(57)【要約】  相互に異なる複数の変調方式を使用する移動通信システムで、受信器が複数の復調器それぞれのソフト出力に信頼度加重値を反映するための装置及び方法を提供する。本発明は、送信器と、この送信器から複数の異なる変調方式により変調された後に送信された信号を受信し、受信された信号を関連した復調方式により復調し、この復調シンボルを出力する受信器を含む通信システムで、復調シンボルをソフト結合するための装置を提供するが、この装置は加重値計算部と、加重値制御部と、ソフトシンボル制御部とを含んでなる。変調方式に対する加重値を計算する加重値計算部と、復調シンボルに関連した加重値を前記復調シンボルと乗算する加重値制御部と、加重値が乗算された復調シンボルを結合するソフトシンボル制御部とを含んでなる。
2005510177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器と、前記送信器から複数の異なる変調方式により変調された後に送信された信号を受信し、前記受信された信号を関連した復調方式により復調し、この復調シンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための方法において、
前記変調方式に対する加重値を決定する過程と、
前記復調シンボルに関連した前記加重値を前記復調シンボルと乗算する過程とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項２】
前記加重値が乗算された前記復調シンボルを結合する過程をさらに含む請求項１記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項３】
前記加重値は信頼度の加重値である請求項１記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項４】
前記加重値は予め設定されている値である請求項１記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項５】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための方法において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対するＬＬＲ(Log Likelihood Ratio)を計算する過程と、
前記変調方式に対するＬＬＲ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する過程と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する過程と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合する過程とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項６】
前記ＬＬＲを計算する過程は、
前記各変調方式により生成された変調シンボルを構成する符号ビットに対するＬＬＲを計算する過程と、
前記符号ビットに対するＬＬＲを平均して得られる平均ＬＬＲを前記各変調方式に対するＬＬＲに計算する過程とを含む請求項５記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項７】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断する過程と、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する過程とをさらに含む請求項５記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項８】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための方法において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対する信号対雑音比(ＳＮＲ)を計算する過程と、
前記変調方式に対するＳＮＲ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する過程と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する過程と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合する過程とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項９】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断する過程と、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する過程とをさらに含む請求項８記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１０】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかの判断は、前記各変調 方式により生成された変調シンボルの伝送に使用されたウォルシュ符号の個数に対する情報を利用して遂行される請求項９記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１１】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための方法において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対するエネルギーを計算する過程と、
前記変調方式に対するエネルギー間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する過程と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する過程と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合する過程とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１２】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断する過程と、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する過程とをさらに含む請求項１１記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１３】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかの判断は、前記各変調 方式により生成された変調シンボルの伝送に使用されたウォルシュ符号の個数に対する情報を利用して遂行される請求項１２記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１４】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための方法において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対する大きさを計算する過程と、
前記変調方式に対する大きさ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する過程と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する過程と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合する過程とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１５】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断する過程と、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する過程とをさらに含む請求項１４記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１６】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかの判断は、前記各変調 方式により生成された変調シンボルの伝送に使用されたウォルシュ符号の個数に対する情報を利用して遂行される請求項１５記載の復調シンボルのソフト結合方法。
【請求項１７】
送信器と、前記送信器から複数の異なる変調方式により変調された後に送信された信号を受信し、前記受信された信号を関連した復調方式により復調し、この復調シンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための装置において、
前記変調方式に対する加重値を計算する加重値計算部と、
前記復調シンボルに関連した前記加重値を前記復調シンボルと乗算する加重値制御部とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項１８】
前記加重値が乗算された前記復調シンボルを結合するソフトシンボル制御部をさらに含む請求項１７記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項１９】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための装置において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対するＬＬＲを計算し、前記変調方式に対するＬＬＲ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２０】
前記加重値計算部は、
前記各変調方式により生成された変調シンボルを構成する符号ビットに対するＬＬＲを計算し、前記符号ビットに対するＬＬＲを平均して得られる平均ＬＬＲを前記各変調方式に対するＬＬＲに計算する請求項１９記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２１】
前記加重値計算部は、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断し、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する動作をさらに遂行する請求項１９記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２２】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための装置において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対する信号対雑音比(ＳＮＲ)を計算し、前記変調方式に対するＳＮＲ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２３】
前記加重値計算部は、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断し、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する動作をさらに遂行する請求項２２記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２４】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかの判断は、前記各変調 方式により生成された変調シンボルの伝送に使用されたウォルシュ符号の個数に対する情報を利用して遂行される請求項２３記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２５】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための装置において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対するエネルギーを計算し、前記変調方式に対するエネルギー間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２６】
前記加重値計算部は、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断し、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する動作をさらに遂行する請求項２５記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２７】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかの判断は、前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送に使用されたウォルシュ符号の個数に対する情報を利用して遂行される請求項２６記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２８】
複数の異なる変調方式により変調シンボルを生成及び送信する送信器と、前記送信器からの信号を受信し、前記受信信号を前記変調方式に対応する復調方式により復調し、この復調されたシンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための装置において、
前記各変調方式により生成された変調シンボルに対する大きさを計算し、前記変調方式に対する大きさ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、
前記復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、
前記加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含むことを特徴とする復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項２９】
前記加重値計算部は、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかを判断し、
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が相互に異なると判断された場合、前記変調方式に対する伝送利得を考慮して前記決定された各復調方式に対する加重値を新たに決定する動作をさらに遂行する請求項２８記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【請求項３０】
前記各変調方式により生成された変調シンボルの伝送利得が同一であるかどうかの判断は、前記各変調 方式により生成された変調シンボルの伝送に使用されたウォルシュ符号の個数に対する情報を利用して遂行される請求項２９記載の復調シンボルのソフト結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再伝送方式を使用する通信システムに関するもので、特に受信器でソフトシンボル結合を遂行するための装置及び方法に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
一般に、再伝送方式(例えば、Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ(Automatic Repeat reQuest))を使用する通信システムでは性能改善のために受信器がソフトシンボル結合(soft symbol combining)の処理を行っている。
【０００３】
図１は、再伝送方式の通信システムで伝送する度に相互に異なる変調方式と符号率を使用してデータを再伝送する動作を示すものである。図示のように、送信器は第１伝送時に１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)変調方式と符号率Ｒ＝１/４を使用してデータを伝送する。このとき、受信器ではこのデータを受信しないと、送信器へ再伝送要請(ＮＡＫ)を伝送するようになる。すると、送信器は再伝送要請(ＮＡＫ)の受信に応答して第２伝送時には第１伝送時に使用された変調方式と異なる変調方式のＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)と符号率Ｒ＝１/２に追加の冗長を伝送し、受信器はこの再伝送された冗長を受信及びソフトシンボル結合を行うようになる。ここで、送信器は“追跡結合(chase combininｇ)”方式により冗長を伝送する場合に同一の冗長を伝送し、“増加冗長(Incremental Redundancy)”方式により冗長を伝送する場合、相互に同一で、あるいは異なる冗長を伝送する。
【０００４】
上記のソフトシンボル結合では２つの方式が考えられる。
第１方式は、初期伝送及び再伝送の際に常に同一の変調方式を使用する同種変調方式(homogeneous modulation scheme)により伝送されたデータをソフトシンボル結合する場合である。受信器は初期伝送及び再伝送の際に一つの復調器から出力されるソフトシンボル(soft symbol)を結合するようになる。この方式は、一つの変調方式のみを使用するＨＡＲＱシステムあるいは複数の変調方式を使用しても初期伝送から再伝送が完了する時点まで初期伝送の際に使用された変調方式を維持するＨＡＲＱシステムに使用される。
【０００５】
第２方式は、初期伝送と再伝送の際に相互に異なる変調方式を使用する異種変調方式(heterogeneous modulation scheme)により伝送されたデータをソフトシンボル結合する場合である。受信器は初期伝送及び再伝送の際に相互に異なる復調器から出力されるソフトシンボルを結合するようになる。この方式は主にＡＭＣＳ(Adaptive Modulation and Coding Scheme)を使用し、適応(adaptive)ＨＡＲＱ方式を使用するＨＡＲＱシステムなどで使用される。
【０００６】
上述した同種変調方式と異種変調方式を具体的に説明すれば、次のようである。
図２及び図３は、前述した同種変調方式に対応する受信器と異種変調方式に対応する受信器の構成に対する従来技術を示すものである。このとき、送信器はＨＡＲＱのアルゴリズムにより伝送時ごとに一つの変調方式を決定してデータ伝送すると仮定する。これは、たいていシステム設計により変動され、あるいは決定される部分なので、ここではこれ以上詳しく記述しない。
【０００７】
図２及び図３を参照すれば、受信器は初期伝送と再伝送に使用される変調方式のそれぞれに対応するそれぞれの復調器２０１-１、２０１-２(以下、“２０１”と称する)、２０２-１、２０２-２、(以下、“２０２”と称する)によりソフト出力(soft output or soft metric)を獲得する。ソフトシンボル制御部２０３-１、２０３-２(以下、“２０３”と称する)はソフトシンボル結合が使用される場合には、ソフト出力の値を算術的に加算した値を結合したソフトシンボル出力として出力し、ソフトシンボル結合(Soft symbol combining)が使用されない場合にはソフト出力のシンボルを元の符号シンボルの位置に再配列した後に出力する。ここで、図示しないが、実際具現においては固定素数点演算によるオーバフローを防ぐために正規化ブロックが復調器２０１、２０２とターボ復号器(Turbo decoder)２０４-１、２０４-２(以下、“２０４”と称する)との間に使用されることもできる。しかし、これは本発明とは別の機能であり、また本発明の機能と関係ないので、ここではそれ以上の言及はしない。
【０００８】
図２は同種変調方式を使用する再伝送方式の通信システムの受信器構成を示し、図３は異種変調方式を使用する再伝送方式の通信システムの受信器構成を示す。言い換えれば、図２は１つの変調方式(ＱＰＳＫ)に対応する復調器２０１-１、２０２-１が使用された場合の受信器構成を示すもので、図３は２つの変調方式(ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ)に対応する２つの復調器２０１-２、２０２-２が使用された場合の受信器構成を示すものである。これら復調器２０１-１、２０１-２は初期伝送に対応する復調器で、復調器２０２-１、２０２-２は再伝送に対応する復調器である。図２には復調器２０１-１、２０２-１を同時に示し、図３には復調器２０１-２、２０２-２を同時に示すが、これら図はソフトシンボル制御部２０３が動作する時点でソフトシンボル制御部２０３へ２つの復調器２０１、２０２の出力が同時に提供されることを説明するためのものである。そして、図３ではただ２つの変調方式が使用される場合を示しているが、その拡張として複数の変調方式による複数の復調器が使用される場合も考えられる。
【０００９】
図２及び図３において、各変調方式による復調器によりソフトメトリックを求める方式は多様に使用されることができる。その一例として、３ＧＰＰ２(3rd Generation Partnership Project 2)のシステムシミュレーション関連案内書の“Evaluation Methodology”に示した二重最小メトリック(dual minimum metric: ＤＭＭ)方式が使用されうる。他の例として、誤差を最小に減少するための“最尤メトリック(maximum likelihood metric)”方式が使用されうる。ここでは、いずれの方式を使用しても本発明が提示しようとする技術の利得と大きく相関性はないので、このようなソフトメトリックの生成方法に関して具体的に制限せず、今後から便宜上ＤＭＭを使用すると仮定して説明する。
【００１０】
前述した図２及び図３に示すように、従来の技術は初期伝送と再伝送の際にいずれの変調方式が使用されてもそれに関係なく各変調方式別にソフトメトリックを独立的に求めた後、ソフト結合の使用有無によりソフトシンボル制御器２０３が該当する処理を行うようにする。すなわち、ソフト結合が使用される場合にソフトシンボル制御器２０３は２つの復調器２０１(または２０２)により求められる２つのソフトメトリックを算術平均する。一方、ソフト結合が使用されない場合にソフトシンボル制御器２０３はシンボルを再配列する方式を使用する。このように、従来の技術は復調器２０１(または２０２)からのソフトメトリックをそのままソフトシンボル制御器２０３へ提供する。
【００１１】
上記のようなソフトメトリックの直接伝達方式では、ターボ符号の性質とターボ復号器２０４として使用されるＭＡＰ(Maximum A Posteriori)復号器、ＬｏｇＭＡＰ復号器、ＭａｘＬｏｇＭＡＰ復号器などの性能を考慮するとき、次のような事項を考慮する必要がある。すなわち、相互に異なる複数の変調方式が使用され、それにより相互に異なる変調方式の複数の復調器からの出力をソフト結合する。その結果を一つのターボ復号器の入力として提供する方式では、次のような事項が考慮される必要がある。
【００１２】
一般に、図２及び図３に示すようなターボ復号器２０４によるターボ復号化の動作時にチャンネル信頼度(channel reliability)Ｌｃが入力のソフトメトリックに乗算される。ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise：ＡＷＧＮ)チャンネルを仮定するとき、このチャンネル信頼度はＬｃ＝４Ｅｂ/Ｎｏとなり、このようなチャンネル信頼度はチャンネルの信号対雑音比(Ｓignal to Ｎoise Ｒatio)により比例増加する特徴を有する。すなわち、チャンネル信頼度Ｌｃは受信されたソフトシンボルの信頼度を示す値で、ターボ復号器はＭＡＰ復号化に基づくので、Ｌｃは受信シンボルの品質により計算される一種の加重値である。したがって、チャンネルのＳＮＲが変わると、この加重値要素(weighting factor)を異にする必要がある。例えば、ＡＷＧＮチャンネルでは一般的に目的(Target)ＳＮＲが予め定められるので、これを基準としてチャンネル信頼度Ｌｃを決定する必要がある。
【００１３】
また、チャンネル信頼度ＬｃはＭＡＰ復号器で非常に重要な要素で、チャンネル信頼度Ｌｃの推定誤り(estimation error)により復号化性能に多くの変化があることは、よく知られている事実である。すなわち、チャンネル信頼度Ｌｃの推定誤り(例えば、“over estimation”や“under estimation”)によりＭＡＰ復号器は多くの性能の劣化を有する。このような不正確なチャンネル信頼度Ｌｃによる性能の劣化を最小にするためにＭＡＰ復号器の代わりにＭａｘＬｏｇＭＡＰ復号器などが使用されることもある。
【００１４】
一方、同種の変調方式により処理された信号がＡＷＧＮチャンネルのような静的チャンネル(static channel)を通じて伝送される場合にはチャンネル信頼度Ｌｃの変化がないので、図２に示すようなそれぞれの復調器２０１-１、２０２-１からのソフトメトリックを算術平均してもよい。その理由は、それぞれの復調器２０１-１、２０２-１からのソフトメトリックのチャンネル信頼度が同一であるという仮定が可能なためである。
【００１５】
その反面、異種変調方式を使用する場合、それぞれの変調方式に対応するチャンネル信頼度Ｌｃは確かに相互に異なる値を有する。例えば、ＱＰＳＫのソフトメトリックと８ＰＳＫあるいは１６ＱＡＭのソフトメトリックを結合する場合、各変調方式に対応するチャンネル信頼度Ｌｃが相違する。したがって、各変調方式間の信頼度差により復号化の結果であるソフトメトリックに加重値を与えなければ、復号器の復号性能を最適化することができない。このような必要性は、前述したようにターボ復号器でチャンネル状態に応じてチャンネル信頼度Ｌｃの加重値をおく必要があることと同一の理由で説明される。
【００１６】
実際に、１６ＱＡＭとＱＰＳＫのソフトメトリックを結合する場合、１６ＱＡＭ：ＱＰＳＫ＝１：３のようにソフトメトリックに加重値を適用することが、そうでない場合に比べて約０.８ｄＢの利得を有する。ここで、結合とはソフトシンボル結合とシンボルの再配列をすべて含む用語で使用する。したがって、異種の復調器の出力を結合するときには必ずそれぞれのソフト出力にチャンネル信頼度による加重値を適用すべきである。これは、従来の構造が同種間のシンボル結合のみを主に考慮したことと、異種間のシンボル結合を使用してもＬｃの加重値を反映せずに使用することに比べて、異種間のシンボル結合を使用する場合はターボ復号器でＬｃをそれぞれ加重させるべきである重要な事実を提示することである。従来技術はそれぞれ同一の変調方式が使用され、Ｌｃの加重値が１：１の場合でターボ復号器の復号性能を低下させるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって本発明の目的は、相互に異なる複数の変調方式を使用する移動通信システムで、受信器が複数の復調器それぞれのソフト出力に信頼度加重値を反映するための装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するための本発明は、送信器と、前記送信器から複数の異なる変調方式により変調された後に送信された信号を受信し、前記受信された信号を関連した復調方式により復調し、この復調シンボルを出力する受信器を含む通信システムで、前記復調シンボルをソフト結合するための装置を提供するが、この装置は加重値計算部と、加重値制御部と、ソフトシンボル制御部とを含んでなる。
【００１９】
本発明の第１見地によれば、変調方式に対する加重値を計算する加重値計算部と、復調シンボルに関連した前記加重値を前記復調シンボルと乗算する加重値制御部と、加重値が乗算された前記復調シンボルを結合するソフトシンボル制御部とを含んでなる。
【００２０】
第２見地によれば、各変調方式により生成された変調シンボルに対するＬＬＲを計算し、前記変調方式に対するＬＬＲ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含んでなる。
【００２１】
第３見地によれば、各変調方式により生成された変調シンボルに対する信号対雑音比(ＳＮＲ)を計算し、前記変調方式に対するＳＮＲ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含んでなる。
【００２２】
第４見地によれば、各変調方式により生成された変調シンボルに対するエネルギーを計算し、前記変調方式に対するエネルギー間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、 加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含んでなる。
【００２３】
第５見地によれば、各変調方式により生成された変調シンボルに対する大きさを計算し、前記変調方式に対する大きさ間の相対的な比を前記各復調方式に対する加重値に決定する加重値計算部と、復調シンボルのソフトメトリックに前記決定された加重値のうち該当する加重値を乗算する加重値制御部と、加重値が乗算されたソフトメトリックを結合するソフトシンボル制御部とを含んでなる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、相互に異なる複数の変調方式を使用する再伝送システムにおいて、受信器が複数の復調器それぞれのソフト出力に信頼度加重値を反映してソフトシンボルを結合することにより、後端のチャンネル復号器の復号性能を最適化することができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明において、関連した公知機能、あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。
【００２６】
まず、本発明はその適用範囲をＨＡＲＱに制限せず、それぞれの入力がすべて初期伝送され、あるいは再伝送される場合と、一般に複数の復調器が同時に、あるいは順次に復調を遂行する場合と、これらを最終的にソフトシンボル結合(soft symbol combining)あるいはシンボルの再配列を行う場合とをすべて含んで適用される。したがって、本発明が提示する方式は復調の順序に限ることなく、最終的にそれぞれの復調器出力をどのように結合して再配列するかということに特徴がある。
【００２７】
図４は、本発明が適用される複数の変調方式を使用する通信システムの送受信器を示す構成図である。
同図を参照すれば、送信器のチャンネル符号器４０１はチャンネルで発生する誤り訂正のための誤り訂正符号(Forward Error Correction Codes：ＦＥＣ)を生成する符号器である。冗長選択部(Redundancy Selector)４０２は再伝送が要請される場合、予め与えられる冗長選択方式により符号率に該当する特定冗長を選択する装置である。通常に、この装置を通じて“追跡結合(Chase combining)”と“増加冗長(Incremental Redundancy：ＩＲ)”が具現される。多重化器(ＭＵＸ)４０３は冗長選択部４０２の出力を伝送時に使用される変調方式に該当する変調器へ出力する。複数の変調器４０４-１〜４０４-Ｎはそれぞれ多重化器４０３から出力される信号を定められた変調方式により変調する。拡散器４０５は符号分割多重システム(Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ)の場合に選択的に使用される装置で、前記選択された変調器の出力を所定の拡散符号により拡散する。送信部４０６は拡散器４０５を通じて出力される信号を送信するのに適合した高周波数(Radio Frequency：ＲＦ)信号として処理して送信する。この送信部４０６からの信号はチャンネル４０７を通じて受信器に受信される。
【００２８】
受信器は送信器それぞれの伝送ブロックが遂行する逆過程を遂行する。受信部４０８はチャンネル４０７を通じて受信されるＲＦ信号を基底帯域信号に変換して出力する。逆拡散器４０９は受信部４０８の出力を所定拡散符号により逆拡散して複数の復調器４１０-１〜４１０-Ｎへ出力する。これら復調器４１０-１〜４１０-Ｎは逆拡散器４０９からの信号を定められた復調方式により復調して出力する。逆多重化器４１１は復調器４１０-１〜４１０-Ｎのうち選択された復調器の出力をソフトシンボル制御部４１２に提供する。ソフトシンボル制御部４１２はソフトシンボル結合の使用有無により復調器１１０-１〜１１０-Ｎから出力されるソフト出力をソフトシンボル結合し、あるいは送信器で符号率により符号化された符号シンボル、すなわち冗長を受信して元の符号シンボルの位置に再配列する動作を遂行する。チャンネル復号器４１３はソフトシンボル制御部４１２の出力を復号する。最後に、送信器と受信器を共通に制御する変調及び符号方式制御器(Modulation & Coding Scheme Controller)４１４は伝送に必要な符号率、冗長、そして変調方式を選択し、その選択に応じて冗長選択部４０２、ソフトシンボル制御部４１２、多重化器４０３、及び逆多重化器４１１を制御する。このような選択の基準はシステムの設計により決定されるので、その詳細な説明は省略する。ただし、本発明の関心構成要素はソフトシンボル制御部４１２なので、ソフトシンボル制御部４１２の詳細な構成及び動作は、下記に詳しく説明する。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態による相互に異なる複数の変調方式を使用するシステムにおいて複数の復調器からのソフトメトリックを 結合するための装置を示すものである。
図５において、復調器４１０-１〜４１０-Ｎは図４の逆拡散器４０９からの信号を入力し、この入力信号を復調して出力する。ここで、復調器は相互に異なる復調方式を使用する。例えば、復調器４１０-１はＱＰＳＫによる復調動作を遂行し、復調器４１０-Ｎは１６ＱＡＭによる復調動作を遂行する。信頼度加重値 計算部(Reliability Weighting Factor Calculation Block)５０３はこれら復調器それぞれのソフト出力に適用する予め定められた信頼度加重値(ＲＷＦ)を計算する。ここで、信頼度加重値(ＲＷＦ)は予め求められる値で、一旦決定されると、構成される複数の変調方式が変わらない限り継続して使用される定数値である。この信頼度加重値を計算する方法は、詳しく後述する。信頼度加重値制御部５０１は相互に対応する復調器のソフト出力と信頼度加重値計算部５０３の出力を乗算して出力する。ソフトシンボル制御部４１２は信頼度加重値制御部５０１から出力される複数のソフトメトリックをソフトシンボル結合してターボ復号器４１３に提供する。
【００３０】
上記のように、本発明の実施形態によると、相互に異なる複数の変調方式が使用される場合、受信器はそれぞれの復調器に対する相対的な信頼度Ｌｃを調節するための信頼度加重値制御部５０１を備える。この信頼度加重値制御部５０１はソフトシンボル制御部４１２によるソフト結合以後にターボ復号器４１３で最適の性能を持つようにそれぞれの復調器から出力されるソフトメトリックに相対的なチャンネル信頼度を反映する機能を遂行する。すなわち、この信頼度加重値制御部５０１は一種の加重値を調節する機能を遂行する。このような加重値を求める過程は使用する変調方式とそれぞれの変調シンボルのＳＮＲなどと関連がある。
【００３１】
以下、信頼度加重値要素(ＲＷＦ)を算出する方法について詳細に説明する。
図５に示すように、相互に異なる変調方式を使用するシステムの受信器で、それぞれの復調器から出力されるソフトメトリックに加重値を適用するときの一番重要なことは、ソフトメトリックに乗算される信頼度加重値要素を求めることである。すなわち、パケットを伝送するときに使用する変調方式が相互に異なる場合、性能を最適化するために各変調方式に対応するソフト出力(soft-output)に対する信頼度加重値を求めることは、相互に異なる変調方式を使用して伝送された変調シンボルを受信してターボ復号化のための符号シンボルに復調したとき、各変調方式に対応する復調シンボルが均等な信頼度を持つように調節することである。この信頼度加重値を計算する機能ブロックが図５の信頼度加重値計算部５０３である。これは、ルックアップテーブル(Look-Up Table：ＬＵＴ)または回路(Circuit)などのハードウェアで具現され、あるいはソフトウェアで具現されることができるが、例えば信頼度加重値を得る式をソフトウェアプログラムに変換してＲＯＭに装着することができる。この信頼度加重値計算部５０３により得られた信頼度加重値は信頼度加重値制御部５０１により各復調器からのソフトメトリックに乗算される。この信頼度加重値制御部５０１も演算器などのハードウェアやプログラムによるソフトウェアで具現可能である。
【００３２】
図６は、図５に示した信頼度加重値制御部５０１の一実施形態を示すものである。
図６を参照すれば、信頼度加重値制御部５０１は図５に示した復調器４１０-１〜４１０-Ｎの個数に該当する乗算器６０１-１〜６０１-Ｎを含んでいる。乗算器６０１-１は第１復調器４１０-１から出力されるソフトメトリックと信頼度加重値計算部５０３から出力される信頼度加重値(ＲＷＦ１)を乗算して出力する。乗算器６０１-２は第２復調器４１０-２から出力されるソフトメトリックと前記信頼度加重値計算部５０３から出力される信頼度加重値(ＲＷＦ２)を乗算して出力する。同様に、乗算器６０１-Ｎは第Ｎ復調器４１０-Ｎから出力されるソフトメトリックと、前記信頼度加重値計算部５０３から出力される信頼度加重値(ＲＷＦ  Ｎ)を乗算して出力する。すなわち、信頼度加重値制御部５０１は相互に対応する復調器のソフト出力と前記信頼度加重値計算部５０３により計算された信頼度加重値とを乗算して出力される。
【００３３】
上記に言及したように、本出願の発明者は１６ＱＡＭとＱＰＳＫのソフトメトリックを結合するとき、１：３の加重値を適用することが望ましいことを認識した。また、加重値の比が送信器の出力振幅(transmitted signal amplitude)比の１：３.１６(＝√10：１)に類似することを認識した。これはそれぞれの変調方式により生成される変調シンボルＳＮＲとチャンネル信頼度Ｌｃが相互に密接に関係されることを意味する。これに係る幾つかのシミュレーション結果を説明すれば、次のようである。
【００３４】
初期伝送と再伝送時に異種変調方式が使用された場合、受信器でターボ復号化のためのソフト出力を計算するとき、初期伝送と再伝送時に相互に異なるように使用された変調方式を考慮せず、同一の信頼度加重値を使用すれば、ターボ復号化時に性能の劣化をもたらすことは、既に説明したところである。初期伝送と再伝送時に同一の個数のウォルシュ符号(Walsh codes)を使用する場合を仮定して実験したとき、１６-ＱＡＭソフトメトリックと８-ＰＳＫソフトメトリックにそれぞれＱＰＳＫソフトメトリックに対しておおよそ１/３、１/４の加重値を適用してソフト結合した後、ターボ復号化を行うときに一番よい性能が得られることをシミュレーション結果からわかる。下記の<表１>と<表２>はこのようなシミュレーション結果を示す。
【００３５】
下記の<表１>を参照すれば、初期伝送が１６ＱＡＭからなり、再伝送がＱＰＳＫからなり、初期伝送と再伝送の伝送出力が同一である場合、１６ＱＡＭに対するＱＰＳＫの信頼度加重値(ＲＷＦ)を‘３’に類似した値(２.９５または３)に定めたとき、一番小さいＰＥＲ(Packet Error Rate)１.９０ｅ-０２が得られる。また、<表２>を参照すれば、初期伝送が８ＰＳＫからなり、再伝送がＱＰＳＫからなり、初期伝送と再伝送の伝送出力が同一である場合、８-ＰＳＫに対するＱＰＳＫの信頼度加重値(ＲＷＦ)を‘４’に類似した値(３.９、３.９５、または３.９７)に定めたとき、一番小さいＰＥＲ１.２０ｅ-０２が得られる。
【００３６】
【表１】
2005510177.tif 000003
【００３７】
【表２】
2005510177.tif 000004
【００３８】
上記の<表１>と<表２>に基づいて本出願の発明者は、次のような信頼度加重値(ＲＷＦ)の決定方式を提示する。下記の方式は具現の複雑度と性能により選択的に使用されることができる。しかし、システムに応じてこれら方式を結合して使用可能なので、それぞれの組合で発生する新しい方式に関しては細部的に詳しく説明しない。
【００３９】
方式１
第１方式は、各変調方式により生成される変調シンボルのＳＮＲの比、エネルギーの比、または大きさの比を使用して信頼度加重値を計算する方式である。例えば、ＱＰＳＫの変調シンボルのＳＮＲがＡとし、１６ＱＡＭの変調シンボルのＳＮＲがＢとすれば、加重値の比はＡ：Ｂに決定する。ここで、Ａ、Ｂは線形 (linear)値を意味する。他の例として、変調シンボルのエネルギーを基準として加重値を得ることができ、変調シンボルの大きさ(Amplitude)を基準として加重値を得ることもできる。下記の式(1)は大きさ(Amplitude)を基準として加重値を得る例を示すもので、分子は変調方式Ａによる変調シンボルの大きさを示し、分母は変調方式Ｂによる変調シンボルの大きさを示す。また、下記の式(2)はエネルギーを基準として加重値を得る例を示すもので、分子は変調方式Ａによる変調シンボルのエネルギーを示し、分母は変調方式Ｂによる変調シンボルのエネルギーを示す。下記の式(1)及び式(2)では同一の雑音電力を仮定するので、ＳＮＲで雑音電力を１に正規化した値である。
【００４０】
【数１】
2005510177.tif 000005
【００４１】
【数２】
2005510177.tif 000006
【００４２】
上記式(1)において、Ｌは大きさを比較するために測定される変調シンボルの個数を意味する。すなわち、式(1)は変調方式ＡによるＬつの変調シンボルに対する大きさを求め、また、変調方式ＢによるＬつの変調シンボルに対する大きさをそれぞれ求めた後、ＲＷＦが求められる過程を示す。この式(1)でＸk、Ｙkはそれぞれｋ番目の変調シンボルの同位相(In-phase)成分値と直交位相(Quadrature-phase)成分値を意味する。例えば、図７でＩ-Channelで表示される軸に対応する変調シンボルＳkの位相成分値はＸkとし、Ｑ-Channelで表示される軸に対応する変調シンボルＳkの位相成分値はＹkとする。すなわち、ひとつのシンボルＳkは直交座標上で(Ｘk,Ｙk)で表示される。式(1)に示すように、ＸkとＹkをそれぞれ二乗して加算した後、その加算結果に対して根(Square root)を取る過程は直交座標上で原点からシンボルの位置までの大きさを求める過程と同一である。
【００４３】
上記式(2)において、変数Ｌ、Ｘk、Ｙkは式(1)で定義された変数と同一である。しかし、式(2)は式(1)と違って各変調方式による変調シンボルのエネルギーが求められた後、ＲＷＦが求められる過程を示す。このとき、Ｘk、Ｙkそれぞれの二乗結果に対して根を取る過程の代わりに、この二乗結果がそのまま累積されて各変調方式に対する平均エネルギーが求められ、その求められた平均エネルギーがＲＷＦを求める要素(factor)として使用される。
【００４４】
方式２
第２方式は、各変調方式により生成される一つの変調シンボルに対応する複数の符号シンボルの平均ＬＬＲ(Log Likelihood Ratio)またはソフトメトリックの比を使用して信頼度加重値を計算する方式である。この変調方式がＱＰＳＫの場合、２つの符号シンボルが一つのＱＰＳＫ変調シンボルを構成する。したがって、２つの符号シンボル(Ｓ０, Ｓ１)のそれぞれに対するＬＬＲが求められる。このように各符号シンボルに対するＬＬＲの平均値を得ると、これがＱＰＳＫの平均ＬＬＲ(Avg_LLR(QPSK))に定められる。変調方式が８ＰＳＫの場合、図７に示すように３つの符号シンボルが一つの８ＰＳＫ変調シンボルを構成する。したがって、３つの符号シンボル(Ｓ０, Ｓ１, Ｓ２)のそれぞれに対するＬＬＲが求められる。このように各符号シンボルに対するＬＬＲの平均値を得ると、これが８ＰＳＫの平均ＬＬＲ(Avg_LLR(8PSK))に定められる。変調方式が１６ＱＡＭの場合、図８に示すように４つの符号シンボルが一つの１６ＱＡＭ変調シンボルを構成する。したがって、４つの符号シンボル(Ｓ０, Ｓ１, Ｓ２, Ｓ３)のそれぞれに対するＬＬＲが求められる。このように各符号シンボルに対するＬＬＲの平均値を求めると、これが１６ＱＡＭの平均ＬＬＲ(Avg_LLR(16QAM))に定められる。同様に、６４ＱＡＭに対する平均ＬＬＲ(Avg_LLR(64QAM))が求められる。最終的に前記求められた各変調方式の平均ＬＬＲの比を信頼度加重値(ＲＷＦ)として使用可能なようになる。下記の式(3)はこのような過程を示す数式である。
【００４５】
【数３】
2005510177.tif 000007
【００４６】
上記の式(3)において、Ｌは大きさを比較するために測定される変調シンボルの個数を意味する。すなわち、式(3)はＬつの変調シンボルに対するソフトメトリック(Soft_Metric)(ｋ,ｉ)が求められた後、ＲＷＦが求められる過程を示す。この式(3)で、Ｍは一つの変調シンボルを構成する符号シンボル(ビット)を意味する。例えば、図７でＭは３である。すなわち、一つの変調シンボルＳkは３つの符号シンボル(Ｓk0, Ｓk1, Ｓk2)で構成される。この式(3)でＸk、Ｙkはそれぞれｋ番目の変調シンボルの同位相成分値と直交位相成分値を意味する。例えば、図７でＩ-Channelで表示される軸に対応する変調シンボルＳkの位相成分値はＸkとし、Ｑ-Channelで表示される軸に対応する変調シンボルＳkの位相成分値はＹkとする。すなわち、一つのシンボルＳkは直交座標上で(Ｘk, Ｙk)で表示される。この式(3)でＰｒ{Ａ｜Ｂ,Ｃ}はＢとＣとの事件がすべて発生したという条件で、Ａとの事件が発生する確率を意味する。Ｋは正規化のための所定の定数を意味する。要素ｉ,ｋはそれぞれ符号シンボルと変調シンボルの順序を示す。つまり、式(3)はｋ番目の変調シンボルＸk, Ｙkの各符号シンボルに対して“０”または“１”となる確率が求められ、この確率の値からソフトメトリックが求められ、このソフトメトリックの平均値からＲＷＦが求められる過程を示す。
【００４７】
方式３
第３方式は上記式(3)の過程が複雑なので、これを単純化しあるいは近似化して信頼度加重値を計算する方式である。例えば、<数式３>でSoft_Metric(ｋ, ｉ)部分を近似化することができ、全体を近似化することもできる。この方式については、下記で詳細に記述する。
【００４８】
方式４
第４方式は上記式(3)の過程が複雑なので、その代わりにシミュレーションにより求めた固定したＲＷＦを使用する方式である。例えば、<表１>及び<表２>のようなシミュレーションの結果をもって信頼度加重値(ＲＷＦ)を定めることも可能である。この方式についても、下記で詳細に記述する。
【００４９】
図７及び図８は、それぞれ変調方式８ＰＳＫと１６ＱＡＭの星座図(signal constellation)を示すものである。
図示のように、各変調方式による変調シンボル(modulation symbol)はｍつの符号ビットで構成される。符号ビットＳk,i(ｉ＝０, １, ・・・ , ｍ-１)に関連したソフトメトリックあるいはＬＬＲは一般的に式(4)により得られる。すなわち、既に式(3)に示したように、式(3)によるソフトメトリックと関連した部分は下記の式(4)のように示す。
【００５０】
【数４】
2005510177.tif 000008
【００５１】
ここで、Ｋは定数で、Ｐｒ{Ａ|Ｂ}は事件Ｂが発生したとき、事件Ａの発生確率に定義される条件部確率 (conditional probability)である。Ｘk、Ｙkは図７と図８で受信シンボルのＸ軸(Ｉ channel)とＹ軸(Ｑ channel)の座標をそれぞれ意味するもので、通信理論によれば伝送される変調シンボルの“同位相信号成分(Inphase signal component)”と“直交信号成分(Quadrature signal component)”を意味する。式(4)は非線形(non-linear)特性を示し、比較的多くの計算量を伴うので、実際の具現においては式(4)を近似化(approximation)する比較的簡単なアルゴリズムが使用されるのが一般的である。前述したように、式(4)を利用してソフトメトリックを求めることは公知の事実なので、これに対する具体的な説明は省略する。但し、本発明に対する理解のために式(4)を近似化する知られている方法については説明する。
【００５２】
例えば、変調方式がそれぞれＭ-ary ＱＡＭと８-ＰＳＫの場合、上記式(4)を近似化する方法のうちの一つが前述したＤＭＭ (Dual Minimum Metric)である。変調次数(Modulation order)が相対的に大きいＭ-ary ＱＡＭやＭ-ary ＰＳＫも式(4)を使用して同一にソフトメトリックを求めることができる。
【００５３】
一例として、変調方式が１６-ＱＡＭの場合、式(4)から得た各符号ビットに対するソフトメトリックまたはＬＬＲは下記の式(5)のように近似化して示す。下記の式(5)はチャンネル環境がＡＷＧＮの場合にのみ有効なもので、受信信号のＳＮＲが毎瞬間変わるフェージングチャンネル環境では、これに対する適切な補償過程が遂行される必要がある。
【００５４】
【数５】
2005510177.tif 000009
【００５５】
他の例として、変調方式が８ＰＳＫの場合、上記式(4)から得られた各符号ビットに対するソフトメトリックまたはＬＬＲは下記の式(6)のように近似化して示す 
【００５６】
【数６】
2005510177.tif 000010
【００５７】
上記の式(5)と式(6)に示すように、各符号ビットに対するソフトメトリック値は同一の受信シンボル(Ｘk, Ｙk)であっても相互に異なることがわかる。ここで、受信シンボル(Ｘk, Ｙk)が同一であるというのは、変調シンボルエネルギーが同一の場合、あるいは変調シンボルのＳＮＲが同一の場合を意味する。つまり、式(5)と式(6)から、同一の受信シンボルであっても変調方式により各符号ビットのソフトメトリックが異なることがわかる。
【００５８】
式(5)及び式(6)は、上述した本発明の第３方式で利用される近似化方法の例となることができる。このような本発明の第３方式と上記第１方式及び第２方式を含む本発明の実施形態によれば、一つの変調方式のみが使用される場合に変調シンボルのＳＮＲが等しいと、各符号ビットのソフトメトリックに一定の加重値を適用した。例えば、変調方式がＢＰＳＫの場合にはＬｃ＝４Ｅｂ/Ｎｏとの加重値を適用する。一方、相互に異なる変調方式が使用される場合には下記の過程を通じて信頼度加重値を求め、これを反映したソフトメトリックを求める。
【００５９】
過程１：各変調方式によるソフトメトリックの平均を求める。
過程２：相違した変調方式それぞれの平均ソフトメトリック間の相対的な比を求める。
過程３：前記求められた相対的な比を信頼度加重値として使用して各復調器から出力されるソフトメトリックに適用する。
【００６０】
もちろん、これら過程をすべて数式で展開して最適のＲＷＦを得ることもできるが、これは非常に精密な展開過程と複雑度を必要とする。また、近似的な数式の展開による誤差を伴う可能性もある。
【００６１】
本発明の他の実施形態で、チャンネル雑音が同一のＡＷＧＮのシミュレーション環境で各変調方式による変調シンボルが同一の電力で送信されているとの仮定下で、各変調方式に対応する復調器から出力されるソフトメトリックを求め、これらの平均を求めることで、上記の過程１の代わりに行える。この実施形態が上記第４方式に該当するもので、この方式はシミュレーションを通じて求めた値なので、上記数式が誤差を含む場合より正確な値を提供することもできる長所がある。上記の<表１>と<表２>が、このような方法で求めた値である。すなわち、本発明では過程１の具体的な方法を提示せず、多様な可能方法のうちシミュレーションにより求めた値を使用すると仮定する。
【００６２】
図９は、相互に異なる変調方式を使用する場合と同一の変調方式を使用する場合の信頼度加重値の使用による性能比較の結果を示すグラフである。ここでは、性能の一例として信頼度加重値を適用して信号を伝送するとき、Ｅｃ/Ｎｔ対スペクトル効率(spectrum Efficiency)の関係を示す。
図９において、実線はＲＷＦを使用する場合に得られるシミュレーション結果で、点線はＲＷＦを使用しない場合に得られるシミュレーション結果である。図面で、“□”で表示した線は(変調方式,符号率)が初期伝送時に(１６ＱＡＭ, Ｒ＝３/８)を使用し、再伝送時にも(１６ＱＡＭ, Ｒ＝３/８)を使用した場合である。“ｘ”で表示された線は(変調方式,符号率)が初期伝送時に(１６ＱＡＭ, Ｒ＝３/８)を使用し、再伝送時には(ＱＰＳＫ, Ｒ＝３/４)を使用した場合である。図からわかるように、初期伝送と再伝送に同一の変調方式を使用した場合にはＲＷＦの使用有無による性能の差がない。初期伝送と再伝送時にすべて変調方式を同一に１６ＱＡＭを使用する場合には初期伝送と再伝送時にＲＷＦを使用(Diff_Weight)しても微少な性能の差があるだけで、大きな性能の差がないことがわかる。しかし、初期伝送と再伝送時に相違した変調方式を使用する場合にはＲＷＦの使用有無による性能の差が非常に大きいことがわかる。すなわち、ＲＷＦを使用する場合(Diff_Weight)と使用しない場合(Even_Weight)の性能差が同一のスペクトル効率(Spectral Efficiency)を仮定するとき、Ｅｃ/Ｎｔ(ｄＢ)を基準として約１.０ｄＢ以上の差を示すことがわかる。したがって、これら性能の比較結果からわかるように、相違した変調方式を使用する場合には初期伝送と再伝送時に必ずＲＷＦを使用する必要がある。
【００６３】
このＲＷＦを使用することにおいてもう一つ考慮すべきことは、相違した変調方式を使用する場合、伝送時に使用されるウォルシュ符号の個数の比によりＲＷＦが変わるという事実である。例えば、１６-ＱＡＭを初期伝送に使用し、ＱＰＳＫを再伝送に使用する場合に、初期伝送に使用されたウォルシュ符号(Walsh codes)の個数に比して再伝送に使用されたウォルシュ符号の個数が増加するほど１６-ＱＡＭに使用された加重値要素の値がだんだん小さくなり、それにより最適の性能が得られる。これは同一のチャンネル環境、すなわち同一の雑音電力でウォルシュ符号の数に比例して伝送される符号シンボルのＳＮＲが増加するためである。したがって、ＳＮＲの増加に比例するチャンネル信頼度が反映される必要がある。このような必要性は、前述した変調シンボルのＳＮＲを考慮してＲＷＦを決定すべきであるとの概念に類似したことで、各伝送方式に提供される伝送シンボルエネルギーが異なると、当然にこれをＲＷＦに反映しなければならない。したがって、各変調方式に割り当てられるエネルギーの比をＲＷＦに反映する必要がある。つまり、各伝送方式に割り当てられる伝送シンボルエネルギーが異なると、前記提示されたＲＷＦの決定方式１、方式２、方式３によるＲＷＦを決定した後に各変調方式に割り当てられるエネルギーの比をＲＷＦに反映してさらにＲＷＦを定めなければならない。すなわち、ＲＷＦは最終的に各変調方式による変調シンボルが有するシンボルエネルギーの比を反映して決定する。ここで、上記伝送に使用されるウォルシュ符号の個数(ウォルシュチャンネルの数)に対する情報は事前に定められたメッセージチャンネルあるいはシグナリングを通じて受信器に伝達される。
【００６４】
図１０に、本発明の実施形態による相互に異なる複数の変調方式を使用するシステムで、受信器が変調シンボルのソフト決定値に反映する信頼度加重値(ＲＷＦ)を算出するための流れ図を示す。図示のように、ＲＷＦを求める方式ではＬＬＲを使用する最善の方法(Optimal Method)と信号雑音比(ＳＮＲ)、エネルギー、大きさなどを使用する次善の方法(Sub-optimal method)がある。このような手続きは、図５の信頼度加重値計算部５０３で遂行される。
【００６５】
図１０を参照すれば、加重値計算部５０３は１００１段階で複数の変調方式を使用するかどうかを検査する。もし、複数の変調方式を使用すれば１００３段階に進行し、そうでなく一つの変調方式を使用すれば１０２１段階に進行する。一つの変調方式を使用するというのは、複数の復調器が同一の変調方式を使用することを意味するので、この加重値計算部５０３は１０２１段階で各復調器のソフト出力に適用する加重値を同一の値に決定し、その決定された値を信頼度加重値制御部５０１に提供する。
【００６６】
この加重値計算部５０３は１００３段階でＮつの変調方式のそれぞれに対する変調シンボル(Ｘk,Ｙk)から加重値を計算する過程を始める。ここで、変調シンボル(Ｘk,Ｙk)はＭつの符号ビット(Ｓ0, Ｓ1, ・・・ ,ＳM-1)で表示される。加重値計算部５００は１００５段階でＮつの変調方式のそれぞれに対して一つの変調シンボル(Ｘk,Ｙk)を構成するＭつのビット(Ｓ0, Ｓ1, ・・・ , ＳM-1)に対するＬＬＲ(ＬＬＲ(ｉ)0, ＬＬＲ(ｉ)1, ・・・ , ＬＬＲ(ｉ)M-1)を求める。もちろん、この過程ですべての変調シンボルが均等に選択されるランダム選択を使用して各変調シンボルに対する平均がなされるべきである。このＬＬＲは理論的な算術計算により算出することもでき、シミュレーションによる統計的値で使用することもできる。
【００６７】
加重値計算部５００は１００７段階でＮつの変調方式のそれぞれに対して求めたＭつのＬＬＲ(ｉ)の平均を求め、これをそれぞれAvg_LLR(1), Avg_LLR(2), Avg_LLR(3), ・・・ , Avg_LLR(N)に定義する。この加重値計算部５００は１００９段階でＮつの変調方式それぞれに対して求めたＮつのAvg_LLR(i)から相対的な比を求める。例えば、変調方式ＱＰＳＫの平均ＬＬＲをAvg_LLR(1)とするとき、これを基準で他の変調方式の相対的な比(Avg_LLR(i)/Avg_LLR(QPSK))を求め、この求められた比をそれぞれ１：Ｈ1：Ｈ2：・・・：HNとし、これを信頼度加重値(ＲＷＦ)に定める。上述した過程は、信頼度加重値を計算することを説明したが、変調方式の組合による信頼度加重値が予め決定されてメモリに貯蔵されていることもある。
【００６８】
この信頼度加重値を求めた後、加重値計算部５０３は１０１１段階で各変調方式間の最終伝送利得が異なるかどうかを検査する。この最終伝送利得は伝送時に使用されるウォルシュ符号の個数に影響を受ける。したがって、伝送時に使用されるウォルシュ符号の個数を利用して最終伝送利得が推定できる。ここで、伝送時に使用されるウォルシュ符号の個数に対する情報は通常、送信器(または基地局)でメッセージチャンネルあるいはシグナリングを通じて受信器に伝達するようになる。もし、変調方式間の最終伝送利得が同一であれば、加重値計算部５０３は１０１３段階に進行して前記求められたＲＷＦを信頼度加重値制御部４１２に提供して各復調器から出力されるソフト出力に加重値が反映されるようにする。一方、変調方式間の最終伝送利得が相違すれば、前記加重値計算部５０３は１０１５段階に進行して各変調方式による相対的な伝送利得の線形値を前記求められたＲＷＦに乗算し、これを新たなＲＷＦに定めた後、１０１３段階に進行する。以上は、最善の方法に関するもので、ＲＷＦをＬＬＲを用いて求める方法を説明している。
【００６９】
次に、ＲＷＦを受信変調シンボルの信号対雑音比(ＳＮＲ)、エネルギー、大きさなどを利用して求める方法について説明する。
加重値計算部５０３は１００３段階でＮつの変調方式のそれぞれに対する変調シンボル(Ｘk,Ｙk)から加重値を計算する過程を始める。この加重値計算部５０３は１０１７段階でＮつの変調方式のそれぞれに対する変調シンボル(Ｘk,Ｙk)の平均信号対雑音比(ＳＮＲ)またはエネルギーあるいは大きさを計算する。この加重値計算部５０３は１０１９段階でＮつの変調方式のそれぞれについて１０１７段階で計算された値間の相対的な比を求め、この求められた比を１：Ｈ1：Ｈ2：・・・：ＨNとし、この相対的な比を信頼度加重値(ＲＷＦ)に定めた後、前記１０１１段階に進行する。
【００７０】
上記したように、本発明の実施形態では各変調方式によるＬＬＲを求め、あるいはＳＮＲ、エネルギー、大きさを求め、これを平均として取って平均値を求める。次に、これら平均値の比から各変調方式に対応する信頼度加重値のＲＷＦを求める。但し、変調方式間に伝送シンボルの伝送利得(Transmission Gain)を異にする場合には、上述したようにこれを考慮して各変調方式に対するＲＷＦに各変調方式の伝送利得を乗算した値を新たなＲＷＦとして使用する。
【００７１】
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を外れない限りで多様な変形が可能であるのはもちろんである。したがって、本発明の範囲は説明した実施形態に限って定められてはいけないし、特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】再伝送方式の通信システムにおいて、伝送する度に相互異なる変調方式と符号率を使用してデータを再伝送する動作を示す図。
【図２】同種変調方式に対応する受信器の構成に対する従来技術を示す図。
【図３】異種変調方式に対応する受信器の構成に対する従来技術を示す図。
【図４】本発明が適用される複数の変調方式を使用する通信システムの送受信器を示す構成図。
【図５】本発明の実施形態による相互に異なる複数の変調方式を使用するシステムにおいて、複数の復調器からのソフトメトリックを結合するための装置を示す図。
【図６】図５による信頼度加重値制御部５０１の一つの具現例を示す図。
【図７】変調方式８ＰＳＫの星座を示す図。
【図８】変調方式１６ＱＡＭの星座を示す図。
【図９】相互に異なる変調方式を使用する場合と、同一の変調方式を使用する場合の信頼度加重値の使用による性能比較の結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施形態による相互に異なる複数の変調方式を使用するシステムにおいて、受信器が変調シンボルのソフト決定値に反映する信頼度加重値(ＲＷＦ)を算出するための流れ図。
【符号の説明】
【００７３】
４０１    チャンネル符号器
４０２    冗長選択部
４０３    多重化器(MUX)
４０４-１〜４０４-N    変調器
４０５    拡散器
４０６    送信部
４０７    チャンネル
４０８    受信部
４０９    逆拡散器
４１０-１〜４１０-N    復調器
４１１    逆多重化器
４１２    ソフトシンボル制御部
５０１    信頼度加重値制御部
５０３    信頼度加重値計算部
【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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【国際調査報告】
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