JP2010226382A - 復号化装置及び復号化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ツインターボ復号器においてイタレーション毎に通信路値を更新する際の演算量を削減することを図る。
【解決手段】送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号するツインターボ復号器において、送信アンテナの各各から送信された信号の分の受信電力を計算する受信電力計算部１２、該受信電力に基づいて通信路値更新器１−０２，１−０４で使用される事後値を指定する受信電力判定部１３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ターボ符号の復号化装置及び復号化方法に関する。

従来、誤り訂正符号の一種であるターボ符号の復号化装置として、「ツインターボ復号器」と呼ばれるものが知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。図６に、従来のツインターボ復号器の構成を示す。図６中、情報ビットベクトルをＸａ、ターボ符号器の一方の要素符号器で生成されたパリティビットベクトルをＸｂ、他方の要素符号器で生成されたパリティビットベクトルをＸｃとしている。

一般的なターボ復号器では、２つの要素復号器間をターボインタリーバによって連接し、各要素復号器において更新されたビットの外部値をもう一方の要素復号器の事前値としてフィードバックさせることにより、効率的なＭＡＰ（Maximum A posteriori Probability）復号を達成している。ツインターボ復号器では、外部値のみならず事後値もフィードバックし、イタレーション毎に通信路値更新器１−０２０，１−０４０で通信路値を更新する。例えば、２つのビットｂ０，ｂ１で構成される１つのシンボル点があった場合、ｂ０の通信路値は、ペアビットであるｂ１の事後値によって更新され、ｂ１の通信路値は、ペアビットであるｂ０の事後値によって更新される。ツインターボ復号器によれば、一般的なターボ復号器に比べて、ターボ符号の誤り訂正能力を向上させることが可能である。これにより、あるビット誤り率を達成するために要求される信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を低くすることができる。

特開２００７−１２４３４２号公報

N. Miyazaki，Y. Hatakawa，T. Yamamoto，H. Ishikawa，T. Suzuki，"A Study on Likelihood Estimation Method Taking Account of Mutual Information in Multi-Level Symbol 〜A Proposal of Twin Turbo Decoder〜"，Proc. PIMRC’06 Fall，TH-1 #3，Sep. 2006

しかし、上述した従来のツインターボ復号器では、一般的なターボ復号器に比べて、演算量の多さが課題である。これは、イタレーション毎に通信路値を更新する処理が追加されているため、その分、演算量が増加するためである。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ツインターボ復号器においてイタレーション毎に通信路値を更新する際の演算量を削減することのできる復号化装置及び復号化方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る復号化装置は、送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化装置において、既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するチャネル推定手段と、前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算する信号点間距離計算手段と、前記信号点間距離に基づいて通信路値を求める通信路値演算手段と、前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新する通信路値更新手段と、前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成する要素復号手段と、前記送信アンテナの各各から送信された信号の分の受信電力を計算する受信電力計算手段と、前記受信電力に基づいて、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定する指定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る復号化装置においては、前記指定手段は、基準電力以上である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、ことを特徴とする。

本発明に係る復号化装置は、複数の送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化装置において、既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するチャネル推定手段と、前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算する信号点間距離計算手段と、前記信号点間距離に基づいて通信路値を求める通信路値演算手段と、前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新する通信路値更新手段と、前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成する要素復号手段と、前記送信局の各各の位置情報と前記受信局の位置情報に基づいて、前記送信局の各各と前記受信局の間の局間距離を計算する局間距離計算手段と、前記局間距離に基づいて、前記送信局の単位で、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定する指定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る復号化装置においては、前記指定手段は、基準距離以下である局間距離の送信局から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、ことを特徴とする。

本発明に係る復号化方法は、送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化方法であって、チャネル推定手段が既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するステップと、信号点間距離計算手段が前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算するステップと、通信路値演算手段が前記信号点間距離に基づいて通信路値を求めるステップと、通信路値更新手段が前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新するステップと、要素復号手段が前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成するステップと、受信電力計算手段が前記送信アンテナの各各から送信された信号の分の受信電力を計算するステップと、指定手段が前記受信電力に基づいて、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る復号化方法においては、前記指定手段は、基準電力以上である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、ことを特徴とする。

本発明に係る復号化方法は、複数の送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化方法であって、チャネル推定手段が既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するステップと、信号点間距離計算手段が前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算するステップと、通信路値演算手段が前記信号点間距離に基づいて通信路値を求めるステップと、通信路値更新手段が前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新するステップと、要素復号手段が前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成するステップと、局間距離計算手段が前記送信局の各各の位置情報と前記受信局の位置情報に基づいて、前記送信局の各各と前記受信局の間の局間距離を計算するステップと、指定手段が前記局間距離に基づいて、前記送信局の単位で、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る復号化方法においては、前記指定手段は、基準距離以下である局間距離の送信局から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ツインターボ復号器においてイタレーション毎に通信路値を更新する際の演算量を削減することができるという効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概念図である。 本発明の第１実施形態に係る復号化装置２２０（ツインターボ復号器）の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るツインターボ復号器の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概念図である。 本発明の第３実施形態に係る復号化装置２２０（ツインターボ復号器）の構成を示すブロック図である。 従来のツインターボ復号器の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概念図である。図１において、送信局１００は、複数（本実施形態では２つ）の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２と、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２の各各に対応して設けられたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調器１１０を有する。受信局２００は、複数（本実施形態では２つ）の受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２と、受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２の各各に対応して設けられたＯＦＤＭ復調器２１０と、復号化装置２２０を有する。

本無線通信システムにおいて、送信局１００は、２つの送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２を用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output：伝送路マルチ化）送信を行う。受信局２００は、ＭＩＭＯ送信された信号を２つの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２で受信し、この２つの受信信号から、伝送路の伝達関数（チャネル行列）を用いて送信信号を復元する。ＭＩＭＯ送信の方式としては、空間多重（Spatial Multiplexing：ＳＭ）方式と時空間符号化（Space Time Coding：ＳＴＣ）方式が知られている。ＳＭ方式は、複数の送信アンテナから各各異なるデータを送信することで通信速度を向上させるものであり、周波数利用効率重視の方式である。ＳＴＣ方式は、時間方向および空間方向に符号化を行うことでＳＮＲを低減させるものであり、通信品質重視の方式である。

送信局１００は、２系列の送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・），１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）を２つのＯＦＤＭ変調器１１０でそれぞれにＯＦＤＭ変調し、ＯＦＤＭ変調器１１０出力後の２系列のＯＦＤＭフレーム１３１，１３２を２つの送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からそれぞれに同一時間に同一周波数で送信する。送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・）は、ターボ符号で符号化後の符号化データがマッピングされた変調シンボルＡ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・、である。送信データ１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）は、ターボ符号で符号化後の符号化データがマッピングされた変調シンボルＡ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・、である。その変調方式としては、例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなど、デジタル変調方式が利用可能である。

各ＯＦＤＭフレーム１３１，１３２では、各送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・），１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）のＯＦＤＭ変調後のＯＦＤＭシンボル（Ａ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，・・・），（Ａ２’，Ｂ２’，Ｃ２’，・・・）が同じサブキャリア上に配置されると共に、パイロット信号Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ異なるサブキャリア上に配置される。パイロット信号Ｐ１，Ｐ２は、送信局１００と受信局２００で既知である。

２本の送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からそれぞれ送信されたＯＦＤＭフレーム１３１，１３２は、伝搬路上で混合されたＯＦＤＭフレーム１４０となって受信局２００に到達する。ＯＦＤＭフレーム１４０では、パイロット信号Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ異なるサブキャリア上に独立して配置されているが、ＯＦＤＭシンボル（Ａ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，・・・），（Ａ２’，Ｂ２’，Ｃ２’，・・・）は同じサブキャリア上で混合されている。

受信局２００は、そのＯＦＤＭフレーム１４０を２つの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２でそれぞれに受信し、２系列の受信ＯＦＤＭフレームを２つのＯＦＤＭ復調器２１０でそれぞれにＯＦＤＭ復調する。各ＯＦＤＭ復調器２１０は、ＯＦＤＭ復調後の受信データ３０１と受信パイロット信号３０２を復号化装置２２０へ出力する。受信データ３０１では、２系列の送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・），１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）に関し、送信アンテナＴｘ１から送信されたものと送信アンテナＴｘ２から送信されたものとが混合された状態になっている。受信パイロット信号３０２では、送信アンテナＴｘ１から送信されたもの（Ｐ１）と送信アンテナＴｘ２から送信されたもの（Ｐ２）とが分離されている。

復号化装置２２０は、各ＯＦＤＭ復調器２１０出力後の受信データ３０１とパイロット信号３０２を用いて、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からそれぞれ送信された信号を分離すると共に復号する。

図２は、本実施形態に係る復号化装置２２０（ツインターボ復号器）の構成を示すブロック図である。
まず、図２を参照して、ツインターボ復号器に係る基本動作の全体の流れを説明する。チャネル推定部１０は、受信パイロット信号３０２を用いて、チャネル行列を推定する。距離計算部１１は、チャネル推定部１０の推定結果であるチャネル行列を用いて、受信データ３０１から、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２からそれぞれ送信された信号を分離する処理を行う。この分離処理によって、送信アンテナＴｘ１から送信された信号の受信信号点（以下、受信信号点（Ｔｘ１）と称する）と、送信アンテナＴｘ２から送信された信号の受信信号点（以下、受信信号点（Ｔｘ２）と称する）とが求まる。

距離計算部１１は、受信信号点（Ｔｘ１）と参照信号点の間の距離と、受信信号点（Ｔｘ２）と参照信号点の間の距離とを計算する。以下、受信信号点（Ｔｘ１）と参照信号点の間の距離の計算値のことを信号点間距離（Ｔｘ１）と称し、受信信号点（Ｔｘ２）と参照信号点の間の距離の計算値のことを信号点間距離（Ｔｘ２）と称する。

通信路値演算器１−０１は、距離計算部１１から信号点間距離（Ｔｘ１）及び信号点間距離（Ｔｘ２）を受け取ると、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値と信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値とを算出する。この算出された通信路値のうち、情報ビットと送信側の第１の要素符号器からのパリティビットに関する通信路値（Ｘａ，Ｘｂ）は通信路値更新器１−０２に入力され、情報ビットと送信側の第２の要素符号器のパリティビットに関する通信路値（Ｘａ，Ｘｃ）は通信路値更新器１−０４に入力される。

通信路値更新器１−０２には、直前のイタレーションにおいて要素復号器１−０７から出力された事後値（Ｘａ，Ｘｃ）も、ターボデインタリーバ１−０９を介して（事後値（Ｘａ，Ｘｃ）を構成するビットの順番が並べ替えられて）入力される。通信路値更新器１−０２は、事後値（Ｘａ，Ｘｃ）を用いて通信路値（Ｘａ，Ｘｂ）を更新する。この通信路値更新処理では、例えば、２つのビットｂ０，ｂ１で構成される１つのシンボル点があった場合、ｂ０の通信路値は、ペアビットであるｂ１の事後値によって更新され、ｂ１の通信路値は、ペアビットであるｂ０の事後値によって更新される。更新された通信路値は、更新後通信路値（Ｘａ，Ｘｂ）として要素復号器１−０３に入力される。

また、要素復号器１−０３には、直前のイタレーションにおいて要素復号器１−０７から出力された外部値（Ｘａ）が、ターボデインタリーバ１−０８を介して（外部値（Ｘａ）を構成するビットの順番が並べ替えられて）、事前値（Ｘａ）として入力される。要素復号器１−０３は、事前値（Ｘａ）を用いて更新後通信路値（Ｘａ，Ｘｂ）の復号処理を行う。要素復号器１−０３からは、復号処理の結果として外部値（Ｘａ）と事後値（Ｘａ，Ｘｂ）が出力される。外部値（Ｘａ）は、ターボインタリーバ１−０６を介して（外部値（Ｘａ）を構成するビットの順番が並べ替えられて）、事前値（Ｘａ）として要素復号器１−０７に入力される。また、事後値（Ｘａ，Ｘｂ）は通信路値更新器１−０４に入力される。

通信路値更新器１−０４は、通信路値更新器１−０２と同様にして、事後値（Ｘａ，Ｘｂ）を用いて通信路値（Ｘａ，Ｘｃ）の更新を行い、更新後通信路値（Ｘａ，Ｘｃ）を出力する。更新後通信路値（Ｘａ，Ｘｃ）は、ターボインタリーバ１−０５を介して（更新後通信路値（Ｘａ，Ｘｃ）を構成するビットの順番が並べ替えられて）、要素復号器１−０７に入力される。要素復号器１−０７は、事前値（Ｘａ）を用いて更新後通信路値（Ｘａ，Ｘｃ）の復号処理を行う。復号処理の結果である外部値（Ｘａ）は、ターボデインタリーバ１−０８を通して、事前値（Ｘａ）として要素復号器１−０３に入力される。また、復号処理の結果である事後値（Ｘａ，Ｘｃ）は、ターボデインタリーバ１−０９を通して通信路値更新器１−０２に入力される。
以上がツインターボ復号器に係る基本動作の全体の流れである。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る通信路値の更新に要する演算量の削減のための構成を説明する。
本実施形態では、受信電力計算部１２及び受信電力判定部１３を設けている。受信電力計算部１２は、チャネル推定部１０の推定結果であるチャネル行列を用いて、送信アンテナＴｘ１から送信された信号の分の受信電力（以下、受信電力（Ｔｘ１）と称する）と、送信アンテナＴｘ２から送信された信号の分の受信電力（以下、受信電力（Ｔｘ２）と称する）とを計算する。

受信電力判定部１３は、受信電力（Ｔｘ１）及び受信電力（Ｔｘ２）に対して、それぞれに基準電力との比較を行う。受信電力判定部１３は、その比較結果に応じて、通信路値更新器１−０２，１−０４へ、通信路値更新制御信号３１０を出力する。通信路値更新制御信号３１０は、通信路値更新器１−０２，１−０４において通信路値の更新に使用されるペアビットを指定するものである。

ここで、本実施形態に係るペアビット使用条件を説明する。
（１）受信電力（Ｔｘ１）が基準電力未満である場合には、送信アンテナＴｘ１から送信された信号に含まれる変調シンボルＡ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・、にマッピングされたビットは、ペアビットとして使用禁止とする。
（２）受信電力（Ｔｘ２）が基準電力未満である場合には、送信アンテナＴｘ２から送信された信号に含まれる変調シンボルＡ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・、にマッピングされたビットは、ペアビットとして使用禁止とする。
（３）受信電力（Ｔｘ１）及び受信電力（Ｔｘ２）の両方共に基準電力以上である場合には、ペアビットに関する使用の制限はない。

このペアビット使用条件では、受信電力が基準電力未満である送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットは、所要の信頼度を満足しないものであるので、ペアビットとして使用するとかえって復号精度の劣化を引き起こす可能性があり、ぺアビットとして使用しないほうが復号精度の維持に役立つという理由から、ぺアビットとして使用禁止にしている。このことから、受信電力に係る基準値（基準電力）には、ある送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットに対して、所要の信頼度を満足させる限界値を設定する。

受信電力判定部１３は、ペアビット使用条件に従って、通信路値更新制御信号３１０を生成する。通信路値更新制御信号３１０の具体例を以下に挙げる。

（通信路値更新制御信号３１０の実施例１）
受信電力（Ｔｘ１）が基準電力以上である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用するように指定する。受信電力（Ｔｘ２）が基準電力以上である場合は、信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用するように指定する。受信電力（Ｔｘ１）及び受信電力（Ｔｘ２）の両方共に基準電力以上である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビットの両方をペアビットとして使用するように指定する。これにより、基準電力以上である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されるが、基準電力未満である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されない。

（通信路値更新制御信号３１０の実施例２）
受信電力（Ｔｘ１）が基準電力未満である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用しないように指定する。受信電力（Ｔｘ２）が基準電力未満である場合は、信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用しないように指定する。受信電力（Ｔｘ１）及び受信電力（Ｔｘ２）の両方共に基準電力未満である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビットの両方をペアビットとして使用しないように指定する。この指定方法の場合、ペアビットとして使用禁止されたビット以外のビットは、ペアビットとして使用されるように定めておく。これにより、基準電力以上である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されるが、基準電力未満である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されない。

通信路値更新器１−０２，１−０４は、通信路値更新制御信号３１０で使用するように指定されたペアビットのみを使用して、通信路値の更新を行う。従って、使用されないペアビットがある場合には、その使用されないペアビットを用いた演算が行われないので、その行われない演算分だけ演算量が削減される。

なお、受信電力（Ｔｘ１）及び受信電力（Ｔｘ２）の両方共に基準電力未満である場合は、使用可能なペアビットが全くないので、通信路値の更新自体が行われない。

図３は、本実施形態に係るツインターボ復号器の処理手順を示すフローチャートである。図３において、ステップＳ１では、受信パイロット信号３０２を用いてチャネル行列を推定する。ステップＳ２では、推定されたチャネル行列を用いて、送信アンテナＴｘ１から送信された信号の分の受信電力（Ｔｘ１）と、送信アンテナＴｘ２から送信された信号の分の受信電力（Ｔｘ２）とを計算する。ステップＳ３では、受信電力（Ｔｘ１）及び受信電力（Ｔｘ２）に対して、それぞれに閾値（基準電力）との比較を行う。

ステップＳ４では、受信電力が閾値以上である送信アンテナから送信された信号のみをペアビット対象にして通信路値更新を行う。ステップＳ５では、更新後通信路値を用いてターボ復号処理を行う。

本実施形態によれば、基準電力未満である受信電力の送信アンテナから送信された信号をペアビット対象から除外することにより、その除外分の通信路値更新演算量を削減することができるようになる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの構成を示す概念図である。この図４において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図４において、無線通信システムは、複数（本実施形態では２つとする）の送信局１００と、受信局２００を備える。

各送信局１００は、複数（本実施形態では２つ）の送信アンテナ（Ｔｘ１，Ｔｘ２），（Ｔｘ３，Ｔｘ４）と、２つの送信アンテナの各各に対応して設けられたＯＦＤＭ変調器１１０を有する。受信局２００は、複数（本実施形態では４つ）の受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４と、４つの受信アンテナの各各に対応して設けられたＯＦＤＭ復調器２１０と、復号化装置２２０を有する。

本無線通信システムでは、２つの送信局１００が連携したＭＩＭＯ送信を行う。このＭＩＭＯ送信では、各送信局１００の合計４つの送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４を使用し、４つの信号１３１，１３２，１３３，１３４を各送信アンテナに分けて同一時間に同一周波数で送信する。４つの送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４からそれぞれ送信された信号１３１，１３２，１３３，１３４は、伝搬路上で混合されて受信局２００に到達する。受信局２００は、その混合信号１４０を４つの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４でそれぞれに受信し、その４つの受信信号から、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４からそれぞれ送信された信号を分離する。

送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・）は、ターボ符号で符号化後の符号化データがマッピングされた変調シンボルＡ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・、である。送信データ１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）は、ターボ符号で符号化後の符号化データがマッピングされた変調シンボルＡ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・、である。送信データ１２３（Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，・・・）は、ターボ符号で符号化後の符号化データがマッピングされた変調シンボルＡ３，Ｂ３，Ｃ３，・・・、である。送信データ１２４（Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，・・・）は、ターボ符号で符号化後の符号化データがマッピングされた変調シンボルＡ４，Ｂ４，Ｃ４，・・・、である。その変調方式としては、例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなど、デジタル変調方式が利用可能である。

送信アンテナＴｘ１から送信されたＯＦＤＭフレーム１３１には、送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・）のＯＦＤＭ変調後のＯＦＤＭシンボル（Ａ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，・・・）がそれぞれに送信アンテナ間で共通のサブキャリア上に配置されると共に、パイロット信号Ｐ１が専用のサブキャリア上に配置される。送信アンテナＴｘ２から送信されたＯＦＤＭフレーム１３２には、送信データ１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）のＯＦＤＭ変調後のＯＦＤＭシンボル（Ａ２’，Ｂ２’，Ｃ２’，・・・）がそれぞれに送信アンテナ間で共通のサブキャリア上に配置されると共に、パイロット信号Ｐ２が専用のサブキャリア上に配置される。送信アンテナＴｘ３から送信されたＯＦＤＭフレーム１３３には、送信データ１２３（Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，・・・）のＯＦＤＭ変調後のＯＦＤＭシンボル（Ａ３’，Ｂ３’，Ｃ３’，・・・）がそれぞれに送信アンテナ間で共通のサブキャリア上に配置されると共に、パイロット信号Ｐ３が専用のサブキャリア上に配置される。送信アンテナＴｘ４から送信されたＯＦＤＭフレーム１３４には、送信データ１２４（Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，・・・）のＯＦＤＭ変調後のＯＦＤＭシンボル（Ａ４’，Ｂ４’，Ｃ４’，・・・）がそれぞれに送信アンテナ間で共通のサブキャリア上に配置されると共に、パイロット信号Ｐ４が専用のサブキャリア上に配置される。

４つのＯＦＤＭフレーム１３１，１３２，１３４，１３５が伝搬路上で混合されたＯＦＤＭフレーム１４０では、パイロット信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４はそれぞれ異なるサブキャリア上に独立して配置されているが、ＯＦＤＭシンボル（Ａ１’，Ｂ１’，Ｃ１’，・・・），（Ａ２’，Ｂ２’，Ｃ２’，・・・），（Ａ３’，Ｂ３’，Ｃ３’，・・・），（Ａ４’，Ｂ４’，Ｃ４’，・・・）は同じサブキャリア上で混合されている。

受信局２００は、そのＯＦＤＭフレーム１４０を４つの受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４でそれぞれに受信し、４系列の受信ＯＦＤＭフレームを４つのＯＦＤＭ復調器２１０でそれぞれにＯＦＤＭ復調する。各ＯＦＤＭ復調器２１０は、ＯＦＤＭ復調後の受信データ３０１と受信パイロット信号３０２を復号化装置２２０へ出力する。受信データ３０１では、４系列の送信データ１２１（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・），１２２（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・），１２３（Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，・・・），１２４（Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，・・・）に関し、送信アンテナＴｘ１から送信されたものと送信アンテナＴｘ２から送信されたものと送信アンテナＴｘ３から送信されたものと送信アンテナＴｘ４から送信されたものとが混合された状態になっている。受信パイロット信号３０２では、送信アンテナＴｘ１から送信されたもの（Ｐ１）と送信アンテナＴｘ２から送信されたもの（Ｐ２）と送信アンテナＴｘ３から送信されたもの（Ｐ３）と送信アンテナＴｘ４から送信されたもの（Ｐ４）とが分離されている。

復号化装置２２０は、各ＯＦＤＭ復調器２１０出力後の受信データ３０１とパイロット信号３０２を用いて、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４からそれぞれ送信された信号を分離すると共に復号する。復号化装置２２０については、第１実施形態（図２）と同様である。

第２実施形態に係る無線通信システムでは、異なる送信局１００から送信される信号の受信電力差が大きくなり、受信電力が所要値を満たさない場合が発生しやすいために、本発明により大きな効果を得ることが期待できる。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る復号化装置２２０（ツインターボ復号器）の構成を示すブロック図である。この図４において、図２の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
図５に示す第３実施形態に係るツインターボ復号器は、上述した第２実施形態に係る無線通信システムを想定したものである。第２実施形態に係る無線通信システムでは、送信局１００が複数であることから、受信局２００の位置によって送信局１００と受信局２００間の距離が変化し、この距離の変化に伴って各送信局１００からの受信電力が変動すると考えられる。このため、本実施形態では、送信局１００と受信局２００間の距離を受信電力の尺度として利用する。

第３実施形態では、復号化装置２２０に位置判定部４０を設け、位置判定部４０が通信路値更新制御信号４１０を通信路値更新器１−０２，１−０４へ出力する。位置判定部４０には、各送信局１００の位置を示す送信局位置情報４０１と、自受信局２００の位置を示す受信局位置情報４０２とが入力される。受信局２００は、事前に、各送信局１００から送信局位置情報４０１を受信する。受信局２００は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置測定装置（図示せず）を備え、位置測定装置から復号化装置２２０へ受信局位置情報４０２を供給する。

位置判定部４０は、送信局位置情報４０１と受信局位置情報４０２を用いて、各送信局１００と自受信局２００間の距離を計算する。以下、図４に示される第２実施形態に係る無線通信システムにおいて、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２を有する送信局１００と受信局２００間の距離の計算値のことを局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）と称し、送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４を有する送信局１００と受信局２００間の距離の計算値のことを局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）と称し、説明する。

位置判定部４０は、局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）及び局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）に対して、それぞれに基準距離との比較を行う。位置判定部４０は、その比較結果に応じて、通信路値更新器１−０２，１−０４へ、通信路値更新制御信号４１０を出力する。通信路値更新制御信号４１０は、通信路値更新器１−０２，１−０４において通信路値の更新に使用されるペアビットを指定するものである。

ここで、本実施形態に係るペアビット使用条件を説明する。
（１）局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）が基準距離超過である場合には、送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２から送信された信号に含まれる変調シンボル（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，・・・），（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・・）、にマッピングされたビットは、ペアビットとして使用禁止とする。
（２）局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）が基準距離超過である場合には、送信アンテナＴｘ３，Ｔｘ４から送信された信号に含まれる変調シンボル（Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，・・・），（Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，・・・）、にマッピングされたビットは、ペアビットとして使用禁止とする。
（３）局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）及び局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）の両方共に基準距離以下である場合には、ペアビットに関する使用の制限はない。

このペアビット使用条件では、送信局１００と自受信局２００間の距離の計算値が基準距離超過である送信局１００から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットは、所要の信頼度を満足しないものであるので、ペアビットとして使用するとかえって復号精度の劣化を引き起こす可能性があり、ぺアビットとして使用しないほうが復号精度の維持に役立つという理由から、ぺアビットとして使用禁止にしている。このことから、送信局１００と自受信局２００間の距離に係る基準値（基準距離）には、ある送信局１００から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットに対して、所要の信頼度を満足させる限界値を設定する。

位置判定部４０は、ペアビット使用条件に従って、通信路値更新制御信４１０を生成する。通信路値更新制御信号４１０の具体例を以下に挙げる。

（通信路値更新制御信号４１０の実施例１）
局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）が基準距離以下である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用するように指定する。局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）が基準距離以下である場合は、信号点間距離（Ｔｘ３）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ４）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用するように指定する。局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）及び局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）の両方共に基準距離以下である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビット、信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビット、信号点間距離（Ｔｘ３）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ４）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用するように指定する。これにより、基準距離以下である局間距離の送信局１００から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されるが、基準距離超過である局間距離の送信局１００から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されない。

（通信路値更新制御信号４１０の実施例２）
局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）が基準距離超過である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用しないように指定する。局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）が基準距離超過である場合は、信号点間距離（Ｔｘ３）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ４）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用しないように指定する。局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）及び局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）の両方共に基準距離超過である場合は、信号点間距離（Ｔｘ１）に基づいた通信路値に含まれるビット、信号点間距離（Ｔｘ２）に基づいた通信路値に含まれるビット、信号点間距離（Ｔｘ３）に基づいた通信路値に含まれるビット及び信号点間距離（Ｔｘ４）に基づいた通信路値に含まれるビットをペアビットとして使用しないように指定する。この指定方法の場合、ペアビットとして使用禁止されたビット以外のビットは、ペアビットとして使用されるように定めておく。これにより、基準距離以下である局間距離の送信局１００から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されるが、基準距離超過である局間距離の送信局１００から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットはペアビットとして使用されない。

通信路値更新器１−０２，１−０４は、通信路値更新制御信号３１０で使用するように指定されたペアビットのみを使用して、通信路値の更新を行う。従って、使用されないペアビットがある場合には、その使用されないペアビットを用いた演算が行われないので、その行われない演算分だけ演算量が削減される。

なお、局間距離（Ｔｘ１，Ｔｘ２）及び局間距離（Ｔｘ３，Ｔｘ４）の両方共に基準距離超過である場合は、使用可能なペアビットが全くないので、通信路値の更新自体が行われない。

本実施形態によれば、送信局１００と受信局２００間の距離を受信電力の尺度として利用し、基準距離超過である局間距離の送信局１００から送信された信号をペアビット対象から除外することにより、その除外分の通信路値更新演算量を削減することができるようになる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１−０１…通信路値演算器、１−０２，１−０４…通信路値更新器、１−０３，１−０７…要素復号器、１−０５，１−０６…ターボインタリーバ、１−０８，１−０９…ターボデインタリーバ、１０…チャネル推定部、１１…距離計算部、１２…受信電力計算部、１３…受信電力判定部、４０…位置判定部、１００…送信局、１１０…ＯＦＤＭ変調器、２００…受信局、２１０…ＯＦＤＭ復調器、２２０…復号化装置、Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３，Ｔｘ４…送信アンテナ、Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４…受信アンテナ

Claims (8)

1. 送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化装置において、
   既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するチャネル推定手段と、
   前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算する信号点間距離計算手段と、
   前記信号点間距離に基づいて通信路値を求める通信路値演算手段と、
   前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新する通信路値更新手段と、
   前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成する要素復号手段と、
   前記送信アンテナの各各から送信された信号の分の受信電力を計算する受信電力計算手段と、
   前記受信電力に基づいて、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定する指定手段と、
   を備えたことを特徴とする復号化装置。
2. 前記指定手段は、基準電力以上である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の復号化装置。
3. 複数の送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化装置において、
   既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するチャネル推定手段と、
   前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算する信号点間距離計算手段と、
   前記信号点間距離に基づいて通信路値を求める通信路値演算手段と、
   前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新する通信路値更新手段と、
   前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成する要素復号手段と、
   前記送信局の各各の位置情報と前記受信局の位置情報に基づいて、前記送信局の各各と前記受信局の間の局間距離を計算する局間距離計算手段と、
   前記局間距離に基づいて、前記送信局の単位で、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定する指定手段と、
   を備えたことを特徴とする復号化装置。
4. 前記指定手段は、基準距離以下である局間距離の送信局から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の復号化装置。
5. 送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化方法であって、
   チャネル推定手段が既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するステップと、
   信号点間距離計算手段が前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算するステップと、
   通信路値演算手段が前記信号点間距離に基づいて通信路値を求めるステップと、
   通信路値更新手段が前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新するステップと、
   要素復号手段が前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成するステップと、
   受信電力計算手段が前記送信アンテナの各各から送信された信号の分の受信電力を計算するステップと、
   指定手段が前記受信電力に基づいて、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定するステップと、
   を含むことを特徴とする復号化方法。
6. 前記指定手段は、基準電力以上である受信電力の送信アンテナから送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の復号化方法。
7. 複数の送信局でターボ符号化データがマッピングされた変調シンボルが複数の送信アンテナから同時に同じ周波数で送信された信号を受信局で複数の受信アンテナを用いて受信した受信信号から、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルにマッピングされたターボ符号化データを復号する復号化方法であって、
   チャネル推定手段が既知の受信信号を用いてチャネル行列を推定するステップと、
   信号点間距離計算手段が前記チャネル行列を用いて、前記送信アンテナの各各から送信された変調シンボルの受信信号点と参照信号点の間の信号点間距離を計算するステップと、
   通信路値演算手段が前記信号点間距離に基づいて通信路値を求めるステップと、
   通信路値更新手段が前記通信路値に基づいた事後値を用いて前記通信路値を更新するステップと、
   要素復号手段が前記通信路値に基づいた外部値を事前値として用いて、前記通信路値更新手段によって更新された前記通信路値を復号し、前記事後値および前記外部値を生成するステップと、
   局間距離計算手段が前記送信局の各各の位置情報と前記受信局の位置情報に基づいて、前記送信局の各各と前記受信局の間の局間距離を計算するステップと、
   指定手段が前記局間距離に基づいて、前記送信局の単位で、前記通信路値更新手段で使用される事後値を指定するステップと、
   を含むことを特徴とする復号化方法。
8. 前記指定手段は、基準距離以下である局間距離の送信局から送信された信号に含まれる変調シンボルにマッピングされたビットのみを、前記通信路値更新手段で使用される事後値に指定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の復号化方法。

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