(57)【要約】【課題】この発明は、グレイ符号化された信号からソフトビット情報を生成する方法に関する。【解決手段】この発明の課題は、高い時間要求を持つリアルタイムシステムにおいて相応の実装を実現できるようにするため、少ない計算およびハードウェア負担で、ビットまたはシンボル誤り率に関して少なくとも同じパフォーマンスを維持してソフトビット情報を算出することである。この課題は、グレイ符号化の利用を前提として、単純な絶対値計算と減算によって、ビット毎にソフトビット情報の生成を行うことによって解決され、その際本来のソフトビット計算の前に、Ｙ＝Ｓ・Ｈ＋Ｎにより得られる複素受信シンボルＹをチャネル伝達関数Ｈの複素共役値Ｈ＊ と乗算し、それによってチャネルによって規定される位相回転が取り除かれ、この複素数の乗算と理想的なチャネル評価の想定により、位相を補正され、チャネルの振幅で重み付けされた受信シンボルＲ＝Ｓ・｜Ｈ｜２ ＋ＮＨ＊ が得られ、そしてソフトビット情報Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ は、ｍ値ＱＡＭシンボルにおける同相または直角位相成分に対して、同相成分に関しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）１ ＝Ｒｅ｛Ｒ｝と、そして直角位相成分に関しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）１ ＝Ｉｍ｛Ｒ｝と、そしてｉ≧２に対しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ ＝−ａｂｓ（Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ−１ ）＋ｓ ｉと計算され、その際シフト係数ｓ ｉは、ｓ ｉ＝νＴｉ｜Ｈ｜２ と、閾値νＴｉは、νＴｉ＝２ｌｄ（ｍ）／２−（ｉ−１） と計算される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
グレイ符号化された信号からソフトビット情報を生成する方法において、グレイ符号化の使用を前提として、簡単な絶対値計算と減算によってビット毎にソフトビット情報の生成を行い、その際本来のソフトビット計算の前に、Ｙ＝Ｓ・Ｈ＋Ｎで表される複素数の受信シンボルＹがチャネル伝達関数Ｈの複素共役値Ｈ＊ と乗算され、それによってチャネルによって規定される位相回転が取り除かれ、この複素数の乗算と理想的なチャネル予測の想定により、位相を補正され、チャネルの振幅で重み付けされた受信シンボルＲ＝Ｓ・｜Ｈ｜２ ＋ＮＨ＊ が得られ、そしてソフトビット情報Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ は、ｍ値ＱＡＭシンボルにおける同相および直角位相成分に対して、
同相成分に関しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）１ ＝Ｒｅ｛Ｒ｝　と、そして
直角位相成分に関しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）１ ＝Ｉｍ｛Ｒ｝　と、そして
ｉ≧２に対しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ ＝−ａｂｓ（Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ−１ ）＋ｓ ｉ
と計算され、その際
シフト係数ｓ ｉは、ｓ ｉ＝νＴｉ｜Ｈ｜２ と、
閾値νＴｉは、νＴｉ＝２ｌｄ（ｍ）／２−（ｉ−１） と
計算されることを特徴とする方法。
【請求項２】
ＱＡＭ信号の代わりに、ＡＳＫ信号を利用し、
νＴｉ＝２ｌｄ（ｍ）−ｉ−１
と計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
受信信号から予測される伝達関数
【外１】2004512742.tif 000004
を利用し、
【外２】2004512742.tif 000005
となることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
別のグレイ符号化を使用し、
ｉ≧２に対して、Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ ＝ａｂｓ（Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ−１ ）−ｓ ｉ
と計算されることを特徴とする請求項１から３までの一つに記載の方法。
【請求項５】
別のグレイ符号化のコンスタレーションにおいて、ビット指数ｉに依存して、
ｉ≧２に対して、Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ ＝ａｂｓ（Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ−１ ）−ｓ ｉ
または、
ｉ≧２に対して、Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ ＝−ａｂｓ（Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ−１ ）＋ｓ ｉ
のどちらかで計算されることを特徴とする請求項１から４までの一つに記載の方法。
【請求項６】
Ｒとｓ ｉが実数の定数で倍率計算されることと、特に｜Ｈ｜２ が受信器によって規定される上限値より大きい場合に対応するこれらの値に対しては、この倍率計算が１より小さい値で行われることを特徴とする請求項１から５までの一つに記載の方法。
【請求項７】
Ｒが実数値で倍率計算されることと、すべてのｓ ｉがそれとは別の実数値で倍率計算されることを特徴とする請求項１から６までの一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、グレイ符号化された信号からソフトビット情報を生成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過去においては、帯域が制限されたチャネルに対して、トレリス符号化変調方式（ＴＣＭ）が利用されていた。ＴＣＭは、符号化と変調を統合したものであり、その際符号化されたビットは、コンスタレーション図の対応する点に該当する。このため、最小ユークリッド距離が最大化される。移動体無線電話チャネルに対する関心の増加（例えば、レイリーフェージング）に伴い、それに対応して既存の方式がさらに進歩してきている。その目的は、周波数選択性チャネルに対する新しい符号化方式を開発することであったが、例えばビタビ復号器のような既存の標準アルゴリズムを引き続き利用できなければならなかった。そのために、数式化、符号化および変調を組み合わせることが見過ごされてきた。符号器の出力において追加のビット単位のインターリーブを行うことと受信機での適応したソフトウェア的な計算により、これを達成することができる。この方法は、ビットインターリーブ符号化変調（ＢＩＣＭ）と呼ばれている。その場合、いわゆるグレイ符号化は、決定的な役割を果たすものである。コンスタレーション図における隣接するシンボルは、一つのビットが違うだけで異なるものである。グレイ符号化された信号からソフトビット情報を生成するのに際しては、ある決まったデータシンボルが送信されたという条件の元でデータシンボルが受信されるとの最尤条件付確率からビット毎のソフトビット情報が得られる。
【０００３】
ソフトビットの計算のために用いられていた従来の方法においては、例えば条件付確率情報を比較するためには、本来の計算における高い計算負荷ならびに同じく追加の高いハードウェア負荷が欠点である。この高い計算負荷は、一つは複数の条件付確率の計算であり、その他にはチャネル伝達関数での追加の除算である。そして、この追加の除算は、ＢＩＣＭ（Ｂｉｔ−Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）とフェージングを考えた場合には、使用しなけらばならないものである。実際には、個々のビットは、さらに異なったシンボルに対してインターリーブされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が基礎に置く課題は、高い時間要求を持つリアルタイムシステムにおいて相応の実装を実現できるようにするため、小さな計算およびハードウェア負荷で、ビットまたはシンボル誤り率に関して少なくとも同じパフォーマンスでソフトビット情報を算出することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このグレイ符号化信号からソフトビット情報を生成する方法における課題は、この発明にもとづき、ほとんどの場合に用いられるグレイ符号化を有効に活用し、簡単な絶対値計算と減算によってビット毎にソフトビット情報の生成を行うことにより解決される。
【０００６】
本来のソフトビットの計算の前に、場合によっては発生する、チャネルによって規定される位相回転を取り除くために、複素数の受信シンボルＹを予測したチャネル伝達関数Ｈ＊ （周波数領域における伝達）の複素共役値と乗算する。時間領域における変換時には、Ｈ＊ は、信号の減衰と位相回転から得られるチャネル係数を持つ。
【０００７】
Ｙは受信したシンボルである。
Ｙ＝Ｓ・Ｈ＋Ｎ
Ｓは送信された信号、Ｈは伝達関数、Ｎはノイズレベルである。
【０００８】
複素数の乗算と理想的なチャネル予測の想定にもとづき、位相を補正され、チャネルの振幅で重み付けされた受信シンボルが得られる。
Ｒ＝Ｓ・｜Ｈ｜２ ＋ＮＨ＊
ＱＡＭ信号は、同相と直角位相成分の直交性により、二つのＡＳＫ信号と見なすことができる。ｍ値ＱＡＭシンボルに対する同相および直角位相成分に関するソフトビット情報Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ は、
同相成分に関しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）１ ＝Ｒｅ｛Ｒ｝　と、そして
直角位相成分に関しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）１ ＝Ｉｍ｛Ｒ｝　と、そして
ｉ≧２に対しては、Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ ＝−ａｂｓ（Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ−１ ）＋ｓ ｉ
と、
計算される。
【０００９】
Ｒｅ｛Ｒ｝は複素数の実数部を示し、Ｉｍ｛Ｒ｝はその虚数部を示す。
【００１０】
シフト係数ｓ ｉは、対応するビットに対する厳格な決定のための閾値とチャネル伝達関数Ｈから得られ、以下のとおり計算される。
ｓ ｉ＝νＴｉ｜Ｈ｜２
閾値νＴｉは、以下のとおり計算される。
νＴｉ＝２ｌｄ（ｍ）／２−（ｉ−１）
この場合、ｍは、複素信号平面におけるコンスタレーション点の数である。「ｌｄ」は、２の対数を表す。
【００１１】
この新しい方法においては、ＢＩＣＭや周波数選択性減衰のような上述の境界条件のもとで、チャネル伝達関数での負担のかかる除算を実行する必要はない。決定のための境界値は、シフト係数と同様に再帰的に計算される。
νＴｉ＋１＝νＴｉ／２
ｓｉ＋１ ＝ｓ ｉ／２
となる。
【００１２】
このため、第一のビットに対するシフト係数が分かった後においては、すべての他のソフトビットが、簡単な方法で計算される。この新しい方法は、計算ならびに場合によってはハードウェア負荷を軽減するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下において、二つの実施例にもとづき、この発明をより詳しく説明する。
【００１４】
図１は、一つのグレイ符号化を表し、そこでは６４ＱＡＭシンボルの同相成分に対して以下のグレイ符号が使用される。この場合、ビット２とビット３に対する個別の計算ステップが、具体的に示されている。
【００１５】
グレイ符号は、以下の表で示されるものである。
【００１６】
この例では、Ｈ＝１、νＴ１＝８と仮定している。伝達係数の複素共役値Ｈ＊ で受信したシンボルの実数部は、１．４となる。
2004512742.tif 000002
したがって、１番目のソフトビットはＤ（Ｒ，Ｓ）１ ＝１．４である。２番目のソフトビットについては、νＴ２＝４、ｓ２ ＝４であり、規定にもとづきＤ（Ｒ，Ｓ）２ ＝−ａｂｃ（１．４）＋４＝２．６となる。
３番目のソフトビットについては、νＴ３＝２、ｓ３ ＝２であり、規定にもとづきＤ（Ｒ，Ｓ）３ ＝−ａｂｃ（２．６）＋２＝−０．６となる。
【００１７】
図２は、別のグレイ符号化を表し、そこでは６４ＱＡＭシンボルの同相成分に対して別のグレイ符号が使用される。このグレイ符号は、以下の表で示されるものである。
【００１８】
この例では、Ｈ＝１、νＴｉ＝８と仮定している。伝達係数の複素共役値Ｈ＊ で受信したシンボルの実数部は、１．４となる。
【００１９】
2004512742.tif 000003
したがって、１番目のソフトビットはＤ（Ｒ，Ｓ）１ ＝１．４である。２番目のソフトビットについては、νＴ２＝４、ｓ２ ＝４であり、規定にもとづきＤ（Ｒ，Ｓ）２ ＝ａｂｃ（１．４）−４＝−２．６となる。３番目のソフトビットについては、νＴ３＝２、ｓ３ ＝２であり、規定にもとづきＤ（Ｒ，Ｓ）３ ＝ａｂｃ（−２．６）−２＝０．６となる。
式に関する符号一覧
Ｙ　　受信シンボル
Ｈ　　チャネル伝達関数
Ｈ＊ 　チャネル伝達関数の複素共役値
Ｓ　　送信された信号
Ｎ　　ノイズレベル
Ｒ　　位相を補正され、チャネルの振幅で重み付けされた受信シンボル
Ｄ（Ｒ，Ｓ）ｉ 　　ソフトビット情報
ｓｉ 　シフト係数
νＴｉ　閾値
ｍ　　複素信号平面におけるコンスタレーション点の数
ｉ 　　ビット指数
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例のグレイ符号に対するソフトビット情報の計算ステップを表す図
【図２】第二の実施例のグレイ符号に対するソフトビット情報の計算ステップを表す図
【国際公開パンフレット】
2004512742.tif 000006
2004512742.tif 000007
2004512742.tif 000008
2004512742.tif 000009
2004512742.tif 000010
2004512742.tif 000011
2004512742.tif 000012
2004512742.tif 000013
2004512742.tif 000014
2004512742.tif 000015
2004512742.tif 000016
2004512742.tif 000017
2004512742.tif 000018
2004512742.tif 000019
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004512742.tif 000020
2004512742.tif 000021
【国際調査報告】
2004512742.tif 000022
2004512742.tif 000023
2004512742.tif 000024
2004512742.tif 000025