(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１シンボル当たりＮ（Ｎは１以上の整数）ビットでマッピングされた変調信号を受信して得られるデータに対してビット尤度演算を行うビット尤度演算装置であって、
前記Ｎの値に対応する送信信号点間距離、前記データが最も近い送信信号点の判定領域を示す領域番号、および、前記データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点と前記データと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから硬判定値が反転する領域までの最短距離である最近傍点間距離、を求め、再帰的にビット尤度を算出する漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算する初期ビット尤度演算手段と、
前記Ｎが２以上の場合に、第ｉ−１ビット（２≦ｉ≦Ｎ）に対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求め、前記漸化式を用いて、第ｉ−１ビットの尤度および前記差分から前記データの第ｉビットの尤度を演算するｉビット目尤度演算手段と、
前記Ｎの値に基づいて、前記ｉビット目尤度演算手段によるビット尤度の演算処理を制御する処理ステップ制御手段と、
を備えることを特徴とするビット尤度演算装置。
【請求項２】
前記Ｎが２以上の場合、
前記初期ビット尤度演算手段は、漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算し、
前記ｉビット目尤度演算手段は、初期ビットに対する最近傍点間距離と第２ビットに対する最近傍点間距離から求めた差分および前記初期ビットの尤度から、前記データの第２ビットの尤度を演算し、以降、前記処理ステップ制御手段の制御により、前記データの第Ｎビットまでの尤度を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載のビット尤度演算装置。
【請求項３】
前記Ｎのとり得る値が複数存在する場合、
前記ｉビット目尤度演算手段は、前記処理ステップ制御手段の制御により、Ｎの値に基づいて尤度演算する処理をＮ−１回再帰的に実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載のビット尤度演算装置。
【請求項４】
前記Ｎが１の場合、
前記初期ビット尤度演算手段は、漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算し、前記初期ビットの尤度を前記データのビット単位の尤度とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のビット尤度演算装置。
【請求項５】
前記初期ビット尤度演算手段は、
前記Ｎの値に対応する送信信号点間距離を求める信号点間距離決定手段と、
前記データが最も近い送信信号点の判定領域を決定し、前記判定領域を示す領域番号を求める領域番号決定手段と、
前記データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点と前記データと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから前記最近傍点間距離を求める最近傍点間距離算出手段と、
前記送信信号点間距離、前記領域番号、および、前記最近傍点間距離、を用いて、初期ビットの尤度を計算する初期ビット尤度計算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のビット尤度演算装置。
【請求項６】
前記領域番号決定手段は、２分法を用いて領域番号を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載のビット尤度演算装置。
【請求項７】
前記最近傍点間距離算出手段は、前記領域番号の最下位ビット（ＬＳＢ）の値から−１または１を選択し、選択結果を初期ビットの最近傍点間距離とする、
ことを特徴とする請求項５に記載のビット尤度演算装置。
【請求項８】
前記ｉビット目尤度演算手段は、
第ｉ−１ビットに対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求める最近傍点間距離差分算出手段と、
前記漸化式を用いて、前記第ｉ−１ビットの尤度および前記差分から前記データの第ｉビットの尤度を演算するｉビット目尤度計算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のビット尤度演算装置。
【請求項９】
前記最近傍点間距離差分算出手段は、第ｉビットの尤度演算における差分を算出する場合、第ｉビットおよび第ｉ−１ビットの領域番号に対する値から、対応するビットシフト量、加算値、および符号ビットを決定し、第ｉビットの尤度演算時の最近傍点間距離の差分を算出する、
ことを特徴とする請求項８に記載のビット尤度演算装置。
【請求項１０】
１シンボル当たりＮ（Ｎは１以上の整数）ビットでマッピングされた変調信号を受信して得られるデータに対する、ビット尤度演算装置のビット尤度演算方法であって、
前記Ｎの値に対応する送信信号点間距離、前記データが最も近い送信信号点の判定領域を示す領域番号、および、前記データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点と前記データと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから硬判定値が反転する領域までの最短距離である最近傍点間距離、を求め、再帰的にビット尤度を算出する漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算する初期ビット尤度演算ステップと、
前記Ｎが２以上の場合に、第ｉ−１ビット（２≦ｉ≦Ｎ）に対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求め、前記漸化式を用いて、第ｉ−１ビットの尤度および前記差分から前記データの第ｉビットの尤度を演算するｉビット目尤度演算ステップと、
前記Ｎの値に基づいて、前記ｉビット目尤度演算ステップによるビット尤度の演算処理を制御する処理ステップ制御ステップと、
を含むことを特徴とするビット尤度演算方法。
【請求項１１】
前記Ｎが２以上の場合、
前記初期ビット尤度演算ステップでは、漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算し、
前記ｉビット目尤度演算ステップでは、初期ビットに対する最近傍点間距離と第２ビットに対する最近傍点間距離から求めた差分および前記初期ビットの尤度から、前記データの第２ビットの尤度を演算し、以降、第ｉ−１ビットに対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離から求めた差分および前記第ｉ−１ビットの尤度から、前記データの第ｉビットの尤度を演算し、前記データの第Ｎビットまでの尤度を再帰的に演算する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のビット尤度演算方法。
【請求項１２】
前記Ｎのとり得る値が複数存在する場合、
前記ｉビット目尤度演算ステップでは、Ｎの値に基づいて尤度演算する処理をＮ−１回再帰的に実行する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のビット尤度演算方法。
【請求項１３】
前記Ｎが１の場合、
前記初期ビット尤度演算ステップでは、漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算し、前記初期ビットの尤度を前記データのビット単位の尤度とする、
ことを特徴とする請求項１０に記載のビット尤度演算方法。
【請求項１４】
前記初期ビット尤度演算ステップは、さらに、
前記Ｎの値に対応する送信信号点間距離を求める信号点間距離決定ステップと、
前記データが最も近い送信信号点の判定領域を決定し、前記判定領域を示す領域番号を求める領域番号決定ステップと、
前記データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点と前記データと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから前記最近傍点間距離を求める最近傍点間距離算出ステップと、
前記送信信号点間距離、前記領域番号、および、前記最近傍点間距離、を用いて、初期ビットの尤度を計算する初期ビット尤度計算ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載のビット尤度演算方法。
【請求項１５】
前記領域番号決定ステップでは、２分法を用いて領域番号を決定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載のビット尤度演算方法。
【請求項１６】
前記最近傍点間距離算出ステップでは、前記領域番号の最下位ビット（ＬＳＢ）の値から−１または１を選択し、選択結果を初期ビットの最近傍点間距離とする、
ことを特徴とする請求項１４に記載のビット尤度演算方法。
【請求項１７】
前記ｉビット目尤度演算ステップは、さらに、
第ｉ−１ビットに対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求める最近傍点間距離差分算出ステップと、
前記漸化式を用いて、前記第ｉ−１ビットの尤度および前記差分から前記データの第ｉビットの尤度を演算するｉビット目尤度計算ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０から１６のいずれか１つに記載のビット尤度演算方法。
【請求項１８】
前記最近傍点間距離差分算出ステップでは、第ｉビットの尤度演算における差分を算出する場合、第ｉビットおよび第ｉ−１ビットの領域番号に対する値から対応するビットシフト量、加算値、および符号ビットを決定し、第ｉビットの尤度演算時の最近傍点間距離の差分を算出する、
ことを特徴とする請求項１７に記載のビット尤度演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッピングされた変調信号を受信して得られるデータからビット単位の尤度を演算するビット尤度演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、ビット単位の尤度に関して説明する。ビット単位の尤度とは、送信ビットのある１ビットに注目したとき、受信側でその１ビットが「０」であるか「１」であるかの確からしさを表した指標値を意味する。一般に、ビット単位の尤度は以下に示す対数尤度比（式（１））で表される。【０００３】
【数１】
0005859147.tif 000002
【０００４】
ここで、ｘi,jは、送信装置が時刻ｉで送信したシンボルｘiのｊ番目のビットを示しており、ｙkは、受信装置が時刻ｋで受信したデータで、時刻ｉで送信されたシンボルｘiに対応する受信データを示している。また、Ｐ（ｘi,j＝０｜ｙk）は、ｙkを受信したときに、ｘi,jが「０」である条件付き確率を示し、Ｐ（ｘi,j＝１｜ｙk）は、ｙkを受信したときに、ｘi,jが「１」である条件付き確率を示している。以上のことから、ＬＬＲ（ｘi,j）が０より大きければ、ｘi,jは「１」より「０」の方がより確からしく、ＬＬＲ（ｘi,j）が０より小さければ、ｘi,jは「０」より「１」の方がより確からしいと言える。さらに、ＬＬＲ（ｘi,j）の大きさは、その確からしさの度合いを表している。上記の式（１）は、送信されるビットがすべて同じ確率で発生すると仮定すると、以下の式（２）で表すことができる。【０００５】
【数２】
0005859147.tif 000003
【０００６】
式（２）の右辺のｌｏｇ内の分子（条件がｘi：ｘi,j＝０の方）は、シンボルｘiのｊ番目のビットが「０」となるシンボルｘiを送信したときにｙkを受信する確率の総和であり、式（２）の右辺のｌｏｇ内の分母（条件がｘi：ｘi,j＝１の方）は、シンボルｘiのｊ番目のビットが「１」となるシンボルｘiを送信したときにｙkを受信する確率の総和である。ここで、シンボルｘiを送信し、フェージングを受け、ガウス雑音が付されて受信されたと仮定する。受信側でフェージングに対する補正が完璧に行われて受信データｙkを抽出したとすると、Ｐ（ｙk｜ｘi）は以下の式（３）で近似できる。【０００７】
【数３】
0005859147.tif 000004
【０００８】
ここで、σ2はガウス雑音の分散を表しており、（ｙk−ｘi）2は受信データｙkと送信シンボルｘiとのユークリッド距離を表している。すなわち、上記式（３）をＬＬＲ（ｘi,j）の式に代入すると、受信データｙkと送信シンボルｘiとのユークリッド距離の式（４）で表すことができる。【０００９】
【数４】
0005859147.tif 000005
【００１０】
上記式（４）において、受信データｙkと複数ある送信シンボルｘiとの間のユークリッド距離の中で、最小距離となる送信シンボルｘiのみを使用してＬＬＲ（ｘi,j）の式を近似すると、以下の式（５）になる。【００１１】
【数５】
0005859147.tif 000006
【００１２】
上記のビット単位の尤度演算式は、一般に用いられる方法である。具体的な尤度計算方法としては、受信データｙkに応じて、最小ユークリッド距離となる送信シンボルｘiが変わるため、受信データｙkの値に対して場合分けし、それぞれに対して異なる尤度計算式を保有しておく。すなわち、受信データｙkの値に応じて、複数保有する尤度計算式を使い分けて尤度計算を行う。【００１３】
また、例えば、下記非特許文献１では，先に示したビット単位の尤度計算に対して、さらに、尤度計算を近似することで演算量を削減する技術が開示されている。【００１４】
先に示したビット単位の尤度計算では、受信データｙkの値に応じて、尤度計算式を個別に保有する必要があり、実際に回路に実装する際には尤度計算式を保有するメモリが必要となる。下記非特許文献１では、受信データｙkの値によらず、尤度計算式が１つになるように尤度計算式を近似かつ簡単化する方法が示されている。これにより、演算量およびメモリ量の削減が可能となる。下記非特許文献１では、変調方式に１６ＱＡＭ（Quadrature  Amplitude  Modulation）、６４ＱＡＭ、誤り訂正符号に畳み込み符号を用いた場合、非特許文献１の近似を行わない場合と近似を行った場合を比較して、近似を行ったとしてもビット誤り率の劣化が発生しないことが示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Simplified  Soft-Output  Demapper  for  Binary  Interleaved  COFDM  with  Application  to  HIPERLAN/2,  ICC’02,  vol.2,  April-May  2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の技術によれば、ビット単位の尤度計算において、受信データｙkの値によらず、尤度計算式が１つになるように尤度計算式を近似かつ簡単化することで、演算量とメモリ量を削減していたが、この簡単化による近似の誤差は、変調方式の多値数が大きくなるにつれて誤差が大きくなり、結果的に性能劣化が大きくなる、という問題があった。その理由は、尤度計算式の近似を受信データｙkに応じた直線近似にしており、変調方式の多値数が大きくなると尤度計算式が直線から離れる傾向になるため、尤度計算誤差が大きくなり、結果的に性能劣化が大きくなるためである。【００１７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多値数が大きい変調方式を用いる場合においても、近似誤差が少なく、かつ、尤度計算式が簡単で演算量、メモリ量を削減可能なビット尤度演算装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１シンボル当たりＮ（Ｎは１以上の整数）ビットでマッピングされた変調信号を受信して得られるデータに対してビット尤度演算を行うビット尤度演算装置であって、前記Ｎの値に対応する送信信号点間距離、前記データが最も近い送信信号点の判定領域を示す領域番号、および、前記データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点と前記データと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから硬判定値が反転する領域までの最短距離である最近傍点間距離、を求め、再帰的にビット尤度を算出する漸化式の初項となる前記データの初期ビットの尤度を演算する初期ビット尤度演算手段と、前記Ｎが２以上の場合に、第ｉ−１ビット（２≦ｉ≦Ｎ）に対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求め、前記漸化式を用いて、第ｉ−１ビットの尤度および前記差分から前記データの第ｉビットの尤度を演算するｉビット目尤度演算手段と、前記Ｎの値に基づいて、前記ｉビット目尤度演算手段によるビット尤度の演算処理を制御する処理ステップ制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかるビット尤度演算装置は、多値数が大きい変調方式を用いる場合においても、近似誤差が少なく、かつ、尤度計算式が簡単で演算量、メモリ量を削減できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ビット尤度演算部における判定領域と領域番号の関係を示す図である。
【図３】図３は、２５６ＱＡＭ使用時の領域番号に対するｎi、ｍiの値を示す図である。
【図４】図４は、領域番号ｌに対するｄiの値を示す図である。
【図５】図５は、ｄiとｄi+1との間の関係性を示す図である。
【図６】図６は、ビット尤度演算部の構成例を示す図である。
【図７】図７は、初期ビット尤度演算部の構成例を示す図である。
【図８】図８は、領域番号決定部の構成例を示す図である。
【図９】図９は、ｉビット目尤度演算部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかるビット尤度演算装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
実施の形態．
図１は、本実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。通信システムは、送信装置１００および受信装置２００から構成されている。本実施の形態では、尤度計算にビット位置に対する漸化式を用いることで、ビット単位の尤度計算を実施する。
【００２３】
送信装置１００において、誤り訂正符号化部１０１は、送信データのビット系列に対して誤り訂正符号化処理する回路である。マッピング部１０２は、誤り訂正符号化されたビット系列を多値数Ｎの指定の変調方式を用いてシンボルマッピング処理する回路である。送信アンテナ１０３は、シンボルマッピング処理されたデータを送信する。
【００２４】
受信装置２００において、等化部２０２は、受信アンテナ２０１で受信したデータに対して等化処理を行う回路である。ビット尤度演算部２０３は、等化データに対して、ビット位置に対する漸化式を用いて、ビット単位の尤度を計算する回路である。誤り訂正復号化部２０４は、ビット単位の尤度を用いて誤り訂正復号処理を行う回路である。
【００２５】
具体的に、本実施の形態の特徴部分であるビット尤度演算部２０３の動作について詳細に説明する。説明を容易にするため、変調方式を直交振幅変調（ＱＡＭ）、多値数Ｎを８ｂｉｔとする。なお、上記の変調方式および多値数Ｎは一例であり、これに限定されるものではない。
【００２６】
ビット尤度演算部２０３は、等化データを用いてビット単位の尤度計算をビット位置に対する漸化式を用いて計算する。具体的に、ビット尤度演算部２０３が、尤度計算に用いる漸化式について説明する。式（５）で示した尤度計算式における受信データｙkのＩ成分をｒI、受信データｙkのＱ成分をｒQとする。このとき、送信するビット系列がＩ軸、Ｑ軸に対して対称的にシンボルマッピングされている場合、Ｉ軸、Ｑ軸を分離して処理することができる。なお、受信データｙkは、等化処理後の等化データに等しいものとする。
【００２７】
以降、説明を簡単化するため、Ｉ軸に限定して説明するが、Ｑ軸についても同様の方法で尤度を演算することができる。ｒIに最も近いｉビット目（ｉ＝０のときＬＳＢ（Least  Significant  Bit））が「１」である信号点を（２ｎi＋１）Ａ、ｒIに最も近いｉビット目が「０」である信号点を（２ｍi＋１）Ａと置き換えると以下の式（６）のように表すことができる。
【００２８】
【数６】
0005859147.tif 000007
【００２９】
上記の式（６）において、ＬＬＲiは、ｉビット目のＬＬＲ、Ａは信号点間距離の１／２の値である。ｎi、ｍiは、受信データ（等化データ）の判定領域を決定することで、一意に決まる値である。ここで、判定領域とは、等化データに最も近い送信シンボルの候補点に対応するものであり、それぞれ領域番号が割り当てられている。一例として、２５６ＱＡＭの判定領域とそれぞれの領域番号を図２に示す。
【００３０】
図２は、ビット尤度演算部２０３における判定領域と領域番号の関係を示す図である。領域番号は、Ｉ軸の領域番号ｌIとＱ軸の領域番号ｌQで表され、ｌI、ｌQ共にＩ軸、Ｑ軸の値が最も小さい領域を領域番号「０」とし、Ｉ軸、Ｑ軸それぞれ値が大きくなるにつれて領域番号が大きくなる。また、Ａを信号点間距離の１／２とすると、各領域の範囲は２Ａとなる。図２において領域の中心を「０」とした場合、信号点値は、領域番号の大きい方（８〜１５）で、Ａ，３Ａ，５Ａ，…，１５Ａ、領域番号の小さい方（０〜７）で、−１５Ａ，…，−５Ａ，−３Ａ，−Ａの奇数値をとり、信号境界値は、領域番号の大きい方（８〜１５）で、２Ａ，４Ａ，６Ａ，…，１４Ａ、領域番号の小さい方（０〜７）で、−１４Ａ，…，−６Ａ，−４Ａ，−２Ａの偶数値をとる。
【００３１】
一例として、等化データｒ＝（５．５Ａ，６．２Ａ）とすると、等化データｒは、図２における星印の位置になる。図２より、等化データはＩ軸の領域番号ｌI＝１０、Ｑ軸の領域番号ｌQ＝１１の判定領域内に存在することから、等化データｒ＝（５．５Ａ，６．２Ａ）の領域番号はｌI＝１０、ｌQ＝１１となる。
【００３２】
各領域番号に対して、対応するｎi、ｍiが存在する。図３は、２５６ＱＡＭ使用時の領域番号に対するｎi、ｍiの値を示す図である。図３の割当ビットはグレイ符号化しており、さらに、Ｉ軸、Ｑ軸ともに対称的にマッピングしたものとする。そのため、図３の領域番号ｌは、ｌI、ｌQそれぞれに対応している。図３において「ｌ−２(N/2-1)」は、領域番号ｌ内の信号点に関連した値であり、領域番号ｌ内の信号点は「｛２（ｌ−２(N/2-1)）＋１｝Ａ」で表すことができる。
【００３３】
式（６）において、ｎi、ｍiとの差をｄiと置く。すなわち、ｎi、ｍiのうちいずれか一方が「ｌI−２(N/2-1)」で表現され、他方が「ｌI−２(N/2-1)＋ｄi」で表現される。ここで、ｄiはｉビット目の硬判定値が反転する領域までの最短距離を表す。また、式（６）における係数４Ａを簡略化のため省略し、ｄi、「ｌI−２(N/2-1)」を用いると式（６）は以下の式（７）のように書き表すことができる。
【００３４】
【数７】
0005859147.tif 000008
【００３５】
ここで、「βi＝｛２（ｌI−２(N/2-1)）Ａ＋ｄi＋Ａ−ｒI｝」であり、ｓiはＮ／２ビット幅で表現される領域番号ｌのビット位置ｉの値によって変わる符号で、ｓiは「−１」か「１」のいずれかの値をとる。
【００３６】
図４は、領域番号ｌに対するｄiの値を示す図である。ビット単位の尤度を求める場合、通常であればｄ0からｄ(N/2-1)までの値を使用する。ここでは、ビット位置に対する漸化式を求めるため、ｄiとｄi+1との間の関係性を求める。「ｄi+1＝ｄi＋Δi」と置いたとき、Δiは図５に示す値となる。図５は、ｄiとｄi+1との間の関係性を示す図である。図５よりΔiは、ｉ＋１ビット目の領域番号に対するｌ［ｉ＋１］の値とｉビット目の領域番号に対するｌ［ｉ］の値で一意に決まり、ここから、対応するビットシフト量、加算値、および符号ビットを決定して算出する。ここでは、±（２i-1＋１）または±（２i-1）のいずれかの値になる。
【００３７】
式（７）に対して符号ｓiを取り除いた値をＬＬＲＳiとすると、ＬＬＲＳiは以下の式（８）で表すことができる。
【００３８】
【数８】
0005859147.tif 000009
【００３９】
式（８）に「ｄi+1＝ｄi＋Δi」の関係性を適用すると、以下の漸化式式（９）を得ることができる。
【００４０】
【数９】
0005859147.tif 000010
【００４１】
上記の式（９）の漸化式を用いることにより、ｉ＝０から順にＬＬＲを算出することができる。
【００４２】
つづいて、上記の漸化式を用いてビット尤度の演算を行うビット尤度演算部２０３の構成について詳細に説明する。図６は、ビット尤度演算部２０３の構成例を示す図である。ビット尤度演算部２０３は、初期ビット尤度演算部２１０と、処理ステップ制御部２２０と、ｉビット目尤度演算部２３０と、を備える。初期ビット尤度演算部２１０では、ＬＬＲＳ0を算出し、ｉビット目尤度演算部２３０では、ＬＬＲＳ0を用いてＬＬＲＳi（ｉ＞０）を算出する。処理ステップ制御部２２０では、多値数Ｎに応じてｉビット目尤度演算部２３０の動作を制御する。以下では、各構成の詳細について説明する。
【００４３】
まず、初期ビット尤度演算部２１０について説明する。初期ビット尤度演算部２１０は、等化データを用いて初期ビットの尤度ＬＬＲＳ0を計算する。具体的に、初期ビット尤度演算部２１０は、１シンボル当たりＮ（Ｎは１以上の整数）ビットでマッピングされた変調信号を受信して得られるデータに対して、Ｎの値に対応する送信信号点間距離、データが最も近い送信信号点の判定領域を示す領域番号、および、データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点とデータと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから硬判定値が反転する領域までの最短距離である最近傍点間距離、を求め、再帰的にビット尤度を算出する漸化式の初項となるデータの初期ビットの尤度を演算する。
【００４４】
図７は、初期ビット尤度演算部２１０の構成例を示す図である。初期ビット尤度演算部２１０は、信号点間距離決定部２１１と、領域番号決定部２１２と、最近傍点間距離算出部２１３と、初期ビット尤度計算部２１４と、を備える。
【００４５】
信号点間距離決定部２１１は、変調方式、多値数Ｎにより決定される送信信号の信号点間距離の１／２の値であるＡを求める。例えば、変調方式をＱＡＭ、多値数Ｎを８ｂｉｔ、すなわち、２５６ＱＡＭを送信側で使用する場合、信号点間距離は、（１／√（１７０））となる。変調方式がＱＡＭのときの多値数Ｎｂｉｔに対応する信号点間距離は、以下の式（１０）で求めることができる。
【００４６】
【数１０】
0005859147.tif 000011
【００４７】
ここで、Ａは信号点間距離の１／２の値である。回路実装する際は、平方根演算をせずに対応する多値数Ｎの数分、Ａの値をテーブル持ちすることで演算量を削減することができる。
【００４８】
領域番号決定部２１２は、入力される等化データに最も近い送信シンボルの候補点に対応する判定領域を決定し、判定領域を示す領域番号ｌI、ｌQを決定する。
【００４９】
以下では、領域番号決定部２１２の回路構成例について詳細に説明する。図８は、２５６ＱＡＭに対応した領域番号決定部２１２の構成例を示す図である。なお、図８に示す回路構成は一例であり、これに限定するものではない。図８に示す領域番号決定部２１２では、等化データのＩ成分ｒIとＱ成分ｒQから、領域番号ｌI、ｌQを決定する。領域番号ｌI、ｌQは領域計算部２５０，２６０にて２分法を使用して求める。ここで、領域計算部２５０，２６０は同一の回路構成である。以降、説明を簡単化するために、領域番号ｌIに限定して説明する。なお、領域計算部２５０，２６０で２分法を使用するのはあくまで一例であり、２分法を使用しない方法、例えば、領域番号を決定する複数の境界値をテーブル持ちしておき、上記複数の境界値と等化データのＩ成分ｒIとＱ成分ｒQとを比較して領域番号を決定する方法など、領域計算部２５０，２６０で他の方法を用いてもよい。
【００５０】
領域計算部２５０は、４進ダウンカウンタ２５１と、シフト演算部２５２と、正負生成部２５３と、選択部２５４と、加算部２５５と、比較部２５６と、Ｓ／Ｐ２５７と、を備える。領域計算部２５０では、等化データのＩ成分ｒIに対して、（ｌｏｇ2Ｎ＋１）ステップの２分法処理でｌIを求める。２５６ＱＡＭ（Ｎ＝８）の場合、４（＝ｌｏｇ2８＋１）ステップの処理となる。４進ダウンカウンタ２５１では、２分法処理のステップごとに、カウント値ｃｎｔを出力する。ｃｎｔの初期値は３である。以降、ｒI＝５．５Ａとしたときの領域計算部２５０の動作について説明する。
【００５１】
２分法処理の１ステップ目では、比較部２５６とＳ／Ｐ２５７のみ動作する。比較部２５６は、ｒIと比較対象ｃを比較し、ｒI＞ｃのときは「１」を出力し、それ以外は「０」を出力する。１ステップ目はｃ＝０であるので、ｒI＝５．５Ａのとき、比較部２５６は、「１」を出力する。Ｓ／Ｐ２５７は、ステップごとに入力される比較部２５６の出力結果をシリアルパラレル変換して２分法処理のステップがすべて完了した時点で出力する。ｒI＝５．５Ａのときは、１ステップ目に「１」が入力され、そのまま「１」を保持する。
【００５２】
２ステップ目以降は、４進ダウンカウンタ２５１、シフト演算部２５２、正負生成部２５３、選択部２５４、加算部２５５を用いて、比較部２５６の比較対象ｃを求める。２ステップ目では、４進ダウンカウンタ２５１は、初期値「３」を出力し、シフト演算部２５２は、Ａ＜＜３＝８Ａを出力する。正負生成部２５３は、「８Ａ」と「−８Ａ」を出力し、選択部２５４は、前のステップの比較結果が「１」の場合は正の「８Ａ」、「０」の場合は負の「−８Ａ」を選択して加算部２５５へ出力する。選択部２５４は、前のステップ（１ステップ目）の比較結果が「１」であるため、ここでは「８Ａ」を出力する。加算部２５５では、前のステップの出力値と入力値を加算する。加算部２５５は、２ステップ目では、前のステップの出力値はないので「０」と入力値である「８Ａ」を加算して、ｃ＝８Ａを出力する。比較部２５６では、ｒI＝５．５Ａとｃ＝８Ａを比較し、ｒI＜ｃであるため「０」を出力する。Ｓ／Ｐ２５７は、保持している「１」を左に１ビットシフトして、入力値「０」を加算する。このとき保持する値は「１０（２進表記）」となる。
【００５３】
３ステップ目では、４進ダウンカウンタ２５１は、「２」を出力し、シフト演算部２５２は、Ａ＜＜２＝４Ａを出力する。正負生成部２５３は、「４Ａ」と「−４Ａ」を出力し、選択部２５４は、前のステップの比較結果が「１」の場合は正の「４Ａ」、「０」の場合は負の「−４Ａ」を選択して加算部２５５へ出力する。選択部２５４は、前のステップ（２ステップ目）の比較結果が「０」であるため、ここでは「−４Ａ」を出力する。加算部２５５では、前のステップの出力値と入力値を加算する。加算部２５５は、３ステップ目では、前の２ステップ目の出力値である「８Ａ」と入力値である「−４Ａ」を加算して、ｃ＝４Ａを出力する。比較部２５６では、ｒI＝５．５Ａとｃ＝４Ａを比較し、ｒI＞ｃであるため「１」を出力する。Ｓ／Ｐ２５７は、保持している「１０」を左に１ビットシフトして、入力値「１」を加算する。このとき保持する値は「１０１（２進表記）」となる。
【００５４】
４ステップ目では、４進ダウンカウンタ２５１は、「１」を出力し、シフト演算部２５２は、Ａ＜＜１＝２Ａを出力する。正負生成部２５３は、「２Ａ」と「−２Ａ」を出力し、選択部２５４は、前のステップの比較結果が「１」の場合は正の「２Ａ」、「０」の場合は負の「−２Ａ」を選択して加算部２５５へ出力する。選択部２５４は、前のステップ（３ステップ目）の比較結果が「１」であるため、ここでは「２Ａ」を出力する。加算部２５５では、前のステップの出力値と入力値を加算する。加算部２５５は、４ステップ目では、前の３ステップ目の出力値である「４Ａ」と入力値である「２Ａ」を加算して、ｃ＝６Ａを出力する。比較部２５６では、ｒI＝５．５Ａとｃ＝６Ａを比較し、ｒI＜ｃであるため「０」を出力する。Ｓ／Ｐ２５７は、保持している「１０１」を左に１ビットシフトして、入力値「０」を加算する。このとき保持する値は「１０１０（２進表記）」となる。
【００５５】
領域計算部２５０では、Ｓ／Ｐ２５７の保持する値が「１０１０（２進表記）」であることから、これを１０進表記に換算した「ｌI＝１０」を領域番号として出力する。
【００５６】
最近傍点間距離算出部２１３では、ｄ0を求める。具体的には、等化データと最も近い初期ビット＝０の送信信号点と等化データと最も近い初期ビット＝１の送信信号点とから最近傍点間距離を求める。図４より、領域番号ｌが偶数のとき「ｄ0＝１」、領域番号ｌが奇数のとき「ｄ0＝−１」となる。そのため、領域番号ｌに対するｄ0は、「ｄ0＝１−２×ｌ［０］」で求めることができる。
【００５７】
初期ビット尤度計算部２１４は、初期ビットの尤度の計算部であり、前段で求めたＡ、ｌI、ｄ0と等化データｒI、多値数Ｎを用いて初期ビット尤度ＬＬＲＳ0およびβ0、ｄ0Ａを算出する。
【００５８】
初期ビット尤度ＬＬＲＳ0は式（９）にある「ＬＬＲＳ0＝ｄ0｛２（ｌI−２(N/2-1)）Ａ＋ｄ0Ａ＋Ａ−ｒI｝」を用いて算出する。ここで、ｄ0は「１」または「−１」である。また、「２（ｌI−２(N/2-1)）Ａ」の演算においては、ｌIが２分法により（ｌｏｇ2Ｎ＋１）ステップで１ビットごと求められるため、１ビット単位で「（ｌI−２(N/2-1)）」を計算し、２Ａと乗算することで、不要な遅延なく、さらに、乗算器を使用せずにビットシフトと加算のみで演算が可能となる。また、β0、ｄ0Ａは、「ＬＬＲＳ0＝ｄ0β0＝ｄ0｛２（ｌI−２(N/2-1)）Ａ＋ｄ0Ａ＋Ａ−ｒI｝」であることから、ＬＬＲＳ0の算出過程で求めることができる。
【００５９】
つぎに、処理ステップ制御部２２０について説明する。処理ステップ制御部２２０は、ｉビット目尤度演算部２３０によるビット尤度の計算処理を制御する。処理ステップ制御部２２０は、ｉビット目尤度演算部２３０による処理を１回実施するたびに、尤度計算の処理ステップにおけるカウント値ｓｃｎｔをインクリメントする。具体的には、ｓｃｎｔの初期値を「０」とし、処理ステップ制御部２２０は、ｓｃｎｔ＜Ｎ／２を満たすときはｉビット目尤度演算部２３０の処理を１回実施してｓｃｎｔをインクリメントし、ｓｃｎｔ＜Ｎ／２を満たさなくなるまで繰り返し動作し、ｓｃｎｔ＜Ｎ／２を満たさなくなったときはｉビット目尤度演算部２３０を省略し、求めたビット単位の尤度を誤り訂正復号化部２０４へ出力する。
【００６０】
つぎに、ｉビット目尤度演算部２３０について説明する。ｉビット目尤度演算部２３０は、ｉ＝ｓｃｎｔに対するＬＬＲＳi、ＬＬＲiを求める。具体的に、ｉビット目尤度演算部２３０は、Ｎが２以上の場合に、第ｉ−１ビットに対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求め、漸化式を用いて、第ｉ−１ビットの尤度および差分からデータの第ｉビットの尤度を演算する。
【００６１】
図９は、ｉビット目尤度演算部２３０の構成例を示す図である。ｉビット目尤度演算部２３０は、最近傍点間距離差分算出部２３１とｉビット目尤度計算部２３２を備える。
【００６２】
最近傍点間距離差分算出部２３１は、第ｉ−１ビットに対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離との差分を求める。具体的には、ｉ＞０のときのみΔi-1を求める。Δi-1は図５に従って求めることができる。また、最近傍点間距離差分算出部２３１は、第ｉビットの尤度演算における差分を算出する場合、第ｉビットおよび第ｉ−１ビットの領域番号に対する値から、対応するビットシフト量、加算値、および符号ビットを決定し、第ｉビットの尤度演算時の最近傍点間距離の差分を算出する。
【００６３】
ｉビット目尤度計算部２３２は、ｉビット目の尤度の計算部であり、ｉ＝ｓｃｎｔに対するＬＬＲＳi、ＬＬＲiを求める。漸化式を用いて、第ｉ−１ビットの尤度および最近傍点間距離差分算出部２３１における最近傍点間距離の差分から等化データの第ｉビットの尤度を演算する。ｉビット目尤度計算部２３２は、ｉ＝０のときは初期ビット尤度演算部２１０で求めたＬＬＲＳ0を用いてＬＬＲ0のみを求め、ｉ＝１のときは最近傍点間距離差分算出部２３１で求めたΔi-1を用いてΔi-1Ａを算出し、ＬＬＲＳiおよびＬＬＲiを求め、ｉ＞１のときはβi-1、ｄi-1Ａ、Δi-1Ａを算出し、ＬＬＲＳiおよびＬＬＲiを求める。
【００６４】
ｉビット目尤度計算部２３２は、Δi-1Ａについてはｉ＞０のときのみ計算する。ここで、Δi-1が±（２i-1＋１）または±（２i-1）のいずれかの値になるため、乗算器は使用せず、ビットシフトと加算のみで計算する。βi-1、ｄi-1Ａは、ｉ＞１のときのみ以下の式（１１)、式（１２）で計算することができる。
【００６５】
【数１１】
0005859147.tif 000012
【００６６】
【数１２】
0005859147.tif 000013
【００６７】
ここで、ΔkＡは、先行して計算するΔi-1Ａの値を用いる。ｉ＝１のときは、初期ビット尤度計算部２１４で求めたβ0、ｄ0Ａをそのまま用いる。
【００６８】
ｉビット目尤度計算部２３２は、ＬＬＲＳiについてはｉ＞０のときのみ計算する。式（９）より、「ＬＬＲＳi＝ＬＬＲＳi-1＋Δi-1｛ｄi-1Ａ＋βi-1＋Δi-1Ａ｝」にて求める。ここでもΔi-1の乗算は、乗算器を使用せず、ビットシフトと加算のみで計算する。
【００６９】
また、ｉビット目尤度計算部２３２は、ＬＬＲiについては、すべてのｉに対して計算する。ＬＬＲiは、領域番号のｉビット目ｌI［ｉ］とｉ＋１ビット目ｌI［ｉ＋１］に応じて、符号反転して求める。図４のｄiをもとに作成した図５のΔiを使用する場合、「ＬＬＲi＝｛１−２×（（ｌI［ｉ］）ＸＯＲ（ｌI［ｉ＋１］））｝×ＬＬＲＳi」にて求める。ここでＸＯＲは排他的論理和を表し、ｌI［Ｎ／２］は「０」とする。
【００７０】
このように、ｉビット目尤度演算部２３０は、Ｎが２以上の場合、初期ビットに対する最近傍点間距離と第２ビットに対する最近傍点間距離から求めた差分および初期ビットの尤度から、データの第２ビットの尤度を演算し、以降、処理ステップ制御部２２０の制御により、第ｉ−１ビットに対する最近傍点間距離と第ｉビットに対する最近傍点間距離から求めた差分および第ｉ−１ビットの尤度からデータの第ｉビットの尤度を演算し、データの第Ｎビットまでの尤度を再帰的に演算する。
【００７１】
なお、Ｎのとり得る値が複数存在する場合、ｉビット目尤度演算部２３０は、処理ステップ制御部２２０の制御により、Ｎの値に基づいて尤度演算する処理をＮ−１回再帰的に実行する。
【００７２】
また、Ｎが１の場合は、初期ビット尤度演算部２１０が求めた漸化式の初項となるデータの初期ビットの尤度がそのままデータのビット単位の尤度となる。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ビット尤度演算装置では、尤度計算の漸化式を用いてビット間の尤度の差分を計算することにより再帰的にビットの尤度を計算する。尤度計算の漸化式では、演算量を抑え、乗算器を使用せずに、ビットシフトと加算のみで実現する。これにより、メモリ量を少なくできることから回路実装を容易にでき、式（５）を用いた従来の尤度計算よりも、近似誤差が少なく、かつ、少ない演算量でビット単位の尤度を求めることができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、説明を簡単化するため２５６ＱＡＭ（Ｎ＝８）に限定して説明したが、式（１０）のテーブルと図５のΔi（ｉ＝０，１，…，Ｎ／２−１）のテーブルとＮ＝８に限定せずに、対応したいＮの値の大きさに合わせたテーブルを持つことで、より大きい多値数に対しても同一の回路構成で対応することができるため、従来よりも演算量およびメモリ量を少なくすることができる。また、変調方式の多値数が大きくなるにつれて誤差が大きくなり、性能劣化が大きくなることを回避することができる。
【００７５】
また、対応したいＮの値が複数ある場合も同様に式（１０）のテーブルと図５のΔi（ｉ＝０，１，…，Ｎ／２−１）のテーブルを対応したいＮの値分テーブルを持つことで、同一の回路構成で対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明にかかるビット尤度演算装置は、受信装置に有用であり、特に、マッピングされた変調信号を受信する場合に適している。
【符号の説明】
【００７７】
１００  送信装置、１０１  誤り訂正符号化部、１０２  マッピング部、１０３  送信アンテナ、２００  受信装置、２０１  受信アンテナ、２０２  等化部、２０３  ビット尤度演算部、２０４  誤り訂正復号化部、２１０  初期ビット尤度演算部、２１１  信号点間距離決定部、２１２  領域番号決定部、２１３  最近傍点間距離算出部、２１４  初期ビット尤度計算部、２２０  処理ステップ制御部、２３０  ｉビット目尤度演算部、２３１  最近傍点間距離差分算出部、２３２  ｉビット目尤度計算部、２５０，２６０  領域計算部、２５１  ４進ダウンカウンタ、２５２  シフト演算部、２５３  正負生成部、２５４  選択部、２５５  加算部、２５６  比較部、２５７  Ｓ／Ｐ。
【図１】
0005859147.tif 000014
【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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