(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号の一部の周波数帯域を抑圧し、空き周波数帯域幅に合わせて帯域圧縮率を可変してスペクトラム圧縮して送信された信号を受信する受信方法において、
スペクトラム圧縮された信号からスペクトラム圧縮前に戻した信号の受信信号点の尤度を算出し、算出した前記尤度を前記帯域圧縮率に応じた重み係数で重み付けし、重み付けした前記尤度に基づいて誤り訂正を行って受信ビットを復号する
ことを特徴とする受信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の受信方法において、
前記重み係数と前記帯域圧縮率との関係をルックアップテーブルに予め記憶しておき、前記ルックアップテーブルを参照して前記尤度を重み付けする
ことを特徴とする受信方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の受信方法において、
復調した受信信号の信号点と近接する正規の信号点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を前記重み係数として前記尤度に乗じる
ことを特徴とする受信方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の受信方法において、
送信シンボルの正規の送信信号点とスペクトラム圧縮後の信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を前記重み係数として送信側で求めて受信側と共有し、前記重み係数を前記尤度に乗じる
ことを特徴とする受信方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の受信方法において、
重み付けした前記尤度に基づいて誤り訂正を行って復号した仮復号ビットを誤り訂正符号化及び変調して送信シンボルレプリカを生成し、前記送信シンボルレプリカの送信信号点と、受信信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を第二の重み係数として前記尤度に乗じる
ことを特徴とする受信方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の受信方法において、
前記尤度の代わりに対数尤度比を用い、前記誤差ベクトルの二乗電力の前記時間平均値と雑音電力との和の逆数を前記重み係数として用いることを特徴とする受信方法。
【請求項７】
変調信号の一部の周波数帯域を抑圧し、空き周波数帯域幅に合わせて帯域圧縮率を可変してスペクトラム圧縮して送信された信号を受信する受信装置において、
スペクトラム圧縮された信号からスペクトラム圧縮前に戻した信号の受信信号点の尤度を算出する尤度算出部と、
前記尤度算出部が算出した前記尤度を前記帯域圧縮率に応じた重み係数で重み付けする尤度重み付け部と、
前記尤度重み付け部が重み付けした前記尤度に基づいて誤り訂正を行って受信ビットを復号する誤り訂正復号部と
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の受信装置において、
前記重み係数と前記帯域圧縮率との関係が予め記憶されたルックアップテーブルを更に有し、
前記尤度重み付け部は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記尤度算出部が算出した前記尤度を重み付けする
ことを特徴とする受信装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の受信装置において、
復調した受信信号の信号点と近接する正規の信号点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求める誤差ベクトル二乗電力算出部を更に有し、
前記尤度重み付け部は、前記誤差ベクトル二乗電力算出部の出力に基づいて、前記誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を前記重み係数として前記尤度に乗じる
ことを特徴とする受信装置。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の受信装置において、
送信装置側で求めた送信シンボルの正規の送信信号点とスペクトラム圧縮後の信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を受信し、前記送信装置から受信した前記誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を前記送信装置と共有し、
前記尤度重み付け部は、前記送信装置と共有する前記誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を前記重み係数として前記尤度に乗じる
ことを特徴とする受信装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の受信装置において、
重み付けした前記尤度に基づいて誤り訂正を行って復号した仮復号ビットを誤り訂正符号化する誤り訂正再符号化部と、
前記誤り訂正再符号化部が出力するビット列を変調して送信シンボルレプリカを生成する再変調部と、
前記送信シンボルレプリカの送信信号点と受信信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求める第二誤差ベクトル二乗電力算出部と、
前記第二誤差ベクトル二乗電力算出部が求めた誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を第二の重み係数として求める第二平均化部と、
前記第二平均化部が求めた前記第二重み係数で前記尤度算出部が算出した前記尤度を重み付けする第二尤度重み付け部と
を更に有することを特徴とする受信装置。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか一項に記載の受信装置において、
自装置の熱雑音を計測して雑音電力を推定する雑音電力推定部をさらに有し、
前記尤度の代わりに対数尤度比を用い、前記誤差ベクトルの二乗電力の前記時間平均値と前記雑音電力との和の逆数を前記重み係数として用いることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調信号の一部の周波数帯域を抑圧して送信された信号を復調する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信や有線通信における需要の増大に伴い、周波数帯域の利用効率の向上が求められている。周波数帯域の利用効率の向上を図るために、例えば、送信装置は変調信号の信号スペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割した信号を送信し、受信装置は複数のサブスペクトラムに分割された信号を受信して復調する技術が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。この技術により、周波数軸上に散在する通信に使用されていない空き帯域を利用することによって、通信に使用されていない帯域を減少させることができる。さらに、サブスペクトラムの一部を除去することによって、信号の占有帯域幅の合計を削減している（例えば、非特許文献２参照）。また、周波数利用効率を連続的に変化させる適応変調技術において、クロックレートの増大に伴って占有帯域が増大した変調信号の側波帯成分をフィルタリングにより削除して送信する技術も考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、従来の通信システム５００の一例を示す。通信システム５００は、送信装置５１０および受信装置５２０を備える。送信装置５１０は、変調信号を複数の帯域に分割して送信し、受信装置５２０は、送信装置５１０から送信された信号を受信して、分割前の変調信号を復元する。
【０００４】
次に、図１０に示した送信装置５１０について説明する。送信装置５１０は、変調回路６０１、送信フィルタバンク６０２およびＤ／Ａ変換回路６０３を備える。変調回路６０１は、送信データを予め決められた変調方式で変調する。送信フィルタバンク６０２は、変調信号を時間領域から周波数領域に変換し、さらに複数の周波数帯域に分割して周波数位置を遷移し、再び時間領域に戻した信号を出力する。Ｄ／Ａ変換回路６０３は、送信フィルタバンク６０２が出力するデジタルの送信信号をアナログの送信信号に変換して出力する。
【０００５】
次に、図１０に示した送信フィルタバンク６０２について説明する。送信フィルタバンク６０２は、直並列変換回路６０４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路６０５、分割回路６０６、Ｋ個（Ｋは１以上の整数）のスイッチＳＷ−１からＳＷ−Ｋ、Ｋ個の周波数シフタ６０７−１から６０７−Ｋ、加算回路６０８、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）回路６０９および並直列変換回路６１０を備える。ここで、Ｋ個のスイッチＳＷ−１からＳＷ−Ｋは、選択回路に相当する。
【０００６】
次に、通信システム５００における信号の流れについて説明する。なお、周波数シフタ６０７の動作は後述する。
【０００７】
図１１は、送信装置５１０が帯域を分割して送信するときの分解スペクトラムの一例を示す。図１１において、図１１（Ａ）から図１１（Ｃ）は、送信装置５１０が変調信号の周波数帯域をＫ分割して分散配置する際のスペクトラム処理の一例を示す図である。なお、図１１は、Ｋ＝２のときの一例を示す。また、図１１（Ｄ）から図１１（Ｆ）は、送信装置５１０によって分割された帯域を受信装置５２０が合成する際のスペクトラム処理の一例を示す図である。
【０００８】
図１１（Ａ）において、図１０に示した送信装置５１０の変調回路６０１は、送信するデータ信号をＰＳＫ，ＱＡＭなどの変調方式で変調し、波形整形された変調信号を送信フィルタバンク６０２へ入力する。送信フィルタバンク６０２からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路６０３によってアナログ信号に変換されて送信される。
【０００９】
ここで、送信フィルタバンク６０２は、以下のような処理を行う。先ず、直並列変換回路６０４が入力信号を直並列変換し、ＦＦＴ回路６０５が高速フーリエ変換を行って時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。次に、分割回路６０６は、図１１（Ａ）に示すように、周波数領域に変換された変調信号７１１に対して、破線７０１−１及び破線７０１−２で示す信号帯域をＫ分割するための係数を乗算し、Ｋ個のサブスペクトラムに分割する。図１１（Ｂ）は、分割回路６０６により分割されたサブスペクトラム１とサブスペクトラム２の２つのサブスペクトラムを示している。
【００１０】
次に、図１１（Ｃ）に示すように、周波数シフタ６０７−１〜６０７−Ｋは、Ｋ個のサブスペクトラムを周波数軸上の所定の周波数位置に遷移して分散配置させる。図１１（Ｃ）の例では、周波数シフタ６０７は、サブスペクトラム１をシフト量ｄ１だけ周波数が低い方に遷移させ、サブスペクトラム２をシフト量ｄ２だけ周波数が高い方に遷移させる。そして、加算回路６０８は、周波数シフタ６０７−１〜６０７−ＫのＫ個のサブスペクトラムの出力を足し合わせる。このとき、一部の帯域の削除は、次の方法で行われる。例えば、周波数シフタ６０７−１から６０７−Ｋに入力する前に、削除する帯域に該当するスイッチＳＷ（スイッチＳＷ−１〜ＳＷ−Ｋのいずれか）を開状態（ＯＦＦ）にして信号の伝達を遮断することにより一部の帯域を削除できる。一部の帯域が削除された周波数領域の信号は、ＩＦＦＴ回路６０９により高速逆フーリエ変換され、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換される。そして、並直列変換回路６１０が時間領域の信号を並列から直列に変換する。これにより、削除された帯域には信号成分が配置されないことになり、送信装置５１０は、スペクトラムの一部を除去した状態で送信することができる。
【００１１】
次に、送信装置５１０によって分割された帯域を受信装置５２０が合成する際のスペクトラム処理について、図１１（Ｄ）から図１１（Ｆ）を参照して説明する。
【００１２】
図１０に示したＡ／Ｄ変換回路６１１は、受信信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を受信フィルタバンク６１２へ入力する。復調回路６１３は、受信フィルタバンク６１２から出力された変調信号を復調しデータ信号を復元する。そして、受信フィルタバンク６１２では以下のような処理が行われる。まず、直並列変換回路６１４が入力信号を直並列変換し、ＦＦＴ回路６１５が高速フーリエ変換を行い時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。次に、抽出回路６１６は、周波数領域に変換された受信信号に図１１（Ｄ）の破線７０１−３及び破線７０１−４で示す係数を乗算して、Ｋ個（図１１ではＫ＝２）のサブスペクトラムを抽出する。次に、周波数シフタ６１７−１〜６１７−Ｋが、抽出された各サブスペクトラムを図１１（Ｅ）に示すように遷移させて、送信装置５１０の周波数シフタ６０７−１〜６０７−Ｋによってシフトされる前の周波数帯域に戻す。図１１（Ｅ）の例では、周波数シフタ６１７は、サブスペクトラム１をシフト量ｄ１だけ周波数が高い方に遷移させ、サブスペクトラム２をシフト量ｄ２だけ周波数が低い方に遷移させる。次に、加算回路６１９は、全てのサブスペクトラムを足し合わせ、図１１（Ｆ）に示すように、合成された変調信号７１２を出力する。
【００１３】
その後、ＩＦＦＴ回路６２０は、加算回路６１９が出力する信号を高速逆フーリエ変換して、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。そして、並直列変換回路６２１は、ＩＦＦＴ回路６２０が出力する時間領域の信号を並列から直列に変換する。このとき、送信装置５１０においてスペクトラムが除去された部分の帯域は、受信装置５２０において受信されない。そのため、スペクトラムが除去された部分の帯域を補償する処理が必要となる。例えば、スペクトラムが除去された部分の帯域は、送信信号の成分が無いだけでなく、受信特性の劣化を招く雑音成分が存在する場合がある。そこで、歪補償回路６１８は、送信装置５１０において信号が送信された帯域には、受信装置５２０において受信したサブスペクトラムに基づいた値を入力し、送信装置５１０において信号が除去された帯域には“０”を入力とする処理を行って歪を補償する。これにより、受信装置５２０は、送信装置５１０において信号が除去された帯域における雑音成分を除去し、受信特性を改善することができる。
【００１４】
以上のように、通信システム５００は、送信信号の占有帯域を分割し、生成された各サブスペクトラムを周波数軸上の任意の場所に分散配置すると共に、占有帯域を空き周波数帯域幅に応じて可変させることで、周波数利用効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特願２０１３−０１５５４２号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】「帯域分散伝送におけるブラインド型位相補償方式の提案と基本特性評価」電子情報通信学会技術研究報告.SAT,衛星通信111(179),105-110,2011-08-18
【非特許文献２】「スペクトラム抑圧型伝送におけるサブスペクトラムレプリカを用いた波形等化の提案」電子情報通信学会総合大会講演論文集,p.290,2011-02-28
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところが、占有周波数帯域幅を分割および再配置する際、一部の周波数帯域を抑圧して狭帯域化するので送信信号にシンボル間干渉が生じるという問題がある。
【００１８】
ここで、常に圧縮率が一定であればシンボル間干渉による影響も一様となるが、例えば特許文献１のように、空き周波数帯域に応じて占有周波数帯域幅を可変させる可変容量伝送を実施する場合は、圧縮率が時変動するため、シンボル間干渉の影響も時変動してしまうという問題が生じる。シンボル間干渉の影響が時間的に変動すると、適切な誤り訂正が実施できないという問題が生じる。すなわち、圧縮率に応じて信号の信頼度は変化することになる。しかし特許文献１ではこのことを考慮した受信処理については言及されていなかった。例えば、圧縮率が高いとシンボル間干渉の影響で、送信シンボルの信号点は正規の信号点から大きく歪むという問題がある。
【００１９】
図１２は、ＱＡＭ変調の場合のスペクトラム圧縮なし、スペクトラム圧縮率α１、スペクトラム圧縮率α２（α２＞α１）の例を示す。図１２において、振幅が大きくなる方向に歪んだ場合、受信点におけるシンボルの瞬時受信電力が大きいと誤認識される。そして、図１２において、スペクトラム圧縮率α１のときの尤度γ１、スペクトラム圧縮率α２のときの尤度γ２とすると、本来は｜γ２｜＜｜γ１｜であるべきところが｜γ１｜＜｜γ２｜のように誤認識され、尤度の絶対値が大きく設定されてしまう。このため、シンボル間干渉の影響で伝送信号の確からしさが劣化しているにもかかわらず、受信機では高い信頼度を与えることになり、異なる圧縮率が混在する場合、誤り訂正処理において信頼度の重み付けが不適切となり、適切な誤り訂正効果が得られないという問題があった。
【００２０】
本発明は、圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮した誤り訂正を実施し、周波数利用効率を高めることができる受信方法および受信装置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】
【００２１】
第１の発明は、変調信号の一部の周波数帯域を抑圧し、空き周波数帯域幅に合わせて帯域圧縮率を可変してスペクトラム圧縮して送信された信号を受信する受信方法において、スペクトラム圧縮された信号からスペクトラム圧縮前に戻した信号の受信信号点の尤度を算出し、算出した尤度を帯域圧縮率に応じた重み係数で重み付けし、重み付けした尤度に基づいて誤り訂正を行って受信ビットを復号することを特徴とする。
【００２２】
第２の発明は、重み係数と帯域圧縮率との関係をルックアップテーブルに予め記憶しておき、ルックアップテーブルを参照して尤度を重み付けすることを特徴とする。
【００２３】
第３の発明は、復調した受信信号の信号点と近接する正規の信号点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を重み係数として尤度に乗じることを特徴とする。
【００２４】
第４の発明は、送信シンボルの正規の送信信号点とスペクトラム圧縮後の信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を重み係数として送信側で求めて受信側と共有し、重み係数を尤度に乗じることを特徴とする。
【００２５】
第５の発明は、重み付けした尤度に基づいて誤り訂正を行って復号した仮復号ビットを誤り訂正符号化及び変調して送信シンボルレプリカを生成し、送信シンボルレプリカの送信信号点と、受信信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を第二の重み係数として尤度に乗じることを特徴とする。
【００２６】
第６の発明は、尤度の代わりに対数尤度比を用い、誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値と雑音電力との和の逆数を重み係数として用いることを特徴とする。
【００２７】
第７の発明は、変調信号の一部の周波数帯域を抑圧し、空き周波数帯域幅に合わせて帯域圧縮率を可変してスペクトラム圧縮して送信された信号を受信する受信装置において、スペクトラム圧縮された信号からスペクトラム圧縮前に戻した信号の受信信号点の尤度を算出する尤度算出部と、尤度算出部が算出した尤度を帯域圧縮率に応じた重み係数で重み付けする尤度重み付け部と、尤度重み付け部が重み付けした尤度に基づいて誤り訂正を行って受信ビットを復号する誤り訂正復号部とを有することを特徴とする。
【００２８】
第８の発明は、重み係数と帯域圧縮率との関係が予め記憶されたルックアップテーブルを更に有し、尤度重み付け部は、ルックアップテーブルを参照して、尤度算出部が算出した尤度を重み付けすることを特徴とする。
【００２９】
第９の発明は、復調した受信信号の信号点と近接する正規の信号点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求める誤差ベクトル二乗電力算出部を更に有し、尤度重み付け部は、誤差ベクトル二乗電力算出部の出力に基づいて、誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を重み係数として尤度に乗じることを特徴とする。
【００３０】
第１０の発明は、送信装置側で求めた送信シンボルの正規の送信信号点とスペクトラム圧縮後の信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を受信し、送信装置から受信した誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を送信装置と共有し、尤度重み付け部は、送信装置と共有する誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を重み係数として尤度に乗じることを特徴とする。
【００３１】
第１１の発明は、重み付けした尤度に基づいて誤り訂正を行って復号した仮復号ビットを誤り訂正符号化する誤り訂正再符号化部と、誤り訂正再符号化部が出力するビット列を変調して送信シンボルレプリカを生成する再変調部と、送信シンボルレプリカの送信信号点と受信信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求める第二誤差ベクトル二乗電力算出部と、第二誤差ベクトル二乗電力算出部が求めた誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値の逆数を第二の重み係数として求める第二平均化部と、第二平均化部が求めた第二重み係数で尤度算出部が算出した尤度を重み付けする第二尤度重み付け部とを更に有することを特徴とする。
【００３２】
第１２の発明は、自装置の熱雑音を計測して雑音電力を推定する雑音電力推定部をさらに有し、尤度の代わりに対数尤度比を用い、誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値と雑音電力との和の逆数を重み係数として用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る受信方法および受信装置は、帯域圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮した誤り訂正を実現し、周波数利用効率を高めることができる。これにより、時変動により異なる空き周波数帯域に応じてサブスペクトラムを再配置する場合でも、本発明に係る受信方法および受信装置は、チャネル間干渉の影響による誤りを低減することができ、周波数利用効率を高めることが可能になる。
【００３４】
第１の発明および第７の発明では、帯域圧縮率に応じて尤度を重み付けすることで、帯域圧縮率が可変するスペクトラム圧縮伝送において、帯域圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮して尤度を重み付けすることにより、誤り訂正の効果を適切に引き出すことができる。
【００３５】
第２の発明および第８の発明では、尤度を低減する重み係数（尤度低減係数）を予め計算してルックアップテーブルに記憶しておくことにより、受信処理の演算量の増加を抑えることができる。
【００３６】
第３の発明および第９の発明では、同一の帯域圧縮率の期間における誤差ベクトルの二乗電力の平均値の逆数を重み係数として尤度を重み付けする。これにより、受信装置は、圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮した誤り訂正を実施することができる。
【００３７】
第４の発明および第１０の発明では、送信装置側で予め誤差ベクトル二乗電力を算出して受信装置と共有するので、帯域圧縮前の送信シンボルと帯域圧縮後の送信シンボルとから帯域圧縮率毎に正確な重み係数を求めることができる。これにより、帯域圧縮によるシンボル間干渉の影響で送信シンボルの信号点が別の送信シンボル候補の領域に移動する場合でも誤差ベクトルを正しく求めることができ、適正な誤り訂正を行うことができる。
【００３８】
第５の発明および第１１の発明では、受信装置側で送信シンボルレプリカを生成するので、誤差ベクトルを高精度に検出することができる。これにより、シンボル間干渉により送信シンボルの信号点が別の送信シンボル候補の領域に移動する場合でも、送信装置と連携すること無く、誤差ベクトルを正しく求めることができ、適正な誤り訂正を行うことができる。
【００３９】
第６の発明および第１２の発明では、受信装置の雑音電力を推定し、雑音電力に応じて重み付けするので、誤差ベクトルの二乗電力だけで重み付けする場合に比べて、雑音電力による変動の影響を考慮することができる。これにより、受信装置は、より適正な誤り訂正を行うことができ、周波数利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施例の通信システム１００の一例を示す図である。
【図２】第２実施例の通信システム１００ａの一例を示す図である。
【図３】第２実施例に係る受信装置１２０ａの復号処理例を示す図である。
【図４】第３実施例の通信システム１００ｂの一例を示す図である。
【図５】第３実施例に係る通信システム１００ｂの処理例を示す図である。
【図６】第４実施例の受信装置１２０ｃの一例を示す図である。
【図７】第４実施例に係る受信装置１２０ｃの復号処理例を示す図である。
【図８】第５実施例の受信装置１２０ｄの一例を示す図である。
【図９】第５実施例に係る受信装置１２０ｄの復号処理例を示す図である。
【図１０】従来の通信システム５００の一例を示す図である。
【図１１】送信装置５１０が帯域を分割して送信するときの分解スペクトラムの一例を示す図である。
【図１２】ＱＡＭ変調の場合のスペクトラム圧縮率と尤度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明に係る受信方法および受信装置の実施例について説明する。
［第１実施例］
図１は、第１実施例の通信システム１００の一例を示す。図１において、通信システム１００は、送信装置１１０および受信装置１２０を有する。送信装置１１０は、変調信号を複数のサブスペクトラムに分割して周波数領域で後述する所定の処理を行い、時間領域の信号に戻して送信する。受信装置１２０は、送信装置１１０から送信された信号を受信して、分割前の変調信号を復元する。
（送信装置）
次に、図１に示した送信装置１１０について説明する。ここで、送信装置１１０は、従来技術で簡単に説明した送信装置５１０と基本的に同じように動作する。
【００４２】
図１において、送信装置１１０は、誤り訂正符号化回路１０１、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２、送信フィルタバンク１０３およびＤ／Ａ変換回路１０４を有する。なお、送信装置１１０は、装置全体の動作を制御したり、受信装置１２０との間で例えば制御チャネルを用いて制御情報などを送受信する制御回路１９０を有する。
【００４３】
誤り訂正符号化回路１０１は、送信装置１１０が送信ビットに誤り訂正用の符号化処理を行い符号化する。例えば誤り訂正符号化回路１０１は、送信ビットに冗長ビットを付加する。
【００４４】
ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２は、誤り訂正符号化回路１０１が出力するビット列をＩＱ座標の信号点にマッピングして符号化する。例えばＱＡＭ変調方式の場合、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２は、２ビット毎のビット列(b0,b1)を信号点にマッピングし、(b0=0,b1=0)は第１象限、(b0=0,b1=1)は第２象限、(b0=1,b1=0)は第３象限、(b0=1,b1=0)は第４象限にそれぞれマッピングされる。
【００４５】
送信フィルタバンク１０３は、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２が出力する変調信号を時間領域から周波数領域に変換し、さらに複数の周波数帯域（サブスペクトラム）に分割して一部のサブスペクトラムを削除した後、削除していないサブスペクトラムを任意の周波数位置（例えば空き周波数帯域）へ遷移させる。そして、送信フィルタバンク１０３は、周波数領域で処理後の複数のサブスペクトラムを合成して、時間領域に戻し並直列変換回路で直列に並び替えて出力する。このように、送信フィルタバンク１０３は、変調信号の占有周波数帯域を分割し、生成された各サブスペクトラムを周波数軸上の任意の場所に分散配置して、伝送速度を維持したまま送信信号の占有周波数帯域を狭帯域化する。
【００４６】
Ｄ／Ａ変換回路１０４は、送信フィルタバンク１０３が出力するデジタルの送信信号をアナログの送信信号に変換して送信する。
【００４７】
ここで、本実施例に係る通信システム１００が有線通信の場合、送信装置１１０は、Ｄ／Ａ変換回路１０４が出力する送信信号をそのまま又は増幅して送信する。光回線の場合は、Ｄ／Ａ変換回路１０４が出力する送信信号は光信号に変調されて送信される。本実施例に係る通信システム１００が無線通信の場合、送信装置１１０は、Ｄ／Ａ変換回路１０４が出力する送信信号は、無線信号に変換してアンテナから送信される。
【００４８】
次に、図１に示した送信フィルタバンク１０３について説明する。図１において、送信フィルタバンク１０３は、直並列変換回路２０１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）回路２０２、分割回路２０３、選択回路２０４、周波数シフタ２０５、加算回路２０６、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）回路２０７および並直列変換回路２０８を有する。
【００４９】
直並列変換回路２０１は、変調回路２０１が直列に出力する変調信号を並列に並べ替える。
【００５０】
ＦＦＴ回路２０２は、高速フーリエ変換により、並列に並べ替えられた時間領域の変調信号を周波数領域に変換する。
【００５１】
分割回路２０３は、周波数領域に変換された信号を予め設定された複数のサブスペクトラムに分割する。本実施例では、分割回路２０３は、周波数領域に変換された信号をＫ個のサブスペクトラムに分割する。
【００５２】
選択回路２０４は、従来技術の図１０で説明したように、例えばＫ個のスイッチＳＷ−１からＳＷ−Ｋで構成される。そして、選択回路２０４は、通過させるサブスペクトラムを選択して、一部のサブスペクトラムを削除する。
【００５３】
周波数シフタ２０５は、分割回路２０３が分割して選択回路２０４が選択したサブスペクトラムの周波数位置を遷移させる。
【００５４】
加算回路２０６は、周波数シフタ２０５が出力する複数の周波数帯域の信号を周波数軸上で加算する。
【００５５】
ＩＦＦＴ回路２０７は、逆高速フーリエ変換により、加算回路２０６が出力する周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。
【００５６】
並直列変換回路２０８は、ＩＦＦＴ回路２０７が出力する時間領域の並列の信号を直列に変換する。
【００５７】
このように、送信フィルタバンク１０３は、周波数領域で帯域圧縮する処理を行い、処理後の複数のサブスペクトラムを合成して時間領域に戻し、並直列変換回路で並列のデータを直列に並び替えて出力する。そして、Ｄ／Ａ変換回路１０４は、送信フィルタバンク１０３が出力するデジタル信号をアナログの送信信号に変換して送信する。これにより、送信装置１１０は、伝送速度を維持したまま送信信号の占有帯域を狭帯域化できるので、周波数利用効率を改善することができる。
（受信装置）
次に、図１に示した受信装置１２０について説明する。図１において、受信装置１２０は、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３、尤度重み付け回路３０４、圧縮率対重みルックアップテーブル３０５および誤り訂正復号回路３０６を有する。なお、受信装置１２０は、装置全体の動作を制御したり、送信装置１１０との間で例えば制御チャネルを用いて制御情報などを送受信する制御回路３９０を有する。また、本実施例に係る通信システム１００が無線通信の場合、受信装置１２０は、無線信号を受信してＡ／Ｄ変換回路３０１に出力する。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換回路３０１は、アナログの受信信号を量子化してデジタルの受信信号に変換する。
【００５９】
ここで、本実施例に係る通信システム１００が有線通信の場合、Ａ／Ｄ変換回路３０１は、通信回線から受け取る信号をそのまま又は増幅後にＡ／Ｄ変換する。光回線の場合、Ａ／Ｄ変換回路３０１は、光回線から受け取る光信号を電気信号に変換後にＡ／Ｄ変換する。本実施例に係る通信システム１００が無線通信システムの場合、Ａ／Ｄ変換回路３０１は、無線信号から変換されたベースバンド信号をＡ／Ｄ変換する。
【００６０】
受信フィルタバンク３０２は、Ａ／Ｄ変換回路３０１が出力する受信信号を時間領域から周波数領域に変換し、さらに複数のサブスペクトラムに分割して送信側で遷移された周波数位置を元に戻す。そして、受信フィルタバンク３０２は、周波数領域で処理後の複数のサブスペクトラムを合成して、時間領域に戻し並直列変換回路で直列に並び替えて出力する。ここで、受信フィルタバンク３０２は、従来技術で簡単に説明した受信フィルタバンク６１２と基本的に同じように動作する。
【００６１】
ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３は、受信フィルタバンク３０２が出力する受信信号の信号点を判定してビット列に復調する。例えばＱＡＭ変調方式の場合、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３は、信号点毎に２ビットのビット列(b0,b1)に復調し、第１象限の信号点は(b0=0,b1=0)、第２象限の信号点は(b0=0,b1=1)、第３象限の信号点は(b0=1,b1=0)、第４象限の信号点は(b0=1,b1=0)にそれぞれ復調される。また、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３は、尤度を算出する尤度算出回路としても動作する。ここで、尤度は受信信号が持つ情報の信頼度を意味する。例えば、尤度は、信号点境界に対する受信信号点のＩ軸およびＱ軸における振幅誤差の二乗和（誤差ベクトルの二乗電力）として求めることができる。この場合、尤度は、最も曖昧な状態が０である場合、尤度の絶対値を零に近づけることで信頼度を低減することができる。
【００６２】
このように、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３は、対数尤度比を求めることもできる。なお、本実施例では、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３は、尤度を出力する。
【００６３】
尤度重み付け回路３０４は、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３が出力する尤度に帯域圧縮率に応じた重み係数を乗じて重み付けする。ここで、重み係数は、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３が求めた尤度（又は対数尤度比）を低減する係数（尤度低減係数）として作用する。また、帯域圧縮率は、例えば送信装置１１０からデータチャネルとは別の制御チャネルを用いて通知される。無線通信などの分野では、制御チャネルはデータチャネルと時分割多重または周波数分割多重され、一般に、制御チャネルは、データチャネルよりも誤り率が低い低ビットレートの変調方法が用いられるので、帯域圧縮率などの制御情報を確実に送信装置１１０から受信装置１２０に送信することができる。
【００６４】
圧縮率対重みルックアップテーブル３０５は、帯域圧縮率と重み係数との対応を示す情報が予め記憶されている。例えば帯域圧縮率と重み係数との対応を示す情報は、製造時に同一の圧縮率対重みルックアップテーブル３０５として、送信装置１１０と受信装置１２０とに記憶させておく。或いは、装置稼動後に動的に圧縮率対重みルックアップテーブル３０５を変更する必要がある場合、送信装置１１０側で変更して先に述べた制御チャネルにより受信装置１２０に送信するようにしてもよい。
【００６５】
誤り訂正復号回路３０６は、尤度重み付け回路３０４が圧縮率対重みルックアップテーブル３０５を参照して重み付けした尤度を入力して誤り訂正復号処理を行い、受信ビット列を出力する。ここで、誤り訂正復号回路３０６は、例えばSoft Viterbi復号器、Turbo復号器などが用いられる。
【００６６】
次に、図１に示した受信フィルタバンク３０２について説明する。図１において、受信フィルタバンク３０２は、直並列変換回路４０１、ＦＦＴ回路４０２、抽出回路４０３、Ｋ個の周波数シフタ４０４、合成回路４０５、ＩＦＦＴ回路４０６、並直列変換回路４０７を有する。
【００６７】
直並列変換回路４０１は、Ａ／Ｄ変換回路３０１が出力する受信信号を並列に並べ替える。
【００６８】
ＦＦＴ回路４０２は、高速フーリエ変換により、並列に並べ替えられた時間領域の受信信号を周波数領域に変換する。
【００６９】
抽出回路４０３は、ＦＦＴ回路４０２が出力する周波数帯域の中から予め決められたサブスペクトラムの伝送周波数帯域のみを抽出する。
【００７０】
周波数シフタ４０４は、送信装置１１０の周波数シフタ２０５で遷移させた周波数位置を元の周波数位置に戻すように遷移させる回路である。
【００７１】
合成回路４０５は、周波数シフタ４０４が出力する複数の周波数帯域の信号を周波数軸上で合成する。なお、合成回路４０５は、図１０の従来技術と同様に、歪補償回路と加算回路とで構成してもよい。
【００７２】
ＩＦＦＴ回路４０６は、逆高速フーリエ変換により、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。
【００７３】
並直列変換回路４０７は、ＩＦＦＴ回路４０６が出力する時間領域の並列の信号を直列に変換する。
【００７４】
このように、受信フィルタバンク３０２は、受信信号を時間領域から周波数領域に変換して送信側で遷移されたサブスペクトラムを元の周波数位置に戻して合成する。そして、受信フィルタバンク３０２は、時間領域に戻した並列の受信データを並直列変換回路で直列に並び替えて出力する。ここまでの動作は、従来技術で説明した受信装置５２０と基本的に同じである。従来技術の受信装置５２０は、受信フィルタバンク６１２が出力する信号をそのまま復調回路６１３で受信ビットを復調している。ところが、受信フィルタバンク６１２が出力する信号は、スペクトラム圧縮伝送によるシンボル間干渉の影響で送信シンボルの信号点は正規の信号点から大きく歪んでいるという問題がある。特に、帯域圧縮率が一定であればシンボル間干渉による影響も一様となるが、帯域圧縮率が時変動する場合、シンボル間干渉の影響も時変動してしまうため、適切な誤り訂正が実施できないという問題が生じる。
【００７５】
これに対して、第１実施例に係る通信システム１００の受信装置１２０は、帯域圧縮率に応じて変化する信号の尤度を帯域圧縮率に応じた重み係数で重み付けするので、適切な誤り訂正を実施することができる。
【００７６】
以上、説明したように、第１実施例に係る通信システム１００における受信装置１２０は、圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮した誤り訂正を実施し、周波数利用効率を高めることができる。さらに、帯域圧縮率に対応する重み係数を予め圧縮率対重みルックアップテーブル３０５に記憶しておくことにより、受信装置１２０は、受信処理時の演算量の増加を抑えることができる。
［第２実施例］
図２は、第２実施例の通信システム１００ａの一例を示す。第２実施例の通信システム１００ａは、送信装置１１０および受信装置１２０ａを有する。ここで、図２において、送信装置１１０は、図１で説明した第１実施例と同じなので重複する説明は省略する。図２において、第１実施例と異なるのは、受信装置１２０ａである。
【００７７】
図２において、受信装置１２０ａは、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａ、尤度重み付け回路３０４ａ、誤り訂正復号回路３０６、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１および平均化回路３１２を有する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２および誤り訂正復号回路３０６は、図１で説明した第１実施例と同じなので重複する説明は省略する。
【００７８】
ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａは、受信フィルタバンク３０２が出力する信号の受信点とユークリッド距離の最も短い送信シンボル候補点を受信信号として同定すると共に、実施例１のＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３と同様に、尤度も算出して出力する。
【００７９】
誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１は、受信フィルタバンク３０２が出力する信号の受信点とＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが同定した送信シンボル候補点との誤差ベクトルの二乗電力を算出する。ここで、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１が計算した二乗電力は、シンボル干渉の近似電力に相当する。
【００８０】
平均化回路３１２は、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１が算出した誤差ベクトルの二乗電力を平均化する。ここで、平均化回路３１２が平均化する期間は、同一の圧縮率で伝送が実施される期間である。なお、帯域圧縮率は、第１実施例と同様に送信装置１１０から通知される。
【００８１】
尤度重み付け回路３０４ａは、第１実施例の尤度重み付け回路３０４と同様に、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが出力する尤度を重み付けするが、第２実施例では、平均化回路３１２が出力する平均化された誤差ベクトルの二乗電力の逆数を重み係数としてＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが出力する尤度を重み付けする。
【００８２】
図３は、第２実施例に係る受信装置１２０ａの復号処理例を示す。
【００８３】
ステップＳ１０１において、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１は、受信点と近接する正規の受信点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を算出する。
【００８４】
ステップＳ１０２において、平均化回路３１２は、同一の帯域圧縮率の期間における誤差ベクトルの二乗電力を時間方向に平均化する。
【００８５】
ステップＳ１０３において、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａは、受信点をデマッピングし尤度を算出する。
【００８６】
ステップＳ１０４において、尤度重み付け回路３０４ａは、平均化した誤差ベクトル電力の逆数に比例した重み係数で尤度を重み付けする。
【００８７】
ステップＳ１０５において、未処理の受信シンボルがある場合は、ステップＳ１０１の処理に戻り、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理を繰り返し、未処理の受信シンボルがない場合は、ステップＳ１０６の処理に進む。
【００８８】
ステップＳ１０６において、誤り訂正復号回路３０６は、誤り訂正を実行して受信ビット列を復号する。
【００８９】
このように、第２実施例に係る受信装置１２０ａは、同一の帯域圧縮率の期間における誤差ベクトルの二乗電力の平均値の逆数を重み係数として尤度を重み付けする。これにより、受信装置１２０ａは、圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮した誤り訂正を実施し、周波数利用効率を高めることができる。
【００９０】
なお、シンボル間干渉により送信シンボルの信号点が別の送信シンボル候補の領域に移動する場合（例えば送信ビット列が”００”で第一象限に属するＱＰＳＫシンボルが送信されたにも拘らず、スペクトラム圧縮の影響により別の象限に信号点が移動した場合）、送信シンボル候補が誤判定されるため、誤差ベクトルが正しく求められないという問題がある。
［第３実施例］
図４は、第３実施例の通信システム１００ｂの一例を示す。第３実施例の通信システム１００ｂは、送信装置１１０ｂおよび受信装置１２０ｂを有する。ここで、図４において、送信装置１１０ｂおよび受信装置１２０ｂは、図１で説明した第１実施例の送信装置１１０および受信装置１２０と以下の点で相違する。
【００９１】
図４において、送信装置１１０ｂは、誤り訂正符号化回路１０１、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２、送信フィルタバンク１０３ｂ、Ｄ／Ａ変換回路１０４、誤差ベクトル二乗電力算出回路１０５および平均化回路１０６を有する。ここで、誤り訂正符号化回路１０１、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２およびＤ／Ａ変換回路１０４は、図１で説明した第１実施例と同じなので重複する説明は省略する。
【００９２】
送信フィルタバンク１０３ｂは、図１で説明した第１実施例の送信フィルタバンク１０３のブロックと、加算回路２０９、ＩＦＦＴ回路２１０および並直列変換回路２１１を有する。
【００９３】
加算回路２０９は、選択回路２０４が出力する複数のサブスペクトラムを周波数領域で加算して合成する。加算回路２０９が加算する複数のサブスペクトラムは、周波数シフタ２０５によって周波数位置が遷移される前のサブスペクトラムである。
【００９４】
ＩＦＦＴ回路２１０は、ＩＦＦＴ回路２０７と同様に、加算回路２０９が出力する周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。
【００９５】
並直列変換回路２１１は、並直列変換回路２０８と同様に、ＩＦＦＴ回路２１０が出力する時間領域の並列の信号を直列に変換する。
【００９６】
このように、送信フィルタバンク１０３ｂは、周波数シフタ２０５が周波数位置を遷移した後のサブスペクトラムに基づく圧縮送信シンボルと、周波数シフタ２０５が周波数位置を遷移する前のサブスペクトラムに基づく圧縮送信シンボルとの２つの圧縮送信シンボルを出力する。
【００９７】
一方、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２が出力する変調信号は、第１実施例と同様に送信フィルタバンク１０３ｂに入力されてスペクトラム圧縮されると共に、誤差ベクトル二乗電力算出回路１０５に入力される。
【００９８】
誤差ベクトル二乗電力算出回路１０５は、並直列変換回路２１１が出力する圧縮送信シンボルと、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２が出力するマッピング後の送信シンボルとの誤差ベクトルの二乗電力を算出する。
【００９９】
平均化回路１０６は、同一の帯域圧縮率による通信が実施されている間、誤差ベクトル二乗電力算出回路１０５が算出した誤差ベクトルの二乗電力を平均化する。
【０１００】
ここで、平均化回路１０６が求めた誤差ベクトルの二乗電力の平均値は、予め決められた別の手段（例えば制御チャネル）などにより、送信装置１１０ｂから受信装置１２０ｂに送信され、送信装置１１０ｂと受信装置１２０ｂとの間で共有される。
【０１０１】
図４において、受信装置１２０ｂは、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３、尤度重み付け回路３０４、圧縮率対重みルックアップテーブル３０５ｂおよび誤り訂正復号回路３０６を有する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３、尤度重み付け回路３０４および誤り訂正復号回路３０６は、図１で説明した第１実施例と同じなので重複する説明は省略する。
【０１０２】
圧縮率対重みルックアップテーブル３０５ｂは、第１実施例の圧縮率対重みルックアップテーブル３０５と同様に、帯域圧縮率と重み係数との対応を示す情報が予め記憶されている。圧縮率対重みルックアップテーブル３０５ｂが第１実施例の圧縮率対重みルックアップテーブル３０５と異なる点は、送信装置１１０ｂ側で求めた同一の帯域圧縮率毎に求めた誤差ベクトルの二乗電力の平均値を重み係数とすることである。
【０１０３】
そして、尤度重み付け回路３０４は、圧縮率対重みルックアップテーブル３０５ｂを参照して、帯域圧縮率に応じた重み係数で尤度を重み付けし、誤り訂正復号回路３０６で誤り訂正復号処理を行って受信ビット列を出力する。
【０１０４】
図５は、第３実施例に係る通信システム１００ｂの処理例を示す。なお、図５（ａ）は送信装置１１０ｂの処理例を示し、図５（ｂ）は受信装置１２０ｂの処理例を示す。
【０１０５】
ステップＳ２０１において、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２は、誤り訂正符号化回路１０１が誤り訂正符号化したビット列を信号点にマッピングして送信シンボルを生成する。
【０１０６】
ステップＳ２０２において、直並列変換回路２０１は、ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２が出力する変調信号を直列から並列に変換し、ＦＦＴ回路２０２は、並列に変換された時間領域の信号を周波数領域に変換する。さらに、分割回路２０３は、周波数領域を複数のサブスペクトラムに分解する。
【０１０７】
ステップＳ２０３において、選択回路２０４は、複数のサブスペクトラムの一部のサブスペクトラムを削除し、加算回路２０９が一部のサブスペクトラムが削除された複数のサブスペクトラムを合成する。そして、並直列変換回路２０８は、加算回路２０９が出力する並列の信号を直列に変換した圧縮送信シンボル時系列を出力する。
【０１０８】
ステップＳ２０４において、誤差ベクトル二乗電力算出回路１０５は、送信シンボルと圧縮送信シンボルとの誤差ベクトルの二乗電力を算出し、平均化回路１０６は、誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を算出する。
【０１０９】
ステップＳ２０５において、圧縮率に変更がある場合は、ステップＳ２０１の処理に戻り、ステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理を繰り返す。圧縮率に変更がない場合は、ステップＳ２０６の処理に進む。このようにして、同一の帯域圧縮率毎に誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値が算出される。
【０１１０】
ステップＳ２０６において、受信装置１２０ｂは、ステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理で算出した帯域圧縮率毎の誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を受信装置１２０ｂ側に伝送する。
【０１１１】
このように、第３実施例では、送信装置１１０ｂが誤差ベクトルの二乗電力を算出して受信装置１２０ｂと共有し、受信装置１２０ｂは、送信装置１１０ｂから受け取った誤差ベクトルの二乗電力を帯域圧縮率に対応する重み係数として圧縮率対重みルックアップテーブル３０５ｂに記憶することができる。
【０１１２】
先に説明した第２実施例では、受信装置１２０ａ側で誤差ベクトル二乗電力を算出するので、送信シンボルの信号点が別の送信シンボル候補の領域に移動する場合、誤差ベクトルが正しく求められないという問題がある。これに対して、第３実施例では、送信装置１１０ｂが帯域圧縮前の送信シンボルと帯域圧縮後の送信シンボルとから帯域圧縮率毎に正確な重み係数を求めるので、帯域圧縮によるシンボル間干渉の影響で送信シンボルの信号点が別の送信シンボル候補の領域に移動する場合でも誤差ベクトルを正しく求めることができる。これにより、受信装置１２０ｂは、適正な誤り訂正を行うことができ、周波数利用効率を高めることができる。
【０１１３】
なお、受信装置１２０ｂは、圧縮率対重みルックアップテーブル３０５ｂを準備するために、予め送信装置１１０ｂから平均化回路１０６の平均値を重み係数として受け取っておくことが必要である。
［第４実施例］
図６は、第４実施例の受信装置１２０ｃの一例を示す。ここで、図６において、送信装置１１０は、図１で説明した第１実施例と同じなので省略する。
【０１１４】
図６において、受信装置１２０ｃは、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａ、第一尤度重み付け回路３０４ｃ、第一誤り訂正復号回路３０６ｃ、第一誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｃ、第一平均化回路３１２ｃ、誤り訂正再符号化回路３２１、ＰＳＫ／ＱＡＭリマッパ３２２、第二誤差ベクトル二乗電力算出回路３２３、第二平均化回路３２４、第二尤度重み付け回路３２５および第二誤り訂正復号回路３２６を有する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３０１および受信フィルタバンク３０２は、図１で説明した第１実施例と同じなので重複する説明は省略する。また、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａは、図２で説明した第２実施例と同じなので重複する説明は省略する。
【０１１５】
第一誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｃは、第２実施例の誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１と同様に、受信フィルタバンク３０２が出力する信号の受信点とＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが同定した送信シンボル候補点との誤差ベクトルの二乗電力を算出する。
【０１１６】
第一平均化回路３１２ｃは、第２実施例の平均化回路３１２と同様に、同一の圧縮率にて伝送が実施される間、第一誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｃが算出した誤差ベクトルの二乗電力を平均化する。ここで、圧縮率は、制御チャネルなどにより、送信装置１１０から通知される。
【０１１７】
第一尤度重み付け回路３０４ｃは、第２実施例の尤度重み付け回路３０４ａと同様に、第一平均化回路３１２ｃが出力する平均化された誤差ベクトルの二乗電力の逆数を重み係数としてＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが出力する尤度を重み付けする。
【０１１８】
第一誤り訂正復号回路３０６ｃは、第２実施例の誤り訂正復号回路３０６と同様に、第一尤度重み付け回路３０４ｃが重み付けした尤度を入力して誤り訂正復号処理を行い、仮復号ビット列を出力する。
【０１１９】
誤り訂正再符号化回路３２１は、第一誤り訂正復号回路３０６ｃが出力する仮復号ビット列を、第１実施例の誤り訂正符号化回路１０１と同様に、仮復号ビット列に誤り訂正用の符号化処理を行い符号化する。ここで、誤り訂正再符号化回路３２１は、誤り訂正符号化回路１０１と同一のパラメータおよび同一の方法で処理を行う。
【０１２０】
ＰＳＫ／ＱＡＭリマッパ３２２は、第１実施例のＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２と同様に、誤り訂正再符号化回路３２１が出力するビット列をＩＱ座標の信号点にマッピングして符号化し、送信シンボルのレプリカを生成する。ここで、ＰＳＫ／ＱＡＭリマッパ３２２は、誤り訂正再符号化回路３２１は、送信装置１１０のＰＳＫ／ＱＡＭマッパ１０２と同一のパラメータおよび同一の方法で処理を行う。
【０１２１】
第二誤差ベクトル二乗電力算出回路３２３は、受信フィルタバンク３０２が出力する信号の受信点とＰＳＫ／ＱＡＭリマッパ３２２が出力する送信シンボルレプリカの信号点との誤差ベクトルの二乗電力を算出する。
【０１２２】
第二平均化回路３２４は、同一の圧縮率にて伝送が実施される間、第二誤差ベクトル二乗電力算出回路３２３が算出した誤差ベクトルの二乗電力を平均化する。
【０１２３】
第二尤度重み付け回路３２５は、第二平均化回路３２４が出力する平均化された誤差ベクトルの二乗電力の逆数を重み係数としてＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが出力する尤度を重み付けする。
【０１２４】
第二誤り訂正復号回路３２６は、第二尤度重み付け回路３２５が重み付けした尤度を入力して誤り訂正復号処理を行い、受信ビット列を出力する。
【０１２５】
図７は、第４実施例に係る受信装置１２０ｃの復号処理例を示す。
【０１２６】
ステップＳ３０１において、第一誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｃは、受信点と近接する正規の受信点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求める。
【０１２７】
ステップＳ３０２において、第一平均化回路３１２ｃは、第一誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｃが求めた誤差ベクトルの二乗電力を時間方向に平均化した時間平均値を算出する。
【０１２８】
ステップＳ３０３において、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａは、受信点をデマッピングし尤度を算出する。
【０１２９】
ステップＳ３０４において、第一尤度重み付け回路３０４ｃは、平均化した誤差ベクトル電力の逆数に比例した重み係数で尤度を重み付けする。
【０１３０】
ステップＳ３０５において、未処理の受信シンボルがある場合は、ステップＳ３０１の処理に戻り、ステップＳ３０１からステップＳ３０５までの処理を繰り返し、未処理の受信シンボルがない場合は、ステップＳ３０６の処理に進む。
【０１３１】
ステップＳ３０６において、第一誤り訂正復号回路３０６ｃは、誤り訂正を行って復号し、仮復号ビットを生成する。
【０１３２】
ステップＳ３０７において、誤り訂正再符号化回路３２１は、仮復号ビットを再符号化し、ＰＳＫ／ＱＡＭリマッパ３２２は、変調リマッピングして送信シンボルレプリカを生成する。
【０１３３】
ステップＳ３０８において、第二誤差ベクトル二乗電力算出回路３２３は、受信点と送信シンボルレプリカの信号点とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求め、第二平均化回路３２４は、第二誤差ベクトル二乗電力算出回路３２３が求めた誤差ベクトルの二乗電力の時間平均値を算出する。
【０１３４】
ステップＳ３０９において、第二尤度重み付け回路３２５は、送信シンボルレプリカを用いて計算し直した平均化した誤差ベクトル電力の逆数に比例した重み係数で尤度を再び重み付けする。
【０１３５】
ステップＳ３１０において、未処理の受信シンボルがある場合は、ステップＳ３０７の処理に戻り、ステップＳ３０７からステップＳ３１０までの処理を繰り返し、未処理の受信シンボルがない場合は、ステップＳ３１１の処理に進む。
【０１３６】
ステップＳ３１１において、第二誤り訂正復号回路３２６は、第二尤度重み付け回路３２５が出力する重み付け後の尤度を誤り訂正して受信ビット列を復号する。
【０１３７】
このように、第４実施例に係る受信装置１２０ｃは、送信装置１１０と連携すること無く、受信装置１２０ｃ側で誤差ベクトルを精度良く検出することができる。これにより、受信装置１２０ｃは、シンボル間干渉により送信シンボルの信号点が別の送信シンボル候補の領域に移動する場合であっても、第一誤り訂正復号回路３０６ｃにより一定の誤り訂正を受けた送信シンボルレプリカの信号点に対する受信点との誤差ベクトルを元にして第二尤度重み付け回路３２５で尤度の重み付けを行うことができる。これにより、第４実施例の受信装置１２０ｃは、第２実施例より正確に誤り訂正を行って受信ビットを復号することができる。
［第５実施例］
図８は、第５実施例の受信装置１２０ｄの一例を示す。ここで、図８において、送信装置１１０は、図１で説明した第１実施例と同じなので省略する。
【０１３８】
図８において、受信装置１２０ｄは、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄ、尤度重み付け回路３０４ｄ、誤り訂正復号回路３０６、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｄ、平均化回路３１２ｄおよび雑音電力推定回路３３１を有する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３０１、受信フィルタバンク３０２および誤り訂正復号回路３０６は、図１で説明した第１実施例と同じなので重複する説明は省略する。
【０１３９】
ここで、第１実施例から第４実施例までの説明では、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３またはＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ａが尤度を算出する例を示したが、本実施例では、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄが対数尤度比を算出する例を示す。対数尤度比は、後述のように、雑音電力の逆数での重み付けに相当するので、第２実施例から第４実施例のように、誤差ベクトルの二乗電力だけで重み付けする場合に比べて、本実施例の受信装置１２０ｄは、雑音電力による変動の影響を考慮することができる。
【０１４０】
雑音電力推定回路３３１は、受信フィルタバンク３０２が出力する信号から受信装置１２０ｄの熱雑音を推定し、雑音電力σN2として出力する。熱雑音の推定は、無信号区間の電力測定や、連続して通信される既知のパイロット信号の分散を計算するなどの手法により行うことができる。なお、図８の例では、雑音電力推定回路３３１が受信フィルタバンク３０２の後段に配置されているが、例えば受信フィルタバンク３０２の前段など他のブロックの前後で行うようにしてもよい。或いは、Ａ／Ｄ変換回路３０１の前段において、雑音電力推定回路３３１の機能をアナログ回路により実現してもよい。
【０１４１】
ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄは、受信点とユークリッド距離の最も短い送信シンボル候補を受信信号として同定する。また、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄは、雑音電力推定回路３３１が出力する雑音電力σN2を用いてビット毎の対数尤度比Ｌ（ｂ）を算出する。
【０１４２】
対数尤度比は、０ビットに対応する信号点の尤度と１ビットに対応する信号点の尤度との比の対数値として求められる。０ビットに対応する信号点の尤度Ｌ０（ｂ）は（式１）、１ビットに対応する信号点の尤度Ｌ１（ｂ）は（式２）でそれぞれ求められる。ここで、対数尤度比は、正規化雑音電力σ２の逆数の正負を反転させた値で重み付けされた尤度の比の対数として求める。正規化雑音電力σ２での除算は、受信電力の時間的変動に追従して確からしさの強弱をつけるための重み付けを意味し、移動体通信のように、チャネル変動がある場合に有効である。また、正負の反転は、尤度の正負と、一般的な変調方式で規定される信号点とのマッピングを対応させるために行われる。なお、正規化雑音電力σ２は、熱雑音電力σN2として求めることができる。
【０１４３】
【数１】
0005893773.tif 000002
【０１４４】
【数２】
0005893773.tif 000003
【０１４５】
そして、対数尤度比Ｌ（ｂ）は、（式１）および（式２）を用いて（式３）により求められる。
【０１４６】
【数３】
0005893773.tif 000004
【０１４７】
また、（式１）から（式３）において、シンボル候補点からのユークリッド距離が最小の場合に限定して、対数尤度比Ｌ（ｂ）を近似することもできる。この場合、（式１）および（式２）のΣ部分の演算が省略され、対数尤度比は（式４）の近似式で表される。
【０１４８】
【数４】
0005893773.tif 000005
【０１４９】
誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｄは、第２実施例で説明した誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１と同様に、受信フィルタバンク３０２が出力する信号の受信点とＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄが同定した送信シンボル候補点との誤差ベクトルの二乗電力を算出する。ここで、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｄが計算した二乗電力は、シンボル干渉の近似電力σISI2に相当する。
【０１５０】
平均化回路３１２ｄは、同一の圧縮率にて伝送が実施される間、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｄが出力する誤差ベクトルの二乗電力σISI2を平均化する。
【０１５１】
尤度重み付け回路３０４ｄは、平均化回路３１２ｄが出力する平均化された誤差ベクトル二乗電力σISI2と雑音電力σN2とを用いて（式５）により重み係数αを求める。
【０１５２】
【数５】
0005893773.tif 000006
【０１５３】
そして、尤度重み付け回路３０４ｄは、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄが（式４）により求めた対数尤度比Ｌ(ｂ)に重み係数αを乗算し、重み付けした対数尤度比Ｌ'(ｂ)を（式６）により求める。
【０１５４】
【数６】
0005893773.tif 000007
【０１５５】
（式６）において、ＳIは送信シンボル候補の同相軸の信号点、ＳQは送信シンボル候補の直交軸の信号点をそれぞれ示す。また、Ｓ1はビットＳが１に属する送信シンボル候補、Ｓ0はビットＳが０に属する送信シンボル候補をそれぞれ示す。
【０１５６】
誤り訂正復号回路３０６は、尤度重み付け回路３０４ｄが重み付けした対数尤度比を入力して誤り訂正復号処理を行い、受信ビット列を出力する。
【０１５７】
図９は、第５実施例に係る受信装置１２０ｄの復号処理例を示す。
【０１５８】
ステップＳ４０１において、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｄは、受信点と近接する正規の受信点候補とを結ぶ誤差ベクトルの二乗電力を求める。
【０１５９】
ステップＳ４０２において、平均化回路３１２ｄは、誤差ベクトル二乗電力算出回路３１１ｄが求めた誤差ベクトルの二乗電力を時間方向に平均化した時間平均値を算出する。
【０１６０】
ステップＳ４０３において、雑音電力推定回路３３１は、受信フィルタバンク３０２が出力する信号から雑音電力を測定する。
【０１６１】
ステップＳ４０４において、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄは、受信点をデマッピングし、雑音電力推定回路３３１が測定した雑音電力を用いて対数尤度比を算出する。ここで、先に説明したように、本実施例では、対数尤度比を算出するのがより効果的であるが、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄは、尤度を算出しても効果は得られる。
【０１６２】
ステップＳ４０５において、尤度重み付け回路３０４ｄは、（式５）および（式６）で説明したように、平均化した誤差ベクトル電力と測定した雑音電力の和の逆数を分母、雑音電力を分子とする重み係数αで、ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ３０３ｄが求めた対数尤度比を重み付けする。
【０１６３】
ステップＳ４０６において、未処理の受信シンボルがある場合は、ステップＳ４０１の処理に戻り、ステップＳ４０１からステップＳ４０６までの処理を繰り返し、未処理の受信シンボルがない場合は、ステップＳ４０７の処理に進む。
【０１６４】
ステップＳ４０７において、誤り訂正復号回路３０６は、尤度重み付け回路３０４ｄが出力する重み付け後の対数尤度比を入力して、第１実施例から第３実施例と同様に、誤り訂正を実行して受信ビット列を復号する。
【０１６５】
このように、第５実施例に係る受信装置１２０ｄは、雑音電力推定回路３３１により受信装置１２０ｄの雑音電力を推定し、雑音電力の影響を含む対数尤度比を用いて重み付けすることにより、第２実施例から第４実施例のように、誤差ベクトルの二乗電力だけで重み付けする場合に比べて、雑音電力による変動の影響を考慮することができる。これにより、受信装置１２０ｄは、より適正な誤り訂正を行うことができる。
【０１６６】
以上、各実施例で説明してきたように、本発明に係る受信方法および受信装置は、帯域圧縮率に応じて変動するシンボル間干渉の影響を考慮した誤り訂正を実現し、周波数利用効率を高めることができる。これにより、本発明に係る受信方法および受信装置は、時変動により異なる空き周波数帯域に応じてサブスペクトラムを再配置する場合でも、チャネル間干渉の影響による誤りを低減することができ、周波数利用効率を高めることが可能になる。
【符号の説明】
【０１６７】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，５００・・・通信システム；１１０，５１０・・・送信装置；１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，５２０・・・受信装置；１０１・・・誤り訂正符号化回路；１０２・・・ＰＳＫ／ＱＡＭマッパ；１０３，１０３ｂ，６０２・・・送信フィルタバンク；１０４，６０３・・・Ｄ／Ａ変換回路；１０５・・・誤差ベクトル二乗電力算出回路；１０６・・・平均化回路；２０１，４０１，６０４，６１４・・・直並列変換回路；２０２，４０２，６０５，６１５・・・ＦＦＴ回路；２０３，６０６・・・分割回路；２０４・・・選択回路；２０５，４０４，６０７，６１７・・・周波数シフタ；２０６，６０８，６１９・・・加算回路；２０７，４０６，６０９，６２０・・・ＩＦＦＴ回路；２０８，４０７，６１０，６２１・・・並直列変換回路；２０９・・・加算回路；２１０・・・ＩＦＦＴ回路；２１１・・・並直列変換回路；３０１，６１１・・・Ａ／Ｄ変換回路；３０２，６１２・・・受信フィルタバンク；３０３，３０３ａ，３０３ｄ・・・ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ；３０４，３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｄ・・・尤度重み付け回路；３０５，３０５ｂ・・・圧縮率対重みルックアップテーブル；３０６・・・誤り訂正復号回路；３１１，３１１ｄ・・・誤差ベクトル二乗電力算出回路；３１１ｃ・・・第一誤差ベクトル二乗電力算出回路；３１２，３１２ｄ・・・平均化回路；３１２ｃ・・・第一平均化回路；３０４ｃ・・・第一尤度重み付け回路；３０５ｃ・・・第一誤り訂正復号回路；３２３・・・第二誤差ベクトル二乗電力算出回路；３２４・・・第二平均化回路；３２５・・・第二尤度重み付け回路；３２６・・・第二誤り訂正復号回路；３２１・・・誤り訂正再符号化回路；３２２・・・ＰＳＫ／ＱＡＭリマッパ；３３１・・・雑音電力推定回路；３０３ｄ・・・ＰＳＫ／ＱＡＭデマッパ；３０４ｄ・・・尤度重み付け回路；３１１ｄ・・・誤差ベクトル二乗電力算出回路；３１２ｄ・・・平均化回路；４０３・・・抽出回路；４０５・・・合成回路；６０１・・・変調回路；６１３・・・復調回路；６１８・・・歪補償回路；ＳＷ・・・スイッチ
【要約】      （修正有）【課題】スペクトラム圧縮通信において、圧縮率が変動し、シンボル間干渉の影響が時変動する場合にも、適切な誤り訂正復号を行う。【解決手段】送信装置１１０により、変調信号の一部の周波数帯域を抑圧し、空き周波数帯域幅に合わせて帯域圧縮率を可変してスペクトラム圧縮された送信信号を、受信装置１２０において、受信フィルタバンク３０２によりスペクトラム回復を行い、尤度重み付け回路３０４により、スペクトラム圧縮前に戻した受信信号点の尤度を算出し、算出した尤度を帯域圧縮率に応じた重み係数で重み付けし、重み付けした尤度に基づいて誤り訂正復号回路３０６により誤り訂正を行い、受信ビットを復号する。【選択図】図１【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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