(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信機における符号化された信号をデコードする方法であって、前記符号化された信号は送信機によりインタリーブされ、前記方法は、
（ａ）前記符号化された信号を受信する段階、
（ｂ）一群の加算されたエネルギ値に対しノンリニア関数を適用することによって前記符号化された信号を処理して１組の対数尤度値を発生する段階、
（ｃ）前記１組の対数尤度値をデインタリーブする段階、
（ｄ）前記１組の対数尤度値から１組の条件ソフト決定メトリックを発生する段階、
（ｅ）ハード符号化シンボル値に基づき前記１組の条件ソフト決定メトリックからビットメトリックを発生する段階、
（ｆ）ビットメトリックから複数の分岐メトリックを発生する段階、
（ｇ）前記複数の分岐メトリックから生き延びた分岐メトリックを選択する段階、
（ｈ）生き延びた分岐メトリックの所定の数の選択に基づきパス決定ヒストリデータを発生する段階、
（ｉ）前記生き延びた分岐メトリックおよびパス決定ヒストリデータから符号化の前の信号を推定する段階、そして
（ｊ）前記パス決定ヒストリデータからハード符号化シンボル値を発生する段階、
を具備する受信機における符号化された信号をデコードする方法。
【請求項２】
前記１組の対数尤度値を発生する段階は一群の加算されたエネルギ値に対しノンリニア関数を適用することによって行なわれ、前記ノンリニア関数は静的チャネルに対してゼロ次修正ベッセル関数であるかあるいはレーリーフェードチャネルに対してヌル関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１組の条件ソフト決定メトリックのサイズはシンボルインデクスのどこに考慮中の特定のビットが所在するかに依存する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ハード符号化シンボル値を発生する段階はさらに各々のデコーダ状態に対して前記パス決定ヒストリデータをたたみ込み符号化する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
符号化された信号をデコードするための装置であって、前記符号化された信号は送信機によりインタリーブされ、前記装置は、
（ａ）前記符号化された信号を受信しかつ前記符号化された信号をデインタリーブのために適した形式に処理するための受信機、
（ｂ）ノンリニア関数を介して前記受信機に結合され１組の対数尤度値を生成するためのデインタリーバ、
（ｃ）前記１組の対数尤度値から１組の条件ソフト決定メトリックを発生するための条件ソフト決定メトリック発生器、
（ｄ）ハード符号化シンボル値に基づき前記１組の条件ソフト決定メトリックからビットメトリックを発生するためのビットメトリック発生器、そして
（ｅ）前記ビットメトリックをデコードして符号化の前の信号の推定値を生成するための手段、
を具備する、符号化された信号をデコードするための装置。
【請求項６】
さらに、
（ｅ）一連のビットメトリックから複数の分岐メトリックを発生するための分岐メトリック発生器、
（ｆ）前記複数の前記メトリックに基づきパスメトリックを決定するためのパスメトリック計算機、
（ｇ）前記パスメトリックから前記信号を推定するためのトレリス計算機、そして
（ｈ）１組のパス決定ヒストリデータを前記ビットメトリック発生器に供給されるハード符号化シンボル値へと符号化するためのたたみ込みエンコーダ、
を具備する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記たたみ込みエンコーダによって供給されるハード符号化シンボルデータは前記１組の条件ソフト決定メトリックから最もありそうなビットメトリックを決定する上で使用するための符号化されたパスヒストリを提供する、請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般的には無線通信システムに関し、かつより特定的には、無線通信システムにおける直交符号化された信号（orthogonally  encoded  signal）のデコードまたは復号（decoding）に関する。
発明の背景
通信システムは数多くの形式をとる。一般に、通信システムの目的は情報を有する信号を、１つのポイントに位置する、ソースから幾らかの距離だけ離れた他のポイントに位置する、ユーザのデスティネイションに伝達することである。通信システムは一般に３つの基本的な構成要素、即ち送信機、チャネルおよび受信機、から構成される。送信機はメッセージ信号をチャネルによって送信するのに適した形式に処理する機能を有する。メッセージ信号のこの処理は変調と称される。チャネルの機能は送信機の出力と受信機の入力との間の物理的接続を提供することである。受信機の機能は元のメッセージ信号の推定値（estimate）を生成するように受信された信号を処理することである。受信信号のこの処理は復調と称される。
２つの形式の２方向通信チャネルが存在し、即ち、ポイント−ポイント（point−to−point）チャネルおよびポイント−マルチポイント（point−to−multipoint）チャネルである。ポイント−ポイントチャネルの例は有線を含む（例えば、ローカル電話伝送、マイクロ波リンク、および光ファイバ）。これに対し、ポイント−マルチポイントチャネルは単一の送信機から同時に数多くの受信局に到達できる能力を提供する（例えば、セルラ無線電話通信システム）。これらのポイント−マルチポイントシステムはまたマルチアドレスシステム（Multiple  Address  Systems:MAS）と称される。
アナログおよびデジタル伝送方法は通信チャネルによってメッセージ信号を送信するために使用される。デジタル方法を使用することはアナログ方法に対して幾つかの動作上の利点を提供し、これらの利点はそれらに限定されるものではないが、チャネルノイズに対する免疫性の増大、システムの柔軟性ある動作、異なる種類のメッセージ信号の送信のための共通のフォーマット、暗号化の使用による通信の改善された保安性、および容量の増大を含む。
これらの利点はシステムの複雑さの増大という犠牲を払って達成される。しかしながら、超大規模集積（VLSI）技術の使用により、ハードウエアを構築するコスト効率のよい方法が開発されてきている。
メッセージ信号（アナログまたはデジタル）をバンドパス通信チャネルによって送信または伝送するためには、該メッセージ信号はチャネルによる効率的な送信に適した形式に処理されなければならない。メッセージ信号の変更は変調と称される処理によって達成される。この処理は変調された波形のスペクトルが割り当てられたチャネルの帯域幅に整合するような方法で前記メッセージ信号に従ってキャリア波または搬送波の幾つかのパラメータを変えることを含む。これに対して、受信機はチャネルを通って伝搬した後の送信信号の劣化したものから元のメッセージ信号を再生することが要求される。この再生は復調と称されるプロセスを使用して達成され、これは送信機において使用された変調プロセスの逆である。
効率的な送信を提供することに加えて、変調を行うための他の理由がある。特に、変調を使用することは多重化を可能にし、即ち幾つかのメッセージソースからの信号の共通のチャネルによる同時的な送信である。また、変調はメッセージ信号をノイズおよび妨害の影響を受けにくい形式に変換するために使用できる。
多重化された通信システムのために、システムは典型的には数多くの遠隔ユニット（即ち、加入者ユニット）から構成され、該遠隔ユニットは通信チャネルによる資源の連続的な使用よりはむしろ通信チャネル資源の短いまたは離散的な部分の間通信チャネルによってアクティブなサービスを受けることを要求する。従って、通信システムは同じ通信チャネルによって短い期間の間数多くの遠隔ユニットと通信する特性を導入するよう設計されてきている。これらのシステムはマルチアクセス通信システムと称される。
１つの形式のマルチアクセス通信システムはスペクトル拡散（spread  spectrum）システムである。スペクトル拡散システムにおいては、送信信号が通信チャネル内の広い周波数帯域にわたり拡散される変調技術が使用される。前記周波数帯域は送られる情報を送信するのに必要な最小の帯域幅よりずっと広くされる。例えば、音声信号はその情報それ自体のたった２倍の帯域幅で振幅変調（AM）によって送ることができる。他の形式の変調、例えば低偏移周波数変調（FM）または単側波帯AM、もまた情報それ自体の帯域幅と比較できる程度の帯域幅で情報が送信できるようにする。しかしながら、スペクトル拡散システムにおいては、たった数キロヘルツの帯域幅を備えた変調ベースバンド信号（例えば、音声チャネル）は何メガヘルツもの広さの周波数帯域を占有しかつ該周波数帯域によって送信される信号に変換される。これは送信されるべき信号を送られるべき情報によっておよび広帯域符号化信号によって変調することにより達成される。３つの一般的な形式のスペクトル拡散通信技術が存在しそれらは以下のものを含む。
ダイレクトシーケンス
ビットレートが情報信号の帯域幅よりずっと高いデジタルコードシーケンスによるキャリアの変調である。このようなシステムは「ダイレクトシーケンス（Direct  Sequence）」変調システムと称される。
ホッピング（Hopping）
あるコードシーケンスによって指示されるパターンでキャリア周波数を離散的に増分してシフトするものである。これらのシステムは「周波数ホッパーズ（frequency  hoppers）」と称される。送信機は幾つかの周波数の組の中で周波数から周波数へとジャンプし、周波数を使用する順序はコードシーケンスによって決定される。同様に、「時間ホッピング」および「時間−周波数ホッピング」はコードシーケンスによって規制される送信の時間を有する。
チャープ（Chirp）
キャリアがある与えられたパルス期間の間に広い帯域にわたり掃引するパルスFMまたは「チャープ」変調である。情報（即ち、メッセージ信号）は幾つかの方法によりスペクトル拡散信号に埋め込むことができる。１つの方法は情報をそれが拡散変調のために使用される前に拡散コードに加えることである。この技術はダイレクトシーケンスおよび周波数ホッピングシステムにおいて使用することができる。送られる情報はそれを拡散コードに加える前にデジタル形式でなければならず、それは拡散コードと情報、典型的には２進コード、の組合わせはモジュロ２の加算を含むからである。あるいは、情報またはメッセージ信号はそれを拡散する前にキャリアを変調するのに使用することができる。
従って、スペクトル拡散システムは２つの特性を持たなければならず、即ち（１）送信帯域幅は送られる情報の帯域幅またはレートよりもずっと大きくあるべきであり、かつ（２）送られる情報以外の何らかの関数または機能が使用されて結果として得られる変調チャネル帯域幅を決定することである。
スペクトル拡散通信システムはマルチアクセス通信システムとすることができる。１つの形式のマルチアクセススペクトル拡散システムは符号分割多元接続（CDMA）システムである。CDMAシステムにおいては、２つの通信ユニットの間の通信は独自のユーザ拡散コードによって通信チャネルの周波数帯域にわたり各々の送信信号を拡散することにより達成される。その結果、送信される信号は前記通信チャネルの同じ周波数帯域内にありかつ独自のユーザ拡散コードによってのみ分離される。これらの独自のユーザ拡散コードは好ましくはお互いに対して直交し、従って拡散コードの間の相互相関がほぼゼロとなるようにされる。CDMAシステムはダイレクトシーケンスまたは周波数ホッピング拡散技術を使用することができる。特定の送信信号は前記特定のユーザ拡散コードに関連するユーザ拡散コードによって通信チャネル内の信号の単一の合計を表すものを逆拡散し、従って前記特定の拡散コードに関する所望のユーザ信号のみが増強され一方すべての他のユーザに対する他の信号は増強されないようにすることによって通信チャネルから復元することができる。
当業者にはCDMA通信システムにおいてお互いからデータ信号を分離するために使用できる幾つかの異なる拡散コードが存在することを理解するであろう。これらの拡散コードは、それらに限定されるものではないが、擬似ノイズ（pseudo  noise:PN）コードおよびウォルシュコードを含む。ウォルシュコードはアダマールマトリクス（Hadamard  matrix）の１つの行または列に対応する。例えば、64チャネルのCDMAスペクトル拡散システムにおいては、特定の互いに直交するウォルシュコードが64×64のアダマールマトリクス内の64のウォルシュコードの組から選択できる。また、特定のデータ信号を該特定のデータ信号を拡散するために特定のウォルシュコードを使用することにより他のデータ信号から分離することができる。
さらに、当業者には拡散コードはデータ信号をチャネルコード化（channel  code）するために使用できることが理解されるであろう。
データ信号はチャネルコード化して送信信号が、ノイズ、フェーディング、およびジャミングのような、種々のチャネル損傷の影響によりよく耐えることができるようにすることにより通信システムの性能を改善する。典型的には、通信路符号化またはチャネルコード化はビットエラーの確率を低減し、および／またはノイズ密度ごとのビット当たりのエネルギ（Eb/N0）を低減して、データ信号を送信するためにさもなければ必要とされるものよりもより大きな帯域幅を使用するという犠牲を払って信号を復元する。例えばフォルシュコードはその後の送信のためにデータ信号を変調する前にデータ信号をチャネルコード化するために使用できる。
典型的なスマートカード拡散送信は情報信号の帯域幅を拡張し、拡張された信号を送信し、かつ受信された拡散スペクトルを元の情報信号の帯域幅に再マッピングすることにより所望の情報信号を復元する。スペクトル拡散シグナリングにおいて使用される一連の帯域幅変換は通信システムがノイズの多い信号環境または通信チャネルにおいて比較的エラーのない信号を伝達できるようにする。通信チャネルからの送信された情報信号の復元の品質は幾つかのEb/N0に対しエラー率（特定の時間スパンまたは受信ビットスパンにわたる送信信号の復元におけるエラーの数）によって測定される。エラー率が増大するに応じて、受信パーティにおいて受信される信号の品質は低下する。その結果、通信システムは典型的にはエラー率をある上限または最大値に制限するよう設計され、それによって受信信号の品質の劣化が制限される。CDMAスペクトル拡散通信システムにおいては、エラー率は通信チャネル内の同時的なしかしながら符号分割されたユーザの数に直接関係する通信チャネルにおけるノイズ妨害レベルに関連する。従って、最大エラー率を制限するためには、通信チャネル内の同時に符号分割されるユーザの数が制限される。しかしながら、エラー率はチャネルコード化機構を使用して低減できる。従って、チャネルコード化機構を使用することにより、通信チャネルにおける同時的なユーザの数は増大することができ、一方依然として同じ最大エラー率限界を維持することができる。
直交拡散構造、それがウォルシュコードであれPNコードであれ、使用することに固有の性能改善特性を達成するための基礎として、システムの送信機はインタリーブされたデータインボルを対応する拡散コード内にマッピングしなければならない。これらの符号化された信号の「逆マッピング（demapping）」は次にシステム内の相関受信機によって行われ、その出力は「ソフト決定メトリック（soft  decision  metric）」でありこれは次にデコードのためにデコードに供給される。従って、最終的に受信機の精度および感度を決定するのはこの「ソフト決定メトリック」の精度である。
従来技術のシステムはしばしばソフト決定メトリックをこれらのメトリックの間の依存性を考慮することなく各々の符号化されたビットに対して決定する。図１はそのようなシステムを示す。特に、図１は従来技術の通信システムを示し、この場合デジタル情報信号110はたたみ込み符号化され112、インタリーブされ116かつ直交符号化される120。例えば64−aryの直交符号化においては、インタリーブされたデータシンボル116は６つの組にグループ分けされ64の直交符号の内の１つを選択して前記１組の６つのデータシンボルを表す。これら64の直交符号は好ましくは64×64のアダマールマトリクスからのウォルシュコードに対応し、１つのウォルシュコードは前記マトリクスの単一の行または列である。直交エンコーダ120は入力データシンボル116に対応する一連のウォルシュコード122を出力する。該一連のウォルシュコード122はアップコンバートされ124かつ送信される128,129。
この直交符号化された、スペクトル拡散信号130は次に幾らかの距離だけ離れた受信機アンテナ131で受信される。復調136の前に該信号130に対してフロントエンド処理が行われ132、復調136では前記信号は同相140Aおよび直角位相138A成分のデジタルサンプルに分解される。前記デジタルサンプルの２つの成分138A,140Aは次に所定の長さのグループ（例えば、64サンプルの長さのグループ）のサンプル信号にグループ化され高速アダマール変換器142,144の形式の直交デコーダに独立に入力され、高速アダマール変換器142,144は複数の変換器出力信号（例えば、64サンプルの長さのグループが入力された場合、64の変換器出力信号が発生される）。前記出力信号は２乗され148,158および加算される162A。さらに、各々の変換器出力は関連するインデクスデータシンボルを有し、該インデクスデータシンボルは変換器出力信号が対応する１組の互いに直交する符号内からのどの特定の直交符号かを示す。（例えば、64サンプルの長さのグループが入力された時、６ビットの長さのインデクスデータシンボルが変換器出力信号と関連されて前記変換器出力信号が対応する特定の64ビットの長さの直交符号を示す）。その後、変換器出力信号のグループ160および166内の各々の変換器出力信号は変換器出力２乗メカニズム148および158によってそれぞれ２乗される。その後、変換器出力信号が同じ直交符号に対応することを示す関連するインデクスデータシンボルを有する各々の対の２乗された変換器出力信号150,154（即ち、変換器出力信号２乗メカニズム148および158の各々から１つ）を一緒に加算する加算メカニズム152によって（例えば、64の変換器出力信号が発生される場合）１つのグループのエネルギ値156A,…,Nが発生される。
レーキ受信機156A,156B,…,156Nの各ブランチからの結果として得られる信号156Aの各グループにおいて同じインデクスを備えたエネルギ値が次に加算されて164一群の加算されたエネルギ値166を提供する。１つのグループの加算されたエネルギ値166におけるインデクスｉを備えたエネルギ値はこのグループの加算されたエネルギ値166を発生するサンプル信号のグループがｉ番目のウォルシュシンボルに対応する信頼度（ａ  measure  of  confidence）に対応する。関連するインデクスを備えた前記グループの加算されたエネルギ値は次にデュアルマキシマメトリック発生器（dual  maxima  metric  generator）168に送られ、そこで各々の符号化されたデータビットに対する単一のメトリックが決定され、それによって単一の組の統合されたソフト決定データ170を生成する。該統合ソフト決定データ170は次に最終的な最有デコード176の前にデインタリーブされる（deinterleaved）172。上に述べたように、デュアルマキシマメトリック発生器168においてこの場合行われる、ソフト決定メトリック決定は受信機の感度を決定する上で大きな役割を果たす。
従来技術に対してなされた改善を完全に理解するために、デコードまたは復号プロセス、かつ特に従来技術のソフト決定プロセス（soft  decision  process）のさらに詳細な説明を行うのがよいであろう。前記デュアルマキシマメトリック発生器168は加算器164から関連するシンボルインデクスを備えた一群の加算されたエネルギ値166を受信する。初めに、デュアルマキシマメトリック発生器168は前記シンボルインデクスの２進等価値の最初のデジットとして“0"を有するすべてのシンボルの最大のエネルギを有するシンボルインデクスのエネルギに対するデータセットをサーチする。次に、デュアルマキシマメトリック発生器168は前記シンボルインデクスの２進等価値の最初のデジットとして“1"を有するすべてのシンボルの最大エネルギを有するシンボルインデクスのエネルギに対する１組のデータをサーチする。デュアルマキシマ発生器は次にこれら２つのエネルギの値の差を求め、符号付きの、量子化された差分値を形成し、これは次に統合ソフト決定データ170としてデインタリーバに送られる。従って、デュアルマキシマメトリック発生器168は符号化されたビットの間の相互依存性にかかわることなく、符号化されたビットごとのベースでソフト決定メトリックを計算する。デュアルマキシマメトリック発生器168は次にこれらの動作をシンボルインデクスの他のデジットに対して反復し、従ってシンボルインデクスにおける各々のデジットに対するソフト決定値（soft  decision  value）を作成する。
受信機感度の改善はそのようなビット間の依存性を考慮することによりソフト決定メトリックが決定される手段を再規定または再定義することによって得ることができる。従って、通信システムのユーザ容量の対応する増大を実現するためにチャネル推定プロセスを改善するデコーダの必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
図１は、直交拡散コードおよびデュアルマキシマメトリックデコードを使用する従来技術の通信システムのブロック図を概略的に示す。
図２は、本発明に係わる直交拡散コードおよび条件メトリックデコードを使用する好ましい実施形態の通信システムのブロック図を概略的に示す。
図３は、本発明に係わる最大条件尤度（MCL）デコーダを概略的に示す。
図４は、デインタリーブされた対数尤度値が格納されたアレイの表現を概略的に示す。
図５は、本発明に係わる条件ソフト決定メトリックツリー図を概略的に示す。
好ましい実施形態の詳細な説明
一般的にいえば、無線通信システムの受信機において実施されるデコーダは符号化された信号をデコードするための改善された方法および装置を使用する。該受信機は複数のフィンガ内からのエネルギ値を加算して統合（aggregate）エネルギ値を設定する。該統合エネルギ値から、デインタリーバによってデインタリーブされる前にノンリニア関数発生器によって１組の対数尤度（log−likelihood）値が発生される。デインタリーブされた値はデコーダに入力され、該デコーダは元の信号をその後に関連するビットの推定におけるビットのパスヒストリ（path  histories）を導入することにより推定する。ビットのパスヒストリを使用することは元の信号の推定または評価を改善し、これは受信機の感度の増大に変わる。
より詳細には、受信機は符号化された信号をデコードするためのデコーダを備え、この場合前記符号化された信号は送信機によるインタリーブを受けている。改善されたデコードを行うためには、符号化された信号はまず受信機によって受信されかつ同相および直角位相成分に分割される。次に、該同相および直角位相成分の各々に対するエネルギ値が発生され、これらは２乗されかつ加算されて複号エネルギ値を生成する。次に、該複号エネルギ値は他の複号エネルギ値と加算されて一群の加算されたエネルギ値を生成し、かつ該一群の加算されたエネルギ値から１組の対数尤度値が発生される。該１組の対数尤度値はデインタリーブされ、前記１組の対数尤度値から１組の条件ソフト決定メトリックが発生されかつ前記１組の条件ソフト決定メトリックからハード符号化（hard  coded）シンボル値に基づきビットメトリックが発生される。
好ましい実施形態では、受信機はコヒーレントな、非コヒーレントなあるいは準コヒーレント（quasi−coherent）なレーキ受信機である。前記符号化された信号の同相および直角位相成分への分割は高速アダマール変換（FHT）によって行われ、一方前記１組の対数尤度値はノンリニア関数を一群の加算されたエネルギ値に適用することにより発生される。前記ノンリニア関数は静的チャネルに対してはゼロ次修正ベッセル関数（zero−th  order  modified  Bessel  function）であり、あるいはレーリーフェードチャネルに対してはヌル関数である。前記１組の条件ソフト決定メトリックのサイズはウォルシュシンボルインデクスのどこに考慮中の特定のビットが所在するかに依存する。
また、好ましい実施形態では、改善されたデコーダはビットメトリックから分岐メトリック（branch  metric）を発生し、該分岐メトリックからパスメトリック（path  metric）を計算し、かつ該パスメトリックからの信号を評価する。次に、デコーダは前記パスメトリックからパス決定ヒストリデータ（path  decision  history  data）を発生しかつ該パス決定ヒストリデータからハード符号化シンボル値を発生する。好ましい実施形態では、前記パスメトリックは複数の分岐メトリックからの生き延びた（surviving）分岐メトリックから構成されかつ前記ハード符号化シンボル値の発生は前記パス決定ヒストリデータをたたみ込み符号化することによって達成される。前記ハード符号化シンボル値は次にパスヒストリのたたみ込み符号化表現を提供するために使用され、それによってビットメトリック発生器が前記１組の条件ソフト決定メトリックから正しいビットメトリックを選択する確率を改善する。
図２は概略的に本発明に係わる直交拡散コードおよび条件メトリックデコードを使用した好ましい実施形態の通信システムのブロック図を示す。この実施形態は暫定標準（IS）95において規定されたリバースリンクまたは逆方向リンク（reverse  link）の状況内で動作するよう設計されていることに注目すべきである。IS−95に関するさらなる情報については、TIA/EIA/IS−95,Mobile  Station−Base  Station  Compatibility  Standard  for  Dual  Mode  Wideband  Spread  Spectrum  Cellular  System、1993年７月、参照のためここに導入、を参照されたい。それでもなお、特許請求された本発明はGroupe  Special  Mobile（ヨーロッパTDMA通信システム）、Personal  Communication  System（PCS）標準、および暫定標準54（合衆国TDMA通信システム）のための要件に記載されたような任意のデジタル的に符号化された信号をデコードするために使用することができる。
図２においては、送信機118、フロントエンド受信機132、復調器136、および受信信号の直交逆拡散162は図１に示された従来技術の通信装置のものと同じである。改善された受信機感度を可能にする大きな相違は受信機の個々の分岐からのすべての信号が加算器164によって加算された後に、最尤デコーダ180において行われるソフト決定メトリック発生において生じる。好ましい実施形態では、受信機はレーキ受信機（RAKE  receiver）であり、その一般的な動作は技術的によく知られている。
特に、図２は加算器164に供給されるレーキ受信機の個々のフィンガによって発生された一群のエネルギ値156A,…,Nを示している。加算器164は同じインデクスを備えた個々のエネルギ値（156A,…,N）の各々を加算して一群の加算されたエネルギ値166を生成する。加算されたエネルギ値166のグループにおける値の各々（例えば、インデクスｉを有する値）はウォルシュシンボル値の各々（例えば、ｉ番目のウォルシュシンボル）に対応する前記一群のサンプルされた信号の対数尤度値を計算するノンリニア関数変換器205によって変換される。一般に、ノンリニア関数変換器205の特性はノンリニアまたは非線形関数である。例えば、静的チャネル（static  channel）に対しては、それはゼロ次の修正ベッセル関数Io（ｘ）である。しかしながら、チャネルがレーリーフェーディングのチャネルである場合、対数尤度値207は単にエネルギ値それ自体である。そのような場合、変換は必要とされない。
ノンリニア関数変換205の結果は１組の対数尤度値207である。１例として、IS−95によって規定された逆方向リンク（移動ステーション−ベースステーション）によって送信される信号を使用すると、ベースステーションによって受信される信号は各々のフレームのデータに対してデコードされ、この場合各フレームは96組の対数尤度値207から構成される。これらの組は次にデインタリーバ210に向けられる。デインタリーバ210の機能は符号化プロセスの間にインタリーブされたデータシンボルをデコードするために前記対数尤度値207の組をデインタリーブすることである。特に、前記96組の対数尤度値207は、図４に示されるように、３列および32行を有する、マトリクスとして編成される。該マトリクスの各要素は一群の対数尤度値である。
対数尤度値207のデインタリーブされた組213は次に本発明に従って条件メトリックデコーダ（conditional  metric  decoder）215に送られる。ソフト決定メトリック発生のステップが行われるのは条件メトリックデコーダ215においてであり、かつ図３のブロック図を参照することにより最もよく説明できる。
図３は、概略的に本発明に係わる最大条件尤度（Maximum  Conditional  Likelihood:MCL）デコーダ215を示す。前に述べたように、対数尤度値213のデインタリーブされた組はMCLデコーダ215に供給される。対数尤度値207のデインタリーブされた組213は各々の組の対数尤度値213に対する１組の条件ソフト決定値313を生成する条件ソフト決定データ発生器310に向けられる。この組の条件ソフト決定値313のサイズはインデクスのどこに考慮中の特定のビットが所在するかに依存する。例えば、もしそれがウォルシュシンボルにおける最初のビットであれば、21-1、または発生された１つの値があるが、もしそれがウォルシュシンボルにおける６つのビットの内の第６のビットであれば、前記組に26-1、または32の値があるであろう。したがって、ウォルシュシンボルが６ビットの長さである場合、各々のウォルシュシンボルに対して条件ソフト決定データ発生器310によって発生される合計63（１＋…＋32＝63）の値があることになる。
前記組の条件ソフト決定値313は次にビットメトリック発生器315にわたされ、該ビットメトリック発生器315はハード符号化（hard  coded）シンボル値338（これについては後に説明する）に基づき、前記組の条件ソフト決定値313からビットメトリック318を選択する。ビットメトリック発生器315によって選択されたビットメトリック318は分岐メトリック計算機320に向けられ、該分岐メトリック計算機320は前記ビットメトリック318から分岐メトリック323を発生する。好ましい実施態様では、分岐メトリック323は３つのビットメトリック318から構成される。さらに、分岐メトリック323は各々のデコーダ状態に対してパスメトリック値を維持するメトリック計算機325に結合されている。メトリック計算機325はパスメトリック値および分岐メトリック323を使用してパス決定データ327を発生する。該パス決定データ327はトレリス（trellis）計算機330にわたされ、該トレリス計算機330は各々のデコーダ状態に対するパス決定データのヒストリを維持する。このヒストリからトレリス計算機330は元の情報データ信号110の推定された元のデータ信号178を決定する。
図２に戻ると、デインタリーバ210はノンリニア関数変換器215から対数尤度値207のグループを受信しかつそれらを図４に示されるようにメモリアレイ400に格納する。各々のグループの対数尤度値207はノンリニア関数変換器205から受信されかつ前記メモリアレイ要素、Ｍi,jの１つに格納される。あるフレームのデータに対して受信された第１のグループの対数尤度値207はメモリ要素Ｍ1,1に格納される。次のグループはＭ1,2に格納され、かつ第３のものはＭ1,3に格納される。デインタリーバ210が第４のグループの対数尤度値207を受信したとき、メモリアレイのポインタは１行下に移動しかつこのグループをメモリ要素Ｍ2,1に格納する。デインタリーバ210はグループのデータを受信しかつそれらを列にわたって順次格納し続けかつメモリアレイ400のメモリ要素Ｍ32,3が満たされるまで行を下る。この時点で、アレイ400における96全ての要素が満たされ、かつデインタリーバ210は今やアレイのデータをMCLデコーダ215に供給し始める。
デインタリーブ処理が以下に説明され、かつさらにビットメトリック発生プロセスの後の説明において述べる。始めに、デインタリーバ210はMCLデコーダ215のために必要に応じてのベースでメモリアレイ400からデータを読み出す。デインタリーバ210は始めにアレイ400の要素Ｍ1,1における１組の対数尤度値213を読み出しかつ該値213を条件ソフト決定データ発生器310に供給する。読み出される次の要素はＭ2,1、次にＭ3,1であり、次に行を下って第１の列における全ての要素内に含まれる対数尤度値が条件ソフト決定データ発生器310に供給されまで続けられる。デインタリーバ210が条件ソフト決定データ発生器310に１組の対数尤度値213を供給する度ごとに、条件ソフト決定データ発生器310は６ビットのウォルシュシンボルインデクスにおけるビットの１つに対する１組の条件ソフト決定値313を計算する。したがって、デインタリーバ210は第１の列のデータを条件ソフト決定データ発生器310に、ウォルシュシンボルインデクスにおける各ビットに対して１度、要素ごとに合計６回供給する。
デインタリーバ210は次にアレイ400の第２の列（column）に移動し、かつ要素Ｍ1,2に含まれる１組の対数尤度値213を読み出し、これらの対数尤度値213を条件ソフト決定データ発生器310に供給する。それは次にＭ2,2、その次にＭ3,2、に含まれる対数尤度値213を送り、アレイ400の第２の列における全ての要素が条件ソフト決定データ発生器310に供給されるまで行（rows）を下り続ける。第１の列に関する動作と同様に、デインタリーバ210はこの動作を第２の列に対して要素ごとにさらに５回反復する。デインタリーバ210は次に第３の列に対する動作を反復し、アレイ400の第３の列に含まれるデータを要素ごとに合計６回条件ソフト決定データ発生器310に供給する。
条件ソフト決定マトリックの発生を最もよく説明するために図５を参照する。ウォルシュシンボルインデクスの２進等価物における最初のビットに対して、２つの条件ソフト決定メトリック（M0（０）およびM1（０））が発生され、これは図１の従来技術に関して説明した、デュアルマキシマメトリック発生器168の結果と同じである。デュアルマキシマメトリック発生器168の場合のように、条件ソフト決定メトリック発生器310はシンボルインデクスの第１のビットとして“0"を有する全ての対数尤度値の、M0（０）で示される、最大のエネルギ値を有するウォルシュシンボルインデクスの対数尤度値213をサーチする。次に、条件ソフト決定メトリック発生器310はシンボルインデクスの第１のビットとして“1"を有する全ての対数尤度値213の、M1（０）で示される、最大エネルギ値を有するシンボルインデクスの対数尤度値213をサーチする。もしエネルギM0（０）＞M1（０）であれば、M1（０）はM1（０）−M0（０）にセットされ、M0（０）は０にセットされることになる。そうでない場合は、もしM0（０）＜M1（０）であれば、M1（０）＝０かつM0（０）＝M0（０）−M1（０）である。条件ソフト決定メトリック発生器およびデュアルマキシマメトリック発生器168の間の差はウォルシュシンボルインデクスの第２およびその後のビットに関連するメトリックを計算する場合に目立つことになる。
次に、ウォルシュシンボルインデクスの２進等価物における第２のビットを考える。この場合、４つの条件ソフト決定メトリック313が発生され、すなわち、M0（１）,M2（１）,M1（１）およびM3（１）で示される、その第１のビットおよび第２のビットが00,01,10,11である第１のシンボルインデクスの条件ソフト決定メトリックである。M0（１）およびM2（１）の条件ソフト決定メトリックを決定するため、条件ソフト決定メトリック発生器310は始めにインデクスの第１および第２のビットとして“00"を有する全ての対数尤度値213の内の最大のエネルギを有するウォルシュシンボルインデクスのエネルギをサーチする。次に、条件ソフト決定メトリック発生器310はインデクスの第１および第２のビットとして“01"を有する全ての対数尤度値213の最大エネルギを有するウォルシュシンボルインデクスのエネルギをサーチする。もしM0（１）＞M2（１）であれば、M2（１）はM2（１）−M0（１）にセットされ、その後M0（１）は０にセットされる。そうでない場合は、M0（１）はM0（１）−M2（１）にセットされ、その後M2（１）は０にセットされる。条件ソフト決定メトリックM1（１）およびM3（１）は同様に決定される。したがって、インデクスにおける第２のビットに対して、従来技術におけるデュアルマキシマメトリック発生器168によって発生される単に２つのソフト決定メトリックに対して、本発明では４つの条件ソフト決定メトリックを持つことになる。
同じプロセスはウォルシュシンボルインデクスにおける残りのビットに対して行なわれ、この場合、もしそれがインデクスにおける６つのビットの内のｉ番目のものであれば、2iの条件ソフト決定メトリックがあることになる。したがって、IS−95において、ウォルシュシンボルのインデクスが長さが６ビットである場合、合計126の条件ソフト決定メトリックが発生される。しかしながら、これらの値の半分はゼロにセットされるから、全て負の数である、63の条件ソフト決定メトリックのみが記憶される必要がある。
記憶されるべき条件ソフト決定メトリックの数を低減する好ましい方法は次の通りである。始めに、それらのインデクスが発生されている条件メトリックのインデクスに整合しかつ現在のビットが“1"であるウォルシュシンボルの最大エネルギを、インデクスが発生されている条件メトリックのインデクスと整合しかつ現在のビットが“0"であるウォルシュシンボルの最大エネルギを減算する（例えば、M0（１）−M2（１））。得られる結果は単一の符合付き条件メトリック値である。次に、前記符合付き条件メトリック値からビットメトリック値318を発生するために、前記条件ソフト決定値313の１つが始めにビットメトリック発生器315によって選択される。もし考慮中のデコーダ状態遷移に対して予期されるビットが“1"であれば、分岐メトリック計算機320はビットメトリック値318の符号を変え、そうでなければビットメトリック値318は不変である。次に、分岐メトリック計算機が前記値をその値が正であれば“0"にセットするが、もしそれが負であればその値を不変のままに留める。これらの値の内の３つが次に一緒に加算されて考慮中のデコーダ遷移に対する分岐メトリック値323を得る。これは数学的に上に述べたように126全ての条件ソフト決定値を発生しかつこれらの内の３つを加算して分岐メトリック323を得ることと等価であることに注意を要する。さらに、メモリおよび計算の複雑さを節約するために、１つの組における全ての値の代りに対数尤度値213の上位のＮのみがサーチされる必要があり、好ましい実施形態ではＮ＝４または８である。したがって、もし対数尤度値213の内の上位Ｎのみがサーチされれば、多くてもＮの非ゼロ条件ソフト決定値313がウォルシュシンボルインデクスの各々のビットに対して記憶される必要があるのみである。
次に、特定のデコーダ状態遷移の分岐メトリック323を形成するためにビットメトリック318をどのように決定するかを考察する。MCLデコーダ215はウォルシュインデクスの最初のビットに対して計算された前記１組の条件ソフト決定値313によってスタートする。この特定の組の条件ソフト決定値313は、M11で示される、デインタリーバマトリクス400の上部左の要素に格納された対数尤度値207から得られるものである。一般に、デインタリーバマトリクスのｉ番目の行およびｊ番目の列に位置する要素をMijで表わす。ウォルシュシンボルインデクスにおける最初のビットに対するビットメトリック318を作製するとき、０または１であるビットに対するビットメトリックは単にこの最初のビットに対する対応するソフト決定条件値313に等しい。M11に格納された対数尤度値のグループから得られた条件ソフト決定値の組からウォルシュシンボルインデクスの最初のビットに対するビットメトリックを発生した後、ビットメトリック発生器315は、前記マトリクスにおける前の要素の１行下にある、M21における対数尤度値から得られる条件ソフト決定値の組からのウォルシュシンボルインデクスの最初のビットに対してビットメトリックを発生する。このプロセスはウォルシュシンボルインデクスの最初のビットに対して計算された条件ソフト決定値の組から全てのビットメトリックが発生されるまで続く。
次に、ビットメトリック発生器315はウォルシュインデクスにおける第２のビットに対するビットメトリックを発生する。それは再び要素Ｍ1,1からスタートする。インデクスにおける第２のビットに対して、デコーダはそこから分岐がスタートする状態の記憶されたパスヒストリを読み出し、次に適切なパスヒストリビットを再び符号化してウォルシュシンボルのインデクスにおける最初のビットの値（０または１）を決定する。再符号化された第１のビットの値が０であると仮定すると、M0（１）またはM2（１）の条件ソフト決定値はそれぞれ０または１である第２のビットに対するビットメトリック318として使用されることになる。あるいは、もし第１のビットが１であれば、M1（１）またはM3（１）の条件ソフト決定値が使用される。このプロセスは要素Ｍ32,1に含まれる対数尤度値から計算された条件決定値の組からのウォルシュシンボルインデクスの第２のビットに対してビットメトリックが発生されるまで続く。次に、ビットメトリック発生器315はＭ1,1に格納された対数尤度値から得られた条件ソフト決定値の組からウォルシュインデクスの第３のビットに対するビットメトリック318を発生する。
ウォルシュシンボルインデクスにおける第３のビットに対して、トレースバックパスにそって再符号化された第１および第２のビットその他に依存して、ウォルシュシンボルインデクスにおける第４、第５および第６のビットに対するビットメトリック発生に対し、８つのビットメトリック値が可能である。該ビットメトリック発生処理は常に第１の行からスタートしかつ第１の列における32番目の行に到達するまで下って進行する。
第１の列における32のウォルシュインデクスの６つのビットに対する全てのビットメトリックが発生された後、ビットメトリック発生器315はデインタリーバマトロクス400の第２の列に格納された対数尤度値から計算された条件ソフト決定値の組からビットメトリックを発生する。第１の列に対して上に述べたのと同様に、それはＭ1,2〜Ｍ32,2における第１のビットかつ次に第２のビット、第３のビットのビットメトリックを発生し、これらの要素における第６のビットが発生されるまで続く。前記メトリックの第３の列に対するビットメトリック発生もＭ1,3〜Ｍ32,3を通って６回進むことにより最初の２つの列に対するものと同様に行なわれれる。
次に、MCLデコーダ215によるこれらのビットメトリックの処理について考察する。MCLデコーダ215は一群のビットメトリック値318を使用してMCLデコーダ215の各々の特定の時間状態において使用するための１組の分岐メトリック323を形成する。分岐メトリック323の各々の組を形成するために使用されるグループにおけるビットメトリック値318の数は各々の入力データ値110から発生されるたたみ込みエンコーダ112の出力におけるデータシンボル114の数に対応する。例えば、送信機においてレート1/3のたたみ込みエンコーダが使用されている場合、各々の入力データ値110から３つのデータシンボル114が発生される。したがって、分岐メトリック計算機320は３つの個々のビットメトリック値318のグループを使用してMCLデコーダ215における各々の時間状態において使用するための分岐メトリック323を形成する。分岐メトリック計算機320は１つのデコーダ状態から他のものへの各々の遷移に対して１つの分岐メトリック値323を生成する。各分岐メトリック323は３つのビットメトリック値318の和である。
伝統的なビタービ（Viterbi）デコーダの場合のように、MCLデコーダは2(K-1)の状態を有し、この場合Ｋはたたみ込み符合の制約長さ（constraint  length）である。メトリック計算機325は2(K-1)のパスメトリック、すなわち、各状態ごとに１つのパスメトリックを格納する。メトリック計算機325は現在のデコーダ状態から次のデコーダ状態への2Kの遷移の各々に対し分岐メトリック計算機320から１つの分岐メトリック323を受ける。各々のデコーダ状態に対し、２つの分岐メトリックがその状態に対するパスメトリックに加えられて合計2Kの累積されたパスメトリックを形成する。2(K-1)の次のデコーダ状態の各々へ合流する２つのそのような累積されたパスメトリックがあることになる。２つの累積されたパスメトリックの内のより大きな１つが生き延びてその状態の新しいパスメトリックとなり、一方より小さなものは削除される。パス決定データ327はトレリス計算機330に送られ次のデコーダ状態へのこれら２つのパスの内のどれが生き延びるパスであるかを示す。
トレリス計算機330はメトリック計算機325からパス決定データ327を受けかつこの情報をメモリに格納する。トレリス計算機330はこのパス決定データ327のメモリアレイを維持し、該アレイの各要素はそのそれぞれのデコーダ状態に対するパス決定ヒストリデータを含む。当業者にはトレリス計算機はパス遷移データのアレイを維持することができるか、あるいはそれは各パスに対応する情報データのアレイを維持できることが知られている。好ましい実施形態では、トレリス計算機330は情報データのアレイを維持しかつしたがって、そのパスに対応する情報データを得るために該パスをトレースバックする必要はない。たたみ込みエンコーダ335は各々のデコーダ状態に対する生き延びたパスに対応する情報データを再符号化する必要があるから、この構成は時間を浪費するトレースバック動作を避ける。パス決定データ327は次のデコーダ状態への各々の遷移に対する単一ビットの情報からなる。この情報は前記生き延びたデコーダ状態の最上位ビットであり、生き延びた状態は次のデコーダ状態へと遷移することができる２つの可能なデコーダ状態の内の勝者（winner）である。2(K-1)のデコーダ状態があるから、メトリック計算機325は2(K-1)のこれらのパス決定327の値を各々のデコーダの時間ステップに対してトレリス計算機330にわたす。
トレリス計算機330はメトリック計算機325からパス決定データ327を受け、したがって２つの可能なデコーダ状態の内のどれが生き残ったものであるかに関するトレリス計算機330の情報を提供する。それは次に生き延びたデコーダ状態のトレリスを取り出しかつ該トレリスデータを左に（最下位ビットから最上位ビットの方向へ）１ビットシフトする。データが左にシフトされると、新しい情報決定データビットがトレリスの最下位ビットへとシフトされる。このビットは生き延びた状態を示すものと同じビットであり、すなわちパス決定データビット（327）である。シフトされたトレリスは今や情報データのパスヒストリを含む。前記トレリスの最下位ビットは前記デコーダ状態に対して最も最近にデコードされたデータであり、かつ最上位ビットは前記デコーダ状態に対する最も古いデコードされたビットである。前記新しく計算されたトレリスは次に現在計算されている次のデコーダ状態に対するトレリスアレイ要素に書き込まれる。これは2(K-1)全てのデコーダ状態に対するトレリスがトレリス計算機330によって更新されるまで続く。
前記送信データを決定するプロセスは伝統的なビタービデコーダのものと同じである。すなわち、デコードプロセスにおいて充分な数の遷移が生じた後、デコーダ215は最大のパスメトリックを備えたデコーダ状態を選択しかつそのデコーダ状態の記憶されたパス決定データヒストリを読み出してＤ回ステップバックしてそのデータビットに関して決定を行なう。別の実施形態では、デコーダは全てのパスメトリックが発生されかつフレームにおいて処理されるまで全てのパス決定データヒストリを保っている。デコーダは次に、IS−95シグナリングに対してはゼロ状態である。知られた終了状態からスタートしてパス決定データヒストリを読み出しそのパスにそった全てのデータビットを同時に決定する。
トレリス計算機330はパス決定ヒストリデータ332をたたみ込みエンコーダ335に供給する。このパス決定ヒストリデータ332は前記デコーダ状態の１つにおいて終了する生き延びたパスに対応する情報データである。たたみ込みエンコーダ335は次に元の情報データがエンコードされたのと同様にしてこのパス決定ヒストリデータ332をたたみ込みエンコードする。たたみ込みエンコーダ335は前記パス決定ヒストリデータ332の適切な部分をエンコードして前にデコーダによって処理されたウォルシュインデクスビットに対応するハード符号化（hard−coded）シンボル値338を得る。これらのハード符号化シンボル値338は現在のデコーダ状態に対する前のウォルシュインデクスビットを表わし、かつしたがって、ビットメトリック発生器315によって条件ソフト決定値313の組から適切なビットメトリック318を選択するために使用される。
ビットメトリック発生器315の前の説明において、ビットメトリック値318の発生において助けになったハード符号化シンボル値338を参照した。これはハード符号化シンボル値338が現在の時間状態に対する再符号化335トレリスパス決定ヒストリ332を表わすからである。すなわち、本発明の方法は従来技術において開示されたように個々のウォルシュビットに含まれるエネルギにのみ基づいてソフト決定メトリック決定を行なうのではなく、むしろウォルシュシンボルビットの間の相互依存性を表わすハード符号化シンボル値338へパス決定ヒストリ332を再符号化するルックバック（look−back）メカニズムを使用する。したがって、現在のウォルシュビットに対するビットメトリック値は与えられたウォルシュシンボル内の前のウォルシュビットの状態に依存する。
以上の説明はMCLデコーダ215の好ましい実施形態を取り扱っているが、前記デコーダはまたたたみ込み符号化されかつインタリーブされたデータが装置または通信チャネルの処理メモリを通る数多くの他のアプリケーションにおいて適用することができる。メモリを備えた装置の例は好ましい実施形態において説明したようなIS−95逆方向リンクにおいて使用されるもののような直交アダマールコーダである。メモリを備えた通信チャネルの他の例はチャネルが前記信号を送信機から受信機へ受け渡すために複数の経路を提供するものである。その結果、受信データは受信されている現在のシンボルと干渉する場合に送信されたシンボルによりひずむことになる。現在のシンボルに対して受信されているデータは前の送信されたシンボルに依存するから、チャネルは受信されたシンボルのシーケンスにメモリを導入している。チャネルにおけるメモリのさらに他の例は受信シンボルの間の位相の依存性である。チャネルの特徴的応答はいくつかのシンボル期間にわたり得る期間にわたりほぼ一定に留まることができる。この種のチャネルでは、伝統的に非コヒーレントな受信機はMCLデコーダ215を導入することにより与えられた数のシンボルにわたりコヒーレントな受信機に変換することができる。ここに説明された例に加えて、MCLデコーダの種々の他の実施形態が可能であるが、本発明に係わる改善されたデコードの基本となる動作はそれらにわたり共通である。
本発明が特定の実施形態を参照して特定的に示されかつ説明されたが、当業者には本発明の精神および範囲から離れることなく形式および細部において種々の変更を行なうことが可能なことは明らかであろう。以下の請求の範囲における手段または段階プラス機能（means  or  step  plus  function）要素の対応する構造、材料、作用および等価物は特に特許請求された他の要素との組合わせにより前記機能を達成するための任意の構造、材料、または作用を含むことを意図している。
【図１】
0003569288.tif 000002
【図２】
0003569288.tif 000003
【図３】
0003569288.tif 000004
【図４】
0003569288.tif 000005
【図５】
0003569288.tif 000006