JP3741703B2 - １６−ａｒｙＱＡＭ変調方式を使用する通信システムにおける復調装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重レベル変調(multi-level modulation)方式を採択するス通信システムの復調装置及び方法に係り、特に、１６-ary ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)を変調方式として採択した通信システムの復調器でチャンネル復号器の入力軟性値を計算するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信システムでスペクトル効率を高めるために使用される多重レベル変調方式の一つである１６-ary ＱＡＭを用いてチャンネル符号器により符号化された信号を変調して送信するとき、これを受信機のチャンネル復号器で軟性決定復号化(soft decision decoding)過程を通じて復号するためには、復調器が同位相(in-phase)信号成分と直交位相(quadrature phase)信号成分からなる二次元の受信信号からチャンネル符号器の出力ビットの各々に相応する軟性決定値を生成する写像アルゴリズム(mapping algorithm)を備えるべきである。
【０００３】
かかる写像アルゴリズムは二つの方式、すなわち、Nokia社により提案されたシンプルメートル法(simple metric procedure)とMotorola社により提案された二重最小メートル法(dual minimum metric procedure)に分けられる。この二つの方式は各出力ビットに対するＬＬＲ(log likelihood ratio)を計算してチャンネル復号器の入力軟性決定値として使用する。
【０００４】
シンプルメートル法は、複雑なＬＬＲ計算式を簡単な形態の近似式に変形した写像アルゴリズムであって、ＬＬＲの計算は簡単であるが、近似式を使用することによるＬＬＲの歪曲は性能を劣化させる。しかし、二重最小メートル法はより正確な近似式を用いて計算されたＬＬＲをチャンネル復号器の入力として使用する写像アルゴリズムであって、シンプルメートル法を使用する場合の性能劣化をある程度は改善する長所はあるが、シンプルメートル法に比べて多い計算量を必要とし、ハードウェアの具現時も複雑度が増加するという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、１６-ary ＱＡＭを変調方式として使用する通信システムの復調器で二重最小メートル法により計算されるチャンネル復号器の入力軟性値を受信信号との最短距離値を得るために要求される写像表や複雑な処理過程無しに簡単に計算するための装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明は、チャンネル符号器の出力シーケンスを４ビットの単位で分けて同位相成分Ｘ_ｋと直交位相成分Ｙ_ｋを有する１６個の信号点のうち、特定の一つに写像する変調方式を使用する通信システムで、前記特定の一つに写像されて伝送される信号を受信して復調するための方法において、前記直交位相成分のレベル｜Ｙ_ｋ｜から写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを減算して３番目の復調シンボルの軟性値Ｚ_ｋを決定する過程と、前記Ｚ_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第１変数αを“０”と決定し、前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“負”の値であれば、前記第１変数αを“−１”と決定し、前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“正”の値であれば、前記第１変数αを“１”と決定する過程と、前記直交位相成分Ｙ_ｋ、前記軟性値Ｚ_ｋ及び第１変数αを用いて
【０００７】
【数１５】

【０００８】
を計算して４番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程と、前記同位相成分のレベル｜Ｚ_ｋ｜から写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを減算して１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋを決定する過程と、前記Ｚ’_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第２変数βを“０”と決定し、前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、記同位相成分Ｘ_ｋが“負”の値であれば、前記第２変数βを“−１”と決定し、前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“正”の値であれば、前記第２変数βを“１”と決定する過程と、前記同位相成分Ｘ_ｋ、前記軟性値Ｚ’_ｋ及び第２変数βを用いて
【数１６】

を計算して２番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好適な実施例を添付図面に参照して詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００１０】
本発明は１６-ary ＱＡＭを変調方式として採択するデータ通信システムの復調器で二重最小メートル法により計算されるチャンネル復号器の入力軟性決定値を写像表や複雑な計算過程無しに得るための方法について説明する。
【００１１】
二次元受信信号から多次元軟性決定値を生成する具体的なアルゴリズムは次の通りである。２進チャンネル符号器の出力シーケンスはｍ個のビットの単位に分けられた後、Ｍ（＝２^ｍ）個の信号点のうち、特定の信号点にグレーコード方式（Gray coding rule）に応じて写像される。これを表現すると次の通りである。
【数１７】

数１７において、ｓ_k,i（i＝0，1，…，m-1）はｋ番目のシンボルに写像される２進チャンネル符号器の出力シーケンスのうち、ｉ番目のビットを示し、Ｉ_k及びＱ_kはそれぞれｋ番目のシンボルの同位相信号成分と直交位相成分を示す。１６-ary ＱＡＭの場合、ｍは４であり、これに該当する信号星座を図１に示した。図１に示したように、前記星座図は１６個の信号点からなり、各々の四分面は４個の信号点で構成される。各々の信号点は４個のシンボルで表現される。図１は、例えば、第１の四分面を４個の領域に区分する。その右側上位領域はシンボル列“００００”にマッピングされ、右側下位領域はシンボル列“０１００”にマッピングされ、左側上位領域はシンボル列“０００１”にマッピングされ、左側下位領域はシンボル列“０１０１”にマッピングされる。
【００１２】
Ｉ_k及びＱ_kに相応する受信機のシンボル復調器出力を複素数の形態として示すと、次の数１８の通りである。
【００１３】
【数１８】

【００１４】
数１８において、Ｘ_ｋ及びＹ_ｋはそれぞれシンボル復調器出力の同位相信号成分及び直交位相信号成分を示し、ｇ_ｋは送信端、伝送媒体及び受信端の利得を包括的に示す複素係数である。さらに、η_ｋ ^Iとη_ｋ ^Qは平均が０、分散がσ_ｎ ²であるガウス雑音であって、これらは統計的には相互独立的な関係である。
前記シーケンスｓ_k,i（i＝0，1，…，m-1）関連ＬＬＲは下記の数１９を用いて計算することができ、これをチャンネル復号器へ入力される軟性決定値として使用できる。
【００１５】
【数１９】

【００１６】
数１９において、Ｋは定数であり、Pr｛Ａ｜Ｂ｝はイベントＢが発生したとき、イベントＡの発生確率として定義される条件付き確率である。しかし、前記数１９は非線形であり、かつ比較的多い計算量を備えるので、実際の具現のためには前記数１９を近似化できるアルゴリズムが要求される。前記数２のｇ_ｋ＝１であるガウス雑音チャンネルの場合、数１９を二重最小メートル法により近似化すると、次の数２０の通りである。
【００１７】
【数２０】

【００１８】
数２０において、Ｋ’=（1/σ_n ²）Ｋであり、ｚ_k（ｓ_k,i=０）とｚ_k（ｓ_k,i=1）はそれぞれｓ_k,i=０とｓ_k,i=１の場合、Ｉ_k＋ｊＱ_kの実際値を示す。数２０を計算するためには、二次元の受信信号Ｒ_kに対して｜Ｒ_k−ｚ_k（ｓ_{k ， i}＝０）｜^２及び｜Ｒ_k−ｚ_k（ｓ_{k ， i}＝１）｜^２を最小化するｚ_k（ｓ_{k ， i}＝０）及びｚ_k（ｓ_{k ， i}＝１）を決定すべきである。
【００１９】
前記二重最小メートル法により近似化された数４は下記の数５のように表現が可能である。
【００２０】
【数２１】

【００２１】
数２１において、ｎ_k,iはＲ_kと最近距離にある信号点に対する逆写像シーケンスのｉ番目のビット値を示し、
【００２２】
【数２２】

【００２３】
数２２はｎ_k,iに対する否定を示す。最短距離の信号点はＲ_kの同位相信号成分と直交位相信号成分の値の範囲により決定される。数２１の括弧内の第１項は下記の数２３のように表現することもできる。
【００２４】
【数２３】

【００２５】
数２３において、Ｕ_kとＶ_kはそれぞれ｛n_k,m-1,…, n_k,i,…, n_k,1, n_k,0｝により写像される信号点の同位相信号成分と直交位相信号成分を示す。
さらに、数２１の括弧内の第２項は下記の数２４のように表現することができる。
【００２６】
【数２４】

【００２７】
数２４において、Ｕ_k,iとＶ_k,iはそれぞれ
【００２８】
【数２５】

【００２９】
を最小化するｚ_ｋの逆写像シーケンス
【００３０】
【数２６】

【００３１】
により写像される信号点の同位相信号成分と直交位相信号成分を示す。数２３及び数２４により数２１は下記の数２７のように整理される。
【００３２】
【数２７】

【００３３】
数２７により１６-ary ＱＡＭを変調方式として採択したデータ通信システムの復調器のためのチャンネル復号器入力軟性決定値を求める過程は次の通りである。まず、１６-ary ＱＡＭ受信信号Ｒ_kの二つの信号成分Ｘ_k,Ｙ_kから｛n_{k ， 3}，n_{k ， 2}，n_{k ， 1}，n_{k ， 0}｝及びＵ_k,Ｖ_kを求めるために表１及び表２を利用する。表１は図１に示した横軸に平行な４個の領域に対して受信信号Ｒ_kの直交位相信号成分Ｙ_kが各領域に現れる場合に対する（n_{k ， 3}，n_{k ， 2}）及びＶ_kを示し、便宜上、三つの境界値、すなわち、Ｙ_k =-2a,Ｙ_k =０,Ｙ_k =2aにおける結果値は省略されている。表２は図１に示した縦軸に平行な４個の領域に対して受信信号Ｒ_kの同位相信号成分Ｘ_kが各領域に現れる場合に対する（n_{k ， 1}，n_{k ， 0}）及びＵ_kを示し、便宜上、三つの境界値、すなわち、Ｘ_k=-2a,Ｘ_k =０, Ｘ_k =2aにおける結果値は省略されている。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
下記の表３には各ｉ（ｉ∈｛0,1,2,3｝）に対して
【００３７】
【数２８】

【００３８】
を最小化するシーケンス｛m_k,3，m_k,2，m_k,1，m_k,0｝を決定した後、これを｛n_k,3，n_k,2，n_k,1，n_k,0｝の関数として示した結果と、これに該当するｚ_kの同位相及び直交位相信号成分Ｕ_{k, ｉ}，Ｖ_{k, ｉ}を示す。
【００３９】
【表３】

【００４０】
表４と表５は（n_k,3，n_k,2）と（n_k,1，n_k,0）のすべての組み合わせに対してそれぞれ表３で計算された（m_k,3，m_k,2）と（m_k,1，m_k,0）に該当するＶ_{k, ｉ}とＵ_{k, ｉ}の値を示している。
【００４１】
【表４】

【００４２】
【表５】

【００４３】
下記の表６と表７はそれぞれ表４と表５から得られたＶ_k,iとＵ_{k, ｉ}を数２７に代入して得られたチャンネル復号器の入力軟性決定値をＫ’×4ａの比率で比例縮小した結果を示している。すなわち、受信信号Ｒ_ｋを受けると、下記の表６と表７により該当条件を満足させるＬＬＲを入力軟性決定値として出力することができる。仮に、システムに使用するチャンネル復号器がmax-logMAP（logarithmic maximum a posteriori）復号器でない場合、下記の表６と表７のＬＬＲを比例縮小比率の逆に比例拡大する過程が追加されるべきである。
【００４４】
【表６】

【００４５】
【表７】

【００４６】
しかし、表６や表７のような写像表を用いてチャンネル復号器入力軟性決定値を出力する場合は復調器で受信信号の条件を判断する演算を行うべきであり、該当条件による出力内容を貯蔵する記憶装置が要求されるという短所がある。このような短所はチャンネル復号器入力軟性決定値を写像表でないより簡単な条件判断演算を有する数式を用いて計算することにより克服が可能である。
【００４７】
このために表６と表７に示した条件判断式を他の方法で表現すると、それぞれ下記の表８及び表９の通りである。表８ではＺ_k=｜Ｙ_k｜−２ａであり、表９ではＺ’_ｋ＝｜Ｘ_ｋ｜−２ａである。表８及び表９には、表６と表７で便宜上省略された３個ずつの境界値における軟性決定値も考慮されている。
【００４８】
【表８】

【００４９】
【表９】

【００５０】
ハードウェアの具現時、Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚ_ｋ，Ｚ’_ｋの符号をその符号ビットにより表現可能であるという前提下で前記表８と表９をより単純化させると、それぞれ下記の表１０と表１１を得る。表１０と表１１において、ＭＳＢ（ｘ）はｘの最上位ビットを示す。
【００５１】
【表１０】

【００５２】
【表１１】

【００５３】
表１０からｉ＝３、ｉ＝２における軟性決定値、すなわち、Λ（Ｓ_ｋ,₃），Λ（Ｓ_ｋ,₂）をそれぞれ数式で表現すると、次の数２９の通りである。
【００５４】
【数２９】

【００５５】
表１１からｉ＝１、ｉ＝０における軟性決定値、すなわち、Λ（Ｓ_ｋ,₁），Λ（Ｓ_ｋ,₀）をそれぞれ数式で表現すると、次の数３０の通りである。
【００５６】
【数３０】

【００５７】
すなわち、１６-ary ＱＡＭを変調方式として採択したデータ通信システムで、一つの受信信号に対する復調器の出力、すなわち、チャンネル復号器の入力である４個の軟性決定値を前記数４の二重最小メートル法を用いて実際に計算することは、数２９及び数３０の簡単な条件付き数式を通じて可能である。この過程を図２に示した。
【００５８】
図２は本発明の実施例による１６-ary ＱＡＭ方式を使用する通信システムでチャンネル復号器へ入力される４個の復調シンボルの軟性決定値を決定するための過程を示している。図２に示した二重最小メートル法による軟性決定値計算過程は二つの過程に分けることができる。その第一の過程は直交位相信号とａ値を解釈してαを決定し、同位相信号とａ値を解釈してβを決定する過程であり、第二の過程は受信信号と前記過程から得られたα、β値により決定される軟性決定値を出力する過程である。後述する動作は、例えば、受信機のシンボル復調器で行われることができる。
【００５９】
図２を参照すれば、前記シンボル復調器はステップ２０１で同位相成分Ｘ_ｋと直交位相成分Ｙ_ｋからなる二次元の受信信号Ｒ_ｋ及び写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを用いて“Ｚ_ｋ＝｜Ｙ_ｋ｜−２ａ”を計算する。ここで、前記Ｚ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｘ_ｋ及びａは実数である。さらに、ステップ２０３では前記式により計算された結果値が正の値を有するかを検査する。例えば、前記Ｚ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｘ_ｋ及びａは符号ビットを含むディジタル値で表現される。したがって、ステップ２０３で前記結果値の最上位ビット(又は符号ビット)を検査して“０”であるかを検査する。前記決定値が正の値を有する場合、ステップ２０５へ進行し、そうでない場合はステップ２０９へ進行して変数αを“０”に設定する。ステップ２０５では前記直交位相成分Ｙ_ｋの値が正の値を有するかを検査する。すなわち、前記Ｙ_ｋの最上位ビットが“０”であるかを検査する。前記Ｙ_ｋ値が正の値を有する場合はステップ２０８へ進行して前記変数αを“１”に設定し、そうでない場合はステップ２０７へ進行して前記変数αを“−１”に設定する。その後、前記シンボル復調器はステップ２１０で前記受信信号Ｒ_ｋに対応する復調シンボルのうち、４番目の復調シンボルＳ_{ｋ ,3}を
【００６０】
【数３１】

【００６１】
を用いて判定し、３番目の復調シンボルＳ_{ｋ ,2}をＺ_ｋを用いて判定してチャンネル復号器の入力軟性値を決定する。
【００６２】
以上は直交位相成分を用いて４番目及び３番目の復調シンボルに対する軟性決定値を判定する過程を説明した。次は同位相成分を用いて２番目及び１番目の復調シンボルの軟性決定値を判定する過程を示すと、次の通りである。
【００６３】
シンボル復調器はステップ２１１で同位相成分Ｘ_ｋと直交位相成分Ｙ_ｋからなる二次元の受信信号Ｒ_ｋ及び写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを用いて“Ｚ’_ｋ＝｜Ｘ_ｋ｜−２ａ”を計算する。ステップ２１３では、前記式により計算された結果値が正の値を有するかを検査する。すなわち、前記結果値の最上位ビット(又は符号ビット)が“０”であるかを検査する。前記結果値が正の値を有する場合はステップ２１５へ進行し、そうでない場合はステップ２１９へ進行して変数βを“０”に設定する。さらに、前記ステップ２１５で前記同位相成分Ｘ_ｋの値が正の値を有するかを検査する。すなわち、前記Ｘ_ｋの最上位ビットが“０”であるかを検査する。前記Ｘ_ｋの値が正の値を有する場合はステップ２１８へ進行して前記変数βを“１”に設定し、そうでない場合はステップ２１７へ進行して前記変数βを“−１”に設定する。その後、前記シンボル復調器はステップ２２０で前記受信信号Ｒ_ｋに対応する復調シンボルのうち、２番目の復調シンボルＳ_{ｋ ,1}を
【００６４】
【数３２】

【００６５】
を用いて判定し、１番目の復調シンボルＳ_{ｋ ,0}をＺ’_ｋを用いて判定してチャンネル復号器の入力軟性値を決定する。前記４番目、３番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程と前記２番目、１番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程は順次に又は同時に行うことができる。このように決定された復調シンボルの軟性値はチャンネル復号器へ提供される。
【００６６】
図３は本発明の実施例による前記復調シンボルの軟性値決定過程を機能ブロックとして示した図である。図３を参照すれば、直交位相信号解釈器３０１は受信信号Ｒ_ｋの直交位相成分Ｙ_ｋ及び写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを用いて所定の規則により変数αを計算して出力する。上述したように、Ｚ_ｋ（＝｜Ｙ_ｋ｜−２ａ）の符号と前記直交位相成分Ｙ_ｋの符号に基づいて前記変数α値を決定して出力する。第１軟性値出力器３０２は前記直交位相信号解釈器３０１からの変数α、前記直交位相成分Ｙ_ｋ及び前記距離２ａを用いて所定の数９を実行して４番目及び３番目の復調シンボルの軟性値を決定して出力する。
【００６７】
同位相信号解釈器３０３は受信信号Ｒ_ｋの同位相成分Ｘ_ｋ及び写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを用いて所定の規則により変数βを計算して出力する。上述したように、Ｚ’_ｋ（＝｜Ｘ_ｋ｜−２ａ）の符号と前記同位相成分Ｘ_ｋの符号に基づいて前記変数βを決定して出力する。第２軟性値出力器３０４は前記同位相信号解釈器３０３からの変数β、前記直交位相成分Ｙ_ｋ及び前記距離２ａを用いて所定の数１０を実行して２番目及び１番目の復調シンボルの軟性値を決定して出力する。
【００６８】
図４は本発明の実施例による１６-ary ＱＡＭを変調方式として採択したデータ通信システムでチャンネル復号器入力軟性決定値を決定して出力するシンボル復調器を数２９及び数３０に基づいてハードウェアで具現した装置を示す。以下の受信信号Ｒ_ｋ、同位相成分Ｘ_ｋ、直交位相成分Ｙ_ｋ、変数Ｚ_ｋ、Ｚ’_ｋ、変数α、β及びａは実数値であり、符号ビットを含むディジタル値である。
【００６９】
図４を参照すれば、第１計算器４０１は入力される受信信号Ｒ_ｋの直交位相成分Ｙ_ｋと写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを用いて“Ｚ_ｋ＝｜Ｙ_ｋ｜−２ａ”を計算して前記Ｚ_ｋ値を出力する。乗算器４０２は前記第１計算器４０１からのＺ_ｋ値と“−１”を乗算して前記Ｚ_ｋの符号を反転させて出力する。第１最上位ビット抽出器４０３は前記直交位相成分Ｙ_ｋの最上位ビットを抽出して第１選択器４０５の選択信号として出力し、第２最上位ビット抽出器４０４は前記Ｚ_ｋの最上位ビットを抽出して第２選択器４０６の選択信号として出力する。前記第１選択器４０５は前記第１計算器４０１からの前記Ｚ_ｋと前記第１乗算器４０２からの前記“−Ｚ_ｋ”を入力し、前記第１最上位ビット抽出器４０３からの選択信号により前記入力のうち、一つを選択して出力する。第２選択器４０６は前記第１選択器４０５の出力と“０”を入力し、前記第２最上位ビット抽出器４０４からの選択信号により前記入力のうち、一つを選択して出力する。第１加算器４０７は前記第２選択器４０６の出力と前記直交位相成分Ｙ_ｋを加算して４番目の復調シンボルの軟性値を出力する。一方、前記第１計算器４０１で計算された前記Ｚ_ｋ値を３番目の復調シンボルの軟性値として決定して出力する。
第２計算器４１１は入力される受信信号Ｒ_ｋの同位相成分Ｘ_ｋと写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを用いて“Ｚ’_ｋ＝｜Ｘ_ｋ｜−２ａ”を計算して前記Ｚ’_ｋを出力する。乗算器４１２は前記第２計算器４１１からの前記Ｚ’_ｋ値と“−１”を乗算して前記Ｚ’_ｋの符号を反転させて出力する。第３最上位ビット抽出器４１３は前記同位相成分Ｘ_ｋの最上位ビットを抽出して第３選択器４１５の選択信号として出力し、第４最上位ビット抽出器４１４は前記第２計算器４１１からのＺ’_ｋの最上位ビットを抽出して第４選択器４１６の選択信号として出力する。前記第３選択器４１５は前記第２計算器４１１からの前記Ｚ’_ｋと前記第２乗算器４１２からの前記“−Ｚ’_ｋ”を入力し、前記第３最上位ビット抽出器４１３からの選択信号により前記入力のうち、一つを選択して出力する。第４選択器４１６は前記第３選択器４１５の出力と“０”を入力し、前記第４最上位ビット抽出器４１４からの選択信号により前記入力のうち、一つを選択して出力する。第２加算器４１７は前記第４選択器４１６の出力と前記同位相成分Ｘ_ｋを加算して２番目の復調シンボルの軟性値を出力する。一方、前記第２計算器４１１で計算された前記Ｚ’_ｋ値を１番目の復調シンボルの軟性値として決定して出力する。
【００７０】
従来の軟性値決定と本発明の軟性値決定の性能を比べると、次の通りである。
二重最小メートル法を使用する軟性決定値計算器を数４で具現する場合、すなわち、従来の軟性値決定方式は数十回の自乗演算と比較演算が予想されるが、本発明による図４の装置は４個の加算器、２個の乗算器及び４個のマルチプレクサで構成されて復調器の動作時間を低減し、その複雑度も著しく減少させる長所を有する。下記の表１２にｉ∈{０，１，２，３}の場合、数２０、数２９及び数３０にそれぞれ使用される演算の種類とその使用回数を比較した。
【００７１】
【表１２】

【００７２】
上述したように、本発明は一般的に知られている二重最小メートル法のアルゴリズムである数２０又はこれを単純化した数２１を１６-ary ＱＡＭに適用して実際に具現する場合に発生する時間遅延及び複雑度を減らすように、数２３乃至数２７、表１乃至表５の過程を通じて表６乃至表１１を導出し、これを１６-ary ＱＡＭにおける二重最小メートル法の適用時に新たな具現式である数２９及び数３０として整理した。さらに、数２９及び数３０に基づいて具現されるハードウェア装置を提案する。
【００７３】
上述したように、 本発明はデータ通信システムの１６-ary ＱＡＭ復調器でチャンネル復号器入力として要求される軟性決定値を二重最小メートル法を用いて導出するとき、既存の計算式を使用する場合と同じ結果を達成しながら、著しく簡単かつ迅速に計算を可能にする方法を提案し、これをハードウェアで具現した軟性決定値計算器装置は復調器の動作時間を低減し、その複雑度も著しく減少さることができる。
【００７４】
以上、本発明を特定の実施例に参照して説明したが、各所の変形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技術分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 １６-ary ＱＡＭ変調方式の星座を示した図である。
【図２】 本発明の実施例による１６-ary ＱＡＭ変調方式を使用する通信システムでチャンネル復号器へ入力される４個の復調シンボルの軟性決定値を決定するための過程を示した図である。
【図３】 本発明の実施例による復調シンボルの軟性決定過程を機能ブロックとして示した図である。
【図４】 本発明の実施例による１６-ary ＱＡＭ変調方式を採択する通信システムでチャンネル復号器入力軟性決定値を決定して出力するシンボル復調器を示した図である。
【符号の説明】
３０１ 直交位相信号解釈器
３０２ 第１軟性値出力器
３０３ 同位相信号解釈器
３０４ 第２軟性値出力器
４０１ 第１計算器
４０２ 乗算器
４０３ 最上位ビット抽出器
４０４ 第２最上位ビット抽出器
４０５ 第１選択器
４０６ 第２選択器
４０７ 第１加算器
４１１ 第２計算器
４１２ 乗算器
４１３ 第３最上位ビット抽出器
４１４ 第４最上位ビット抽出器
４１５ 第３選択器
４１６ 第４選択器
４１７ 第２加算器

Claims (13)

1. Ｋ番目の直交位相成分Ｙ_ｋと同位相成分Ｘ_ｋからなる入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）を入力し、軟判定手段により前記入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）に対する軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）、Λ（Ｓ_ｋ，_１）、Λ（Ｓ_ｋ，_２）及びΛ（Ｓ_ｋ，_３）を発生する１６−ａｒｙ ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調装置において、
   ４個の復調シンボルのうち、１番目及び２番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）、Λ（Ｓ_ｋ，_１）を下記の数式を用いて決定する第１軟性値決定部と、
   

   

   （ここで、前記Λ（Ｓ_ｋ，_０）は前記１番目の復調シンボルの軟性値であり、前記Λ（Ｓ_ｋ，_１）は前記２番目の復調シンボルの軟性値であり、前記“２ａ”は写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離を示す。）
   前記４個の復調シンボルのうち、３番目及び４番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_２）、Λ（Ｓ_ｋ，_３）を下記の数式を用いて決定する第２軟性値決定部とを含むことを特徴とする装置。
   

   

   （ここで、前記Λ（Ｓ_ｋ，_２）は前記３番目の復調シンボルの軟性値であり、前記Λ（Ｓ_ｋ，_３）は前記４番目の復調シンボルの軟性値であり、前記“２ａ”は写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離を示す。）
2. 前記第１軟性値決定部は、
   前記同位相成分Ｘ_ｋと前記写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａとを用いて
   

   

   を計算し、前記Ｚ’_ｋを１番目の復調シンボルの軟性値として出力する第１計算器と、
   前記第１計算器からの前記Ｚ’_ｋ及び前記Ｚ’_ｋの反転信号を入力し、前記同位相成分Ｘ_ｋの符号に応じて前記入力のうち、一つを選択して出力する第１選択器と、
   前記第１選択器の出力と“０”信号を入力し、前記Ｚ’_ｋの符号に応じて前記入力のうち、一つを選択して出力する第２選択器と、
   前記第２選択器の出力と前記同位相成分Ｘ_ｋを加算して前記２番目の復調シンボルの軟性値を出力する第１加算器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第２軟性値決定部は、
   前記直交位相成分Ｙ_ｋと前記写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａとを用いて
   

   

   を計算し、前記Ｚ_ｋを３番目の復調シンボルの軟性値として出力する第２計算器と、
   前記第２計算器からの前記Ｚ_ｋ及び前記Ｚ_ｋの反転信号を入力し、前記直交位相成分Ｙ_ｋの符号に応じて前記入力のうち、一つを選択して出力する第３選択器と、
   前記第３選択器の出力と“０”信号を入力し、前記Ｚ_ｋの符号に応じて前記入力のうち、一つを選択して出力する第４選択器と、
   前記第４選択器の出力と前記直交位相成分Ｙ_ｋを加算して前記４番目の復調シンボルの軟性値を出力する第２加算器とを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. Ｋ番目の直交位相成分Ｙ_ｋと同位相成分Ｘ_ｋからなる入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）を入力し、軟判定手段により前記入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）に対する軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）、Λ（Ｓ_ｋ，_１）、Λ（Ｓ_ｋ，_２）及びΛ（Ｓ_ｋ，_３）を発生する１６−ａｒｙ ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調装置において、
   前記直交位相成分のレベル｜Ｙ_ｋ｜から写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを減算して４個の復調シンボルのうち、３番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_２）を決定する第１計算部と、
   前記３番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ _ｋ ， _２ ）を表すＺ_ｋ及び前記直交位相成分Ｙ_ｋの符号により決定される第１変数αを用いて
   

   

   を計算して４番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_３）を決定する第２計算部と、
   前記同位相成分のレベル｜Ｘ_ｋ｜から前記距離２ａを減算して１番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）を決定する第３計算部と、
   前記１番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ _ｋ ， _０ ）を表すＺ^’ _ｋ及び前記同位相成分Ｘ_ｋの符号により決定される第２変数βを用いて
   

   

   を計算して２番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_１）を決定する第４計算部とを含む
   ことを特徴とする装置。
5. 前記第２計算部は、前記３番目の復調シンボルの軟性値Ｚ_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第１変数αを“０”と決定し、前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“負”の値であれば、前記第１変数αを“−１”と決定し、前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“正”の値であれば、前記第１変数αを“１”と決定することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記第４計算部は、前記１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第２変数βを“０”と決定し、前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“負”の値であれば、前記第２変数βを“−１”と決定し、前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“正”の値であれば、前記第２変数βを“１”と決定することを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. Ｋ番目の直交位相成分Ｙ_ｋと同位相成分Ｘ_ｋからなる入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）を入力し、軟判定手段により前記入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）に対する軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）、Λ（Ｓ_ｋ，_１）、Λ（Ｓ_ｋ，_２）及びΛ（Ｓ_ｋ，_３）を発生する１６−ａｒｙ ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調方法において、
   ４個の復調シンボルのうち、１番目及び２番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）、Λ（Ｓ_ｋ，_１）を下記の数式を用いて決定する第１軟性値決定過程と、
   

   

   （ここで、前記Λ（Ｓ_ｋ，_０）は前記１番目の復調シンボルの軟性値であり、前記Λ（Ｓ_ｋ，_１）は前記２番目の復調シンボルの軟性値であり、前記“２ａ”は写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離を示す。）
   前記４個の復調シンボルのうち、３番目及び４番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_２）、Λ（Ｓ_ｋ，_３）を下記の数式を用いて決定する第２軟性値決定過程とを含むことを特徴とする方法。
   

   

   （ここで、前記Λ（Ｓ_ｋ，_２）は前記３番目の復調シンボルの軟性値であり、前記Λ（Ｓ_ｋ，_３）は前記４番目の復調シンボルの軟性値であり、前記“２ａ”は写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離を示す。）
8. 前記第１軟性値決定過程は、
   前記同位相成分Ｘ_ｋと前記写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａとを用いて
   

   

   を計算し、前記Ｚ’_ｋを１番目の復調シンボルの軟性値として出力する過程と、
   前記同位相成分Ｘ_ｋ符号に応じて前記１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋ及び前記１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋを反転した信号のうち、一つを第１選択信号として選択する過程と、
   前記１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋの符号に応じて前記第１選択信号と“０”号のうち、一つを第２選択信号として選択する過程と、
   前記第２選択信号と前記同位相成分Ｘ_ｋ加算して前記２番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程とを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記第２軟性値決定過程は、
   前記直交位相成分Ｙ_ｋと前記写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａとを用いて
   

   

   を計算し、前記Ｚ_ｋを３番目の復調シンボルの軟性値として出力する過程と、
   前記直交位相成分Ｙ_ｋの符号に応じて前記３番目の復調シンボルの軟性値Ｚ_ｋ及び前記軟性値Ｚ_ｋの反転信号のうち、一つを第３選択信号として選択する過程と、
   前記Ｚ_ｋの符号に応じて前記第３選択信号と“０”信号のうち、一つを第４選択信号として選択する過程と、
   前記第４選択信号と前記直交位相成分Ｙ_ｋを加算して前記４番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程とを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. Ｋ番目の直交位相成分Ｙ_ｋと同位相成分Ｘ_ｋからなる入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）を入力し、軟判定手段により前記入力信号Ｒ_ｋ（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ）に対する軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）、Λ（Ｓ_ｋ，_１）、Λ（Ｓ_ｋ，_２）及びΛ（Ｓ_ｋ，_３）を発生する１６−ａｒｙ ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調方法において、
    （ａ）前記直交位相成分のレベル｜Ｙ_ｋ｜から写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを減算して４個の復調シンボルのうち、３番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_２）を決定する過程と、
    （ｂ）前記３番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ _ｋ ， _２ ）を表すＺ_ｋ及び前記直交位相成分Ｙ_ｋの符号により決定される第１変数αを用いて
    

    

    を計算して４番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_３）を決定する過程と、
    （ｃ）前記同位相成分のレベル｜Ｘ_ｋ｜から前記距離２ａを減算して１番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_０）を決定する過程と、
    （ｄ）前記１番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ _ｋ ， _０ ）を表すＺ^’ _ｋ及び前記同位相成分Ｘ_ｋの符号により決定される第２変数βを用いて
    

    

    を計算して２番目の復調シンボルの軟性値Λ（Ｓ_ｋ，_１）を決定する過程とを含むことを特徴とする方法。
11. 前記（ｂ）過程は、
    前記３番目の復調シンボルの軟性値Ｚ_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第１変数αを“０”と決定する過程と、
    前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“負”の値であれば、前記第１変数αを“−１”と決定する過程と、
    前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“正”の値であれば、前記第１変数αを“１”と決定する過程とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記（ｄ）過程は、
    前記１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第２変数βを“０”と決定する過程と、
    前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“負”の値であれば、前記第２変数βを“−１”と決定する過程と、
    前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“正”の値であれば、前記第２変数βを“１”と決定する過程とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. チャンネル符号器の出力シーケンスを４ビットの単位で分けて同位相成分Ｘ_ｋと直交位相成分Ｙ_ｋを有する１６個の信号点（ｓｉｇｎａｌ ｐｏｉｎｔ）のうち、特定の一つに写像する変調方式を使用する通信システムで、前記特定の一つに写像されて伝送される信号を受信して復調するための方法において、
    前記直交位相成分のレベル｜Ｙ_ｋ｜から写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを減算して３番目の復調シンボルの軟性値Ｚ_ｋを決定する過程と、
    前記Ｚ_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第１変数αを“０”と決定し、前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“負”の値であれば、前記第１変数αを“−１”と決定し、前記Ｚ_ｋの符号が“正”の値、前記直交位相成分Ｙ_ｋが“正”の値であれば、前記第１変数αを“１”と決定する過程と、
    前記直交位相成分Ｙ_ｋ、前記軟性値Ｚ_ｋ及び第１変数αを用いて
    

    

    を計算して４番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程と、
    前記同位相成分のレベル｜Ｚ_ｋ｜から写像表の同一軸上の二つの復調シンボル間の距離２ａを減算して１番目の復調シンボルの軟性値Ｚ’_ｋを決定する過程と、
    前記Ｚ’_ｋの符号が“負”の値であれば、前記第２変数βを“０”と決定し、前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“負”の値であれば、前記第２変数βを“−１”と決定し、前記Ｚ’_ｋの符号が“正”の値、前記同位相成分Ｘ_ｋが“正”の値であれば、前記第２変数βを“１”と決定する過程と、
    前記同位相成分Ｘ_ｋ、前記軟性値Ｚ’_ｋ及び第２変数βを用いて
    

    

    を計算して２番目の復調シンボルの軟性値を決定する過程とを含むことを特徴とする方法。

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