(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビタビアルゴリズム（これを一般化したリストビタビアルゴリズムも含む）に基づいて動作する受信機において、
受信信号と予め準備された複数の送信信号の候補とを用いて、それぞれ異なった逆変調（受信信号を送信信号の候補で正規化する処理）信号を作成する逆変調手段と、
枝毎の送信信号の候補に対応する所定時刻過去までの複数個の逆変調信号を用いて、枝毎に、重み付け加算を行いさらに重み付け加算値の２乗値を計算し、各計算結果を現状態に対応する枝毎の枝メトリックとして出力する枝メトリック計算回路を、状態数分だけ有する枝メトリック作成手段と、
を備え、
前記重み付け加算を行う際の重みを、特定の時刻の逆変調信号がその前後の時刻の逆変調信号の平均となるように設定することを特徴とする受信機。
【請求項２】
ビタビアルゴリズム（これを一般化したリストビタビアルゴリズムも含む）を採用する受信機の受信方法において、
受信信号と予め準備された複数の送信信号の候補とを用いて、それぞれ異なった逆変調（受信信号を送信信号の候補で正規化する処理）信号を作成する逆変調ステップと、
枝毎の送信信号の候補に対応する所定時刻過去までの複数個の逆変調信号を用いて、枝毎に、重み付け加算を行いさらに重み付け加算値の２乗値を計算し、各計算結果を現状態に対応する枝毎の枝メトリックとして出力する処理を、状態数分だけ実行する枝メトリック作成ステップと、
を含み、
前記重み付け加算を行う際の重みを、特定の時刻の逆変調信号がその前後の時刻の逆変調信号の平均となるように設定することを特徴とする受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車電話等に用いられる受信機に関するものであり、特に、移動に伴ってフェージングの影響を受ける可能性のある受信機および受信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の受信機および受信方法について説明する。自動車電話をはじめとする無線通信においては、受信機の移動に伴って、受信信号の位相やレベルが高速に変動するフェージングの影響を大きく受ける。このフェージングを克服するための受信技術として、遅延検波や適応等化などの技術がある。
【０００３】
図９は、従来の受信機で用いられるビタビ等化器の構成を示す図である。ここでは、ビタビアルゴリズムのデータ候補に従って伝送路特性を推定するタイプのビタビ等化器を示す。この形式のビタビ等化器は、たとえば、H. Kubo他著：「An adaptive maximum-likelihood sequence estimator for fast time-varying intersymbol interference channels」（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，ｐｐ．１８７２−１８８０，１９９４）や、H. Kubo他著：「Adaptive maximum-likelihood sequence estimation by means of combined equalization and decoding in fading environments」（ＩＥＥＥ  ＪＳＡＣ，ｐｐ．１０２−１０９，１９９５）に詳細に述べられている。
【０００４】
図９において、１は受信信号入力端子であり、２は判定値出力端子であり、７−１，７−２，７−ＮはＮ個のＡＣＳ回路であり、１０は判定値作成回路であり、１０１は複数の伝送路特性入力端子であり、１０２は枝メトリック作成回路であり、１０３−１，１０３−２，１０３−ＮはＮ個の伝送路更新回路であり、１０４は記憶回路であり、１１５は枝メトリック出力端子である。
【０００５】
まず、図９のビタビ等化器に関する基本事項に関して説明する。ビタビアルゴリズムは、複数の異なったデータ系列候補のパターンを保有する。これを「状態」と呼ぶ。また、２つの状態の時間遷移からデータ系列候補が一意的に決定される。これを「枝」と呼ぶ。また、ビタビアルゴリズムの状態数Ｎは、変調時の多値数Ｍに関して後述する枝メトリックを作成する際の、データの候補に関するメモリ長のべき乗となる。図９のビタビ等化器は、上記状態に対応して、それぞれ、伝送路特性の推定値を保有するという特徴がある。なお、枝を連続してつなげたものはパスと呼ばれ、このパスに対応して枝メトリックを累積加算したものはパスメトリックと呼ばれる。
【０００６】
ここで、上記ビタビ等化器の動作を説明する。まず、枝メトリック作成回路１０２の動作について説明する。図１０は、上記ビタビ等化器の枝メトリック作成回路１０２の構成を示す図である。図１０において、１１１は伝送路特性／データ候補分配回路であり、１１２−１，１１２−２，１１２−ＭはＭ個の枝メトリック計算回路であり、１１３は選択伝送路特性入力端子であり、１１４はデータ候補入力端子である。
【０００７】
伝送路特性／データ候補分配回路１１１では、伝送路特性入力端子１０１から複数の伝送路特性を受け取り、内部で保有するテーブルに従って、伝送路特性とデータの候補とを各枝メトリック計算回路に分配する。枝メトリック計算回路１１２−１，１１２−２，１１２−Ｍでは、多値数Ｍに対応する枝メトリックを枝メトリック出力端子１１５から出力する。
【０００８】
図１１は、枝メトリック計算回路の構成（１つの枝メトリック作成部分）を示す図である。図１１において、１２１は推定伝送路モデルであり、１２２は２乗誤差作成回路である。
【０００９】
図１１では、推定タップ数が３の場合の枝メトリック計算回路が示されている。推定伝送路モデル１２１では、各枝に対応する１時刻過去の状態が保有する推定伝送路特性を選択伝送路特性入力端子１１３から受け取り、さらに、枝により決定されるデータ候補をデータ候補入力端子１１４から受け取り、これらに基づいて受信信号のレプリカを作成する。２乗誤差作成回路１２２では、受信信号と受信信号のレプリカとの２乗誤差を作成し、これを枝メトリックとして出力端子１１５から出力する。
【００１０】
一方、図１２は、図１１とは異なる枝メトリック計算回路の構成を示す図である。図１２おいて、１２３は推定タップ数が１の推定伝送路モデルである。これは、符号間干渉が存在しない場合の条件であり、この場合は、適応等化を必要とする条件ではないが、広義の意味で復調処理を適応等化と呼ぶことにする。
【００１１】
なお、上記各推定伝送路モデルにおける伝送路推定に関しては、たとえば、ＬＭＳアルゴリズムのような適応アルゴリズムが用いられる。このアルゴリズムは、過去の検出値を重み付けして平均するものである（過去へ行けば行くほど重みが減少するが、全く重みが０となることはない）。ただし、図１２に示す伝送路条件では、遅延検波を用いることによって復調を実行することも可能である。
【００１２】
つぎに、図９におけるＡＣＳ（加算・比較・選択）回路７−１〜７−Ｎでは、各状態（Ｎ）において、現状態に対応する複数の枝の枝メトリックを枝メトリック作成回路１０２から受け取り、さらに、１時刻過去のパスメトリックを記憶回路１０４から受け取り、次のような処理を行う。まず、１時刻過去のパスメトリックに枝メトリックを加算し、現時刻のパスメトリックを作成する（加算処理）。次に、加算処理によって得られる複数のパスメトリックを比較する（比較処理）。次に、最も信頼度の高いパスメトリックを選択し、同時にこのパスメトリックに対応するデータ系列（パス）も選択する（選択処理）。
【００１３】
つぎに、伝送路更新回路１０３−１〜１０３−Ｎでは、受信信号入力端子１から受信信号を受け取り、さらに、記憶回路１０４から、選択されたパスおよびそのパスに対応する１時刻過去の推定伝送路特性を受け取り、それらに基づいて推定伝送路特性を更新後、その更新結果を記憶回路１０４に出力する。
【００１４】
つぎに、記憶回路１０４では、各状態に対応する推定伝送路特性、パスメトリックおよびそのパスを記憶する。最後に、判定値作成回路１０では、記憶回路１０４から、各状態に対応するパスメトリックとそのパスを受け取り、最も信頼度の高い状態のパスを判定値として出力する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の受信機においては、以下に示すような問題があった。
【００１６】
図１３は、推定タップ数が１の場合における伝送路特性の時間変動を示す図である。伝送路特性が時刻１，２と変動した場合、ＬＭＳアルゴリズムを用いて時刻２において伝送路推定を行うと、時刻２の推定値は、時刻２の検出値より少し過去（時刻１）の値に近い値となる。そして、時刻３におけるデータ判定には、この伝送路推定値が利用される。一方、遅延検波において、時刻３におけるデータ判定には、時刻２における伝送路推定値が利用される。このように、ＬＭＳアルゴリズムを用いた伝送路推定では、遅延検波を用いた伝送路推定より、過去の伝送路特性に近い値を利用してデータ判定が行われるため、伝送路変動に対する追随遅延を受けることになる。
【００１７】
すなわち、上記適応アルゴリズムを用いた伝送路推定では、過去の値を平均して現在の伝送路特性を推定するため、伝送路変動に関する追随遅延が生じ、特に、伝送路変動が高速の場合には、伝送路推定における追随遅延が大きくなり、追随特性が劣化してしまう、という問題があった。
【００１８】
さらに、上記適応アルゴリズムを用いた伝送路推定では、無限に過去のデータを記憶するため、ビタビアルゴリズムに要するメモリ長が無限となり（状態数はこのメモリ長のべき乗に比例する）、上記従来のビタビ等化器におけるビタビアルゴリズムの状態数が増大してしまう、という問題があった。
【００１９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ビタビアルゴリズムの状態数の削減を実現し、さらに、伝送路変動が高速の場合であっても良好な追随特性を実現する受信機、およびその受信方法を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる受信機にあっては、ビタビアルゴリズム（これを一般化したリストビタビアルゴリズムも含む）に基づいて動作する構成とし、さらに、受信信号と予め準備された複数のデータの候補とを用いて、それぞれ異なった逆変調（受信信号を送信信号もしくはその推定値で正規化する処理）信号を作成する逆変調手段（後述する実施の形態の逆変調信号作成回路８に相当）と、前記複数のデータの候補に対応する現在および過去の逆変調信号に基づいて、枝メトリックを作成する枝メトリック作成手段（枝メトリック作成回路６に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
つぎの発明にかかる受信機において、前記枝メトリック作成手段は、受け取った複数の逆変調信号を用いて重み付け加算を行う第１の計算手段（逆変調信号分配回路１１、重み付け加算回路２１に相当）と、前記重み付け加算値の２乗値を計算し、その計算結果を枝メトリックとして出力する第２の計算手段（２乗回路２２に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる受信方法にあっては、ビタビアルゴリズム（これを一般化したリストビタビアルゴリズムも含む）を採用することを前提とし、たとえば、受信信号と予め準備された複数のデータの候補とを用いて、それぞれ異なった逆変調（受信信号を送信信号もしくはその推定値で正規化する処理）信号を作成する逆変調ステップと、前記複数のデータの候補に対応する現在および過去の逆変調信号に基づいて、枝メトリックを作成する枝メトリック作成ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる受信方法において、前記枝メトリック作成ステップにあっては、受け取った複数の逆変調信号を用いて重み付け加算を行う第１の計算ステップと、前記重み付け加算値の２乗値を計算する第２の計算ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる受信機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる受信機の構成を示す図である。図１において、１は受信信号入力端子であり、２は判定値出力端子であり、３は逆変調信号入力端子であり、４は生き残りパス入力端子であり、５は枝メトリック出力端子であり、６は枝メトリック作成回路であり、７−１，７−２，７−ＮはＮ個のＡＣＳ回路であり、８は逆変調信号作成回路であり、９は記憶回路であり、１０は判定値作成回路である。なお、Ｎは状態数を示す。
【００２６】
本実施の形態では、ビタビ等化器との差異を中心に説明する。なお、ビタビアルゴリズムは、橋本猛他著：「Ｖｉｔｅｒｂｉアルゴリズムの一般化について」（電子通信学会論文誌（Ａ），ｐｐ．１０６４−１０７１，１９８３）により、一般化されており、この一般化ビタビアルゴリズムを用いた場合もビタビ等化器の一種として取り扱う。また、一般化ビタビアルゴリズムでなく通常のビタビアルゴリズムを用いる場合には、枝メトリック作成に生き残りパスを利用する必要がなくなる。
【００２７】
ここで、本実施の形態の受信機の動作を説明する。まず、枝メトリック作成回路６の動作について説明する。図２は、本実施の形態の枝メトリック作成回路６の構成を示す図である。図２において、１１は逆変調信号分配回路であり、１２−１，１２−２，１２−ＮはＮ個の枝メトリック計算回路であり、１３は選択逆変調信号入力端子である。なお、上記図１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
逆変調信号分配回路１１では、逆変調信号入力端子３から複数の逆変調信号を受け取り、生き残りパス入力端子４から受け取る生き残りパスおよび内部で保有するテーブルに従って、データの候補を各枝メトリック計算回路に分配する。枝メトリック計算回路１２−１，１２−２，１２−Ｎでは、受け取ったデータ候補信号をもとに、状態数に対応する枝メトリックを枝メトリック出力端子５から出力する。なお、通常のビタビアルゴリズムにおいては、生き残りパスは利用しない。また、図９との相違点は、枝メトリック作成時に生き残りパスを入力すること、加えて、受信信号を入力しないことである。
【００２９】
図３は、本実施の形態の枝メトリック計算回路の構成（１つの枝メトリック作成部分）を示す図である。図３において、２１は重み付け加算回路であり、２２は２乗回路である。なお、上記図２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図３では、加算数が３の場合の枝メトリック計算回路が示されている。重み付け加算回路２１では、各枝に対応する過去の状態（複数）に対応する逆変調信号を逆変調信号入力端子３から受け取り、これらの逆変調信号を用いて重み付け加算値を作成する。２乗回路２２では、受け取った重み付け加算値の２乗値を作成し、これを枝メトリックとして枝メトリック出力端子５から出力する。なお、上記動作と従来技術との相違は後述する。
【００３１】
つぎに、図１におけるＡＣＳ（加算・比較・選択）回路７−１，７−２，７−Ｎでは、各状態（Ｎ）において、現状態に対応する複数の枝メトリックを枝メトリック作成回路６から受け取り、さらに、１時刻過去のパスメトリックを記憶回路９から受け取り、次のような処理を行う。まず、１時刻過去のパスメトリックに枝メトリックを加算し、現時刻のパスメトリックを作成する（加算処理）。つぎに、加算処理によって得られる複数のパスメトリックを比較する（比較処理）。最後に、最も信頼度の高いパスメトリックを選択し、同時にこのパスメトリックに対応するデータ系列（パス）も選択する（選択処理）。
【００３２】
つぎに、逆変調信号作成回路８では、受信信号に対して予め準備しておいたテーブルに存在する複数の送信信号の候補をもとに、複数の逆変調信号を作成する。ここで、逆変調信号の作成処理に関して簡単に説明する。
【００３３】
図４は、上記受信信号の一例を示す図であり、図５は、ＱＰＳＫを想定した場合の逆変調信号の作成処理を示す図である。逆変調というのは、受信信号を送信信号で除算した値であり、換言すると、各時刻における伝送路特性の検出値ということになる。たとえば、図５のようにＱＰＳＫを想定すると、変調信号の黒丸を送信信号の候補とした場合の逆変調信号は右の図になる。
【００３４】
また、図６および図７は、１６ＱＡＭを想定した場合の逆変調信号の作成処理を示す図である。ここでは、変調信号の振幅が大きい場合、変調信号の位相が同一であっても逆変調信号の振幅が小さくなることが示されている。
【００３５】
つぎに、図１における記憶回路９では、各状態に対応する、逆変調信号、パスメトリックおよびパスを記憶する。すなわち、従来技術との相違点は、伝送路特性が複数時刻過去にわたる逆変調値となったことである。最後に、判定値作成回路１０では、記憶回路９から、各状態に対応するパスメトリックとパスを受け取り、最も信頼度の高い状態につながるパスを判定値として出力する。
【００３６】
以上、ここまでの受信機の動作の説明において、本実施の形態と従来技術とを比較した場合、最も大きく相違する点は、枝メトリックの作成に関する処理である。すなわち、従来技術では、伝送路推定により得られた伝送路特性と受信信号から枝メトリックを作成していたが、本実施の形態では、逆変調値の重み付け加算値の２乗値を枝メトリックとしている。特に、図３に示すように、逆変調値に関しては、有限の過去の値までしか利用しないため、ビタビアルゴリズムのメモリ長が大きくなることはない。なお、枝メトリックとしては、上記説明のように、重み付け加算値に対して２乗値を導出する他に、たとえば、絶対値を導出すること（マンハッタンメトリック）としてもよい。
【００３７】
また、図８は、本実施の形態の伝送路特性の時間変動を示す図である。ここでは、先に説明した図１３の伝送路変動と同様に、時刻１，２，３と変動した場合の逆変調信号の変動を示している。図８の場合、たとえば、時刻３と時刻１の逆変調信号の平均が時刻２の逆変調信号となるように、図３の重みを設定してみる（重みは１，−２，１）。これにより、本実施の形態では、伝送路変動が高速になった場合であっても、重み付け信号の２乗誤差は小さな値となり、高速の伝送路変動下でも正しいデータ判定が可能となる。
【００３８】
このように、本実施の形態においては、逆変調信号入力端子３から受け取った複数の逆変調信号を処理する構成としたため、すなわち、逆変調値の重み付け加算値の２乗値を枝メトリックとする構成としたため、データに対する記憶を有限に設定でき、さらに、ビタビアルゴリズムの状態数を小さく設定できる。また、伝送路変動が高速の場合であっても、伝送路変動によるデータ判定精度の劣化を小さくできるため、良好な追随特性を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、逆変調信号入力端子から受け取った複数の逆変調信号を処理する構成としたため、すなわち、逆変調値の重み付け加算値の２乗値を枝メトリックとする構成としたため、データに対する記憶を有限に設定でき、さらに、ビタビアルゴリズムの状態数を小さく設定することが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。また、伝送路変動が高速の場合であっても、伝送路変動によるデータ判定精度の劣化を小さくできるため、良好な追随特性を実現することが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００４０】
つぎの発明によれば、たとえば、時刻３と時刻１の逆変調信号の平均が時刻２の逆変調信号となるように、重みを設定することができるため、伝送路変動が高速になった場合であっても、正しいデータ判定を行うことが可能な受信機を得ることができる、という効果を奏する。
【００４１】
つぎの発明によれば、逆変調信号入力端子から受け取った複数の逆変調信号を処理する構成としたため、すなわち、逆変調値の重み付け加算値の２乗値を枝メトリックとする構成としたため、データに対する記憶を有限に設定でき、さらに、ビタビアルゴリズムの状態数を小さく設定することができる、という効果を奏する。また、伝送路変動が高速の場合であっても、伝送路変動によるデータ判定精度の劣化を小さくできるため、良好な追随特性を実現することができる、という効果を奏する。
【００４２】
つぎの発明によれば、たとえば、時刻３と時刻１の逆変調信号の平均が時刻２の逆変調信号となるように、重みを設定することができるため、伝送路変動が高速になった場合であっても、正しいデータ判定を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる受信機の構成を示す図である。
【図２】  実施の形態１の枝メトリック作成回路の構成を示す図である。
【図３】  実施の形態１の枝メトリック計算回路の構成を示す図である。
【図４】  受信信号の一例を示す図である。
【図５】  ＱＰＳＫを想定した場合の逆変調信号の作成処理を示す図である。
【図６】  １６ＱＡＭを想定した場合の逆変調信号の作成処理を示す図である。
【図７】  １６ＱＡＭを想定した場合の逆変調信号の作成処理を示す図である。
【図８】  実施の形態１の伝送路特性の時間変動を示す図である。
【図９】  従来の受信機で用いられるビタビ等化器の構成を示す図である。
【図１０】  従来の枝メトリック作成回路の構成を示す図である。
【図１１】  従来の枝メトリック計算回路の構成を示す図である。
【図１２】  従来の枝メトリック計算回路の構成を示す図である。
【図１３】  従来の伝送路特性の時間変動を示す図である。
【符号の説明】
１  受信信号入力端子、２  判定値出力端子、３  逆変調信号入力端子、４  生き残りパス入力端子、５  枝メトリック出力端子、６  枝メトリック作成回路、７−１，７−２，７−Ｎ  ＡＣＳ回路、８  逆変調信号作成回路、９  記憶回路、１０  判定値作成回路、１１  逆変調信号分配回路、１２−１，１２−２，１２−Ｎ  枝メトリック計算回路、１３  選択逆変調信号入力端子、２１  重み付け加算回路、２２  ２乗回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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