JP2007067698A

JP2007067698A - 通信システムおよび送受信装置

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Publication number: JP2007067698A
Application number: JP2005249917A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Kubo; 博嗣久保; Kazuo Tanada; 一夫棚田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: JP4717557B2

Abstract

【課題】逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性であっても、優れた特性を実現可能な通信システムを提供すること。
【解決手段】送信部と受信部とを備えた通信システムにおいて、送信部は、送信情報１に基づいて送信信号を作成する送信信号作成回路２と、送信信号を入力とし、伝送路歪の一部を前もって除去するフィードフォワードフィルタ９と、を備え、受信部は、伝送路４の出力である伝送路歪を受けた受信信号に基づいて送信情報１を判定し判定値６を出力するフィードバックフィルタ１０と、を備えることとした。
【選択図】図４

Description

本発明は、光通信や無線通信における通信システムおよび送受信装置に関するものであり、特に、伝送路歪を送信側で部分的に、もしくは、全て除去するプリコーディング手法を用いる通信システムおよび送受信装置に関するものである。

以下、プリコーディングを行う従来の通信システム（下記非特許文献１参照）について説明する。プリコーディングを行う従来の通信システムは、たとえば、送信情報から送信信号を作成する送信信号作成回路と、送信信号作成回路で作成された送信信号に、伝送路歪の逆特性に相当するフィルタを通過させる逆特性フィルタと、逆特性フィルタ通過後の送信信号を入力とする伝送路と、伝送路から出力される信号を用いて送信情報の判定を行う判定回路と、を備えるように構成される。

上記のように構成される従来の通信システムは、伝送路歪があらかじめわかっている場合、伝送路歪の逆特性に相当するフィルタを送信側に準備することにより、受信側では伝送路歪のない環境での簡易な受信機を利用することができる。

ここで、従来の通信システムの動作原理について簡単に説明する。

まず、送信信号作成回路が、送信情報から、伝送路へ送信するための送信信号を作成する。つぎに、作成した送信信号に、あらかじめわかっている伝送路歪の逆特性を実現する逆特性フィルタを通過させる。

つぎに、逆特性フィルタを通過後の送信信号を伝送路へ出力する。伝送路通過後の信号は、受信側の判定回路に入力される。判定回路に入力される信号は、伝送路歪がない信号であるため、判定回路は簡易な構成とすることができる。

このように、従来の通信システムにおいては、逆特性フィルタを送信側に準備することにより、受信側で簡易な判定回路を利用することがでる。また、受信側で線形等化器を用いる場合に問題となる雑音強調の問題も回避することができる。

ＣｏｍｂｉｎｅｄＥｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＵｓｉｎｇＰｒｅｃｏｄｉｎｇ，ｉｎＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＭａｇａｚｉｎｅ，ｐｐ．２５−３４，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９９１．

しかしながら、上記文献に示された従来の通信システムにおいては、その逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性に対しては、受信特性が劣化する、という問題があった。

また、仮定する伝送路特性に誤差があったり、伝送路特性が時間的に変動したりする場合には、特性が劣化する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性であったり、仮定する伝送路特性に誤差があったり、伝送路特性が時間的に変動したりする場合にも、優れた特性を実現可能な通信システムおよび送受信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる通信システムは、送信部と受信部とを備えた通信システムにおいて、前記送信部は、送信情報に基づいて送信信号を作成する送信信号作成手段と、前記送信信号を入力とし、あらかじめわかっている伝送路歪と受信機構成の情報から決定したフィルタ特性を実現する送信等化手段と、を備え、前記受信部は、前記送信等化手段通過後の送信信号が伝送路に出力されて伝送路歪を受けた伝送路歪信号の受信信号に基づいて送信情報を判定する受信等化手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、逆特性フィルタを送信側に準備するのではなく、その一部分をフィードフォワードフィルタ手段として送信側に準備し、受信側にて、残りの伝送路歪をフィードバックフィルタ手段で取り除くようにしているので、フィードフォワードフィルタ手段を逆特性フィルタとする必要がなく、逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性であった場合でも、優れた特性を実現することができる、という効果を奏する。また、フィードバックフィルタ手段のフィルタ特性を伝送路変動に対し、適応的に推定することにより、仮定する伝送路特性に誤差があったり、伝送路特性が時間的に変動したりする場合にも、優れた特性を実現することができる、という効果を奏する。さらに、送信側に、フィードフォワードフィルタ手段を備えることにより、線形等化器のような雑音強調の問題がなくなる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信システムおよび送受信装置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本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、送信側に伝送路歪の逆特性を実現する逆特性フィルタを備え、受信側に簡易な判定回路を備えるようなプリコーディングによる通信システムの構成を示す図である。送信情報１と、送信情報１から送信信号を作成する送信信号作成回路２と、送信信号作成回路２の出力を入力とし、伝送路歪の逆特性を実現する逆特性フィルタ３と、伝送路４と、伝送路の出力である受信信号から送信情報１を判定し判定値６を出力する判定回路５と、を備えている。なお、これらの構成において、伝送路４を挟み、その入力側に位置する送信信号作成回路２および逆特性フィルタ３が送信側回路を構成し、また、その出力側に位置する判定回路５が受信側回路を構成する。

ここで、上記のように構成された通信システムの動作について説明する。

まず、送信信号作成回路２では、送信情報１から伝送路へ送出するための送信信号を作成する。作成した送信信号は、逆特性フィルタ３に入力される。ここで、逆特性フィルタ３は、伝送路歪の逆特性を有するフィルタであり、伝送路歪はあらかじめわかっているものとする。逆特性フィルタ３の出力は伝送路４に入力される。

つぎに、判定回路５では、伝送路４の出力である受信信号から、送信情報１を判定し、判定値６を出力する。ここで、伝送路４の出力は伝送路歪を受けていない信号となるため、判定回路５は簡易な構成とすることができる。

図２は、タイミング再生機能を有する構成部を図１の通信システムの受信側に追加した構成図である。図２に示す構成では、受信側において、シンボルタイミングの抽出を行うＢＴＲ（ＢｉｔＴｉｍｉｎｇＲｅｃｏｖｅｒｙ）回路７と、抽出されたシンボルタイミングにより受信信号を標本化する標本化回路８と、が追加されている。なお、ＢＴＲ回路７としては、公知の技術である逓倍タンク方式を採用することができる。

図１および図２の通信システムは、送信側に逆特性フィルタ３を備えることで、受信側を簡易な判定回路５で実現できるという利点がある。一方で、上述のように、逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性に対しては、特性が劣化する、という問題がある。また、仮定する伝送路特性に誤差があったり、伝送路特性が時間的に変動したりする場合に、特性が劣化する、という問題がある。

図３は、送信側に逆特性フィルタを備えず、受信側にフィードフォワードフィルタ９とフィードバックフィルタ１０とから構成される判定帰還等化器を備える通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、フィードフォワードフィルタ９に伝送路歪の逆特性に近い特性を持たせて伝送路歪みの一部を除去し、残りの伝送路歪をフィードバックフィルタ１０で除去することを特徴とするものであり、受信側で、フィードフォワードフィルタ９と、フィードバックフィルタ１０と、を備えることで、逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性に対しても、優れた特性を実現できる利点がある。また、フィードバックフィルタ１０を伝送路変動に応じて、適応的に特性を変化させることにより、仮定する伝送路特性に誤差があったり、伝送路特性が時間的に変動したりする場合でも、優れた特性を実現できる利点がある。しかしながら、受信側にフィードフォワードフィルタ９を備えているので、上述したような、受信側で線形等化器を用いることに起因する雑音強調の問題が生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、図４に示す構成の通信システムを提案することにした。ここで、図４は、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、送信情報１と、送信情報１から送信信号を作成する送信信号作成回路２と、送信信号を入力とし、伝送路歪の一部を前もって除去する送信等化手段の一形態であるフィードフォワードフィルタ９と、伝送路４と、伝送路４の出力である伝送路歪を受けた受信信号から送信情報１を判定し判定値６を出力する受信等化手段の一形態であるフィードバックフィルタ１０と、を備えている。

つぎに、上記のように構成された通信システムの構成および動作について説明する。

まず、送信信号作成回路２では、送信情報１から伝送路４へ出力するための送信信号が作成される。ここで、光通信であれば、たとえば、ＮＲＺ（ＮｏｎＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）信号や、ＲＺ（ＲｅｔｕｒｎｔｏＺｅｒｏ）信号が作成される。また、無線通信であれば、たとえば、ＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）信号や、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）信号が作成される。

図５は、フィードフォワードフィルタ９の内部構成例を示す図であり、シフトレジスタ部５１と、乗算器５２〜５７と、加算器５８と、を備えている。同図に示すフィードフォワードフィルタ９は、あらかじめわかっている伝送路歪の情報から、伝送路歪の一部を前もって除去するように構成された回路であり、このような構成の回路をＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタと呼ぶ。

図５において、シフトレジスタ部５１では、入力信号を、たとえば、１／２シンボル（Ｔ／２）ずつ遅延させ、シフトする。乗算器５２〜５７では、入力信号、もしくは、シフトレジスタ部５１の出力に、特定の係数（タップ係数）を乗算する。これら、タップ係数は、伝送路歪に応じて、その一部を除去するように設定される。加算器５８は、乗算器５２〜５７の各出力をすべて加算する。そして、加算器５８の出力が、フィードフォワードフィルタ９の出力となる。

上記のような処理が行われる結果、フィードフォワードフィルタ９の出力は、伝送路４に入力され、伝送路４からは、伝送路歪を受けた受信信号が出力される。

一方、図６は、フィードバックフィルタ１０の内部構成例を示す図であり、減算器６１と、判定回路６２と、シフトレジスタ部６３と、乗算器６４〜６９と、加算器７０と、を備えている。同図に示すフィードバックフィルタ１０は、伝送路４から出力された受信信号から伝送路歪を除去し、送信情報１を判定し、判定値６を出力するように構成された回路であり、このような構成の回路をＩＩＲ（ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタと呼ぶ。

図６において、減算器６１は、伝送路４から出力された受信信号から、加算器７０の出力を減算処理する。ここで、加算器７０の出力は、伝送路歪成分を出力するものであり、したがって、減算器６１の出力は、伝送路歪の除去された信号となる。判定回路６２は、伝送路歪の除去された信号から送信情報１を判定し、判定値６を出力する。一方、判定値６は、伝送路歪成分を算出するため、シフトレジスタ部６３へ入力される。シフトレジスタ部６３は、入力信号を、たとえば、１シンボル（Ｔ）ずつ遅延させ、シフトする。乗算器６４〜６９は、シフトレジスタ部６３の出力に、特定の係数（タップ係数）を乗算する。なお、これらのタップ係数は、伝送路歪に応じて、それを除去するように設定される。加算器７０は、乗算器６４〜６９出力をすべて加算する。また、加算器７０の出力が、伝送路歪成分として減算器６１に入力される。

なお、実施の形態１の通信システムは、光通信で広く用いられている分散補償ファイバを送信側あるいは受信側に備える方式とは、実現手段としてはもとより、動作原理も全く異なるものである。これは、本実施の形態のみならず、本発明について、全て同様なことが言える。

なお、本実施の形態では、送信側に伝送路歪の逆特性を実現する逆特性フィルタを備え、受信側に簡易な判定回路を備えるようなプリコーディングによる通信システムについて説明してきたが、これらの構成を同一装置に具備させた送受信装置として構成することも勿論可能である。

以上のように、本実施の形態においては、フィードフォワードフィルタを送信側に備え、フィードバックフィルタを受信側に備えるように構成しているので、伝送路歪の逆特性を実現することが困難な場合であっても、伝送路歪を効果的に除去することができ、優れた特性を実現することができる。

また、本実施の形態においては、フィードフォワードフィルタを送信側に備えるように構成しているので、線形等化器を受信側に備えた場合に問題となる雑音強調の問題を回避でき、優れた特性を実現することができる。

また、本実施の形態においては、フィードバックフィルタのタップ係数を適応的に推定するようにすれば、仮定する伝送路に誤差があったり、伝送路が変動したりする場合においても、優れた特性を実現することができる。

なお、実施の形態１の通信システムでは、光通信や無線通信を想定して説明したが、必ずしも光通信や無線通信でなくてもよく、たとえば、一般的な有線通信であっても適用可能である。

また、実施の形態１の通信システムでは、フィードバックフィルタを固定的なフィルタとしたが、必ずしも固定的でなくてもよく、たとえば、伝送路変動に応じて、適応的にフィルタのタップ係数を推定し、特性を変化させてもよい。このとき、タップ係数の推定方法としては、ＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）アルゴリズムなどを用いればよい。

また、実施の形態１の通信システムは、アナログ回路で構成しても、ディジタル回路で構成しても、どちらでも構わない。

また、実施の形態１の通信システムは、伝送路歪を除去する役割を送信側と受信側の双方に分担させるようにしており、送信側のフィードフォワードフィルタによって最終的な伝送路歪を除去する作用が与えられるので、受信側に具備されるフィルタは、必ずしも、上述の構成のようなフィードバックフィルタである必要はなく、フィードフォワードフィルタのような線形等化器であっても構わない。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、伝送路４の出力を入力としてシンボルタイミングを抽出するＢＴＲ回路７と、ＢＴＲ回路７で抽出されたシンボルタイミングを特定のシフト量だけシフトするタイミングシフト回路１１と、タイミングシフト回路１１の出力に基づき、伝送路４の出力を標本化する標本化回路８と、を備えている。なお、前述の実施の形態１と同一または同等である構成部には同一符号を付してその説明を省略するとともに、ここでは、実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

図７において、ＢＴＲ回路７は、実施の形態１と同様に、たとえば逓倍タンク方式を用いた回路構成が採用され、伝送路４の出力からシンボルタイミングを抽出する。タイミングシフト回路１１は、ＢＴＲ回路７が抽出したシンボルタイミングを特定のシフト量だけシフトとする。なお、このシフト量は、伝送路歪により決定される。

標本化回路８は、タイミングシフト回路１１の出力に基づき、伝送路４の出力をシンボル周期で標本化する。その結果、フィードバックフィルタ１０は、標本化回路８の出力であるシンボル周期の信号に基づき動作することが可能となる。

以上のように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様、フィードフォワードフィルタを送信側に備え、フィードバックフィルタを受信側に備えることとした。これにより、伝送路歪の逆特性を実現することが困難な場合であっても、適切に伝送路歪を除去でき、優れた特性を実現することができる。

また、本実施の形態においては、フィードフォワードフィルタを送信側に備えることにより、線形等化器を受信側に備えた場合に問題となる雑音強調の問題を回避でき、優れた特性を実現することができる。

また、本実施の形態においては、フィードバックフィルタのタップ係数を適応的に推定することにより、仮定する伝送路に誤差があったり、伝送路が変動したりする場合においても、優れた特性を実現できる。

また、本実施の形態においては、標本化回路で、受信信号をシンボル周期で標本化することにより、フィードバックフィルタがシンボル周期で動作可能となる。

なお、実施の形態２の通信システムでは、光通信や無線通信を想定して説明したが、必ずしも光通信や無線通信でなくてもよく、たとえば、一般的な有線通信であっても適用可能である。

また、実施の形態２の通信システムでは、フィードバックフィルタを固定的なフィルタとしたが、必ずしも固定的でなくてもよく、たとえば、伝送路変動に応じて、適応的にフィルタのタップ係数を推定し、特性を変化させてもよい。このとき、タップ係数の推定方法としては、ＬＭＳアルゴリズムなどを用いればよい。

また、実施の形態２の通信システムは、アナログ回路で構成しても、ディジタル回路で構成しても、どちらでも構わない。

また、実施の形態２の通信システムは、伝送路歪を除去する役割を送信側と受信側の双方に分担させるようにしており、送信側のフィードフォワードフィルタによって最終的な伝送路歪を除去する作用が与えられるので、受信側に具備されるフィルタは、必ずしも、上述の構成のようなフィードバックフィルタである必要はなく、フィードフォワードフィルタのような線形等化器であっても構わない。

実施の形態３．
図８は、送信側に逆特性フィルタを備えず、受信側に、フィードフォワードフィルタ９とビタビ等化器１２とから構成されるビタビ等化器を備える通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、フィードフォワードフィルタ９に伝送路歪の逆特性に近い特性を持たせて伝送路歪みの一部を除去し、残りの伝送路歪をビタビ等化器１２で除去することを特徴とするものであり、受信側で、フィードフォワードフィルタ９と、ビタビ等化器１２と、を備えることで、逆特性フィルタを実現することが困難な伝送路特性に対しても、優れた特性を実現できる利点がある。また、ビタビ等化器１２を伝送路変動に応じて、適応的に特性を変化させることにより、仮定する伝送路特性に誤差があったり、伝送路特性が時間的に変動したりする場合でも、優れた特性を実現できる利点がある。しかしながら、受信側にフィードフォワードフィルタ９を備えているので、上述したような、受信側で線形等化器を用いることに起因する雑音強調の問題が生じてしまう。

そこで、本実施の形態では、図９に示す構成の通信システムを提案することにした。ここで、図９は、本発明の実施の形態３にかかる通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、送信情報１と、送信情報１から送信信号を作成する送信信号作成回路２と、送信信号を入力とし、伝送路歪の一部を前もって除去するフィードフォワードフィルタ９と、伝送路４と、伝送路４の出力である伝送路歪を受けた受信信号から送信情報１を判定し判定値６を出力するビタビ等化器１２と、を備えている。なお、前述の実施の形態１または２の構成と同一または同等である構成部には同一符号を付してその説明を省略するとともに、ここでは、実施の形態１または２と異なる処理についてのみ説明する。

つぎに、上記のように構成された通信システムの動作について説明する。

図９において、送信信号作成回路２では、送信情報１から伝送路４へ出力するための送信信号が作成される。ここで、光通信であれば、たとえば、ＮＲＺ信号や、ＲＺ信号が作成される。また、無線通信であれば、たとえば、ＢＰＳＫ信号や、ＱＰＳＫ信号が作成される。

つぎに、フィードフォワードフィルタ９は、あらかじめわかっている伝送路歪の情報から、伝送路歪の一部を前もって除去するように構成され、送信信号を処理する。なお、フィードフォワードフィルタ９の内部構成例については、図５に示した通りであり、その説明を省略する。

図１０は、ビタビ等化器１２の内部構成例を示す図である。同図に示すビタビ等化器１２は、枝メトリック作成回路１０１と、ＡＣＳ（ＡｄｄＣｏｍｐａｒｅＳｅｌｅｃｔ）処理回路１０２と、パスメトリックメモリ１０３と、パスメモリ１０４と、判定回路１０５と、を備えている。

図１１は、ＢＰＳＫ変調方式における、ビタビアルゴリズムのメモリ長が２の場合のトレリス線図の一例を示す図である。同図において、横方向は時刻の変化を表すとともに、縦方向の白丸（○）は一つの状態を表しており、これらの状態は、過去の送信信号の組を表現するものである。例えば、ＢＰＳＫ変調方式では、送信信号は０と１の２通りであり、ビタビアルゴリズムのメモリ長（記憶する過去の送信信号の長さ）を２とすれば、状態数は４となり、同図では、縦方向の上から順に４つの状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして示している。また、各状態（○）からつぎの時刻に向けて２つの状態に線が引かれているが、この線は時刻の変化に伴う状態の変化を示す枝と呼ばれるものである。時刻の変化とともに、状態が変化し枝を辿っていくが、この奇跡はパスと呼ばれる（図１１における太線）。受信側でこのパスが決定できれば、送信情報を判定できることになる。

つぎに、図１０および図１１を用いてビタビ等化器の動作原理について説明する。なお、説明を簡単にするため、受信信号はＢＰＳＫ変調方式により変調されているものとする。枝メトリック作成回路１０１では、受信信号から、トレリス線図における各枝に対応した２^V通りの枝メトリックＥ_n（ｋ）（ｋ＝１，２，・・・，２^V）が算出され、出力される。ここで、Ｖ−１はビタビアルゴリズムのメモリ長であり、図１１では２としている。

枝メトリック作成回路１０１では、説明を簡単にするため、Ｖ＝３とする。受信信号をｒ_n（ｎは時刻を表す）とすると、枝メトリック作成回路１０１では、式（１）のように表される枝メトリックを各枝ごとに作成する。

Ｅ_n(ｋ)＝｜ｒ_n−ｃ₀＊Ｊ_n−ｃ₁＊Ｊ_n-1−ｃ₂＊Ｊ_n-2｜² ・・・（１）

ここで、式（１）における、ｃ₀、ｃ₁、ｃ₂、は伝送路歪から決定されるタップ係数であり、Ｊ_n、Ｊ_n-1、Ｊ_n-2、は各枝に対応した送信信号の候補である。

ＡＣＳ処理回路１０２では、各時刻において、トレリス線図における各状態（白丸）へ入るパスが選択される。状態の個数がＮ_S（＝２^V-1）であれば、各状態に対応してＮ_S個のパスが各時刻において選択される。これらＮ_S個の選択したパスを生き残りパスとよび、これらはパスメモリ１０４に保存される。ただし、パスメモリ１０４には生き残りパスとして、生き残りパスに対応したＵ時刻過去までの送信信号の系列の候補が保存される。なお、Ｕをパスメモリ長とよぶ。生き残りパスに含まれる全ての枝の枝メトリックの総和を生き残りパスメトリックとよび、パスメトリックメモリ１０３に保存される。

なお、ＡＣＳ処理回路１０２は各状態に対応した処理を行うので、以下の説明では、とりうる状態を、状態ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｎ_S）と一般化した形で説明する。

ＡＣＳ処理回路１０２には、状態ｍに繋がる２つの枝に対応した枝メトリックＥ_n（ｐ），Ｅ_n（ｑ）が枝メトリック作成回路１０１より入力される。また、状態ｍに繋がる２つの枝によって結ばれる１時刻過去の２つの状態ｉ，ｊに対応した１時刻過去の生き残りパスメトリックＰＭ_n-1（ｉ），ＰＭ_n-1（ｊ）がパスメトリックメモリ１０３より入力される。また、状態ｍに繋がる２つの枝によって結ばれる１時刻過去の２つの状態ｉ，ｊに対応した１時刻過去の生き残りパスＰＴ_n-1（ｉ），ＰＴ_n-1（ｊ）がパスメモリ１０４より入力される。そして、枝メトリックＥ_n（ｐ），Ｅ_n（ｑ）と生き残りパスメトリックＰＭ_n-1（ｉ），ＰＭ_n-1（ｊ）をそれぞれ加算し、比較を行い、小さい方を状態ｍに対応した現時刻の生き残りパスメトリックＰＭ_n（ｍ）として選択する。すなわち、ＰＭ_n（ｍ）は次式で表わされる。

ＰＭ_n(ｍ)＝ｍｉｎ[Ｅ_n(ｐ)＋ＰＭ_n-1(ｉ),Ｅ_n(ｑ)＋ＰＭ_n-1(ｊ)]・・・（２）

なお、更新された現時刻の生き残りパスメトリックＰＭ_n（ｍ）は、パスメトリックメモリ１０３に保存される。また、上記のＥ_n（ｐ）＋ＰＭ_n-1（ｉ）とＥ_n（ｑ）＋ＰＭ_n-1（ｊ）とを比較し、その比較結果により、生き残りパスが決定される。すなわち、Ｅ_n（ｐ）＋ＰＭ_n-1（ｉ）が小さい場合には、ＰＴ_n-1（ｉ）が選択される。一方、Ｅ_n（ｑ）＋ＰＭ_n-1（ｊ）が小さい場合には、ＰＴ_n-1（ｊ）が選択される。この選択された１時刻過去の生き残りパスから最も古い送信信号の候補を取り除く一方で、上記の比較結果で選択されるパスで決定される現時刻の送信信号の候補を付加した、新たな送信信号の系列の候補が、状態ｍに対応した現時刻の生き残りパスＰＴ_n（ｍ）とされる。また、更新された現時刻の生き残りパスＰＴ_n（ｍ）は、パスメモリ１０４に保存される。

判定回路１０５では、パスメモリ１０４に保存された各状態に対応した生き残りパスのうち、最尤の状態に対応した生き残りパス（最尤パスと呼ぶ）の最も古い送信信号の候補が送信信号と判定され、判定値６とされる。ここで、最尤の状態とは、ＡＣＳ処理回路１０２より出力される各状態に対応した生き残りパスメトリックＰＭ_n（ｍ）（ｍ＝１，２，・・・，Ｎ_S）のうち、最も値の小さい生き残りパスメトリックＰＭ_n（ｍ₁）で定められる状態ｍ₁である。なお、図１１に示す例では、判定時刻ｎでの最尤パスを太線で示している。

以上のように、本実施の形態においては、フィードフォワードフィルタを送信側に備え、ビタビ等化器を受信側に備えることとした。これにより、伝送路歪の逆特性を実現することが困難な場合であっても、適切に伝送路歪を除去でき、優れた特性を実現することができる。

また、本実施の形態においては、ビタビ等化器の枝メトリック作成回路のタップ係数を適応的に推定することにより、仮定する伝送路に誤差があったり、伝送路が変動したりする場合においても、優れた特性を実現できる。

なお、実施の形態３の通信システムでは、光通信や無線通信を想定して説明したが、必ずしも光通信や無線通信でなくてもよく、たとえば、一般的な有線通信であっても適用可能である。

また、実施の形態３の通信システムでは、ビタビ等化器の枝メトリック作成回路におけるタップ係数を固定的なフィルタとしたが、必ずしも固定的でなくてもよく、たとえば、伝送路変動に応じて、適応的にフィルタのタップ係数を推定し、特性を変化させてもよい。このとき、タップ係数の推定方法としては、ＬＭＳアルゴリズムなどを用いればよい。

また、実施の形態３の通信システムは、アナログ回路で構成しても、ディジタル回路で構成しても、どちらでも構わない。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４にかかる通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、伝送路４の出力を入力としてシンボルタイミングを抽出するＢＴＲ回路７と、ＢＴＲ回路７で抽出されたシンボルタイミングを特定のシフト量だけシフトするタイミングシフト回路１１と、タイミングシフト回路１１の出力に基づき、伝送路４の出力を標本化する標本化回路８と、を備えている。なお、前述の実施の形態１〜３と同一または同等である構成部には同一符号を付してその説明を省略するとともに、ここでは、実施の形態１と異なる処理についてのみ説明する。

図１２において、ＢＴＲ回路７は、実施の形態１，２と同様に、たとえば逓倍タンク方式を用いた回路構成が採用され、伝送路４の出力からシンボルタイミングを抽出する。タイミングシフト回路１１は、ＢＴＲ回路７が抽出したシンボルタイミングを特定のシフト量だけシフトとする。なお、このシフト量は、伝送路歪により決定される。

標本化回路８は、タイミングシフト回路１１の出力に基づき、伝送路４の出力をシンボル周期で標本化する。その結果、ビタビ等化器１２は、標本化回路８の出力であるシンボル周期の信号に基づき動作することが可能となる。

以上のように、本実施の形態においては、実施の形態３と同様、フィードフォワードフィルタを送信側に備え、ビタビ等化器を受信側に備えることとした。これにより、伝送路歪の逆特性を実現することが困難な場合であっても、適切に伝送路歪を除去でき、優れた特性を実現することができる。

また、本実施の形態においては、標本化回路で、受信信号をシンボル周期で標本化することにより、ビタビ等化器がシンボル周期で動作可能となる。

なお、実施の形態４の通信システムでは、光通信や無線通信を想定して説明したが、必ずしも光通信や無線通信でなくてもよく、たとえば、一般的な有線通信であっても適用可能である。

また、実施の形態４の通信システムでは、ビタビ等化器の枝メトリック作成回路におけるタップ係数を固定的なフィルタとしたが、必ずしも固定的でなくてもよく、たとえば、伝送路変動に応じて、適応的にフィルタのタップ係数を推定し、特性を変化させてもよい。このとき、タップ係数の推定方法としては、ＬＭＳアルゴリズムなどを用いればよい。

以上のように、本発明にかかる通信システムおよび送受信装置は、プリコーディングを行う通信システムおよび送受信装置に有用である。

逆特性フィルタを備え、受信側に簡易な判定回路を備えるようなプリコーディングによる通信システムの構成を示す図である。タイミング再生機能を有する構成部を図１の通信システムの受信側に追加した構成図である。送信側に逆特性フィルタを備えず、受信側に判定帰還等化器を備える通信システムの構成を示す図である。本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成を示す図である。フィードフォワードフィルタの内部構成例を示す図である。フィードバックフィルタの内部構成例を示す図である。本発明の実施の形態２にかかる通信システムの構成を示す図である。送信側に逆特性フィルタを備えず、受信側にビタビ等化器を備える通信システムの構成を示す図である。本発明の実施の形態３にかかる通信システムの構成を示す図である。ビタビ等化器の内部構成例を示す図である。ＢＰＳＫ変調方式における、ビタビアルゴリズムのメモリ長が２の場合のトレリス線図の一例を示す図である。本発明の実施の形態４にかかる通信システムの構成を示す図である。

符号の説明

１送信情報
２送信信号作成回路
３逆特性フィルタ
４伝送路
５判定回路
６判定値
７ＢＴＲ回路
８標本化回路
９フィードフォワードフィルタ
１０フィードバックフィルタ
１１タイミングシフト回路
１２ビタビ等化器
５１，６３シフトレジスタ部
５２，５３，５４，５５，５６，５７，６４，６５，６６，６７，６８，６９乗算器
５８，７０加算器
６１減算器
６２判定回路
１０１枝メトリック作成回路
１０２ＡＣＳ処理回路
１０３パスメトリックメモリ
１０４パスメモリ
１０５判定回路

Claims

送信部と受信部とを備えた通信システムにおいて、
前記送信部は、
送信情報に基づいて送信信号を作成する送信信号作成手段と、
前記送信信号を入力とし、あらかじめわかっている伝送路歪と受信機構成の情報から決定したフィルタ特性を実現する送信等化手段と、
を備え、
前記受信部は、
前記送信等化手段通過後の送信信号が伝送路に出力されて伝送路歪を受けた伝送路歪信号の受信信号に基づいて送信情報を判定する受信等化手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。
前記送信部および前記受信部の各構成部が、アナログ回路で構成されることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記送信部および前記受信部の一部または全部の構成部が、ディジタル回路で構成されることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記受信等化手段は、自身内部のフィルタ特性を伝送路変動に応じて適応的に変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信システム。
前記送信等化手段は、自身内部のフィルタ特性を伝送路変動に応じて適応的に変化させ、前記受信等化手段は、自身内部のフィルタ特性を伝送路変動に応じて適応的に変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信システム。
前記受信等化手段が、非線形受信等化手段で構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
前記受信等化手段が、線形受信等化手段で構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
前記送信等化手段は、フィードフォワードフィルタ手段を用いて構成され、前記受信等化手段は、フィードバッグフィルタ手段を用いて構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
前記受信等化手段は、
前記受信信号からシンボルタイミングを抽出するシンボルタイミング再生手段と、
前記シンボルタイミング再生手段の抽出したシンボルタイミングを特定のシフト量だけシフトさせるタイミングシフト手段と、
前記タイミングシフト手段の出力に基づいて伝送路歪を受けた前記受信信号を標本化する標本化手段と、
をさらに備え、
前記フィードバッグフィルタ手段は、前記標本化手段の出力に基づいて送信情報を判定することを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
前記送信等化手段は、フィードフォワードフィルタ手段を用いて構成され、前記受信等化手段は、ビタビ等化手段を用いて構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信システム。
前記受信等化手段は、
前記受信信号からシンボルタイミングを抽出するシンボルタイミング再生手段と、
前記シンボルタイミング再生手段の抽出したシンボルタイミングを特定のシフト量だけシフトさせるタイミングシフト手段と、
前記タイミングシフト手段の出力に基づいて伝送路歪を受けた前記受信信号を標本化する標本化手段と、
をさらに備え、
前記ビタビ等化手段は、前記標本化手段の出力に基づいて送信情報を判定することを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
前記送信等化手段は、ＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いて構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の通信システム。
前記送信等化手段は、ＩＩＲ（ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いて構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の通信システム。
送信部と受信部とを備えた送受信装置において、
前記送信部は、
送信情報に基づいて送信信号を作成する送信信号作成手段と、
前記送信信号を入力とし、あらかじめわかっている伝送路歪と受信機構成の情報から決定したフィルタ特性を実現する送信等化手段と、
を備え、
前記受信部は、
前記送信等化手段が作成した送信信号と同等の信号が伝送路に出力されて伝送路歪を受けた伝送路歪信号の受信信号に基づいて送信情報を判定する受信等化手段と、
を備えることを特徴とする送受信装置。
前記送信部および前記受信部の各構成部が、アナログ回路で構成されることを特徴とする請求項１４に記載の送受信装置。
前記送信部および前記受信部の一部または全部の構成部が、ディジタル回路で構成されることを特徴とする請求項１４に記載の送受信装置。
前記受信等化手段は、自身内部のフィルタ特性を伝送路変動に応じて適応的に変化させることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の送受信装置。
前記送信等化手段は、自身内部のフィルタ特性を伝送路変動に応じて適応的に変化させ、前記受信等化手段は、自身内部のフィルタ特性を伝送路変動に応じて適応的に変化させることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の送受信装置。
前記受信等化手段が、非線形受信等化手段で構成されることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の送受信装置。
前記受信等化手段が、線形受信等化手段で構成されることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の送受信装置。
前記送信等化手段は、フィードフォワードフィルタ手段を用いて構成され、前記受信等化手段は、フィードバッグフィルタ手段を用いて構成されることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の送受信装置。