JP2013236236A - 量子化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】量子化処理における量子化ビット数を低減することを課題とする。
【解決手段】複数のビットを含むシンボルを受信し、前記シンボルの各ビットの尤度を算出する受信部と、前記シンボルのサブブロック毎に異なる量子化ビット数に基づいて、前記シンボルの各ビットの尤度の量子化を行う量子化部と、を備える量子化装置とする。また、さらに、前記シンボルの各ビットの尤度の平均値に基づいて、前記量子化の最大値を決定する平均値演算部を備える量子化装置とする。
【選択図】図6

Description

本発明は、量子化装置に関する。
デジタル通信システムでは、送信装置はデジタルデータに誤り検出符号化処理や誤り訂正符号化処理を施し、デジタル変調して伝送路に出力する。伝送路では、雑音などの影響を受けて信号に歪が生じる。受信装置は、伝送路からの信号を受信し、受信信号を復調して信号レベルに応じた尤度データを生成し、これを復号して元のデジタルデータを得る。このとき、復号時に入力として与える尤度データとして、0または1の2値の表した硬判定データではなく、多段階に表した軟判定データが使用されることがある。軟判定データが使用されることで、復号時の誤り訂正能力が向上し得る。
特開2008−153751号公報 特開2010−154144号公報 特開平4-79647号公報
受信装置における復号処理では、受信装置は、受信信号を量子化した量子化データを、一旦、中間バッファに保存する。その後、受信装置は、中間バッファから量子化データを読み出し、復号処理を行う。信号の特性劣化を生じさせないためには、量子化データの量子化ビット数を大きくすることが求められる。しかし、量子化データの量子化ビット数を大きくすると、中間バッファの回路規模が大きくなる。一般に、装置の回路規模は、小さいほうが好ましい。よって、信号の特性劣化を抑えつつ、量子化データの量子化ビット数を小さくすることが求められる。
本件開示の技術は、量子化処理における量子化ビット数を低減することを課題とする。
開示の技術は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第1の態様は、
複数のビットを含むシンボルを受信し、前記シンボルの各ビットの尤度を算出する受信部と、
前記シンボルのサブブロック毎に異なる量子化ビット数に基づいて、前記シンボルの各ビットの尤度の量子化を行う量子化部と、
を備える量子化装置とする。
開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録した記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。
開示の技術によれば、量子化処理における量子化ビット数を低減することができる。
図1は、多値変調方式の例を示す図である。 図2は、図1のような16QAMにおける第0ビットの値と、受信シンボルの例を示す図である。 図3は、図1のような16QAMにおける第2ビットの値と、受信シンボルの例を示す図である。 図4は、実施形態1の通信システムの構成の例を示す図である。 図5は、実施形態1の送信装置の例を示す図である。 図6は、実施形態1の受信装置の例を示す図である。 図7は、送信装置のハードウェア構成例を示す図である。 図8は、受信装置のハードウェア構成例を示す図である。 図9は、実施形態1の受信装置の動作フローの例を示す図である 図10は、64QAMの例を示す図である。 図11は、実施形態2の受信装置の例を示す図である。 図12は、量子化ビット数の違いによるBLER(BLock Error Rate)を示す図である。 図13は、実施形態3の受信装置の例を示す図である。 図14は、符号化率と信号の劣化量との関係を示す図である。 図15は、実施形態4の受信装置の例を示す図である。 図16は、実施形態5の送信装置の例を示す図である。 図17は、実施形態5の受信装置の例を示す図である。 図18は、実施形態5の受信装置の動作フローの例を示す図である。 図19は、実施形態6の受信装置の例を示す図である。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。開示の構成の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
ここでは、通信システムとして3GPP(3rd Generation Partnership Project)のLTE(Long Term Evolution)のような通信システムを想定する。ここで説明する発明を
実施するための形態は、3GPPのLTEのような通信システムに限定されず、他の通信システムにも適用可能である。
(多値変調方式)
図1は、多値変調方式の例を示す図である。図1の例は、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)の例である。図1では、16QAMのシンボルは、黒丸で表される。
16QAMでは、4ビットのデータが位相及び振幅の16種類の組み合わせに割り当てられる。これらの組み合わせは、シンボルと呼ばれる。位相及び振幅は、複素平面(IQ平面)においてI成分、Q成分で表される。図1の例では、4ビットデータ「0000」のシンボルの位置は、IQ平面では、(a、a)となる。ここでは、1つのシンボルで表される4ビットのデータの各ビットを、左側から、第0ビット、第1ビット、第2ビット、第3ビットと呼ぶ。送信装置は、図1のように、4ビット毎にデータをシンボルにマッピングし、D/A(Digital to Analog)変換等の処理を施し、受信装置に対して、信号
を送信する。
(尤度)
ビットの尤度は、例えば、当該ビットが0であること(または1であること)の尤もらしさを表す尺度である。ビットの尤度は、「その正負の符号ビットが硬判定ビットに対応し、かつ、その振幅の絶対値がその硬判定ビットが実際に送信されたビットである尤もらしさを表す値」として定義される。よって、硬判定が0で、振幅の値が小さいことは、「1の可能性が高いのではなく、依然として1である可能性よりは、0である可能性の方が高いが、0である可能性も確実ではない」ことを意味する。ビットの尤度は、1つのシンボルに含まれる各ビットについて求められる。
受信装置は、受信した信号に、A/D(Digital to Analog)変換、同期検波等の処理
を施し、受信信号の振幅及び位相から、受信シンボルのIQ平面上の位置を求める。受信シンボルの位置は、理想的には、送信装置におけるシンボルの位置と同じとなる。同期検波は、フェージング等により、送信シンボルの位相が回転したものが受信シンボルとして受信されたものを、位相推定を行うことで、この情報をもとに、回転した位相をもとの位置に戻す役割を持つ。しかし、受信シンボルの位置は、通常、伝搬路上の雑音、受信装置の内部回路による雑音などの影響を受けて、送信装置におけるシンボルの位置と異なる位置になる。
ビットの尤度は、例えば、受信シンボルと当該ビットが1であるシンボルとの距離が最短のもの(X1とする)と、受信シンボルと当該ビットが0であるシンボルとの距離が最短のもの(X0とする)との差である。即ち、ビットの尤度は、X12−X02である。ここでの距離は、2乗距離である。X1が大きく、かつ、X0が小さいほど、ビットの尤度は大きくなる。また、ビットの尤度は、X1−X0であってもよい。さらに、ビットの尤度は、−(X12−X02)又は−(X1−X0)とすれば、当該ビットが1であることの尤もらしさを表す尺度となる。
図2は、図1のような16QAMにおける第0ビットの値と、受信シンボルの例を示す図である。図2では、受信シンボルは、rと表されている。図2では、黒丸で表される各シンボルのそばに、第0ビットの値である「0」または「1」が記載されている。ここで、第0ビットの尤度は、受信シンボルrと第0ビットが1であるシンボルとの距離のうち最短のものと、受信シンボルrと第0ビットが0であるシンボルとの距離のうち最短のものとの差である。即ち、第0ビットの尤度は、受信シンボルrとシンボルs11との距離と、受信シンボルrとシンボルs1との距離との差である。図2の例では、第0ビットの0の値のシンボルと1の値のシンボルとの間の平均(2乗)距離と第0ビットの0の値のシンボルと1の値のシンボルとの間の平均(2乗)距離とを比較すると、第0ビットの平均(2乗)距離のほうが大きい。よって、図2の例では、第0ビットの尤度の分布は、第2ビットの尤度の分布と比べて広範囲になる。
図3は、図1のような16QAMにおける第2ビットの値と、受信シンボルの例を示す図である。図3では、受信シンボルは、rと表されている。図3では、黒丸で表される各シンボルのそばに、第2ビットの値である「0」または「1」が記載されている。ここで、第2ビットの尤度は、受信シンボルrと第2ビットが1であるシンボルとの距離のうち最短のものと、受信シンボルrと第2ビットが0であるシンボルとの距離のうち最短のものとの差である。即ち、第2ビットの尤度は、受信シンボルrとシンボルs11との距離と、受信シンボルrとシンボルs9との距離との差である。図3の例では、第2ビットが「0」であるシンボルの近傍に、第2ビットが「1」であるシンボルが存在する。よって、第2ビットの尤度の分布は、第0ビットの尤度の分布と比べて、狭範囲になると想定される。
図1のような、16QAMにおいて、第0ビットと第1ビットとでは、IQ平面におけ
る「0」「1」の配置が同様であるため、尤度の分布は同様である。同じように、第2ビットと第3ビットとでも、IQ平面における「0」「1」の配置が同様であるため、尤度の分布は同様である。一方、第0ビットと第2ビットとでは、IQ平面における「0」「1」の配置が異なるため、尤度の分布は異なる。同じように、第1ビットと第3ビットとでは、IQ平面における「0」「1」の配置が異なるため、尤度の分布は異なる。
尤度の分布は、ビットの値が「0」であるシンボルと、ビットの値が「1」であるシンボルとの配置に依存する。図1のような例では、第0ビットの尤度の分布は、第2ビットの尤度の分布と比べて、広範囲である。即ち、第0ビットの尤度の分布のダイナミックレンジは、第2ビットの尤度の分布のダイナミックレンジより大きい。尤度の分布のダイナミックレンジが小さい場合、尤度の量子化ビット数は小さくてもよい。量子化ビット数を同じにすると、尤度の分布のダイナミックレンジが小さいビットの量子化後の値では上位ビットが使用されない(0になる)ことが多い。尤度の分布は、ビット(「0」及び「1」)の配置に依存する。
よって、受信装置において、復号処理の精度を維持しつつ、第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度の量子化ビット数を、第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度の量子化ビット数より小さくすることができる。
受信装置は、量子化装置の一例である。
〔実施形態1〕
(構成例)
図4は、実施形態1の通信システムの構成の例を示す図である。図4のように、本実施形態の通信システム10は、送信装置100、受信装置200を含む。送信装置100は、伝搬路を介して、受信装置200に、データ送信を行う。データ送信は、所定のデータ長のフレームを単位として行われる。受信装置200は、送信装置200から受信した信号を復号する。
図5は、実施形態1の送信装置の例を示す図である。送信装置100は、符号化処理部110、変調処理部120を含む。符号化処理部110は、ターボ符号化部112、通信路符号化部114を含む。変調処理部120は、16QAM変調部122、送信電波生成処理部124を含む。
符号化処理部110のターボ符号化部112は、送信対象のデータ(送信データ)に対して、ターボ符号化を行う。送信対象のデータは、複数のパケットに分割されてから、ターボ符号化されてもよい。送信対象のデータ(または、1パケット)の大きさがKビットであるとすると、符号化ビットサイズNtは、Nt=3×K+12ビットとなる。
符号化処理部110の通信路符号化部114は、ターボ符号化されたデータを、所定の符号長となるように、レートマッチングを行う。所定の符号長をNdとすると、符号化率Rは、R=K/Ndとなる。所定の符号長単位のデータを、ブロックともいう。また、符号化処理部110は、レートマッチングの前あるいは後において、ビット系列の順番を規定のパターンで置換するインターリーブを行う。
変調処理部120の16QAM変調部122は、符号化処理部110の出力に対して、16QAM変調処理を行う。16QAM変調部122は、入力された信号に対して、4ビット毎に1つのシンボルに変換する。図1の例のように、第0ビット及び第2ビットは、I成分にマッピングされる。また、第1ビット及び第3ビットは、Q成分にマッピングされる。
変調処理部120の送信電波生成処理部124は、16QAM変調部122の出力を、所定の無線周波数に変換し、アンテナ等により、受信装置200に向けて、送信する。
図6は、実施形態1の受信装置の例を示す図である。受信装置200は、同期検波/復調処理部202、平均値演算部204、分割部206、第1量子化部212、第1中間バッファ214、第2量子化部222、第2中間バッファ224、結合部232、復号処理部234を含む。
同期検波/復調処理部202は、アンテナ等により受信された受信信号に対して、同期検波等を行い、受信シンボルをIQ平面上の点として求める。同期検波/復調処理部202は、受信シンボルの各ビットの尤度(軟判定データ)を求める。軟判定データのビット精度は、例えば、32ビットである。各ビットの尤度は、例えば、上記のように、−(X02−X12)によって求められる。
復調処理における入力データは、同期検波等のデータ受信処理後のシンボルで、チャネルでの雑音付加がない場合には、送信された信号シンボルが振幅の大きさの自由度を除いて、完全に再現されるような複素データである。一般的には、雑音が付加されるため、信号点からずれた1つの複素シンボルとなる。この複素シンボルを用いて、送信シンボルにマッピングされた符号化ビットのそれぞれに対応する軟判定データが生成される。
平均値演算部204は、同期検波/復調処理部202で求められた各ビットの尤度の絶対値の平均値を求める。平均値演算部204は、所定の単位ごとに、絶対値の平均値を求める。所定の単位は、例えば、送信装置100で設定される所定の符号長Nd単位(ブロック単位)とする。1つの受信シンボルは、第0ビット及び第1ビットを含むサブブロックSB1と、第2ビット及び第3ビットを含むサブブロックSB2とに分けられる。
平均値演算部204は、絶対値の平均値の第1所定数倍(絶対値の平均値×第1所定数)を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定する。また、平均値演算部204は、絶対値の平均値の第2所定数倍(絶対値の平均値×第2所定数)を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定する。また、第1所定数/第2所定数は、2のべき乗(2n(nは整数))とする。絶対値の平均値をAとし、第1所定数をBとすると、サ
ブブロックSB1のビットの尤度の最大値はA×B、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値はA×B/2nである。
平均値演算部204で決定されたサブブロックSB1のビットの尤度の最大値、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値は、それぞれ、第1量子化部212、第2量子化部222に出力される。
平均値演算部204は、サブブロックSB1のビットの尤度のうち最も大きいものを、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値としてもよい。また、平均値演算部204は、サブブロックSB2のビットの尤度うち最も大きいものを、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値としてもよい。また、各サブブロックのビットの尤度の最大値は、サブブロック毎のビットの尤度の分散に基づいて決定されてもよい。
分割部206は、各受信シンボルの各ビットの尤度を、サブブロックSB1と、サブブロックSB2とに分割する。分割部206は、サブブロックSB1を第1量子化部212に出力する。分割部206は、サブブロックSB2を第2量子化部222に出力する。
第1量子化部212は、同期検波/復調処理部202で求められたサブブロックSB1
のビットの尤度を、量子化ビット数mで量子化する。
第1中間バッファ214は、第1量子化部212で量子化されたサブブロックSB1のビットの尤度の量子化データを格納する。
第2量子化部222は、第1量子化部212と同様にして、サブブロックSB2のビットの尤度を、量子化ビット数m−nで、量子化する。
mやnは、例えば、中間バッファの大きさに基づいてあらかじめ決定されて、記憶装置等に格納される。また、mやnは、ビットの尤度の分布に基づいて、決められてもよい。ビットの尤度の分布が小さい場合、量子化データの上位ビットが使用されないことが多い。よって、量子化ビット数が小さくなるようにすることで、中間バッファの大きさを小さくできる。nが0でない場合、第1量子化ビット数と第2量子化ビット数とは、異なる値になる。量子化ビット数は、軟判定データのビット数よりも小さい。
第2中間バッファ224は、第2量子化部222で量子化されたサブブロックSB2のビットの尤度の量子化データを格納する。nが0でない場合、第1中間バッファ214の大きさは、第2中間バッファ224の大きさと、異なる大きさとなる。nが正である場合、第2中間バッファ224の大きさは、第1中間バッファ214の大きさより、小さくなる。即ち、第2中間バッファ224の大きさは、第1中間バッファ214の大きさの(m−n)/m倍でよい。なお、第1中間バッファ214と第2中間バッファ224とで、格納されるビットの尤度の数は同じである。
結合部232は、第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度を第1中間バッファ214から読み出し、第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度を第2中間バッファ224から読み出す。結合部232は、読み出したビットの尤度を、第0ビットから第3ビットまでシリアルに結合する。結合部232は、結合する際に、量子化データの表現が同じになるようにビット調整を行う。
復号処理部234は、結合部232で結合された量子化データを用いて、誤り訂正復号処理を行い、送信データを推定する。
サブブロックSB1、サブブロックSB2は、互いに入れ替わってもよい。
送信装置100、受信装置200は、専用または汎用のコンピュータ、あるいは、コンピュータを搭載した電子機器を使用して実現可能である。
コンピュータ、すなわち、情報処理装置は、プロセッサ、主記憶装置、及び、二次記憶装置や、通信インタフェース装置のような周辺装置とのインタフェース装置を含む。記憶装置(主記憶装置及び二次記憶装置)は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
コンピュータは、プロセッサが記録媒体に記憶されたプログラムを主記憶装置の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて周辺機器が制御されることによって、所定の目的に合致した機能を実現することができる。
プロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Data Signal Processor)である。主記憶装置は、例えば、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。
二次記憶装置は、例えば、EPROM(Erasable Programmable ROM)、ハードディス
クドライブ(HDD、Hard Disk Drive)である。また、二次記憶装置は、リムーバブル
メディア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、あるいは、CD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)のようなディスク記録媒体である。
通信インタフェース装置は、例えば、LAN(Local Area Network)インタフェースボードや、無線通信のための無線通信回路である。
周辺装置は、上記の二次記憶装置や通信インタフェース装置の他、キーボードやポインティングデバイスのような入力装置や、ディスプレイ装置やプリンタのような出力装置を含む。また、入力装置は、カメラのような映像や画像の入力装置や、マイクロフォンのような音声の入力装置を含むことができる。また、出力装置は、スピーカのような音声の出力装置を含むことができる。
一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。
プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくても、並列的または個別に実行される処理を含む。
図7は、送信装置のハードウェア構成例を示す図である。送信装置100は、プロセッサ182、記憶装置184、ベースバンド処理回路186、無線処理回路188、アンテナ190を含む。プロセッサ182、記憶装置184、ベースバンド処理回路186、無線処理回路188、アンテナ190は、例えば、バスを介して互いに接続される。
プロセッサ182は、ターボ符号化部112、通信路符号化部114としての機能を実現しうる。
記憶装置184は、プロセッサで実行されるプログラム、プログラムの実行の際に使用されるデータ等が格納される。
ベースバンド処理回路186は、16QAM変調部122としての機能を実現しうる。ベースバンド処理回路は、ベースバンド信号を処理する。
無線処理回路188は、送信電波生成処理部124としての機能を実現しうる。無線処理回路188は、アンテナ190で送受信される無線信号を処理する。
アンテナ190は、無線処理回路188等で処理された送信信号を送信する。
図8は、受信装置のハードウェア構成例を示す図である。受信装置200は、プロセッサ282、記憶装置284、ベースバンド処理回路286、無線処理回路288、アンテナ290を含む。プロセッサ282、記憶装置284、ベースバンド処理回路286、無線処理回路288、アンテナ290は、例えば、バスを介して互いに接続される。
プロセッサ282は、平均値演算部204、分割部206、第1量子化部212、第2量子化部214、結合部232、復号処理部234としての機能を実現しうる。
記憶装置284は、プロセッサで実行されるプログラム、プログラムの実行の際に使用されるデータ等が格納される。記憶装置284として、複数の記憶装置が使用されてもよ
い。
ベースバンド処理回路286は、同期検波/復調処理部202としての機能を実現しうる。ベースバンド処理回路は、ベースバンド信号を処理する。
無線処理回路288は、同期検波/復調処理部202としての機能を実現しうる。無線処理回路288は、アンテナ290で送受信される無線信号を処理する。
アンテナ290は、他の装置から送信された信号を受信する。
平均値演算部204等における処理は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などの回路で実装されてもよい。
ここでは、符号化方法として、符号化率1/3のターボ符号が使用されるが、他の符号化方法が使用されてもよい。16QAMのシンボルは、シンボル(多値変調シンボル)の一例である。また、ここでは、変調方式は16QAMであるとしているが、変調方式は、QPSK、64QAM、256QAM等を含む他の多値変調方式等であってもよい。
(動作例)
図9は、本実施形態の受信装置の動作フローの例を示す図である。図9の動作フローは、例えば、受信装置200が信号を受信することにより開始される。
同期検波/復調処理部202は、アンテナ等により受信された受信信号に対して、同期検波、復調処理等を行う(S101)。復調処理等により、受信信号に対応する受信シンボルが、IQ平面上の点として求められる。さらに、同期検波/復調処理部202は、すべての受信シンボルの各ビットの尤度(軟判定データ)を求める。軟判定データのビット精度は、例えば、32ビットである。各ビットの尤度は、例えば、上記のように、X0−X1によって求められる。
平均値演算部204は、同期検波/復調処理部202で求められた各ビットの尤度の絶対値の平均値を求める(S102)。平均値演算部204は、所定の単位ごとに、絶対値の平均値を求める。所定の単位は、例えば、送信装置100で設定される所定の符号長Nd単位(ブロック単位)とする。
平均値演算部204は、絶対値の平均値×第1所定数を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定する。また、平均値演算部204は、絶対値の平均値×第2所定数を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定する。即ち、尤度の絶対値が尤度の最大値を超える場合、当該尤度の絶対値は量子化の際に尤度の最大値に丸められる。また、第1所定数/第2所定数は、2のべき乗(2n(nは整数))とする。絶対値の平均
値をAとし、第1所定数をBとすると、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値はA×B、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値はA×B/2nである。変調方式が1
6QAMである場合、n=1としてもよい。
分割部206は、各受信シンボルの各ビットの尤度を、サブブロックSB1と、サブブロックSB2とに分割する(S103)。分割部206は、サブブロックSB1を第1量子化部212に出力する。分割部206は、サブブロックSB2を第2量子化部212に出力する。サブブロックSB1は、各受信シンボルのビットのうち第0ビット及び第1ビットを含む。サブブロックSB2は、各受信シンボルのビットのうち第2ビット及び第3ビットを含む。
第1量子化処理部212、第2量子化処理部は、それぞれ、ビット尤度を、量子化ビット数で量子化する(S104)。第1量子化部212における処理、及び、第2量子化部222における処理は、並行して行われても、順次行われてもよい。
第1量子化部212は、同期検波/復調処理部202で求められたサブブロックSB1のビットの尤度を、量子化ビット数mで量子化する。量子化ビット数mには、符号ビットが含まれる。符号ビットは正負を表すビットである。このとき、最大値A×Bを超えるビットの尤度については、量子化ビット数mによる量子化の最大値2m-2−1とする。また
、最小値−A×B未満のビットの尤度については、量子化ビット数mによる量子化の最小値−(2m-2−1)とする。ビットの尤度が−A×B以上A×B以下である場合には、ビ
ットの尤度に2m-2/(A×B)を掛けた値を量子化後の値とする。このとき、端数は、
例えば、切り捨て等により処理をする。量子化後の値が−1以上+1以下の範囲になるように、さらに、2m-2で割った値を量子化後の値としてもよい。このようにして、サブブ
ロックSB1のすべてのビットの尤度は、量子化ビット数mで量子化される。各ビットの尤度は、他の方法により、量子化ビット数mで量子化されてもよい。第1量子化部212は、例えば、量子化後の値の最小値が0となるようにして、量子化ビット数mで量子化してもよい。
第1量子化部212は、量子化したサブブロックSB1のビットの尤度の量子化データを、第1中間バッファ214に格納する。
第2量子化部222は、同期検波/復調処理部202で求められたサブブロックSB2のビットの尤度を、平均値演算部204で決定された量子化ビット数m−nで量子化する。量子化ビット数m−nには、符号ビットが含まれる。このとき、最大値A×B/2n
超えるビットの尤度については、量子化ビット数m−nによる量子化の最大値2m-n-2
1とする。また、最小値−A×B/2n未満のビットの尤度については、量子化ビット数
m−nによる量子化の最小値−(2m-n-2−1)とする。ビットの尤度が−A×B/2n以上A×B/2n以下である場合には、ビットの尤度に2m-n-2/(A×B/2n)を掛けた
値を量子化後の値とする。このとき、端数は、例えば、切り捨て等により処理をする。量子化後の値が−1以上+1以下の範囲になるように、さらに、2m-n-2で割った値を量子
化後の値としてもよい。このようにして、サブブロックSB1のすべてのビットの尤度は、量子化ビット数m−nで量子化される。各ビットの尤度は、他の方法により、量子化ビット数m−nで量子化されてもよい。第2量子化部222は、例えば、量子化後の値の最小値が0となるようにして、量子化ビット数m−nで量子化してもよい。
第2量子化部222は、量子化したサブブロックSB2のビットの尤度の量子化データを、第2中間バッファ224に格納する。
結合部232は、第1中間バッファ214及び第2中間バッファ224から量子化されたビットの尤度を読み出し、結合する(S105)。結合部232は、第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度を第1中間バッファ214から読み出し、第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度を第2中間バッファ224から読み出す。結合部232は、読み出したビットの尤度を、各受信シンボルについて、第0ビットから第3ビットまでシリアルに結合する。また、結合部232は、結合する際に、量子化データの表現が同じになるようにビット調整を行う。ビット調整は、例えば、より少ない量子化ビット数により量子化された量子化データの下位の桁に、より多い量子化ビット数により量子化された量子化データと桁が揃うように、0を挿入することにより行われる。
復号処理部234は、結合部232で結合された量子化データを用いて、誤り訂正復号
処理を行い、送信データを推定する(S106)。
量子化方法として、浮動小数点表示による量子化方法が採用されてもよい。浮動少数点表示では、量子化データに、符号部、指数部、仮数部が含まれる。浮動小数点表示による量子化方法が採用される場合、サブブロックに依存して仮数部の量子化ビット数が変更される。
(実施形態1の作用、効果)
実施形態1の受信装置200は、16QAMの信号を受信し、受信シンボルのビット毎(サブブロック毎)に異なる量子化ビット数で量子化する。受信装置200は、各ビットの尤度の分布に応じて量子化ビット数を決定することができる。受信装置200によれば、ビットの尤度の分布に応じた量子化ビット数とすることで、量子化データを格納する中間バッファの容量を小さくすることができる。
〔実施形態2〕
次に実施形態2について説明する。実施形態2の構成は、実施形態1の構成との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
実施形態1では、変調方式として16QAMが使用されたが、ここでは、変調方式として64QAMが使用される。
図10は、64QAMの例を示す図である。図10では、64QAMのシンボルは、黒丸で表される。シンボル(黒丸)の近傍に記載される6桁の数字は、シンボルに割り当てられる6桁のデータである。64QAMでは、6ビットのデータが位相及び振幅の64種類の組み合わせ(シンボル)に割り当てられる。ここでは、1つのシンボルで表される6ビットのデータの各ビットを、左側から、第0ビット、第1ビット、第2ビット、第3ビット、第4ビット、第5ビットと呼ぶ。
図10のような、64QAMにおいて、第0ビットと第1ビットとでは、IQ平面における「0」「1」の配置が同様であるため、尤度の分布は同様である。同じように、第2ビットと第3ビットとでは、IQ平面における「0」「1」の配置が同様であるため、尤度の分布は同様である。さらに、第4ビットと第5ビットとでは、IQ平面における「0」「1」の配置が同様であるため、尤度の分布は同様である。一方、第0ビットと第2ビットと第4ビットでは、IQ平面における「0」「1」の配置が異なるため、尤度の分布は異なる。同じように、第1ビットと第3ビットと第5ビットでは、IQ平面における「0」「1」の配置が異なるため、尤度の分布は異なる。64QAMでは、3種類のビットの尤度の分布が想定される。
尤度の分布は、ビットの値が「0」であるシンボルと、ビットの値が「1」であるシンボルとの配置に依存する。図10のような例では、第4ビットの尤度の分布、第2ビットの尤度の分布、第0ビットの尤度の分布の順に、分布が広範囲になる。即ち、第0ビットの尤度のダイナミックレンジは、第2ビットの尤度の分布のダイナミックレンジや第4ビットの尤度の分布のダイナミックレンジより大きい。尤度の分布のダイナミックレンジが小さい場合、尤度の量子化ビット数は小さくてもよい。
(構成例)
図11は、実施形態2の受信装置の例を示す図である。受信装置400は、同期検波/復調処理部402、平均値演算部404、分割部406を含む。受信装置400は、さらに、第1量子化部412、第1中間バッファ414、第2量子化部422、第2中間バッ
ファ424、第3量子化部432、第3中間バッファ434、結合部452、復号処理部454を含む。
同期検波/復調処理部402は、アンテナ等により受信された受信信号に対して、同期検波等を行い、受信シンボルをIQ平面上の点として求める。ここで、受信される信号は、送信装置において64QAMで変調された信号である。同期検波/復調処理部202は、受信シンボルの各ビットの尤度(軟判定データ)を求める。軟判定データのビット精度は、例えば、32ビットである。
平均値演算部404は、同期検波/復調処理部402で求められた各ビットの尤度の絶対値の平均値を求める。平均値演算部404は、所定の単位ごとに、絶対値の平均値を求める。1つの受信シンボルは、第0ビット及び第1ビットを含むサブブロックSB1と、第2ビット及び第3ビットを含むサブブロックSB2、第4ビット及び第5ビットを含むサブブロックSB3とに分けられる。
平均値演算部404は、絶対値の平均値×第1所定数を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定する。また、平均値演算部404は、絶対値の平均値×第2所定数を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定する。さらに、平均値演算部404は、絶対値の平均値×第3所定数を、サブブロックSB3のビットの尤度の最大値と決定する。また、第1所定数/第2所定数は、2のべき乗(2n(nは整数))とする。第
1所定数/第3所定数は、2のべき乗(2p(pは整数))とする。絶対値の平均値をA
とし、第1所定数をBとすると、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値はA×B、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値はA×B/2n、サブブロックSB3のビッ
トの尤度の最大値はA×B/2pである。ここでは、例えば、n=1、p=2とする。
平均値演算部404で決定されたサブブロックSB1のビットの尤度の最大値、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値は、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値は、それぞれ、第1量子化部412、第2量子化部422、第3量子化部432に出力される。
サブブロックSB1のビットの尤度の量子化ビット数は、mである。サブブロックSB2のビットの尤度の量子化ビット数は、m−nである。サブブロックSB3のビットの尤度の量子化ビット数は、m−pである。m、n、pは、例えば、中間バッファの大きさに基づいてあらかじめ決定されて、記憶装置等に格納される。また、m、n、pは、ビットの尤度の分布に基づいて、決められてもよい。
結合部452は、第1中間バッファ414、第2中間バッファ424及び第3中間バッファ434から量子化されたビットの尤度を読み出し、結合する。結合部432は、第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度を第1中間バッファ414から読み出し、第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度を第2中間バッファ424から読み出し、第4ビットの尤度及び第5ビットの尤度を第3中間バッファ434から読み出す。結合部432は、読み出したビットの尤度を、各受信シンボルについて、第0ビットから第5ビットまでシリアルに結合する。また、結合部452は、結合する際に、量子化データの表現が同じになるようにビット調整を行う。ビット調整は、例えば、より少ない量子化ビット数により量子化された量子化データの下位の桁に、より多い量子化ビット数により量子化された量子化データと桁が揃うように、0を挿入することにより行われる。
受信装置400は、図9の動作フローの例と同様に動作する。
(実施形態2の作用、効果)
実施形態2の受信装置400は、64QAMの信号を受信し、受信シンボルのビットごとに、異なる量子化ビット数で量子化する。受信装置400は、各ビットの尤度の分布に応じて量子化ビット数を決定することができる。
図12は、量子化ビット数の違いによるBLER(BLock Error Rate)を示す図である。図12のグラフは、横軸は、信号対雑音電力比である。縦軸は、BLERの対数表示である。図12のグラフでは、BLERが小さいほど、精度がよいことを示す。
図12のグラフでは、量子化をしないもの、すべてのビットに対して同じ量子化ビット数で量子化したもの、ビットごとに異なる量子化ビット数で量子化したものの例を示す。すべてのビットに対して同じ量子化ビット数で量子化したものには、量子化ビット数が7のもの(q=7)、量子化ビット数が5のもの(q=5)、量子化ビット数が5のもの(q=4)がある。また、ビットごとに異なる量子化ビット数で量子化したものには、第1量子化ビット数、第2量子化ビット数、第3量子化ビット数を、それぞれ、7、6、5としたもの(q=7:6:5)がある。さらに、ビットごとに異なる量子化ビット数で量子化したものには、第1量子化ビット数、第2量子化ビット数、第3量子化ビット数を、それぞれ、5、4、3としたもの(q=5:4:3)がある。量子化ビット数を7、6、5(q=7:6:5)としたものの中間バッファの大きさは、すべてのビットの量子化ビット数を6としたものの中間バッファの大きさと等しい。また、量子化ビット数を5、4、3(q=5:4:3)としたものの中間バッファの大きさは、すべてのビットの量子化ビット数を4としたものの中間バッファの大きさと等しい。量子化ビット数を7、6、5(q=7:6:5)としたものと、量子化ビット数を5、4、3(q=5:4:3)としたものとは、本実施形態の受信装置400によるものである。
図12を参照すると、量子化ビット数を7、6、5(q=7:6:5)としたもののBLERは、すべてのビットの量子化ビット数を7としたもののBLERと同様である。
また、量子化ビット数を5、4、3(q=5:4:3)としたもののBLERは、すべてのビットの量子化ビット数を5としたもののBLERと同様である。さらに、量子化ビット数を5、4、3(q=5:4:3)としたもののBLERは、すべてのビットの量子化ビット数を4としたものBLERよりも、良好である。
したがって、量子化ビット数を7、6、5(q=7:6:5)としたもの中間バッファの大きさは、すべてのビットの量子化ビット数を6としたものの中間バッファと同等であるが、このBLERは、すべてのビットの量子化ビット数を7としたものBLERと同様である。即ち、受信装置400によれば、より小さい中間バッファでより精度の高い復号が可能となる。
〔実施形態3〕
次に実施形態3について説明する。実施形態3の構成は、実施形態1、実施形態2の構成との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
実施形態3は、主として、実施形態1、実施形態2と、受信装置の平均値演算部が異なる。実施形態3では、受信装置の平均値演算部が存在しない。実施形態3では、平均値演算部における処理に相当する処理は、分割部で行われる。即ち、実施形態3において、平均値演算処理は、分割処理の後に行われる。ここでは、実施形態1のような16QAMを例に挙げて説明するが、実施形態2のような64QAMであっても同様である。
図13は、実施形態3の受信装置の例を示す図である。受信装置600は、同期検波/
復調処理部602、分割部606、第1量子化部612、第1中間バッファ614、第2量子化部622、第2中間バッファ624、結合部632、復号処理部634を含む。
実施形態3における受信装置600では、平均値演算処理は、分割部606において行われる。分割部606は、各受信シンボルの各ビットの尤度を、サブブロックSB1と、サブブロックSB2とに分割する。分割部は、分割されたサブブロック毎に、かつ、所定の単位ごとに、各ビットの尤度の絶対値の平均値を求める。ここでは、サブブロックSB1のビットの尤度の絶対値の平均値をA1、サブブロックSB2のビットの尤度の絶対値の平均値をA2とする。
分割部606は、絶対値の平均値A1×第1所定数を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定する。また、分割部は、絶対値の平均値A2×第2所定数を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定する。ここで、例えば、t、第1所定数、第2所定数は、(A1×第1所定数)/(A2×第2所定数)=2t(tは整数)を満たす
ように決定される。
また、分割部606は、次のようにtを決定してもよい。即ち、分割部606は、絶対値の平均値A1×所定数を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定し、絶対値の平均値A1/2t×所定数を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定す
る。ここで、tは、不等式A2≦A1/2t(tは整数)を満たす最小値とする。また、
これらの所定数は、共通であり、あらかじめ決められている。
分割部606は、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値を第1量子化部612に出力する。分割部606は、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値を第2量子化部622に出力する。分割部606は、サブブロックSB1を第1量子化部612に出力する。分割部606は、サブブロックSB2を第2量子化部622に出力する。
サブブロックSB1のビットの尤度の量子化ビット数は、mである。サブブロックSB2のビットの尤度の量子化ビット数は、m−tである。tが正であれば、第2中間バッファ624は、第1中間バッファ614よりも小さくできる。
サブブロックSB1のビットの尤度の量子化ビット数mは、例えば、中間バッファの大きさに基づいてあらかじめ決定されて、記憶装置等に格納される。また、mは、ビットの尤度の分布に基づいて、決められてもよい。
(実施形態3の作用、効果)
実施形態3の受信装置600によれば、各サブブロックのビットの尤度の絶対値の平均値を使用することにより、より各サブブロックのビットの尤度の分布に合った量子化ビット数を決定することができる。ビットの尤度の分布に合った量子化ビット数とすることで、中間バッファの大きさをより適切な大きさとすることができる。各サブブロックのビットの尤度の絶対値の平均値に基づいて、それぞれのサブブロックのビットの量子化ビット数が決定されることで、サブブロック間でビットの復号の精度のばらつきを抑制することができる。
〔実施形態4〕
次に実施形態4について説明する。実施形態4の構成は、実施形態1、実施形態2、実施形態3の構成との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
実施形態4の受信装置は、主として、実施形態1、実施形態2、実施形態3と、制御情
報処理部から各量子化部に符号化率が入力される点で異なる。ここでは、実施形態2のような64QAMを例に挙げて説明するが、実施形態1のような16QAMであっても同様である。
図14は、符号化率と信号の劣化量との関係を示す図である。量子化方法として、浮動小数点表示によるものを採用する。浮動小数点表示では、量子化データに、符号部、指数部、仮数部が含まれる。図15では、仮数部の量子化ビット数が一定の例(仮数部:(4))と、実施形態2の受信装置400のようにサブブロックに依存して仮数部の量子化ビット数が変更される例(仮数部:(4:3:2))とが比較される。前者の例をB1、後者の例をB2とする。両者で、符号部及び指数部のビット数は同じである。B1の例では、仮数部のビット数は4ビットである。B2の例では、仮数部のビット数は、第1サブブロックで4、第2サブブロックで3、第3サブブロックで2である。符号化率1/3で比較すると、B1の例の方がB2の例よりも、信号の劣化量が大きい。一方、符号化率1/2又は3/4で比較すると、B2の例の方がB1の例よりも、信号の劣化量が大きい。従って、符号化率が1/3よりも大きい場合、実施形態2の受信装置400のように、サブブロックに依存して仮数部の量子化ビット数を変更することは、好ましくない。
実施形態4の受信装置は、上位装置や送信装置などから、受信信号の符号化率を含む制御信号を受信する。実施形態4の受信装置は、受信信号の符号化率によって、量子化ビット数を変更する。
図15は、実施形態4の受信装置の例を示す図である。受信装置800は、実施形態2の受信装置400とほぼ同様の構成を含む。受信装置800は、同期検波/復調処理部802、平均値演算部804、分割部806を含む。受信装置800は、さらに、第1量子化部812、第1中間バッファ814、第2量子化部822、第2中間バッファ824、第3量子化部832、第3中間バッファ834、結合部852、復号処理部854、制御情報処理部860を含む。
制御情報処理部860は、上位装置や送信装置などから、受信信号の符号化率を含む制御信号を受信する。制御情報処理部860は、受信した制御情報から受信信号の符号化率の情報を抽出する。制御情報処理部860は、抽出した符号化率の情報を、第1量子化部812、第2量子化部822、第3量子化部832に送信する。
実施形態2の例と同様に、サブブロックSB1のビットの尤度の量子化ビット数は、mである。サブブロックSB2のビットの尤度の量子化ビット数は、m−nである。サブブロックSB3のビットの尤度の量子化ビット数は、m−pである。
第1量子化部812は、制御情報処理部860から受信信号の符号化率の情報を受信する。第1量子化部812は、符号化率が1/3以下であっても、1/3よりも大きくても、同期検波/復調処理部802で求められたサブブロックSB1のビットの尤度を、量子化ビット数mで量子化する。量子化ビット数mには、符号ビットが含まれる。このとき、最大値A×Bを超えるビットの尤度については、量子化ビット数mによる量子化の最大値2m-2−1とする。また、最小値−A×B未満のビットの尤度については、量子化ビット
数mによる量子化の最小値−(2m-2−1)とする。ビットの尤度が−A×B以上A×B
以下である場合には、ビットの尤度に2m-2/(A×B)を掛けた値を量子化後の値とす
る。このとき、端数は、例えば、切り捨て等により処理をする。量子化後の値が−1以上+1以下の範囲になるように、さらに、2m-2で割った値を量子化後の値としてもよい。
このようにして、サブブロックSB1のすべてのビットの尤度は、量子化ビット数mで量子化される。各ビットの尤度は、他の方法により、量子化ビット数mで量子化されてもよい。第1量子化部212は、例えば、量子化後の値の最小値が0となるようにして、量子
化ビット数mで量子化してもよい。
第2量子化部822は、制御情報処理部860から受信信号の符号化率の情報を受信する。第2量子化部822は、符号化率が1/3以下である場合、第1量子化部812と同様に、同期検波/復調処理部802で求められたサブブロックSB2のビットの尤度を、量子化ビット数mで量子化する。一方、第2量子化部822は、符号化率が1/3より大きい場合、同期検波/復調処理部802で求められたサブブロックSB2のビットの尤度を、平均値演算部804で決定された量子化ビット数m−nで量子化する。量子化ビット数m−nには、符号ビットが含まれる。このとき、最大値A×B/2nを超えるビットの
尤度については、量子化ビット数m−nによる量子化の最大値2m-n-2−1とする。また
、最小値−A×B/2n未満のビットの尤度については、量子化ビット数m−nによる量
子化の最小値−(2m-n-2−1)とする。ビットの尤度が−A×B/2n以上A×B/2n
以下である場合には、ビットの尤度に2m-n-2/(A×B/2n)を掛けた値を量子化後の値とする。このとき、端数は、例えば、切り捨て等により処理をする。量子化後の値が−1以上+1以下の範囲になるように、さらに、2m-n-2で割った値を量子化後の値として
もよい。このようにして、サブブロックSB1のすべてのビットの尤度は、量子化ビット数m−nで量子化される。各ビットの尤度は、他の方法により、量子化ビット数m−nで量子化されてもよい。第2量子化部222は、例えば、量子化後の値の最小値が0となるようにして、量子化ビット数m−nで量子化してもよい。
第3量子化部832は、第2量子化部822と同様の構成を有する。即ち、第3量子化部832は、制御情報処理部860から受信信号の符号化率の情報を受信する。第3量子化部832は、符号化率が1/3以下である場合、第1量子化部812と同様に、同期検波/復調処理部802で求められたサブブロックSB3のビットの尤度を、量子化ビット数mで量子化する。一方、第3量子化部832は、符号化率が1/3より大きい場合、同期検波/復調処理部802で求められたサブブロックSB3のビットの尤度を、平均値演算部804で決定された量子化ビット数m−pで量子化する。
(実施形態4の作用、効果)
受信装置800の制御情報処理部860は、各量子化部に、符号化率の情報を送信する。各量子化部は、符号化率によって、量子化ビット数を変更する。具体的には、受信信号の符号化率が1/3以下である場合、受信装置800は、ビットの尤度の量子化ビット数を、サブブロックに依存した量子化ビット数とする。また、受信信号の符号化率が1/3より大きい場合、受信装置800は、ビットの尤度の量子化ビット数を、サブブロックに依存せず一定の量子化ビット数とする。
受信装置800によれば、受信信号の符号化率によって、量子化ビット数を変更することによって、より劣化量の少ない復号が可能となる。
〔実施形態5〕
次に実施形態5について説明する。実施形態5の構成は、実施形態1、実施形態2、実施形態3、実施形態4の構成との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
実施形態5のシステムでは、H−ARQ(Hybrid Auto Repeat Request)が適用される。ここでは、実施形態1のような16QAMを例に挙げて説明するが、実施形態2のような64QAMであっても同様である。
H−ARQは、自動再送制御(ARQ:Auto Repeat Request)と誤り訂正符号化とを
組み合わせる符号化方式である。
(構成例)
図16は、実施形態5の送信装置の例を示す図である。送信装置1100は、符号化処理部1110、変調処理部1120、ACK/NACK信号受信部1132、再送制御部1134を含む。符号化処理部1110は、CRCパリティ付加部1111、ターボ符号化部1112、通信路符号化部1114、パンクチャリング部1116を含む。変調処理部1120は、16QAM変調部1122、送信電波生成処理部1124を含む。
符号化処理部1110のCRCパリティ付加部1111は、送信対象のデータ(送信データ)に、誤り検出符号としてCRC(Cyclic Redundancy Check)のパリティを付加す
る。
ターボ符号化部1112は、CRCパリティ付加部1111の出力に対して、ターボ符号化を行う。CRCパリティ付加部1111の出力は、複数のパケットに分割されてから、ターボ符号化されてもよい。CRCパリティ付加部1111の出力(または、1パケット)の大きさがKビットであるとすると、符号化ビットサイズNtは、Nt=3×K+12ビットとなる。
通信路符号化部1114は、ターボ符号化されたデータを、所定の符号長となるように、レートマッチングを行う。所定の符号長をNdとすると、符号化率Rは、R=K/Ndとなる。所定の符号長単位のデータを、ブロックともいう。通信路符号化部1114は、レートマッチングの前あるいは後において、ビット系列の順番を規定のパターンで置換するインターリーブを行う。
パンクチャリング部1116は、符号化ビット系列をパンクチャリングする。パンクチャリングは、符号化ビット系列のいくつかのビットを所定の規則に従って間引くことである。間引くことで、送信するビット系列のサイズが小さくなる。パンクチャリング部1116は、間引く前の符号化ビット系列を記憶装置に格納する。パンクチャリング部1116は、再送制御部1134から再送の指示を受信すると、再送の指示を受けた符号化ビット系列のいくつかのビットを所定の規則に従って間引く。また、再送制御部1134から削除の指示を受信すると、削除の指示を受けた符号化ビット系列を記憶装置から削除する。パンクチャリング部1116は、通信路符号化部1114に含まれてもよい。
変調処理部1120の16QAM変調部1122は、符号化処理部1110の出力に対して、16QAM変調処理を行う。16QAM変調部1122は、入力された信号に対して、4ビット毎に1つのシンボルに変換する。図1の例のように、第0ビット及び第2ビットは、I成分にマッピングされる。また、第1ビット及び第3ビットは、Q成分にマッピングされる。
変調処理部1120の送信電波生成処理部1124は、16QAM変調部1122の出力を、所定の無線周波数に変換し、アンテナ等により、受信装置1200に向けて、送信する。
ACK/NACK信号受信部1132は、受信装置1200からACK信号又はNACK信号を受信する。ACK信号は、送信装置1100が送信した信号を、受信装置1200で復号できたことを示す信号である。NACK信号は、送信装置1100が送信した信号を、受信装置1200で復号できなかったことを示す信号である。ACK/NACK信号受信部1132は、受信したACK信号又はNACK信号を再送制御部1134に送信する。
再送制御部1134は、ACK/NACK信号受信部1132からACK信号又はNACK信号を受信する。再送制御部1134は、ACK信号を受信した場合、ACK信号に対応する符号化ビット系列を削除することを、パンクチャリング部1116に指示する。再送制御部1134は、NACK信号を受信した場合、NACK信号に対応する符号化ビット系列を再送することを指示する。
再送時の選択ビットは、最初に送信したビット系列と同じビットの組み合わせとする。この方式は、CC(Chase Combine)方式と呼ばれる。
図17は、実施形態5の受信装置の例を示す図である。受信装置1200は、同期検波/復調処理部1202、量子化部1204、H−ARQ合成部1206、平均値演算部1208、分割部1210を含む。受信装置1200は、第1再量子化部1212、第1H−ARQバッファ1214、第1ビット調整部1216、第2再量子化部1222、第2中間バッファ1224、第2ビット調整部1226、結合部1240を含む。さらに、受信装置1200は、デパンクチャリング部1242、中間バッファ1244、復号処理部1246、CRCチェック部1248、ACK/NACK送信処理部1250を含む。
同期検波/復調処理部1202は、アンテナ等により受信された受信信号に対して、同期検波等を行い、受信シンボルをIQ平面上の点として求める。同期検波/復調処理部1202は、受信シンボルの各ビットの尤度(軟判定データ)を求める。
量子化部1204は、受信シンボルの各ビットの尤度を、所定の量子化ビット数で、量子化する。ここでは、量子化部1204は、すべてのビットに対して、同じ量子化ビット数で量子化する。量子化部1204は、実施形態1の受信装置200等のように、ビット毎に異なる量子化ビット数で量子化してもよい。
H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータが再送データか否かを判定する。
H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータが再送データではない場合、量子化部1204から入力されるデータをそのまま、デパンクチャリング部1242に送信する。
H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータが再送データである場合、量子化部1204から入力されるデータに対応するデータを、第1H−ARQバッファ1214、第2H−ARQバッファ1224から読み出す。読み出されたデータは、第1ビット調整部1216、第2ビット調整部1226によって、ビット調整がされる。ビット調整されたデータは、結合部1240で、結合される。量子化部1204は、結合されたデータを結合部1240から受信する。H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータと、結合部1240から入力されるデータとを合成する。H−ARQ合成部1206は、合成したデータを、デパンクチャリング部1242に送信する。再送方式がCC方式であるため、同じ送信ビットは、変調マッピングの同じビット位置にマッピングされる。
H−ARQ合成部1206は、デパンクチャリング部1242に送信するデータを、平均値演算部1208にも送信する。
平均値演算部1208には、デパンクチャリング部1242に出力されるデータ(シンボル)と同じデータが入力される。平均値演算部1208は、入力されるシンボルの各ビットの尤度の絶対値の平均値を求める。平均値演算部1208は、所定の単位ごとに、絶
対値の平均値を求める。所定の単位は、例えば、送信装置1100で設定される所定の符号長Nd単位(ブロック単位)とする。1つのシンボルは、第0ビット及び第1ビットを含むサブブロックSB1と、第2ビット及び第3ビットを含むサブブロックSB2とに分けられる。
平均値演算部1208は、絶対値の平均値の第1所定数倍(絶対値の平均値×第1所定数)を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定する。また、平均値演算部204は、絶対値の平均値の第2所定数倍(絶対値の平均値×第2所定数)を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定する。また、第1所定数/第2所定数は、2のべき乗(2n(nは整数))とする。絶対値の平均値をAとし、第1所定数をBとすると、
サブブロックSB1のビットの尤度の最大値はA×B、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値はA×B/2nである。
平均値演算部1208で決定されたサブブロックSB1のビットの尤度の最大値、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値は、それぞれ、第1量子化部1212、第2量子化部1222に出力される。
平均値演算部1208は、サブブロックSB1のビットの尤度うち最も大きいものを、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値としてもよい。また、平均値演算部1208は、サブブロックSB2のビットの尤度うち最も大きいものを、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値としてもよい。また、各サブブロックのビットの尤度の最大値は、サブブロック毎のビットの尤度の分散に基づいて決定されてもよい。
分割部1210は、各シンボルの各ビットの尤度を、サブブロックSB1と、サブブロックSB2とに分割する。分割部1210は、サブブロックSB1を第1再量子化部1212に出力する。分割部1210は、サブブロックSB2を第2再量子化部1222に出力する。
第1再量子化部1212は、サブブロックSB1のビットの尤度を、量子化ビット数mで量子化する。
第1H−ARQバッファ1214は、第1再量子化部1212で量子化されたサブブロックSB1のビットの尤度の量子化データを格納する。第1H−ARQバッファ1214に格納されるデータは、H−ARQ合成部1206の指示により、第1ビット調整部1216によって読み出される。
第1ビット調整部1216は、第1H−ARQバッファ1214に格納される第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度を読み出し、ビット調整を行う。ビット調整は、例えば、量子化部1204における量子化データと桁が揃うように、読み出したデータの下位の桁に、0を挿入することにより行われる。
第2再量子化部1222は、第1再量子化部1212と同様にして、サブブロックSB2のビットの尤度を、量子化ビット数m−nで、量子化する。
mやnは、例えば、H−ARQバッファの大きさに基づいてあらかじめ決定されて、記憶装置等に格納される。また、mやnは、ビットの尤度の分布に基づいて、決められてもよい。ビットの尤度の分布が小さい場合、量子化データの上位ビットが使用されないことが多い。よって、量子化ビット数が小さくなるようにすることで、H−ARQバッファの大きさを小さくできる。nが0でない場合、第1量子化ビット数と第2量子化ビット数とは、異なる値になる。
第2H−ARQバッファ1224は、第2再量子化部1222で量子化されたサブブロックSB2のビットの尤度の量子化データを格納する。nが0でない場合、第1H−ARQバッファ1214の大きさは、第2H−ARQバッファ1224の大きさと、異なる大きさとなる。nが正である場合、第2H−ARQバッファ1224の大きさは、第1H−ARQバッファ1214の大きさより、小さくなる。即ち、第2H−ARQバッファ1224の大きさは、第1H−ARQバッファ1214の大きさの(m−n)/m倍でよい。なお、第1H−ARQバッファ1214と第2H−ARQバッファ1224とで、格納されるビットの尤度の数は同じである。第2H−ARQバッファ1224に格納されるデータは、H−ARQ合成部1206の指示により、第2ビット調整部1226によって読み出される。
第2ビット調整部1226は、第2H−ARQバッファ1224に格納される第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度を読み出し、ビット調整を行う。ビット調整は、例えば、量子化部1204における量子化データと桁が揃うように、読み出したデータの下位の桁に、0を挿入することにより行われる。
結合部1240は、第1ビット調整部1216でビット調整された第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度と、第2ビット調整部1226でビット調整された第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度とをシリアルに結合する。
デパンクチャリング部1242は、入力されるデータに対し、パンクチャリングの逆処理であるデパンクチャリングを行う。デパンクチャリングは、送信装置1100でパンクチャリングされたビットの位置に、所定の値を挿入することである。所定の値は、例えば、0である。
中間バッファ1244は、デパンクチャリング部1242でデパンクチャリングされたデータを、復号処理部1246で処理されるまで、格納する。
復号処理部1246は、中間バッファ1244に格納される量子化データを用いて、誤り訂正復号処理を行い、送信データを推定する。
CRCチェック部1248は、復号処理部1246で復号されたデータを、CRCによって、エラー判定する。CRCチェック部1248は、エラーフリーである場合、送信装置1100にACKを通知するように、ACK/NACK送信処理部1250に指示する。CRCチェック部1248は、エラーである場合、送信装置1100にNACKを通知するように、ACK/NACK送信処理部1250に指示する。
ACK/NACK送信処理部1250は、CRCチェック部1248からの指示に従って、ACK信号またはNACK信号を送信装置1100に送信する。
(動作例)
図18は、実施形態5の受信装置の動作フローの例を示す図である。図18の動作フローは、例えば、受信装置1200が信号を受信することにより開始される。
同期検波/復調処理部1202は、アンテナ等により受信された受信信号に対して、同期検波、復調処理等を行う(S501)。復調処理等により、受信信号に対応する受信シンボルが、IQ平面上の点として求められる。さらに、同期検波/復調処理部1202は、すべての受信シンボルの各ビットの尤度(軟判定データ)を求める。軟判定データのビット精度は、例えば、32ビットである。各ビットの尤度は、例えば、上記のように、X
0−X1によって求められる。
量子化部1204は、受信シンボルの各ビットの尤度を、所定の量子化ビット数で、量子化する(S502)。ここでは、量子化部1204は、すべてのビットに対して、同じ量子化ビット数で量子化する。量子化部1204で量子化されたデータは、H−ARQ合成部1206に出力される。
H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータが再送データか否かを判定する(S503)。量子化部1204から入力されるデータが再送データである場合(S503;YES)、処理がステップS504に進む。量子化部1204から入力されるデータが再送データでない場合(S503;NO)、H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータをそのまま、デパンクチャリング部1242に送信する。その後、処理がステップS508に進む。
量子化部1204からH−ARQ合成部1206に入力されるデータが再送データである場合(S503;YES)、量子化部1204から入力されるデータに対応するデータが、第1H−ARQバッファ1214、第2H−ARQバッファ1224から読み出される(S504)。
第1ビット調整部1216は、第1H−ARQバッファ1214から読み出されたデータのビット調整を行う。第2ビット調整部1226は、第2H−ARQバッファ1224から読み出されたデータのビット調整を行う(S505)。ビット調整は、量子化部1204における量子化データと桁(ビット数)が揃うように、例えば、読み出したデータの下位の桁に、0を挿入することにより行われる。
結合部1240は、第1ビット調整部1216でビット調整されたデータ(第0ビットの尤度及び第1ビットの尤度)と、第2ビット調整部1226でビット調整されたデータ(第2ビットの尤度及び第3ビットの尤度)とをシリアルに結合する(S506)。結合部1240は、結合されたデータをH−ARQ合成部1206に出力する。
H−ARQ合成部1206は、量子化部1204から入力されるデータと、結合部1240から入力されるデータとを、H−ARQ合成する(S507)。H−ARQ合成部1206は、H−ARQ合成されたデータを、デパンクチャリング部1242に出力する。また、H−ARQ合成部1206は、H−ARQ合成されたデータを、平均値演算部1208に出力する。
平均値演算処理(S508)、分割処理(S509)、再量子化処理(S510)は、実施形態1の図9の動作フローの平均値演算処理(S102)、分割処理(S103)、量子化処理(S104)と同様である。ただし、H−ARQ合成部1206から平均値演算部1208に入力されるデータは、既に、量子化されているデータである。
第1再量子化部1212は、量子化されたデータを第1H−ARQバッファ1214に保存する。第2再量子化部1222は、量子化されたデータを第2H−ARQバッファ1224に保存する(S511)。
一方、デパンクチャリング部1242に入力されたデータは、デパンクチャリング部1242によって、デパンクチャリングされる(S512)。即ち、デパンクチャンリング部1242は、送信装置1100で間引きされたビット位置に、所定の値(例えば、0)を挿入する。デパンクチャリング部1242で処理されたデータは、一旦、中間バッファ1244に格納される。
復号処理部1246は、中間バッファ1244に格納される量子化データを用いて、誤り訂正復号処理を行い、送信データを推定する(S1246)。CRCチェック部1248は、復号処理部1246で復号されたデータを、CRCによって、エラー判定する。CRCチェック部1248は、エラーフリーである場合、送信装置1100にACKを通知するように、ACK/NACK送信処理部1250に指示する。CRCチェック部1248は、エラーである場合、送信装置1100にNACKを通知するように、ACK/NACK送信処理部1250に指示する。ACK/NACK送信処理部1250は、CRCチェック部1248からの指示に従って、ACK信号またはNACK信号を送信装置1100に送信する。NACK信号を受信した送信装置1100は、再送データを受信装置1200に送信する。
(実施形態5の作用効果)
受信装置1200は、H−ARQを適用される。受信装置1200は、H−ARQバッファに格納するデータの再量子化の際、サブブロック毎に異なる量子化ビット数で量子化する。受信装置1200によれば、サブブロック毎に異なる量子化ビット数とすることで、H−ARQバッファの容量を低減できる。
〔実施形態6〕
次に実施形態6について説明する。実施形態5の構成は、実施形態1、実施形態2、実施形態3、実施形態4、実施形態5の構成との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
実施形態6のシステムでは、H−ARQが適用される。また、実施形態6では、再送方式をIR(Incremental Redundancy)とする。再送時には前回までに送信された選択ビット系列に対して、一部は同じビット、一部は異なるビットが選択される場合があるものとする。さらに、再送時に、既に送信されたビットでも、送信の順番が異なることで、変調方式のマッピング位置が異なる場合が生じる。よって、同じ情報のビットであっても、送信される毎にビットの尤度の分布が異なることがある。
ここでは、実施形態2のような64QAMを例に挙げて説明するが、実施形態1のような16QAMであっても同様である。
(構成例)
図19は、実施形態6の受信装置の例を示す図である。受信装置1400は、実施形態5のH−ARQが適用される受信装置1200とほぼ同様の構成を含む。受信装置1400は、同期検波/復調処理部1402、量子化部1404、H−ARQ合成部1406、平均値演算部1408、分割部1410を含む。受信装置1400は、第1再量子化部1412、第1H−ARQバッファ1414、第1ビット調整部1416、第2再量子化部1422、第2中間バッファ1424、第2ビット調整部1426、第3再量子化部1432、第3中間バッファ1434、第3ビット調整部1436、結合部1440を含む。さらに、受信装置1400は、デパンクチャリング部1442、中間バッファ1444、復号処理部1446、CRCチェック部1448、ACK/NACK送信処理部1450を含む。
平均値演算部1408は、H−ARQ合成部1406から入力される各ビットの尤度の絶対値の平均値を求める。平均値演算部1408は、所定の単位ごとに、絶対値の平均値を求める。1つの受信シンボルは、第0ビット及び第1ビットを含むサブブロックSB1と、第2ビット及び第3ビットを含むサブブロックSB2、第4ビット及び第5ビットを含むサブブロックSB3とに分けられる。
平均値演算部1408は、絶対値の平均値×第1所定数を、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値と決定する。また、平均値演算部404は、絶対値の平均値×第2所定数を、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値と決定する。さらに、平均値演算部404は、絶対値の平均値×第3所定数を、サブブロックSB3のビットの尤度の最大値と決定する。また、第1所定数/第2所定数は、2のべき乗(2n(nは整数))とする。
第1所定数/第3所定数は、2のべき乗(2p(pは整数))とする。絶対値の平均値を
Aとし、第1所定数をBとすると、サブブロックSB1のビットの尤度の最大値はA×B、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値はA×B/2n、サブブロックSB3のビ
ットの尤度の最大値はA×B/2pである。ここで、n=1、p=2とする。
平均値演算部1408で決定されたサブブロックSB1のビットの尤度の最大値、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値は、サブブロックSB2のビットの尤度の最大値は、それぞれ、第1量子化部1412、第2量子化部1422、第3量子化部1432に出力される。
平均値演算部1408に入力されるデータが再送データを含んでいない場合(即ち、初回の受信)、サブブロックSB1のビットの尤度の量子化ビット数をm、サブブロックSB2のビットの尤度の量子化ビット数をm−n、サブブロックSB3のビットの尤度の量子化ビット数をm−pとする。平均値演算部1408に入力されるデータが再送データを含んでいない場合とは、量子化部1404から入力されるデータが再送データでない場合である。m、n、pは、例えば、中間バッファの大きさに基づいてあらかじめ決定されて、記憶装置等に格納される。また、m、n、pは、ビットの尤度の分布に基づいて、決められてもよい。
さらに、平均値演算部1408に入力されるデータが再送データを含んでいる場合(即ち、2回目以降の受信)、各サブブロックの量子化ビット数を、(m+(m−n)+(m−p))/3=(3×m−n−p)/3とする。ここで、(3×m−n−p)/3が整数でない場合、(3×m−n−p)/3を超えない最大の整数とする。平均値演算部1408に入力されるデータが再送データを含んでいる場合とは、量子化部1404から入力されるデータが再送データである場合である。
各H−ARQバッファで格納されるデータの和は、再送データを含まないデータを格納する場合と、再送データを含んだデータを格納する場合とで、変わらない。
(実施形態6の作用、効果)
受信装置1400は、H−ARQを適用される。また、受信装置1400では、IR(Incremental Redundancy)による再送方式が適用される。IRでは、データの再送信の際、前に送信されたデータと一部重複し、一部重複しないことがある。また、重複するデータのビットにおいて、マッピングの位置が前に送信されたものと異なることがある。受信装置1400は、再送データを含まないデータ(最初に送信されるデータ)の再量子化の際、サブブロック毎に異なる量子化ビット数で量子化する。また、受信装置1400は、再送データを含むデータの再量子化の際、各ビットについて、同じ量子化ビット数で量子化する。受信装置1400によれば、再送データを含まないデータに対して、サブブロック毎に異なる量子化ビット数を適用することで、H−ARQバッファの容量を低減することができる。
以上の各実施形態は、可能な限りこれらを組み合わせて実施され得る。
100 送信装置
110 符号化処理部
112 ターボ符号化部
114 通信路符号化部
120 変調処理部
122 16QAM変調部
124 送信電波生成処理部
182 プロセッサ
184 記憶装置
186 ベースバンド処理回路
188 無線処理回路
190 アンテナ
200 受信装置
202 同期検波/復調処理部
204 平均値演算部
206 分割部
212 第1量子化部
214 第1中間バッファ
222 第2量子化部
224 第2中間バッファ
232 結合部
234 復号処理部
282 プロセッサ
284 記憶装置
286 ベースバンド処理回路
288 無線処理回路
290 アンテナ
400 受信装置
402 同期検波/復調処理部
404 平均値演算部
406 分割部
412 第1量子化部
414 第1中間バッファ
422 第2量子化部
424 第2中間バッファ
432 第2量子化部
434 第2中間バッファ
452 結合部
454 復号処理部
600 受信装置
602 同期検波/復調処理部
606 分割部
612 第1量子化部
614 第1中間バッファ
622 第2量子化部
624 第2中間バッファ
632 結合部
634 復号処理部
800 受信装置
802 同期検波/復調処理部
804 平均値演算部
806 分割部
812 第1量子化部
814 第1中間バッファ
822 第2量子化部
824 第2中間バッファ
832 第2量子化部
834 第2中間バッファ
852 結合部
854 復号処理部
860 制御情報処理部
1100 送信装置
1110 符号化処理部
1111 CRCパリティ付加部
1112 ターボ符号化部
1114 通信路符号化部
1116 パンクチャリング部
1120 変調処理部
1122 16QAM変調部
1124 送信電波生成処理部
1132 ACK/NACK信号受信部
1134 再送制御部
1200 受信装置
1202 同期検波/復調処理部
1204 量子化部
1206 H−ARQ合成部
1208 平均値演算部
1210 分割部
1212 第1再量子化部
1214 第1H−ARQバッファ
1216 第1ビット調整部
1222 第2再量子化部
1224 第2H−ARQバッファ
1226 第2ビット調整部
1242 デパンクチャリング部
1244 中間バッファ
1246 復号処理部
1248 CRCチェック部
1250 ACK/NACK送信処理部
1400 受信装置
1402 同期検波/復調処理部
1404 量子化部
1406 H−ARQ合成部
1408 平均値演算部
1410 分割部
1412 第1再量子化部
1414 第1H−ARQバッファ
1416 第1ビット調整部
1422 第2再量子化部
1424 第2H−ARQバッファ
1426 第2ビット調整部
1432 第3再量子化部
1434 第3H−ARQバッファ
1436 第3ビット調整部
1442 デパンクチャリング部
1444 中間バッファ
1446 復号処理部
1448 CRCチェック部
1450 ACK/NACK送信処理部

Claims (5)

  1. 複数のビットを含むシンボルを受信し、前記シンボルの各ビットの尤度を算出する受信部と、
    前記シンボルのサブブロック毎に異なる量子化ビット数に基づいて、前記シンボルの各ビットの尤度の量子化を行う量子化部と、
    を備える量子化装置。
  2. 前記シンボルの各ビットの尤度の平均値に基づいて、前記量子化の最大値を決定する平均値演算部
    を備える請求項1に記載の量子化装置。
  3. 前記シンボルをサブブロック毎に分割し、分割されたサブブロック毎の各ビットの尤度の平均値に基づいて、前記サブブロック毎に前記量子化の最大値を決定する分割部
    を備える請求項1に記載の量子化装置。
  4. 前記量子化部は、前記シンボルを含むデータの符号化率に基づいて、前記量子化ビット数を決定する、
    請求項1から3のいずれか1つに記載の量子化装置。
  5. 複数のビットを含む第1シンボルを受信し、前記第1シンボルの各ビットの尤度を算出し、前記第1シンボルに対応する複数のビットを含む第2多値変調シンボルを受信し、前記第2シンボルの各ビットの尤度を算出する受信部と、
    前記第1シンボルの各ビットの尤度及び前記第2シンボルの各ビットの尤度を、所定の量子化ビット数で量子化する量子化部と、
    前記第1シンボルのサブブロック毎に異なる量子化ビット数に基づいて、前記第1シンボルの各ビットの尤度の量子化を行う再量子化部と、
    前記再量子化部において量子化された前記第1シンボルの各ビットの尤度のビット数を前記量子化部におけるビット数に揃えるビット調整部と、
    前記ビット調整部に調整された前記第1シンボルの各ビットの尤度を結合する結合部と、
    前記結合部に結合された前記第1シンボルの各ビットの尤度と、前記第2シンボルの各ビットの尤度とを合成する合成部と
    を備える量子化装置。
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