(57)【要約】      （修正有）【課題】リアルタイムマルチユーザ検出（ＭＵＤ）受信機を実現する。【解決手段】同時デジタル変調干渉者および同じ周波数での伝送を処理し、重く負荷がかけられたオーバロードされた多元接続システムの性能を最適化し、信頼順序付け、電力順序付けおよび投票手順を含む、ツリープルーニングを使用する。第１の反復で、ユーザ指数は受信電力に従って順序付けられる。以後の反復では、投票システムがソフト入力として活用されるソフト決定または信頼値を単一ユーザデコーダに提供する。投票は計算上魅力的であり、デコーダのバンクがソフト値で動作し、性能を改善し、ＴｕｒｂｏＭＵＤ反復の数を削減できるようにする。ソフト出力エラー訂正デコーダのバンクは、それぞれの干渉するユーザによって送信されるチャネルビットに対応するソフト決定または信頼値の改善された集合を生成する。【選択図】図３
2008245269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反復で、順序付けが受信信号電力に基づき、以後の反復で順序付けが信頼値に基づく、ユーザ指数を順序付けするための順序付け装置と、
複数の残存状態を生じさせる前記順序付け装置に結合されたマルチユーザ検出器と、
前記残存状態を処理し、チャネルシンボルのソフト推定の集合を生成するために前記マルチユーザ検出器に結合された投票装置と、
前記投票装置と前記マルチユーザ検出器に結合されたデコーダ部であって、チャネルシンボルの前記ソフト推定を処理し、最終反復で最終出力を生成し、前記デコーダが中間反復について前記信頼値を生成するものと、
を含む、干渉信号で複数の受信信号を処理するための高度受信機装置。
【請求項２】
前記受信機信号を処理し、前記信号に関する情報を記憶するために、前記順序付け装置と前記マルチユーザ検出器に結合されたパラメータ推定装置をさらに含む、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項３】
前記デコーダ部はソフト入力ソフト出力（ＳＩＳＯ）デコーダのバンクであり、前記ＳＩＳＯデコーダは、帰納的最大（ＭＡＰ）デコーダとソフト出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダを備えるグループから選択される、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項４】
前記マルチユーザ検出器は、ＭＡＰ検出器、Ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器またはＭａｘ−Ｌｏｇ  ＭＡＰ検出器に基づいて、Ｍ−アルゴリズム、Ｔ−アルゴリズム、またはＭＴ−アルゴリズムを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用する、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項５】
前記マルチユーザ検出器と前記投票部の間に結合されたインタリーバと、前記デコーダ部と前記順序付け装置の間に結合されたデインタリーバとをさらに含む、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項６】
前記マルチユーザ検出器に結合されたフィルタ装置をさらに含む、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項７】
前記フィルタ装置は、白化整合フィルタバンクおよび整合フィルタバンクを含むグループから選択される、請求項６に記載の高度受信機装置。
【請求項８】
前記最終反復を決定するための手段をさらに含み、前記手段は固定数の反復である、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項９】
前記最終反復を決定するための手段をさらに含み、前記手段は過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差である、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項１０】
複数のユーザからの受信機信号を処理するための方法であって、該方法は、
信号サンプルのデジタルストリームを生成するためにフロントエンドで前記受信機信号を処理する工程と、
前記デジタルストリームのパラメータ推定を実行する工程と、
ユーザを順序付けする工程であって、前記順序付けは第１の反復では前記デジタルストリームの電力順序付けであり、以後の反復では信頼順序付けであるものと、
ユーザごとにシンボルストリームの集合から複数の残存者を検出する工程と、
ユーザごとに１ストリーム、ソフト値出力の集合を生成するために前記残存者について採決する工程と、
前記ソフト値出力を復号し、信頼値の集合を形成する工程と、
最終的な状態が得られるまで、信頼順序付け、検出、投票および復号の前記工程を繰り返す工程と、
データビットの集合に対応するデータ推定を出力する工程と、
を含む。
【請求項１１】
前記最終的な状態は固定数の反復の設定により決定される、請求項１０に記載の受信機信号を処理するための方法。
【請求項１２】
前記固定数の反復は非反復モードにあるものである、請求項１１に記載の受信機信号を処理するための方法。
【請求項１３】
前記最終的な状態は、過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差を確立することにより決定される、請求項１０に記載の受信機信号を処理するための方法。
【請求項１４】
前記デジタル信号をフィルタバンクで処理し、各フィルタおよびシンボル−時間対に対応する１つの測定または測定の集合を生じさせる工程をさらに含む、請求項１０に記載の受信機信号を処理するための方法。
【請求項１５】
インタリーブする工程とデインタリーブする工程とをさらに含む、請求項１０に記載の受信機信号を処理するための方法。
【請求項１６】
前記デジタルストリームをフィルタリングする工程をさらに含む、請求項１０に記載の受信機信号を処理するための方法。
【請求項１７】
入信受信を受信し、処理するためのフロントエンド装置と、
前記受信を処理するための前記フロントエンド装置に結合されたパラメータ推定器装置と、
前記フロントエンド装置に結合されたフィルタ部と、
ユーザ指数を順序付けするために前記パラメータ推定装置に結合され、第１の反復では順序付けが受信信号電力に基づき、以後の反復では順序付けが信頼値に基づく順序付け装置と、
前記順序付け装置および複数の残存状態を生じさせる前記フィルタ部に結合されたマルチユーザ検出器と、
前記残存状態を処理し、チャネルシンボルのソフト推定の集合を生成するための前記マルチユーザ検出器に結合された投票装置と、
前記投票装置と前記マルチユーザ検出器に結合されたデコーダ部であって、前記デコーダ部は最終反復で最終出力を生じさせるためにチャネルシンボルの前記ソフト推定を処理し、前記デコーダは中間反復について前記信頼値を生成するものと、
を含む、干渉信号を使用して複数のユーザからの信号を処理するための受信機システム。
【請求項１８】
前記デコーダは、帰納的最大（ＭＡＰ）デコーダおよびソフト出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダとを含むグループから選択されたＳＩＳＯデコーダである、請求項１６に記載の受信機システム。
【請求項１９】
前記マルチユーザ検出器は、ＭＡＰ検出器、Ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器、またはＭａｘ−Ｌｏｇ  ＭＡＰ検出器に基づいて、Ｍ−アルゴリズム、Ｔ−アルゴリズム、またはＭＴ−アルゴリズムを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用する、請求項１６に記載の受信機システム。
【請求項２０】
前記マルチユーザ検出器と前記投票部の間に結合されたインタリーバと、前記デコーダ部と前記順序付け装置の間に結合されたデインタリーバとをさらに含む、請求項１６に記載の受信機システム。
【請求項２１】
前記フィルタ部は、白化整合フィルタバンクおよび整合フィルタバンクを含むグループから選択される、請求項１６に記載の受信機システム。
【請求項２２】
前記最終的な反復を決定するための手段をさらに含み、前記手段は固定数の反復である、請求項１６に記載の受信機システム。
【請求項２３】
前記最終的な反復を決定するための手段をさらに含み、前記手段は過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差である、請求項１６に記載の受信機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００２年７月２９日に出願された同時係属米国特許出願第１０／２０８，４０９号に対する優先権を主張する。関連出願は、２００２年１月２３日に出願された米国特許出願第１０／０５５１５５号、２００２年４月１１日に出願された米国特許出願第１０／１２０９５５号、および２００２年７月２９日に出願された米国特許出願第１０／２０７，４９０号を含み、すべてが参照によりここに組み込まれる。
【０００２】
（政府利害の声明）  
該当なし。
【０００３】
本発明は電気通信処理に関し、より詳細にはマルチユーザ環境における高度受信機技法に関する。
【背景技術】
【０００４】
電気通信業界は前例のない成長速度で拡大してきた。特に、３Ｇ、無線ローカルエリアネットワークおよびブルーツース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）(登録商標）デバイスを含む無線産業部門は、期待をはるかに超えて固定電気通信の産業部門よりはるかに速い速度で成長してきた。データにアクセスし、いつでもどこでも通信することのできる能力は、膨大な可能性と商品価値を持っている。
【０００５】
ますます多くのデータが送信されるのに伴ない、インターネット接続性およびライブフィードを含む無線産業部門のコンテンツも変化している。パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）およびよりスマートな機器を含む使用法が、無線データ通信を活用する新しい市場を作り出した。そして、成長は世界中で起こっているため、この無線現象は地理学上の境界線に制限されない。
【０００６】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）またはスペクトル拡散通信は長年にわたって使用されてきたが、優れた品質性能、および指定された帯域幅の中でのより多くのユーザを可能にするために商用アプリケーションでスペクトル拡散システムを使用することに関心が高まっている。ＣＤＭＡアーキテクチャのデジタルフォーマットは、伝送および受信について複雑な処理および高水準のアルゴリズムを可能にする。
【０００７】
無線伝送および受信の進展にも関わらず、２、３例を挙げると、シームレスな接続性、マルチメディアトラフィック、電池寿命、セキュリティ、および移動性に関する問題がある。一般的には、無線チャネルは周知の問題にさらされ、容量と品質を改善するための絶え間ない努力が依然として存在する。次第に大きくなる問題の１つは、指定された帯域幅で複数のユーザを処理することができることである。
【０００８】
例えば、多くのセルラーデバイスを処理する基地局は、特定の周波数範囲内でデータを受信、送信しなければならない。指定されたユーザから正しいデータを抽出する能力は、特に干渉およびマルチパスの影響が考慮されるときには難しいタスクである。該問題は、ユーザの数が次元数を超え、オーバロード状態が生じるときにさらに複雑になる。
【０００９】
かつて、従来技術の通信システムは、チャネルアクセスを達成するために通常、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）方法および時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方法を活用していた。ＦＤＭＡは、信号の伝送電力が単一の無線周波数バンドの中に集中する通信チャネルを指す。隣接するチャネルからの干渉は帯域フィルタを使用することで制限されるが、異なった周波数を割り当てられているチャネルごとに、システムの容量は使用可能な周波数とチャネル再利用により課される制約によって制限されている。
【００１０】
ＴＤＭＡシステムでは、チャネルは同じ周波数上での周期的な一連の時間間隔でのタイムスロットまたはフレームから構成されており、与えられた信号のエネルギーはこれらのタイムスロットの１つに限定されている。隣接チャネルの干渉は、時間ゲートあるいは適切なときに受け取られた信号エネルギーを渡すにすぎない他の同期要素を使用することで制限される。それぞれのチャネルに異なるタイムスロットが割り当てられるので、システム容量はチャネル再利用により課される制約だけではなく、使用可能なタイムスロットによっても制限される。
【００１１】
ＦＤＭＡシステムおよびＴＤＭＡシステムの目標の１つは、２つの潜在的に干渉している信号が同時に同じ周波数を占有しないようにすることである。対照的に、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技法は、時間と周波数の両方で信号が重複できるようにする。ＣＤＭＡ信号は同じ周波数スペクトルを共用し、周波数領域または時間領域ではＣＤＭＡ信号は互いに重複しているように見える。ＣＤＭＡのスクランブルされた信号フォーマットは、干渉している伝送間のクロストークを排除し、呼の盗聴または監視をさらに困難にし、したがってさらに大きな安全性を提供する。
【００１２】
ＣＤＭＡシステムでは、各信号はスペクトル拡散技法を使用して送信される。送信された情報のデータストリームは、シグナチャ(signature)シーケンスと呼ばれるはるかに高速のデータストリームに印加される。シグナチャシーケンスデータのビットストリームは通常バイナリであり、無作為に見えるが承認された受信機によって複製することができる擬似雑音（ＰＮ）プロセスを使用して生成できる。情報のデータストリームおよび高ビットレートシグナチャシーケンスストリームは、該２つのビットストリームのバイナリ値が＋１または−１によって表されると仮定して、２つのビットストリームをともに乗算することによって結合される。高い方のビットレート信号と低い方のビットレートデータストリームとのこの結合は、情報データストリーム信号の拡散と呼ばれる。それぞれの情報データストリーム又はチャネルには一意のシグナチャシーケンスが割り当てられる。
【００１３】
動作中、二進位相変調(binary phase shift keying)（ＢＰＳＫ）または四位相偏移変調(quadrature phase shift keying)（ＱＰＳＫ）などの複数の拡散情報信号が無線周波数（ＲＦ）搬送波を変調し、受信機において複合信号としてともに受信される。スペクトル信号のそれぞれは、周波数と時間の両方において、雑音関係の信号だけではなく、他の拡散信号のすべてに重複する。受信機は複合信号を一意のシグナチャシーケンスの１つと相互に関連付け、対応する情報信号は隔離され、逆拡散される。
【００１４】
シグナチャシーケンスは、通常、情報の１ビットを表現するために使用される。送信されたシーケンスまたはその補数を受信することは、情報ビットが、「０」または「１」と表示されることもある＋１であるか、あるいは−１であるかを示す。シグナチャシーケンスは通常Ｎ個のパルスを備え、各パルスは「チップ」と呼ばれている。Ｎチップシーケンス全体、またはその補数は、伝達される情報ビットに応じて、送信済みシンボルと呼ばれる。
【００１５】
受信機は、受信された信号を既知のシグナチャシーケンスの複雑な共役と相互に関連付け、相関関係値を生成する。「大きな」正の相関関係が存在するときには「０」が検出され、「大きな」負の相関関係が生じると「１」が検出される。
【００１６】
情報ビットが、符号がブロック符号または畳み込み(convolutional)符号であるコード化ビットである場合もあることを理解されたい。また、シグナチャシーケンスは単一の送信済みのシンボルよりはるかに長く、その場合、シグナチャシーケンスの部分列が情報ビットを拡散するために使用される。
【００１７】
ＣＤＭＡ通信技法の追加説明は、米国特許第５，５０６，８６１号に説明されている。この特許は、無線電話通信システム、特にマルチパス時間分散で複数のＣＤＭＡ信号をともに復調するための受信機を説明している。
【００１８】
従来技術のシステムは、干渉およびマルチパス問題などの信号の劣化を被る現実世界の移動通信信号を適切に説明していない。従来技術のシステムは、通常、他のすべての干渉者およびマルチパスが付加的なホワイトガウスノイズであると仮定する傾向があった。しかしながら、この仮定は、同一チャネル(co-channel)干渉およびマルチパスにとって正確ではない。
【００１９】
受信機が異なる、かつ無作為に変化する遅延および振幅を有するエコーに遭遇するように、信号が１つではなく多くの経路に沿って受信機に進むときに、マルチパス分散が発生する。同一チャネル干渉は、直接的にまたは反射されて他のユーザから受信される信号を指す。受信機は、光線と呼ばれる異なる相関時間を有する異なる経路に沿って伝搬してきた送信されたシンボルの複数のバージョンの複合信号を受信する。それぞれの見分けられる光線は、特定の振幅と位相で到着の特定の相対時間を有し、結果として相関器が複数のより小さなスパイク(spike)を出力する。レーキ（Rake）受信機は当技術分野で周知であり、送信されたシンボルを検出し、情報ビットを回復するためのすべての貢献とともに「レーキ（rake）」しようとする。
【００２０】
従来のレーキ受信機は、理想的な条件下では満足の行く性能を示すが、シグナチャシーケンスは他のＣＤＭＡ信号のシグナチャシーケンスの多様なシフトされたバージョンだけではなく、それ自体の時間シフトされたバージョンと非相関でなければならない。重要なシグナチャシーケンスに対応する１つの受信信号が、別の送信機から発せられる受信信号と無視できない相互相関を有する場合には、例えば重要な信号のための相関値などの受信機で測定される値は破損されている。言い換えると、特定の重要な信号を復号するために使用されるであろう受信機で計算される相関関係は干渉信号により圧倒され、これはニア−ファー（near-far）問題と呼ばれる。次の送信されたシンボルと重複する１つの送信されたシンボルのエコーによって引き起こされる干渉もまた無視できなければならない。これが当てはまらない場合には、送信されたシンボルは過去に送信されたシンボルと将来送信されるシンボルと干渉し、通常シンボル間干渉(intersymbol)（ＩＳＩ）と呼ばれる。実際上、性能は他の信号干渉およびＩＳＩによって低下する。
【００２１】
既知のマルチパス時間分散で信号干渉に対処するための多くの研究があった。これはマルチパスを使用しないジョイント復調と呼ばれ、ＩＥＥＥ報告書、情報理論、第ＩＴ−３２巻、８５−９６ページ、Ｒ．Ｌｕｐａｓ、及びＳ．Ｖｅｒｄｕ「非同期ガウス多元接続チャネルのためのエラーの最小確率（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｅｒｒｏｒ  Ｆｏｒ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ）」、ＩＥＥＥ報告書、情報理論、第３５巻、１２３−１３６ページ、１９８９年１月、Ｒ．ＬｕｐａｓおよびＳ．Ｖｅｒｄｕ「同期符号分割多元接続チャネルのためのリニアマルチユーザ検出器（Ｌｉｎｅａｒ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｃｏｄｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｃｃｅｓｓ  ｃｈａｎｎｅｌｓ）」、およびＩＥＥＥ報告書、通信、第３８巻、４９６−５０８ページ、１９９０年４月、Ｒ．ＬｕｐａｓおよびＳ．Ｖｅｒｄｕ「非同期チャネルにおけるマルチユーザ検出器のニアファー抵抗（Ｎｅａｒ−ｆａｒ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ  ｉｎ  ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｃｈａｎｎｅｌｓ）」にさらに説明されている。
【００２２】
複数のデジタル変調される信号を含む干渉するデジタル変調信号の任意の集合をともに復調するための多数の手法がある。最尤シーケンス推定は、マルチパス時間分散を使用しないで複数のデジタル信号について送信情報ビットの最も可能性のある集合を決定する。最大尤度ジョイント復調器は、理論的には、最大数の干渉信号に対処することが可能であるが、それを実際には実現不可能とする禁止的な計算の複雑性を有する。非相関性受信機は、それらが互いに干渉しなくなるように異なる信号を消去する、あるいは非相関する（decorrelates）、計算がより複雑ではない、別の受信機処理手法である。信号数が理論的な最大をはるかに下回る設定閾値を超えると、実質的には他のあらゆる低複雑性のジョイント復調器だけではなく、非相関器（decorrelator）も動作することができない。
【００２３】
現実世界のマルチユーザシステムでは、同時に信号を送信する多数の独立したユーザがいる。これらの伝送はマルチパスおよび同一チャネル干渉、フェージング、および受信された信号に影響を及ぼす分散というリアルタイムの問題を有する。従来技術に説明されるように、複数のユーザシステムは、パラメータおよびマルチユーザ検出器により処理されるチャネル推定値を活用することにより、同じ周波数で、同時に通信する。マルチユーザ検出器の出力は、個々のユーザのための個別ビットに関する正確な推定である。
【００２４】
さらに、通信に関するＩＥＥＥ報告書（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）、第４７巻、第７号、１９９９年７月の、Ｐａｕｌ  Ｄ．Ａｌｅｘａｎｄｅｒ、Ｍａｒｋ  Ｃ．Ｒｅｅｄ、Ｊｏｈｎ  Ａ．Ａｓｅｎｓｔｏｒｆｅｒ、およびＣｈｒｉｓｔｉａｎ  Ｂ．Ｓｃｈｌａｇｅｌによる、「反復マルチユーザ干渉の削減：ターボＣＤＭＡ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：Ｔｕｒｂｏ  ＣＤＭＡ）」という記事には、スクランブルされた結果を干渉のない音声ストリームまたはデータストリームに分離するマルチユーザ検出システムを用いて、複数のユーザが同時に同じ周波数でコード化された情報を送信できるシステムが説明されている。
【００２５】
新たに生起する(Emerging)受信機処理手順は、無線セルラー電話などの多元接続通信の活用の膨大な増加に対処する。共通した問題は、受信機の処理手順がリアルタイムで実行するには困難であるという点である。高度受信機技法は複数の領域、つまり干渉抑制（マルチユーザ検出とも呼ばれる）、マルチパス結合および空間−時間処理、等化、およびチャネル推定をカバーする。これらの多様な技法は、状況に応じて、混合、整合できる。送信機および受信機の適切な信号処理は、現在のシステムよりはるかに大きな可能性を生み出す。
【００２６】
マルチユーザ検出(Multi-user detection)（ＭＵＤ）は、非直交多重送信方式でのデータの検出を指す。ＭＵＤ処理はチップあたりの使用可能ビット数、又は干渉が制限されたシステムを有するシステムのためのシグナリングの範囲を増加する。ＭＵＤ受信機は同一チャネル干渉デジタル信号をともに復調する。
【００２７】
最大尤度シーケンス推定器に基づいた最適ＭＵＤは、ビットまたはシンボルエポックごとに１つずつ、結果として生じたであろう可能性の全体数と受信信号とを比較することにより動作する。残念なことに、この処理は計算上複雑な演算であり、リアルタイム環境で達成することは不可能である。したがって、空間全体を調べるそれらのマルチユーザ検出器にとってリアルタイム動作は多くの場合表現しにくい。
【００２８】
一般的には、最適ＭＵＤ装置は、ビットごとに多数の可能性を調べることにより機能する。しかしながら、信号のより大きな容量を調べるマルチユーザ検出器の場合、計算は複雑且つ多大な時間を要し、したがってリアルタイムの動作を不可能にする。最適ＭＵＤ決定プロセスの信頼できるプルーニング(pruning)の多数の試み、あるいは最適ＭＵＤを置換するための線形近似の使用は、いまだ現実世界の環境にとって実現可能な解決策を生み出すに至っていない。
【００２９】
最適または最大尤度ＭＵＤ、複数の干渉するユーザのための最尤シーケンス推定器、連続干渉解除、ＴｕｒｂｏＭＵＤまたは反復ＭＵＤ、およびＳｅｒｇｉｏ  Ｖｅｒｄｕによるよく知られているテキスト「マルチユーザ検出（Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）」に詳説されるもののすべてなどの多様な線形代数をベースにしたマルチユーザ検出器を含む、従来技術の多様なマルチユーザ検出器がある。基本的には、ターボ復号は、大きな処理プロセスを小さな部分に分け、大きい方の処理が完了するまで小さい方の部分で反復処理を実行することを指す。この基本原則がＭＵＤに適用された。
【００３０】
これらの従来技術の概念には既知の問題がある。線形代数ベースのＭＵＤ（非反復）および連続干渉解除は、オーバロードした多元接続システムのケースでは失敗する。オーバロードの一例は、同時ユーザの数が、技術の既存の状態に関して倍増される場合である。アンダロードした多元接続システムにとっても、ユーザ数の増加に伴ない最適ＭＵＤの計算の複雑性が大幅に高まる一方で、非反復ＭＵＤおよび連続干渉解除の性能は、ユーザ数が増加するに伴ない大幅に低下する。計算の問題は非常に極端であるので、それは複雑な処理だけではなく広範囲且つ高価なハードウェアも必要とする。さらに、このようなシステムを実際に無用にする各ビットまたはシンボルを復号するためには不当な遅延が必要とされるであろう。
【００３１】
ツリープルーニング(tree-pruning)に基づいた複雑性が削減された手法は、信頼できないビット推定からの情報に基づいた考慮から適切なビット組み合わせを排除する（つまり、決定ツリーの中の適切な経路を削る）ためにある程度は役立つ。
【００３２】
Ｍアルゴリズムは、各段階に拡張される仮説の数を固定ツリー幅に制限し、すべての仮説についてのランキングメトリクス(metrics)に基づいて削り、Ｍ個の最も可能性のある仮説だけを保持するプルーニングプロセスである。Ｔアルゴリズムは、最も可能性のある候補に対応する測定基準に基づいた閾値と、すべてのアクティブな仮説を表すメトリクスとを比較することによって仮説を削る。ＭアルゴリズムをベースにしたＭＵＤの性能は、パラメータＭが減少するにつれて低下するが、Ｍは必要とされる計算の数を支配する。類似した影響は他のツリープルーニングをベースにしたＭＵＤ（Ｔアルゴリズム等）についても見られる。不適切なプルーニングに対抗するため、基本的なツリープルーニングは、Ｍが「十分に大きい」ため、干渉する信号の数および／またはＩＳＩ長が中程度から大であるときに、依然として許容可能な性能レベルのための増加した複雑性に遭遇することを保証しなければならない。
【００３３】
ツリープルーニングアルゴリズムとしてのＭアルゴリズムの説明として、ノードと枝(branch)から作られるツリーを考慮する。それぞれの枝は重さ、又は測定基準を有し、完全な経路はツリーのルートとその枝の間の枝によって連結されるノードのシーケンスである。最適ＭＵＤに対するショートカットとして適用されるとき、それぞれの枝の重さは特定の送信機のシグナチャ信号、その時点でその送信機に関連付けられている可能なビットまたはシンボル値、およびすべての干渉する伝送からのすべての信号を含む実際の受信信号の関数である。各経路の重さは完全な経路における枝メトリクス(branch metrics)の合計である。ツリー検索アルゴリズムの目標は、最低の測定基準でツリーを通る完全な経路の検索を試みることである。本発明を用いると、複数の完全な経路のメトリクスは計算されない。むしろ、ツリーの個々の枝のメトリクスは、ツリーを通る１つの完全な経路を位置付ける過程で計算され、それにより信号を復号するために必要とされる信号を干渉する同一チャネルのそれぞれの１つの未知の特性を定める。
【００３４】
ＴｕｒｂｏＭＵＤシステム内のＭＵＤアルゴリズムは、送信されたチャネルシンボルの離散推定値を決定し、該推定値は次に単一ユーザデコーダのバンク（ユーザごとに１のデコーダ）に提供され、すべての送信された信号の入力ビットストリームを回復する。
【００３５】
ＴｕｒｂｏＭＵＤシステム内の２つの一般的なタイプのマルチユーザ検出器が可能である。つまり、離散値であるハード出力を提供するものと、離散推定値と推定値が正しいという確率の両方を示すソフト出力を提供するものである。
【００３６】
しかしながら、ハード値または離散整数に作用する単一ユーザデコーダは、大量の干渉があるときに容認できない誤り率を有する。その理由は、離散整数が単一ユーザデコーダが作用できる適当な信頼値を提供しないという点である。これらのデコーダは、−１または＋１のいずれかであるのと対照的に、信頼値が例えば．７５などの、−１から１までの範囲となるいわゆるソフト入力にさらによく作用する。
【００３７】
単一ユーザデコーダにより活用できるソフト値を提供しようとして、マルチユーザ検出器はこれらのソフト値を生成できる。しかしながら、処理は過度の量の時間を要する。その結果、これらのシステムはリアルタイムの結果を生じない。単一ユーザデコーダはソフト値に最もよく作用するため、多くの場合、これらのソフト値を生成できるロバストな(robust)ＭＵＤにとっての計算の複雑性により、リアルタイムの結果を得ることが不可能になる。
【００３８】
ソフト値を生成できる反復マルチユーザ検出器の計算の複雑性を削減することによりリアルタイム性能を提供しようとして、従来技術は複数のユーザから入ってくるデータのビットのそれぞれに対する総数に満たない可能性を調べるためのアルゴリズムを示唆する。この複雑性が削減された手法によって取られる「ショートカット」はエラーを引き起こし、システムの反復数を増加することによりこのエラーに対抗すると利点が完全に無駄になる。
【００３９】
したがって、ＭＵＤ装置はＴｕｒｂｏＭＵＤの反復サイクル内でソフト値を生成できるが、これらのソフト値を生成する際に検出システム全体が低速化する。これらのソフト値が、ハード値であると見なされるであろう整数であるよりむしろ実数であり、実際には単一ユーザデコーダがマルチユーザ検出器の出力をさらによくエラー訂正できるようにし、それにより指定されたユーザのための元の入力を忠実に表現するよりロバストなビットストリームを提供できることが理解されなければならない。
【００４０】
さらに、無線ハンドセットなどのハンドヘルド(hand-held)通信装置に対処するとき、装置内の処理の量が制限され、許容される計算の複雑性の量を直接的に制限する。したがって、セルサイトとハンドセットの両方でリアルタイム性能を提供するためには、計算の複雑性および処理時間を削減しリアルタイム性能を達成できることが重要になる。
【００４１】
ＴｕｒｂｏＭＵＤシステムの追加の説明は、ＩＥＥＥ通信に関する報告書、第４７巻、第７号、１９９９年７月の、「反復マルチユーザ干渉の削減：ターボＣＤＭＡ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：Ｔｕｒｂｏ  ＣＤＭＡ）」と題されるＰａｕｌ  Ｄ．Ａｌｅｘａｎｄｅｒ、Ｍａｒｋ  Ｃ．Ｒｅｅｄ、Ｊｏｈｎ  Ａ．ＡｓｅｎｓｔｏｒｆｅｒおよびＣｈｒｉｓｔｉａｎ  Ｂ．Ｓｃｈｌａｇｅｌによる記事に説明され、そこでは複数のユーザは同時に同じ周波数でコード化された情報を送信する。
【００４２】
無線通信に対する需要の増大に伴ない、無線通信システムの容量を最大限にする一方で、性能を最適化するニーズが生じる。マルチユーザ環境で性能を最適化するためには、干渉が排除されなければならない（規約）、あるいは干渉信号数が、通常マルチユーザ理論が可能とするよりはるかに低い所定値以下に抑えられなければならない（実際にはすべての非最適ＭＵＤ技法）。既存の手法はこれらの問題のすべてに対処することができない。必要とされるのは、無線通信の品質およびスペクトル効率を改善するための効率的な信号処理技法、および異なる高容量のユーザの間で限られた帯域幅を共用するためのさらに優れた技法である。以上のように、リアルタイム処理をマルチユーザ処理にしようとする試みは、複雑で精緻なハードウェア要件および処理要件により妨げられてきた。したがって、必要とされるのは、複数のユーザが同じチャネルで動作できるようにするための方法および装置である。このようなシステムは、複雑な処理を削減する一方で、干渉信号の正確な解除(cancellation)を提供しなければならない。
【発明の開示】
【００４３】
本発明は、ここに説明される従来技術の問題を鑑みて考案される。したがって、ここに説明される問題を解決できる新規で有用な装置および技法を提供することが本発明の一般的な目的である。
【００４４】
本発明の目的は、信頼配列、電力配列、およびソフト値を生成するための簡単な投票手順を含む反復冷却式(cooling)機能拡張ツリープルーニング型(tree-pruned)ＭＵＤを実現することにより、オーバロードシステムを含む多元接続システムに、高品質のリアルタイム受信機処理を提供することである。第１の反復では、ＭＵＤはまだ信頼値を利用できない（あるいはさらに正確には、すべての信頼値が等しい）ため、ユーザ指数は受信電力に従って順序付けされる。以後の反復では、ユーザ指数は単一ユーザデコーダにより決定される信頼値に従って順序付けられる。これによりＭＵＤ検出器は最初に最も信頼できるシンボルで動作できるようにし、プルーニングが正しい経路を含む尤度を改善する。干渉者を削減または排除する傾向にある従来技術の装置とは異なり、本発明は、送信された信号を抽出するよりよい尤度を提供するために干渉者からの情報を活用する。
【００４５】
したがって、本発明は、低複雑性ＴｕｒｂｏＭＵＤの形態で、性能劣化に対する解決策を提供し、パブリックドメインで提案されている実質的にすべてのＭＵＤベースのシステムのように、アンダーロード(underloaded)チャネルと完全ロード(fullyloaded)チャネルを検出することを目的とするだけではなく、とりわけオーバロードチャネルに対しても有用である。投票ソフト測定基準(metric)の生成は反復毎に実行され、投票演算子がツリープルーニングされたＭＵＤアルゴリズムの最終的な残存する状態を調べ、簡略な投票手順を介してユーザから最も可能性が高いビット組み合わせを決定し、確率に類似するビット組み合わせにソフト値出力を提供する。ソフト値出力は、次に、ＴｕｒｂｏＭＵＤアプリケーションの帰納的最大(maximum a posteriori)（ＭＡＰ）単一ユーザデコーダなどのソフトイン／ソフトアウトデコーダのバンク(bank)に渡されてよい。次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）より多くのユーザのために動作する前処理(pre-processing)フィルタが使用される。したがって、本発明は、完全複雑性ＴｕｒｂｏＭＵＤの性能に近づき、干渉者の数が大きいオーバロードシステムで動作する低複雑性解決策を提供する。
【００４６】
完全複雑性ＴｕｒｂｏＭＵＤは禁止的な計算の複雑性を必要とするが、それは同一チャネル干渉の削除のための優れた方法を提供する。従来技術により提案された削減型複雑性ＴｕｒｂｏＭＵＤは依然としてかなりの処理を必要とするが、結果的に優れた性能を生じさせる単一ユーザデコーダに渡されるソフト値を提供する。
【００４７】
信頼順序付けは第２の反復および以後の反復で最も効果的である。第１の反復で効果的である一方、電力順序付けは第１の反復の後の信頼順序付けほど効果的ではない。ソフトメトリクスを生成するための投票は、単にハードメトリクス(metrics)からソフトメトリクスへ計算方法を提供する。３つの手法（電力順序付け、信頼順序付け、およびソフト測定基準投票(soft-metric voting)）の組み合わせは同じＴｕｒｂｏＭＵＤシステム内でともに使用され、最適性能のためにそれらの力を結合する。
【００４８】
本発明の別の目的は、ＭＵＤからのハード値を単一ユーザデコーダに渡すツリープルーニングされたＴｕｒｂｏＭＵＤシステムの性能劣化を改善するシステムである。オブジェクトシステムは、生存者の大半が合意し、単一ユーザデコーダに渡されるべきソフト信頼性値を提供するシンボルを決定する。それは複雑性がＭアルゴリズムのツリープルーニングＴｕｒｂｏＭＵＤに類似する、複雑性が削減された手法のままであり、システムをリアルタイムで実現できることを意味する。
【００４９】
追加の目的は、不適切なプルーニングの尤度を削減し、それにより性能にマイナス影響を与えることなく、調べられる枝の数の削減（したがって複雑性の削減）を可能にする方法である。同じ複雑性の場合、本発明は、従来技術の他の複雑性削減式ツリープルーニングベースのＭＵＤに比較したときに優れた性能を提供する。
【００５０】
本発明の追加の目的は、それがリアルタイムで実現できる十分に低い複雑性のシステムを作ることを含む。本発明は、それがオーバロード環境でよく動作するフロントエンドフィルタに対処するので、アンダロードされたシステムと完全にロードされたシステムだけではなく、オーバロードされたシステムとも互換性がある。このフィルタは、さらにＭＵＤのツリープルーニングプロセスの性能を改善する。本装置の改善された性能および低い複雑性は、サービスプロバイダに、さらに多くの帯域幅を必要としたり、性能を犠牲にすることなく、よりアクティブな送信機（支払いをするカスタマ、ユーザ、電話、装置等）を可能にできる装置を与える。
【００５１】
この新しい方法は、送信機に修正を加えずに既存の受信機を置き換えるために使用されてよく、それによりサービスプロバイダがシグナリング方法を変更しないで改善された性能を提供できるようにする。例えばセルラー電話は依然として、基地局またはタワーに追加の機能が加えられた状態で動作できる。
【００５２】
本発明は、サービスの質の劣化を引き起こしたり、総スループットを減じることなく、典型的な、および高データレートの多元接続通信のために設計された受信機でのリアルタイムのインプリメンテーション(implementation)に対処する、マルチユーザ検出処理手順に関する改善である。具体的には、本発明により解決される問題は、決定ツリー(decision tree)の初期の間違ったプルーニングにより生じた性能の低下を回避するためにツリープルーニング型反復ＭＵＤにより必要とされる高い計算の複雑性である。加えて、本発明は、通常、ＴｕｒｂｏＭＵＤ内でソフト値を生成するために必要とされる複雑性の上昇の問題を解決する。
【００５３】
本願に開示された本発明の主題は、信号が任意の特定の多元接続方式に対応すること、あるいはそれらがすべて同じタイプであること、あるいは１つの無線システムから出現することさえも必要としない。例えば、本発明はセルラーＣＤＭＡシステム、ＴＤＭＡシステム、ＦＤＭＡシステム、記憶媒体、ケーブルモデムなどの有線ＭＡシステム、無線ローカルエリアネットワークシステムまたはまだ未確定のシステムを含むために、デジタル変調された干渉信号の任意の集合に対して同じように動作する。例えば、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）は、一般的には、無線スペクトルの使用を最適化し、パラボラアンテナの指向特性および周波数再利用を活用することによりシステムのコストを最小限にし、ここに説明されるビット処理から恩恵を受ける衛星通信技法である。本発明の実現可能な動作に対する唯一の要件は、各信号ソースが、シグナチャパルスまたはなんらかの種類の有限継続期間信号を使用して情報がデジタル変調される信号を生成するということである。ＣＤＭＡは本発明を説明するために例示を目的として説明されるが、ＣＤＭＡの特定の例は理解を容易にするためにすぎない。本発明は、単にＣＤＭＡ説明の中の単語「シグナチャシーケンス」を「シグナチャ信号」または「シグナチャパルス」で置換し、「ＣＤＭＡ信号」という単語を「デジタル変調された信号」で置換するだけで、他の形式のデジタル通信または信号記憶方法に向けられる。
【００５４】
要約すると、説明されたシステムは、ＭＵＤがより計算集約的ではない高速処理アルゴリズムを使用し、高速処理により引き起こされるエラーを訂正できるようにすることにより、同じ周波数での同時伝送を分離するために使用されるＴｕｒｂｏＭＵＤなどの反復マルチユーザ検出器にリアルタイム性能を与える。エラーを削減するために、電力信頼順序および投票システムは、反復システム内のマルチユーザ検出器の入力と出力に結合される。
【００５５】
さらに追加の目的は、復号アルゴリズムに基づいたツリーを使用して受信機で信号を干渉する同一チャネルを復号することであり、第１の反復ではパラメータ推定装置により決定されるような最強の受信信号が、信号強度の降順で割り当てられる。第１の電力順序付けにより、ツリーの低複雑性次善(suboptimal)検索が正しい解答を報告する可能性が高い。以後の反復は、以後のツリー決定を計算するときに正しい経路を維持するより高い尤度を生じさせるために信頼順序付けを活用する。
【００５６】
本発明の追加の特徴は、それがＩＳ９５などの、ユーザが伝送レートを選択する混合レート通信システムを使用して、等しくうまく動作するということである。異なる伝送レートを取り扱うパラメータ推定器は、本システムに情報を知らせる。
【００５７】
本発明の目的は、ユーザ指数を順序付けするための順序付け装置を含む、干渉信号を使って複数のユーザからの信号を処理するための高度(advanced)受信機装置であり、第１の反復では、順序付け(ordering)は受信信号電力に基づいており、以後の反復では順序付けは信頼値に基づいている。順序付け装置に結合されたマルチユーザ検出器が複数の残存状態(surviving states)を生成する。投票(voting)装置は、残存状態を処理し、チャネルシンボルのソフト推定の集合を生成するためのマルチユーザ検出器に結合される。デコーダ部は投票装置とマルチユーザ検出器に結合され、デコーダ部がチャネルシンボルのソフト推定を処理し、最終反復で最終的な出力を生成し、デコーダは中間反復のための信頼値を生成する。
【００５８】
高度受信機装置の追加の目的は、受信信号に存在する干渉信号のそれぞれに関連付けられた多様なパラメータを決定、記憶するために順序付け装置とマルチユーザ検出器に結合されたパラメータ推定装置を含む。また、デコーダ部はソフト入力ソフト出力（ＳＩＳＯ）デコーダのバンクであって、ＳＩＳＯデコーダは帰納的最大（ＭＡＰ）デコーダおよびソフト出力ビタビ(Viterbi)アルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダを含むグループから選択されてよい。追加の目的は、マルチユーザ検出器が、Ｍアルゴリズム、Ｔアルゴリズム、ＭＴアルゴリズム、およびＭＡＰ、Ｌｏｇ−ＭＡＰおよびＭａｘ−ＬｏｇＭＡＰのツリープルーニングバージョンを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用することである。また、フィルタは、白化整合(whitening matched)フィルタ、整合フィルタのバンクおよび干渉信号の集合体により画定される空間に及ぶ任意の直交フィルタのバンクを含むグループから選択される。
【００５９】
高度受信機装置の追加の目的は、最終反復を決定するための手段を含み、該手段は固定数の反復、あるいは過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差である。
【００６０】
本発明の目的は、デジタル信号を生成するためにフロントエンドで受信機信号を処理する工程と、デジタル信号のパラメータ推定を実行する工程と、ＭＵＤ内のツリーに指示するための命令を順序付け、該順序付けが第１の反復では電力順序付けであって、以後の反復では信頼順序付けであるものと、それぞれの経路がビットストリームの完全な集合に対応する複数の残存経路を、干渉信号ごとに１ビットストリーム、維持することにより複数の解決策を検出する工程と、ソフト値出力の単一の集合を生成するために残存者(survivors)に投票する工程と、信頼値の集合を形成するためにソフト値出力を復号する工程と、最終的な状態が得られるまで、信頼順序付け、検出、投票および復号の工程を反復する工程と、データビットストリームの集合に対応するデータ推定を、干渉信号ごとに１ビットストリーム出力する工程とを含む、複数のユーザからの複数の受信機信号を処理するための方法である。
【００６１】
本発明の最終的な目的とは、受信(receptions)反応を処理するためのフロントエンド装置に結合されたパラメータ推定装置とともに、入信する受信を受信し、処理するためのフロントエンド装置を含む干渉信号を使用して、複数のユーザからの信号を処理するための受信機システムである。パラメータ推定装置に結合されたフィルタ部、およびユーザ指数を順序付けるために該フィルタ部に結合された順序付け装置があり、第１の反復では順序付けは受信信号電力に基づき、以後の反復では順序付けは信頼値に基づく。残存する状態を処理し、チャネルシンボルのソフト推定値の集合を生成するために、マルチユーザ検出器に結合された投票装置を使用して複数の残存状態を生成する順序付け装置に結合されたマルチユーザ検出器がある。デコーダ部は投票装置とマルチユーザ検出器に結合され、デコーダ部は最終的な反復で最終的な出力を生成するためにチャネルシンボルのソフト推定を処理し、デコーダは中間反復のための信頼値を生成する。
【００６２】
本発明のさらに他の目的および利点は、本発明の好適な実施形態を単に本発明の実施に関して本発明者らにより熟慮された最良の形態の例としてのみ示し、説明した以下の詳細な説明から当業者に容易に明らかになるであろう。理解されるように、本発明は他の異なった実施形態で可能であり、その複数の詳細は、すべて本発明から逸脱することなく多様な明白な点で修正が可能である。
【００６３】
本発明は、類似した参照番号が類似する構造要素を示す、添付図面と関連した以下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
ここに開示されている信頼順序付けされたソフトＭＵＤの方法および実施形態は、干渉者を使用して動作する多元接続システムに高品質リアルタイム処理を提供する、高度受信機処理の実現を可能にする。好適な実施形態は、本発明の範囲内の多くの変形と応用に適用可能であるデジタル処理技法の説明にすぎない。マルチユーザ処理の説明は、関連出願、「同じ周波数およびタイムスロットで２人以上のユーザからの信号の同時伝送を可能にするために周波数を酷使するための方法（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＯＶＥＲＵＳＩＮＧ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＩＥＳ  ＴＯ  ＰＥＲＭＩＴ  ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＯＦ  ＳＩＧＮＡＬＳ  ＦＲＯＭ  ＴＷＯ  ＯＲ  ＭＯＲＥ  ＵＳＥＲＳ  ＯＮ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＡＮＤ  ＴＩＭＥ  ＳＬＯＴ）」というタイトルの、２００１年８月７日に出願された、出願番号第０９／９２３，７０９号に詳説されている。
【００６５】
図１を参照すると、多くのユーザ（１からＫ）が送信機１０によって空き領域の中に送信される信号を発生させる。多様な信号は、分極フィードごとに１つの信号があるアンテナ（１からｐ）２０で受信される。信号は、同じユーザからのマルチパス信号４０、および他のユーザからの干渉信号５０だけではなく受信信号３０も直接的に表す。
【００６６】
各アンテナ２０からの複数の信号がフロントエンド装置６０で処理される。フロントエンド装置６０は、処理を容易にするためにより高い周波数の信号をベースバンド信号にダウンコンバートする。ベースバンド信号はアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）によりデジタル化される。フロントエンドは受信信号内に存在する干渉信号のそれぞれについて、相対受信タイミングオフセット、キャリア位相、周波数オフセット、受信振幅、およびマルチパス構造などの信号について必要とされる情報を検索するためにパラメータ推定装置７０と協働する。
【００６７】
ＭＵＤ要素８０は、デジタルデータを処理し、ユーザ信号を抽出する機能ブロックからなる。前処理装置９０は、所望される検出方式に従って追加処理のためにベースバンドデジタルデータを適切なフォーマットに変換する。フォーマットは、通常、１シンボルにつき「次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）」あたり１測定値である。この処理の例は整合(matched)フィルタのバンクである。マルチユーザ検出段階１００はここで詳説され、ＴｕｒｂｏＭＵＤ処理の反復のためにエラー訂正復号（ＥＣＤ）と協働する。
【００６８】
ＭＵＤ要素８０の出力は、以後の処理で使用するためにＭＵＤ８０に情報を返すパラメータ推定装置７０を使用しての多くの反復のために戻される。Ｋ出力ビットストリーム１２０がここに説明されるような特定のレベルの処理に到達すると、それらは出力段階（図示されていない）に送られる。
【００６９】
図２を参照すると、それはシステムの複雑性を特に削減するためにジョイントＭＵＤ／ＦＥＣ（フォワードエラーコレクション）復号の中にターボ復号手法を組み込むために使用される手法を表すように、従来技術の反復ＭＵＤアルゴリズムを示す。主題発明の２つの実施形態、つまり反復実施形態と非反復実施形態があることが理解される必要がある。非反復はプロセスを通して単に単一サイクルを実行するに過ぎないが、反復実施形態はここで説明される。
【００７０】
パラメータ推定装置（図示せず）はフィルタ２００に入力を提供する。ＴｕｒｂｏＭＵＤシステムにおいては、復号情報および信頼情報がＭＵＤ２１０と単一ユーザ（ＳＵ）デコーダ構成要素２２０の間で渡される。帰納的最大(maximum a posteriori)（ＭＡＰ）デコーダ（またはＭＡＰデコーダの近似）は当業者に周知であり、所望される場合にソフト出力情報が使用できるようにＭＵＤデコーダとＳＵデコーダの両方のために使用される。検出器２１０は、受信信号に存在する干渉信号のそれぞれについて、相対的な受信タイミングオフセット、キャリア位相、周波数オフセット、受信振幅、およびマルチパス構造などの多様なパラメータに関する知識を前提とする。
【００７１】
ＭＡＰ復号は従来技術において知られており、Ｃ．Ｓｃｈｌｅｇａｌによる、トレリスコード化（Ｔｒｅｌｌｉｓ  Ｃｏｄｉｎｇ）、ＩＥＥＥ出版、１９９７年と、Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ、ＶｉｌｌｅｂｒｕｎおよびＨｏｅｈｅｒによる、「ログドメインにおける最適ＭＡＰ復号アルゴリズムと次善ＭＡＰ復号アルゴリズムの比較演算（Ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｍａｌ  ａｎｄ  Ｓｕｂ−Ｏｐｔｉｍａｌ  ＭＡＰ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  Ｏｐｅｒａｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｌｏｇ  Ｄｏｍａｉｎ）」、ＩＣＣ９５と、ＨａｇｅｎａｕｅｒおよびＨｏｅｈｅｒによる、「ソフト決定出力を使用するビタビアルゴリズムおよびその応用（Ａ  Ｖｉｔｅｒｂｉ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｆｔ−Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｏｕｔｐｕｔｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、グローブコム（Ｇｌｏｂｅｃｏｍ）８９と、ＰｏｔｔｉｅおよびＴａｙｌｏｒによる、「トレリス符号のための低複雑性復号アルゴリズムの比較（Ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  Ｔｒｅｌｌｉｓ  Ｃｏｄｅｓ）」、Ｊ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍ、１９８９年１２月とに、さらに説明されている。ＴｕｒｂｏＭＵＤが根拠とする反復ターボ原理は、Ｂｅｒｒｏｕ、ＧｌａｖｉｅｕｘおよびＴｈｉｔｉｍａｊｓｈｉｍａによる、「近シャノンリミットエラー訂正コーディングおよび復号：ターボ符号（１）（Ｎｅａｒ  Ｓｈａｎｎｏｎ  Ｌｉｍｉｔ  Ｅｒｒｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  Ｃｏｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ：Ｔｕｒｂｏ−Ｃｏｄｅｓ（１））」、ＩＣＣ９３、ＢｅｒｒｏｕおよびＧｌａｖｉｅｕｘによる「近最適エラー訂正コーディングおよび復号：ターボ符号（Ｎｅａｒ  Ｏｐｔｉｍｕｍ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  Ｃｏｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ：Ｔｕｒｂｏ−Ｃｏｄｅs）」、通信に関する報告書、１９９６年１０月、およびＷａｎｇおよびＫｏｂａｙａｓｈｉによる、「ターボ符号用の低複雑性ＭＡＰ復号（Ｌｏｗ−Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  ＭＡＰ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｔｕｒｂｏ  Ｃｏｄｅｓ）」、車両技術会議２０００年とによって説明されている。ＴｕｒｂｏＭＵＤ手法は、例えば、Ａｌｅｘａｎｄｅｒ、Ｒｅｅｄ、Ａｓｅｎｓｔｏｒｆｅｒ、およびＳｃｈｌｅｇｅｌ、「反復マルチユーザ干渉削減：ターボＣＤＭＡ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：Ｔｕｒｂｏ  ＣＤＭＡ）」、通信に関する報告書、１９９９年７月と、Ｐｏｏｒによる、「ターボマルチユーザ検出：概要（Ｔｕｒｂｏ  Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：Ａｎ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ）」、ＩＳＳＳＴＡ、２０００年と、ＷａｎｇおよびＰｏｏｒによる、「反復（ターボ）ソフト干渉取り消しおよびコード化ＣＤＭＡのための復号（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  （Ｔｕｒｂｏ）Ｓｏｆｔ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｃｏｄｅｄ  ＣＤＭＡ）」、通信に関する報告書、１９９９年７月とに説明されている。
【００７２】
パラメータ推定装置（図示せず）からの受信測定値は、白化整合(whitening matched)フィルタバンクまたは整合フィルタのバンクなどのフィルタ、２００に渡される。パラメータ推定装置は当技術分野において既知である。白化フィルタは、軸または基準点を変更することによって信号間を区別することが容易となるように信号を「拡散する(spread)」または「ゆがめる(warp)」ことを試みる。ユーザＫの数が次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）Ｎの数を超えると過飽和状態または過負荷状態が発生する。次元の数はシステムの物理的なパラメータにより決定される。過負荷状態を取り扱う開発されている他のフィルタがあり、本発明は異なるフィルタに容易に適応できる。
【００７３】
次に、フィルタリングされた信号はＭＵＤ検出器２１０に渡される。最適のケースでは、ＭＵＤ検出器２１０は完全複雑性ＭＡＰ検出器である。次善の低複雑性ＭＡＰベース手法は関連技術で既知である。
【００７４】
ＭＵＤ検出器２１０は、信頼性又は信頼尺度の形式のソフト決定を単一ユーザ復号器２２０に渡す。信頼性尺度は、ＳＵデコーダ２２０のバンクに各ユーザの各シンボルに関連付けられる尺度で提示される。信号がインタリービング(interleaving)を用いて送信される場合、ＭＵＤ２１０からの信頼性尺度は最初にデインタリーバ(deinterleaver)２４０に渡され、ＳＵデコーダ２２０にシャッフルされた形式で伝えられる。シャッフルは同じ値を参照するが、値の配置または提示を変更する。
【００７５】
単一ユーザデコーダ２２０は、各ユーザの復号されたシンボルごとに１条件付き確率を計算し、それらを信頼値として出力してＭＵＤ２１０に戻す。
【００７６】
一実施形態では、ソフト出力を提供する、あるいは過去の確率と関連付けられる値を復元するエラー訂正デコーダのバンクがある。ビタビ(Viterbi)デコーダは使用できるが、一般的にハード値を出力する。ＭＡＰデコーダまたはソフト出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダなどのソフト入力ソフト出力デコーダは、通常本応用に関してより効率的である。
【００７７】
インタリービングが送信機内に存在した場合は、インタリーバ装置２３０がインタリービングを実行する。時間シャッフルされた条件付き確率はＭＵＤアルゴリズム２１０に入力し戻す。インタリーバ２３０およびデインタリーバ２４０は、インタリービングが送信機に存在するときに使用されるオプションの要素である。送信機がインタリービングを利用するとき、それは値の提示を変更するが、値自体は変更しない。ＩＳ−９５はＣＤＭＡ用の規格であり、インタリーブされた信号の例である。
【００７８】
ＭＵＤデコーダとＳＵデコーダの間の情報は、漸近線に達する、あるいは所望される性能レベルが達成されるまで以後の反復で繰り返す。そのとき、すべてのアクティブなユーザのためのデータシーケンスの推定値が出力される２５０。次に、データの次のブロックについて演算が開始し、前述されたプロセスを繰り返す。
【００７９】
ＭＵＤデコーダとＳＵデコーダの間の処理のための反復の数は、漸近線に到達し、あるいは最後の反復からのデータに大きな変更があったかどうかをチェックすることによって、固定されたカウンタに設定することができる。いったん中間反復で終了すると、ＳＵデコーダからのデータは、ユーザが送信したことに最終的な推定値として出力できる２５０。
【００８０】
ここに説明されるように、従来技術のＴｕｒｂｏＭＵＤはツリーの中の多数の可能性を処理する複雑性のために、マルチユーザ環境でのデータのリアルタイム処理に関する制限に苦しんでいる。
【００８１】
図３は、本発明の主題を示す本発明の一実施形態を描いている。この特定の実施形態は、データ白化(data-whitening)フロントエンドフィルタバンク３００、第１の反復での受信信号電力および以後の反復での信頼に基づいてシンボル単位でユーザを再順序付けする順序付け装置３１０、任意のツリープルーニングＭＵＤ３２０、ＭＵＤ３２０で決定された残存する(surviving)シーケンスの中のビット推定値を調べ、ソフト信頼性値を生成する投票ソフトメトリック生成装置３３０、およびソフト入力ソフト出力単一ユーザ（ＳＵ）デコーダ３４０のバンクを含む。構成要素はターボ構成で連結され、インタリービングとデインタリービングは存在しないと仮定される。インタリービングを有するシステムに対する拡張は、ＭＵＤ３２０の後にデインタリーバを、デコーダ３４０の後にインタリーバを追加することによる明白な変形物である。
【００８２】
図３に示される装置はここでさらに詳細に説明される。受信されたダウンコンバートされたサンプル信号を表す受信測定値ベクタが、データ白化フィルタバンク３００を通して送られ、パラメータ推定装置３０５にもまた送られる。フィルタ３００は、直交チャネルより多くの伝送から構成される信号を前処理するためにオーバロードシステム向けに設計されたフィルタ、あるいは完全負荷されたシステムまたはアンダーロード(underloaded)システムに適切である白化フィルタのどちらかである場合がある。フィルタリングされた信号はＭＵＤ３２０に渡される。
【００８３】
第１の反復での各シンボル間隔の間、順序付け装置３１０は、減少する受信信号強度に従ってユーザ指数を割り当てし直す。ツリープルーニングされたＭＵＤは、ユーザ１、ユーザ２で開始して、ユーザＫまでの決定ツリーを構築する。順序付け装置は、どのユーザがユーザ１でなければならないのか、どのユーザがユーザ２でなければならないのか等を決定する。第１の反復での順序付けは、信号のそのグループにとって最大の信号強度に従って初期のランキングを確立する。
【００８４】
パラメータ推定装置は、キャリア位相、キャリアオフセット、クロック等の送信済みの信号のそれぞれについての多様な他の信号パラメータだけではなく、信号強度またはそれぞれの個々の信号の電力も推定し、追跡調査する。この電力情報は、信号指数を再順序付けし、ツリープルーニングされたマルチユーザ検出器装置３２０に再順序付けされたパラメータデータ３７０を転送する順序付け装置３１０に送られる。決定ツリーは、ツリールートに最も近いツリーの第１のレベルに最高電力のユーザ関連ノードを、ツリーの第２のレベルに２番目に最高の電力のユーザ関連ノード等を設置することにより構築される。決定測定基準を論理項ごとに計算することに直接的に対応する、最高の電力信号を最初に有する決定ツリーを構築することにより、第１の論理項が最高の電力ユーザに関する測定値および情報を含む。このようにして構築された決定ツリーの縮小された検索は「正しい」答えを含む経路（およびノード）を含む可能性が高い。
【００８５】
言い換えると、復号ツリーにおける有利な電力順序付けのために、ツリーの低複雑性次善(suboptimal)検索は正しい答えを含む枝を含む可能性が高く、このようにして、最終的には、電力順序付けが使用されないときより頻繁に正しい答えを生じさせる結果となる。
【００８６】
電力順序付け後の以後の反復における各シンボル間隔の間、順序付け装置３１０は単一ユーザ検出器３４０により計算される条件付き確率（信頼性値）を調べ、正しい検出の尤度の値を減少する上でユーザを順序付ける。事実上、ユーザは、各シンボル間隔ごとに、ＭＵＤ検出器３２０が最初に、その間隔の間最も信頼できるユーザのためのシンボルで動作し、プルーニングが正しいという尤度を改善できるように番号が付け直される。
【００８７】
順序付け情報は、考慮中のデータのブロック内でシンボル間隔からシンボル間隔へ変化する可能性がある。再順序付けされたユーザ指数および対応する信頼尺度３７０は、受信信号３７０からの白化(whitened)信号のベクタとともにＭＵＤ３２０に渡される。ＭＵＤ３２０は、Ｍアルゴリズムをベースにした手法またはＭＡＰＭＵＤに基づいてプルーニングされたツリーなどの、任意のツリープルーニングされたＭＵＤを含んでもよい。ＭＵＤが順序付けが不正確であり、処理が既知の状態に戻らなければならないと判断した場合には、システムは過去の出力ビット値を「覚えている」。
【００８８】
ＭＵＤ３２０は投票部３３０に対し、残存するシンボル組み合わせの可能性（例えば、ＭアルゴリズムのためのＭ人の残存者、あるいは他の手法のための複数の最も可能性が高い）を渡す。
【００８９】
セクション３３０の投票手順は一般的なＴｕｒｂｏＭＵＤ手順に優る新規な改善である。投票プロセスの追加の説明は、「反復マルチユーザ検出システム内での単一ユーザデコーダの性能を改善するための投票システム（ＶＯＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＴＨＥ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＯＦ  ＳＩＮＧＬＥ−ＵＳＥＲ  ＤＥＣＯＤＥＲＳ  ＷＩＴＨＩＮ  ＡＮ  ＩＴＥＲＡＴＩＶＥ  ＭＵＬＴＩ−ＵＳＥＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ）」と題される関連出願、出願番号第１０／０５５，１５５号に詳説されている。
【００９０】
ＭＵＤ検出器３２０は、Ｍ人の残存者に関する残存シンボル組み合わせの可能性を投票装置３３０に渡す。投票手順は、同期システムまたは非同期システムに適用されてよいが、簡単にするために同期のケースだけが説明される。各シンボル間隔の間、ＭＵＤ３２０はユーザからのシンボル組み合わせのなんらかの数の尤度を、各ユーザから１つ決定する。例えば、ＭＡＰおよびＭＬ  ＭＵＤは２（ユーザの数）の組み合わせの尤度を決定する。次に、Ｍアルゴリズムをベースにした手法はＭ個の組み合わせの尤度を計算する。例えば、Ｍ個の残存する経路のそれぞれが、干渉する伝送ごとに１ビット値を決める１つの考えられる解決策に相当するなど、Ｍ個の組み合わせのそれぞれは、各ユーザにとってビットはどれほどであるかに関する最良の推測を表す。
【００９１】
したがって、シンボル間隔の間、装置３２０のそれぞれの残存者は、ユーザごとのシンボル推定値、例えばＢＰＳＫの場合＋１／−１を含む。次に投票手順は、シンボル間隔ごとに、つまりビットごとに実行される。ユーザごとに、このユーザのための各残存者からの推定値が調べられ、投票に含まれる。指定されたユーザについてすべての残存者が調べられた後に、票集計が残存者の総数で除算され、ユーザについてシンボルまたはビットの正規化されたソフト推定値を提供する。プロセスは各ユーザおよびすべてのシンボル間隔について行われ、信頼性尺度またはシンボルのソフト推定のＫ個のストリームを提供し、ユーザごとのソフトシンボル決定の１つのストリームは時間順序付けされた形式で単一ユーザデコーダ３４０のバンクに渡される。単一ユーザデコーダ４２は情報を先験的な情報として使用し、順序付け装置３１０にフィードバックされる条件付き確率を出力する。ＭＵＤがＭＡＰＭＵＤに基づいている場合には、これらの条件付き確率もＭＵＤ３２０に渡される。
【００９２】
動作中、マルチユーザ検出器がソフト出力を提供することを要求し、それにより計算の複雑性および処理時間を増加するよりむしろ、投票アルゴリズムを通してこれらのハード出力をソフト出力に変換することにより、マルチユーザ検出器からのハード出力が許容される。一実施形態では、投票アルゴリズムは、ユーザごとに、特定のビットが何であるのか、＋１なのか、−１なのかに関してマルチユーザ検出器からの多様な推測を分析する。
【００９３】
マルチユーザ検出器の出力は、特定の復号されたビットが何であるべきかに関する一連の最良の推測であると理解される。これらの推測は、信号の過去に予想された知識に基づいてマルチユーザ検出アルゴリズムにおいて多様な仮定を適用した結果である。各ユーザの投票アルゴリズムは、所定数の最良の推測の結果を平均し（例えば、Ｍ個のアルゴリズムインプリメンテーションのＭ個の最良の推測）、その平均を実数として提供する。
【００９４】
図４を参照すると、４人の残存者と５人のユーザがおり、ＢＰＳＫシンボルが仮定される例示的な例が提供されている。１つのシンボル間隔が示されている。該例では、ソフト値が０から１の範囲であり、１が「特定の」＋１に相当し、０が「特定の」−１に相当することも仮定される。残存者により提供されるユーザについて推定値を調べることにより、投票がユーザごとに行われることが分かる。
【００９５】
例えば、ユーザ１が特定のビットに関する以下の推定、つまり＋１、＋１、−１、＋１を有すると仮定する。次に、該推定に関連付けられた確率を使用した平均または投票結果は．７５であり、ａ＋１である特定のビットの信頼係数を表している。平均される整数がマルチユーザ検出器のハード出力であることが理解されるであろう。これにより、途方もない時間がかかるＭＵＤ自体でソフト出力計算を実行することが未然に防がれる。
【００９６】
畳み込み(convolutional)デコーダにおいて、指定されたビットシーケンスが次のビットレベルを予測する可能性があることを確立するのはデコーダのジョブであることが理解される。例えば、ビットシーケンスが＋１、＋１、＋１、−１、＋１でなければならないと予想される場合には、次のビットがａ＋１である確率は非常に高く、したがってデコーダは、たとえ検出されたビットがａ−１であったとしても特定の信頼度をもってその特定のビットについてａ＋１を出力し、それによりチャネル干渉により引き起こされる検出エラーを訂正する。
【００９７】
ＴｕｒｂｏＭＵＤによる処理の結果として、残存者１、残存者２、残存者３および残存者４とここで呼ばれる多くの残存者がいる。これらの残存者は、多くの内部アルゴリズムの１つを通してＴｕｒｂｏＭＵＤによって処理された後の指定された入信ビットについて最良の推測(best guesses)に一致する。
【００９８】
どの文字が列１の中のユーザ１のためでなければならないのかの最良の推測(best guesses)は、＋１、＋１、−１、＋１である。関連付けられた確率値の単純な平均化により、．７５という投票結果が与えられる。それは、単一ユーザ検出器に関する追跡（ｆｏｌｌｏｗ）により使用される実数である。
【００９９】
したがって、描かれている例では、４人の残存者と５人のユーザがおり、ＢＰＳＫシンボルが仮定されている。１つのシンボル間隔が示されている。例では、ソフト値が０から１の範囲であり、１が「特定の」＋１に相当し、０が「特定の」−１に相当することも仮定される。ＭＵＤ検出器で決定された残存者により提供されるユーザについて推定値を調べることにより、投票がユーザごとに行われることが分かる。
【０１００】
ハード入力／ハード出力畳み込みデコーダの問題は、特定のビットが正しいという確率に関して＋１とー１の間のグレイ領域に与えられる重みはないという点である。特定の信頼値をａ＋１倍するソフト値は、従来のハード入力方法より正しい結果となる畳み込みデコーダにおいてより有用である。
【０１０１】
投票アルゴリズムのソフト値出力が単一ユーザデコーダに適用された状態で、畳み込みデコーダは、指定されたビットが何でなければならないのかを決定する上で整数と対照的な実数を考慮に入れることができる。
【０１０２】
ソフト入力は、計算上集約的にではなく単一ユーザ検出器に与えられる。これは、ソフト値はマルチユーザ検出器からソフト出力を生成する必要なくデコーダに適用されることを意味する。マルチユーザ検出器のためにソフト出力を生成しなくてもよいという結果は、投票アルゴリズムが計算上のオーバヘッドをほとんど必要としない単純な平均プロセスであるため、リアルタイムに近い復号が可能であることを意味する。
【０１０３】
単一ユーザデコーダの改善された性能もＭＵＤの性能を改善するために活用することができることが理解されるであろう。前述された投票アルゴリズムの利用を通して改善された単一ユーザ検出器の出力は、活用される選択プロセスを改善するために、マルチユーザ検出器へのフィードバックループで活用できる。
【０１０４】
ＴｕｒｂｏＭＵＤなどのコード化信号のためのマルチユーザ検出器システムが、１つのビット間隔の間のユーザの関係と、１人のユーザのビットシーケンスの中のビットの関係の両方ともに関して入信ビットストリームを分析することに留意されたい。単一ユーザデコーダの出力はユーザごとにビットシーケンスを訂正しているため、マルチユーザ検出器により既知であるときに（ＳＵデコーダによって決定された高い信頼値に一致する）数人のユーザのための正しいビットシーケンスは、それぞれの個々のビット間隔の間の（低い信頼値に一致する）他のユーザのための入信ビットストリームのより正確な検出を生じる。さらにマルチユーザ検出器によるより正確な検出を考慮すると、各単一ユーザデコーダは１人のユーザのための推定されたデータシーケンスを調べ、訂正し、さらに正確な入力の結果としてエラー訂正においてより効果的である。
【０１０５】
例えば、指定されたビット間隔の間、特定のユーザのソフト決定値は、例えばその特定のビットについて０．５（＋１または−１における信頼はない）であると仮定する。この信頼値を採取し、それを単一ユーザデコーダに渡すと、０．６というソフト決定出力が生じる。このソフト値をマルチユーザ検出器にフィードバックすることにより、次の時間間隔の間、投票アルゴリズムからの信頼値は０．７を示してよい。これをマルチユーザ検出器で使用すると、第２の反復で、ソフト決定値は０．９に近づく（ａ＋１の高い信頼）。
【０１０６】
反復処理の結果はＭＵＤ処理の性能を改善する。結果として、対象となるリスナーの主要な関心である最終的な出力データストリームはさらに正確である。
【０１０７】
投票アルゴリズムを活用する改善の種類を定量化するために、ＭＵＤからのソフト出力は数桁大きな計算の複雑性を提供する。処理時間は、３分の１も削減され、本発明のシステムを活用するときは多くの場合半減される。
【０１０８】
投票システムは、マルチユーザ検出器により作成される推定値についてシンボル単位またはビット単位で信頼値を提供し、その場合ソフト決定値は従来の単一ユーザデコーダのバンクに対するソフト入力として活用される。ソフト入力を使用すると、ＴｕｒｂｏＭＵＤシステム内のハード出力ＭＵＤの出力でデコーダが直接的に駆動される場合の結果となるであろう性能と比較されるときにデコーダのそれぞれの性能が改善される。各単一ユーザデコーダは、デコーダの出力が間違いを起こしにくいように、離散整数とは対照的に実数入力に動作するソフト入力ソフト出力デコーダである。また、デコーダのソフト出力は、単一ユーザデコーダからの信頼値をマルチユーザ検出器に結合し、それが入信信号のこの推定値を計算し直すことができるようにすることにより、マルチユーザ検出プロセスを改善するために活用される。ソフト入力、ソフト出力アルゴリズムの例は、ＨａｇｅｎａｕｅｒおよびＨｏｅｈｅｒによる「ソフト決定出力を使用するビタビアルゴリズムおよびその応用（Ａ  Ｖｉｔｅｒｂｉ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｗｉｔｈ  Ｓｏｆｔ−Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｏｕｔｐｕｔｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、グローブコム（Ｇｌｏｂｅｃｏｍ）８９に提案されるソフト出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダと、Ｌ．Ｒ．Ｂａｈｌ、Ｊ．Ｃｏｃｋｅ、Ｆ．ＪｅｌｉｎｅｋおよびＪ．Ｒａｖｉｖによる、「シンボル誤り率を最小にするための線形符号の最適復号（Ｏｐｔｉｍａｌ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｄｅｓ  ｆｏｒ  ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  ｓｙｍｂｏｌ  ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅ）」、ＩＥＥＥ報告書、情報理論（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ）第２０巻、２８４から２８７ページ、１９７４年に提案されるＢＣＪＲアルゴリズム、およびＲｏｂｅｒｔｓｏｎ、ＶｉｌｌｅｂｒｕｎおよびＨｏｅｈｅｒによる、「ログドメイン内での最適ＭＡＰ復号アルゴリズム演算と次善ＭＡＰ復号アルゴリズム演算の比較（Ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｍａｌ  ａｎｄ  Ｓｕｂ−Ｏｐｔｉｍａｌ  ＭＡＰ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｌｏｇ  Ｄｏｍａｉｎ）」、ＩＣＣ９５で説明される複数のアルゴリズムである。
【０１０９】
非反復実施形態においては、以後の反復は実行されない。むしろ、すべてのユーザのためのデータシーケンスの推定値は出力線路３５０上のデコーダ３４０から出力される。
【０１１０】
図５のフローチャートを参照すると、開始点４００はフロントエンド装置（図示せず）によって処理された離散信号、およびパラメータ推定情報（パラメータ推定器は図示されていない）を受信することで開始する。フロントエンドは、従来技術で説明されたようにアンテナからのアナログ信号のダウンコンバート、フィルタリングおよびサンプリングを実行する。フロントエンド装置はＴｕｒｂｏＭＵＤシステムに入力を提供するパラメータ推定装置に結合される。パラメータ推定装置は、信号強度などの必要な処理情報も測定する。
【０１１１】
入信信号は、オーバロード状態またはアンダロード状態について信号を調整するためにフィルタのバンクにより処理される。白化整合フィルタバンクが好適な実施形態で使用され、このようにして信号は、近接する他のユーザの影響を削減し、決定ツリーに関する「ブリーディング(bleeding)」の影響を低減する空間の中に「歪められる(warped)」または拡散される。
【０１１２】
ループは、ステップ４１５に従ってＫ人のユーザのそれぞれからＪ個のシンボルのデータブロックを構築するために使用され、ステップ４２０がデータの完全なブロックがあるかどうかを確かめるためにチェックする。データの完全なブロックがある場合には、処理はステップ４３０に続く。Ｋ人のユーザのそれぞれのためのＪ個のシンボルのデータブロックがまだいっぱいではない場合には、ループは、データブロックがいっぱいになるまで続行する。データブロックがいっぱいである場合、処理はステップ４３０に進む。
【０１１３】
ステップ４３０は、これが、簡略なカウンタにより容易に達成される第１の反復であるかどうか、あるいはデータが信頼値を有しているかどうかをチェックする。それが第１の反復である場合には、次のステップ４５０は、電力によるユーザの順序付け、ユーザを受信信号強度に従ってランク付けする。この段階でのデータブロックは、１つが白化フィルタとビット時間のそれぞれの組と関連付けられた実数値の離散測定値の集合である。これらの特定するパラメータ値とともに、好ましい順序でユーザを一覧表示する順序付け装置からの記憶処理(book-keeping)情報もある。次に、信号ブロックおよびユーザ／パラメータリストは決定ツリー４５５を形成するためのＭＵＤに使用できる。
【０１１４】
それが第１の反復ではない場合、信頼値があり、順序付け装置はソフトデータであるデコーダからの情報に基づいて信頼４４０によって順序付けする。
【０１１５】
次のステップ４５５は、ＭＵＤ内での決定ツリーの構築およびプルーニングである。決定ツリー４５５の各枝の測定基準値の計算は、パラメータ推定装置によって提供されるようなユーザの干渉特性、およびユーザが送信したであろうことに関する推定（ユーザ確率）の知識に基づいている。決定ツリーを処理するために既知であるＭＡＰベースのＭアルゴリズムなどの複数のアルゴリズムがあり、それは所望される要件に基づくインプリメンテーション(implementation)次第である。他のアルゴリズムは、Ｔ−アルゴリズムまたはＭＴ−アルゴリズム、Ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器またはＭａｘ−Ｌｏｇ  ＭＡＰ検出器のバージョンを含む。
【０１１６】
ＭＵＤ決定ツリーの出力は、ユーザと時間にわたる（over）離散値のある残存する最良のシーケンス推定値の集合である。投票ステップ４６０はユーザごとにデータブロック内の各シンボルで実行され、すべての残存者の推定値を評価し、平均化関数を実行する。投票プロセスの出力はソフト決定値の行列（Ｋ人のユーザ×Ｊ時間またはシンボル間隔）であり、各行列要素が特定の時間間隔での特定のユーザからのチャネルシンボルに対応する。
【０１１７】
次のステップ４７０は、各デコーダがユーザのために畳み込み符号を使用して１人のユーザのための決定ツリーを形成するＳＩＳＯデコーダのバンクで、信頼値の行列を使用することである。並列または直列どちらかの、ユーザにわたるカウンタを使用すると、決定ツリーは行列ソフト値の行を取り、その行についてコード化決定ツリーを作成することによって形成される。
【０１１８】
ステップ４７０の出力は、チャネルシンボルの条件付き確率に一致するソフト値の別の行列（Ｋ×Ｊ）である。それは、出力が順序付け装置に戻ることができるのか、あるいは反復処理を停止できるのかを判断するために条件付きブロック４８０に移動する、ユーザごとの実数値（ソフトデータ）の１つのストリームなどの補正されたビットまたはシンボル決定である。全体を通して渡される（ｐａｓｓｅｄ  ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ）二次元のＫ×Ｊの行列が単に例に過ぎず、値が要素を置き換える、または他の要素をアレイのサイズを変更する未使用の、あるいは代替の要素として、ゼロなどのアレイの中に入れるかのどちらかの任意の二次元形式に適応できることは当業者により容易に理解されるべきである。
【０１１９】
反復を終了する複数の方法がある。固定カウンタ値がある場合がある、あるいは、システムが過去の反復あるいはその組み合わせに関した変更の数を追跡調査できる。３または４などの複数の反復が、かなり高い信頼性レベルを確立し、追加の処理がほんのわずかに高いレベルを生じさせることが既知である。この複数の反復および停止に値することが大部分の条件で満足の行く結果を生じさせるであろう。代わりに、再順序付けのために発生する変更の数およびＳＩＳＯデコーダによる信頼値の再計算は追跡調査することが可能であり、数が最小またはゼロでさえあるときにも処理は停止し、データ出力４９０が実行できる。出力は、各送信機でシステムに入るオリジナルのコード化されていないデータビットに対応するデータビット（チャネルビットではない）の推定値である。
【０１２０】
シンボルの現在のブロックの処理がまだ完了しない場合には、条件付き確率を含むソフト値行列は、それが第１のパスについてチェックされ、次に信頼により順序付けされる順序付け装置に送り戻される。
【０１２１】
ソフト値を使用する投票手順が後に続く第１の反復の電力順序付けの組み合わせが、多岐にわたる応用例で有益である低複雑性ソフトＴｕｒｂｏＭＵＤを生じさせ、システムを実現するための多様な方法を使用して、ここに提示された実施形態に制限されてはいないことは明らかである。広範囲の変形および修正が本発明の範囲から逸脱することなくなされてもよい。
【０１２２】
主題システムの動作が無線通信網に関して説明されてきたが、それはデジタル符号化干渉信号が存在するいかなる状況にも用途がある。したがって、主題システムは、複数のユーザが同時にヘッドエンドシステムと通信することを求めているケーブルネットワークに用途がある。
【０１２３】
別の実施形態では、本システムは、コンピュータハードドライブなどの読み取り記憶装置に組み込まれて、読み取られたヘッドが隣接するトラックの部分の上にある(overlies)ときに隣接するトラックから信号を区別する。ハードドライブ、メモリカードおよび多様な記憶ディスクなどの記憶装置の密度が増加するにつれて、より小さな空間により多くのデータを格納し、迅速且つ確実にデータを抽出できるという重大な商業的な利点およびインセンティブがある。記憶装置からの記録された媒体のコンパクトなトラックからのデータは無線データビットに似ており、所望されるデータに迅速にアクセスし、検索する処理を必要とするため、本発明の処理方式はこのような用途に容易に合わせられる。記憶装置に関するＭＵＤ処理は、光学ヘッドが記憶媒体の隣接するトラックの信号をピックアップするときに受信される複数の信号を参照する。トラック間の狭い間隔は、他の受信トラックからの所望されるトラック信号の処理を含む複数ユーザ検出の問題を生じさせる。
【０１２４】
このようにして、明細書および特許請求の範囲における受信機装置に対する参照は、最も幅広い文脈で解釈され、ディスクドライブシステムの受信機装置だけではなく地上通信システムも無線も含むことを目的とする。
【０１２５】
前記説明の中には、多数の特性および利点が、本発明の構造および機能の詳細とともに述べられ、その新規特徴のいくつかは添付請求項に指摘されている。しかしながら、開示は例示的にすぎず、変更は本発明の原理の中で組合わせておよび詳細に、添付の特許請求の範囲が表現される用語の幅広い全般的な意味により示される完全な範囲まで加えられてよい。
【０１２６】
本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘されている手段および組み合わせによってさらに実現され、達成されてよい。したがって、図面および説明は制限的ではなく本来事実上例示的と見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】マルチユーザ環境における無線受信およびＭＵＤ方式での後の処理の説明図である。
【図２】各ユーザの復号されたシンボルごとの反復処理を示す、従来技術のＭＵＤシステムのブロック斜視図である。
【図３】第１の反復でユーザ電力を、以後の反復で信頼をランク付けするための順位装置、およびＭＵＤのハード出力を以後の反復のためのデコーダへのソフト値入力に変換するために使用される投票ボックスを備える、反復ＭＵＤシステムのブロック線図である。
【図４】残存者確率を使用する複数のユーザのための投票プロセスを示す表である。
【図５】電力／信頼順序付けおよび投票手順のためのプロセスでの工程を示すフローチャートである。
【図１】
2008245269.tif 000003
【図２】
2008245269.tif 000004
【図３】
2008245269.tif 000005
【図４】
2008245269.tif 000006
【図５】
2008245269.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月9日(2008.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザから受信した干渉信号で複数の受信したユーザ信号を処理するための高度受信機装置であって、
ａ）少なくとも２つの反復において前記複数の受信したユーザ信号を順序付けするための順序付け装置であって、
第１の反復で、前記順序付け装置は、前記複数の受信したユーザ信号の各々の受信信号電力に基づき、前記複数の受信したユーザ信号を順序付け、
以後の反復で、前記順序付け装置は、前記複数の受信したユーザ信号の各々に対する正確な検出の信頼値に基づき、前記複数の受信したユーザ信号を順序付けるものと、
ｂ）前記順序付けられた信号を受信し、前記複数の受信したユーザ信号の各々に対して１以上の残存状態を生成するために前記順序付けられた信号を処理するための前記順序付け装置に結合されたマルチユーザ検出器と、
ｃ）前記各受信したユーザ信号に対する１以上の残存状態を受信し、前記受信したユーザ信号の各々に対してチャネルシンボルのソフト推定の組を生成するために前記１以上の残存状態を処理するための前記マルチユーザ検出器に結合された投票装置と、
ｄ）前記投票装置と前記順序付け装置に結合されたデコーダ部であって、
前記デコーダ部は前記受信したユーザ信号の各々に対する前記チャネルシンボルのソフト推定の組を前記投票装置から受信し、
中間の反復において、前記デコーダ部は前記順序付け装置への出力に対する前記信頼値を生成するために前記受信したユーザ信号の各々に対するチャネルシンボルの前記ソフト推定の組を処理し、
最終反復において、前記デコーダ部は前記受信したユーザ信号の各々におけるチャネルシンボル毎の最終出力を生成するためにチャネルシンボルのソフト推定の前記組を処理するものと、
を含む高度受信機装置。
【請求項２】
複数のユーザから受信した干渉信号を有する前記複数の受信したユーザ信号を受信し、前記複数の受信したユーザ信号を処理し前記複数の受信したユーザ信号に関する情報を記憶するためのパラメータ推定装置であって、前記パラメータ推定装置は前記順序付け装置と前記マルチユーザ検出器に結合されたものをさらに含む、請求項１に記載の高度受信機装置。
【請求項３】
前記デコーダ部はソフト入力ソフト出力（ＳＩＳＯ）デコーダのバンクを備え、前記ＳＩＳＯデコーダは、帰納的最大（ＭＡＰ）デコーダとソフト出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダを備えるグループから選択されるものである、請求項１又は２に記載の高度受信機装置。
【請求項４】
前記マルチユーザ検出器は、ＭＡＰ検出器、Ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器またはＭａｘ−Ｌｏｇ  ＭＡＰ検出器に基づいて、Ｍ−アルゴリズム、Ｔ−アルゴリズム、またはＭＴ−アルゴリズムを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用する、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高度受信機装置。
【請求項５】
前記マルチユーザ検出器と前記投票装置の間に結合されたインタリーバと、前記デコーダ部と前記順序付け装置の間に結合されたデインタリーバとをさらに含む、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の高度受信機装置。
【請求項６】
前記順序付け装置に結合されたフィルタ装置をさらに含む、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の高度受信機装置。
【請求項７】
前記フィルタ装置は、白化整合フィルタバンクおよび整合フィルタバンクを含むグループから選択される、請求項６に記載の高度受信機装置。
【請求項８】
固定された数の反復により前記最終反復を決定するための手段をさらに含む、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の高度受信機装置。
【請求項９】
過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差により前記最終反復を決定するための手段をさらに含む、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の高度受信機装置。
【請求項１０】
複数のユーザから受信した干渉信号を有する複数の受信したユーザ信号を処理するための方法であって、
ａ）信号サンプルのデジタルストリームを生成するためにフロントエンドで前記複数の受信したユーザ信号を処理するステップと、
ｂ）前記信号サンプルのデジタルストリームのパラメータ推定を実行するステップと、
ｃ）前記複数の受信したユーザ信号を少なくとも２の反復で順序付けするステップであって、
第１の反復で、前記順序付けステップは、前記複数の受信したユーザ信号の各々の受信信号電力に基づき、前記複数の受信したユーザ信号を順序付け、
以後の反復で、前記順序付けステップは、前記複数の受信したユーザ信号の各々に対する正確な検出の信頼値に基づき、前記複数の受信したユーザ信号を順序付けるものと、
ｄ）前記順序付けられた信号を検出し、受信したユーザ信号ごとに１以上の残存状態を生成するために前記検出された順序付けられた信号を処理するステップと、
ｅ）ソフト値出力ストリームの組を生成するために受信したユーザ信号ごとに前記１以上の残存状態に関してユーザ毎に１ストリームを採決するステップと、
ｆ）信頼値の組を形成するために前記ソフト値出力ストリームを復号するステップと、
ｇ）最終的な状態が得られるまで、ステップ（ｃ）から（ｆ）を繰り返すステップと、
ｈ）前記最終的な状態が得られたときに、データビットの組に対応するデータ推定を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記最終的な状態は固定された数の反復の設定により決定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記固定された数の反復は非反復モードにあるものである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記最終的な状態は、過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差を確立することにより決定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記信号サンプルのデジタルストリームをフィルタバンクで処理し、各フィルタおよびシンボル−時間対に対応する１つの測定または測定の組を生成するステップをさらに含む、請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
インタリーブするステップとデインタリーブするステップとをさらに含む、請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記デジタルストリームをフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
複数のユーザから受信した干渉信号を有する複数の受信したユーザ信号を処理するための受信機システムであって、
前記複数の受信したユーザ信号を受信するためのフロントエンド装置と、
前記複数の受信したユーザ信号を処理するための前記フロントエンド装置に結合されたパラメータ推定器と、
前記フロントエンド装置に結合されたフィルタ部と、
ａ）前記パラメータ推定器と前記フィルタ部に結合された順序付け装置であって、前記順序付け装置は少なくとも２つの反復において前記複数の受信したユーザ信号を順序付け、
第１の反復で、前記順序付け装置は、前記複数の受信したユーザ信号の各々の受信信号電力に基づき、前記複数の受信したユーザ信号を順序付け、
以後の反復で、前記順序付け装置は、前記複数の受信したユーザ信号の各々に対する正確な検出の信頼値に基づき、前記複数の受信したユーザ信号を順序付けるものと、
ｂ）前記順序付けられた信号を受信し、受信したユーザ信号の各々に対して１以上の残存状態を生成するために前記受信した順序付けられた信号を処理するための前記順序付け装置に結合されたマルチユーザ検出器と、
ｃ）受信したユーザ信号毎に１以上の残存状態を受信し、前記受信したユーザ信号の各々に対してチャネルシンボルのソフト推定の組を生成するために前記１以上の残存状態を処理するための前記マルチユーザ検出器に結合された投票装置と、
ｄ）前記投票装置と前記順序付け装置に結合されたデコーダ部であって、
前記デコーダ部は前記受信したユーザ信号の各々に対する前記チャネルシンボルのソフト推定の組を前記投票装置から受信し、
中間の反復において、前記デコーダ部は前記順序付け装置への出力に対する前記信頼値を生成するために前記受信したユーザ信号毎にチャネルシンボルの前記ソフト推定の組を処理し、
最終反復において、前記デコーダ部は前記受信したユーザ信号の各々におけるチャネルシンボル毎に最終出力を生成するためにチャネルシンボルのソフト推定の前記組を処理するものと、を含む高度受信機装置と、
を含む受信機システム。
【請求項１８】
前記デコーダ部は、帰納的最大（ＭＡＰ）デコーダおよびソフト出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）デコーダとを含むグループから選択されたソフト入力ソフト出力（ＳＩＳＯ）デコーダのバンクを備える、請求項１７に記載の受信機システム。
【請求項１９】
前記マルチユーザ検出器は、ＭＡＰ検出器、Ｌｏｇ−ＭＡＰ検出器、またはＭａｘ−Ｌｏｇ  ＭＡＰ検出器に基づいて、Ｍ−アルゴリズム、Ｔ−アルゴリズム、またはＭＴ−アルゴリズムを含むグループから選択されたアルゴリズムを使用する、請求項１７又は１８に記載の受信機システム。
【請求項２０】
前記マルチユーザ検出器と前記投票装置の間に結合されたインタリーバと、前記デコーダ部と前記順序付け装置の間に結合されたデインタリーバとをさらに含む、請求項１７ないし請求項１９のいずれか１項に記載の受信機システム。
【請求項２１】
前記フィルタ装置は、白化整合フィルタバンクおよび整合フィルタバンクを含むグループから選択される、請求項１７ないし請求項２０のいずれか１項に記載の受信機システム。
【請求項２２】
固定された数の反復により前記最終的な反復を決定するための手段をさらに含む請求項１７ないし請求項２１のいずれか１項に記載の受信機システム。
【請求項２３】
過去の信頼値と現在の信頼値の間の許容差により前記最終的な反復を決定するための手段をさらに含む請求項１７ないし請求項２１のいずれか１項に記載の受信機システム。
【外国語明細書】
2008245269000001.pdf