(57)【要約】  受信装置（２００ａ）は、自装置が対応する変調方式及び伝送路符号化方式を示す受信装置状態情報を送信し、送信装置は、受信した受信装置状態情報に基づいて受信装置（２００ａ）へ送信する下りリンク信号のマッピング方法を決定する。受信装置（２００ａ）がＢＩＣＭ−ＩＤ対応である場合、受信装置（２００ａ）は自装置がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示す受信装置状態情報を送信する。これにより、グレイマッピングを採用している通信システムとの後方互換性を持ち、ＢＩＣＭ−ＩＤを適用することができる。
2010029771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下りリンク信号を無線送信する第１の通信装置と、前記第１の通信装置による前記下りリンク信号を受信する１つ以上の第２の通信装置と、を備える無線通信システムであって、
前記第２の通信装置は、
前記第１の通信装置が送信した前記下りリンク信号を受信する下りリンク信号受信部と、
自装置が対応する変調方式及び伝送路符号化方式を示す受信装置状態情報を送信する受信装置状態情報送信部と、
を備え、
前記第１の通信装置は、
前記受信装置状態情報を取得する受信装置状態情報取得部と、
前記受信装置状態情報が示す変調方式に基づいて前記第２の通信装置へ送信する前記下りリンク信号のビットと信号点とのマッピング方法を選択し、選択したマッピング方法を示すマッピング情報を出力するマッピング制御部と、
前記下りリンク信号の伝送路符号化を行う符号化部と、
前記マッピング情報に基づいて前記符号化を行った下りリンク信号のマッピングを行うマッピング部と、
前記受信装置状態情報に基づいて前記マッピングを行った下りリンク信号を送信する下りリンク信号送信部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
１つ以上の前記第２の通信装置は反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している通信装置であり、
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
前記下りリンク信号の復号後尤度情報が入力された場合、自装置が対応する変調方式と前記下りリンク信号の復号後尤度情報とに基づいて前記下りリンク信号をデマッピングし、前記下りリンク信号の復号後尤度情報が入力されない場合、自装置が対応する変調方式と前記下りリンク信号とに基づいて前記下りリンク信号をデマッピングし、前記下りリンク信号のデマッピング後尤度情報を出力するデマッピング部と、
前記下りリンク信号のデマッピング後尤度情報に基づいて復号を行い、前記符号ビットの復号後尤度情報を出力する復号部と、
を備え、
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
同じ前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行い、
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置の受信装置状態情報は、自装置が反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応していることを示す、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
前記下りリンク信号のデマッピング後尤度情報に対してデインターリーブを行うデインターリーブ部と、
前記下りリンク信号の復号後尤度情報に対してインターリーブを行うインターリーブ部と、
を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の通信装置の前記マッピング制御部は、
マッピング方法としてグレイマッピングまたはグレイマッピング以外のマッピング方法の何れかを選択する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記グレイマッピング以外のマッピング方法はセットパーティショニングマッピングである、
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第１の通信装置の前記マッピング制御部は、
前記受信装置が反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応していることを示す前記受信装置状態情報を受信した場合、前記グレイマッピング以外のマッピング方法を選択する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置の前記受信装置状態情報は、
自装置がＬＴＥ−Ａ対応の端末であることを示す、
ことを特徴とする請求項２から請求項６の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記第１の通信装置の前記マッピング制御部は、
受信装置状態情報が入力されない場合、前記グレイマッピングを選択する、
ことを特徴とする請求項４から請求項７の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
グレイマッピング以外のマッピング方法を用いてマッピングされた前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理を行った場合の遅延時間を算出する遅延時間算出部を備え、
前記算出した遅延時間が予め決定された許容最大遅延時間を超える場合、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部はグレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、
ことを特徴とする請求項２から請求項８の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
グレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを1度行った場合の送信レートを算出する送信レート算出部を備え、
前記算出した送信レートが予め決定された要求送信レートを満たす場合、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部はグレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、
ことを特徴とする請求項２から請求項９の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
電池によって稼動し、
当該電池の残量が前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理を行うために十分であるかを判定する電池残量判定部を備え、
前記第２の通信装置の残量が不十分であると判定した場合、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部はグレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、
ことを特徴とする請求項２から請求項１０の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、
予め決定された許容最大遅延時間を満たす、前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理の最大繰返し回数を算出する繰返し回数算出部と、
隣接する信号点を２ビット以上異ならせるマッピング方法を用いてマッピングされ、前記第１の通信装置が送信した前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理を前記最大繰返し回数実行したときの誤り率と、グレイマッピングを用いてマッピングされ、前記第１の通信装置が送信した前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを1度実行したときの誤り率とを算出して比較する処理特性比較部と、
を備え、
前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部は前記誤り率が低い方のマッピング方法を用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、
ことを特徴とする請求項２から請求項８の何れかに記載の無線通信システム。
【請求項１３】
第１の通信装置と第２の通信装置とを備えて相互に無線通信を行う無線通信方法であって、
前記第１の通信装置は、
多値変調によって変調された送信データの変調シンボルに複数の符号ビットを割り当てる複数のマッピング方法を備え、
前記第２の通信装置からの要求に基づいて選択した１つの前記マッピング方法により割り当てた符号ビットを送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
前記第２の通信装置からの要求は、
前記第２の通信装置が前記複数のマッピング方法に対応した何れのデマッピング方法を備えるかを示すものである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信方法。
【請求項１５】
前記第２の通信装置からの要求は、
前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への伝送路のサービス品質を示すものである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記第２の通信装置からの要求は、
許容最大遅延時間を示すものであることを特徴とする請求項１３に記載の無線通信方法。
【請求項１７】
接続要求処理部を備え、多値変調によって変調された送信データの変調シンボルに複数の符号ビットを割り当てる複数のマッピング方法の中の１つのマッピング方法により割り当てた符号ビットを受信する通信装置であって、
前記接続要求処理部は、前記複数のマッピング方法に対応した何れのデマッピング方法を備えるかを示す情報に基づいてマッピング方法を決定する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１８】
前記接続要求処理部は、
受信信号のサービス品質を示す情報に基づいてマッピング方法を決定する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【請求項１９】
前記接続要求処理部は、
許容最大遅延時間を示す情報に基づいてマッピング方法を決定する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信方法及び通信装置、特に多値変調による変調処理を行う無線通信システム、無線通信方法及び通信装置に関する。
本願は、２００８年９月１２日に、日本に出願された特願２００８−２３４８９１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムは、大容量伝送を目的として広帯域が割り当てられているが、帯域の広さに比例して送信電力が増加するという問題がある。そこで、低い受信電力でしかも送信データの誤り率の低い通信を達成するという目的で、ターボ原理と呼ばれる受信処理が開発されている。ターボ原理は、複数の異なる受信処理を行う処理部によって送信データの品質を向上させた処理結果を他の処理部に適用する処理を繰り返すことで誤り率特性を改善する受信処理である。【０００３】
従来、ターボ原理を用いた受信処理として、伝搬路による歪みを補償する等価処理と誤り訂正処理とを連接するターボ等化技術や、１つのシンボルで複数の符号ビットを送信する多値変調において、符号ビットが信号点にマッピングされた変調シンボルをビットに分解するデマッピングと、誤り訂正処理を連接するＢＩＣＭ−ＩＤ（反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調：Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding）がある（例えば、非特許文献１参照）。多値変調は、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相変調）、８ＰＳＫ（Octuple Phase Shift Keying：８相位相変調）、１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation：１６値振幅位相変調）などがある。【０００４】
セルラシステムの移動局装置から基地局装置への通信において、移動局装置はシングルキャリア伝送を行う。基地局装置は移動局装置から受診した受信信号に対し等化処理を行うため、基地局装置の受信処理にはターボ等化が適している。しかし、基地局装置から移動局装置への通信においては、基地局装置は受信側での等化処理を必要としない直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）によるマルチキャリア伝送を行うため、移動局装置の受信処理にはＢＩＣＭ−ＩＤが適している。【０００５】
ＢＩＣＭ−ＩＤによる受信処理は、多値変調によって変調された送信データを受信することが前提となる。すなわち、送信側は、複数の符号ビットを信号点として１つの変調シンボルに割り当て、信号点が割り当てられた変調シンボルを送信し、受信側は当該変調シンボルを受信する。そのため、受信側による送信された信号点の判定は、１つの変調シンボルを構成する符号ビットの尤度に依存する。そのため、誤り訂正符号により得られる尤度の改善量を再度デマッピング処理に用いることで、送信された信号点の判定の信頼性を向上させることができる。次に、信頼性が向上したデマッピング後の符号ビットの尤度を再び誤り訂正復号することで、さらに信頼性を改善することができる。このように、誤り訂正復号処理とデマッピング処理を繰り返すことで誤り率特性を改善することができる。【０００６】
以下に、ＢＩＣＭ−ＩＤによる誤り率特性の改善を、変調方式が１６ＱＡＭでマッピング方法がセットパーティショニング（Set partitioning）マッピングである場合を例に説明する。
図１７は、１６ＱＡＭのセットパーティショニングマッピングによる信号点を示す図である。
図１７の横軸は受信信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は受信信号の直交成分の大きさを示している。セットパーティショニングマッピングは、各変調点を次第に最小ユークリッド距離が大きくなっていくサブセットに分割する方式によって決定されたマッピング方式である。【０００７】
ＢＩＣＭ−ＩＤによると、事前情報（誤り訂正復号により得られる符号ビットの尤度）が存在しない場合、全ての信号点はそれぞれ送信される確率が等しい。そのため、受信信号点から最も近い信号点を、最も送信された確率が高い信号点とする。一方、図１７の信号点における４ビットで表される信号点のうち１〜３ビット目のビットを把握することができた場合、信号点を２つに絞ることができる。例えば、１〜３ビット目のビットを１０１であると把握した場合、信号点を１０１１と１０１０の２つに絞ることができる。そのため、受信信号点から１０１１と１０１０との距離を計算し、より近いほうの信号点が送信されたと判断する。このように、受信したビットを把握することで、把握したビットが異なる信号点を候補から除外できるため、信号点間距離を拡大することができる。これにより、ＢＩＣＭ−ＩＤでは繰返しの処理結果が収束すると、多値復号によって複数のビットを１つのシンボルで送信しても、１ビットだけ異なる２つの信号点の信号点間距離で性能が決定するため、誤り率特性を改善することができる。【０００８】
以下に、ＢＩＣＭ−ＩＤを適用した従来の通信システムについて説明する。
ＢＩＣＭ−ＩＤを適用した通信システムは、受信装置と送信装置とを備える。
図１５は、ＢＩＣＭ−ＩＤを適用した従来の受信装置の構成を示す概略ブロック図である。【０００９】
受信装置１１００は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）によって送信されたデータを処理する受信装置である。受信装置１１００は、アンテナ１１０１から信号を受信し、受信した信号を無線受信部１１０２に入力する。無線受信部１１０２は、受信信号をベースバンドへダウンコンバートし、次にそのアナログ信号からデジタル信号に変換する。次に、ＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）除去部１１０３は、デジタル信号に変換した受信信号からガードインターバルを除去する。【００１０】
ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１１０４は、ガードインターバルを除去した受信信号をフーリエ変換して周波数軸上の信号にする。チャネル推定部１１０５は、フーリエ変換された受信信号から受信信号のサブキャリア毎の伝搬路の複素利得を推定する。チャネル補償部１１０６は、推定した受信信号のサブキャリア毎の伝搬路の複素利得に基づき、フーリエ変換された受信信号の各サブキャリアの受信変調シンボルを補償し、デマッピング部１１２１に受信変調シンボルを補償した受信信号を入力する。
このとき、チャネル補償部１１０６が出力する受信信号には、受信データの情報を示す情報ビットと情報ビットの誤り訂正符号を示す符号ビットとが含まれている。【００１１】
デマッピング部１１２１は、デマッピング処理によって、入力された受信信号を各符号ビットの尤度に分解する。ここで、尤度は対数尤度比（Log Likelihood Ratio）とする。
デインターリーブ部１１２２は、デマッピング部１１２１により得られた各符号ビットの対数尤度比の順番を並び替える。復号部１１２３は、順番を並び替えられた符号ビットの対数尤度比に基づいて誤り訂正復号を行い、情報ビットの対数尤度比と、符号ビットの対数尤度比を算出する。このとき、復号部１１２３が出力する符号ビットの対数尤度比は復号部１１２３に入力された受信信号の信頼性を含むが、フィードバックには誤り訂正でのみ向上した信頼性を事前情報として扱うため、算出した符号ビットの対数尤度比から復号部１１２３に入力した符号ビットの対数尤度比を減算した値である外部対数尤度比を算出する。インターリーブ部１１２４は、復号部１１２３が算出した符号ビットの外部対数尤度比の順番を、デインターリーブ部１１２２によって順番の並び替えが行なわれる前の受信信号と同様の並び順に並び替え、並び替えた符号ビットの外部対数尤度比をデマッピング部１１２１に入力する。これにより、デマッピング部１１２１はデインターリーブ部１１２２が出力した外部対数尤度比のデマッピング処理を行う。
以上の処理を誤りがなくなる任意の回数もしくは所定の回数繰返し、最後に硬判定部１１２５は、復号部１１２３が算出した情報ビットの対数尤度比の硬判定を行い、受信信号の情報ビットを取得する。【００１２】
図１６は、従来の送信装置の構成を示す概略ブロック図である。
送信装置１２００は、ＯＦＤＭによってデータの送信を行う送信装置である。
まず符号化部１２１１は、受信装置１１００に送信する下り送信データに誤り訂正符号化を行い、送信データの情報を示す情報ビットと情報ビットの誤り訂正符号を示す符号ビットとを出力する。インターリーブ部１２１２は、誤り訂正符号化を行った送信データの符号ビットの順番を並び替える。マッピング部１２１３は、符号ビットの順番を並び替えた送信データを変調シンボルにマッピングする。フレーム構成部１２１４は、マッピングされた変調シンボルを用いてフレームを構成する。ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１２１５は、フレーム構成された変調シンボルを帯域毎に逆フーリエ変換することでＯＦＤＭ信号を生成する。【００１３】
ＧＩ挿入部１２１６は、生成したＯＦＤＭ信号にガードインターバルを付加する。無線送信部１２１７は、ガードインターバルを付加したＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換し、無線周波数にアップコンバートした後に、アンテナ１２０１から送信する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】A. Chindapol， and J. Ritcey，“Design, analysys and performance evaluation for BICM-ID with square QAM constellations in Rayleigh fading channels”，IEEE Journal of selected areas in communications，Vol. 19，No. 5，May2001
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
現在の無線通信システムは、グレイ（Gray）マッピングと呼ばれるマッピング方法が使用されている。しかし、グレイマッピングは、隣接する信号点が１ビットだけ異なるように信号点を配置するマッピング方法であるため、ＢＩＣＭ−ＩＤによってデマッピング処理と誤り訂正復号処理の繰返し処理を実行しても、誤り率特性が改善されず、また、処理時間が長くなり、消費電力が大きくなってしまう。そのため、例えばグレイマッピングが採用されているＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる第３．９世代のセルラシステムとの後方互換性を維持することを条件に標準化が始まったＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）と呼ばれる第４世代のセルラシステムにＢＩＣＭ−ＩＤを適用することができないというように、グレイマッピングを採用している通信システムとの後方互換性が要求される通信システムではＢＩＣＭ−ＩＤを適用することができないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、グレイマッピングを採用している通信システムとの後方互換性を持ち、ＢＩＣＭ−ＩＤを適用することができる無線通信システム、無線通信方法及び通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、下りリンク信号を無線送信する第１の通信装置と、前記第１の通信装置による前記下りリンク信号を受信する１つ以上の第２の通信装置と、を備える無線通信システムであって、前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置が送信した前記下りリンク信号を受信する下りリンク信号受信部と、自装置が対応する変調方式及び伝送路符号化方式を示す受信装置状態情報を送信する受信装置状態情報送信部と、を備え、前記第１の通信装置は、前記受信装置状態情報を取得する受信装置状態情報取得部と、前記受信装置状態情報が示す変調方式に基づいて前記第２の通信装置へ送信する前記下りリンク信号のビットと信号点とのマッピング方法を選択し、選択したマッピング方法を示すマッピング情報を出力するマッピング制御部と、前記下りリンク信号の伝送路符号化を行う符号化部と、前記マッピング情報に基づいて前記符号化を行った下りリンク信号のマッピングを行うマッピング部と、前記受信装置状態情報に基づいて前記マッピングを行った下りリンク信号を送信する下りリンク信号送信部と、を備えることを特徴とする。【００１７】
また、本発明は、１つ以上の前記第２の通信装置は反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している通信装置であり、前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、前記下りリンク信号の復号後尤度情報が入力された場合、自装置が対応する変調方式と前記下りリンク信号の復号後尤度情報とに基づいて前記下りリンク信号をデマッピングし、前記下りリンク信号の復号後尤度情報が入力されない場合、自装置が対応する変調方式と前記下りリンク信号とに基づいて前記下りリンク信号をデマッピングし、前記下りリンク信号のデマッピング後尤度情報を出力するデマッピング部と、前記下りリンク信号のデマッピング後尤度情報に基づいて復号を行い、前記符号ビットの復号後尤度情報を出力する復号部と、を備え、前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、同じ前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行い、前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置の受信装置状態情報は、自装置が反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応していることを示す、ことを特徴とする。【００１８】
また、本発明における前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、前記下りリンク信号のデマッピング後尤度情報に対してデインターリーブを行うデインターリーブ部と、前記下りリンク信号の復号後尤度情報に対してインターリーブを行うインターリーブ部と、を備える、ことを特徴とする。【００１９】
また、本発明における前記第１の通信装置の前記マッピング制御部は、マッピング方法としてグレイマッピングまたはグレイマッピング以外のマッピング方法の何れかを選択する、ことを特徴とする。【００２０】
また、本発明における前記グレイマッピング以外のマッピング方法はセットパーティショニングマッピングである、ことを特徴とする。【００２１】
また、本発明における前記第１の通信装置の前記マッピング制御部は、前記受信装置が反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応していることを示す前記受信装置状態情報を受信した場合、前記グレイマッピング以外のマッピング方法を選択する、ことを特徴とする。【００２２】
また、本発明における前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置の前記受信装置状態情報は、自装置がＬＴＥ−Ａ対応の端末であることを示す、ことを特徴とする。【００２３】
また、本発明における前記第１の通信装置の前記マッピング制御部は、受信装置状態情報が入力されない場合、前記グレイマッピングを選択する、ことを特徴とする。【００２４】
また、本発明における前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、グレイマッピング以外のマッピング方法を用いてマッピングされた前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理を行った場合の遅延時間を算出する遅延時間算出部を備え、前記算出した遅延時間が予め決定された許容最大遅延時間を超える場合、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部はグレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、ことを特徴とする。【００２５】
また、本発明における前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、グレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを1度行った場合の送信レートを算出する送信レート算出部を備え、前記算出した送信レートが予め決定された要求送信レートを満たす場合、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部はグレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、ことを特徴とする。【００２６】
また、本発明における前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、電池によって稼動し、当該電池の残量が前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理を行うために十分であるかを判定する電池残量判定部を備え、前記第２の通信装置の残量が不十分であると判定した場合、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部はグレイマッピングを用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、ことを特徴とする。【００２７】
また、本発明における前記反復復号を行うビットインターリーブ符号化変調に対応している第２の通信装置は、予め決定された許容最大遅延時間を満たす、前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理の最大繰返し回数を算出する繰返し回数算出部と、隣接する信号点を２ビット以上異ならせるマッピング方法を用いてマッピングされ、前記第１の通信装置が送信した前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを繰返し行う処理を前記最大繰返し回数実行したときの誤り率と、グレイマッピングを用いてマッピングされ、前記第１の通信装置が送信した前記下りリンク信号に対して、前記デマッピング部によるデマッピングと、前記復号部による復号とを1度実行したときの誤り率とを算出して比較する処理特性比較部と、を備え、前記第２の通信装置の受信装置状態情報送信部は前記誤り率が低い方のマッピング方法を用いてマッピングされた前記下りリンク信号を要求する前記受信装置状態情報を送信する、ことを特徴とする。【００２８】
また、本発明は、第１の通信装置と第２の通信装置とを備えて相互に無線通信を行う無線通信方法であって、前記第１の通信装置は、多値変調によって変調された送信データの変調シンボルに複数の符号ビットを割り当てる複数のマッピング方法を備え、前記第２の通信装置からの要求に基づいて選択した１つの前記マッピング方法により割り当てた符号ビットを送信する、ことを特徴とする。【００２９】
また、本発明における前記第２の通信装置からの要求は、前記第２の通信装置が前記複数のマッピング方法に対応した何れのデマッピング方法を備えるかを示すものである、ことを特徴とする。【００３０】
また、本発明における前記第２の通信装置からの要求は、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置への伝送路のサービス品質を示すものである、ことを特徴とする。【００３１】
また、本発明における前記第２の通信装置からの要求は、許容最大遅延時間を示すものであることを特徴とする。【００３２】
また、本発明は、接続要求処理部を備え、多値変調によって変調された送信データの変調シンボルに複数の符号ビットを割り当てる複数のマッピング方法の中の１つのマッピング方法により割り当てた符号ビットを受信する通信装置であって、前記接続要求処理部は、前記複数のマッピング方法に対応した何れのデマッピング方法を備えるかを示す情報に基づいてマッピング方法を決定する、ことを特徴とする。【００３３】
また、本発明における前記接続要求処理部は、受信信号のサービス品質を示す情報に基づいてマッピング方法を決定する、ことを特徴とする。【００３４】
また、本発明における前記接続要求処理部は、許容最大遅延時間を示す情報に基づいてマッピング方法を決定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、送信装置は受信装置から受信した受信装置状態情報に基づいて下りリンク信号のマッピング方法を決定するので、送信装置は、受信装置が対応しているマッピング方式で下りリンク信号を送信することができる。これにより、グレイマッピングを採用している受信装置に対する後方互換性を持ち、かつＢＩＣＭ−ＩＤを適用している受信装置にはＢＩＣＭ−ＩＤに適したマッピングを行った下りリンク信号を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】受信装置のデマッピング・復号部の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による送信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】符号化・マッピング部の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】デマッピング・復号部の処理を示すフローチャートである。
【図６】１６ＱＡＭのセットパーティショニングマッピングによる信号点を示す図である。
【図７】１６ＱＡＭのグレイマッピングによる信号点を示す図である。
【図８】１６ＱＡＭのモーディファイドセットパーティショニングマッピングによる信号点を示す図である。
【図９】１６ＱＡＭのランダムマッピングによる信号点を示す図である。
【図１０】１６ＱＡＭのミックスドマッピングによる信号点を示す図である。
【図１１】減算部を備えないデマッピング・復号部の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】ＢＩＣＭ−ＩＤによる信号検出及びグレイマッピングによる信号検出の誤り率を示すグラフである。
【図１５】ＢＩＣＭ−ＩＤを適用した従来の受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】ＢＩＣＭ−ＩＤを適用した従来の送信装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１７】１６ＱＡＭのセットパーティショニングマッピングによる信号点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。
本発明の第１の実施形態による通信システムは、受信装置２００ａ（第２の通信装置）と送信装置３００（第１の通信装置）とを備える。受信装置２００ａ及び送信装置３００は１６ＱＡＭによる変調を行い、受信装置２００ａは、ＢＩＣＭ−ＩＤに対応している。
なお、送信装置１００は、一例としてセルラシステムの基地局装置に備えられるものであり、受信装置２００ａは、一例として移動局装置に備えられるものである。
図１は、本発明の第１の実施形態による受信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。
【００３８】
受信装置２００ａは、下りリンク信号受信部２０２と、ＧＩ除去部２０３と、ＦＦＴ部２０４と、チャネル推定部２０５と、チャネル補償部２０６と、受信装置状態情報生成部２１１と、受信装置状態情報送信部２１２と、接続要求受信部２２１と、接続要求処理部２２２ａと、デマッピング・復号部２５０とを備える。
アンテナ２０１は、信号の送受信を行う。下りリンク信号受信部２０２は、アンテナ２０１を介して下りリンク信号を受信し、受信した下りリンク信号をベースバンド信号にダウンコンバートした後にデジタル信号に変換する。ＧＩ除去部２０３は、デジタル信号に変換した下りリンク信号からガードインターバルを除去する。ＦＦＴ部は、ガードインターバルを除去した下りリンク信号をフーリエ変換して周波数軸上の信号とし、各サブキャリアの変調シンボルを分離する。チャネル推定部２０５は、各サブキャリアの伝搬路の複素利得を推定する。チャネル補償部２０６は、推定した複素利得を用いて各サブキャリアの変調シンボルを補償する。デマッピング・復号部２５０は、デマッピング及び復号を行い、下り受信データの検出を行う。
【００３９】
受信装置状態情報生成部２１１は、受信装置状態情報を生成する。受信装置状態情報送信部２１２は、アンテナ２０１を介して受信装置状態情報を送信する。接続要求受信部２２１は、アンテナ２０１を介して接続要求を受信する。接続要求処理部２２２ａは、接続要求に含まれる送信装置情報に応じて受信装置状態情報生成部２１１に受信装置状態情報生成命令を出力し、デマッピング・復号部２５０にマッピング情報を出力する。
【００４０】
図２は、受信装置のデマッピング・復号部２５０の構成を示す概略ブロック図である。
デマッピング・復号部２５０は、デマッピング部２５１と、デインターリーブ部２５２と、復号部２５３と、インターリーブ部２５４と、硬判定部２５５と、減算部２５６と、減算部２５７とを備える。デマッピング部２５１は、受信信号を各符号ビットの尤度に分解する。ここで、尤度は対数尤度比とする。デインターリーブ部２５２は、各符号ビットの対数尤度比の順番を並び替える。復号部２５３は、順番を並び替えられた対数尤度比に誤り訂正復号を行い、受信信号の情報ビットの対数尤度比と、受信信号の符号ビットの対数尤度比を算出する。インターリーブ部２５４は、受信信号の符号ビットの対数尤度比の順番を、インターリーブ部２５４によって順番の並び替えが行なわれる前の受信信号と同様の並び順に並び替える。硬判定部２５５は、受信情報の情報ビットの対数尤度比の硬判定を行い、受信信号の情報ビットを取得する。減算部２５６は、復号部２５３が出力した符号ビットの対数尤度比からデインターリーブ部２５２が出力した符号ビットの対数尤度比を減算する。減算部２５７は、デマッピング部２５１が出力した符号ビットの対数尤度比からインターリーブ部２５４が出力した符号ビットの対数尤度比を減算する。
【００４１】
図３は、本発明の第１の実施形態による送信装置３００の構成を示す概略ブロック図である。
送信装置３００は、アンテナ３０１と、下りリンク信号送信部３０２と、ＧＩ挿入部３０３と、ＩＦＦＴ部３０４と、フレーム構成部３０５と、マッピング制御部３０６と、受信装置状態情報受信部３１１（受信装置状態情報取得部）と、接続要求送信部３２１と、下り送信データ制御部３３０と、符号化・マッピング部３５０を備える。
アンテナ３０１は、信号の送受信を行う。接続要求送信部３２１は、アンテナ３０１を介して受信装置２００ａに接続要求を送信する。受信装置状態情報受信部３１１は、アンテナ３０１を介して受信装置２００ａから受信装置状態情報を受信する。
マッピング制御部３０６は、受信装置状態情報に基づきマッピング方法を決定するマッピング制御情報を出力する。符号化・マッピング部３５０は、マッピング制御情報に基づいて下り送信データのマッピング及び符号化を行い、変調シンボルを生成する。フレーム構成部３０５は、マッピングされた変調シンボルを用いてフレームを構成する。ＩＦＦＴ部３０４は、フレーム構成された変調シンボルに対し、逆フーリエ変換を行い、下りリンク信号を生成する。ＧＩ挿入部３０３は、下りリンク信号にガードインターバルを挿入する。下りリンク信号送信部３０２は、ガードインターバルを挿入したＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換し、アンテナ３０１を介して受信装置２００ａへ送信する。
下り送信データ制御部３３０は、接続要求送信部３２１に接続要求送信命令を出力し、また、受信装置状態情報を受信すると符号化・マッピング部３５０に下り送信データを出力する。
【００４２】
図４は、符号化・マッピング部３５０の構成を示す概略ブロック図である。
符号化・マッピング部３５０は、符号化部３５１と、インターリーブ部３５２と、マッピング部３５３とを備える。符号化部３５１は、送信データに誤り訂正符号化を行い、送信データの情報を示す情報ビットと情報ビットの誤り訂正符号を示す符号ビットとを出力する。インターリーブ部３５２は、マッピング制御情報に基づき符号ビットの順番を並び替える。マッピング部３５３は、マッピング制御情報に基づき符号ビットを変調シンボルにマッピングする。
【００４３】
以下に、第１の実施形態による無線通信システムの動作を説明する。
まず、送信装置３００の下り送信データ制御部は、受信装置２００ａに対する送信命令を受信するなどにより、接続要求送信部３２１に接続要求送信命令を出力する。接続要求送信部３２１は、接続要求送信命令を取得すると、アンテナ３２１を介して受信装置２００ａに接続要求を送信する。このとき、接続要求には対応しているマッピング方法などを含む送信装置３００の情報が含まれる。
【００４４】
次に、受信装置２００ａの接続要求受信部２２１は、アンテナ２０１を介して接続要求を受信する。接続要求受信部２２１が接続要求を受信すると、接続要求処理部２２２ａは、受信した接続要求から送信装置の情報を取得する。
接続要求処理部２２２ａは、取得した送信装置の情報に基づき、マッピング方法及び変調方法を決定し、デマッピング・復号部２５０にマッピング情報を、受信装置状態情報生成部２１１に受信装置状態情報生成命令を出力する。
受信装置状態情報生成部２１１は、受信装置状態情報生成命令を取得すると、自装置がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示す受信装置状態情報を生成する。但し、送信装置３００がグレイマッピングにのみ対応している場合は、グレイマッピングによる信号の送信を要求する受信装置状態情報を生成する。受信装置状態情報生成部２１１が受信装置状態情報を生成すると、受信装置状態情報送信部２１２は、生成した受信装置状態情報を、アンテナ２０１を介して送信装置３００に送信する。
【００４５】
送信装置３００の受信装置状態情報受信部３１１は、アンテナ２０１を介して受信装置２００ａから受信装置状態情報を受信する。受信装置状態情報受信部３１１が受信装置状態情報を受信すると、マッピング制御部３０６は、受信装置状態情報に基づいてマッピング方法を選択する。受信装置状態情報がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示す場合、マッピング方法としてセットパーティショニングマッピングを選択する。セットパーティショニングマッピングは、セットパーティショニング法に基づいてなされたマッピング方法である。セットパーティショニング法は、例えば、１６ＱＡＭの信号点をいくつかの部分集合に継続的に分割していき、その各々の部分集合に含まれる信号点間の最小距離が、単調に増大するようにする分割方法である。受信装置状態情報がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示す場合にセットパーティショニングマッピングを選択する理由は後で詳しく説明する。
【００４６】
また、受信装置状態情報がＢＩＣＭ−ＩＤに対応していないことを示す場合または、受信装置状態情報がグレイマッピングによる信号の送信を要求する内容である場合または、受信装置状態情報を含まない接続応答を受信した場合は、マッピング方法としてグレイマッピングを選択する。グレイマッピングは、隣接する信号点のビットを１ビットだけ異ならせるマッピング方法である。マッピング制御部３０６は、選択したマッピング方法に基づきマッピング制御情報を生成する。
受信装置状態情報受信部３１１が受信装置状態情報を受信すると、下り送信データ制御部３３０は符号化・マッピング部３５０に下り送信データを出力する。
【００４７】
下り送信データ制御部３３０が下り送信データを出力すると、符号化・マッピング部３５０の符号化部３５１は、取得した下り送信データを符号化し、送信データの情報を示す情報ビットと情報ビットの誤り訂正符号を示す符号ビットとを出力する。インターリーブ部３５２は、マッピング制御部３０６が生成したマッピング制御情報に基づき、下り送信データの符号ビットの順番を並び替える。マッピング部３５３は、マッピング制御部３０６が生成したマッピング制御情報に基づき、符号ビットの順番を並び替えた下り送信データのマッピングを行い、変調シンボルを出力する。
【００４８】
フレーム構成部３０５は、マッピングされた変調シンボルに加えて、パイロット信号や伝送路多重制御信号（ＴＰＳ：Transmission Parameter Signaling）及びヌル信号を挿入し、ＯＦＤＭフレームの構成を行う。次に、ＩＦＦＴ部３０４は、フレーム構成された変調シンボルを帯域毎に逆フーリエ変換して時間軸信号とすることにより、下りリンク信号を生成する。次に、ＧＩ挿入部３０３は下りリンク信号に対しガードインターバルを挿入する。次に、下りリンク信号送信部は下りリンク信号を、無線周波数にアップコンバートした後に、アンテナ３０１を介して受信装置２００ａに送信する。
【００４９】
受信装置２００ａの下りリンク信号受信部２０２は、アンテナ２０１を介して下りリンク信号を受信する。下りリンク信号受信部２０２が下りリンク信号を受信すると、ＧＩ除去部２０３は、受信した下りリンク信号からガードインターバルを除去する。次に、ＦＦＴ部２０４は、ガードインターバルを除去した下りリンク信号をフーリエ変換し、各サブキャリアの変調シンボルを分離する。次に、チャネル推定部２０５は、各サブキャリアの伝搬路の複素利得を推定する。チャネル推定部２０５が伝搬路の利得を推定すると、チャネル補償部２０６は、推定した複素利得を用いて各サブキャリアの変調シンボルを補償する。
【００５０】
以下に、デマッピング・復号部２５０の処理を説明する。
図５は、デマッピング・復号部の処理を示すフローチャートである。
まず、チャネル補償部２０６が変調シンボルを補償すると、補償した変調シンボルをデマッピング・復号部２５０に出力する。このとき、補償した変調シンボルｒｔは、式（１）のように表される。
【００５１】
【数１】
2010029771.tif 000003
【００５２】
ただし、ρｔはＯＦＤＭのサブキャリアに関するフェージング係数を示す。また、ｓｔは変調シンボルを示す。また、ｎｔは各変調シンボルに乗った雑音を表す。
【００５３】
補償した変調シンボルｒｔの入力を受け付けると、デマッピング・復号部２５０は、デマッピング・復号部２５０に付属して備えられているメモリ（図示せず）に繰返し回数Ｌ＝０を登録する（ステップＳ１）。デマッピング・復号部２５０に変調シンボルｒｔが入力されると、デマッピング部２５１は、接続要求処理部２２２ａが生成したマッピング情報に基づいて変調シンボルのデマッピングを行い、符号ビットの対数尤度比Ｌｍａｐｏを算出する（ステップＳ２）。このとき、Ｌｍａｐｏは、式（２）のように表される。
【００５４】
【数２】
2010029771.tif 000004
【００５５】
ただし、ｖｔｉは、ｔ番目の変調信号のｉ番目の符号ビットを示す。また、χｉｔ，１とχｉｔ，０は、ｔ番目の変調信号のｉ番目のビットがそれぞれ１または０である変調シンボルの集合である。なお、χｉｔ，１及びχｉｔ，０は４ビットのうち１ビットを固定したものなので、２４−１＝８パターンの変調シンボルの集合である。また、Ｐ（ｒｔ｜ｓｔ）は、ｒｔに関するｓｔの条件付確率分布を示す。なお、各々のＰ（ｒｔ｜ｓｔ）は、式（１）のｎｔが複素ガウス分布に従って動くことから求められる。一つのシンボルに加算される雑音の分散と２σ２とおくと、Ｐ（ｒｔ｜ｓｔ）は式（３）のように表される。
【００５６】
【数３】
2010029771.tif 000005
【００５７】
ただし、｜｜・｜｜はユークリッドノルムを示す。
したがって、式（２）、式（３）によって、Ｌｍａｐｏは、式（４）のように表される。
【００５８】
【数４】
2010029771.tif 000006
【００５９】
さらに、式（４）にＭａｘ−Ｌｏｇ近似を用いることで、Ｌｍａｐｏ（ｖｔｉ）は、式（５）のように表される。
【００６０】
【数５】
2010029771.tif 000007
【００６１】
デマッピング部２５１は、このようにして得られた式（５）を用いて符号ビットの対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔｉ）を算出する。
【００６２】
次に、デマッピング部２５１が生成した符号ビットの対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔｉ）は減算部２５７に入力されるが、インターリーブ部２５４からの出力が無いため、そのままデインターリーブ部２５２に入力される。デインターリーブ部２５２は、接続要求処理部２２２ａが生成したマッピング情報に基づいて符号ビットの対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔｉ）の順番を並び替え、インターリーブを行う前の並び順にする（ステップＳ３）。
順番を並び替えた事前対数尤度比Ｌｃａｐｒ（ｃ）は復号部２５３に入力される。ただし、ｃは符号ビット系列を示す。ここで、符号ビット系列はデマッピング部２５１に入力された受信データにおける符号ビットの系列を示す。復号部２５３は、順番を並び替えた事前対数尤度比Ｌｃａｐｒ（ｃ）に誤り訂正復号を行い、情報ビットの事後対数尤度比Ｌｃａｐｏ（ｃ）と、符号ビットの事後対数尤度比Ｌｃａｐｏ（ｂ）を算出する（ステップＳ４）。ただし、ｂは情報ビット系列を示す。ここで、情報ビット系列はデマッピング部２５１に入力された受信データにおける情報ビットの系列を示す。
【００６３】
復号処理を行うと、デマッピング・復号部２５０は、接続要求処理部２２２ａが生成したマッピング情報を取得し、受信信号のマッピング方法がグレイマッピングであるかを判定する（ステップＳ５）。グレイマッピングでない場合、デマッピング・復号部２５０は、メモリに登録されている繰返し回数Ｌに１を加算する（ステップＳ６）。繰返し回数Ｌに１を加算すると、デマッピング・復号部２５０は、繰返し回数Ｌが所定の繰返し回数に等しいかを判定する（ステップＳ７）。繰返し回数Ｌが所定の繰返し回数に満たない場合、減算部２５６は、復号部２５３が出力した符号ビットの事後対数尤度比Ｌｃａｐｏ（ｃ）からデインターリーブ部２５２が出力した符号ビットの対数尤度比Ｌｃａｐｒ（ｃ）を減算し、外部対数尤度比Ｌｃｅｘ（ｃ）を生成する（ステップＳ８）。インターリーブ部２５４は、接続要求処理部２２２ａが生成したマッピング情報に基づき、減算部２５６が生成した外部対数尤度比Ｌｃｅｘ（ｃ）の順番を並び替える（ステップＳ９）。
【００６４】
次に、デマッピング部２５１は、順番を並び替えた外部対数尤度比Ｌｍａｐｒ（ｖｔ）のデマッピングを行い、事後対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔ）を出力する（ステップＳ１０）。ここでのデマッピングは２回目以降の繰返し処理となる。このとき、事後対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔ）は、式（３）を用いて、式（６）のように表される。
【００６５】
【数６】
2010029771.tif 000008
【００６６】
ただし、ｖ〜ｔｊ（ｓｔ）は、ｔ番目の変調シンボルｓｔに対応する４個のビットの組み合わせの中のｊ番目のビットの値を示す。したがってｖ〜ｔｊ（ｓｔ）は１または０となる。なお、以下英文字に続いて〜を記載したものは全て英文字の上に記載されているものとする。ｑは変調シンボルに含まれるビット数を示す。したがって、本実施形態ではｑ＝４となる。
さらに、事後対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔ）は式（６）に対してＭａｘ−Ｌｏｇ近似を用いることで、式（７）のように表される。
【００６７】
【数７】
2010029771.tif 000009
【００６８】
デマッピング部２５１は、このようにして得られた式（７）を用いて２回目以降の符号ビットの対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔｉ）を算出する。
【００６９】
次に、減算部２５７は、デマッピング部２５１が出力した事後対数尤度比Ｌｍａｐｏ（ｖｔ）からインターリーブ部２５４が順番を並び替えた外部対数尤度比Ｌｍａｐｒ（ｖｔ）を減算し、デインターリーブ部２５２に入力する（ステップＳ１１）。以下、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。
【００７０】
ステップＳ５でマッピング方法がグレイマッピングであると判定された場合、またはステップＳ７で繰返し回数Ｌが所定の繰返し回数と等しいと判定された場合、硬判定部２５５は、復号部２５３が出力した情報ビットの対数尤度比の硬判定を行い、受信データを取得する。
デインターリーブ部２５４は、受信情報の符号ビットの対数尤度比の順番を、インターリーブ部２５４によって順番の並び替えが行なわれる前の受信信号と同様の並び順に並び替える。硬判定部２５５は、受信情報の情報ビットの対数尤度比の硬判定を行い、受信信号の情報ビットを取得する。
【００７１】
ここで、送信装置３００が受信した受信装置状態情報がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示す場合、マッピング制御部３０６がセットパーティショニングマッピングを選択する理由を説明する。
図６は、１６ＱＡＭのセットパーティショニングマッピングによる信号点を示す図である。
図７は、１６ＱＡＭのグレイマッピングによる信号点を示す図である。
図６、７の横軸は受信信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は受信信号の直交成分の大きさを示している。図６に示されるセットパーティショニングマッピングは、セットパーティショニング法に基づいてなされたマッピング方法である。セットパーティショニング法は、例えば、１６ＱＡＭの信号点をいくつかの部分集合に継続的に分割していき、その各々の部分集合に含まれる信号点間の最小距離が、単調に増大するようにする分割方法である。図７に示されるグレイマッピングは、隣接する信号点のビットを１ビットだけ異ならせるマッピング方法である。
【００７２】
ＢＩＣＭ−ＩＤによると、事前情報（誤り訂正復号により得られる符号ビットの対数尤度比）が存在しない場合、全ての信号点はそれぞれ送信される確率が等しい。そのため、受信信号点から最も近い信号点を、最も送信された確率が高い信号点とする。一方、図６の信号点における４ビットで表される信号点のうち１〜３ビット目のビットを把握することができた場合、信号点を２つに絞ることができる。例えば、１〜３ビット目のビットを０１１であると把握した場合、信号点を００１１と１０１１の２つに絞ることができる。
そのため、受信信号点から１０１１と１０１０との距離を計算し、より近いほうの信号点が送信されたと判断する。このように、受信したビットを把握することで、把握したビットが異なる信号点を候補から除外できるため、信号点間距離を拡大することができる。これにより、ＢＩＣＭ−ＩＤでは繰返しの処理結果が収束すると、多値復号によって複数のビットを１つのシンボルで送信しても、１ビットだけ異なる２つの信号点の信号点間距離で性能が決定するため、誤り率特性を改善することができる。
【００７３】
一方、図７の信号点における４ビットで表される信号点のうち１〜３ビット目のビットを把握しても、信号点間距離を拡大することができない。例えば、１〜３ビット目のビットを０１１であると把握した場合、信号点を００１１と１０１１の２つに絞ることができる。しかし、１０１１と１０１０は隣接しているため、１〜３ビット目のビットを把握する前と信号点間距離は変わらない。そのため、誤り率特性も改善されない。
従って、ＢＩＣＭ−ＩＤにより、繰返しの処理結果を収束させることができるため、受信した受信装置状態情報がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示す場合、マッピング制御部３０６はセットパーティショニングマッピングを選択する。
【００７４】
このように、第１の実施形態によれば、送信装置３００は受信装置２００ａから受信した受信装置状態情報に基づいて下りリンク信号のマッピング方法を決定するので、送信装置３００は、受信装置２００ａが対応しているマッピング方式で下りリンク信号を送信することができる。これにより、グレイマッピングを採用している受信装置２００ａに対する後方互換性を持ち、かつＢＩＣＭ−ＩＤを適用している受信装置２００ａにはＢＩＣＭ−ＩＤに適したマッピングを行った下りリンク信号を送信することができる。
【００７５】
以上、図面を参照してこの発明の第１の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、無線通信システムがＯＦＤＭによる通信を行う場合を説明したが、これに限られず、ＯＦＤＭ以外のマルチキャリア通信、またはシングルキャリア通信を用いて通信を行ってもよい。
なお、本実施形態では、無線通信システムが多値変調方式として１６ＱＡＭを用いてマッピング及びデマッピングを行う場合を説明したが、これに限られず、例えばＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、６４ＱＡＭなどの他の多値変調方式を用いてもよい。
【００７６】
なお、本実施形態では、無線通信システムがＢＩＣＭ−ＩＤに対応したマッピング方法としてセットパーティショニングマッピングを用いる場合を説明したが、これに限られず、例えば図８に示すモーディファイドセットパーティショニング（Modified Set Partitioning）マッピング、図９に示すランダムマッピング、図１０に示すミックスド（Mixed）マッピングなど、１ビットだけ異なる信号点をグレイマッピングより遠い距離に配置するマッピング方法を用いてもよい。
図８は、１６ＱＡＭのモーディファイドセットパーティショニングマッピングによる信号点を示す図である。
図９は、１６ＱＡＭのランダムマッピングによる信号点を示す図である。
図１０は、１６ＱＡＭのミックスドマッピングによる信号点を示す図である。
図８〜１０の横軸は受信信号の同相成分の大きさを示し、縦軸は受信信号の直交成分の大きさを示している。図８に示されるモーディファイドセットパーティショニングマッピングは、隣接する信号点のビットを２ビット以上異ならせるマッピング方法である。図９に示されるランダムマッピングは、信号点をランダムに配置したマッピング方法である。
図１０に示されるミックスドマッピングは、モーディファイドセットパーティショニングマッピングとグレイマッピングとを混在させたマッピング方法である。
【００７７】
なお、本実施形態では、デマッピング・復号部２５０に減算部２５６、２５７を備える場合を説明したが、これに限られず、デマッピング部２５１及び復号部２５３が直接外部対数尤度比を算出することでデマッピング・復号部２５０が減算部２５６、２５７を備えない構成としてもよい。
図１１は、減算部を備えないデマッピング・復号部の構成を示す概略ブロック図である。
減算部を備えないデマッピング・復号部２５０は、第１の実施形態で説明したデマッピング・復号部２５０から減算部２５６、２５７を除いた構成である。また、デマッピング部２５１及び復号部２５３の動作が第１の実施携帯と異なる。
デマッピング部２５１は、符号ビットの外部対数尤度比Ｌｍｅｘを直接算出する。外部対数尤度比Ｌｍｅｘの算出は、式（８）に基づいて行う。
【００７８】
【数８】
2010029771.tif 000010
【００７９】
また、復号部２５３は、符号ビットの外部対数尤度比Ｌｃｅｘ（ｃ）と情報ビットの事後対数尤度比Ｌｃａｐｏ（ｂ）を算出する。復号部２５３は算出した情報ビットの事後対数尤度比Ｌｃａｐｏ（ｂ）をインターリーブ部２５４に入力する。
これにより、デマッピング・復号部２５０は減算部２５６、２５７を備えずに繰り返し処理による復号を行うことができる。
【００８０】
なお、本実施例では、受信装置２００ａが、自装置がＢＩＣＭ−ＩＤ対応であることを示すことを示す受信装置状態情報を生成する場合を説明したが、これに限られない。例えば、ＬＴＥ−Ａの受信装置がＢＩＣＭ−ＩＤに対応している場合、受信装置２００ａは、自装置がＬＴＥ−Ａの受信装置であることを示す受信装置状態情報を送信する。送信装置３００は、受信装置状態情報を受信し、受信した受信装置状態情報が、受信装置２００ａがＬＴＥ−Ａの受信装置であることを示している場合、送信装置３００は、ＢＩＣＭ−ＩＤに対応したマッピング方法で下りリンク信号を生成する。これにより、ＬＴＥ−Ａの受信装置は、ＢＩＣＭ−ＩＤを適用し、かつＬＴＥとの後方互換性を持つことができる。
【００８１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、ＱｏＳ（サービス品質：Quality of Service）に基づいてマッピング方法を適応的に決定する無線通信システムの例である。
【００８２】
図１２は、本発明による第２の実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による受信装置２００ｂは、第１の実施形態による受信装置２００ａの接続要求処理部２２２ａの代わりに接続要求処理部２２２ｂを備える構成である。なお、その他の処理部は第１の実施形態の受信装置２００ａの処理部と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。また、送信装置３００の構成は第１の実施形態の送信装置３００と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。
本実施形態では、受信装置２００ｂの接続要求処理部２２２ｂ（送信レート算出部、遅延時間算出部）が要求送信レートまたは許容最大遅延時間で表されるＱｏＳを満たす信号検出方法を選択する。
接続要求処理部２２２ｂは、まず送信装置３００から受信した接続要求信号の信号対雑音比を求める。次に、求めた信号対雑音比に基づいて、グレイマッピングを用いて要求送信レートで信号を送信した場合に、ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理をしなくても信号検出ができるか否かを判定する。接続要求処理部２２２ｂは、内部メモリに予め要求送信レートを満たし、かつＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理をしなくても信号検出ができる信号対雑音比の閾値を登録しておき、当該閾値と求めた信号対雑音比とを比較することで判定を行う。
ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理をしなくても信号検出ができる場合、受信装置状態情報生成部２１１はグレイマッピングによる信号の送信を要求する受信装置状態情報を生成する。また、接続要求処理部２２２ｂは、グレイマッピングを示すマッピング情報を生成する。
【００８３】
ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理をしないと信号検出ができない場合、接続要求処理部２２２ｂは、ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理によって遅延時間が許容最大遅延時間を超えるか否かを判定する。接続要求処理部２２２ａは内部メモリに予めシミュレーションして得られた遅延時間を登録し、当該遅延時間と許容最大遅延時間とを比較することで判定を行う。
ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理を行うことで許容最大遅延時間を超えてしまう場合、受信装置状態情報生成部２１１はグレイマッピングによる信号の送信を要求する受信装置状態情報を生成する。また、接続要求処理部２２２ｂは、グレイマッピングを示すマッピング情報を生成する。
【００８４】
ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理を行っても許容最大遅延時間を超えないとき、受信装置状態情報生成部２１１はセットパーティショニングマッピングによる信号の送信を要求する受信装置状態情報を生成する。また、接続要求処理部２２２ｂは、セットパーティショニングマッピングを示すマッピング情報を生成する。
【００８５】
このように、第２の実施形態によれば、受信装置２００ｂは、要求送信レート及び許容最大遅延時間に基づいて信号検出方法及びマッピング方法を決定する。これにより、ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理を行わなくても要求送信レートを満たすことができる場合に、グレイマッピングによる信号検出を行うことで、繰返し処理による受信の遅延を抑えることができる。さらに、ＢＩＣＭ−ＩＤによる繰返し処理を行うことで遅延時間が許容最大遅延時間を超えてしまう場合に、グレイマッピングによる信号検出を行うことで、遅延時間を許容最大遅延時間以内に抑えることができる。
【００８６】
なお、第２の実施形態では、マッピング方法の選択を受信装置２００ｂが行う場合を説明したが、これに限られず、受信装置２００ｂによってフィードバックされた受信装置状態情報及び下りチャネル品質などの情報と、送信装置３００が有する未送信データサイズなどのトラフィック量を示す指標に基づいて、送信装置３００がマッピング方法を選択してもよい。
【００８７】
なお、第２の実施形態によれば、受信装置２００ｂが要求送信レート及び許容最大遅延時間に基づいて信号検出方法及びマッピング方法を決定する場合を説明したが、これに限られない。
例えば、受信装置２００ｂが電池で稼動している場合、接続要求処理部２２２ｂ（電池残量判定部）は、受信装置２００ｂがＢＩＣＭ−ＩＤによる受信処理に要する電池残量があるかを判定する。例えば、予め電池残量が不十分であるとする閾値を設定しておき、電池残量が当該閾値以上である場合は電池残量が十分であると判定し、電池残量が当該閾値未満である場合は電池残量が不十分であると判定する。接続要求処理部２２２ｂが、電池残量が不十分であると判定した場合、受信状態情報生成部２１１は、グレイマッピングによる信号の送信を要求する受信装置状態情報を生成する。このように、電池残量など、受信装置２００ｂがＢＩＣＭ−ＩＤによる信号検出処理を行うことができるか否かを示すその他の状態に応じてマッピング方法を決定してもよい。
【００８８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、許容最大遅延時間に基づいて最適な信号検出処理を決定する無線通信システムの例である。
【００８９】
図１３は、本発明による第３の実施形態による受信装置の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態による受信装置２００ｃは、第１の実施形態による受信装置２００ａに、最大繰り返し回数判定部２３１と、特性比較部２３２とを新たに備えた構成である。なお、その他の処理部は第１の実施形態の受信装置２００ａの処理部と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。また、送信装置３００の構成は第１の実施形態の送信装置３００と同じであるため、同一の符号を用いて説明する。
【００９０】
以下に、最大繰返し回数判定部２３１と、特性比較部２３２の動作を説明する。
最大繰返し回数判定部２３１は、デマッピング・復号部２５０における１回の繰返し処理に要する時間ａと、ＧＩ除去部２０３とＦＦＴ部２０４とチャネル推定部２０５とチャネル補償部２０６とが行う処理に要する時間ｂとを予め計算して内部メモリに記憶しておく。
まず、接続要求受信部２２１が接続要求を受信し、接続要求処理部２２２ａが受信装置状態情報生成命令を最大繰返し回数判定部２３１に出力すると、最大繰返し回数判定部２３１は、最大許容遅延時間Ｔから最大繰返し回数ｎを算出する。最大繰返し回数ｎは、Ｔ＜ａｎ＋ｂを満たす最大のｎを計算することで算出できる。
【００９１】
特性比較部２３２は、最大繰返し回数判定部２３１が出力した最大繰返し回数ｎを取得する。特性比較部２３２は、セットパーティショニングマッピングでマッピングされた下りリンク信号をＢＩＣＭ−ＩＤによりｎ回繰返し処理を行った場合の誤り率と、グレイマッピングでマッピングされた下りリンク信号をＢＩＣＭ−ＩＤを用いずに信号検出を行った場合の誤り率とを比較する。例えば、特性比較部２３２は、予めシミュレーションにより、信号対雑音比に対応するＢＩＣＭ−ＩＤを用いた場合の誤り率及びグレイマッピングによる信号検出を行った場合の誤り率を計算し、特性比較部２３２の内部メモリに登録しておく。特性比較部２３２は、送信装置３００からの接続要求信号から信号対雑音比を求め、内部メモリから補間計算により当該信号対雑音比に対応する誤り率を算出し、比較する。
【００９２】
図１４は、ＢＩＣＭ−ＩＤによる信号検出及びグレイマッピングによる信号検出の誤り率を示すグラフである。
図１４の縦軸はビット誤り率を示し、横軸は信号対雑音比を示す。図１４に示す例の場合に、例えば信号対雑音比が５．５ｄＢのとき、ＢＩＣＭ−ＩＤによる信号検出の特性がグレイマッピングによる信号検出の特性よりも良くなる。また、信号対雑音比が４ｄＢのとき、グレイマッピングによる信号検出の特性がＢＩＣＭ−ＩＤによる信号検出の特性よりも良くなる。
特性比較部２３２は、誤り率が低い信号検出処理を選択し、受信装置状態情報生成部２１１に、選択した信号検出処理を示す受信状態情報生成命令を出力する。また、特性比較部２３２は、デマッピング・復号部２５０に選択した信号検出処理に対応するマッピング情報を出力する。
【００９３】
このように、第３の実施形態によれば、受信装置２００ｃは、許容最大遅延時間に基づいて最大繰返し回数を算出し、ＢＩＣＭ−ＩＤにより最大繰返し回数の繰返し処理を行う場合とグレイマッピングによる信号検出を行う場合の誤り率特性を比較する。これにより、遅延時間を許容最大遅延時間以内に抑えながら、誤り率特性がより良い信号検出処理を行うことができる。
【００９４】
なお、第３の実施形態では、信号検出処理方法の選択を、特性比較部２３２が、内部メモリから補間計算により現在の信号対雑音比に対応する誤り率を算出し、比較することで決定する場合を説明したが、これに限られない。例えば、特性比較部２３２は、予め特性比較部２３２の内部メモリにＢＩＣＭ−ＩＤによる信号検出とグレイマッピングによる信号検出の誤り率の高低が逆転する信号対雑音比の値を登録する。そして、特性比較部２３２は、現在の信号対雑音比と内部メモリが記憶する信号対雑音比とを比較することで信号検出処理方法を決定してもよい。
【００９５】
なお、第３の実施形態では、信号検出処理方法の選択を受信装置２００ｃが行う場合を説明したが、これに限られず、受信装置２００ｃによってフィードバックされた受信装置状態情報及び下りチャネル品質などの情報を用いて送信装置３００が上述した特性比較を行い、さらに送信装置３００が有する未送信データサイズなどのトラフィック量を示す指標にも基づいて、送信装置３００が信号検出処理方法を選択してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
２００ａ…受信装置  ２０１…アンテナ  ２０２…下りリンク信号受信部  ２０３…ＧＩ除去部  ２０４…ＦＦＴ部  ２０５…チャネル推定部  ２０６…チャネル補償部  ２１１…受信装置状態情報生成部  ２１２…受信装置状態情報送信部  ２２１…接続情報受信部  ２２２ａ…接続要求処理部  ２５０…デマッピング・復号部  ２５１…デマッピング部  ２５２…デインターリーブ部  ２５３…復号部  ２５４…インターリーブ部  ２５５…硬判定部  ２５６、２５７…減算部  ３００…送信装置  ３０１…アンテナ  ３０２…下り信号送信部  ３０３…ＧＩ挿入部  ３０４…ＩＦＦＴ部  ３０５…フレーム構成部  ３０６…マッピング制御部  ３１１…受信装置状態情報受信部  ３２１…接続要求送信部  ３３０…下り送信データ制御部  ３５０…符号化・マッピング部  ３５１…符号化部  ３５２…インターリーブ部  ３５３…マッピング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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