(57)【要約】【課題】Ｍ−ａｒｙ通信システムの受信装置において良好な軟判定を行って誤り率特性を向上させる。【解決手段】受信部２２は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式に従って伝送され且つ拡散用の符号系列Ｃａ1〜ＣａMの何れかである送信符号系列を用いてスペクトラムが拡散された信号を受信する。相関器２５［１］〜２５［Ｍ］は、受信信号と符号系列Ｃａ1〜ＣａMに対応する逆拡散用の符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMとの相関を求める。軟判定部２６は、符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMの夫々を個別に注目し、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］の出力相関値に基づいて注目符号系列が送信符号系列に対応している確率を正解確率として推定する。そして、符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMに対して推定した各正解確率に基づいて、受信信号が表すデジタルデータを軟判定する。【選択図】図２
2010093519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式に従って伝送され且つ第１〜第Ｍの拡散系列の何れかである送信系列を用いてスペクトラムが拡散された信号を受信する受信部（Ｍは２以上の整数）と、
前記第１〜第Ｍの拡散系列に対応する第１〜第Ｍの逆拡散系列を生成する逆拡散系列生成部と、
前記受信部の受信信号と前記第１〜第Ｍの逆拡散系列との相関を表す第１〜第Ｍの相関値を生成する相関処理部と、
前記第１〜第Ｍの相関値に基づいて前記受信部の受信信号が表すデジタルデータを軟判定する軟判定部とを備えた、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置であって、
前記軟判定部は、
前記第１〜第Ｍの逆拡散系列の夫々を個別に注目し、前記第１〜第Ｍの相関値に基づいて注目逆拡散系列が前記送信系列に対応している確率を正解確率として推定する確率推定部を備え、
前記第１〜第Ｍの逆拡散系列に対して推定した各正解確率に基づいて前記軟判定を行う
ことを特徴とするＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項２】
前記確率推定部は、確率推定処理を前記第１〜第Ｍの逆拡散系列の夫々に対して実行することにより前記第１〜第Ｍの逆拡散系列に対する第１〜第Ｍの正解確率を推定し、
第ｋの逆拡散系列に対する確率推定処理では、第ｋの逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における各相関値の確率密度関数と、各相関値と、に基づいて第ｋの正解確率が推定される（ｋは、１以上Ｍ以下の整数）
ことを特徴とする請求項１に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項３】
第ｋの逆拡散系列に対する確率推定処理では、第ｋの逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における第ｋの相関値の確率密度関数に第ｋの相関値を代入して得た値と、第ｋの逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における第ｉの相関値の確率密度関数に第ｉの相関値を代入して得た値と、の積を求めることによって第ｋの正解確率が推定される（ｉは、１以上Ｍ以下の整数であって、ｋと異なる）
ことを特徴とする請求項２に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項４】
前記確率推定部は、前記第１〜第Ｍの相関値を前記相関が比較的高いＭA個の相関値と前記相関が比較的低いＭB個の相関値に分類し、前記ＭA個の相関値を用いて前記ＭA個の相関値に対応するＭA個の逆拡散系列についての各正解確率を推定する一方で、前記ＭB個の相関値に対応するＭB個の逆拡散系列についての各正解確率がゼロであると推定し、
ＭAは２以上の整数であると共にＭBは１以上の整数であり、且つ、ＭAとＭBの和はＭであり、
前記ＭA個の逆拡散系列及び前記ＭB個の逆拡散系列によって前記第１〜第Ｍの逆拡散系列が形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項５】
前記ＭA個の相関値が第１〜第ＭAの上位相関値から成ると共に前記ＭA個の逆拡散系列が第１〜第ＭAの上位逆拡散系列から成ると考えた場合、前記第１〜第ＭAの上位逆拡散系列に対応するＭA個の正解確率が前記確率推定部によって第１〜第ＭAの上位正解確率として推定され、
前記確率推定部は、確率推定処理を前記第１〜第ＭAの上位逆拡散系列の夫々に対して実行することにより前記第１〜第ＭAの上位正解確率を推定し、
第ｋの上位逆拡散系列に対する確率推定処理では、第ｋの上位逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における各上位相関値の確率密度関数と、各上位相関値と、に基づいて第ｋの上位正解確率が推定される（ｋは、１以上ＭA以下の整数）
ことを特徴とする請求項４に記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【請求項６】
前記受信部の受信信号は符号化された信号であり、
当該受信装置は、前記軟判定部の軟判定結果を表す軟判定値に基づいて前記受信部の受信信号を軟判定復号する復号処理部を更に備えている
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のＭ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式（Ｍ進スペクトラム拡散通信方式）を用いて通信を行うＭ−ａｒｙ通信システムの受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、周波数利用効率の良い通信方式としてＭ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式が提案されており、今後のＡＶ分野への適用が期待されている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図１２は、この通信方式を採用した従来のＭ−ａｒｙ通信システムの機能ブロック図である。図１２のＭ−ａｒｙ通信システムは、送信装置９０１及び受信装置９０２から成る。
【０００４】
送信装置９０１は、Ｍ個の拡散用の符号系列を生成する符号系列生成部９１１と（Ｍは２以上の整数）、映像情報などの情報データを畳み込み符号化処理によって符号化データに変換する符号化処理部９１２と、複数ビットの符号化データに応じて１個の符号系列を送信符号系列として選択するセレクタ９１３と、送信符号系列をキャリア信号に掛け合わせることでキャリア信号のスペクトラムを拡散させる送信部９１４と、送信部９１４にて得られたスペクトラム拡散信号を伝送路に送出するアンテナ９１５と、を備える。符号系列生成部９１１にて生成されるＭ個の符号系列において、異なる符号系列間の相互相関は、略ゼロとされる。
【０００５】
例えば、Ｍ＝４である場合、２ビット分の符号化データに応じて１つの送信符号系列が選択され、１つの送信符号系列の送信によって２ビット分のデータを受信装置９０２に伝達することができる。
【０００６】
一方、受信装置９０２には、アンテナ９２１、受信部９２２、符号系列生成部９２３、同期制御部９２４、相関処理部９２５、硬判定部９２６及び復号処理部９２７が設けられる。受信部９２２は、アンテナ９２１を介して送信装置９０１からの無線信号を受信し、受信した無線信号を周波数変換によりベースバンド信号に変換して出力する。受信部９２２の出力信号は、雑音の影響が全くないと仮定すれば、送信装置９０１側にて選択された送信符号系列と一致している。符号系列生成部９２３は、同期制御部９２４からの同期制御信号によって位相が調整されたＭ個の逆拡散用の符号系列を生成する。典型的には、符号系列生成部９２３にて生成されるＭ個の符号系列は、符号系列生成部９１１にて生成されるＭ個の符号系列と同じとされる。相関処理部９２５に設けられたＭ個の相関器は、Ｍ個の逆拡散用の符号系列と受信部９２２の出力信号との相関演算を行ってＭ個の相関値を得る。
【０００７】
送信符号系列と同じ符号系列を用いて相関演算を行った場合に得られる相関値は大きい値となるが、送信符号系列と異なる符号系列を用いて相関演算を行った場合に得られる相関値は、上述のように異なる符号系列間の相互相関が略ゼロであるため、非常に小さい値となる。
【０００８】
従って、硬判定部９２６は、相関処理部９２５から得られたＭ個の相関値の内、最大の相関値を得ることのできる相関器及び符号系列（逆拡散用の符号系列）に対応するデータを、送信データであると推定することができる。尚、送信装置９０１と受信装置９０２は、相関器及び符号系列とデータとの対応関係を表す情報を共有しているため、このような推定が可能となっている。
【０００９】
硬判定部９２６は、送信データの硬判定を行う部位であるため、硬判定部９２６からは、推定した送信データの各ビットが１又は（−１）の何れであるかを示す情報のみが出力される。復号処理部９２７は、硬判定によって推定された送信データをビタビ復号することによって復号データを得る。ビタビ復号では、畳み込み符号に基づく誤り訂正が行われ、誤り訂正が理想的に実行されたと仮定したならば、復号データと送信装置９０１側で生成された情報データは完全に一致する。
【００１０】
ビタビ復号は、ＡＷＧＮ（ＡＷＧＮ；Additive White Gaussian Noise）環境下で有利な誤り訂正効果を提供する復号方式であるが、ビタビ復号の入力に、硬判定結果を利用すると畳み込み符号の性能を十分に発揮することができない。受信装置側で送信データに対する軟判定を行い、軟判定結果をビタビ復号に入力することで誤り率特性を向上できることが知られている。
【００１１】
従来の二値伝送方式やＰＳＫ（Phase Shift Keying）又はＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）を用いた伝送方式では、復調信号点と理想的な受信を行った時の信号点との差に基づくユークリッド距離を基準として、軟判定結果を表す軟判定値を容易に求めることができる。しかしながら、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式では、多数の相関器の出力を基準として復調を行うため、これらの出力から軟判定値を求める必要があり、従来の距離の概念を簡単に用いることができない。
【００１２】
この問題を解決するべく、下記非特許文献１におけるＭ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式では、復調に用いる相関器の出力相関値の内、大きさで上位２個の相関値の差を軟判定値として用いている。図１３は、非特許文献１におけるＭ−ａｒｙ／ＳＳ通信システムの機能ブロック図を示しており、図１３のＭ−ａｒｙ／ＳＳ通信システムは送信装置９０１及び受信装置９０２ａから成る。図１３において、図１２に示される部位と同じ部位には共通の符号を付してある。
【００１３】
受信装置９０２ａにおいて、軟判定部９２６ａは、相関処理部９２５から出力されるＭ個の相関値の内、大きさが１及び２番目に大きい相関値を選択し、選択した相関値の差を軟判定値として出力する。受信装置９０２ａにおける復号処理部９２７ａは、軟判定部９２６ａからの軟判定値に基づくビタビ復号（軟判定ビタビ復号）を実行することにより、復号データを出力する。
【００１４】
軟判定値は、軟判定に関わる二値データが１又は（−１）であることの確からしさを示している。雑音の影響が小さいならば、最大の相関値を出力する相関器の対応データが送信データと一致している確率は十分に高く、最大の相関値を出力する相関器の対応データが送信データに一致していると推定する硬判定は、ほぼ確実に正解である。しかしながら、雑音の影響が増大してくると、そのような硬判定が誤りとなる確率も増大する。
【００１５】
非特許文献１の手法では、「最大の相関値ｒaを出力する相関器（以下、第１相関器という）の対応データが送信データと一致している」と推定する判定が誤りである時には、「２番目に大きい相関値ｒbを出力する相関器（以下、第２相関器という）の対応データが送信データと一致している確率が大きい」という性質を利用して、１番目に大きい相関値ｒaと２番目に大きい相関値ｒbとの差（ｒa−ｒb）から軟判定値を導出する。即ち、差（ｒa−ｒb）を、第１相関器の対応データが送信データと一致している確からしさとして利用する。
【００１６】
【特許文献１】特開平４−３５３３２号公報
【特許文献２】特開２００６−７４１９６号公報
【非特許文献１】伊藤功将、他２名，「軟判定ビタビ復号を用いたＭ−ａｒｙ／ＳＳＭＡの性能」，電子情報通信学会論文誌（Ａ），社団法人電子情報通信学会，２００１年，Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ａ，Ｎｏ．１，pp.90-98
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、確からしさとして利用される軟判定値（ｒa−ｒb）は、感覚的に導き出されたものであって、受信信号の統計的性質を解析して得られたものではないと思われる。
【００１８】
また、図１３の構成では、相関器の出力相関値の内、大きさで上位２個の相関値にしか注目していないため、第１及び第２相関器以外の相関器の対応データが送信データと一致しているケース（換言すれば、第１及び第２相関器以外の相関器に与えられる逆拡散用の符号系列と送信符号系列が対応しあうケース）に対応できない。
【００１９】
図１４に、第１相関器の対応データが送信データと一致している確率、第２相関器の対応データが送信データと一致している確率並びに第１及び第２相関器以外の相関器の対応データが送信データと一致している確率と、通信のＳＮ比（信号対雑音比）と、の関係を示す。特にＳＮ比が小さい場合は、第１及び第２相関器以外の相関器の対応データが送信データと一致している確率も比較的高くなるため、図１３の構成では軟判定の段階で誤り率が非常に多くなってしまう。
【００２０】
そこで本発明は、良好な軟判定を行うことのできる、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る受信装置は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式に従って伝送され且つ第１〜第Ｍの拡散系列の何れかである送信系列を用いてスペクトラムが拡散された信号を受信する受信部（Ｍは２以上の整数）と、前記第１〜第Ｍの拡散系列に対応する第１〜第Ｍの逆拡散系列を生成する逆拡散系列生成部と、前記受信部の受信信号と前記第１〜第Ｍの逆拡散系列との相関を表す第１〜第Ｍの相関値を生成する相関処理部と、前記第１〜第Ｍの相関値に基づいて前記受信部の受信信号が表すデジタルデータを軟判定する軟判定部とを備えた、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置であって、前記軟判定部は、前記第１〜第Ｍの逆拡散系列の夫々を個別に注目し、前記第１〜第Ｍの相関値に基づいて注目逆拡散系列が前記送信系列に対応している確率を正解確率として推定する確率推定部を備え、前記第１〜第Ｍの逆拡散系列に対して推定した各正解確率に基づいて前記軟判定を行うことを特徴とする。
【００２２】
これにより、第１及び第２相関器以外の相関器の対応データが送信データと一致しているようなケースにおいても軟判定が有効に機能し、結果、誤り率特性の向上を期待することができる。
【００２３】
具体的には例えば、前記確率推定部は、確率推定処理を前記第１〜第Ｍの逆拡散系列の夫々に対して実行することにより前記第１〜第Ｍの逆拡散系列に対する第１〜第Ｍの正解確率を推定し、第ｋの逆拡散系列に対する確率推定処理では、第ｋの逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における各相関値の確率密度関数と、各相関値と、に基づいて第ｋの正解確率が推定される（ｋは、１以上Ｍ以下の整数）。
【００２４】
そして例えば、第ｋの逆拡散系列に対する確率推定処理では、第ｋの逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における第ｋの相関値の確率密度関数に第ｋの相関値を代入して得た値と、第ｋの逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における第ｉの相関値の確率密度関数に第ｉの相関値を代入して得た値と、の積を求めることによって第ｋの正解確率が推定される（ｉは、１以上Ｍ以下の整数であって、ｋと異なる）。
【００２５】
或いは具体的には例えば、前記確率推定部は、前記第１〜第Ｍの相関値を前記相関が比較的高いＭA個の相関値と前記相関が比較的低いＭB個の相関値に分類し、前記ＭA個の相関値を用いて前記ＭA個の相関値に対応するＭA個の逆拡散系列についての各正解確率を推定する一方で、前記ＭB個の相関値に対応するＭB個の逆拡散系列についての各正解確率がゼロであると推定し、ＭAは２以上の整数であると共にＭBは１以上の整数であり、且つ、ＭAとＭBの和はＭであり、前記ＭA個の逆拡散系列及び前記ＭB個の逆拡散系列によって前記第１〜第Ｍの逆拡散系列が形成される。
【００２６】
そして例えば、前記ＭA個の相関値が第１〜第ＭAの上位相関値から成ると共に前記ＭA個の逆拡散系列が第１〜第ＭAの上位逆拡散系列から成ると考えた場合、前記第１〜第ＭAの上位逆拡散系列に対応するＭA個の正解確率が前記確率推定部によって第１〜第ＭAの上位正解確率として推定され、前記確率推定部は、確率推定処理を前記第１〜第ＭAの上位逆拡散系列の夫々に対して実行することにより前記第１〜第ＭAの上位正解確率を推定し、第ｋの上位逆拡散系列に対する確率推定処理では、第ｋの上位逆拡散系列が前記送信系列に対応していると想定した場合における各上位相関値の確率密度関数と、各上位相関値と、に基づいて第ｋの上位正解確率が推定される（ｋは、１以上ＭA以下の整数）。
【００２７】
また具体的には例えば、前記受信部の受信信号は符号化された信号であり、当該受信装置は、前記軟判定部の軟判定結果を表す軟判定値に基づいて前記受信部の受信信号を軟判定復号する復号処理部を更に備えている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、良好な軟判定を行うことのできる、Ｍ−ａｒｙ通信システムにおける受信装置を提供することが可能である。
【００２９】
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。
【００３１】
本発明の実施の形態に係るＭ−ａｒｙ通信システムは、図１の送信装置１と図２の受信装置２を有して構成される。送信装置１と受信装置２は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信方式（Ｍ進スペクトラム拡散通信方式）を用いて通信を行う。
【００３２】
［図１：送信装置の構成及び基本的動作］
図１は、送信装置１の機能ブロック図である。送信装置１は、拡散系列生成部としての符号系列生成部１１と、符号化処理部１２と、セレクタ１３と、送信部１４と、アンテナ１５と、を有する。
【００３３】
符号系列生成部１１は、Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信用のＭ個の符号系列を生成し、それらをセレクタ１３に出力する。ここで、Ｍは２以上の整数である。通常は、Ｍは４以上の整数とされ、例えば２５６とされる。符号系列生成部１１が生成する符号系列は、送信信号のスペクトラムを拡散させるための拡散用の符号系列（拡散系列）として機能する。符号系列生成部１１にて生成されるＭ個の符号系列は、符号系列Ｃａ1、Ｃａ2、・・・、及びＣａMから成る。任意の異なる整数ｉ及びｊに対し、符号系列Ｃａi及びＣａj間の相互相関がゼロ又は略ゼロになるように、符号系列Ｃａ1〜ＣａMは定められる。符号系列Ｃａ1〜ＣａMとして、アダマール系列のような直交系列やＧｏｌｄ系列のような擬似直交系列が用いられる。以下の説明では、符号系列Ｃａ1〜ＣａMが直交系列であるとする。即ち、任意の異なる整数ｉ及びｊに対し、符号系列Ｃａi及びＣａjは互いに直交する。
【００３４】
符号化処理部１２は、図２の受信装置２に伝達されるべきデジタルの情報データに対して誤り訂正用の符号化処理を施すことにより、情報データを符号化データに変換する。情報データは、例えば、音声や映像を表すデータである。本実施形態では、符号化処理として畳み込み符号化処理を用いる。従って、情報データは畳み込み符号に変換される。
【００３５】
セレクタ１３は、符号化処理部１２から出力される符号化データに応じて、符号系列生成部１１から受けた符号系列Ｃａ1〜ＣａMの内の１つを選択し、選択した符号系列を送信部１４へ出力する。以下、セレクタ１３によって選択される符号系列を、送信符号系列とも呼ぶ。
【００３６】
セレクタ１３による選択は、シンボルごとに行われる。シンボルとは、符号化データの送信単位を表しており、１シンボルは、Ｌビットから形成される。ここで、Ｌは２以上の整数であって「Ｍ＝２L」が成立する。情報データ及び符号化データは、複数ビットの二値データが時系列上に並んで形成されるビット列であり、符号化データとしてのビット列をシンボルを単位として分解することができる。第１区間に符号化処理部１２から出力されるＬビット分の符号化データ（即ち、１シンボルの符号化データ）に応じて、その第１区間に対する送信符号系列が選択され、第１区間に続く第２区間に符号化処理部１２から出力されるＬビット分の符号化データ（即ち、１シンボルの符号化データ）に応じて、その第２区間に対する送信符号系列が選択される。前者のＬビット分の符号化データと後者のＬビット分の符号化データが同じであれば、第１及び第２区間に対する送信符号系列は同じであり、それらが異なっていれば、第１及び第２区間に対する送信符号系列は異なる。
【００３７】
送信部１４は、送信符号系列と送信装置１内で生成されたキャリア信号（搬送波信号）とに基づきキャリア信号のスペクトラムを拡散させる。送信部１４は、送信符号系列をキャリア信号に掛け合わせる乗算器にて形成される。送信部１４にて得られたスペクトラム拡散信号（即ち、スペクトラムが拡散されたキャリア信号）は、アンテナ１５を介して、無線信号として伝送路に送出される。
【００３８】
［図２：受信装置の構成及び基本的動作］
図２は、受信装置２の機能ブロック図である。受信装置２は、アンテナ２１と、受信部２２と、逆拡散系列生成部として機能する符号系列生成部２３と、同期制御部２４と、相関処理部２５と、軟判定部２６と、復号処理部２７と、ＳＮ比推定部２８と、有する。相関処理部２５は、Ｍ個の相関器２５［１］、２５［２］、・・・、及び２５［Ｍ］を有する。
【００３９】
受信部２２は、送信装置１から送信された無線信号をアンテナ２１を介して受信し、受信した無線信号を周波数変換によりベースバンド信号に変換して出力する。以下、受信部２２の出力信号を受信系列信号と呼ぶ。受信系列信号は、同期制御部２４及び相関処理部２５に与えられる。受信系列信号は、送信装置１側にて選択された送信符号系列を示すものであるが、実際には、この信号に雑音成分が重畳しているため、受信系列信号によって表される符号系列は送信符号系列と異なりうる。受信系列信号によって表される符号系列を、以下、受信符号系列と呼ぶ。
【００４０】
符号系列生成部２３は、送信装置１にて生成されるＭ個の符号系列Ｃａ1〜ＣａMに対応するＭ個の符号系列を生成する。符号系列生成部２３が生成する符号系列は、受信系列信号のスペクトラムを逆拡散させるための逆拡散用の符号系列（逆拡散系列）として機能する。符号系列生成部２３にて生成されるＭ個の符号系列は、符号系列Ｃｂ1、Ｃｂ2、・・・、及びＣｂMから成る。符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMは、夫々、送信装置１側にて生成される符号系列Ｃａ1〜ＣａMと同じ或いは類似する符号系列である。本実施形態では、符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMは、夫々、符号系列Ｃａ1〜ＣａMと同じであるとする。符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMの夫々は周期的に出力されるが、符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMの位相は同じである。符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMの位相は、同期制御部２４から出力される同期制御信号に従って決定される。
【００４１】
同期制御部２４は、送信装置１と受信装置２との間の通信における同期の初期位相を捕捉する同期捕捉と捕捉した同期を維持する同期追跡と、を実施する。同期捕捉及び同期追跡の手法として様々な手法が提案されており、同期制御部２４は、それらの内の何れをも採用可能である。同期捕捉後、同期制御部２４は、同期追跡を行う。同期追跡の手法として、例えば、特開平４−３５３３２号公報、特開２００６−７４１９６号公報又は特開２００７−３１８２９６号公報に記載の手法を採用可能である。同期追跡では、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］に入力される受信符号系列の位相と相関器２５［１］〜２５［Ｍ］に入力される逆拡散用の符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMの位相とが一致するように、同期制御信号が生成及び出力される。
【００４２】
図３に、符号系列Ｃａ1〜ＣａM及びＣｂ1〜ＣｂMの何れかである、１つの符号系列３００を表す。符号系列３００の信号波形は、１又は（−１）の値をランダムにとる矩形波の集まりである。図１の符号系列生成部１１及び図２の符号系列生成部２３からは、このような矩形波の集まりが周期的に出力されており、符号系列３００における、この周期をシンボル区間と呼ぶ。また、上記矩形波の値が１又は（−１）に維持される最小の区間をチップ区間と呼ぶ。
【００４３】
相関処理部２５における相関器２５［１］〜２５［Ｍ］は、夫々、符号系列生成部２３から受けた符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMと受信部２２から受けた受信系列信号との相関演算を行い、相関演算によって得られた相関値を出力する。この相関演算によって、受信系列信号のスペクトラム（受信部２２の受信信号のスペクトラム）が逆拡散される。尚、以下の説明において、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］を互いに区別する必要がないとき、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］の何れか又はそれらを総称して単に相関器と記すことがある。
【００４４】
相関演算とは、２つの対象信号の瞬時値を乗算し、その乗算結果を１シンボル区間、積分することによって得られる積分値を相関値として導出する処理を言うものとする。得られる相関値は、相関演算される、逆拡散用の符号系列（Ｃｂ1〜ＣｂMの何れか）と受信系列信号によって表される受信符号系列との相関の大きさを表し、該相関が大きくなるに従って得られる相関値は大きくなる。相関器２５［ｉ］にとっての上記２つの対象信号は、逆拡散用の符号系列Ｃｂiと受信系列信号（即ち、受信符号系列）である（ここで、ｉは１以上Ｍ以下の整数）。従って、相関器２５［１］は符号系列Ｃｂ1と受信系列信号（即ち、受信符号系列）との相関を表す相関値を算出及び出力し、相関器２５［２］は符号系列Ｃｂ2と受信系列信号（即ち、受信符号系列）との相関を表す相関値を算出及び出力する。他の相関器についても同様である。
【００４５】
送信装置１で選択された符号系列（即ち、送信符号系列）と同じ符号系列を用いて相関演算を行った相関器の出力相関値は大きい値となるが、送信装置１で選択された符号系列と異なる符号系列を用いて相関演算を行った相関器の出力相関値は、上述のように異なる符号系列間の相互相関がゼロ又は略ゼロであるため、原理上、非常に小さい値となる。但し、実際には、雑音の影響により、前者の相関器の出力相関値が比較的小さくなることもあるし、後者の相関器の出力相関値が比較的大きくなることもある。
【００４６】
これに鑑み、受信装置２は、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］から出力される相関値に基づき、軟判定部２６を用いて受信系列信号が表すデジタルデータ（受信部２２の受信信号が表すデジタルデータ）を軟判定する。即ち、そのデジタルデータが如何なる値を有しているのかの判定を、その判定の確からしさを表す確率情報の算出と併せて実行する。軟判定の結果は、軟判定値として軟判定部２６から出力される。以下、受信系列信号が表すデジタルデータ（受信部２２の受信信号が表すデジタルデータ）を、受信データと呼ぶ。
【００４７】
受信データは、畳み込み符号化処理によって符号化されたデータであり、雑音の影響がないとすれば符号化処理部１２から出力される符号化データと完全に一致する。実際には、雑音の影響により、受信データと符号化処理部１２から出力される符号化データとの間には伝送誤りが存在する。
【００４８】
復号処理部２７は、軟判定値に基づいて、符号化された受信データを、符号化がなされていないデータに復号するための復号処理を実行し、これによって得られた復号データを出力する。この復号処理には、畳み込み符号に基づく誤り訂正処理が含まれており、誤り訂正処理が理想的に行われたならば、復号データと送信装置１側の情報データは完全に一致する。軟判定値に基づく復号は、一般的に軟判定復号と呼ばれる。従って、復号処理部２７は、軟判定値に基づいて受信系列信号（換言すれば受信部２２の受信信号）を軟判定復号するものであると言える。
【００４９】
ＳＮ比推定部２８は、送信装置１と受信装置２との間の通信における信号対雑音比（以下、ＳＮ比という）を推定する。ＳＮ比推定部２８は、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］の出力相関値の一部又は全部を用いてＳＮ比を推定することができる。ＳＮ比の推定結果は、軟判定部２６による軟判定値の算出に利用される。
【００５０】
Ｍ−ａｒｙ通信システムに適用可能な任意のＳＮ比推定方法をＳＮ比推定部２８にて採用可能である。例えば、特開２００８−１４１５４５号公報に記載されたＳＮ比推定方法や、非特許文献“平松達夫、他１名，「Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ方式におけるブラインドＳＮ比推定を用いたＡＣＬ／ＤＦＬの切換による同期追跡」，電子情報通信学会論文誌（Ａ），社団法人電子情報通信学会，ｖｏｌ．Ｊ９０−Ａ，Ｎｏ．７，ｐｐ．５８８−５９６，Ｊｕｌ．２００７”に記載されたＳＮ比推定方法が、ＳＮ比推定部２８にて採用可能される。
【００５１】
特開２００８−１４１５４５号公報に記載されたＳＮ比推定方法を採用する場合における、ＳＮ比推定部２８の動作について簡単に説明する。
この場合、送信装置１と受信装置２との間の通信は、所謂パケットを単位として行われ、各パケットは上記の情報データと同期をとるための同期用データとから形成される。同期データを送信する際には、セレクタ１３にて常に同じ拡散用の符号系列が同期用符号系列として選択される。今、同期用符号系列が符号系列Ｃａ1であるとする。また、受信装置２は、同期用符号系列が何れの符号系列であるのかを予め認識している。ＳＮ比推定部２８は、同期用データを表す受信系列信号が各相関器に入力されているタイミング（以下、特定タイミングという）において相関器２５［１］から出力される相関値に基づき、ＳＮ比を推定する。つまり、同期用データを表す受信系列信号と符号系列Ｃｂ1との間の相関を表す相関器２５［１］の出力相関値に基づき、ＳＮ比を推定する。或いは、特定タイミングにおいて相関器２５［１］から出力される相関値だけでなく、特定タイミングにおいて相関器２５［２］〜２５［Ｍ］から出力される相関値をも用いて、ＳＮ比を推定することも可能である、
【００５２】
［軟判定値導出方法及び復号方法］
受信装置２による軟判定値導出方法及び復号方法を詳説する。
【００５３】
まず、符号系列Ｃａm（＝Ｃｂm）を、次のように表す。
Ｃａm＝Ｃｂm＝［Ｓm,1，Ｓm,2，・・・，Ｓm,J］
【００５４】
ここで、ｍは、不等式「１≦ｍ≦Ｍ」を満たす整数である。Ｊは、符号系列Ｃａm及びＣｂmの符号長であり、符号長Ｊは、全ての符号系列Ｃａ1〜ＣａM及びＣｂ1〜ＣｂMに対して共通である。Ｓm,iは、符号系列Ｃａm又はＣｂmを形成する第ｉ番目のチップであり（換言すれば、第ｉ番目のチップ区間における符号系列Ｃａm又はＣｂmの値であり）、１又は（−１）の値をとる（ここで、ｉは整数）。符号系列Ｃａ1〜ＣａMが直交系列であってＭ＝４である場合、符号系列Ｃａ1〜ＣａM及びＣｂ1〜ＣｂMは、例えば以下のように表される。
Ｃａ1＝Ｃｂ1＝［１，１，１，１］
Ｃａ2＝Ｃｂ2＝［１，１，−１，−１］
Ｃａ3＝Ｃｂ3＝［１，−１，１，−１］
Ｃａ4＝Ｃｂ4＝［１，−１，−１，１］
【００５５】
送信装置１及び受信装置２間の伝送路が、ＡＷＧＮ伝送路であることを想定する。つまり、送信装置１及び受信装置２間における信号の伝播過程において加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ；Additive White Gaussian Noise）が作用することを想定する。そうすると、受信装置２の受信信号は、送信装置１の送信信号に加法性白色ガウス雑音（以下、単にガウス雑音という）を重畳したものとなる。
【００５６】
送信符号系列が符号系列Ｃａmである時の、１≦ｉ≦Ｊにおける相関器２５［ｋ］の出力相関値、即ち、或る注目した１シンボル区間における相関器２５［ｋ］の出力相関値をｒkにて表す。ｋは、不等式「１≦ｋ≦Ｍ」を満たす整数である。そうすると、出力相関値ｒkは、次式（１）のように表される。ここで、νiは、第ｉ番目のチップ区間における送信信号に重畳したガウス雑音である。相関器２５［ｋ］から出力される信号は電圧信号であり、その電圧値によって相関値ｒkが表現される。
【００５７】
【数１】
2010093519.tif 000003
【００５８】
相関値ｒkにおける雑音成分はガウス雑音Ｓk,1ν1、Ｓk,2ν2・・・及びＳk,JνJを線形結合したものである。ガウス雑音の線形結合はガウス雑音であるため、相関器の出力信号に含まれる雑音はガウス雑音である。
【００５９】
或る注目した区間におけるガウス雑音をνにて表し、その注目区間におけるガウス雑音νの標準偏差及び平均値をそれぞれσ及びνaveにて表す。ν及びνaveの単位は電圧である。そうすると、ガウス雑音の分布は正規分布であるため下記式（２）が成立する。従って、確率変数としてのガウス雑音νの確率密度関数ｇ（ν）は、下記式（３）によって表される。
【００６０】
【数２】
2010093519.tif 000004
【数３】
2010093519.tif 000005
【００６１】
符号系列Ｃａkが送信符号系列として選択された時、相関器２５［ｋ］には通信の信号成分が入力され、相関器２５［ｋ］以外の相関器には雑音成分のみが入力される。図４に、ガウス雑音が全く存在せず且つ符号系列Ｃａkが送信符号系列として選択された場合における、各相関器の出力電圧を示す。上述したように、各相関器は電圧信号を出力し、電圧信号の電圧値によって相関値が表されるものとする。この場合、相関器２５［ｋ］にのみ信号成分が入力されることになる。そうすると、相関器２５［ｋ］の出力電圧は√２となり、相関器２５［ｋ］以外の各相関器の出力電圧は０となる。ここで、信号電力を１にて正規化しており、√２は、相関器２５［ｋ］の出力電圧の尖頭値である。尚、本明細書において、√ｉは、ｉの正の平方根を表している。
【００６２】
実際には、ゼロではないガウス雑音が存在する。故に、送信符号系列が符号系列Ｃａkである場合における、相関器２５［ｋ］の出力相関値（出力電圧値）ｒkの分布は、√２を平均とする正規分布となる。従って、相関値ｒkを、確率密度関数を定義可能な確率変数と捉えることができる。即ち、送信符号系列が符号系列Ｃａkである場合における、相関値ｒkの確率密度関数ｆ（ｒk）は、次式（４）のように表される。ｆ（ｒk）は、ｒkを確率変数とする関数である。尚、送信符号系列が符号系列Ｃａkである場合において、信号成分が相関器２５［ｋ］に入力されていると判断する判定は正解であることを考慮し、ｆ（ｒk）によって表される確率密度関数を、以下、正解確率密度関数とも呼ぶ。
【００６３】
【数４】
2010093519.tif 000006
【００６４】
一方、送信符号系列が符号系列Ｃａkと異なる場合における、相関器２５［ｋ］の出力相関値（出力電圧値）ｒkの分布は、０を平均とする正規分布となる。故に、この場合における相関値ｒkも、確率密度関数を定義可能な確率変数と捉えることができる。送信符号系列が符号系列Ｃａkと異なる場合における、相関値ｒkの確率密度関数ｆ’（ｒk）は、次式（５）のように表される。ｆ’（ｒk）は、ｒkを確率変数とする関数である。尚、送信符号系列が符号系列Ｃａkと異なる場合において、信号成分が相関器２５［ｋ］に入力されていると判断する判定は不正解であることを考慮し、ｆ’（ｒk）によって表される確率密度関数を、以下、不正解確率密度関数とも呼ぶ。
【００６５】
【数５】
2010093519.tif 000007
【００６６】
逆拡散用の符号系列Ｃｂkが送信符号系列に対応している時（即ち、送信符号系列が符号系列Ｃａkである時）、相関器２５［ｋ］に対してのみ信号成分が入力され、相関器２５［ｋ］以外の相関器２５［ｉ］には雑音成分のみが入力されるため、信号成分が相関器２５［ｋ］に入力されていると判断する判定のみが正解であり、信号成分が相関器２５［ｉ］に入力されていると判断する判定は不正解である（ここでｉ≠ｋ）。従って、逆拡散用の符号系列Ｃｂkが送信符号系列に対応している確率（即ち、信号成分が相関器２５［ｋ］に入力されている確率）ｐkを、ガウス雑音に応じた確率密度関数を用いて次式（６）のように表すことができる。尚、“Ｍ”及び“ｉ≠ｋ”を伴ったΠｑiは、ｑkを除くｑ1、ｑ2、・・・及びｑMの積を表す。以下、ｐkによって表される確率を正解確率とも呼ぶ。
【００６７】
【数６】
2010093519.tif 000008
【００６８】
軟判定部２６に内在する確率推定部（不図示）は、式（６）に従い、各相関器の出力相関値に基づいて正解確率ｐ1〜ｐMを推定する。
【００６９】
例えば、Ｍ＝４である場合、符号系列Ｃｂ1が送信符号系列に対応している確率ｐ1は、式（６）に従い、相関値ｒ1の正解確率密度関数ｆ（ｒ1）の値と、相関値ｒ2の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ2）の値と、相関値ｒ3の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ3）の値と、相関値ｒ4の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ4）の値と、の積となる。関数ｆ（ｒ1）、ｆ’（ｒ2）、ｆ’（ｒ3）及びｆ’（ｒ4）に対して、夫々、相関器２５［１］〜２５［４］の出力相関値ｒ1、ｒ2、ｒ3及びｒ4を代入すれば、それらの関数の値が求まって正解確率ｐ1が導出される。
【００７０】
つまり、符号系列Ｃｂ1が送信符号系列と一致していると想定した場合における相関値ｒ1の確率密度関数（即ち、正解確率密度関数ｆ（ｒ1））に相関値ｒ1を代入して得た値と、符号系列Ｃｂ1が送信符号系列と一致していると想定した場合における相関値ｒ2〜ｒ4の確率密度関数（即ち、不正解確率密度関数ｆ’（ｒ2）〜ｆ’（ｒ4））に相関値ｒ2〜ｒ4を代入して得た値と、の積を求めることによって、正解確率ｐ1が推定される（但し、Ｍ＝４の時）。
【００７１】
同様に、符号系列Ｃｂ2が送信符号系列と一致していると想定した場合における相関値ｒ2の確率密度関数（即ち、正解確率密度関数ｆ（ｒ2））に相関値ｒ2を代入して得た値と、符号系列Ｃｂ2が送信符号系列と一致していると想定した場合における相関値ｒ1、ｒ3及びｒ4の確率密度関数（即ち、不正解確率密度関数ｆ’（ｒ1）、ｆ’（ｒ3）及びｆ’（ｒ4））に相関値ｒ1、ｒ3及びｒ4を代入して得た値と、の積を求めることによって、正解確率ｐ2が推定される（但し、Ｍ＝４の時）。同様にして、他の正解確率（Ｍ＝４の時、ｐ3及びｐ4）も推定される。
【００７２】
ＳＮ比における信号の電力を１にて正規化して考える。そうすると、ＳＮ比における雑音の電力はσ2にて表現される。軟判定部２６は、ＳＮ比推定部２８にて推定されたＳＮ比により規定されるσ2を、式（６）におけるσ2として用いて各正解確率を推定する。
【００７３】
各正解確率の推定後、軟判定部２６は、各正解確率を用いて、受信データに対する軟判定値をビットごとに求める。軟判定値の導出方法を説明する。
【００７４】
今、１シンボル分の送信データを、不等式「１≦ｋ≦Ｍ」を満たす整数ｋを用いてＤkにて表し、１シンボル分の受信データをＤ’にて表す。本実施形態において、送信データとは、図１の符号化処理部１２から出力される符号化データを指す。上述したように、１シンボルはＬビットから形成されるため、送信データＤk及び受信データＤ’を下記式（７ａ）及び（７ｂ）によって表現する。送信データＤkはＬビットの二値データｄk,1〜ｄk,Lから形成され、受信データＤ’はＬビットの二値データｄ’1〜ｄ’Lから形成される。二値データｄk,1〜ｄk,L及びｄ’1〜ｄ’Lの夫々は、１又は（−１）の離散値をとる。
【００７５】
【数７】
2010093519.tif 000009
【００７６】
送信データＤkは、符号系列Ｃａkが送信符号系列として選択される時の符号化データである。即ち例えば、送信データＤ1は、符号系列Ｃａ1が送信符号系列として選択される時の符号化データであり、送信データＤ2は、符号系列Ｃａ2が送信符号系列として選択される時の符号化データである。符号系列Ｃａkが送信符号系列として選択される場合において、雑音の影響が全くないと仮定したならば、常に、ｄk,i＝ｄ’iが成立する（ここで、ｉは１以上Ｌ以下の整数）。
【００７７】
軟判定部２６は、受信データＤ’の各ビットのデジタル値が１であることの確からしさを求めるために、次式（８）によって表されるデータＤＰkを導入する。
【００７８】
【数８】
2010093519.tif 000010
【００７９】
データＤＰkは、Ｌビットの二値データｄｐk,1〜ｄｐk,Lから形成され、二値データｄｐk,1〜ｄｐk,Lは、夫々、二値データｄk,1〜ｄk,Lに基づいて一意に定められる。具体的には、二値データｄk,iが１であれば二値データｄｐk,iは１であると定められ、二値データｄk,iが（−１）であれば二値データｄｐk,iは０であると定められる（ここで、ｉは１以上Ｌ以下の整数）。Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信を実現するために、当然の如く、受信装置２は、送信データＤkと送信符号系列との対応関係を予め認識している。従って、その対応関係によって規定されるデータＤＰkの各ビットの値ｄｐk,iも、受信装置２にとって既知である。
【００８０】
データＤＰkの導入により、受信データＤ’のｉ番目のビットにおける二値データｄ’iが１であることの確からしさｐｐiを求めることができる。具体的には、軟判定部２６は、正解確率ｐ1〜ｐMと既知データＤＰ1〜ＤＰMを用い、下記式（９）に従って確からしさｐｐ1〜ｐｐLを導出する。
【００８１】
【数９】
2010093519.tif 000011
【００８２】
例えば、Ｌ＝２及びＭ＝４であって、且つ、
Ｄ1＝［−１，−１］、
Ｄ2＝［−１，１］、
Ｄ3＝［１，−１］、
Ｄ4＝［１，１］
である場合、データＤＰ1〜ＤＰ4は、
ＤＰ1＝［０，０］、
ＤＰ2＝［０，１］、
ＤＰ3＝［１，０］、
ＤＰ4＝［１，１］
となり、結果、確からしさｐｐ1及びｐｐ2は、
ｐｐ1＝ｐ3＋ｐ4、
ｐｐ2＝ｐ2＋ｐ4
となる。
【００８３】
同様に、軟判定部２６は、受信データＤ’の各ビットのデジタル値が（−１）であることの確からしさを求めるために、次式（１０）によって表されるデータＤＭkを導入する。
【００８４】
【数１０】
2010093519.tif 000012
【００８５】
データＤＭkは、Ｌビットの二値データｄｍk,1〜ｄｍk,Lから形成され、二値データｄｍk,1〜ｄｍk,Lは、夫々、二値データｄk,1〜ｄk,Lに基づいて一意に定められる。具体的には、二値データｄk,iが（−１）であれば二値データｄｍk,iは１であると定められ、二値データｄk,iが１であれば二値データｄｍk,iは０であると定められる（ここで、ｉは１以上Ｌ以下の整数）。Ｍ−ａｒｙ／ＳＳ通信を実現するために、当然の如く、受信装置２は、送信データＤkと送信符号系列との対応関係を予め認識している。従って、その対応関係によって規定されるデータＤＭkの各ビットの値ｄｍk,iも、受信装置２にとって既知である。
【００８６】
データＤＭkの導入により、受信データＤ’のｉ番目のビットにおける二値データｄ’iが（−１）であることの確からしさｐｍiを求めることができる。具体的には、軟判定部２６は、正解確率ｐ1〜ｐMと既知データＤＭ1〜ＤＭMを用い、下記式（１１）に従って確からしさｐｍ1〜ｐｍLを導出する。
【００８７】
【数１１】
2010093519.tif 000013
【００８８】
例えば、Ｌ＝２及びＭ＝４であって、且つ、
Ｄ1＝［−１，−１］、
Ｄ2＝［−１，１］、
Ｄ3＝［１，−１］、
Ｄ4＝［１，１］
である場合、データＤＭ1〜ＤＭ4は、
ＤＭ1＝［１，１］、
ＤＭ2＝［１，０］、
ＤＭ3＝［０，１］、
ＤＭ4＝［０，０］
となり、結果、確からしさｐｍ1及びｐｍ2は、
ｐｍ1＝ｐ1＋ｐ2、
ｐｍ2＝ｐ1＋ｐ3
となる。
【００８９】
軟判定部２６は、ｐｐi及びｐｍiを用いて軟判定値を求める。本実施形態では、後段の復号処理部２７における復号演算を行いやすくするために、ｐｐiとｐｍiの夫々の対数をとり、その差を軟判定値として求める。受信データＤ’におけるｉ番目のビットのデータに対する軟判定値をｍｓiにて表す。そうすると、軟判定部２６では、下記式（１２）に従って、受信データＤ’の各ビットに対する軟判定値ｍｓ1〜ｍｓLが求められる。式（１２）における対数（ｌｏｇ）は、“１０”を底とする常用対数又は“ｅ”を底とする自然対数であるが、それ以外であっても良い（即ち、式（１２）における対数（ｌｏｇ）の底の値を任意の所定値にすることができる）。また、式（１２）において、ｉは１以上Ｌ以下の整数をとる。
【００９０】
【数１２】
2010093519.tif 000014
【００９１】
軟判定値ｍｓiは、被判定データが１又は（−１）であることの確からしさを示している。軟判定値ｍｓiに関する被判定データとは、受信データＤ’におけるｉ番目のビットのデータを指す。軟判定値ｍｓiに関し、被判定データが１であることの確からしさが（−１）であることの確からしさよりも大きければ、軟判定値ｍｓiの符号は正になり、正の軟判定値ｍｓiの絶対値が増大するに従って被判定データが１であることの確からしさは増大する。軟判定値ｍｓiに関し、被判定データが（−１）であることの確からしさが１であることの確からしさよりも大きければ、軟判定値ｍｓiの符号は負になり、負の軟判定値ｍｓiの絶対値が増大するに従って被判定データが（−１）であることの確からしさは増大する。
【００９２】
例えば、Ｌ＝２及びＭ＝４であって、且つ、
Ｄ1＝［−１，−１］、
Ｄ2＝［−１，１］、
Ｄ3＝［１，−１］、
Ｄ4＝［１，１］
である時において、送信符号系列として符号系列Ｃａ3が選択されてデータＤ3が送信された場合を考える。この場合、雑音が十分に小さければ、正解確率ｐ3が十分に大きな値を持つ一方で正解確率ｐ1、ｐ2及びｐ4が略ゼロになる。そうすると、上記の式「ｐｐ1＝ｐ3＋ｐ4」、「ｐｐ2＝ｐ2＋ｐ4」、「ｐｍ1＝ｐ1＋ｐ2」及び「ｐｍ2＝ｐ1＋ｐ3」より、ｐｐ1、ｐｐ2、ｐｍ1及びｐｍ2の内、ｐｐ1及びｐｍ2のみが大きな値を持ち、結果、軟判定値ｍｓ1は正となると共に軟判定値ｍｓ2は負となる。ｍｓ1＞０且つｍｓ2＜０となることによって、送信データＤ3＝［１，−１］を受信側で正しく推定することができる。
【００９３】
復号処理部２７は、軟判定値ｍｓiに基づいて復号処理を行う。復号処理部２７における復号処理として、軟判定ビタビアルゴリズムによる軟判定ビタビ復号が用いられる。軟判定値に基づき軟判定ビタビ復号によって復号データを得る方法は周知であり、その周知方法を復号処理部２７に適用可能である。
【００９４】
ビタビ復号では、受信データと、送信装置１の符号化処理部１２にて生成された可能性のある全ての符号化データ（以下、期待符号化データという）とを比較して、受信データに最も近い期待符号化データを選択し、選択した期待符号化データを復号することで復号データを生成する。受信データにおける各ビットが１又は（−１）であることの確からしさを表す確率情報が、上記の軟判定値に含まれている。故に、復号処理部２７における軟判定ビタビ復号では、軟判定値によって表現される確率情報を含む受信データに対して最も近い期待符号化データを軟判定ビタビアルゴリズムによって選択し、選択した期待符号化データを復号することで復号データを生成する。
【００９５】
図５に、軟判定部２６の内部ブロック図の例を示す。図５の軟判定部２６には、正解確率密度算出部３１［１］〜３１［Ｍ］と、不正解確率密度算出部３２［１］〜３２［Ｍ］と、正解確率算出部３３［１］〜３３［Ｍ］と、軟判定値算出部３４とが設けられている。正解確率密度算出部、不正解確率密度算出部及び正解確率算出部は、１つの相関器に対して、１つずつ設けられている。
【００９６】
正解確率密度算出部３１［ｋ］は、正解確率密度関数ｆ（ｒk）に相関値ｒkを代入して得た値（正解確率密度）を算出し、不正解確率密度算出部３２［ｋ］は、不正解確率密度関数ｆ’（ｒk）に相関値ｒkを代入して得た値（不正解確率密度）を算出し、正解確率算出部３３［ｋ］は、正解確率密度算出部３１［ｋ］の算出値と不正解確率密度算出部３２［ｉ］の算出値とを用いて正解確率ｐkを算出する（ここで、ｋ及びｉは、互いに異なる１以上Ｍ以下の整数）。正解確率算出部３３［１］〜３３［Ｍ］によって算出された各正解確率に基づき、軟判定値算出部３４によって軟判定値が算出される。
【００９７】
［シミュレーション結果］
上述の軟判定復号方法の有効性を検証するためのシミュレーションを行った。このシミュレーションに用いた仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０の機能ブロック図を、図６に示す。仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０には、符号系列生成部１１、符号化処理部１２、セレクタ１３、相関処理部２５、軟判定部２６及び復号処理部２７が設けられる。
【００９８】
図７及び図８は、夫々、仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０と対比されるべき仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム６０及び７０の機能ブロック図を示している。仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム６０は、硬判定方式を採用する図１２の受信装置９０２に対応するシステムであり、仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム７０は、従来の軟判定方式を採用する図１３の受信装置９０２ａに対応するシステムである。
【００９９】
図７の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム６０には、符号系列生成部１１、符号化処理部１２、セレクタ１３、相関処理部２５、硬判定部２６ａ及び復号処理部２７ａが設けられる。硬判定部２６ａは、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］から出力されるＭ個の相関値の内、最大の相関値を特定し、最大の相関値を出力する相関器に対応するデータが送信データであると推定する。例えば、Ｍ＝４であって且つ拡散用の符号系列Ｃａ1に対応する送信データがＤ1＝［−１，−１］である場合において、相関器２５［１］が最大の相関値を出力した時、硬判定部２６ａは、データＤ1が送信されたと推定して、推定データ［−１，−１］を出力する。復号処理部２７ａは、硬判定部２６ａから出力される推定データをビタビ復号（硬判定ビタビ復号）することによって、復号データを生成する。
【０１００】
図８の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム７０には、符号系列生成部１１、符号化処理部１２、セレクタ１３、相関処理部２５、軟判定部２６ｂ及び復号処理部２７ｂが設けられる。軟判定部２６ｂは、図１３の軟判定部９２６ａと同様の動作を行う。即ち、軟判定部２６ｂは、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］から出力されるＭ個の相関値の内、１番目に大きい相関値ｒa及び２番目に大きい相関値ｒbを特定し、それらの相関値の差（ｒa−ｒb）を軟判定値として出力する。ｒa及び後述のｄa,iにおける“ａ”及びｒbにおける“ｂ”は、夫々、１以上Ｍ以下の何れかの整数値をとる（但し、ａ≠ｂ）。
【０１０１】
軟判定部２６ｂから出力される、１シンボル分の受信データＤ’に対する軟判定値は、
（ｒa−ｒb）［ｄa,1，ｄa,2，・・・，ｄa,L］、
である。即ち、受信データＤ’のｉ番目のビットのデータに対する軟判定値は“（ｒa−ｒb）ｄa,i”である。
【０１０２】
従って、例えば、Ｌ＝２及びＭ＝４であって、且つ、
Ｄ1＝［−１，−１］、
Ｄ2＝［−１，１］、
Ｄ3＝［１，−１］、
Ｄ4＝［１，１］
である場合において、１及び２番目に大きい相関値が夫々ｒ2及びｒ3であったとすると（即ち、ａ＝２且つｂ＝３であったとすると）、軟判定部２６ｂから出力される、受信データＤ’の１及び２番目のビットのデータに対する軟判定値は、夫々、（ｒ3−ｒ2）及び（ｒ2−ｒ3）となる。このように、軟判定部２６ｂからの軟判定値には、大きさが３番目、４番目・・・の相関値に関する情報が一切含まれない。
【０１０３】
仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０、６０及び７０において、符号化処理部１２から出力される符号化データに応じて選択された拡散用の符号系列（送信符号系列）に加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）を重畳したものを受信系列信号（受信符号系列）として相関器２５［１］〜２５［Ｍ］に与える一方、逆拡散用の符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMを夫々相関器２５［１］〜２５［Ｍ］に与えた。また、このシミュレーションにおいては、各相関器に入力される受信符号系列の位相と各相関器に入力される逆拡散用の符号系列の位相とが一致していると共に、軟判定部２６による軟判定値の算出に利用されるＳＮ比は既知であることを想定した。
【０１０４】
また、図９に、符号化処理部１２として採用可能な畳み込み符号化器８０の機能ブロック図を示す。畳み込み符号化器８０は、拘束長７、符号化率１／２の畳み込み符号化器であり、地上波デジタル放送においても使用されている。シミュレーションにおいて、この畳み込み符号化器８０を符号化処理部１２として用いた。畳み込み符号化器８０には、６つの遅延器と、２を法とする加算器８１及び８２と、が備えられている。
【０１０５】
１つの離散時刻において、１ビットの情報データが畳み込み符号化器８０に入力されると共に２ビットの符号化データが畳み込み符号化器８０から出力される。加算器８１及び８２から符号化データが出力されるが、加算器８１から出力される符号化データを特に第１符号化データと呼び、加算器８２から出力される符号化データを特に第２符号化データと呼ぶ。単位時間の経過と共に順次訪れる離散時刻ｔ、ｔ＋１、ｔ＋２、ｔ＋３、ｔ＋４、ｔ＋５、ｔ＋６において、符号化処理部１２に入力される１ビットの情報データを夫々ｚt、ｚt+1、ｚt+2、ｚt+3、ｚt+4、ｚt+5、ｚt+6にて表し、加算器８１から出力される１ビットの第１符号化データを夫々ｘt、ｘt+1、ｘt+2、ｘt+3、ｘt+4、ｘt+5、ｘt+6にて表し、加算器８２から出力される１ビットの第２符号化データを夫々ｙt、ｙt+1、ｙt+2、ｙt+3、ｙt+4、ｙt+5、ｙt+6にて表す。そうすると、情報データと符号化データの関係は下記式（１３ａ）及び（１３ｂ）のように表される。即ち、ｚt、ｚt+3、ｚt+4、ｚt+5及びｚt+6を、２を法として加算したものがｘt+6であり、ｚt、ｚt+1、ｚt+3、ｚt+4及びｚt+6を、２を法として加算したものがｙt+6である。
【０１０６】
【数１３】
2010093519.tif 000015
【０１０７】
図１０は、畳み込み符号化器８０における入力データ列と出力データ列の関係を示している。入力データ列は、情報データｚt、ｚt+1、ｚt+2、ｚt+3・・・から成り、出力データ列は、第１符号化データｘt、ｘt+1、ｘt+2、ｘt+3・・・と、第２符号化データｙt、ｙt+1、ｙt+2、ｙt+3・・・とから成る。
【０１０８】
畳み込み符号化器８０が符号化処理部１２として利用される場合、送信装置１（図１参照）又はＭ−ａｒｙ通信システム５０、６０若しくは７０におけるセレクタ１３は、Ｌビットの第１符号化データに応じて送信符号系列を選択する第１選択動作と、Ｌビットの第２符号化データに応じて送信符号系列を選択する第２選択動作とを交互に実行する。即ち、Ｌ＝２及びＭ＝４である場合、時刻ｔ＋１において、２ビットの第１符号化データ（ｘt及びｘt+1）に応じて時刻ｔ＋１における送信符号系列を選択し、時刻ｔ＋２において、２ビットの第２符号化データ（ｙt及びｙt+1）に応じて時刻ｔ＋２における送信符号系列を選択し、時刻ｔ＋３において、２ビットの第１符号化データ（ｘt+2及びｘt+3）に応じて時刻ｔ＋３における送信符号系列を選択し、時刻ｔ＋４において、２ビットの第２符号化データ（ｙt+2及びｙt+3）に応じて時刻ｔ＋４における送信符号系列を選択する。時刻ｔ＋５以降も同様である。
【０１０９】
２ビットの第１及び第２符号化データ（ｘt及びｙt）に応じて時刻ｔにおける送信符号系列の選択を行うという選択動作（以下、標準選択動作という）をセレクタ１３に行わせることも可能であるが、標準選択動作を採用した場合において、時刻ｔに比較的大きな雑音が発生すると、時刻ｔにおける２ビットの符号化データ（ｘt及びｙt）が共に誤って伝送される確率が高くなる。ｘt及びｙtが共に誤って伝送されると、ビタビ復号によって正しい入力データ（情報データ）が復号される確率が低減する。
【０１１０】
一方、上述ように第１及び第２選択動作を交互実行すれば、或る時刻に比較的大きな雑音が発生したとしても、第１及び第２符号化データの内の一方は、正しく伝送されることが期待される。例えば、２ビットの第１符号化データ（ｘt及びｘt+1）の伝送中に比較的大きな雑音が発生して、それらが正しく伝送されなかったとしても、続く２ビットの第２符号化データ（ｙt及びｙt+1）の伝送中における雑音が小さければ、第２符号化データ（ｙt及びｙt+1）は正しく伝送される。結果、その第２符号化データ（ｙt及びｙt+1）から正しい入力データ（情報データ）が復号されることが期待される。
【０１１１】
また、このシミュレーションにおいては、Ｍ＝２５６とし、符号系列Ｃａ1〜ＣａM及び符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMとして、符号長Ｊが２５６のアダマール系列を用いた。
【０１１２】
図１１に、このシミュレーションの結果を表す、ＳＮ比とビット誤り率の関係を示す。図１１において、曲線３１１、３１２及び３１３は、受信信号（相関処理部２５の入力信号）のＳＮ比と復号データのビット誤り率との関係を示している。但し、実線曲線３１１は図６の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０におけるそれを、破線曲線３１２は図７の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム６０におけるそれを、破線曲線３１３は図８の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム７０におけるそれを示している。
【０１１３】
軟判定方式を採用する仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０及び７０の方が、硬判定方式を採用する仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム６０よりも、誤り率特性が良い。軟判定方式を採用する仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０及び７０を比較した場合、仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム５０の方が、仮想Ｍ−ａｒｙ通信システム７０よりも、同一のビット誤り率に対して約０．２ｄＢ、特性が改善されていることが分かる。
【０１１４】
上述したように、図８の軟判定部２６ｂ（及び図１３の軟判定部９２６ａ）からの軟判定値には、大きさが３番目、４番目・・・の相関値に関する情報が一切含まれない。一方、図２及び図６の軟判定部２６では、逆拡散用の符号系列Ｃｂkが送信符号系列に対応している確率（正解確率）ｐkを相関値ｒ1〜ｒMに基づいて推定する操作を、符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMの夫々に対して行い、推定した各確率に基づいて軟判定値を求める。このため、１及び２番目に大きい相関値を出力する相関器以外の相関器の対応データが送信データと一致しているケースにおいても（換言すれば、１及び２番目に大きい相関値を出力する相関器以外の相関器に信号成分が入力されているケースにおいても）、軟判定部２６による軟判定は有効に機能する。この有効性は、上記のシミュレーション結果からも理解される。
【０１１５】
［正解確率の変形推定方法］
上述の正解確率推定方法では、相関値ｒ1〜ｒMを代入した上記式（６）に従って正解確率ｐ1〜ｐMが推定されているが、十分に小さい相関値に対する正解確率は十分に小さく、十分に小さい相関値を出力する相関器の対応データが送信データに一致している確率は無視できる程度に小さい。これに鑑み、上述の正解確率推定方法を、以下のように変形することが可能である。正解確率の変形推定方法を説明する。
【０１１６】
この変形推定方法において、軟判定部２６は、相関器２５［１］〜２５［Ｍ］から出力されるＭ個の相関値の内、大きさが１〜ＭA番目に大きい相関値を上位相関値に分類する共に、残りのＭB個の相関値を下位相関値に分類する。ここで、ＭAは２以上の整数であると共にＭBは１以上の整数であり、且つ、Ｍ＝ＭA＋ＭBが成立する。相関器から上位相関値を出力させる逆拡散用の符号系列を上位符号系列と呼び、相関器から下位相関値させる逆拡散用の符号系列を下位符号系列と呼ぶ。
【０１１７】
軟判定部２６に内在する確率判定部（不図示）は、ＭA個の上位相関値を用いてＭA個の上位符号系列に対する各正解確率を推定する。一方で、下位相関値に対応する相関器に信号成分が入力されている可能性は極めて低いことに鑑み、ＭB個の下位符号系列に対する各正解確率はゼロであると推定する。
【０１１８】
説明の簡略化のため、以下では、相関器２５［１］〜２５［ＭA］から出力されるＭA個の相関値ｒ1〜ｒMAが上位相関値であって、相関器２５［ＭA＋１］〜２５［Ｍ］から出力されるＭB個の相関値ｒMA+1〜ｒMが下位相関値である場合を考える。この場合、軟判定部２６は、下記式（１４）に従って、上位符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMAが送信符号系列に対応している確率（正解確率）ｐ1〜ｐMAを求める。一方で、下位符号系列ＣｂMA+1〜ＣｂMが送信符号系列に対応している確率（正解確率）ｐMA+1〜ｐMはゼロであると推定する。式（１４）における“ｋ”は、１以上ＭA以下の何れかの整数をとる。尚、“ＭA”及び“ｉ≠ｋ”を伴ったΠｑiは、ｑkを除くｑ1、ｑ2、・・・及びｑMAの積を表す。
【０１１９】
【数１４】
2010093519.tif 000016
【０１２０】
例えば、Ｍ＝８且つＭA＝６である場合、上位符号系列Ｃｂ1が送信符号系列に対応している確率ｐ1は、式（１４）に従い、上位相関値ｒ1の正解確率密度関数ｆ（ｒ1）の値と、上位相関値ｒ2の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ2）の値と、上位相関値ｒ3の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ3）の値と、上位相関値ｒ4の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ4）の値と、上位相関値ｒ5の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ5）の値と、上位相関値ｒ6の不正解確率密度関数ｆ’（ｒ6）の値と、の積となる。関数ｆ（ｒ1）、ｆ’（ｒ2）、ｆ’（ｒ3）、ｆ’（ｒ4）、ｆ’（ｒ5）及びｆ’（ｒ6）に対して、夫々、相関器２５［１］〜２５［６］の出力相関値ｒ1、ｒ2、ｒ3、ｒ4、ｒ5及びｒ6を代入すれば、それらの関数の値が求まって正解確率ｐ1が導出される。
【０１２１】
つまり、上位符号系列Ｃｂ1が送信符号系列と一致していると想定した場合における上位相関値ｒ1の確率密度関数（即ち、正解確率密度関数ｆ（ｒ1））に上位相関値ｒ1を代入して得た値と、上位符号系列Ｃｂ1が送信符号系列と一致していると想定した場合における上位相関値ｒ2〜ｒ6の確率密度関数（即ち、不正解確率密度関数ｆ’（ｒ2）〜ｆ’（ｒ6））に上位相関値ｒ2〜ｒ6を代入して得た値と、の積を求めることによって、正解確率ｐ1が推定される（但し、Ｍ＝８且つＭA＝６の時）。
【０１２２】
同様に、上位符号系列Ｃｂ2が送信符号系列と一致していると想定した場合における上位相関値ｒ2の確率密度関数（即ち、正解確率密度関数ｆ（ｒ2））に上位相関値ｒ2を代入して得た値と、上位符号系列Ｃｂ2が送信符号系列と一致していると想定した場合における上位相関値ｒ1、ｒ3〜ｒ6の確率密度関数（即ち、不正解確率密度関数ｆ’（ｒ1）、ｆ’（ｒ3）〜ｆ’（ｒ6））に上位相関値ｒ1、ｒ3〜ｒ6を代入して得た値と、の積を求めることによって、正解確率ｐ1が推定される（但し、Ｍ＝８且つＭA＝６の時）。同様にして、他の上位符号系列に対する正解確率（今の例において、ｐ3〜ｐ6）も推定される。一方で、下位符号系列に対する正解確率（今の例において、ｐ7及びｐ8）はゼロであると推定される。
【０１２３】
軟判定部２６は、ＳＮ比推定部２８にて推定されたＳＮ比により規定されるσ2を、式（１４）におけるσ2として用いて、上位符号系列に対する正解確率を推定する。軟判定値の導出動作及びビタビ復号動作を含む、正解確率が推定された後の動作は、上述した通りである。
【０１２４】
式（１４）に基づく変形推定方法を用いて正解確率を推定するようにしても、式（６）を用いる場合と同程度の誤り率特性を得ることができる。下位相関値を出力する相関器の対応データが送信データに一致している確率は無視できる程度に小さい、と考えられるからである。
【０１２５】
尚、上述したようにＭAは２以上の任意の整数とされるが、ＭA＝２とすると、１及び２番目に大きい相関値を出力する相関器以外の相関器に信号成分が入力されるケースへの対応が困難となる。故に、ＭAは、３以上の整数とする方が望ましく、Ｍになるだけ近い方が望ましい。
【０１２６】
＜＜変形等＞＞
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈５を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【０１２７】
［注釈１］
上述の実施形態では、誤り訂正符号として畳み込み符号を用い、受信装置側で畳み込み符号を復号するためのビタビ復号を行っているが、畳み込み符号以外の誤り訂正符号を用いるようにしてもよい。例えば、誤り訂正符号としてターボ符号を用いるようにしてもよい。この場合、図１の符号化処理部１２は、情報データをターボ符号化処理によってターボ符号に変換し、ターボ符号のデータを符号化データとして出力する。一方で、図２の復号処理部２７は、軟判定部２６から出力される軟判定値に基づき、ターボ符号を復号するためのターボ復号を実行することにより復号データを生成する。
【０１２８】
［注釈２］
拡散用の符号系列Ｃａ1〜ＣａMと逆拡散用の符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMとが同じである場合を上述したが、本発明は、これに限定されない。
【０１２９】
受信装置２側の符号系列生成部２３が、符号系列Ｃａ1〜ＣａMと完全に一致している符号系列を生成する必要は必ずしもなく、符号系列Ｃａ1〜ＣａMとの類似性が高い符号系列（換言すれば、相関が大きい符号系列）を符号系列Ｃｂ1〜ＣｂMとして生成すれば足る。即ち、符号系列Ｃａmと符号系列Ｃｂmとが、一部において異なっていても良い（ここで、ｍは１以上Ｍ以下の整数）。拡散用の符号系列と逆拡散用の符号系列との間に相違があると、相違がない場合に比べて相関演算により得られる相関値が小さくなるが、受信装置２が適用されるシステムにおいて許容される誤り率を実現できれば、それらに若干の相違があっても構わない。
【０１３０】
［注釈３］
また、相関処理部２５に含まれる相関器の個数を、Ｍ個未満とすることもできる。この場合、１つの相関器を時分割で用いることにより、１つの相関器に複数の符号系列（逆拡散用の符号系列）に対応する相関演算を実行させればよい。
【０１３１】
［注釈４］
また、送信装置１及び受信装置２の夫々は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。
【０１３２】
［注釈５］
送信装置１及び受信装置２の夫々を、様々な通信機器（又は通信機器を含む電子機器）に搭載することが可能である。例えば、受信装置２は、携帯電話機（不図示）や放送受信機に搭載される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施形態に係る送信装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る受信装置の機能ブロック図である。
【図３】１つの符号系列の構造を示す図である。
【図４】雑音がないと仮定した場合における、図２の各相関器の出力値を示す図である。
【図５】図２の軟判定部の内部ブロック図の例を示す図である。
【図６】シミュレーションにて用いた、第１の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システムの機能ブロック図である。
【図７】シミュレーションにて用いた、第２の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システムの機能ブロック図である。
【図８】シミュレーションにて用いた、第３の仮想Ｍ−ａｒｙ通信システムの機能ブロック図である。
【図９】符号化処理部として利用される畳み込み符号化器の機能ブロック図である。
【図１０】図９の畳み込み符号化器における入力データ列と出力データ列の関係を示す図である。
【図１１】仮想Ｍ−ａｒｙ通信システムにおけるＳＮ比とビット誤り率の関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】硬判定方式を採用した、従来のＭ−ａｒｙ通信システムの機能ブロック図である。
【図１３】軟判定方式を採用した、従来のＭ−ａｒｙ通信システムの機能ブロック図である。
【図１４】図１３のＭ−ａｒｙ通信システムにおける問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  送信装置
２  受信装置
１１  符号系列生成部
１２  符号化処理部
１３  セレクタ
２３  符号系列生成部
２４  同期制御部
２５  相関処理部
２６  軟判定部
２７  復号処理部
２８  ＳＮ比推定部
【図１】
2010093519.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010093519.tif 000021
【図６】
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【図７】
2010093519.tif 000023
【図８】
2010093519.tif 000024
【図９】
2010093519.tif 000025
【図１０】
2010093519.tif 000026
【図１１】
2010093519.tif 000027
【図１２】
2010093519.tif 000028
【図１３】
2010093519.tif 000029
【図１４】
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