JP2008011461A - 最尤検波におけるビット軟判定尤度算出方法及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最尤検波におけるビット軟判定尤度算出方法及び受信装置に関し、ビット軟判定尤度を算出における演算処理量を削減する。
【解決手段】受信信号の推定シンボルと受信シンボルとのユークリッド距離を判定指標として最尤シンボルを検出し、最尤シンボルの各ビット値に対して検索状況メモリ１−４７に検索済みフラグを書き込むとともに判定指標をビット尤度メモリ１−４８に書き込む。次に、最尤シンボル以外の推定シンボルの中から判定指標のより小さい順に対立シンボル候補を選択してビット値を調べ、対立するビット値に対して検索状況メモリ１−４７に検索済みフラグを書き込むとともに判定指標をビット尤度メモリ１−４８に書き込む。検索状況メモリ１−４７を参照して全ビット値の検索が完了したか調べ、全ビット値の検索完了時に処理を終了し、未検索ビット値が存在する場合に次の対立シンボル候補を選択して同様の処理を繰返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、最尤検波におけるビット軟判定尤度算出方法及び受信装置に関し、多値変調を利用したディジタル変調／復調通信システムにおいて、最大尤度検波（Maximum Likelihood Detection：ＭＬＤ）における復号処理の際に必要となる受信信号のビット毎の軟判定尤度を算出する方法及び該算出手段を備えた受信装置に関する。

最大尤度検波（ＭＬＤ）は、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Multi Input Multi Output）のチャネル分離法として有効な手段である。ディジタル変復調では、通信データ（ビット系列）を変調方式に応じて変調シンボルにマッピングし、受信側では受信シンボルデータを復調し、元の通信データ（ビット系列）に復号する。

図９に多入力多出力（ＭＩＭＯ）方式の最大尤度検波による受信装置の概要を示す。多入力多出力（ＭＩＭＯ）方式の受信装置は、複数の送信アンテナから送信され、伝播路を経由した無線信号を、複数の受信アンテナで受信し、各受信アンテナの無線部９−１から出力される受信信号を基に、チャネル推定部９−２により伝播路のチャネル特性を推定し、最尤検波部９−３は、チャネル推定部９−２から得られるチャネル特性Ｈと送信信号のレプリカとを基に受信信号の推定シンボルを生成し、実際に受信された受信シンボルＲｘと該推定シンボルとの２乗ユークリッド距離を判定指標として、推定シンボルの中から最尤シンボルを１つ検出する。

ここで検出した推定シンボルは、受信シンボルとして最尤であるが、該推定シンボルにマッピングされているビット毎の尤度についてはまだ不明である。そこで、ビット毎の尤度を求めるために、最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値がマッピングされた推定シンボルの中から最短距離にある推定シンボルを対立シンボルとしてビット値毎に選び出し、該対立シンボルと最尤シンボルのそれぞれの前記判定指標の平方根（受信シンボルとのユークリッド距離）の差を算出する。

上記のユークリッド距離の差を、ビット毎の軟判定尤度として誤り訂正部９−４に出力し、誤り訂正部９−４では、該ビット毎の軟判定尤度を用い、ターボ復号等により受信信号の復号を行うと共に誤り訂正を行う。このビット軟判定尤度は、対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）とも呼ばれる。このビット軟判定尤度を誤り訂正のために復号に利用することにより軟判定利得を得る。

以下、ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）の計算例を示す。ここで着目ビットをビットＩとする。受信シンボルとのユークリッド距離によって硬判定した最尤シンボルの各ビット値（マッピングされたビット値、０又は１の符号の何れか）のＩ番目のビット位置のビット値を硬判定し、該ビット値をビットＩのビット値候補の片側として決定する。一例として、ビットＩの硬判定値が１で、最尤シンボルのユークリッド距離が０．３であった場合、ビットＩのマイナス側ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）は０．３と算定される。

次に、最尤シンボルを除いた生き残り推定シンボルの中で、ビットＩの硬判定値と異なる（対立する）ビット値を有する推定シンボルを選択する。そして、これらの推定シンボルの中で、最小ユークリッド距離の推定シンボルを対立シンボルとして選択する。一例として、対立シンボルのビットＩの硬判定値が０、対立シンボルのユークリッド距離が０．４であった場合、ビットＩのプラス側ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）は０．４と算定される。

復号部へ送出するビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）は、マイナス側ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）とプラス側ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）のそれぞれの平方根の減算により算出される尤度であり、上記の例では、√０．３−√０．４＝−０．０８である。これを最尤シンボルにマッピングされたビット数分繰り返し、更にＭＩＭＯ（ＭＩＳＯ）方式ではアンテナ数分繰り返す。

このように、ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）を算出するには、ビット毎にビット値を参照し、最尤シンボルのビット値と反対のビット値を有する推定シンボルの中から最短距離の対立シンボルを選び出し、それらのシンボルのユークリッド距離の減算を行う演算を繰り返し行う必要があり、この処理は、最大尤度検波（ＭＬＤ）における最終生き残りシンボル数、シンボルのビット数、及びＭＩＭＯ方式のアンテナ数に比例して増大する。この処理量は以下の式で表される。
処理量＝最終生き残りシンボル数×シンボルのビット数×アンテナ数

本発明に関連する先行技術文献として下記の特許文献１には、複数のアンテナから送信された複数の変調信号に対して、尤度検波とは異なる検波方法を用いて各変調信号の１シンボルを構成する複数ビットのうちの部分ビットを復調し、復調された部分ビットを用いて候補信号点を削減し、削減された候補信号点と受信点とのユークリッド距離に基づいて最尤検波を行うことにより、誤りにくい一部のビットのみを部分ビット復調部で求め、他のビットを尤度検波部で求めるようにし、比較的小さな回路規模で誤り率特性を向上させる技術について記載されている。

また、下記の特許文献２には、順序付け順次復号方式による空間フィルタリングを用いて最尤検出方式における送信信号ベクトルの候補を削減することにより、演算量の削減及び受信特性の向上を図る技術について記載されている。
特開２００５−１８４７７９号公報 特開２００５−２６９３８３号公報

前述したように、ＭＩＭＯ方式における最大尤度検波（ＭＬＤ）において、ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）を算出するには、最終生き残りシンボル数、シンボルのビット数、及びＭＩＭＯ方式の送信アンテナ数に比例して演算の処理量が増大する。本発明の目的はこの処理量を削減することである。

本発明のビット軟判定尤度算出方法は、受信信号の推定シンボルと受信シンボルとのユークリッド距離を判定指標として、推定シンボルの中から最尤シンボルを検出するとともに、該最尤シンボルにマッピングされた各ビット値の軟判定尤度を算出するビット軟判定尤度算出方法において、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値に対して、検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標をビット尤度メモリに書き込む第１のステップと、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値がマッピングされた推定シンボルの中から、前記判定指標がより小さいシンボルを対立シンボル候補として１つずつ順番に選択する第２のステップと、前記対立シンボル候補にマッピングされたビット値を調べ、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値を検出したときに、該ビット値に対して検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標をビット尤度メモリに書き込む第３のステップと、前記検索状況メモリに検索済みのフラグが全てのビット値に対して書き込まれているか否かを調べ、全てのビット値に対して検索済みのフラグが書き込まれている場合に処理を終了し、未だ検索済みのフラグが書き込まれていないビット値が存在する場合に、前記第２のステップ及び第３のステップを繰り返し実行させる第４のステップと、を含むことを特徴とする。

また、前記第２のステップにおいて対立シンボル候補として選択するシンボル数に予め上限値を設けておき、対立シンボル候補として選択するシンボル数が該上限値を超えたか否かを判定し、該上限値を超えたときに処理を終了させる第５のステップを含むことを特徴とする。

また、本発明の受信機は、受信信号の推定シンボルと受信シンボルとのユークリッド距離を判定指標として、推定シンボルの中から最尤シンボルを検出するとともに、該最尤シンボルにマッピングされた各ビット値の軟判定尤度を算出するビット軟判定尤度算出手段を備えた受信機において、前記受信信号の各推定シンボルにマッピングされた各ビット値に対する検索の処理状況を記憶する検索状況メモリと、各推定シンボルにマッピングされたビット値毎に最小の判定指標を記憶するビット尤度メモリとを備え、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値に対して、前記検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標を前記ビット尤度メモリに書き込む第１の手段と、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値がマッピングされた推定シンボルの中から、前記判定指標がより小さいシンボルを対立シンボル候補として１つずつ順番に選択する第２の手段と、前記対立シンボル候補にマッピングされたビット値を調べ、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値を検出したときに、該ビット値に対して前記検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標を前記ビット尤度メモリに書き込む第３の手段と、前記検索状況メモリに検索済みのフラグが全てのビット値に対して書き込まれているか否かを調べ、全てのビット値に対して検索済みのフラグが書き込まれている場合に処理を終了し、未だ検索済みのフラグが書き込まれていないビット値が存在する場合に、前記第２の手段及び第３の手段を繰り返し機能させる第４の手段と、を有することを特徴とする。

また、前記対立シンボル候補として選択するシンボル数に予め上限値を設けておき、対立シンボル候補として選択するシンボル数が該上限値を超えたか否かを判定し、該上限値を超えたときに処理を終了させる第５の手段を備えたことを特徴とする。

また、前記受信信号の推定シンボル及び受信シンボルは、複数のアンテナで送信された複数のシンボルの組み合わせであり、該複数のシンボルの組み合わせに対して、各シンボルにマッピングされた各ビット値の軟判定尤度を算出することを特徴とする。

本発明によれば、最尤シンボルに対して、生き残りシンボルの中から判定指標の小さい順に対立シンボルを選択し、その対立ビット値を検出したときに検索状況メモリに検索済みフラグを書き込んでいくことにより、生き残りシンボルの全てを調べる前に、対立ビット値の全てが検索済みとなった段階で、残りのシンボルについての検索を中止することができるため、処理量を削減することができる。

なお、最尤シンボルを検出したときに、該最尤シンボルにマッピングされた全てのビット値を０又は１として硬判定し、該ビット値に対する検索済みフラグを検索状況メモリに書き込むことにより、全シンボルにマッピングされたビット値の半分が１回の処理で検索済みとなるため、対立ビット値を効率よく検索することができる。

また、検索状況メモリ及びビット尤度メモリに検索状況を保持し、対立シンボル候補として選択するシンボル数を所定の上限値で打ち切って処理を中止することにより、処理を所定の制限時間以内に終了させることができる。このためＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを利用して処理を行う場合に消費電力の削減を図ることができる。

なお、ビット軟判定尤度の算出において、本発明では判定指標の小さいものから順に対立シンボル候補として検索しているため、全ての対立シンボル候補についての検索が終了しない段階で検索を打ち切っても精度に大きな影響を与えることはない。また、完全な最尤検波（ＭＬＤ）による生き残りシンボルに対しても、ＱＲ分解などを利用した最尤検波（ＭＬＤ）による絞り込んだ生き残りシンボルに対しても同様に適用可能である。

図１は本発明によるビット軟判定尤度算を行う受信装置を示す。同図に示すように受信装置は、複数の受信アンテナを有する受信アンテナ部１−１を経由して無線信号を受信する無線部１−２と、無線部１−２で受信した受信信号を基に伝播路のチャネル特性を推定するチャネル推定部１−３とを備え、無線部１−２は受信シンボルＲｘを、チャネル推定部１−３は伝播路のチャネル特性Ｈを最尤検波（ＭＬＤ）部１−４に出力する。

最尤検波（ＭＬＤ）部１−４内には、チャネル推定部１−３から得られるチャネル特性Ｈと送信信号Ｔｘのレプリカとを基に受信信号の推定シンボルＨＴｘを生成するレプリカ生成部１−４１と、実際に受信された受信シンボルＲｘと該推定シンボルＨＴｘとの差を算出するユークリッド距離算出部１−４２と、送信シンボルにマッピングされたビット値を記憶するシンボルビットマップメモリ１−４３と、複数のアンテナで送信されたシンボルの組み合わせを記憶するシンボル組み合わせメモリ１−４４と、ユークリッド距離算出部１−４２で算出されたユークリッド距離の２乗を判定指標として記憶するユークリッド距離メモリ１ー４５とを備える。

更に本発明では、最尤検波（ＭＬＤ）部１−４内のビット軟判定尤度算出部として、シンボル組み合わせ選択部及びビット尤度選択部１−４６、検索状況メモリ１−４７、ビット尤度メモリ１−４８、及びビット尤度演算部１−４９を備える。ビット尤度演算部１−４９から出力されるビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）は、誤り訂正部１−５に入力され、誤り訂正部１−５では、該ビット毎の軟判定尤度を用い、ターボ復号等により受信信号の復号を行うと共に誤り訂正を行う。

検索状況メモリ１−４７は、推定シンボルのビット数分の検索処理状況を記憶するために、シンボルにマッピングされたビット値毎に検索済みか否かを記憶する１ビット分の記憶エリアを用意する。シンボルの変調方式が１６ＱＡＭである場合、１シンボルの１つのビット値当たり４ビット分を用意し、更に、送信アンテナ数分の記憶エリアを用意する。

ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）の計算の元になるユークリッド距離がシンボル（複数のシンボル組み合わせ）に対して計算されることに着目し、計算対象のシンボルを効率良く選択することにより、ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）計算の処理量を削減する。本発明によるビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）の算出の手順を以下に説明する。

（１）計算対象のシンボル候補をユークリッド距離の小さい順に選択して取り出す。この場合、全てのシンボル候補をユークリッド距離の小さい順に予めソートしておくか、処理の進行に従って順次シンボル候補を取り出すときに、ユークリッド距離の小さい順に１つずつ選択して取り出すかは任意である。ユークリッド距離最小のシンボルが最尤シンボルである。

（２）上記最尤シンボルに対して、次にユークリッド距離の小さいシンボルを対立シンボル候補として１つ選択する。
（３）上記の対立シンボル候補の検索状況メモリ１−４７を調べ、該検索状況メモリ１−４７に未検索を示す情報（例えば０）が記憶されているビットについてのみ処理を進め、該対立シンボル候補のビットで、最尤シンボルの各ビットの値と反対のビット値（対立ビット値）が存在する場合、対立シンボルとしてそのユークリッド距離を当該ビット値のビット尤度メモリ１−４８に記憶する。同時に、当該ビットの検索処理状態を記憶する検索状況メモリ１−４７に、検索済を示すフラグ（例えば１）を格納する。

（４）検索状況メモリ１−４７を基に全体の検索済み状況をチェックし、全ての検索状況メモリ１−４７が検索済状態であれば検索処理を終了し、未検索を示すフラグが検索状況メモリ１−４７に残っていれば（即ち、未検索を示す０が１つ以上存在すれば）、上記の（３）の処理を継続して実行する。

（５）上記（２）〜（４）の処理を１シンボル単位の処理とし、シンボル候補としてユークリッド距離の小さいものから順に最終生き残りシンボル分だけ繰り返す。

本発明は任意の最大尤度検波（ＭＬＤ）手法によって、最尤シンボル組み合わせとその尤度を求めた後、ビット軟判定を行うために、最尤シンボル組み合わせにマッピングされたビット値に対立するビット値がマッピングされたシンボル組み合わせを検索する際に、検索状況メモリ１−４７を調べながら検索することにより、また、後述する検索回数上限値αを導入することによって、早期終了を可能にし、かつ処理量を削減するものである。なお、本発明は単一のシンボルに対しても複数のシンボルの組み合わせに対して同様に適用可能である。

図２は上記の検索手順を実行するための処理フローチャートを示す。同図を参照して処理フローを説明する。最尤検波（ＭＬＤ）部１−４で最大尤度検波（ＭＬＤ）を行うことにより、各シンボル（複数のシンボル組み合わせ）の判定指標（ユークリッド距離）を各シンボル（複数のシンボル組み合わせ）対応にユークリッド距離メモリ１−４５に記憶し、該判定指標の小さいものから順序にソートし、最大尤度シンボルを選択する(ステップ２−１）。なお、複数のシンボル組み合わせを簡明化のために単にシンボルと記す。

最尤シンボルにマッピングされた各ビット値（０又は１の何れか一方、即ち片側のビット値）に対して、該最尤シンボルの判定指標（ユークリッド距離）をビット尤度メモリ１−４８に記憶する(ステップ２−２）。そして、上記判定指標（ユークリッド距離）を記憶した各ビット値に対して、ビット尤度の検索状況を記憶する検索状況メモリ１−４７に検索済みマーク(例えば１）を記憶する(ステップ２−３）。このときに、検索状況メモリ１−４７は、その半分が検索済みにマークされる。

次に、最尤シンボルの各ビット値と異なるビット値を有するシンボルの中で、判定指標（ユークリッド距離）の最小のシンボル（対立シンボル）を検索するために、ステップ２−４、ステップ２−５及びステップ２−１２により、判定指標（ユークリッド距離）の小さいものから順に対立シンボル候補として選択し、そのビット値を調べる。なお、ステップ２−４において、対立シンボル候補として選択するシンボル数の上限を、最大値αとして設定する。

次に、選択した対立シンボル候補の各ビット値に対して、それぞれ尤度の検索が終了済みであるか否かを調べるため、ステップ２−６、ステップ２−７及びステップ２−１０により、ビット位置順に検索状況メモリ１−４７を確認する。検索状況メモリ１−４７が検索済みにマークされているビット値に対しては何もせずに次のビット位置を調べる。

検索状況メモリ１−４７が検索済みにマークされていないビット値を検出した場合、該ビット値対応するビット尤度メモリ１−４８に該シンボルの判定指標（ユークリッド距離）を対立尤度として記憶し（ステップ２−８）、該ビット値に対応する検索状況メモリ１−４７に検索済みのマーク（例えば１）を格納する（ステップ２−９）。

ステップ２−１０では、１つの対立シンボル候補の最後のビット位置（ＭＡＸ）まで検索したかどうかを判定し、未だ最後のビット位置（ＭＡＸ）まで検索を終えていない場合は、ステップ２−６に戻り、次のビット位置について同様の処理を繰返す。最後のビット位置（ＭＡＸ）まで検索を終えた場合は、検索状況メモリ１−４７の全てのビット検索状況を確認し（ステップ２−１１）、全てのビット値に対して検索済みのマークが格納されていることを検出すると処理を終了する。

上記ステップ２−１１において、全てのシンボル候補の全てのビット値に対して未検索のものが存在することを検出すると、対立シンボル候補として選択したシンボル数が上限値αを越えたか否かを判定し（ステップ２−１２）、上限値αを越えた場合は処理を終了し、上限値αを越えていない場合は、ステップ２−４に戻って、判定指標値が次に小さいシンボルについて同様の処理を繰返す。

上記の対立シンボル候補として選択するシンボル数の上限値αは、最大尤度検波（ＭＬＤ）のシンボル候補絞込み数とは独立に、尤度計算の制約時間等に応じて任意の計算回数を設定して計算回数を制限することにより、尤度計算の処理時間を短縮化することができる。該上限値αを最大尤度検波（ＭＬＤ）の生き残りシンボル組み合わせ数と同じ値に設定にすれば、最大尤度検波（ＭＬＤ）の生き残りシンボル組み合わせ全てに亘って尤度計算を行うこととなる。

以下では、本発明によるビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）の算出処理について具体例を用いて説明する。図３（ａ）は、各シンボル組み合わせに対して、その判定指標及びマッピングされたビット値を記憶した判定指標関連付けテーブルを示す。該テーブルは、図１のシンボルビットマップメモリ１−４３、シンボル組み合わせメモリ１−４４及びユークリッド距離メモリ１−４５を組み合わせて構成される。最大尤度検波（ＭＬＤ）における生き残りのシンボル組み合わせの判定指標の算出は、全てのシンボル組み合わせを比較する方法、或いはＱＲ分解を利用して検索数を削減する方法などがあるが、何れの方法を用いても良い。

図３（ａ）に示す判定指標関連付けテーブルは、判定指標の値の小さい順にソートした状態を示している。また、シンボルの変調方式は１６ＱＡＭとし、各シンボル（ＴＸ１，ＴＸ２，・・・，ＴＸｎ）には、同相成分ビット（Ｉビット）及び直交成分ビット（Ｑビット）としてそれぞれ２ビットずつのビット値がマッピングされている。また、判定指標は２乗ユークリッド距離とし、この値が小さいほど尤度が大きい。

図３（ｂ）は、検索状況メモリ１−４７の初期状態を示し、図３（ａ）の各シンボル（ＴＸ１，ＴＸ２，・・・，ＴＸｎ）のビット極性（ビット値）０及び１に対して、未検索をフラグ論理値０、検索済みをフラグ論理値１として格納するものとし、初期状態では、全てのビット極性（ビット値）に対して、未検索を示すフラグ論理値０が格納される。

図３（ｃ）は．各ビット値対応にビット軟判定尤度を記憶するビット尤度メモリ１−４８の初期状態を示し、図３（ａ）の各シンボル（ＴＸ１，ＴＸ２，・・・，ＴＸｎ）のビット極性（ビット値）０及び１に対して、初期状態では判定指標値（実数）として初期値ｚを書き込んだ状態を示している。初期値ｚとしては、０又は各シンボルのユークリッド距離の平均値等を用いることができる。

図３に示した初期状態からの処理手順を以下に説明する。図３（ａ）の判定指標関連付けテーブルから、最も判定指標の小さい最尤シンボル組み合わせを選択する。この例の場合、アドレス０の判定指標３のシンボル組み合わせが最尤シンボル組み合わせとして選択される。この選択は図１のシンボル組み合わせ選択部及びビット尤度選択部１−４６により行われる。

上記のアドレス０の最尤シンボル組み合わせにマッピングされたビット値（０／１）に対応したビット尤度メモリ１−４８の領域を書き込み番地として決定し、該ビット尤度メモリ１−４８のビット値（０／１）の対応した領域に、図３（ａ）の判定指標・ビット値格納テーブルから読み出した判定指標を書き込む。このときの処理を図４（ａ）に示している。図４（ａ）の上段の表は書き込みを行う前の初期状態の記憶内容を示し、下段の表は書き込み後の記憶内容を示している。この手順では、図４（ａ）の下段の斜線部の領域に判定指標３が書き込まれる。

また、検索状況メモリ１−４７にもビット尤度メモリ１−４８と同様の領域である、最尤シンボル組み合わせにマッピングされたビット値（０／１）に対応した領域に、検索済みフラグ（１）を書き込む。このときの処理を図４（ｂ）に示している。図４（ｂ）の上段の表は書き込みを行う前の初期状態の記憶内容を示し、下段の表は書き込み後の記憶内容を示している。この手順では、図４（ｂ）の下段に示すように、検索済みのビット値（ビット極性）に対して１が書き込まれる。このとき、検索状況メモリ１−４７は、その半分が検索済みにマークされる。これらの処理は図１のシンボル組み合わせ選択部及びビット尤度選択部１−４６と協働して行われる。以下の処理でも同様である。

次に、対立シンボル候補を逐次検索する処理を行う。図３（ａ）の判定指標関連付けテーブルから、アドレス０の最尤シンボル組み合わせに次ぐ第２位のシンボル組み合わせを選択する。同図に示す例の場合は、アドレス１のシンボル組み合わせのデータである。この判定指標及びビット値を図５（ａ）に示す。このデータのうち、各ビット値（０／１）により、検索状況メモリ１−４７の書き込み領域を決定する。

図５（ｂ）にこの処理における検索状況メモリ１−４７の記憶内容を示す。上段は書き込み前の記憶内容を示し、下段は書き込み後の記憶内容を示している。上記の各ビット値（０／１）に応じた検索状況メモリ１−４７の書き込み領域を図５（ｂ）の上段の表にアンダーラインを付して示している。

アンダーラインで示した書き込み領域に既に検索済みを示すフラグ１が書き込まれていれば、その次のビットについて調べ、未検索を示すフラグ０が書き込まれているビットを検出し、そのビットについて検索済みを示すフラグ１を書き込む。このとき書き込むフラグ１を図５（ｂ）下段の表にアンダーラインを付して示している。

上記未検索を示すフラグ０が書き込まれているビットに対して、図５（ｃ）に示すようにビット尤度メモリ１−４８に、図５（ａ）に示す当該シンボル候補の判定指標を書き込む。図５（ｃ）は上段にこの処理の書き込み前の記憶内容を示し、下段に書き込み後の記憶内容を示している。図５（ｃ）の下段の表に示すように、図５（ｂ）下段のアンダーラインを付した領域と同一の記憶領域に判定指標８が書き込まれる。

そして、図５（ｂ）に示す検索状況メモリ１−４７の全記憶内容を調べ、全てに検索済みを示すフラグ１が格納されているかどうかを確認する。全てに検索済みを示すフラグ１が格納されていれば、指定されたシンボル組み合わせ数に達する前に処理を終了する。そうでなければ、次のシンボル候補に対して同様の処理を繰り返し継続する。図５（ｂ）に示す例では、未検索を示すフラグ０がまだ残存しているので処理を継続する。

図６は判定指標が第３位のシンボル組み合わせに対する処理を示している。この第３位のシンボル組み合わせについても前述の第２位のシンボル組み合わせに対する処理と同様に、図３（ａ）の判定指標関連付けテーブルから第３位のシンボル組み合わせを選択する。同図に示す例の場合は、アドレス２の判定指標１０のシンボル組み合わせのデータである。この判定指標及びビット値を図６（ａ）に示す。このデータのうち、各ビット値（０／１）により、検索状況メモリ１−４７の書き込み領域を決定する。

図６（ｂ）にこのときの処理における検索状況メモリ１−４７の記憶内容を示す。上段は書き込み前の記憶内容を示し、下段は書き込み後の記憶内容を示している。上記の各ビット値（０／１）に応じた検索状況メモリ１−４７の書き込み領域を図６（ｂ）の上段の表にアンダーラインを付して示している。

アンダーラインで示した書き込み領域に既に検索済みを示すフラグ１が書き込まれていれば、その次のビットについて調べ、未検索を示すフラグ０が書き込まれているビットを検出し、そのビットについて検索済みを示すフラグ１を書き込む。このとき書き込むフラグ１を図６（ｂ）下段の表にアンダーラインを付して示している。

上記未検索を示すフラグ０が書き込まれているビットに対して、図６（ｃ）に示すようにビット尤度メモリ１−４８に、図６（ａ）に示す当該シンボル候補の判定指標を書き込む。図６（ｃ）は上段にこの処理の書き込み前の記憶内容を示し、下段に書き込み後の記憶内容を示している。図６（ｃ）の下段の表に示すように、図６（ｂ）下段のアンダーラインを付した領域と同一の記憶領域に判定指標１０が書き込まれる。

そして、図６（ｂ）に示す検索状況メモリ１−４７の全記憶内容を調べ、全てに検索済みを示すフラグ１が格納されているかどうかを確認する。全てに検索済みを示すフラグ１が格納されていれば、指定されたシンボル組み合わせ数αに達する前に処理を終了する。そうでなければ、次のシンボル候補に対して同様の処理を、計算回数制限値αに達するまで、繰り返し継続する。

最終的にビット尤度メモリ１−４８に格納された判定指標の例を図７（ａ）に示す。この判定指標から、各ビットの軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）が図７（ｂ）に示すように算出される。ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）は、マイナス側対数尤度比（ビット値１に対する判定指標の平方根）から、プラス側対数尤度比（ビット値１に対する判定指標の平方根）を減じることによって算出される。

なお、上述の計算回数制限値αは、通常、最大尤度検波（ＭＬＤ）の生き残りシンボル組み合わせ数とする。計算回数制限値αを最大尤度検波（ＭＬＤ）の生き残りシンボル組み合わせ数よりも小さい値とすることによって、ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）の計算処理量を削減することができる。本発明において、生き残りシンボル組み合わせに対して判定指標の小さいものから順に対立シンボル候補として選択しているため、計算回数制限値αを設け、ビット軟判定尤度（対数尤度比ＬＬＲ）の計算処理を途中で打ち切っても大きな誤差とならない。

本発明による処理量削減効果の具体例を以下に示す。ここで、変調方式は１６ＱＡＭ、送信アンテナ数２及び受信アンテナ数２のＭＩＭＯ方式、ＱＲ分解を利用した最大尤度検波（ＭＬＤ）を用い、シンボル軟判定により１６個のシンボル（シンボル組み合わせ）に絞込みを行った場合の尤度演算処理の例について説明する。

図８の（ａ）は処理量が削減されない最悪の場合の例を示し、（ｂ）は処理量が大幅に削減される例を示している。図８の各表の欄内の記載内容は、左から、最終生き残りシンボル数、対立シンボルの距離（判定指標）、第１のアンテナのシンボルの各ビットの検索状況フラグ、第２のアンテナのシンボルの各ビットの検索状況フラグ、距離（判定指標）でソートした場合の対立シンボルのアドレス、を示している。

図８の（ａ）に示す例では、第２のアンテナの各ビットの検索状況フラグが最後まで０１１１となったままで全て検索済み（オール１）とならず、１５個の全ての対立シンボルに対して処理が行われた最悪の例を示している。これは、ＱＲ分解等により絞り込んだ１５個の対立シンボル全てを検索しても、最尤シンボルに対するビット対立候補が揃わなかったためである。この場合の計算量は、最終生き残りシンボル数×シンボル内のビット数×送信アンテナ数＝１５×４×２＝１２０となる。

一方、図８（ｂ）に示す例では、６番目の対立シンボル（硬判定シンボルを含めると７番目）を検索した段階で、第１及び第２のアンテナの各ビットの検索状況フラグが１１１１となり、このように全て検索済み（オール１）となった段階で処理を終了することができる。これは、６番目の対立シンボルを検索した段階で、最尤シンボルに対するビット対立候補が全て揃ったためである。この場合の計算量は、処理シンボル数×シンボル内のビット数×送信アンテナ数＝６×４×２＝４８となり、上記（ａ）の場合に比べて大幅に計算量が削減される。

本発明によるビット軟判定尤度算を行う受信装置を示す図である。 本発明による検索手順を実行するための処理フローチャートである。 判定指標関連付けテーブル、検索状況メモリ及びビット尤度メモリの初期状態を示す図である。 最尤シンボル検索時の検索状況メモリ及びビット尤度メモリを示す図である。 第１の対立シンボル候補検索時の検索状況メモリ及びビット尤度メモリを示す図である。 第２の対立シンボル候補検索時の検索状況メモリ及びビット尤度メモリを示す図である。 処理終了時のビット尤度メモリ及びビット軟判定尤度を示す図である。 本発明による処理量削減効果の具体例を示す図である。 多入力多出力（ＭＩＭＯ）方式の最大尤度検波による受信装置の概要を示す図である。

符号の説明

１−１ 受信アンテナ部
１−２ 無線部
１−３ チャネル推定部
１−４ 最尤検波（ＭＬＤ）部
１−４１ レプリカ生成部
１−４２ ユークリッド距離算出部
１−４３ シンボルビットマップメモリ
１−４４ シンボル組み合わせメモリ
１−４５ ユークリッド距離メモリ
１−４６ シンボル組み合わせ選択部及びビット尤度選択部
１−４７ 検索状況メモリ
１−４８ ビット尤度メモリ
１−４９ ビット尤度演算部
１−５ 誤り訂正部

Claims (5)

1. 受信信号の推定シンボルと受信シンボルとのユークリッド距離を判定指標として、推定シンボルの中から最尤シンボルを検出するとともに、該最尤シンボルにマッピングされた各ビット値の軟判定尤度を算出するビット軟判定尤度算出方法において、
   前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値に対して、検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標をビット尤度メモリに書き込む第１のステップと、
   前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値がマッピングされた推定シンボルの中から、前記判定指標がより小さいシンボルを対立シンボル候補として１つずつ順番に選択する第２のステップと、
   前記対立シンボル候補にマッピングされたビット値を調べ、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値を検出したときに、該ビット値に対して検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標をビット尤度メモリに書き込む第３のステップと、
   前記検索状況メモリに検索済みのフラグが全てのビット値に対して書き込まれているか否かを調べ、全てのビット値に対して検索済みのフラグが書き込まれている場合に処理を終了し、未だ検索済みのフラグが書き込まれていないビット値が存在する場合に、前記第２のステップ及び第３のステップを繰り返し実行させる第４のステップと、
   を含むことを特徴とする最尤検波におけるビット軟判定尤度算出方法。
2. 前記第２のステップにおいて対立シンボル候補として選択するシンボル数に予め上限値を設けておき、対立シンボル候補として選択するシンボル数が該上限値を超えたか否かを判定し、該上限値を超えたときに処理を終了させる第５のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のビット軟判定尤度算出方法。
3. 受信信号の推定シンボルと受信シンボルとのユークリッド距離を判定指標として、推定シンボルの中から最尤シンボルを検出するとともに、該最尤シンボルにマッピングされた各ビット値の軟判定尤度を算出するビット軟判定尤度算出手段を備えた受信機において、
   前記受信信号の各推定シンボルにマッピングされた各ビット値に対する検索の処理状況を記憶する検索状況メモリと、各推定シンボルにマッピングされたビット値毎に最小の判定指標を記憶するビット尤度メモリとを備え、
   前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値に対して、前記検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標を前記ビット尤度メモリに書き込む第１の手段と、
   前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値がマッピングされた推定シンボルの中から、前記判定指標がより小さいシンボルを対立シンボル候補として１つずつ順番に選択する第２の手段と、
   前記対立シンボル候補にマッピングされたビット値を調べ、前記最尤シンボルにマッピングされた各ビット値と異なるビット値を検出したときに、該ビット値に対して前記検索状況メモリに検索済みのフラグを書き込むとともに、該各ビット値に対する判定指標を前記ビット尤度メモリに書き込む第３の手段と、
   前記検索状況メモリに検索済みのフラグが全てのビット値に対して書き込まれているか否かを調べ、全てのビット値に対して検索済みのフラグが書き込まれている場合に処理を終了し、未だ検索済みのフラグが書き込まれていないビット値が存在する場合に、前記第２の手段及び第３の手段を繰り返し機能させる第４の手段と、
   を有することを特徴とする受信機。
4. 前記対立シンボル候補として選択するシンボル数に予め上限値を設けておき、対立シンボル候補として選択するシンボル数が該上限値を超えたか否かを判定し、該上限値を超えたときに処理を終了させる第５の手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の受信機。
5. 前記受信信号の推定シンボル及び受信シンボルは、複数のアンテナで送信された複数のシンボルの組み合わせであり、該複数のシンボルの組み合わせに対して、各シンボルにマッピングされた各ビット値の軟判定尤度を算出することを特徴とする請求項３又は４に記載の受信機。

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