(57)【要約】【課題】多値ＱＡＭ変調方式に適合するビタビ等化処理を現実的な演算量で実現する。【解決手段】遅延波レプリカ生成手段と、誤差算出手段とを備えたビタビ等化器において、希望波レプリカ生成手段は、信号点候補の分布領域を均等に分割した各ブロックの代表点について希望波レプリカ候補を生成するレプリカ候補生成手段と、各希望波レプリカ候補についてブランチメトリックを求める候補誤差算出手段と、ブランチメトリックに基づき最尤の代表点を選択する選別手段と、代表点と信号点候補とが一致しない場合に、最尤の代表点に対応するブロックとその隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補間の距離とこれらに対応するブランチメトリックとに基づいて、次に注目すべき信号点候補の分布領域を決定する領域決定手段と、代表点と信号点候補とが一致する場合に、最尤の信号点候補に隣接する信号点候補であって、希望波レプリカが未生成のものに対応して新たに希望波レプリカ追加候補を生成するレプリカ追加手段とを備える。【選択図】      図１
2006060374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４NＱＡＭ変調（Ｎは自然数）における信号点候補のうち、少なくとも選択されたサバイバルパスに対応する信号点候補に対応する遅延波レプリカを生成する遅延波レプリカ生成手段と、
前記４NＱＡＭ変調における信号点候補から尤度の高いことが期待できる信号点候補を選択して希望波レプリカを生成する希望波レプリカ生成手段と、
前記遅延波レプリカと前記希望波レプリカとについて考えられる組み合わせのそれぞれについて、入力される受信信号とのブランチメトリックを求める誤差算出手段とを備え、
前記希望波レプリカ生成手段は、
注目している信号点候補の分布領域を均等に分割して得られる所定数の等面積のブロックそれぞれについて、そのブロックの重心位置の座標値を用いて希望波レプリカ候補を生成するレプリカ候補生成手段と、
前記希望波レプリカ候補それぞれについて受信信号とのブランチメトリックを求める候補誤差算出手段と、
前記希望波レプリカ候補の中から前記候補誤差算出手段によって最も小さいブランチメトリックが得られた希望波レプリカ候補を選択する選別手段と、
前記各ブロックの重心位置が前記４NＱＡＭ変調における信号点候補の位置と一致するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記重心位置と前記信号点候補の位置とが一致しない旨の判定結果が得られた場合に、次に注目すべき信号点候補の分布領域を決定し、前記レプリカ候補生成手段による新たな希望波レプリカ候補の作成処理に供する領域決定手段と、
前記判定手段によって前記重心位置と前記信号点候補の位置とが一致する旨の判定結果が得られた場合に、前記選別手段によって選別された希望波レプリカ候補に対応する前記４NＱＡＭ変調における信号点候補に隣接する信号点候補であって、対応する希望波レプリカが未生成であるものに対応して新たに希望波レプリカ追加候補を生成し、前記選別された希望波レプリカ候補およびこれと同時に前記希望波レプリカ候補生成手段によって生成された希望波レプリカ候補とともに、尤度の高い信号点候補に対応する希望波レプリカとして出力するレプリカ追加手段とを備え、
前記領域決定手段は、
前記選別手段によって選択された希望波レプリカ候補とこの希望波レプリカ候補に対応する注目ブロックに隣接する２つの隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、
前記２つの隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補について前記距離算出手段によって算出された距離それぞれと、これらの希望波レプリカに対応して前記候補誤差算出手段によって算出されたブランチメトリックそれぞれとを比較する距離比較手段と、
前記距離比較手段によって得られた比較結果に基づいて、前記注目ブロックにおいて、尤度の高い信号点候補が存在する可能性の高い領域を推定し、前記次に注目すべき信号点候補の分布領域として出力する領域推定手段とを備えた
ことを特徴とするビタビ等化器。
【請求項２】
請求項１に記載のビタビ等化器において、
領域推定手段は、
前記２つの隣接ブロックの一方である第１の隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補について算出された距離とブランチメトリックとについて前記距離比較手段によって得られた大小関係に基づいて、前記２つの隣接ブロックの他方である第２の隣接ブロックの重心位置と前記注目領域の重心位置とを結ぶ直線によって前記注目領域を分割して得られる２つの領域の一方を選択する第１選択手段と、
前記第２の隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補について算出された距離とブランチメトリックとについて前記距離比較手段によって得られた大小関係に基づいて、前記第１の希望波レプリカ候補に対応するブロックの重心位置と前記注目領域の重心位置とを結ぶ直線によって前記第１選択手段によって選択された領域を分割して得られる２つの領域の一方を選択し、選択した領域を推定結果として出力する第２選択手段とを備えた
ことを特徴とするビタビ等化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希望波に対して遅延波の受信レベルが十分に小さい環境において希望波以外の遅延波の影響をキャンセルするビタビ等化器に関し、特に、多値ＱＡＭ変調方式に適した演算量の削減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビタビ等化器は、移動通信などのように干渉波の影響を受けやすい通信システムのエラー訂正手段として用いられることが多い。このため、ビタビ等化器の演算量削減技術の多くは、希望波に対して無視できないレベルを持つ遅延波が存在するレイリーフェージング環境において適用することを前提として提案されている。
例えば、受信レベルの高い遅延波の数が現実的にはさほど多くはないことに着目し、電力の大きい２つの遅延波に注目してその他の遅延波の影響を無視することにより、考慮すべき状態数を削減することを以って演算量を削減する技術が提案されている(非特許文献1参照)。
【０００３】
一般的なビタビ等化器では、考慮する最大シンボル遅延時間（例えば３シンボル）以内の任意の遅延時間に遅延波が到来する場合に対処できるように考えられている。したがって、適用されている変調方式がＱＰＳＫ(quadrature phase shift keying)である場合に、考慮すべき状態数は４3個すなわち６４個となる。
非特許文献１の技術では、例えば、先行波と３シンボル遅延された波とに注目して系列推定を行うことによって、ビタビ等化器において考慮すべき状態数を削減している。具体的には、まず、図８に示すように、送信の時系列に従ってシンボル単位で付された番号で示される送信系列を、シンボル間隔Ｔごとに出力を切り替えて３等分し、分割された系列ごとにビタビ等化を行う。そして、各系列において得られたビタビ等化の出力を合成して元の系列を再現することで、先行波と３シンボル遅延された波とに注目した系列推定を実現している。このとき、先行波と３シンボル遅延した波とについての補償にかかわる演算を、１シンボル遅延の遅延波を補償するビタビ等化と同じように扱うことにより、各分割ビタビ等化の状態数を４にまで削減している。
【０００４】
上述した技術の他にも、移動通信環境に適用するビタビ等化器に関して、ＱＰＳＫ方式やπ／４ＱＰＳＫ方式などの変調方式に適合した様々な状態数削減技術が提案されている。その一方、多値ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）に適合したビタビ等化器については、これまで、あまり多くの検討はされていなかった。
なぜなら、多値ＱＡＭ方式によって変調された受信信号にビタビ等化器による遅延波補償処理を適用しようとすれば、たとえ、上述したようにして、先行波と３シンボル遅延した波とについての補償にかかわる演算を１シンボル遅延の遅延波を補償するビタビ等化と同じように扱う技術を適用したとしても、状態数があまりに多くなるため、現実的な演算量では実現不可能と考えられていたからである。
【０００５】
というのも、多値ＱＡＭ方式にビタビアルゴリズムをそのまま適用するとすれば、図９に示す希望波レプリカ生成部４０１および遅延波レプリカ生成部４０２によって、多値ＱＡＭにおける信号点候補の全てに対応する希望波レプリカおよび遅延波レプリカをそれぞれ生成し、これらの希望波レプリカと遅延波レプリカとについて考えられる全ての組み合わせについて、ブランチメトリック算出部４０３により、受信信号とのブランチメトリックを算出した上で、加算比較選択処理部４０４により、パスメトリックとブランチメトリックとの加算、加算結果であるパスメトリックの比較およびパスの選択を行う必要があるからである。なお、図９に示した加算比較選択処理部４０４によって選択されたパスに関する情報は、パスメモリ４０５に保持されるとともに、遅延波に関する補償が完了した出力信号として出力される。また、このパスメモリ４０５に保持された情報に基づいて、伝送路推定部４０６により、希望波の振幅および位相回転量と遅延波の振幅および位相回転量の推定が行われ、これらの情報に基づいて、上述した希望波レプリカ生成部４０１および遅延波レプリカ生成部４０２は、それぞれ希望波レプリカの生成および遅延波レプリカの生成を行っている。また、上述した加算比較選択処理部４０４において、ブランチメトリックとパスメトリックとの加算処理が行われた結果としてのパスメトリックは、パスメトリックメモリ４０７に保持され、次のシンボルにおけるブランチメトリックとの加算処理に供される。
【０００６】
次に、多値ＱＡＭ変調方式に適合したビタビ等化器の状態数削減技術の数少ない例の一つとして、受信信号との距離が遠い送信信号候補に対応する希望波レプリカの作成を抑止することで、演算量の削減を図る技術(特許文献１参照)について説明する。
特許文献１の技術では、１６ＱＡＭ方式による送信信号の候補を、例えば、複素平面における象限に対応する４つのブロックに分割し、各ブロックにおける代表点に対応する希望波レプリカそれぞれと受信信号との距離の二乗、即ち、ブランチメトリックを計算し、最小のブランチメトリックを与える代表点に対応するブロックに属する送信信号候補のみを残す。これにより、受信信号から遠い送信信号候補について希望波レプリカを作成する処理やこれらの希望波レプリカと遅延波レプリカとの考えられる組み合わせについてブランチメトリックを算出する処理を削減している。
【０００７】
例えば、１６ＱＡＭ方式による送信信号の候補ｓ１〜ｓ１６を、図１０に示すように、４つのブロックに分割し、各ブロックの代表点ａ１〜ａ４についてブランチメトリックを算出し、得られたブランチメトリックに基づいて尤度最大の代表点(例えば、代表点ａ１)を選択する。このようにして選択された代表点ａ１に対応するブロックに属する送信信号の候補ｓ１〜ｓ４に対応する希望波レプリカを生成し、ブランチメトリックの算出処理に供することで、作成される希望波レプリカの数を大幅に削減し、また、これに伴う演算量も大幅に削減することができる。
【特許文献１】特開平５−３３５８９３号公報(図１)
【非特許文献１】神尾享秀、守山栄松、笹岡秀一、杉本裕二「移動通信用10Mbps  ｐ／4−ＱＰＳＫ装置の開発−簡略化ビタビ等化器の概要−」信学技報ＲＣＳ96−67，1996−08
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した非特許文献１の技法は、ＱＰＳＫ方式のように各シンボルに対応する状態数が少ない変調方式においては非常に有用であるが、多値ＱＡＭ方式のように送信信号の候補の数が多い変調方式では、十分な効果を期待することはできない。
一方、特許文献１の技法は、送信信号の候補をブロック分けして絞り込む過程において、ブロックの選択を誤ると、選択したブロック内に真の信号点が存在しないために、有効な希望波レプリカを生成することができなくなり、結果として通信品質が大幅に劣化するおそれがある。
【０００９】
例えば、図１１に示すような６４ＱＡＭの信号点配置において、信号点ｄ２に真の信号点が存在する場合には、当然ながら、４つの象限それぞれに対応するブロックにおける代表点ａ１〜ａ４の中から代表点ａ１が選択され、この代表点ａ１に対応するブロックを４分割したブロックそれぞれの代表点ｂ１〜ｂ４に対応してブランチメトリックの算出処理が行われる。このとき、真の信号点が信号点ｄ２であるにもかかわらず、雑音の影響によって受信信号の位置がずれて、上述した代表点ｂ１と代表点ｂ２の中間に位置していたとすると、代表点ｂ１が最も尤度の高い代表点として選択されてしまう可能性がある。この場合には、当然ながら、この代表点ｂ１に対応するブロックに含まれる信号点である信号点ｃ１〜ｃ４についてのみ、希望波レプリカの生成処理が行われ、ブランチメトリックの算出処理に供される。つまり、真の信号点である信号点ｄ２を、上述した絞込み過程において排除してしまうおそれがある。
【００１０】
また一方、従来のビタビ等化器の演算量削減技術では、移動通信システムへの適用を前提としているため、希望波の受信レベルと遅延波の受信レベルとの比を示すＤ／Ｕ比が低いためにビタビ等化におけるパス分岐が頻繁に発生することを考慮して、考えられる全ての信号点に対応するブランチメトリックが求められていた。
ところで、送信ノードと受信ノードの双方が固定され、更に、送受信ノード間に障害物が少ない見通しのよい環境では、移動通信システムにおいて一般的な環境として扱われるレイリーフェージング環境に比べて、周囲の障害物からの散乱によって発生する遅延波のレベルは希望波のレベルと比較して極めて低い。このようなＤ／Ｕ比の高い環境では、ビタビ等化におけるパス分岐は非常にまれであることが知られている。したがって、上述したような希望波の信号レベルに比べて遅延波の信号レベルが極めて小さいことが期待できる環境で用いられるビタビ等化器において、例えば、図１１に示した６４個の信号点全てに対応する遅延波レプリカを生成してブランチメトリックを算出するために費やす演算処理は、無駄な処理となっている可能性が高い。
【００１１】
本出願人は、上述したような課題を解決する可能な一手法を適用したビタビ等化器を特願２００４−０５６１５２「ビタビ等化器」に開示し、また、同様のビタビ等化器を２００４年３月８日に発行された電子情報通信学会予稿集において公表している。
特願２００４−０５６１５２に開示したビタビ等化器では、上述した特許文献１と同様にして、図１１に示した６４個の信号点が存在する領域を均等に分割して得られるブロックの中心の座標から生成した希望波レプリカ候補と受信信号とのブランチメトリックに基づいて、尤度の高い信号点候補が存在すると期待される領域を限定していく。そして、最終的に希望波レプリカとして出力する段階で、特願２００４−０５６１５２に開示したビタビ等化器では、上述した特許文献１に開示された技術によって最後に選別された信号点に対応する希望波レプリカとともに、この信号点に隣接する信号点候補に対応する希望波レプリカを生成する。
【００１２】
つまり、特願２００４−０５６１５２に開示したビタビ等化器では、特許文献１に開示された技術によって最後に選別された信号点に加えて、これを囲む信号点とを真の信号点の候補として残すことにより、ブロックを限定していく過程において、真の信号点を排除してしまう危険性を無くして、真の信号点に関する推定精度の低下を防いでいる。また一方、上述したようにして生成される希望波レプリカ候補あるいは希望波レプリカの数は、全ての信号点候補の数に比べて小さいので、希望波レプリカ生成に要する演算量の削減も実現している。
【００１３】
この特願２００４−０５６１５２に開示したビタビ等化器の特徴は、尤度の高い信号点候補が存在すると期待される領域を限定していって最尤の信号点を検出した後に、この最尤の信号点とともにその周囲の信号点候補を希望波レプリカの生成対象とする点にあった。そして、特願２００４−０５６１５２においては、尤度の高い信号点候補が存在すると期待される領域を限定していく手法の一例として、特許文献１において開示された技術を適用した例が開示されている。しかしながら、尤度の高い信号点候補が存在すると期待される領域を限定していく手法自体には、更なる改善の余地がある。
【００１４】
本発明は、多値ＱＡＭ変調方式に適合する等化処理を現実的な演算量で実現可能なビタビ等化器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】
【００１５】
本発明にかかわる第１のビタビ等化器は、遅延波レプリカ生成手段と、希望波レプリカ生成手段と、誤差算出手段とを備えており、希望波レプリカ生成手段は、レプリカ候補生成手段と、候補誤差算出手段と、選別手段と、判定手段と、領域決定手段と、レプリカ追加手段とを備え、領域決定手段は、距離算出手段と、距離比較手段と、領域推定手段とから構成される。
【００１６】
本発明にかかわる第１のビタビ等化器の原理は、以下の通りである。
遅延波レプリカ生成手段は、４NＱＡＭ変調（Ｎは自然数）における信号点候補のうち、少なくとも選択されたサバイバルパスに対応する信号点候補に対応する遅延波レプリカを生成する。希望波レプリカ生成手段は、４NＱＡＭ変調における信号点候補から尤度の高いことが期待できる信号点候補を選択して希望波レプリカを生成する。誤差算出手段は、遅延波レプリカと希望波レプリカとについて考えられる組み合わせのそれぞれについて、入力される受信信号とのブランチメトリックを求める。希望波レプリカ生成手段において、レプリカ候補生成手段は、注目している信号点候補の分布領域を均等に分割して得られる所定数の等面積のブロックそれぞれについて、そのブロックの重心位置の座標値を用いて希望波レプリカ候補を生成する。候補誤差算出手段は、希望波レプリカ候補それぞれについて受信信号とのブランチメトリックを求める。選別手段は、希望波レプリカ候補の中から候補誤差算出手段によって最も小さいブランチメトリックが得られた希望波レプリカ候補を選択する。判定手段は、各ブロックの重心位置が４NＱＡＭ変調における信号点候補の位置と一致するか否かを判定する。領域決定手段は、判定手段によって重心位置と信号点候補の位置とが一致しない旨の判定結果が得られた場合に、次に注目すべき信号点候補の分布領域を決定し、レプリカ候補生成手段による新たな希望波レプリカ候補の作成処理に供する。レプリカ追加手段は、判定手段によって重心位置と信号点候補の位置とが一致する旨の判定結果が得られた場合に、選別手段によって選別された希望波レプリカ候補に対応する４NＱＡＭ変調における信号点候補に隣接する信号点候補であって、対応する希望波レプリカが未生成であるものに対応して新たに希望波レプリカ追加候補を生成し、選別された希望波レプリカ候補およびこれと同時に希望波レプリカ候補生成手段によって生成された希望波レプリカ候補とともに、尤度の高い信号点候補に対応する希望波レプリカとして出力する。また、領域決定手段に備えられる距離算出手段は、選別手段によって選択された希望波レプリカ候補とこの希望波レプリカ候補に対応する注目ブロックに隣接する２つの隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補との距離をそれぞれ算出する。同じく領域決定手段に備えられる距離比較手段は、２つの隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補について距離算出手段によって算出された距離それぞれと、これらの希望波レプリカに対応して候補誤差算出手段によって算出されたブランチメトリックそれぞれとを比較する。同じく領域決定手段に備えられる領域推定手段は、距離比較手段によって得られた比較結果に基づいて、注目ブロックにおいて、尤度の高い信号点候補が存在する可能性の高い領域を推定し、次に注目すべき信号点候補の分布領域として出力する。
【００１７】
このように構成された第１のビタビ等化器の動作は、下記の通りである。
希望波レプリカ生成手段において、レプリカ候補生成手段は、例えば、図１１に示した６４ＱＡＭにおける信号点分布を４等分して得られる各ブロックの重心位置ａ１〜ａ４に対応する希望波レプリカ候補を生成し、これらの希望波レプリカ候補に対応して、誤差算出手段により、それぞれブランチメトリックを算出する。この場合は、各ブロックの重心位置は６４ＱＡＭの信号点候補とは一致しないので、領域決定手段により、次に注目すべき領域が決定され、この注目領域について、上述した希望波レプリカ候補の生成処理が行われる。
【００１８】
このとき、領域決定手段に備えられた距離算出手段により、選別手段によって最も受信信号との間のブランチメトリックが小さいとして選択された希望波レプリカ候補と、この希望波レプリカ候補に対応するブロックに隣接する２つのブロックの重心位置(例えば、図１１に示した重心位置ａ２、ａ４)に基づいてそれぞれ生成された希望波レプリカ候補との距離がそれぞれ算出される。例えば、図１１に示した複素平面の第１象限に対応するブロックの重心位置ａ１に対応して生成された希望波レプリカ候補Ｒ１が選択された場合には、このブロックに隣接する第２象限のブロックの重心位置及び第４象限のブロックの重心位置に対応して生成された希望波レプリカ候補Ｒ２，Ｒ４と、上述した希望波レプリカ候補Ｒ１との間の距離がそれぞれ算出される。そして、これらの距離と上述した２つの希望波レプリカ候補Ｒ２，Ｒ４について求められたブランチメトリックとが、距離比較手段によってそれぞれ比較され、この比較結果が、領域推定手段による推定処理に供される。
【００１９】
ここで、ブランチメトリックとは、ある信号点候補を基に作成した受信信号のレプリカと、実際に受信された受信信号との誤差を表すものである。したがって、ある信号点候補を基に作成した受信信号のレプリカに対応して求められたブランチメトリックが大きいということは、そのレプリカの作成に用いた信号点候補が真の信号点から遠い位置にあることを示し、逆に、小さなブランチメトリックは、そのレプリカの作成に用いた信号点候補と真の信号点との距離が近いことを示している。
【００２０】
故に、選択された希望波レプリカ候補とこれに対応するブロックに隣接する２つのブロックの重心位置を用いて生成された２つの希望波レプリカ候補それぞれとの距離と、これらの希望波レプリカ候補に対応して算出されたブランチメトリックとの比較結果に基づいて、選択された希望波レプリカ候補に対応するブロックの中において、真の信号点が存在する領域を更に絞り込むことが可能である。
【００２１】
つまり、領域推定手段は、選別手段によって、受信信号からの距離が遠いとして排除された希望波レプリカ候補の位置とこれらに対応するブランチメトリックとを利用して、受信信号が存在していることが期待される領域を大まかに推定し、次に注目すべき領域としてレプリカ候補生成手段の処理に供する。
したがって、レプリカ候補生成手段は、上述した処理で選択された希望波レプリカに対応するブロックよりも狭い領域を次の注目領域とし、この注目領域を更に４つに分割して得られる各ブロックの重心位置に対応する新たな希望波レプリカ候補を生成する。例えば、上述した領域決定手段により、次に、図１１に示した希望波レプリカａ１に対応するブロックを４分割して得られる４つのブロックのどれに注目すべきかが決定されれば、これらのブロックの重心位置（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４）に対応する希望波レプリカ候補についてブランチメトリックを算出する処理を省略し、注目すべきとされたブロックを４分割して得られる各ブロックの重心位置に対応する希望波レプリカ候補に関する処理に進むことができる。
【００２２】
このようにして尤度の高い信号点候補が存在すると期待される領域を限定していき、各ブロックの重心位置(例えば、図１１において符号ｃ１〜ｃ４で示した)と信号点候補の位置とが一致したときに、判定手段による判定結果に応じて、レプリカ追加手段は、上述した信号点候補ｃ１〜ｃ４から選別手段によって選別された信号点候補(例えば、図１１において符号ｃ２で示す)に隣接する信号点のうち最も近い信号点候補であって、まだ対応する希望波レプリカがブランチメトリックの算出処理に供されていない信号点候補ｄ２および信号点候補ｄ４に対応する希望波レプリカ追加候補を生成し、先にレプリカ候補生成手段によって上述した信号点候補ｃ１〜ｃ４に対応して生成された希望波レプリカ候補とともに、尤度の高い信号点候補に対応する希望波レプリカとして出力する。
【００２３】
このように、第１のビタビ等化器では、尤度の高い信号点候補が存在すると期待される領域を限定していく際に、その段階で尤度が低いとして排除した希望波レプリカ候補に対応するブランチメトリックおよび各ブロックの重心位置を基に生成した希望波レプリカ候補間の距離を利用して、尤度の高い信号点候補が存在することが期待できる領域を絞り込むことにより、より少ない演算量で真の信号点を推定することができる。
【００２４】
また、最終的に希望波レプリカとして出力する段階で、最後に選別された信号点に最も近く対応する希望波レプリカが未生成の隣接信号点候補の希望波レプリカを追加することにより、ブロックを限定していく過程において、真の信号点を排除してしまう危険性を無くすことができる。
これにより、真の信号点に対応する希望波レプリカを確実に、しかも、現実的な演算量によって生成し、遅延波レプリカ生成手段によって生成される遅延波レプリカとともに誤差算出手段の処理に供することができる。
【００２５】
本発明にかかわる第２のビタビ等化器は、上述した第１のビタビ等化器において、領域推定手段に、第１の選択手段と、第２の選択手段とを備えて構成される。
本発明にかかわる第２のビタビ等化器の原理は、以下の通りである。
上述した第１のビタビ等化器に備えられる領域推定手段において、第１選択手段は、２つの隣接ブロックの一方である第１の隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補について算出された距離とブランチメトリックとについて距離比較手段によって得られた大小関係に基づいて、２つの隣接ブロックの他方である第２の隣接ブロックの重心位置と注目領域の重心位置とを結ぶ直線によって注目領域を分割して得られる２つの領域の一方を選択する。同じく領域推定手段において、第２選択手段は、第２の隣接ブロックに対応する希望波レプリカ候補について算出された距離とブランチメトリックとについて距離比較手段によって得られた大小関係に基づいて、第１の希望波レプリカ候補に対応するブロックの重心位置と注目領域の重心位置とを結ぶ直線によって第１選択手段によって選択された領域を分割して得られる２つの領域の一方を選択し、選択した領域を推定結果として出力する。
【００２６】
このように構成された第２のビタビ等化器の動作は、下記の通りである。
例えば、図１１に示した重心位置ａ１に基づいて生成された希望波レプリカ候補Ｒ１が最も受信信号とのブランチメトリックが小さい候補として選択された場合に、領域推定手段の第１選択手段は、まず、例えば、重心位置ａ１に対応するブロックに隣接するブロックの一つの重心位置ａ２について生成された希望波レプリカ候補Ｒ２に対応するブランチメトリックＢa2と、この希望波レプリカ候補Ｒ２と上述した希望波レプリカ候補Ｒ１とについて距離算出手段によって算出された距離Ａ12とを比較する。そして、第１選択手段は、ブランチメトリックＢa2がこの距離Ａ12よりも大きいか小さいかによって、もう一つの隣接ブロックの重心位置ａ４と注目領域の重心位置ａ１とを結ぶ直線、すなわち、複素座標のＱ軸に平行な直線によって注目領域を分割して得られる２つの領域のうち、上述した希望波レプリカ候補Ｒ２に対応するブロックの重心位置ａ２から遠い方あるいは近い方を選択する。
【００２７】
そして、次に、第２選択手段は、もう一つの隣接ブロックの重心位置ａ４について生成された希望波レプリカ候補Ｒ４と上述した希望波レプリカ候補Ｒ１との距離Ａ14と、上述した希望波レプリカ候補Ｒ４について求められたブランチメトリックＢa4とを比較し、ブランチメトリックＢa4がこの距離Ａ14よりも大きいか小さいかによって、図１１に示した重心位置ａ２と重心位置ａ１とを結ぶ直線、すなわち、複素座標のＩ軸に平行な直線によって、上述した第１選択手段によって選択された領域を分割して得られる２つの領域のうち、上述した希望波レプリカ候補Ｒ４に対応するブロックの重心位置ａ４から遠い方あるいは近い方を選択する。
【００２８】
このように、領域推定手段は、受信信号が存在する可能性が低いとして排除した領域に対応して生成した希望波レプリカ候補について求めたブランチメトリック及び排除した希望波レプリカ候補の位置に基づいて、極めて簡単な演算を行うことにより、受信信号が存在する可能性が極めて高い領域を、上述したようにして座標軸によって区切られた象限の一つに絞り込んだ後に、更に、この領域(例えば、第１象限)を４分割して得られる領域の一つにまで限定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
上述した第１のビタビ等化器によれば、真の信号点が存在する可能性が低いとして排除した領域の代表点に対応して生成した希望波レプリカ候補に関する情報を利用して、真の信号点が存在することが期待される領域を絞り込むことにより、希望波レプリカを生成する信号点候補の数を極めて少数に絞り込みながらも、受信信号が複素平面において占める位置にかかわらず、真の信号点に関する尤度の高い希望波レプリカを確実に生成することができる。したがって、多値ＱＡＭ方式に適合した等化処理に要する演算量の削減と真の信号点の推定に関する精度の維持を両立することができる。
【００３０】
特に、上述した第２のビタビ等化器によれば、真の信号点が存在することが期待される領域を極めて簡単な演算によって推定することができるので、多値ＱＡＭ方式に適合した等化処理に要する演算量を大幅に削減することができる。
このように、本発明によれば、多値ＱＡＭ方式に適合した等化処理を現実的な演算量で行うビタビ等化器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に、本発明にかかわるビタビ等化器の実施形態を示す。
なお、図１に示す構成要素のうち、図９に示した各部と同等のものについては、図９に示した符号を付して示し、その説明を省略する。
図１に示したビタビ等化器において、トレーニング系列出力部２０１は、既知の信号系列を生成し、セレクタ２０２を介して、伝送路推定部４０６のトレーニングに供する。このセレクタ２０２は、トレーニング期間はトレーニング系列出力部２０１の出力を選択して伝送路推定部４０６に入力し、一方、トレーニング期間の終了後は、パスメモリ４０５から出力された信号を選択して伝送路推定部４０６に入力する。
【００３２】
また、図１に示したレプリカ生成部２１０において、乗算モジュール２１１は、レプリカ生成制御部２１３によって入力される複素平面における座標値と伝送路推定部４０６から得られる遅延波の振幅および位相回転量とを複素信号としてそれぞれ乗算し、その結果として得られる遅延波レプリカをブランチメトリック算出部２２０の減算モジュール２２１に入力する。一方、図１に示した乗算モジュール２１２は、レプリカ生成制御部２１３によって入力される複素平面における座標値と伝送路推定部４０６から得られる希望波の振幅および位相回転量とを複素信号としてそれぞれ乗算し、その結果として得られる希望波レプリカをブランチメトリック算出部２２０の減算モジュール２２２に入力する。
【００３３】
図１に示したブランチメトリック算出部２２０は、図９に示したブランチメトリック算出部４０３と基本的に同等のものである。このブランチメトリック算出部２２０において、上述した減算モジュール２２１は、受信信号からレプリカ生成部２１０によって生成されたＭ（サバイバルパスの本数に相当する）個の遅延波レプリカをそれぞれ減算する処理を並行して実行する機能を備えている。また、減算モジュール２２２は、上述した減算モジュール２２１の出力として得られるＭ種類の減算結果それぞれから、上述した乗算モジュール２１２によって出力される複数種類の希望波レプリカを減算する処理を並行して実行する機能を備えている。また、図１に示した誤差計算部２２３は、この減算モジュール２２２によって各組み合わせについて得られた減算結果の二乗をそれぞれ計算する処理を並行に実行する機能を備えており、この誤差計算部２２３の出力がブランチメトリックとして出力される。
【００３４】
また、図１に示した加算比較選択処理部２３０は、図９に示した加算比較選択処理部４０４と同等の機能を果たすためのブランチメトリック比較部２３１、パスメトリック更新部２３３およびサバイバルパス選択部２３４に加えて、演算制御部２３２を備えている。この演算制御部２３２は、ブランチメトリック比較部２３１による比較結果を領域推定部２１４に渡し、サバイバルパス選択部２３４による選択結果を示す情報をレプリカ生成制御部２１３に渡す機能を持っている。
【００３５】
図１に示したレプリカ生成制御部２１３は、演算制御部２３２を介して、サバイバルパス選択部２３４によって選択されたＭ本のサバイバルパスに対応する信号点の候補を示す情報を受け取り、これらの信号点に対応する座標値を遅延波レプリカ生成のために乗算モジュール２１１に入力する。また、図１に示した領域推定部２１４は、乗算モジュール２１２によって生成された希望波レプリカと誤差計算部２２３によって算出されたブランチメトリックとを受け取るとともに演算制御部２３２を介してブランチメトリック比較部２３１による比較処理の結果を受け取り、これらの情報に基づいて、後述するようにして真の信号点が存在すると期待される信号点の分布領域を絞り込む。また、この領域推定部２１４は、絞り込んだ領域に関する情報をレプリカ生成制御部２１３に渡し、希望波レプリカ生成処理に供する。ここで、図１に示した乗算モジュール２１１は、レプリカ生成制御部２１３によって遅延波の信号点の候補として入力されるＭ個の座標と伝送路推定部４０６からの入力とに基づいて、Ｍ個の遅延波レプリカを生成する機能を備えている。また、乗算モジュール２１２は、レプリカ生成制御部２１３によって希望波の信号点の候補として入力される複数の座標と伝送路推定部４０６からの入力とに基づいて、複数の希望波レプリカを生成する機能を備えている。
【００３６】
次に、図１に示したビタビ等化器によって、６４ＱＡＭによって変調された受信信号について、１シンボル内に到来する遅延波を等化する場合を例にとって、補償処理を行う方法について説明する。
図２に、補償動作を表す流れ図を示す。
図１に示した演算制御部２３２からの指示に応じて、レプリカ生成部２１０のレプリカ生成制御部２１３は、加算比較選択処理部２３０の演算制御部２３２から、例えば、サバイバルパス選択部２３４によって最小のパスメトリックに対応するとされた信号点を示す情報を受け取り（図２のステップ３０１）、この信号点の座標を乗算モジュール２１１に入力することにより（図１参照）、サバイバルパスに対応する遅延波レプリカを選択的に生成する（ステップ３０２）。
【００３７】
次に、図１に示したレプリカ生成制御部２１３は、領域推定部２１４によって指定された注目すべき領域（最初は信号点の分布範囲全体）を例えば４つの等面積のブロックに分割し、各ブロックの重心位置をそのブロックの代表点として求める（図２のステップ３０３）。例えば、図３に示すように、最初は、６４ＱＡＭにおける信号点の分布範囲を、複素平面における象限に対応する４つのブロックに分割し、以降の処理では、選択されたブロックを更に４つのブロックに分割していく。
【００３８】
次に、レプリカ生成制御部２１３は、上述したステップ３０３において求めた４つの代表点の座標値を、図１に示した乗算モジュール２１２に入力することにより、各代表点に対応する４つの希望波レプリカを生成し（ステップ３０４）、これらの希望波レプリカをブランチメトリックの算出処理に供する。
これに応じて、図１に示したブランチメトリック算出部２２０に備えられた減算モジュール２２２により、減算モジュール２２１の出力から上述したステップ３０４において乗算モジュール２１２によって得られた各希望波レプリカを並行して減算し、この減算結果を誤差計算部の処理に供することにより、これらの希望波レプリカと上述したステップ３０２で生成された遅延波レプリカとの組み合わせに対応するブランチメトリックが算出される(ステップ３０５)。
【００３９】
このようにして求められたブランチメトリックは、図１に示した加算比較選択処理部２３０のブランチメトリック比較部２３１によって比較され、最小のブランチメトリックを与える希望波レプリカを示す情報が、演算制御部２３２を介して領域推定部２１４に渡される。また、上述したステップ３０４で生成された４つの希望波レプリカおよびこれらに対応して求められたブランチメトリックの値を示す情報もまた、領域推定部２１４に渡される。
【００４０】
これに応じて、領域推定部２１４は、上述した各ブロックの代表点が６４ＱＡＭにおける信号点の候補の位置と一致するか否かを判定し(ステップ３０６)、一致しない場合（ステップ３０６の否定判定）に、最小のブランチメトリックを与える代表点が存在するブロックを現段階において最尤のブロックとして選択する(ステップ３０７)。
このとき、領域推定部２１４は、まず、上述した最尤のブロックとこれに隣接する２つのブロックに対応してステップ３０４で求められた希望波レプリカに基づいて、最尤のブロックに対応する希望波レプリカと２つの隣接ブロックに対応する希望波レプリカそれぞれとの距離を算出する(ステップ３０８)。
【００４１】
次に、領域推定部２１４は、各隣接ブロックに対応する希望波レプリカについて算出されたブランチメトリックとこれらの希望波レプリカに対応してステップ３０８で算出された距離とをそれぞれ比較する(ステップ３０９)。
この比較結果に基づいて、領域推定部２１４は、最尤のブロックを４分割して得られるブロックの一つを新たな注目領域として選択する(ステップ３１０)。
【００４２】
例えば、図３に示したように、複素平面の各象限に対応する４つのブロックの重心位置である代表点Ａ１〜Ａ４について生成された希望波レプリカについてそれぞれブランチメトリックＢｍ１〜Ｂｍ４が算出された場合を例として、注目領域を選択する動作を詳細に説明する。
これらのブランチメトリックに基づいて、代表点Ａ１に対応するブロックが選択された場合に、領域推定部２１４は、上述したステップ３０８において、代表点Ａ２、Ａ４に対応する希望波レプリカそれぞれと代表点Ａ１に対応する希望波レプリカとの距離Ｄ12，Ｄ14を算出する。そして、ステップ３０９において、領域推定部２１４は、代表点Ａ２、Ａ４に対応する希望波レプリカそれぞれに対応するブランチメトリックＢｍ２、Ｂｍ４とこれらの距離Ｄ12，Ｄ14とをそれぞれ比較する。
【００４３】
ここで、上述したように、ブランチメトリックＢｍ２と上述した距離Ｄ12及びブランチメトリックＢｍ４と上述した距離Ｄ14との大小関係は、代表点Ａ２、Ａ４と真の信号点との位置関係を示している。
例えば、これらのブランチメトリックＢｍ２、Ｂｍ４が、ともに、距離Ｄ12，Ｄ14よりも大きい場合には、真の信号点は、最尤のブロックに対応する代表点Ａ１よりも、代表点Ａ２、Ａ４の双方から遠い位置にあると考えられる。したがって、この場合に、領域推定部２１４は、図３において符号Ｇ１を付して示した領域を新たに注目すべき領域として選択する。
【００４４】
逆に、ブランチメトリックＢｍ２、Ｂｍ４の双方が距離Ｄ12，Ｄ14よりも小さい場合には、真の信号点は、最尤のブロックに対応する代表点Ａ１よりも、代表点Ａ２、Ａ４の双方から近い位置にあると考えられる。したがって、この場合に、領域推定部２１４は、図３において符号Ｇ３を付して示した領域を新たに注目すべき領域として選択する。
一方、ブランチメトリックＢｍ２は距離Ｄ12よりも大きく、ブランチメトリックＢｍ４は距離Ｄ14よりも小さい場合には、真の信号点は、最尤のブロックに対応する代表点Ａ１よりも、代表点Ａ２からは遠く、代表点Ａ４からは近い位置にあると考えられる。したがって、この場合に、領域推定部２１４は、図３において符号Ｇ４を付して示した領域を新たに注目すべき領域として選択する。
【００４５】
逆に、ブランチメトリックＢｍ２は距離Ｄ12よりも小さく、ブランチメトリックＢｍ４は距離Ｄ14よりも大きい場合には、真の信号点は、最尤のブロックに対応する代表点Ａ１よりも、代表点Ａ２からは近く、代表点Ａ４からは遠い位置にあると考えられる。したがって、この場合に、領域推定部２１４は、図３において符号Ｇ２を付して示した領域を新たに注目すべき領域として選択する。
【００４６】
つまり、領域推定部２１４は、最尤のブロックではないとして排除したブロックに対応して生成された希望波レプリカの位置及びこれらの希望波レプリカに対応して算出されたブランチメトリックを利用して、最尤のブロックにおいて、真の信号点が存在することが期待される領域を更に絞り込む。
このようにして、ステップ３０７で選択された最尤のブロックを更に４分割して得られるブロックの一つが注目すべき領域として選択され、この領域に関する情報に基づいて、レプリカ生成制御部２１３は、ステップ３０３に戻って、この新たな注目領域を４分割した各ブロックについて新たな代表点を求め、新たな希望波レプリカ生成処理を実行する。
【００４７】
このようにして真の信号点が存在する確率の高い範囲を絞り込んでいき、ステップ３０３で求めた各代表点の位置が６４ＱＡＭにおける信号点候補の位置に一致したときに(ステップ３０６の肯定判定)、領域推定部２１４は、ステップ３０５で求めた各信号点候補に対応するブランチメトリックに基づいて、最小のブランチメトリックを与える信号点候補を選択する(ステップ３１１)。更に、領域推定部２１４は、選択した信号点候補に加えて、この信号点候補に最も近い隣接信号点であって、まだ希望波レプリカの生成に供されていない信号点を最終的に希望波レプリカを作成すべき信号点の候補に追加し(ステップ３１２)、これらの信号点の候補に関する情報をレプリカ生成制御部２１３の処理に供する。
【００４８】
このようにすれば、例えば、図４に示した信号点の候補Ｃ１に位置する真の信号点が雑音の影響によって、信号点の候補Ｂ３と信号点の候補Ｃ１との中間付近に移動している場合においても、確実に信号点の候補Ｃ１を最終的な信号点の候補に残すことができる。
なぜなら、このような場合には、以下に述べるようにして、信号点の候補の絞込みが行われるからである。
【００４９】
まず、図４に示したように、複素平面の各象限に対応する４つのブロックの重心位置に対応する代表点Ａ１〜Ａ４について生成された希望波レプリカについてそれぞれブランチメトリックが算出され、これらのブランチメトリックに基づいて、代表点Ａ１に対応するブロックが選択される。なお、図４において、信号点の候補および代表点に対応して算出されたブランチメトリックを、対応する信号点の候補および代表点に付した符号の下に括弧をつけて示した。
【００５０】
このとき、領域推定部２１４により、上述したステップ３０８において、代表点Ａ１に対応する希望波レプリカと代表点Ａ２に対応する希望波レプリカとの距離ｄ12と、代表点Ａ１に対応する希望波レプリカと代表点Ａ４に対応する希望波レプリカとの距離ｄ14とが算出される。ここで、説明の簡単化のため、希望波の振幅変動および位相回転がないとすると、距離ｄ12および距離ｄ14はともに対応する代表点間の距離に等しいので、代表点Ａ２に対応するブランチメトリックＢｍ２（＝１．１）とこの距離ｄ12との比較結果および距離ｄ14とブランチメトリックＢｍ４（＝１．２５）との比較結果とに基づいて、代表点Ａ１に対応するブロックを４分割して得られるブロックのうち右上に位置するブロック(図４において、符号Ｇ１を付して示した)が選択される。
【００５１】
６４ＱＡＭの場合には、このようにして選択されたブロックを４分割した各ブロックの代表点Ｂ１〜Ｂ４は、６４ＱＡＭにおける信号点の候補の位置と一致している。したがって、これらの代表点である信号点Ｂ１〜Ｂ４について生成された希望波レプリカについてそれぞれ算出されたブランチメトリックに基づいて、信号点Ｂ３が最尤の候補として選択される。そして、更に、図２に示したステップ３１２において、この信号点Ｂ３に隣接する信号点のうち信号点Ｂ３に最も近い２つの信号点Ｃ１，Ｃ２が追加の候補として選択される(図４参照)。
【００５２】
このように、上述した信号点の絞込み手法を用いれば、雑音の影響にかかわらず、真の信号点を確実に候補として残すことが可能となる。
次に、レプリカ生成制御部２１３は、このようにして得られた追加の候補の信号点に対応する座標値を乗算モジュール２１２に入力して、これらの候補に対応する希望波レプリカを生成する(ステップ３１３)。そして、これらの追加の希望波レプリカ候補に対応するブランチメトリックが図１に示したブランチメトリック算出部２２０によって算出される(ステップ３１４)。
【００５３】
このようにして得られた追加の候補に対応して生成された希望波レプリカと遅延波レプリカとの組み合わせについてブランチメトリック算出部２２０によって得られた結果と、上述したステップ３１１において最尤の候補として選択された信号点Ｂ３およびこれとともに希望波レプリカが生成された３つの信号点Ｂ１、Ｂ２およびＢ４に対応して得られたブランチメトリックとは、演算制御部２３２によってパスメトリック更新部２３３に渡され、信号系列の最尤推定に基づくパス選択処理に供される。このとき、パスメトリック更新部２３３は、新たに得られたブランチメトリックとパスメトリックメモリ４０７に保持されたパスメトリックとを加算することにより、新たなパスメトリックを算出し、この結果に基づいて、パスメトリックメモリ４０７を更新する(ステップ３１５)。
【００５４】
ここで、図５に、系列推定を説明する図を示す。
図５において、時刻ｔ−１と時刻ｔとに対応する６４ＱＡＭにおける各信号点を番号０から番号６３を付して示した。例えば、時刻ｔ−１における各信号点に対応するパスメトリックの中で、番号１の信号点に対応するパスメトリックが最小であった場合に、この番号１の信号点に対応する遅延波レプリカと上述した絞込み手法によって時刻ｔにおける信号について選択された信号点の候補(図５において、符号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｃ１、Ｃ２を付して示す)について生成された希望波レプリカとの組み合わせについて、それぞれブランチメトリックが算出される。図５において、時刻ｔ−１における番号１の信号点と符号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｃ１、Ｃ２で示した時刻ｔにおける信号点とを結ぶ矢印によって尤度を推定すべき組み合わせを示し、これらの矢印に対応してそれぞれの組み合わせについて算出されたブランチメトリックの値を示した。
【００５５】
このとき、図１に示したパスメトリック更新部２３３は、パスメトリックメモリ４０７に保持された番号１の信号点に対応するパスメトリックの値(例えば、０．２)に、図５に符号Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｃ１、Ｃ２を付して示した信号点に対応するブランチメトリックの値をそれぞれ加算し、図５に示した各矢印に対応する系列のパスメトリックを求める。
【００５６】
ここで、真の信号点が図４に符号Ｃ１を付して示した信号点に位置する場合には、図５に符号Ｃ１を付して示した時刻ｔにおける信号点と番号１を付して示した時刻ｔ−１における信号点とを結ぶ矢印に対応するブランチメトリックが最も小さい値(例えば、０．１５)をとることが期待できる。したがって、当然ながら、上述したようにして求められたこの系列、即ち、図５に番号１で示した時刻ｔ−１における信号点と符号Ｃ１で示した時刻ｔにおける信号点とを含む系列に対応するパスメトリックが最小となると考えられる。
【００５７】
このようにして求めたパスメトリックを比較することによって、サバイバルパス選択部２３４は、上述した最小のパスメトリックに対応する信号点(例えば、信号点Ｃ１)を見つけ、この信号点に関する情報を、演算制御部２３２を介してレプリカ生成制御部２１３に渡して、次のシンボルにおける等化処理に供する。また、サバイバルパス選択部２３４は、上述したようにして見つけた最小のパスメトリックを持つ信号点を含むパスをサバイバルパスとして選択して、この新たなパスの端点をパスメモリ４０５に追加し、これに応じて、このパスメモリ４０５が最も古い時刻に対応する信号を出力することにより(ステップ３１６)、ビタビ等化出力を得ることができる。
【００５８】
上述したビタビ等化器では、遅延波レプリカの生成に用いられる信号点候補をサバイバルパスに対応するものに限定し、更に、希望波レプリカを生成する信号点の候補を大幅に絞り込んでいる。
上述したように、遅延波レプリカの生成に用いる信号点の候補を１本のサバイバルパスに対応するものに限定し、また、上述したステップ３０３からステップ３１２において述べた手順に従って希望波レプリカを生成すべき信号点の候補を決定することにより、最終的にブランチメトリックを算出する遅延波レプリカと希望波レプリカとの組み合わせの数を大幅に制限することができる。また、希望波レプリカを生成する処理を実行する回数は、希望波レプリカを生成する信号点を絞り込む段階を含めても、６４ＱＡＭの信号点を上述したようにして絞り込む場合で延べ１０回であり、６４ＱＡＭの全信号点を候補とした場合に比べてはるかに少ないことは明らかである。また、上述したように、各ブロックを４分割して希望波レプリカ用の信号点を絞り込む場合においては、絞り込みの段階において同時に生成すべき希望波レプリカの数は４個であり、また、上述したステップ３１２において追加される信号点の候補の数は最大で２個であることから、レプリカ生成部２１０の乗算モジュール２１２は、最大４個の信号点の座標に応じて希望波レプリカを生成する機能を備えていれば十分である。同様に、ブランチメトリック算出部２２０の減算モジュール２２２も、上述した乗算モジュール２１２によって同時に生成される最大４個の希望波レプリカを減算モジュール２２１の出力から並行して減算する機能を備えれば十分である。
【００５９】
これらの理由から、６４ＱＡＭのような極めて状態数が多い変調方式が採用されている通信システムにおいても、十分に現実的な演算量でビタビ等化処理を実現することができることは明らかである。
また一方、このように、遅延波レプリカを生成する信号点の候補および希望波レプリカを生成する信号点の候補を大幅に削減したにもかかわらず、図１に示したビタビ等化器は、希望波の振幅に対して遅延波の振幅が十分に小さい環境では、極めて高い性能を実現可能であることを、出願人はシミュレーションによって確認している。
【００６０】
図６に、本発明にかかわるビタビ等化器の特性評価結果を示す。
図６において、横軸は、ビット当たりの信号電力と雑音電力との比Ｅｂ／Ｎｏを示し、また、縦軸は、いわゆるビットエラーレート(ＢＥＲ)を示す。また、図６において、丸印を付した折れ線によって、本発明にかかわるビタビ等化器のＢＥＲ特性を示し、一方、三角を付した折れ線によって、特許文献１に開示された技術に基づくビタビ等化器について推定されるＢＥＲ特性を示した。
【００６１】
なお、特許文献１に開示された技術に基づくビタビ等化器に関するＢＥＲ特性の推定においては、次に述べる条件を用いた。希望波レプリカの生成に関しては、各象限に対応する代表点についてのブランチメトリックを算出し、最小のブランチメトリックが得られた代表点に対応する象限に含まれる全ての信号点(つまり、１６個の信号点)を候補とし、これらの候補に対応する希望波レプリカを生成して、遅延波レプリカを考慮したブランチメトリックの算出処理に供した。また、遅延波レプリカとしては、６４ＱＡＭにおけるすべての信号点に対応して生成し、これらの遅延波レプリカと上述した希望波レプリカとについて考えられる全ての組み合わせについてブランチメトリックを算出し、この結果に基づいてパス選択処理を実行した。
【００６２】
また、特許文献１に開示されたビタビ等化器および本発明にかかわるビタビ等化器のＢＥＲ特性の評価は、ともに、考慮する遅延波を１シンボル遅延の遅延波１波とし、また、希望波と遅延波との電力比であるＤ／Ｕ比は１２ｄＢ、観測シンボル数は１０6、理想的な伝送路推定が行われているものとし、ロールオフフィルタの係数αの値を０．５として行った。
【００６３】
図６から分かるように、本発明にかかわるビタビ等化器は、先願にかかわるビタビ等化器と同様に、特許文献１に開示された技術に基づくビタビ等化器において期待される特性よりも高い特性が期待できる。
このような特性の改善は、上述した領域推定を組み合わせた段階的な絞り込みに基づいて最尤の候補として選択された信号点に加えて、その信号点に隣接する信号点を追加したことで、真の信号点に対応する希望波レプリカを漏れなく生成し、ブランチメトリック算出処理に供することができることによると考えられる。
【００６４】
また、本発明にかかわるビタビ等化器によって得られるＢＥＲ特性は、図６に破線で示したＡＷＧＮ（additive white Gaussian noise:付加熱雑音）における同期検波時のＢＥＲ特性と比較して劣化が少ないことが確認できる。
なお、出願人は、上述した条件よりもＤ／Ｕ比が低い環境においても、本発明にかかわるビタビ等化器が高い性能を発揮し得ることを確認している。
【００６５】
Ｄ／Ｕ比が６ｄＢにまで低下した場合でも、本発明にかかわるビタビ等化器において、サバイバルパスの数を２本に増やすことによって、十分な特性が得られることを確認している。なお、このように複数のサバイバルパスを残す場合には、選択された信号点候補を用いて生成した希望波レプリカと各サバイバルパスに対応する遅延波レプリカとの組み合わせについてブランチメトリックが算出される。したがって、サバイバルパスの本数を増やしたことによる演算量の増加はサバイバルパスの本数に比例する程度と考えられる。
【００６６】
したがって、本発明にかかわるビタビ等化器では、Ｄ／Ｕ比が６ｄＢ程度であっても、特性を維持した上で、十分な演算量削減効果を期待することができる。
次に、本発明にかかわるビタビ等化器によって実現される演算量削減効果について説明する。
図７に、本発明にかかわるビタビ等化器の主要部分の演算量を示す。
【００６７】
図７に示した各欄の数値は、それぞれ、ＱＰＳＫ方式について正規のビタビ等化を行った場合と、６４ＱＡＭ方式について本発明にかかわるビタビ等化を行った場合と、同じく６４ＱＡＭ方式について特許文献１に開示された技術に従ってビタビ等化を行った場合とにおいて、遅延波レプリカ生成処理、遅延波レプリカ減算処理、希望波レプリカ生成処理、希望波レプリカ減算処理および加算比較選択処理にそれぞれ要した１シンボル当たりの乗算回数および加算回数を示している。また、図７に示した表の最後の行には、それぞれの方式において必要とされる乗算回数および加算回数の総和を示した。
【００６８】
図７から明らかなように、本発明にかかわるビタビ等化器による遅延波補償を実現するために必要な演算量は、特許文献１に開示された技術において必要とされる演算量に比べてはるかに少ない。また、本発明にかかわるビタビ等化器において必要とされる演算量(乗算回数)は、既に実用化されているＱＰＳＫ方式に関するビタビ等化器における演算量(乗算回数)の１．３倍程度であることから、本発明にかかわるビタビ等化器は、まさに現実的な演算量によって、６４ＱＡＭ方式に適合した遅延波補償技術を提供するものであることが裏付けられた。
【００６９】
なお、遅延波の振幅が希望波の振幅に比べて十分に小さい通信環境においては、上述したようにサバイバルパスを１本にまで限定することができるので、図２に示したステップ３１２において追加された希望波レプリカに対応して算出されたブランチメトリックと最尤の信号点として選択された信号点について生成された希望波レプリカに対応するブランチメトリックとを、ステップ３１５におけるパスメトリック算出および更新処理に供する構成も考えられる。この場合は、最後に注目した信号点の分布領域に含まれながら最尤の信号点としては選択されなかった信号点（例えば、図４に示した信号点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４）についてのパスメトリックの算出処理を省略することができる。このようにして、最後に注目した信号点の分布領域に含まれながら最尤の信号点としては選択されなかった信号点を最終的な信号点候補からはずしたことによって、真の信号点に関する推定精度が低下することはないと考えられる。なぜなら、サバイバルパスが１本に限定されているならば、これらの信号点について生成された希望波レプリカは、少なくとも、最尤の信号点として選択された信号点について生成された希望波レプリカよりも大きいブランチメトリックを与えることが確実であり、これらのブランチメトリックを１時刻前のパスメトリックに加算して得られるパスメトリックも、当然ながら、最尤の信号点として選択された信号点に対応して算出されるパスメトリックよりも大きくなることは明らかだからである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
希望波レプリカを生成する信号点を段階的に絞り込み、最終的に絞り込んだ候補に隣接する信号点を追加する手法を用いたビタビ等化器は、希望波と遅延波との振幅比にかかわらず、ＢＥＲ特性を維持しつつ演算量の削減を図ることができるので、様々な環境における多値ＱＡＭ変調方式の通信システムにおいて有用である。
更に、希望波レプリカを生成する信号点を絞り込む技術と、遅延波レプリカを生成する信号点をサバイバルパスに限定する技術とを合わせて適用することにより、６４ＱＡＭ方式についてビタビ等化によって遅延波を補償するために要する演算量を、一般的なＱＰＳＫ方式におけるビタビ等化に要する演算量と同程度にまで削減でき、かつ、通信品質を維持することができる。これにより、十分に現実的な演算量によって、６４ＱＡＭ方式について遅延波補償を行うビタビ等化器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかわるビタビ等化器の実施形態を示す図である。
【図２】補償動作を表す流れ図である。
【図３】注目領域の絞込みを説明する図である。
【図４】信号点候補の絞込みを説明する図である。
【図５】系列推定を説明する図である。
【図６】本発明にかかわるビタビ等化器の特性評価結果を示す図である。
【図７】本発明にかかわるビタビ等化器の主要部分の演算量を示す図である。
【図８】電力の大きい２波に注目してビタビ等化器の演算量を削減する技術を説明する図である。
【図９】一般的なビタビ等化器の構成例を示す図である。
【図１０】１６ＱＡＭ方式のビタビ等化器の演算量削減技術を説明する図である。
【図１１】従来技術における課題を説明する図である。
【符号の説明】
【００７２】
２０１  トレーニング系列出力部
２０２  セレクタ
２１０  レプリカ生成部
２１１、２１２  乗算モジュール
２１３  レプリカ生成制御部
２１４  領域推定部
２２０、４０３  ブランチメトリック算出部
２２１、２２２  減算モジュール
２２３  誤差計算部
２３０，４０４  加算比較選択処理部
２３１  ブランチメトリック比較部
２３２  演算制御部
２３３  パスメトリック更新部
２３４  サバイバルパス選択部
４０１  希望波レプリカ生成部
４０２  遅延波レプリカ生成部
４０５  パスメモリ
４０６  伝送路推定部
４０７  パスメトリックメモリ
【図１】
2006060374.tif 000003
【図２】
2006060374.tif 000004
【図３】
2006060374.tif 000005
【図４】
2006060374.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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