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JP3946087B2 - 通信システム、受信機および通信方法 - Google Patents

通信システム、受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、ＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check）符号化された信号を用いて同期制御を行うことが可能な通信システム、受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、従来の同期制御について説明する。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１２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１２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１３参照）。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１３参照）。
【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、正確に同期制御を行うことが可能な通信システム、受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符号化処理を実行する送信機と、サンプル開始点の候補となる複数のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）のＬＤＰＣ復号を実行する復号手段と、前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定手段と、前記推定結果に基づいて受信信号を補正する補正手段と、を有する受信機と、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、さらに、前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断し、前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行させ、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了させ、その後、前記サンプル開始点の候補に対応する対数尤度比の絶対値の平均のなかから最大値を選択し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点とするフレーム同期制御手段、を備え、前記復号手段は、選択されたフレームに対して、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行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、キャリアセンスによりサンプル開始点の候補を決定することを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、サンプル開始点の候補となる複数のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）のＬＤＰＣ復号を実行する復号手段と、前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定手段と、前記推定結果に基づいて受信信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる受信機にあっては、さらに、前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断し、前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行させ、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了させ、その後、前記サンプル開始点の候補に対応する対数尤度比の絶対値の平均のなかから最大値を選択し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点とするフレーム同期制御手段、を備え、前記復号手段は、選択されたフレームに対して、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行することを特徴とする。
【００１１】
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の候補を決定することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、所定のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）のＬＤＰＣ復号を実行する第１の復号ステップと、前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定ステップと、前記推定結果に基づいて受信信号を補正する補正ステップと、前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断する判断ステップと、前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行し、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了し、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行する第２の復号ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、サンプル開始点の候補となる複数のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）のＬＤＰＣ復号を実行する第１の復号ステップと、前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定ステップと、前記推定結果に基づいて受信信号を補正する第１の補正ステップと、前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断する判断ステップと、前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行する第２の補正ステップと、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了し、前記サンプル開始点の候補に対応する対数尤度比の絶対値の平均のなかから最大値を選択し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点とするフレーム同期ステップと、選択されたフレームに対して、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行する第２の復号ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、キャリアセンスによりサンプル開始点の候補を決定することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる通信システム、受信機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。
【００１６】
図１は、本発明にかかる通信システムの構成を示す図であり、詳細には、（ａ）が送信側の通信装置（送信機）の構成であり、（ｂ）が受信側の通信装置（受信機）の構成である。なお、図１において、１は符号化部であり、２はキャリアセンス部であり、３はサンプリング部であり、４は乗算器であり、５は復号部であり、６は位相誤差推定部であり、７はフレーム判定部である。
【００１７】
上記通信システムにおける各通信装置は、誤り訂正符号として、ＬＤＰＣ符号を採用する。また、ＬＤＰＣ符号化／復号処理においては、ＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise：白色ガウス雑音）通信路を想定する。
【００１８】
たとえば、符号化率０．５でＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調を用いた場合、受信側の通信装置における受信信号ｙkは、下記（１）式で表現できる。
【００１９】
【数１】
Figure 0003946087
【００２０】
なお、受信信号ｙkはサンプルポイントｋにおける複素の受信信号であり、ｋ＝１，２，…，Ｌc／２とし、Ｌcは符号長であり、ｃkはＱＰＳＫの符号化系列であり、ｎkは２σ0 2の複素の加法性白色ガウス雑音である。また、複素の受信信号のサンプルポイントｋは、実軸と虚軸のサンプルポイント（２個分）が含まれており、時間軸上におけるサンプルポイントの間隔をＴｓとする。すなわち、時間軸上では、実軸と虚軸のサンプルポイントが間隔Ｔｓで交互に発生する。
【００２１】
また、上記ＱＰＳＫの符号化系列ｃkは、下記（２）式で与えられる。ただし、ｕ2k-1とｕ2kに対応する受信信号をそれぞれｒ2k-1とｒ2kとする。
【００２２】
【数２】
Figure 0003946087
【００２３】
また、受信信号ｙkは、下記（３）式のようにモデル化できる。ただし、θはタイミングオフセットであり、Δφは搬送波周波数オフセットである。
【００２４】
【数３】
Figure 0003946087
【００２５】
ここで、本実施の形態のフレーム同期制御および復号処理を説明する前に、ＬＤＰＣ符号を用いたフレーム同期制御の基本動作について説明する。ここでは、ＬＤＰＣ符号化された信号を、一般的な復号方法である「sum-product アルゴリズム」を用いて復号する。そして、「sum-product アルゴリズム」の出力であるＬＬＲ（対数尤度比）の絶対値の平均値を用いてフレーム同期制御を行う。なお、フレーム長は符号語長と等しいと仮定する。また、受信機（受信側の通信装置）は、キャリア電力を検出できる機能（キャリアセンス）を持つ。このキャリアセンス機能により大まかな受信フレームの開始位置を推定する。
【００２６】
まず、送信機（送信側の通信装置）では、符号語ｂi（ｉ＝１，２，…，Ｌc）を生成するためのＬＤＰＣ符号化器を用いて、２値のデータを符号化する。なお、符号語は、すでに信号星座点にマッピングされているものとする。また、実軸がｕ2k-1｛＋１，−１｝であり、虚軸がｕ2k｛＋１，−１｝である。
【００２７】
送信と受信にかかわる処理は、長さＬDのデータビットｂi∈｛１，０｝のブロックに適用される。したがって、符号化率がＲ（０≦Ｒ≦１）の場合、符号長ＬcはＬc＝ＬD／Ｒとなる。
【００２８】
受信機では、キャリアセンス後、連続する±Ｍのサンプルポイントを解析することによって、すなわち、連続する±Ｍのサンプルポイントで「sum-product アルゴリズム」を実行することによって、フレーム同期を確立する。「sum-product アルゴリズム」では、受信シンボルのブロックｒ＝［ｒ1，ｒ2，…ｒLC］から得られる確率Ｐｒ｛ｕk＝＋１｜ｒ｝と確率Ｐｒ｛ｕk＝−１｜ｒ｝とを計算する。具体的にいうと、たとえば、ｌ回目の繰り返し復号による擬似事後ＬＬＲ（対数尤度比）を（４）式のように計算する。
【００２９】
【数４】
Figure 0003946087
【００３０】
そして、（５）式にしたがって、±ＭのサンプルポイントにおけるＬＬＲの絶対値の平均値のなかから最大値を検出し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点ｇ´とする。図２は、フレーム構造を示す図である。
【００３１】
【数５】
Figure 0003946087
【００３２】
上記（４）（５）式によりフレーム同期を確立後、受信機では、「sum-product アルゴリズム」による復号処理を継続する。
【００３３】
つぎに、符号化率（Ｒａｔｅ）＝０．５の「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」を用いて、フレーム同期を確立できるかどうかの検証を行った。図３，図４は、上記通信装置間の通信にかかわるパラメータを示す図である。なお、図４では、「Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ−ＬＤＰＣ符号」のアンサンブル（重み配分）の一例を示しており、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、σGAはガウス近似法により通信路ノイズの標準偏差を用いて表現した推定スレッショルド値であり、ＳＮＲnorm（ＧＡ）は、シャノン限界からの差をｄＢで表現したものである。また、シャノン限界は符号化率０．５でσ＝０．９７８６９としている。
【００３４】
図５は、（５）式によって与えられる、各サンプルポイントにおけるＬＬＲの絶対値の平均値を示す図である。受信機は、ＬＬＲの絶対値の平均値のなかから最大のポイントを検出することによって、正確にフレーム同期を確立できる。
【００３５】
また、不適切なサンプルポイントにより発生する性能の劣化を見積もるために、異なるタイミングオフセットの状態でフレーム同期を評価した。図６は、０度から４５度までの異なるタイミングオフセットによるフレーム誤りの確率を示す図である。この結果、上記のようなフレーム同期制御を行う受信機では、タイミングオフセットが３０度を越える場合、フレーム同期のリカバリが困難になることがわかる。すなわち、タイミングオフセットが３０度を越える場合には、フレームエラー特性が劣化することがわかる。
【００３６】
以上、ここまでの説明は、ＬＤＰＣ符号を用いたフレーム同期制御の基本動作について説明したが、以降では、上記タイミングオフセットや周波数オフセットを補正しながらフレーム同期制御および復号処理を行う、本実施の形態の受信機の動作を、図１にしたがって詳細に説明する。なお、送信機（符号化部１に相当）については、上記と同様に動作するためその説明を省略する。
【００３７】
具体的にいうと、本実施の形態では、サンプルタイミングおよび搬送波周波数に対する同期が取れていない状態で、「sum-product アルゴリズム」によって出力される軟判定ビットを用いてタイミングオフセットや周波数オフセットを推定する。このとき、受信機では、最小平均自乗誤差法（ＭＭＳＥ）を用いた拡張「sum-product アルゴリズム」を実行する。この拡張「sum-product アルゴリズム」は、ＭＭＳＥ位相誤差推定／訂正プロセス、フレーム同期プロセス、通常の「sum-product アルゴリズム」プロセスで構成される。
【００３８】
（Ａ）ＭＭＳＥ位相誤差推定／訂正プロセス
まず、復号部５では、受信信号の初期ＬＬＲメッセージを、下記（６）式のように計算する。このとき、復号部５内の繰り返しカウンタをｌ＝１に、最大繰り返し数をｌmaxに、それぞれ設定する。
【００３９】
【数６】
Figure 0003946087
【００４０】
そして、パリティ検査行列Ｈを用いて「sum-product アルゴリズム」を１度だけ実行する（イテレーション＝１）。
【００４１】
つぎに、復号部５では、ｌ回繰り返し後の符号化信号｛ｕk｝Lc（ただし、ｋ＝１）の擬似ＬＬＲを用いて、下記（７）式にしたがって軟判定ビットｕk´を推定する。なお、Ｅ｛・｝は、平均値を表す。
【００４２】
【数７】
Figure 0003946087
【００４３】
つぎに、位相誤差推定部６では、ＭＭＳＥによって、すなわち、下記（８）式および（９）式にしたがって位相誤差（θ´，Δφ´）を推定する。
【００４４】
【数８】
Figure 0003946087
【００４５】
【数９】
Figure 0003946087
【００４６】
なお、ｃk´＝ｕ2k-1´＋ｊｕ2k´であり、Ｉｍは虚軸であり、Ｒｅは実軸であり、θ´は推定サンプル誤差（タイミングオフセット）を表し、Δφ´は推定クロック誤差（周波数オフセット）を表し、θ´＋Δφ´は１次の回帰直線とみなす。図７は、θ´＋Δφ´の回帰直線を示す図である。また、Ｅp´は軟判定位相誤差の平均を表す。
【００４７】
つぎに、乗算器４では、受信信号の軟判定位相誤差（タイミングオフセット，周波数オフセット）を補正する。すなわち、（１０）式のように、受信信号ｙkに対して上記で求めた位相誤差を乗算し、受信信号の補正値ｙk´を計算する。その結果、補正後の受信信号として、（１１）式が得られる。
【００４８】
【数１０】
Figure 0003946087
【００４９】
【数１１】
Figure 0003946087
【００５０】
つぎに、復号部５では、上記補正後の受信信号を用いてＬＬＲを更新する。補正により更新されるＬＬＲメッセージは、下記（１２）式で与えられる。
【００５１】
【数１２】
Figure 0003946087
【００５２】
つぎに、フレーム判定部７では、上記位相誤差の補正処理を終了させるかどうかを、最新のＬＬＲの平均値ｍlと１つ前のＬＬＲの平均値ｍl-1とを比較することによって判断する。たとえば、フレーム判定部７による判断の結果、ｍl-1＜ｍlの場合は、復号部５，位相誤差推定部６および乗算器４にて、再度「sum-product アルゴリズム」以降の処理を行う。なお、ＬＬＲの平均値ｍは、下記（１３）式で与えられる。
【００５３】
【数１３】
Figure 0003946087
【００５４】
（Ｂ）フレーム同期プロセス
一方、上記フレーム判定部７による判断の結果、ｍl-1≧ｍlの場合、復号部５では、下記（１４）式を実行し、フレーム同期制御を行う。具体的にいうと、±Ｍのサンプルポイント、すなわち、２Ｍ＋１個のサンプル開始点の候補、に対応するＬＬＲの絶対値の平均値のなかから最大値を検出し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点ｇ´とする。なお、ここまでの処理が「イテレーション＝１」の処理となる。また、２Ｍ＋１個のサンプル開始点の候補は、キャリア電力を検出可能なキャリアセンス部２からの情報に基づいて決定される。このキャリアセンス機能により、大まかな受信フレームの開始位置（サンプル開始点の候補）を推定できる。
【００５５】
【数１４】
Figure 0003946087
【００５６】
（Ｃ）通常の「sum-product アルゴリズム」プロセス
その後、復号部５では、（Ｂ）の処理で選択されたフレームに対して、一般的な「sum-product アルゴリズム」を実行する。すなわち、一時的な硬判定ビット（ｂ1´，ｂ2´，…ｂLc´）が（ｂ1´，ｂ2´，…ｂLc´）×Ｈ＝０を満たした場合、その硬判定ビットを出力し、「sum-product アルゴリズム」を停止する。一方、（ｂ1´，ｂ2´，…ｂLc´）×Ｈ＝０が成立せず、かつｌ≦ｌmaxの場合は、復号部５内部のカウンタ値ｌをインクリメントし、ｌ＝ｌmaxになるまで復号を継続する。
【００５７】
以上、ここまでの説明は、ＬＤＰＣ符号を用いたフレーム同期制御の基本動作、および上記タイミングオフセットや周波数オフセットを補正しながらフレーム同期制御および復号処理を行う本実施の形態の受信機の動作、について説明したが、以降では、本実施の形態の受信機の復号特性を解析する。
【００５８】
図８は、本実施の形態の受信機を用いた場合（ＭＭＳＥによる位相誤差補正を行った場合）の、０度から４５度までの異なるタイミングオフセットによるフレーム誤りの確率を示す図である。このように、本実施の形態の復号方法では、タイミングオフセットが３０度におよぶ場合であっても、ＳＮＲ：２ｄＢ程度で、正確なフレーム位置を検出できる。
【００５９】
また、図９は、ＢＥＲ特性を示す図である。なお、図中“０度”，“２０度”，“４０度”，“４５度”は、それぞれタイミングオフセットの値を示している。また、周波数オフセットは、一律−０．００３６度（−１０ｐｐｍ）としている。たとえば、Δφ：−０．００３６度（−１０ｐｐｍ）で、繰り返し回数が１００ 回で、かつＢＥＲ＝１０-4点で“２０度”の場合、“０度”と比較して０．３ｄＢ程度しか劣化していない。さらに、“４０度”の場合であっても、“０度”と比較して０．８ｄＢ程度しか劣化していない。
【００６０】
また、図１０は、タイミングオフセットの推定値の確率密度分布を示す図であり、図１１は、周波数オフセットの推定値の確率密度分布を示す図である。これらの図から、タイミングオフセットの推定値と周波数オフセットの推定値は、ガウス近似法による推定スレッショルドを超えてＥb／Ｎ0が増加するに従って正確度を増すことがわかる。
【００６１】
このように、本実施の形態においては、一般的な復号処理（「sum-product アルゴリズム」）に、ＭＭＳＥによる軟判定位相誤差補正機能を持たせる構成とした。すなわち、ＰＬＬを用いずに、タイミングオフセットや周波数オフセットを補正しながら、フレーム同期制御および復号処理を行う構成とした。これにより、たとえば、ＱＰＳＫ変調の場合において、４０度近いタイミングオフセットが発生した場合であっても、良好な特性（復号性能）を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、一般的な復号処理（「sum-product アルゴリズム」）に、ＭＭＳＥによる軟判定位相誤差補正機能を持たせる構成とした。これにより、たとえば、４０度近いタイミングオフセットが発生した場合であっても、特性（復号性能）の劣化を抑制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。
【００６３】
つぎの発明によれば、ＰＬＬを用いることなく、プリアンブルやユーザコードを含まないフレーム構成で、タイミングオフセットや周波数オフセットを補正しながら、フレーム同期制御および復号処理を行う構成とした。これにより、フレームの無駄な冗長化を防止でき、さらに、正確なフレーム位置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。
【００６４】
つぎの発明によれば、たとえば、２Ｍ＋１個のサンプル開始点の候補を、キャリアセンス機能を用いて決定する構成とした。このキャリアセンス機能により、大まかな受信フレームの開始位置（サンプル開始点の候補）を効果的に推定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。
【００６５】
つぎの発明によれば、一般的な復号処理（「sum-product アルゴリズム」）に、ＭＭＳＥによる軟判定位相誤差補正機能を持たせる構成とした。これにより、たとえば、４０度近いタイミングオフセットが発生した場合であっても、特性（復号性能）の劣化を抑制可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００６６】
つぎの発明によれば、ＰＬＬを用いることなく、プリアンブルやユーザコードを含まないフレーム構成で、タイミングオフセットや周波数オフセットを補正しながら、フレーム同期制御および復号処理を行う構成とした。これにより、フレームの無駄な冗長化を防止でき、さらに、正確なフレーム位置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。
【００６７】
つぎの発明によれば、たとえば、２Ｍ＋１個のサンプル開始点の候補を、キャリアセンス機能を用いて決定する構成とした。このキャリアセンス機能により、大まかな受信フレームの開始位置（サンプル開始点の候補）を効果的に推定可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００６８】
つぎの発明によれば、一般的な復号処理（「sum-product アルゴリズム」）に、ＭＭＳＥによる軟判定位相誤差補正機能を持たせる。これにより、たとえば、４０度近いタイミングオフセットが発生した場合であっても、良好な特性（復号性能）を得ることができる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、ＰＬＬを用いることなく、プリアンブルやユーザコードを含まないフレーム構成で、タイミングオフセットや周波数オフセットを補正しながら、フレーム同期制御および復号処理を行う。これにより、フレームの無駄な冗長化を防止でき、さらに、正確なフレーム位置を検出できる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、たとえば、２Ｍ＋１個のサンプル開始点の候補を、キャリアセンス機能を用いて決定する。このキャリアセンス機能により、大まかな受信フレームの開始位置（サンプル開始点の候補）を効果的に推定できる、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】 フレーム構造を示す図である。
【図３】 通信装置間の通信にかかわるパラメータを示す図である。
【図４】 通信装置間の通信にかかわるパラメータを示す図である。
【図５】 各サンプルポイントにおけるＬＬＲの絶対値の平均値を示す図である。
【図６】 フレーム誤りの確率を示す図である。
【図７】 θ´＋Δφ´の回帰直線を示す図である。
【図８】 フレーム誤りの確率を示す図である。
【図９】 ＢＥＲ特性を示す図である。
【図１０】 タイミングオフセットの推定値の確率密度分布を示す図である。
【図１１】 周波数オフセットの推定値の確率密度分布を示す図である。
【図１２】 従来の同期制御方法を説明するための図である。
【図１３】 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 符号化部、２ キャリアセンス部、３ サンプリング部、４ 乗算器、５
復号部、６ 位相誤差推定部、７ フレーム判定部。

Claims (9)

  1. 低密度パリティ検査（Low-density Parity-check：ＬＤＰＣ）符号化処理を実行する送信機と、
    サンプル開始点の候補となる複数のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）のＬＤＰＣ復号を実行する復号手段と、前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定手段と、前記推定結果に基づいて受信信号を補正する補正手段と、を有する受信機と、
    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、さらに、
    前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断し、前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行させ、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了させ、その後、前記サンプル開始点の候補に対応する対数尤度比の絶対値の平均のなかから最大値を選択し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点とするフレーム同期制御手段、
    を備え、
    前記復号手段は、選択されたフレームに対して、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行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、キャリアセンスによりサンプル開始点の候補を決定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. サンプル開始点の候補となる複数のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）の低密度パリティ検査（Low-density Parity-check：ＬＤＰＣ）復号を実行する復号手段と、
    前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定手段と、
    前記推定結果に基づいて受信信号を補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする受信機。
  5. さらに、
    前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断し、前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行させ、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了させ、その後、前記サンプル開始点の候補に対応する対数尤度比の絶対値の平均のなかから最大値を選択し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点とするフレーム同期制御手段、
    を備え、
    前記復号手段は、選択されたフレームに対して、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行することを特徴とする請求項４に記載の受信機。
  6. キャリアセンスによりサンプル開始点の候補を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の受信機。
  7. 所定のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）の低密度パリティ検査（Low-density Parity-check：ＬＤＰＣ）復号を実行する第１の復号ステップと、前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定ステップと、
    前記推定結果に基づいて受信信号を補正する補正ステップと、
    前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断する判断ステップと、
    前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行し、一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了し、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行する第２の復号ステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。
  8. サンプル開始点の候補となる複数のサンプルポイントで、受信信号に対して「sum-product アルゴリズム」による１回（イテレーション：１）の低密度パリティ検査（Low-density Parity-check：ＬＤＰＣ）復号を実行する第１の復号ステップと、
    前記復号の過程で出力される軟判定情報を用いて、最小平均自乗誤差法（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）による位相誤差推定を実行する位相誤差推定ステップと、
    前記推定結果に基づいて受信信号を補正する第１の補正ステップと、
    前記補正処理を終了させるかどうかを、最新の対数尤度比の絶対値の平均（Ａ）と１つ前の対数尤度比の絶対値の平均（Ｂ）とを比較することによって判断する判断ステップと、
    前記判断の結果、Ｂ＜Ａの場合、補正後の受信信号を用いて再度ＬＤＰＣ復号および補正処理を実行する第２の補正ステップと、
    一方、補正後の受信信号を用いて繰り返し復号を実行した結果、Ｂ≧Ａとなった場合、補正処理を終了し、前記サンプル開始点の候補に対応する対数尤度比の絶対値の平均のなかから最大値を選択し、当該最大値に対応するポイントをフレームのサンプル開始点とするフレーム同期ステップと、
    選択されたフレームに対して、イテレーションが所定回数に達するか、または、誤りがなくなるまで、ＬＤＰＣ復号を繰り返し実行する第２の復号ステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。
  9. キャリアセンスによりサンプル開始点の候補を決定することを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
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