場合について説明する。
【０１３６】
ここで、まず、QPSK, 16QAM, 64QAM方式における、ビット列から信号点へのマッピングについて、図８を用いて説明する。なお、図８は、x軸についてのみ示しているが、y軸についても同様に説明される。図８において、これらの信号点の各座標は、平均電力が1となるように設定されている（各軸でみれば平均電力が1/2となるように設定されている）。
【０１３７】
また、16QAM, 64QAMにおいては、信号点に対応するビット列の右からレベル0, レベル1,...と呼ぶものとする。レベルiの確率差分をD_i[t]とおく。このとき、式（３）は、各方式の各軸において次のように表される。
【０１３８】
［QPSK］
【数６】
0005581967.tif 000007
【０１３９】
［16QAM］
【数７】
0005581967.tif 000008
【０１４０】
［64QAM］
【数８】
0005581967.tif 000009
（８）
式（６）〜（８）を式（４）に適用すると、分散の平均値の推定値は、各方式の各軸についてD_i[t]を用いて次のように表すことができる。
【０１４１】
［QPSK］
【数９】
0005581967.tif 000010
【０１４２】
［16QAM］
【数１０】
0005581967.tif 000011
（１０）
【０１４３】
［64QAM］
【数１１】
0005581967.tif 000012
（１１）
【０１４４】
ここで、分散の平均値の推定値を求める場合、式（９）〜（１１）を各時点tについて求めた結果を平均することが自然であるが、本実施の形態は、確率差分を平均化したｍ１およびｍ２を式（９）〜（１１）のD_i[t]に適用することにより分散の平均の推定値を求める。このように近似することができる理由は、インタリーブ処理において異なるレベルのD_iは独立であるとみなすことが可能だからである。ターボ等化においては、精度の高い分散の推定が必要ないこともあり、このような近似がターボ等化の特性へ与える影響は少ない。
【０１４５】
変換部２２は、復号装置９２から出力される対数尤度が復号装置９２内で処理がしやすいようにスケール変換されていることを考慮して、D[j] = tanh(l[j]/2)を算出する。ここで、l[0], l[1], l[2],...は、復号装置９２からの出力（各ビットの対数尤度）である。
【０１４６】
信頼度平均値算出部２４１は、変換部２２によって算出されたD[j]を次式（１２）および（１３）に適用してm1およびm2を求める。
【０１４７】
【数１２】
0005581967.tif 000013
【０１４８】
【数１３】
0005581967.tif 000014
このように、信頼度平均値算出部２４１は、逐次的に和を求めることによりm1, m2を算出する。なお、Mは符号語全体である必要はなく、符号後の途中で打ち切られたものであってもよい。
【０１４９】
分散推定値算出部２４２は、信頼度平均値算出部２４１によって算出された信頼度の平均値m1およびm2を式（９）〜（１１）に適用する。このとき、分散推定値算出部２４２は、異なるiおよびjに対するD[i]およびD[j]を独立であるとみなすことにより、D[i]D[j]にはm12をアサインし、D[i]2にはm2をアサインして計算を実行する。
【０１５０】
例えば、図８に示した信号点マッピングの16QAMで「00」を基準信号とすると、分散推定値算出部２４２は、(D_1[t], D_0[t])を(m1, m1)として式（１０）を実行する。
【０１５１】
また、例えば、図８に示した信号点マッピングの64QAMで「001」を基準信号点とすると、分散推定値算出部２４２は、(D_2[t], D_1[t], D_0[t])を(m1, m1, -m1)として式（１１）を実行する。
【０１５２】
このように、分散推定値算出部２４２によって式（９）〜（１１）にｍ１およびｍ２がアサインされた式はそれぞれ次の通りとなる。
【０１５３】
【数１４】
0005581967.tif 000015
【０１５４】
［16QAM］
【数１５】
0005581967.tif 000016
（１５）
【０１５５】
［64QAM］
【数１６】
0005581967.tif 000017
（１６）
【０１５６】
また、分散推定値算出部２４２は、算出したσ2に所定の係数を乗ずる補正を行うことが好ましい。なぜなら、最初に信頼度の平均値を求めてから分散の平均値の推定値を算出する場合には、式（９）〜（１１）を各時点ｔで求めてからこれを平均化する場合と比較して分散を大きく評価する傾向にあるからである。
【０１５７】
また、分散推定値算出部２４２は、式（１４）〜（１６）において、m2をm12で近似してもよい。
【０１５８】
また、その場合、分散推定値算出部２４２は、算出した分散σ2に所定の係数を乗じて補正することが好ましい。なぜなら、m12≦m2が成り立つため、式（１４）〜（１６）においてm2をm12で近似すると、近似せずにm2を用いた場合と比較して、分散平均値算出部２４２は、平均値m2を大きく評価することになるからである。
【０１５９】
次に、本発明の第３の実施の形態としての変調信号生成装置３０を用いて、変調方式(16QAM, 64QAM)を適用した場合について説明する。
【０１６０】
レート整合・インタリーブ処理部３１は、信号点の送信ポジション（順序情報）を分散推定部３４に伝える。ここで、K = a × bの大きさのブロックインタリーブを用いる場合、l[j](j=0,1,..,K-1)の送信ポジションp[j]は、p[j]=a×(j mod a) + int(j/b) となる。ここで、(j mod a)はjのaによる剰余を表し、int(j/b)はjをbで除算したときの商を表している。
【０１６１】
信頼度平均値算出部３４１は、22n-QAM変調であれば、レート整合・インタリーブ処理部３１から出力された送信ポジションp[j]に基づいて、(p[j] mod n)を計算することにより、変換部２２から入力される信号が対応するレベルを算出する。本実施の形態では、単純にp[j]=jとなる。
【０１６２】
また、信頼度平均値算出部３４１は、算出したレベル毎に、m1_i, m2_iを算出する。
【０１６３】
分散推定値算出部３４２は、レベル毎のm1_i, m2_iを16QAM, 64QAMにおける式（１０）および式（１１）に適用した次式（１７）および（１８）を用いることにより、分散の平均値の推定値を算出する。
【０１６４】
［16QAM］
【数１７】
0005581967.tif 000018
（１７）
【０１６５】
［64QAM］
【数１８】
0005581967.tif 000019
（１８）
【０１６６】
次に、本発明の第４の実施の形態としての変調信号生成装置の効果を、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第４の実施の形態の変調信号生成装置を用いた繰り返し等化処理のシミュレーションによって得られたフレームエラーレートを示すグラフである。
【０１６７】
なお、図９に示した特性は、誤り訂正符号（ターボ符号）、変調方式（64QAM）およびレート整合・インタリーブ処理として、非特許文献４に記載された技術を用いた場合に得られたものである。ここで、誤り訂正符号の情報長は1440, 符号化率は1/2である。また、シンボル間干渉チャネルは式（１）においてd=5で{h[0],h[1],h[2],h[3],h[4]}={2-0.4i, 1.5+1.8i, 1, 2-1.3i, 0.8+1.6i} と設定している(iは虚数単位)。また、等化処理は、サイズ64の離散フーリエ変換で周波数領域等化を行っている(送信時にCyclic Prefixを付加した)。また、ターボ等化の繰り返し回数は4回である。
【０１６８】
図９の各グラフは、本発明の第４の実施の形態の変調信号生成装置が、次の各設定において、変調信号の分散推定処理を行った場合の結果を示している。
【０１６９】
(A)：[式8]で変調信号毎に分散を求めてから平均化
(B)：[式16]に基づき分散の平均値の推定値を算出
(C)：[式16]でm2 = m12の近似を用いて分散の平均値の推定値を算出
(D)：[式18]でm2 = m12の近似を用いて分散の平均値の推定値を算出
(B)0.5, (C)0.5, (D)0.5：(B), (C), (D)において得られた分散の平均値の推定値に対して0.5倍の補正を適用
本発明の第４の実施の形態としての変調信号生成装置は、(B),(D)による分散推定処理を行うことにより、本発明の分散推定方法を用いていない(A)と比較して0.2dB程度の劣化で済んでいる。また、本発明の第４の実施の形態としての変調信号生成装置は、(C)のようにm1の平方値をもってm2を近似した場合でも、近似していない(B)より0.1dB以内の特性を得ている。また、本発明の第４の実施の形態としての変調信号生成装置は、(B),(C),(D)
の分散推定値を0.5倍する補正を行った(B)0.5, (C)0.5, (D)0.5では、本発明の分散推定方法を用いていない(A)とほぼ同一の特性を得ることができている。
【０１７０】
このように、本発明の第４の実施の形態としての変調信号生成装置は、分散の推定処理を大きく簡易化しながらも、繰り返し等化処理の特性を劣化させず、十分な特性を得ることができる。
【０１７１】
なお、上述した本発明の各実施の形態において、各フローチャートを参照して説明した分散推定装置および変調信号生成装置の動作を、本発明のコンピュータ・プログラムとして各装置の記憶装置（記憶媒体）に格納しておき、係るコンピュータ・プログラムを当該ＣＰＵが読み出して実行するようにしてもよい。そして、このような場合において、本発明は、係るコンピュータ・プログラムのコード或いは記憶媒体によって構成される。
【０１７２】
また、上述した本発明の各実施の形態において、各機能ブロックの一部または全部は、ハードウェア回路として構成されてもよい。
【０１７３】
また、上述した各実施の形態は、適宜組み合わせて実施されることが可能である。
【０１７４】
また、本発明は、上述した各実施の形態に限定されず、様々な態様で実施されることが可能である。
【０１７５】
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成処理において、
前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出部と、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出部と、
を備えた分散推定装置。
（付記２）
前記信頼度平均値算出部は、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする付記１に記載の分散推定装置。
（付記３）
前記信頼度平均値算出部は、前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を前記確率差分の絶対値の平均値ｍ１の平方値で近似することを特徴とする付記２に記載の分散推定装置。
（付記４）
前記分散推定値算出部は、前記分散の平均値の推定値に所定の係数を乗じて補正することを特徴とする付記１から付記３のいずれかに記載の分散推定装置。
（付記５）
前記信頼度平均値算出部は、前記信頼度の平均値を、多値変調の信号点に対応するビットのレベル毎に求めることを特徴とする付記１から付記４のいずれかに記載の分散推定装置。
（付記６）
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置であって、
前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理部と、
前記レート整合・インタリーブ処理部の出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピング部と、
前記変換部によって変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出部と、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出部と、
を備えた変調信号生成装置。
（付記７）
前記信頼度平均値算出部は、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする付記６に記載の変調信号生成装置。
（付記８）
前記分散推定値算出部は、前記分散の平均値の推定値に所定の係数を乗じて補正することを特徴とする付記６または付記７に記載の変調信号生成装置。
（付記９）
前記レート整合・インタリーブ処理部は、前記変換部の出力信号の送信時の順序を表す順序情報を出力し、
前記信頼度平均値算出部は、前記順序情報に基づいて、多値変調の信号点に対応するビットのレベル毎に、前記信頼度の平均値を算出することを特徴とする付記６から付記８のいずれかに記載の変調信号生成装置。
（付記１０）
前記レート整合・インタリーブ処理部は、前記誤り訂正符号復号処理からの出力信号に対して、前記インタリーブ処理および前記レート整合処理を実行し、
前記変換部は、前記レート整合・インタリーブ処理部の出力信号を前記確率差分に変換することを特徴とする付記６から付記９のいずれかに記載の変調信号生成装置。
（付記１１）
前記信頼度平均値算出部は、前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を前記確率差分の絶対値の平均値ｍ１の平方値で近似することを特徴とする付記７から付記１０のいずれかに記載の変調信号生成装置。
（付記１２）
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成処理において分散推定装置が、
前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行する分散推定方法。
（付記１３）
前記信頼度平均値算出ステップにおいて、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする付記１２に記載の分散推定方法。
（付記１４）
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置が、
前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換ステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理ステップと、
前記レート整合・インタリーブ処理ステップの出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピングステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行する変調信号生成方法。
（付記１５）
前記信頼度平均値算出ステップにおいて、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする付記１４に記載の変調信号生成方法。
（付記１６）
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成処理において分散推定装置に、
前記誤り訂正符号復号処理の出力信号の各ビットの信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行させるコンピュータ・プログラム。
（付記１７）
前記信頼度平均値算出ステップにおいて、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする付記１６に記載のコンピュータ・プログラム。
（付記１８）
受信信号に対する等化処理および誤り訂正符号復号処理を繰り返し実行する繰り返し等化処理において、前記誤り訂正符号復号処理の出力信号から変調信号を生成して該変調信号および該変調信号の分散を前記等化処理にフィードバックする変調信号生成装置に、
前記誤り訂正符号復号処理後の出力信号の各ビットの対数尤度を確率差分に変換する変換ステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に対するインタリーブ処理およびパンクチャによるレート整合処理を行うレート整合・インタリーブ処理ステップと、
前記レート整合・インタリーブ処理ステップの出力信号に基づいて前記変調信号を生成するマッピングステップと、
前記変換ステップで変換された前記確率差分に基づいて、前記信頼度の平均値を算出する信頼度平均値算出ステップと、
前記信頼度の平均値に基づいて前記変調信号の分散の平均値の推定値を算出する分散推定値算出ステップと、
を実行させるコンピュータ・プログラム。
（付記１９）
前記信頼度平均値算出ステップにおいて、前記信頼度の平均値として、前記各ビットが０である確率と１である確率との差である確率差分の絶対値の平均値ｍ１および前記確率差分の平方値の平均値ｍ２を求めることを特徴とする付記１８に記載のコンピュータ・プログラム。
【符号の説明】
【０１７６】
１    分散推定装置
１１、２４１、３４１    信頼度平均値算出部
１２、２４２、３４２    分散推定値算出部
１０、２０、３０、４０    変調信号生成装置
２１、３１    レート整合・インタリーブ処理部
２２    変換部
２３    マッピング部
２４、３４    分散推定部
９１    等化装置
９２    復号装置
【図１】
0005581967.tif 000020
【図２】
0005581967.tif 000021
【図３】
0005581967.tif 000022
【図４】
0005581967.tif 000023
【図５】
0005581967.tif 000024
【図６】
0005581967.tif 000025
【図７】
0005581967.tif 000026
【図８】
0005581967.tif 000027
【図９】
0005581967.tif 000028
【図１０】
0005581967.tif 000029
【図１１】
0005581967.tif 000030
【図１２】
0005581967.tif 000031