JP3833545B2 - 通信システム、受信機、送信機および通信方法 - Google Patents

通信システム、受信機、送信機および通信方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリアンブルやユーザコード等の特定のシンボルを用いずに同期制御およびユーザ検出を行うことが可能な通信システムに関するものであり、特に、符号化時の生成行列に対応した検査行列を利用して、同期制御およびユーザ検出を行うことが可能な通信装置、受信機、送信機および通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の同期確立方法およびユーザ検出方法について説明する。まず、従来の同期確立方法について説明する。たとえば、送信側では、位相が反転したＮ個の信号（プリアンブル）を送信する（図１９上段および中段参照）。一方、受信側では、プリアンブルにおける位相の反転を検出し、このタイミングで同期信号を出力し（図１９下段参照）、被変調波のデータを復調する。通常、ノイズの多い通信路であっても正確に同期を確立できるようにするため、上記Ｎの数を１０個以上に設定する場合が多い。
【０００３】
つぎに、従来のユーザ検出方法について説明する。通常、受信側では、上記プリアンブルに後続して送信されるユーザコードを用いて、受信フレームが自装置向けの通信フレームかどうかを確認する（図２０参照）。このとき、受信側では、自装置に割り当てられたユニークなコードと一致するかどうかによってユーザ検出を行う。一般に、ノイズ等によりコードパターンが偶然一致してしまう確率を減らすため、最低でも１バイト（８ビット）以上をこのユーザコードに割り当てる場合が多い。なお、通信フレームの構成としては、たとえば、上記ユーザコードの前後に各種制御用コードが配置され、それらに後続してユーザ用のデータ（ペイロードデータ）が配置される（図２０参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の通信方法においては、プリアンブルやユーザコードを通信フレーム中に配置することによって同期制御やユーザ検出を行っているため、通信フレームが冗長化する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリアンブルやユーザコードを用いることなく、正確に同期制御およびユーザ検出を行うことが可能な通信システム、受信機、送信機および通信方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる通信システムにあっては、ＬＤＰＣ符号化を行う送信機と、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行う受信機と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
つぎの発明にかかる通信システムにおいて、前記受信機は、前記対数尤度比の絶対値の総和を複数のサンプル開始点で確認し、前記対数尤度比の絶対値の総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかる通信システムにおいて、前記受信機は、繰り返し復号を行い、前記対数尤度比の絶対値の総和がより大きく増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、前記受信機は、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定することを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる通信システムにおいて、前記受信機は、前記シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該関係式の初期値に基づいてサンプル同期を確立し、当該関係式の傾きに基づいてクロック同期を確立することを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、前記送信機が、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、前記受信機が、前記対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、ＬＤＰＣ符号化を行う送信機と通信を行い、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、前記対数尤度比の絶対値の総和を複数のサンプル開始点で確認し、前記対数尤度比の絶対値の総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、繰り返し復号を行い、前記対数尤度比の絶対値の総和がより大きく増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定することを特徴とする。
【００１６】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、前記シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該関係式の初期値に基づいてサンプル同期を確立し、当該関係式の傾きに基づいてクロック同期を確立することを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、前記送信機がユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信した場合、前記対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定することを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる送信機にあっては、ユーザ個別の符号でＬＤＰＣ符号化した送信データを連続して送信することを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、送信機がＬＤＰＣ符号化を行う符号化ステップと、受信機が、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行う復号／同期制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記復号／同期制御ステップでは、前記対数尤度比の絶対値の総和を複数のサンプル開始点で確認し、前記対数尤度比の絶対値の総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする。
【００２１】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記復号／同期制御ステップでは、繰り返し復号を行い、前記対数尤度比の絶対値の総和がより大きく増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記復号／同期制御ステップでは、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定することを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記復号／同期制御ステップでは、前記シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該関係式の初期値に基づいてサンプル同期を確立し、当該関係式の傾きに基づいてクロック同期を確立することを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記符号化ステップでは、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、前記復号／同期制御ステップでは、前記対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる通信システムおよび通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システム、すなわち、ＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check）符号化／復号システムを示す図である。図１において、１は符号化器であり、２は変調器であり、３は通信路であり、４は復調器であり、５は復号器である。
【００２７】
ここで、本発明にかかる通信方法を説明する前に、ＬＤＰＣ符号を使用した場合の符号化，復号の流れについて説明する。
【００２８】
まず、送信側の符号化器１では、後述する所定の方法で検査行列Ｈを生成する。そして、以下の条件に基づいて生成行列Ｇを求める。
Ｇ：ｋ×ｎ行列（ｋ：情報長，ｎ：符号語長）
ＧＨT＝０（Ｔは転置行列）
【００２９】
その後、符号化器１では、情報長ｋのメッセージ（ｍ1ｍ2…ｍk）を受け取り、上記生成行列Ｇを用いて符号語Ｃを生成する。
Ｃ＝（ｍ1ｍ2…ｍk）Ｇ
＝（ｃ1ｃ2…ｃn） （ただし、Ｈ（ｃ1ｃ2…ｃn）T＝０）
【００３０】
そして、変調器２では、生成した符号語Ｃに対して、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，多値ＱＡＭなどのデジタル変調を行い、送信する。
【００３１】
一方、受信側では、復調器４が、通信路３を介して受け取った変調信号に対して、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，多値ＱＡＭなどのデジタル復調を行い、さらに、復号器５が、ＬＤＰＣ符号化された復調結果に対して、「ｓｕｍ−ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」による繰り返し復号を実施し、推定結果（もとのｍ1ｍ2…ｍkに対応）を出力する。
【００３２】
なお、上記ＬＤＰＣ符号用の検査行列としては、たとえば、ＬＤＰＣの発案者Ｇａｌｌａｇｅｒにより以下のような行列が提案されている（図２参照）。
【００３３】
図２に示す行列は、「１」と「０」の２値の行列で、「１」の部分を塗りつぶしている。他の部分は全て「０」である。この行列は、１行の「１」の数（これを行の重みと表現する）が４で、１列の「１」の数（これを列の重みと表現する）が３であり、全ての列と行の重みが均一なため、これを一般に「Ｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」と呼んでいる。また、Ｇａｌｌａｇｅｒの符号では、たとえば、図２に示すように、行列を３ブロックに分け、２ブロック目と３ブロック目に対してランダム置換を行っている。
【００３４】
なお、行と列の重み分布が均一でないもの、たとえば、重み３の列が５列存在し、重み５の列が１０列存在するというような不均一な重み分布となるもの、を「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」と呼んでいる。特に、「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」の符号構成は、重み分布を変えることにより非常に多くのパターンを構成できる。
【００３５】
以下、本実施の形態の通信システムにおける符号化手順および復号手順を、最も基本的なＧａｌｌａｇｅｒのＬＤＰＣ符号（図２参照）を用いて説明する。
【００３６】
まず、符号化器１では、たとえば、図２に示すＬＤＰＣ符号をオリジナル行列Ａとする。オリジナル行列Ａは、（１）式のように表すことができる。
Ａ＝［ｃ1｜ｃ2］ （１）
【００３７】
つぎに、符号化器１では、上記オリジナル行列Ａに対して、「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」を実行し、（２）式に示すようなパリティ検査行列Ｈを生成する。
Ｈ＝［ｃ2 -1ｃ1｜ｃ2 -1ｃ2］＝［Ｐ｜ＩM］ （２）
なお、Ｐ＝ｃ2 -1ｃ1とし、ＩM＝ｃ2 -1ｃ2（単位行列）とする。図３は、「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」の実行結果を示す図である。
【００３８】
つぎに、符号化器１では、下から３行が単位行列になっていないため（図３参照）、列単位に「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」を実行し、さらに、不完全な部分に対して行単位に「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」を実行する。図４は、「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」の実行結果を示す図である。ここでは、２列が全零行列となる。
【００３９】
つぎに、符号化器１では、右２列が単位行列になっていないため（図４参照）、この２列を左から６列目と７列目に挿入する。そして、下２行を削除する。これにより、最終的なパリティ検査行列Ｈは、Ｎ×Ｋ＝２０×１３の行列となる。図５は、符号化器１により生成された最終的なパリティ検査行列Ｈを示す図である。
【００４０】
最後に、符号化器１では、図５に示すパリティ検査行列Ｈを用いて生成行列Ｇを求め（（３）式参照）、その後、送信系列Ｚ（長さＮ）を生成する（（４）式参照）。
【００４１】
【数１】
Figure 0003833545
【００４２】
Ｚ＝Ｇｓｍｏｄ２ （４）
ただし、ｓは情報系列（長さＫ）を表す。
【００４３】
一方、受信側の復号器５では、ＬＤＰＣの復号方法として、たとえば、一般的な「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いる。
【００４４】
まず、復号器５では、送信系列Ｚ（＝Ｇｓｍｏｄ２）の尤度（likelihood）を求める。なお、時刻ｔの受信信号ｙ（ｔ）における送信データｘ（ｔ）の尤度をｆt x(t)とする（ｘ（ｔ）：０，１）。また、尤度ｆt x(t)=1は、Ｐ（ｙ（ｔ）｜ｘ（ｔ）＝１）を意味し、ｘ（ｔ）＝１のときに受信信号ｙ（ｔ）を受け取る確率を表す。
【００４５】
具体的にいうと、たとえば、尤度ｆt x(t)=0に対する尤度ｆt x(t)=1の対数尤度比をαtとすると、対数尤度比αtは、（５）式のように表すことができる。
【００４６】
【数２】
Figure 0003833545
【００４７】
なお、σ2はノイズの分散値（σはノイズの標準偏差）を表す。また、図６は、受信点における確率密度分布を示す図である。図６の縦軸は確率を表し、横軸は受信信号ｙ（ｔ）の位置を表す。
【００４８】
そして、（５）式を（６）式に示すように、尤度比ｅｘｐαtに変換する。
【００４９】
【数３】
Figure 0003833545
【００５０】
したがって、尤度ｆt x(t)は、（７）式および（８）式のように表すことができる。
【００５１】
【数４】
Figure 0003833545
【００５２】
【数５】
Figure 0003833545
【００５３】
つぎに、復号器５では、以下の処理を行うことで上記送信系列を復号する。
（１）初期設定として、ビット系列Ｘのｎ番目のビットがｘ（０ｏｒ１）である確率ｑmn xを、下記（９）式および（１０）式とする（Initialization）。なお、ｍは検査行を表し、ｎはビット列を表す。また、時刻ｔはビット列ｎに対応する（ｔ＝ｎ）。
ｑmn 0＝ｆt 0 （９）
ｑmn 1＝ｆt 1 （１０）
【００５４】
（２）ｑmn 0−ｑmn 1＝δ（ｑmn）とし、（１１）式，（１２）式および（１３）式の計算を各ｍ，ｎに対して行う（Horizontal Step）。
【００５５】
【数６】
Figure 0003833545
【００５６】
ｒmn 0＝（１＋δｒmn）／２ （１２）
ｒmn 1＝（１−δｒmn）／２ （１３）
なお、Ｎ（ｍ）（≡｛ｎ：Ｈmn＝１｝）は、検査行ｍに参加するビット列ｎの集合を表し、Ｎ（ｍ）＼ｎはビット列ｎを除く集合Ｎ（ｍ）を表し、ｒmn xは、ビット系列Ｘのｎ番目のビットがｘであると確定し、ｎ以外のビットｈが確率ｑmhによって与えられる分離した分布をもつ検査行ｍの確率を表す。
【００５７】
（３）各ｍ，ｎとｘ＝０，１のケースにおいて、ｑmn xの値を、以下の（１４）式で更新する（Vertical Step）。
【００５８】
【数７】
Figure 0003833545
【００５９】
なお、対数尤度比αmnは、αmn＝１／（ｑmn 0＋ｑmn 1）とする。また、Ｍ（ｎ）（≡｛ｍ：Ｈmn＝１｝）は、参加ビット列ｎによって検査される検査行ｍの集合を表し、ｉはｍ以外の検査行を表す。そして、擬似事後確率ｑn 0，ｑn 1を以下の（１５）式で更新する。
【００６０】
【数８】
Figure 0003833545
【００６１】
その後、復号器５では、ＨＸ´＝０となるまで、上記処理を繰り返し実行する。なお、Ｘ´は確率の高い方のｘ（０ｏｒ１）の系列を表す。
【００６２】
以上、ここまでの説明では、一般的な符号化／復号方法について説明したが、以降では、上記符号化／復号方法を本実施の形態の通信方法（同期制御）に適用する場合について説明する。
【００６３】
図７は、本実施の形態における通信フレームを示す図である。送信側では、図７に示すように、ＬＤＰＣ符号化されたデータのみを送信する。
【００６４】
図８は、本実施の形態における受信サンプル点を示す図である。受信側では、図８に示すように、信号エネルギーが拡大した点をキャリアセンスする。したがって、復号器５では、このキャリアセンス点から、あるいはキャリアセンスの感度により実際の先頭を捉えられなかったことを考慮して上記キャリアセンス点の数サンプル前から、サンプルを開始し、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いた符号長分のＬＤＰＣ復号を行う。これにより、サンプル開始点の数を効率よく限定できる。
【００６５】
具体的にいうと、１回の復号で出力される擬似事後確率を対数尤度比υnで表現すると、（１６）式で表すことができる。また、この対数尤度比υnの絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを（１７）式に示す。
【００６６】
【数９】
Figure 0003833545
【００６７】
【数１０】
Figure 0003833545
【００６８】
したがって、復号器５では、上記（１７）式に示す対数尤度比υnの絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを用いて、この値が最大となるサンプル開始点を検出し、このポイントを同期位置とする。これにより、同期位置を正確に抽出できる。また、一回の復号で明確なサンプル開始点が分からなかった場合は、繰り返し回数を増やして、対数尤度比υnの絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓの差が明確になるまで復号を繰り返す。
【００６９】
以下に、上記同期制御の一例を示す。
【００７０】
図９は、「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」のアンサンブル（重み配分）の一例を示す図である。Ｄlは列の重みの最大値を表し、λxは検査行列全体の重みに対する重みｘの列に含まれる全重みの比率を表し、ρxは検査行列全体の重みに対する重みｘの行に含まれる全重みの比率を表し、Ｎｏ．は重みｘの列または行の数を表す。また、たとえば、検査行列の重みの総数が３２７３６の場合、ｘ＝３２の列数は、Ｎｏ．＝４２５で、比率がλx＝３２＊４２５／３２７３６＝０．４１５４となる。ここでは、この符号化率（Ｒａｔｅ）＝０．５の「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」を用いて、同期がとれるかどうかの検証を行った。
【００７１】
図１０は、図９のＬＤＰＣ符号を用いて、ＡＷＧＮ下で１情報ビットあたりの信号対雑音電力比（Ｅｂ／Ｎ０）＝２．０ｄＢのもとでシミュレーションを行った場合の、サンプル開始点と、対数尤度比の絶対値の総和値と、の関係を示す図である。ここでは、０サンプルから５１１サンプルまでを１符号語とし、５１２サンプルから１０２３サンプルまでを１符号語とし、１０２４サンプルから１５３５サンプルまでを１符号語とし、１５３６サンプルから２０４７サンプルまでを１符号語として、４つの符号語を送信した場合を想定している。図１０では、０サンプル目，５１２サンプル目，１０２４サンプル目，１５３６サンプル目、をサンプル開始点とした場合に、最も対数尤度比の絶対値の総和値が大きくなっている。すなわち、わずかＥｂ／Ｎ０＝２．０ｄＢと非常に低いＳＮＲにもかかわらず、同期位置が正確に抽出されていることがわかる。
【００７２】
図１１は、同一条件下における、０サンプルから５１１サンプルまでの複数のサンプル開始点における復号の繰り返し回数と、対数尤度比の絶対値の総和値と、の関係を示す図である。この例では、０サンプル目以外のサンプル開始点において繰り返し復号の回数を増やしても、対数尤度比の絶対値の総和値が増えていない。一方、０サンプル目をサンプル開始点とした場合には、２回目の繰り返し復号から増加が始まり、１０回目以上で急激に増加する。これにより、Ｅｂ／Ｎ０＝２．０ｄＢと非常に低いＳＮＲであっても、数回の繰り返し復号で明確にサンプル開始点が検出できる。したがって、図１０および図１１から明らかなように、このサンプル開始点がシンボル同期位置となる。
【００７３】
このシンボル同期位置の確定後、復号器５では、その位置で繰り返し復号を行い、対数尤度比から硬判定した結果ＨＸ´がＨＸ´＝０となるまで繰り返し復号を継続する。
【００７４】
つぎに、上記硬判定結果に基づいてサンプル同期およびクロック同期を確立する。
【００７５】
図１２は、復号後の正確な星座点と受信時の星座点を示す図である。ここでは、復号後に確定したデータ（位置）と受信データ（位置）の位相差を比較する。また、復号後の正確な星座点と受信時の星座点との位相差をΔθとする。
【００７６】
図１３は、受信波１シンボル毎の位相差Δθを示す図である。ここでは、図１３に示すように、受信シンボル毎の位相差Δθを（１８）式に示す１次式で近似する。
Δθ＝φ×ｚ＋ψ （１８）
なお、ｚは受信シンボルの位置を表し、φは傾きを表し、ψは初期値を表す。また、初期値ψが、位相差のオフセット値、すなわち、サンプル位置のずれを示す。また、傾きφが、送信用の基準クロックに対する受信用の基準クロックのずれを示している。したがって、本実施の形態では、これらの値を用いて、サンプル位置のずれを補正してサンプル同期を確立し、さらに、基準クロックのずれを補正してクロック同期を確立する。
【００７７】
図１４は、サンプル同期制御とクロック同期制御の具体例を示す図である。図中Ｔは、サンプルクロックの周期を表し、ｌは１シンボル中のサンプル数を表す。図１４に示すように、サンプル同期制御では、サンプルタイミングをＴ×（ψ／２πｌ）だけシフトすることにより調整する。また、クロック同期制御では、サンプルクロックの周期をＴ×（１−φ／２πｌ）とすることにより調整する。
【００７８】
このように、本実施の形態においては、送信機が、ＬＤＰＣ符号化を行い、受信機が、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行うシステム構成とした。これにより、プリアンブルやユーザコードを用いることなく、正確に同期制御を行うことができる。
【００７９】
また、本実施の形態の受信機は、対数尤度比の絶対値の総和値を複数のサンプル開始点で確認し、その総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、明確にサンプル開始点を検出できる。
【００８０】
本実施の形態の受信機は、繰り返し復号を行い、対数尤度比の絶対値の総和がより急激に増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、非常にＳＮＲが低い場合であっても明確にサンプル開始点を検出できる。
【００８１】
また、本実施の形態の受信機は、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定する。これにより、サンプル開始点の数を効率よく限定できる。
【００８２】
また、本実施の形態の受信機は、シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を（１８）式で近似し、当該（１８）式の初期値に基づいてサンプル位置のずれを補正し、当該（１８）式の傾きに基づいて基準クロックのずれを補正する。これにより、正確にサンプル同期およびクロック同期を確立できる。
【００８３】
実施の形態２．
実施の形態２では、本発明にかかる通信装置におけるユーザ検出方法について説明する。
【００８４】
図１５は、実施の形態２のシステム構成を示す図であり、１１は送信機であり、１２，１３は受信機である。本実施の形態では、ＬＤＰＣ符号に多様性を持たせ、それぞれの符号を各ユーザに割り当てることによりユーザを検出する。
【００８５】
前述の同期制御で説明したように、受信側では、送信側のＬＤＰＣ符号の生成行列Ｇとそれに対応した受信側の検査行列Ｈが１対１に対応していないと復号できないので、ここでは、図９に例示したアンサンブルを、図１６および図１７のように変更することで、検査行列を多様化する。
【００８６】
具体的にいうと、ユーザＡ用に図１６に示す重み配分を行い、ユーザＢ用に図１７に示す重み配分を行う。たとえば、図１５に示すように送信機：受信機が１：２のシステムで、送信側が、図１８（ａ）に示すように、ユーザＡの符号で符号化した送信データと、ユーザＢの符号で符号化した送信データと、を連続して送信した場合、ユーザＡおよびユーザＢの受信機では、それぞれ式（１７）で示した対数尤度比の絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを用いて、自機に対するデータかどうかを判定する。
【００８７】
このように、本実施の形態においては、送信側が、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、受信側が、それぞれ式（１７）で示した対数尤度比の絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを用いて、自機に対するデータかどうかを判定する構成とした。これにより、送信機にてユーザ毎にユニークな既知のユーザコードを送信することなく、受信機にて自分のデータを検出できる。
【００８８】
なお、実施の形態１および２にて説明した機能は、ＬＤＰＣ符号のかわりに、たとえば、ターボ符号やリピートアキュムレート符号を用いた場合であっても、復号器から出力される対数尤度比の絶対値の総和を用いることで、同様に実現できる。ただし、ターボ符号やリピートアキュムレート符号を用いた場合にはインタリーバに多様性を持たせることが可能となるため、インタリーブの各パターンをユーザ個別に割り振ることにより、上記と同等のマルチユーザ検出を実現する。
【００８９】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、送信機が、ＬＤＰＣ符号化を行い、受信機が、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行うシステム構成とした。これにより、プリアンブルやユーザコードを用いることなく、正確に同期制御を行うことが可能な通信システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００９０】
つぎの発明によれば、受信機が、対数尤度比の絶対値の総和値を複数のサンプル開始点で確認し、その総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、明確にサンプル開始点を検出可能な通信システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００９１】
つぎの発明によれば、受信機が、繰り返し復号を行い、対数尤度比の絶対値の総和がより急激に増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、非常にＳＮＲが低い場合であっても明確にサンプル開始点を検出することが可能な通信システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００９２】
つぎの発明によれば、受信機が、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定する。これにより、サンプル開始点の数を効率よく限定することが可能な通信システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００９３】
つぎの発明によれば、受信機が、シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該式の初期値に基づいてサンプル位置のずれを補正し、当該式の傾きに基づいて基準クロックのずれを補正する。これにより、正確にサンプル同期およびクロック同期を確立することが可能な通信システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００９４】
つぎの発明によれば、送信側が、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、受信側が、それぞれ対数尤度比の絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを用いて、自機に対するデータかどうかを判定するシステム構成とした。これにより、送信機にてユーザ毎にユニークな既知のユーザコードを送信することなく、受信機にて自分のデータを検出することが可能な通信システムを得ることができる、という効果を奏する。
【００９５】
つぎの発明によれば、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行う構成とした。これにより、プリアンブルやユーザコードを用いることなく、正確に同期制御を行うことが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００９６】
つぎの発明によれば、対数尤度比の絶対値の総和値を複数のサンプル開始点で確認し、その総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、明確にサンプル開始点を検出可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００９７】
つぎの発明によれば、繰り返し復号を行い、対数尤度比の絶対値の総和がより急激に増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、非常にＳＮＲが低い場合であっても明確にサンプル開始点を検出することが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００９８】
つぎの発明によれば、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定する。これにより、サンプル開始点の数を効率よく限定することが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００９９】
つぎの発明によれば、シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該式の初期値に基づいてサンプル位置のずれを補正し、当該式の傾きに基づいて基準クロックのずれを補正する。これにより、正確にサンプル同期およびクロック同期を確立することが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【０１００】
つぎの発明によれば、送信側からユーザ個別の符号で符号化された送信データが連続送信された場合に、それぞれ対数尤度比の絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを用いて、自機に対するデータかどうかを判定する構成とした。これにより、送信機からユーザ毎にユニークな既知のユーザコードを送信させることなく、自分のデータを検出することが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０１】
つぎの発明によれば、送信側が、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続送信し、受信側に、自機に対するデータかどうかを判定させる。これにより、ユーザ毎にユニークな既知のユーザコードを送信しない送信機を得ることができる、という効果を奏する。
【０１０２】
つぎの発明によれば、送信機が、ＬＤＰＣ符号化を行い、受信機が、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行う。これにより、プリアンブルやユーザコードを用いることなく、正確に同期制御を行うことができる、という効果を奏する。
【０１０３】
つぎの発明によれば、受信機が、対数尤度比の絶対値の総和値を複数のサンプル開始点で確認し、その総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、明確にサンプル開始点を検出できる、という効果を奏する。
【０１０４】
つぎの発明によれば、受信機が、繰り返し復号を行い、対数尤度比の絶対値の総和がより急激に増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とする。これにより、非常にＳＮＲが低い場合であっても明確にサンプル開始点を検出できる、という効果を奏する。
【０１０５】
つぎの発明によれば、受信機が、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定する。これにより、サンプル開始点の数を効率よく限定できる、という効果を奏する。
【０１０６】
つぎの発明によれば、受信機が、シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該式の初期値に基づいてサンプル位置のずれを補正し、当該式の傾きに基づいて基準クロックのずれを補正する。これにより、正確にサンプル同期およびクロック同期を確立できる、という効果を奏する。
【０１０７】
つぎの発明によれば、送信側が、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、受信側が、それぞれ対数尤度比の絶対値の合計Ｓｕｍ＿ａｂｓ＿ＬＬＲｓを用いて、自機に対するデータかどうかを判定する。これにより、送信機にてユーザ毎にユニークな既知のユーザコードを送信することなく、受信機にて自分のデータを検出することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる通信システムの構成を示す図である。
【図２】 Ｇａｌｌａｇｅｒにより提案されているＬＤＰＣ符号用の検査行列を示す図である。
【図３】 「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」の実行結果を示す図である。
【図４】 「Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ」の実行結果を示す図である。
【図５】 符号化器により生成された最終的なパリティ検査行列Ｈを示す図である。
【図６】 受信点における確率密度分布を示す図である。
【図７】 実施の形態１における通信フレームを示す図である。
【図８】 実施の形態１における受信サンプル点を示す図である。
【図９】 「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」のアンサンブルの一例を示す図である。
【図１０】 サンプル開始点と対数尤度比の絶対値の総和値との関係の一例を示す図である。
【図１１】 復号の繰り返し回数と対数尤度比の絶対値の総和値との関係の一例を示す図である。
【図１２】 復号後の正確な星座点と受信時の星座点を示す図である。
【図１３】 受信波１シンボル毎の位相差Δθを示す図である。
【図１４】 サンプル同期制御とクロック同期制御の具体例を示す図である。
【図１５】 実施の形態２のシステム構成を示す図である。
【図１６】 検査行列の多様化の一例を示す図である。
【図１７】 検査行列の多様化の一例を示す図である。
【図１８】 実施の形態２のユーザ検出方法を示す図である。
【図１９】 従来の同期制御方法を説明するための図である。
【図２０】 従来のユーザ検出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 符号化器、２ 変調器、３ 通信路、４ 復調器、５ 復号器、１１ 送信機、１２，１３ 受信機。

Claims (19)

  1. ＬＤＰＣ符号化を行う送信機と、
    所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行う受信機と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  2. 前記受信機は、前記対数尤度比の絶対値の総和を複数のサンプル開始点で確認し、前記対数尤度比の絶対値の総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記受信機は、繰り返し復号を行い、前記対数尤度比の絶対値の総和がより大きく増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
  4. 前記受信機は、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信システム。
  5. 前記受信機は、前記シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該関係式の初期値に基づいてサンプル同期を確立し、当該関係式の傾きに基づいてクロック同期を確立することを特徴とする請求項２、３または４に記載の通信システム。
  6. 前記送信機が、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、前記受信機が、前記対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
  7. ＬＤＰＣ符号化を行う送信機と通信を行う受信機において、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行うことを特徴とする受信機。
  8. 前記対数尤度比の絶対値の総和を複数のサンプル開始点で確認し、前記対数尤度比の絶対値の総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする請求項７に記載の受信機。
  9. 繰り返し復号を行い、前記対数尤度比の絶対値の総和がより大きく増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする請求項７または８に記載の受信機。
  10. キャリアセンスによりサンプル開始点を決定することを特徴とする請求項７、８または９に記載の受信機。
  11. 前記シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該関係式の初期値に基づいてサンプル同期を確立し、当該関係式の傾きに基づいてクロック同期を確立することを特徴とする請求項８、９または１０に記載の受信機。
  12. 前記送信機がユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信した場合、
    前記対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一つに記載の受信機。
  13. 「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」によるＬＤＰＣ復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定する受信機、とともに通信システムを構成する送信機であって、
    ユーザ個別の符号でＬＤＰＣ符号化した送信データを連続して送信することを特徴とする送信機。
  14. 送信機がＬＤＰＣ符号化を行う符号化ステップと、
    受信機が、所定のサンプル開始点からサンプリングした符号語長分の受信データを、「Ｓｕｍ−Ｐｒｏｄｕｃｔアルゴリズム」を用いてＬＤＰＣ復号し、復号結果として出力される各ビットの事後確率の対数尤度比の絶対値の総和を用いて同期制御を行う復号／同期制御ステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。
  15. 前記復号／同期制御ステップでは、前記対数尤度比の絶対値の総和を複数のサンプル開始点で確認し、前記対数尤度比の絶対値の総和が最大となるサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする請求項１４に記載の通信方法。
  16. 前記復号／同期制御ステップでは、繰り返し復号を行い、前記対数尤度比の絶対値の総和がより大きく増加するサンプル開始点をシンボル同期位置とすることを特徴とする請求項１４または１５に記載の通信方法。
  17. 前記復号／同期制御ステップでは、キャリアセンスによりサンプル開始点を決定することを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の通信方法。
  18. 前記復号／同期制御ステップでは、前記シンボル同期を確立した後、復号結果に基づいて受信信号と復号後の信号の位相差を検出し、受信シンボル毎の位相差を所定の関係式で近似し、当該関係式の初期値に基づいてサンプル同期を確立し、当該関係式の傾きに基づいてクロック同期を確立することを特徴とする請求項１５、１６または１７に記載の通信方法。
  19. 前記符号化ステップでは、ユーザ個別の符号で符号化した送信データを連続して送信し、前記復号／同期制御ステップでは、前記対数尤度比の絶対値の総和に基づいて、受信データが自機に対するデータかどうかを判定することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の通信方法。
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