(57)【要約】【課題】用いる伝送方式によっては、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性を効率良く整合させることは困難となる場合がある。【解決手段】無線通信システムは基地局と移動局とで構成される。前記基地局は繰り返し比率が可変される繰り返し符号を用いて符号化を行う可変符号器を備える。前記移動局は、前記受信部が受信した結果に対して復調を行い、符号ビットに対する尤度を算出する復調器と、前記復調器で復調した結果に対して繰り返し復号する復号器と、前記復調器と前記復号器の間で情報を伝播させながら反復処理する反復処理手段と、前記反復処理手段の反復処理毎に復調結果の相互情報量を算出するＥＸＩＴ解析部と、前記ＥＸＩＴ解析部のＥＸＩＴ解析結果に基づいて最適繰り返し比率を算出する最適符号構成探索部と、を備える。前記可変符号器は、前記最適繰り返し比率に基づいて繰り返し符号化を行う。【選択図】図１
2018160730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と移動局とで構成される無線通信システムであって、
前記基地局は、
繰り返し比率が可変される繰り返し符号を用いて符号化を行う可変符号器と、
前記可変符号器の出力信号に対してＩＱ平面にするマッピング部と、
前記マッピング部からのマッピング信号を変調して送出する送信部と、
を備え、
前記移動局は、
前記基地局からの送信信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した結果に対して復調を行い、符号ビットに対する尤度を算出する復調器と、
前記復調器で復調した結果に対して繰り返し復号する復号器と、
前記復調器と前記復号器の間で情報を伝播させながら反復処理する反復処理手段と、
前記反復処理手段の反復処理毎に復調結果の相互情報量を算出するＥＸＩＴ解析部と、
前記ＥＸＩＴ解析部のＥＸＩＴ解析結果に基づいて繰り返し比率を算出する最適符号構成探索部と、
前記最適符号構成探索部の探索した繰り返し比率を伝送情報として変調し送信する送信手段と、
を備え、
前記基地局は、さらに、
前記移動局からの送信信号を受信する受信部と、
前記基地局の受信部からの受信信号を復調し、前記移動局の前記送信部の変調に対する復調を行い、前記移動局から伝送された前記繰り返し比率を復元する復調部と、
を備え、
前記可変符号器は、前記復調部で復元された繰り返し比率に基づいて繰り返し符号化を行う無線通信システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記基地局は、さらに、前記可変符号器の出力信号の順序を並べ替える第一インターリーバを備え、
前記移動局の反復処理手段は、
前記第一インターリーバで並べ替えられた順序を元に戻すデインターリーバと、
前記第一インターリーバと同じパターンで並べ替える第二インターリーバと、
を備え、
前記復調器は、前記符号ビットの対数尤度比を算出し、復調器外部対数尤度比として出力し、
前記デインターリーバは、前記復調器外部対数尤度比を並べ替えて復号器事前対数尤度比を生成し、
前記復号器は、前記復号器事前対数尤度比と前記最適符号構成探索部からの符号構成とに基づいて繰り返し符号に対する復号を行い、復号器外部対数尤度比を算出し、
前記第二インターリーバは、前記復号器外部対数尤度比を並べ替えて復調器事前対数尤度比を生成し、
前記ＥＸＩＴ解析部は前記復号器事前対数尤度比に基づいて復号器相互情報量を算出し、
前記最適符号構成探索部は前記復号器相互情報量に基づいて繰り返し比率を算出する無線通信システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記最適符号構成探索部は、
繰り返し比率を変更しながら各繰り返し比率に対応する復号器のＥＸＩＴ特性を算出する復号器ＥＸＩＴ算出部と、
前記復号器のＥＸＩＴ特性および前記復号器情報量に基づき最適繰り返し比率を算出する最小ＥＸＩＴ面積探索部と、
を備え、
前記最小ＥＸＩＴ面積探索部は、前記復号器情報量に基づき復調器のＥＸＩＴ特性を算出し、前記復調器のＥＸＩＴ特性よりも前記復号器のＥＸＩＴ特性が下回っており、前記復調器のＥＸＩＴ特性と前記復号器のＥＸＩＴ特性との面積が最小となる最適繰り返し比率を探索する無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の分野ではＢＩＣＭ−ＩＤ（Bit Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding）と呼ばれる技術が提案され、これにより高い伝送効率を実現することができる。ＢＩＣＭ−ＩＤは、例えば非特許文献１に記載されているように、復調処理と復号処理を、インターリーバを介して反復処理することにより実現している。このＢＩＣＭ−ＩＤの特性解析には外部情報交換（ＥＸＩＴ：EXtrinsic Information Transfer）チャートによる手法が用いられている（例えば、特開２０１０−８７７０７号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８７７０７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】X.Li and J.A.Ritcey,”Bit-Interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding” , IEEE Communications Letters,vol.1 ,pp.169-717,1997
【非特許文献２】Takashi.Yano,Tad Matsumoto,” Arithmetic Extended-Mapping for BICM-ID with Repetition Codes” , International ITG Workshop on Smart Antennas WSA ,2009
【非特許文献３】Sarah J. Johnson,”Iterative Error Correction: Turbo, Low-Density Parity-Check and Repeat-Accumulate Codes”, Cambridge University Press, 2009年11月, pp.201-236
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
用いる伝送方式によっては、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性を効率良く整合させることは困難となる場合がある。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、無線通信システムは基地局と移動局とで構成される。前記基地局は、繰り返し比率が可変される繰り返し符号を用いて符号化を行う可変符号器と、前記可変符号器の出力信号に対してＩＱ平面にするマッピング部と、前記マッピング部からのマッピング信号を変調して送出する送信部と、を備える。前記移動局は、前記基地局からの送信信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した結果に対して復調を行い、符号ビットに対する尤度を算出する復調器と、前記復調器で復調した結果に対して繰り返し復号する復号器と、前記復調器と前記復号器の間で情報を伝播させながら反復処理する反復処理手段と、前記反復処理手段の反復処理毎に復調結果の相互情報量を算出するＥＸＩＴ解析部と、前記ＥＸＩＴ解析部のＥＸＩＴ解析結果に基づいて繰り返し比率を算出する最適符号構成探索部と、前記最適符号構成探索部の探索した繰り返し比率を伝送情報として変調し送信する送信手段と、を備える。前記基地局は、さらに、前記移動局からの送信信号を受信する受信部と、前記基地局の受信部からの受信信号を復調し、前記移動局の前記送信部の変調に対する復調を行い、前記移動局から伝送された前記繰り返し比率を復元する復調部と、を備える。前記可変符号器は、前記復調部で復元された繰り返し比率に基づいて繰り返し符号化を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性を効率良く整合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例に係る無線通信システムの構成を示すブロック図
【図２】ＥＸＩＴチャート
【図３】ＭＩＭＯ伝送時のＥＸＩＴチャート
【図４】繰り返し符号を用いた符号化を説明するための図
【図５】ＥＸＩＴチャート
【図６】図１の最適符号構成探索部１７の構成を示す図
【図７】図６の復号器ＥＸＩＴ算出部１７１の構成を示す図
【図８】Ｊ’(  )関数を説明するための図
【図９】ＥＸＩＴ面積の台形近似を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
前述のＥＸＩＴチャートの一例について図２を用いて説明する。ＥＸＩＴチャートは縦軸に復調器出力の相互情報量をとり、横軸に復号器の相互情報量をとる。いずれの軸も範囲は０〜１であり、１に近い程信頼度は高くなる。相互情報量が１であることは、その情報の曖昧さが０ということであり、復号器出力の相互情報量が１であることは復号誤りがないということを示している。
【００１０】
ＢＩＣＭ−ＩＤの反復処理は、復調器のＥＸＩＴ特性（図２の実線）と復号器のＥＸＩＴ特性（図２の点線）の間に記載した矢印で示すように、復調器と復号器の間で反復的に情報を伝播させながら、お互いの情報量を徐々に増加させることで特性を改善させる。
【００１１】
このＥＸＩＴチャートを用いることで、以下の二点に関する解析を行うことができる。
【００１２】
一点目は、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性が交差すると、それ以上の情報量を増加させることができなくなり、復号器で誤りが発生してしまう。二点目は、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴの間の面積が小さい程、効率の良い伝送ができていることを示し、伝搬路の持つ伝送容量を十分活用できているかどうかを知ることができる。
【００１３】
このようにＥＸＩＴチャートを用いることで、復調器と復号器のマッチングを解析することが可能である。
【００１４】
前述したＥＸＩＴ解析では、復調器のＥＸＩＴ特性は隣り合ったマッピング点のハミング距離が１であるGrayマッピングや非Grayマッピング、または非特許文献２の拡張マッピングにより、そのＥＸＩＴ特性は異なる。また、受信信号雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise power Ratio）や伝搬路特性によってもＥＸＩＴ特性は変動する。
【００１５】
一方、誤り訂正符号のＥＸＩＴ特性は用いる符号器の構成により一意に決定される。そのため、想定するＳＮＲや伝搬路の特性に基づいて復調器のＥＸＩＴチャート解析を行い、それらの特性が整合する符号器構成をあらかじめ設計し、無線伝送システムに適用することが一般的である。
【００１６】
このように、符号器の構成が決定されると、伝搬路特性が変動した場合、復調器と復号器が整合しなくなり、復号誤りや伝送効率の低下が発生する。
【００１７】
この問題を解決するため、双方向の無線伝送システムでは、伝搬路の特性に基づき、変調方式や符号化率を適応的に可変する適応変調符号化（ＡＭＣ：Adaptive Modulation Coding）が用いられている。これは、受信部で変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）や受信強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）、または誤り訂正結果の誤り率等から受信品質を判断し、誤りが発生することがないように適切な変調方式や符号化率を決定する。決定した変調方式、符号化率を送信側にフィードバックし、送信部ではフィードバックした得られた結果に基づき変調方式や符号化率を設定する。
【００１８】
ＡＭＣの適用により、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性を整合させることが可能となるが、用いる伝送方式によっては、効率良く整合させることは困難となる場合がある。
【００１９】
例えば、Grayマッピングと低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low Density Parity Check）誤り訂正符号を複数の送受信アンテナを用いるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）に適用する場合、その復調器のＥＸＩＴ特性は図３に示すような特性となる。図３に示すように受信ＳＮＲが比較的高い場合には復調器ＥＸＩＴ特性が復号器のＥＸＩＴ特性を上回り、交差することがないため、復号誤りが発生することはない。しかし、そのＥＸＩＴの面積は広く、伝送効率は低下している。更に、ＭＩＭＯの移動伝送などにおいては、ＭＩＭＯチャネルの特性に応じて復調器のＥＸＩＴ特性の傾きも時々刻々と変動するため、ＬＤＰＣやターボ符号などの復号器のＥＸＩＴ特性と整合させることは困難である。
【００２０】
実施形態に係る無線通信システムは移動体伝送など時々刻々特性が変動する伝搬路において、受信機側で復調器のＥＸＩＴ特性を解析し、復調器のＥＸＩＴ特性に適した符号器構成を探索する。探索した符号器構成はフィードバックされ、フィードバック情報から得られた符号器構成に基づき符号器を構成する。実施形態によれば、伝搬路が有するチャネル容量を十分に活用できる高効率な伝送を実現することができる。
【００２１】
以下、実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。
【実施例】
【００２２】
実施例に係る無線通信システムについて図１を用いて詳細に説明する。実施例に係る無線通信システムは基地局ＢＳと移動局ＭＳとで構成される。基地局ＢＳは可変符号器１、インターリーバ２、マッピング部３、送信部４、サーキュレータ５、送受信アンテナ６、受信部７、復調部８を備える。移動局ＭＳは、送受信アンテナ９、サーキュレータ１０、受信部１１、復調器１２、デインターリーバ１３、復号器１４、インターリーバ１５、ＥＸＩＴ解析部１６、最適符号構成探索部１７、変調部１８、送信部１９を備える。
【００２３】
基地局ＢＳ部の送信機では、可変符号器１に伝送する情報ビット系列ｂ＝{ｂ１,ｂ２,…,ｂｋ}が入力され、移動局ＭＳ部からのフィードバック情報を解析する復調部８からの符号構成信号に基づいて誤り訂正符号器を構成し、構成された符号器により誤り訂正符号化を行い、符号系列ｃを出力する。ここで、復調部８からの符号構成信号の動作については後述する。
【００２４】
可変符号器１での誤り訂正符号は繰り返し符号を用いて符号化を行う。この繰り返し符号の例について図４を用いて説明する。入力された情報ビット系列ｂ＝{ｂ１,ｂ２,…,ｂ８}に対して繰り返し符号を適用するが、各ビットの繰り返し数により符号構成が決定される。図４の例では、繰り返し数が５（ｂ１，ｂ２に適用）の比率が２／８、繰り返し数が４（ｂ３に適用）の比率が１／８、繰り返し数が３（ｂ４，ｂ５に適用）の比率が２／８、繰り返し数が２（ｂ６，ｂ７，ｂ８に適用）の比率が３／８となる符号構成である。復調部８から受け取る符号構成情報は、各繰り返し数の比率を受け取り、それに基づいて符号化を行う。図４の例では符号長Ｋ＝８であり、繰り返し数が２〜５までの比率は順番に、３／８、２／８、１／８、２／８となる。ここで、繰り返し比率を示すベクトルをａとすると、ａ＝(ａ２，ａ３，ａ４，ａ５)＝(３／８，２／８，１／８，２／８)となる。
【００２５】
この繰り返し数の比率ａにより復号特性が確定し、復号器のＥＸＩＴ特性も一意に決定される。また、本実施例は符号器構成を伝搬路の特性に応じて符号構成を最適化することを主眼としており、その実現には繰り返し比率ａを伝搬路の特性に整合させるように最適化する。この繰り返し数の比率ａの最適化については、説明を後述する。
【００２６】
更に、この符号構成は、移動伝送などの伝搬路特性が変動する場合には、伝搬路の特性が同じとみなせるような短い期間で更新することが望ましく、例えばフレーム単位で可変させる。
【００２７】
可変符号器１からの符号ｃはインターリーバ２に入力され、インターリーバ２では誤り訂正符号器の複合能力を十分に発揮させるために符号ｃの順序を入れ換える。インターリーブのパターンとしてはランダムパターンを用いることが多いが、規則的なパターンであっても差し支えない。
【００２８】
インターリーバ２で並べ替えられた符号系列はマッピング部３に入力され、マッピング部では符号ビットをＩ，Ｑ平面の点に対応付けるマッピング処理を行う。Ｉ，Ｑマッピングには格子状に配置するＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）や円周上に配置するマッピング方式などがある。
【００２９】
また、符号ビットに対応付けられたマッピング点は、隣り合ったマッピング点で対応する符号ビットのハミング距離が１となるGrayマッピングやハミング距離が２以上の大きな値となるように設計された非Grayマッピングなどがある。更に、非特許文献２で提案されている一つのマッピング点に対して複数の符号ビットが対応付けられた拡張マッピングがある。実施例では、拡張マッピングを例に説明を行うが、Grayや非Grayマッピングに適応することも可能である。拡張マッピングの特徴は、復調器のＥＸＩＴ特性が大きく右上がりに傾くことであり、可変符号器１で用いている繰り返し符号のＥＸＩＴ特性と強い整合性がある。
【００３０】
マッピング信号は送信部４で変調信号に変換される。変調方式としてはＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やシングルキャリア、あるいは次世代waveformとして検討されているＦＢＭＣ（Filter Bank Multiple Carrier）やＵＦＭＣ（Universal Filtered MultiCarrier）などを適用することが可能であり、制約されることはない。
【００３１】
また、複数の送受信アンテナを用いて複数ストリームを空間領域で多重して伝送するＭＩＭＯを適用することも可能である。
【００３２】
変調信号はサーキュレータ５を経由して送受信アンテナ６から送出される。無線送信信号は、時々刻々変動する伝搬路を経由して、送受信アンテナ９で受信される。
【００３３】
受信信号はサーキュレータ１０を経由して受信部１１に入力される。受信部１１では送信部４で施した変調処理に適した受信処理を行う。具体的には、送受信の同期処理や、ＯＦＤＭを用いている場合にはＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理などが挙げられる。これらの受信処理は本質的ではないため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
復調器１２では、受信処理された信号に対して、送信側のマッピング点を再構成する等化処理を行う。送受信アンテナを１本ずつ用いるＳＩＳＯ（Single Input Single Output）では、受信信号を推定した伝搬路特性で除算する等化処理や、ＭＩＭＯでは複数アンテナで受信した受信信号に対して、推定伝搬路特性行列を用いた空間フィルタリング処理などがある。この再構成された受信マッピング点と、送信側でマッピングした理想点との距離に基づいて符号化ビットの尤度を算出する。符号ビットｂｉの対数尤度比ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)は式（１）で表され、これを復調器外部対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)と定義する。
【００３５】
【数１】
2018160730.tif 000003
【００３６】
式（１）でＰ(ｂｉ＝０)はｂｉが０である確率、Ｐ(ｂｉ＝１)はｂｉが１である確率を示している。ここでｂｉのインデックスｉはビット系列の番号を示している。
【００３７】
また、復調器１２での処理として、送信マッピング点と推定伝搬路（行列）特性から複数の受信候補点（レプリカ）を算出し、得られた受信点と受信候補点とのユークリッド距離に基づいて、符号ビット尤度を算出するＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）方式がある。
【００３８】
復調器１２からの復調器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)はデインターリーバ１３に接続される。デインターリーバ１３では、インターリーバ２で並べ替えられた順序を元に戻す処理を施す。復調器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)はデインターリーバ１３で並べ替えられることで、復号器１４への事前情報である復号器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＣ(ｂｎ)となる。
【００３９】
デインターリーバ１３の出力は、ＥＸＩＴ解析部１６、及び復号器１４に接続される。
【００４０】
ＥＸＩＴ解析部１６では、復号器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＣ(ｂｎ)に基づき式（２）の演算を行い、復調器相互情報量ＩＡＤＥＭを算出する。
【００４１】
【数２】
2018160730.tif 000004
【００４２】
復調器相互情報量ＩＡＤＥＭは復調器１２の出力の信頼度を示し、図５に示すＥＸＩＴチャートでは（１）点を示している。なお、図５では数字を○で囲って示しているが本明細書では数字を（  ）で囲って示している。
【００４３】
復号器１４では、復号器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＣ(ｂｎ)と最適符号構成探索部１７からの符号構成とに基づいた繰り返し符号に対する復号を行い、復号器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＣ(ｂｎ)を算出する。繰り返し符号に対する復号方法の詳細については非特許文献３に記載されている。
【００４４】
式（２）で示したように、復号器１４の出力の相互情報量を図５（点線）に示す。復調器１２の相互情報量（（１）点）が得られ、それに基づいた復号を行うことで、復号器出力の相互情報量は（１）点から（２）点まで情報量が増加している。
【００４５】
復号器１４からの復号器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＣ(ｂｎ)はインターリーバ１５に入力され、送信側のインターリーバ２のインターリーブパターンと同じパターンで並べ替えを行い、復調器１２にフィードバックする。復号器１４の場合と同様に、復号器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＣ(ｂｎ)はインターリーバ１５で並び替えられ、復調器１２に入力するときには、復調器１２への復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｉ)となる。
【００４６】
以上の処理が、復調器、復号器間の一回の反復処理を示している。
【００４７】
次に、二回目の反復処理について説明する。
【００４８】
復調器１２では、式（１）に示す対数尤度比とフィードバック入力された復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｉ)から復調器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)を算出する。一回目の反復処理と異なる点は、一回目は復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｉ)が得られていないため、復調器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)は式（１）の対数尤度比をそのまま出力していたが、二回目以降の反復処理では、式（１）の対数尤度比と復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｉ)から復調器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)を算出する。詳細な算出方法は非特許文献３に記載されている。
【００４９】
復調器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＭ(ｂｉ)はデインターリーバ１３を経由して、ＥＸＩＴ解析部１６に入力され、一回目の反復処理時と同様に式（２）に記載の相互情報量を算出する。二回目の反復処理時には、復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｉ)が得られているため、一回目の反復処理時よりも高い相互情報量を得ることができる。これは、図５の（３）の特性となり、復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｉ)を得ることにより、得られる相互情報量が増加している（図５の（２）→（３））ことがわかる。
【００５０】
復号器１４では、一回目の反復処理と同様に、復号器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＣ(ｂｎ)に基づき復号処理する。復号結果である復号器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＣ(ｂｎ)は、一回目の反復時よりも相互情報量は増加している（図５の（３）→（４））。
【００５１】
復号器外部ＬＬＲ  ＬＥＤＥＣ(ｂｉ)はデインターリーバ１３により復調器事前ＬＬＲ  ＬＡＤＥＭ(ｂｎ)に変換され、復調器１２に再度入力される。
【００５２】
以上の処理が二回目の反復処理になる。
【００５３】
上記、反復処理を複数回実施することにより、図５のＥＸＩＴチャートでは（４）→（５）、（５）→（６）、（６）→（７）、・・・と反復処理を重ねるにつれて、相互情報量は改善されていく。
【００５４】
また、上記の複数回の反復処理において、ＥＸＩＴ解析部１６で得られた相互情報量の軌跡（図５の（１）、（３）、（５）、（７）、・・・）が、離散的に得られた復調器のＥＸＩＴ特性である。
【００５５】
前述したように、復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性の面積が小さい程、伝送効率が良い（伝搬路の持つ伝送容量を十分に活用できる）が、本実施例の主眼点は、伝搬路特性が変動した復調器のＥＸＩＴ特性に整合（復調器のＥＸＩＴ特性と復号器のＥＸＩＴ特性が交差せず、尚且つその間の面積が少ない方が良い）するように、ＢＳ部２０側の可変符号器１を適応的に構成することにある。
【００５６】
そのため、最適符号構成探索部１７では、ＥＸＩＴ解析部１６にて得られた復調器のＥＸＩＴ特性からＥＸＩＴ面積が最小となる符号器構成を探索する。図６に示すように、最適符号構成探索部１７は復号器ＥＸＩＴ算出部１７１と最小ＥＸＩＴ面積探索部１７２にて構成される。更に、図７に示すように、復号器ＥＸＩＴ算出部１７１はｄ２：J’(  )関数生成器１７１１、ｄ３：J’ (  )関数生成器１７１２、ｄＭ：J’(  )関数生成器１７１３、乗算器１７１４〜１７１６、加算器１７１７、繰り返し割合調整部１７１８から構成される。
【００５７】
復号器ＥＸＩＴ算出部１７１では、繰り返し比率ａを変更しながら、各繰り返し比率ａに対応する復号器のＥＸＩＴ特性を算出する。符号器のＥＸＩＴ特性は伝搬路に依存せず、その復号器の構成から一意に決定される。この復号器のＥＸＩＴ特性は式（３）で表される。
【００５８】
【数３】
2018160730.tif 000005
【００５９】
ａｉ：繰り返し比率
ｄｉ：繰り返し数
また、式（３）のＪ(  )関数は式（４）で示される。
【００６０】
【数４】
2018160730.tif 000006
【００６１】
式（３）のＪ(√(ｄｉ−１)・Ｊ−１(ＩＡＤＥＣ））は０から１までの復号器相互情報量ＩＡＤＥＣと、繰り返し復号の繰り返し数ｄｉにより決定される関数である。
【００６２】
ここで、ｄｉ・Ｊ(√(ｄｉ−１)・Ｊ−１(ＩＡＤＥＣ））をＪ’(ＩＡＤＥＣ，ｄｉ）と定義する。また、式（３）における分母のΣｉａｉ・ｄｉは符号長Ｋと一致する。更に、繰り返し比率ａｉの組み合わせベクトルａの定義を再掲すると、ａ＝（ａ２，ａ３，ａ４，・・・，ａＭ＋１）であり、Σａｉ＝１である。これらのことを考慮すると、式（３）は式（５）に簡略化される。
【００６３】
【数５】
2018160730.tif 000007
【００６４】
復号器ＥＸＩＴ算出部１７１のｄ２：J’(  )関数生成器１７１１、ｄ３：J’(  )関数生成器１７１２、ｄＭ：J’(  )関数生成器１７１３では、繰り返し数ｄｉ毎のＪ’(  )関数を生成するが、J’(  )関数はｄｉにより一意に決定されるため、図８に示すように、あらかじめ繰り返し数ｄｉ毎のJ’(  )関数を計算して、ＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶させることで計算負荷を軽減することができる。
【００６５】
式（５）に示すように、復号器のＥＸＩＴ特性はｄ２：J’(  )関数生成器１７１１、ｄ３：J’(  )関数生成器１７１２、ｄＭ：J’(  )関数生成器１７１３で生成したＪ’(ＩＡＤＥＣ，ｄｉ)関数を、その繰り返し比率ａｉで加重平均した結果となる。そのため、復号器ＥＸＩＴ算出部１７１では、繰り返し割合調整部１７１８で算出した繰り返し比率ａｉを乗算器１７１４、１７１５、１７１６に入力し、ｄ２：J’(  )関数生成器１７１１、ｄ３：J’(  )関数生成器１７１２、ｄＭ：J’(  )関数生成器１７１３の出力と乗算する。各乗算結果は加算器１７１７で加算することにより、式（５）に記載した復号器のＥＸＩＴ特性を得ることができる。
【００６６】
以上により、繰り返し割合調整部１７１８にて設定された繰り返し比率ａｉの組み合わせによる復号器のＥＸＩＴ特性を得ることができる。
【００６７】
復号器ＥＸＩＴ算出部１７１で設定する繰り返し比率ａｉは繰り返し割合調整部１７１８にて、様々なａｉの組み合わせを順次出力する。
【００６８】
全ての組み合わせを出力する場合、繰り返し数ｄｉの上限をＭとし、情報ビット長がＮの場合、ＮＭの組み合わせがある。例えば、情報ビット長Ｎを８とし、繰り返し数ｄｉの上限Ｍを１６とすると、８１６もの組み合わせが存在するが、復号器のＥＸＩＴ特性が同一となる組み合わせは複数存在するため、同一ＥＸＩＴ特性となる組み合わせは省くことができる。
【００６９】
また、ＥＸＩＴ特性が酷似するような組み合わせについても省くことができる。
【００７０】
このように複数の繰り返し比率ａｉのパターンを出力して、それに対する復号器のＥＸＩＴ特性ＩＥＤＥＣ(ＩＡＤＥＣ，ａ)を算出する。
【００７１】
復号器ＥＸＩＴ算出部１７１から、各繰り返し比率ａの復号器のＥＸＩＴ特性は最小ＥＸＩＴ面積探索部１７２に入力され、最小ＥＸＩＴ面積探索部１７２のもう一方の入力にはＥＸＩＴ解析部１６からの復調器のＥＸＩＴ特性ＩＡＤＥＭが入力される。
【００７２】
最小ＥＸＩＴ面積探索部１７２では、得られた復調器のＥＸＩＴ特性ＩＡＤＥＭよりも復号器のＥＸＩＴ特性が下回っており、尚且つ復号器のＥＸＩＴ特性ＩＥＤＥＣ(ＩＡＤＥＣ，ａ)との面積が最小となる繰り返し比率ａｏｐｔを探索する。ＥＸＩＴ面積の算出方法は、例えば図９に示すように、離散的に得られた２点の復調器のＥＸＩＴ特性ＩＡＤＥＭ（図９の白丸）と復号器のＥＸＩＴ特性ＩＥＤＥＣ(ＩＡＤＥＣ，ａ)の間の面積を台形で近似し、得られた離散復調器ＥＸＩＴ特性ＩＡＤＥＭの全ての点に関する台形の面積の総和とする。各繰り返し比率ａで面積を求め、面積が最小となる繰り返し比率ａを最適繰り返し比率ａｏｐｔとする。
【００７３】
この最適繰り返し比率ａｏｐｔに基づいて、可変符号器１を構成することで、復調器のＴ特性と復号器のＸＩＴ特性を整合させることができる。
【００７４】
次に、最適符号構成探索部１７の最適な繰り返し比率ａｏｐｔの算出方法に関する第二の手法について説明する。
【００７５】
得られた復調器のＥＸＩＴ特性ＩＡＤＥＭをベクトルｑとし、各繰り返し数ｄｉにおけるＪ’(  )関数Ｊ’(ＩＡＤＥＣ，ｄｉ)をｊｉベクトルとし、Ｊ’(  )関数行列をｊとする。ここで、ｊ＝(ｊ２，ｊ３，ｊ４，・・・，ｊＭ＋１)である。
【００７６】
最適な繰り返し比率ａｏｐｔの算出方法に関する第二の手法では復調器のＥＸＩＴ特性ＩＡＤＥＭと復号器のＥＸＩＴ特性ＩＥＤＥＣ(ＩＡＤＥＣ，ａ)との二乗差を最小とする規範で、最適繰り返し比率ａｏｐｔを算出する。二乗差を式（６）で定義する。
【００７７】
【数６】
2018160730.tif 000008
【００７８】
式（６）のνを最小とする最適繰り返し比率ａを求めるため、式（６）を微分して０とする。
【００７９】
【数７】
2018160730.tif 000009
【００８０】
式（７）の計算結果を式（８）に示す。
【００８１】
【数８】
2018160730.tif 000010
【００８２】
ここで、(ＪＪＴ)−１Ｊは決定された値であるため、あらかじめ計算を行い、その計算結果を行列Ｌとすると式（８）は式（９）で表される。
【００８３】
【数９】
2018160730.tif 000011
【００８４】
最適符号構成探索部１７の最適な繰り返し比率ａｏｐｔの算出方法に関する第二の手法では、ＥＸＩＴ解析部１６にて得られた復調器のＥＸＩＴ特性ｑとあらかじめ算出した行列Ｌとの積を演算すれば良い。式（９）で得られた最適繰り返し比率ａｏｐｔは実数で算出されるが、繰り返し比率ａｉの最小分解能は符号長Ｋの逆数であるため、式（１０）に示すような量子化処理が必要となる。
【００８５】
【数１０】
2018160730.tif 000012
【００８６】
更に、ａ’ｏｐｔの各要素の合計は１になるように、式（１０）の結果を微調整する必要がある。
【００８７】
最適符号構成探索部１７で算出した最適繰り返し比率ａｏｐｔは変調部１８と復号器１４に入力される。変調部１８では基地局ＢＳにフィードバックするため最適繰り返し比率ａｏｐｔに対する変調を行い、送信部１９にて周波数変換などの処理を行い、無線周波数信号を生成する。その後、サーキュレータ１０、送受信アンテナ９を経由して、基地局ＢＳ側にフィードバック送信する。基地局ＢＳ側では、送受信アンテナ６で受信し、サーキュレータ５を経由して、受信部７に入力する。受信部７では信号電力の増幅や周波数変換などを行い、その結果を復調部８に入力する。復調部８では変調部１８に対応する復調処理を行い、移動局ＭＳ側で送信した最適繰り返し比率ａｏｐｔを再生する。復調部８の結果は可変符号器１に入力され、前述したようにその繰り返し比率で符号器を構成する。
【００８８】
以上説明した本実施例によれば、移動体伝送など時々刻々特性が変動する伝搬路において、受信機側のＥＸＩＴ解析部１６で復調器のＥＸＩＴ特性を解析し、最適符号構成探索部１７にて復調器ＥＸＩＴ特性に適した符号器構成を探索する。探索した符号器構成はフィードバックされ、フィードバック情報から得られた符号器構成に基づき符号器を構成することにより、伝搬路が有するチャネル容量を十分に活用できる高効率な伝送を実現することができる。
【００８９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・可変符号器
２・・・インターリーバ
３・・・マッピング部
４・・・送信部
５・・・サーキュレータ
６・・・アンテナ
７・・・受信部
８・・・復調部
９・・・アンテナ
１０・・・サーキュレータ
１１・・・受信部
１２・・・復調部
１３・・・デインターリーバ
１４・・・復号器
１５・・・インターリーバ
１６・・・ＥＸＩＴ解析部
１７・・・最適符号構成探索部
１８・・・変調部
１９・・・送信部
ＢＳ・・・基地局
ＭＳ・・・移動局
【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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