JP3582139B2 - データ復調装置およびデータ伝送方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一定周期で所定の参照データが挿入されて直交周波数多重（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）され、所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号を受信し、参照データを用いて伝送路の伝送特性を補償して復調するデータ復調装置およびデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルデータを伝送する場合には、１つの搬送波信号の位相を伝送の対象となる伝送データの値に対応させる位相変調方式（ＰＳＫ）、あるいは、位相と振幅とを伝送データの値に対応させる直交変調方式（ＱＡＭ）が一般に用いられてきた。これらの方式は、単一の搬送波信号を用いることからシングルキャリア方式と呼ばれることがある。
このシングルキャリア方式に対して、複数の周波数の搬送波信号を用いてディジタルデータの伝送を行う直交周波数多重（ＯＦＤＭ）方式等のマルチキャリア方式が用いられるようになってきている。
【０００３】
図１５は、ＯＦＤＭ方式の伝送信号から伝送データを復調する従来のデータ復調装置８の構成を示す図である。
図１５に示すように、データ復調装置８は復調装置（ＦＦＴ）８０、差動復号器８２および最尤復号器８４から構成されており、伝送の対象となる伝送データがトレリス符号化変調され、さらに、直交周波数多重化され、有線通信回線、無線通信回線あるいは放送回線等の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号（ＯＦＤＭ方式の伝送信号）から伝送データを復調し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【０００４】
ＯＦＤＭ方式の伝送信号は、復調装置８０に前置される受信回路（図示せず）により伝送路から受信され、ディジタル形式に変換されて受信信号ＳＩＮとして復調装置８０に入力される。
復調装置８０は、受信信号ＳＩＮを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して復調し、復号信号として差動復号器８２に対して出力する。なお、ＯＦＤＭ方式においては、伝送データは、例えばトレリス符号化変調され、さらに高速フーリエ逆変換ＩＦＦＴ）により直交周波数多重化されて伝送信号となる。従って、伝送信号（受信信号ＳＩＮ）をＦＦＴすることにより、直交周波数多重化される前の伝送データを復調することができる。
【０００５】
差動復号器８２は、復調装置８０から入力された復調信号を差動復号し、復号信号Ｓ８２として最尤復号器８４に対して出力する。
最尤復号器８４は、差動復号器８２のブランチメトリックを生成し、このブランチメトリックに基づいて元の伝送データを最尤復号する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１５に示したデータ復調装置８の復調装置８０、差動復号器８２および最尤復号器８４は個別に独立した処理を行うので、受信信号ＳＩＮに対する伝送路の伝送特性が最尤復号器８４で考慮されることがない。最尤復号器８４は、復号信号Ｓ８２の信号平面における信号点と仮定した信号点とを比較して尤度判定を行ので、伝送特性の影響を考慮しない場合には、その能力を完全には発揮できない。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、トレリス符号化変調され、さらに、直交周波数多重化された伝送信号を復調して得られた復調信号に対して、伝送路の伝送特性に基づいた補正を行い、あるいは、伝送路の伝送特性を考慮した最尤復号を行うことができるデータ復調装置およびデータ伝送方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、伝送信号が、伝送データをトレリス符号化変調し、さらに直交周波数多重化することにより生成されている場合に、最尤復号を行う際の符号化利得を高めることができ、伝送信号から伝送データを信頼性高く復調することができるデータ復調装置およびデータ伝送方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、伝送の対象となる伝送データに一定周期で所定の参照データが挿入され、直交周波数多重化されて所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号から前記伝送データを復号するデータ復号装置であって、
前記伝送信号を前記直交周波数多重化に対応する方法で復調して復調信号を生成する復調手段と、
前記復調信号から前記参照データのシンボルを検出し、このシンボルの位置を示す位置信号を生成する位置信号生成手段と、
信号平面において予想される前記参照データのシンボルの信号点を示す参照データ予想信号を生成する予想信号生成手段と、
検出された前記参照データのシンボルの信号平面における信号点と前記参照データ予想信号とに基づいて、前記復調信号に対する推定量を算出する推定量算出手段と、
前記推定量に基づいて前記復調信号を補正し、前記伝送データを復号する伝送データ復号手段と
を有し、
前記伝送信号は、前記伝送データがトレリス符号化変調され、前記参照データが挿入されて直交周波数変調された信号であって、
前記伝送データ復号手段は、
前記推定量に基づいて前記復調信号を補正する復調信号補正手段と、
補正された前記復調信号の信号点を複数、仮定する信号点仮定手段と、
前記仮定された複数の信号点と補正された前記復調信号の信号点との距離を算出し、この距離をそれぞれ前記推定量に基づいて重み付けし、前記仮定された信号点と前記復調信号とのブランチメトリックを算出するブランチメトリック算出手段と、
算出された前記ブランチメトリックに基づいて前記伝送データを復号する復号手段と
を有する、
データ復調装置が提供される。
【００１０】
好適には、前記推定量算出手段は、前記参照データのシンボルを補正する参照データ補正手段と、前記参照データ予想信号と前記補正された参照データのシンボルとに基づいて前記推定量を算出する算出手段とを有し、前記参照データ補正手段は、前記参照データのシンボルを補正するたびに前記補正された参照データのシンボルの値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記補正された参照データのシンボルの値と、最も新しく検出された前記参照データのシンボルの値との差分を算出する差分検出手段と、前記伝送路の伝送特性に対応じた可変係数と算出された前記差分との乗算値を算出する乗算手段と、算出された前記乗算値と前記補正された参照データのシンボルの値とを加算して、前記参照データのシンボルの値を補正する加算手段とを有する。
【００１１】
また、本発明に係る第２のデータ復調装置は、伝送の対象となる伝送データがトレリス符号化変調され、一定周期で所定の参照データが挿入されて直交周波数多重化され、所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号から前記伝送データを復号するデータ復号装置であって、前記伝送信号を前記直交周波数多重化に対応する方法で復調して復調信号を生成する復調手段と、信号平面において予想される前記参照データのシンボルの信号点を示す参照データ予想信号を生成する予想信号生成手段と、検出された前記参照データのシンボルの信号平面における信号点と前記参照データ予想信号とに基づいて、前記復調信号に対する推定量を算出する推定量算出手段と、前記復調信号の信号点を複数、仮定する信号点仮定手段と、前記推定量に基づいて、前記仮定された複数の信号点を重み付けする重み付け手段と、前記仮定され、重み付けされた複数の信号点と前記復調信号の信号点とのブランチメトリックを算出するブランチメトリック算出手段と、算出された前記ブランチメトリックに基づいて前記伝送データを復号する復号手段とを有する。
【００１３】
【作用】
復調手段は、例えば伝送の対象となる伝送データをトレリス符号化変調し、一定周期で所定の参照データを挿入し、ＩＦＦＴにより直交周波数多重化することにより生成され、無線通信回線あるいは有線通信回線を介して伝送されてきた伝送信号を、ＦＦＴ変換により復調して復調信号とする。
位置信号生成手段は、復調信号から参照データに対応するシンボルを検出し、このシンボルの位置を示す位置信号を生成する。
予想信号生成手段は、例えば、それまでに用いていた参照データのシンボルの信号平面（位相・振幅平面、複素平面）における信号点と、新たに検出された参照データのシンボルの信号点とに基づいて、予想される参照データの信号点の位置を示す参照データ予想信号を生成する。
【００１４】
推定量算出手段は、検出された参照データのシンボルの信号点と参照データ予想信号とに基づいて、伝送路の伝送特性が伝送信号に与えた影響に対応し、復調信号に対する推定量を算出する。
伝送データ復号手段は、位置信号せいせい手段が生成した位置信号に基づいて、参照データのシンボルを削除し、推定量算出手段が生成した推定量に基づいて復調信号を補正する。さらに、参照データのシンボルが削除され、補正された復調信号を最尤復号する際に、推定量に基づいて重み付けしたブランチメトリックを用いて伝送データを復号する。
【００１５】
【実施例１】
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
図１は、第１の実施例における本発明に係るデータ復調装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、データ復調装置１は、復調器（ＦＦＴ）１０、推定器１２、補正器１４および復号器１６から構成されており、例えば伝送の対象となる伝送データをトレリス符号化変調し、所定の既知の値の参照データを一定周期で挿入し、ＩＦＦＴにより直交周波数多重化（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）することにより生成され、無線通信回線あるいは有線通信回線等の伝送路を介して伝送され、伝送路の伝送特性によりシンボル単位で影響を受けた伝送信号（ＯＦＤＭ方式の伝送信号）を、復調器１０に前置される受信回路（図示せず）により受信した受信信号ＳＩＮから伝送データを復調し、復調信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００１６】
復調器１０は、ＯＦＤＭ方式の受信信号ＳＩＮを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して復調し、伝送データおよび参照データのシンボルを含む復調信号Ｓ１０を生成して補正器１４に対して出力する。
【００１７】
図２は、図１に示した推定器１２の構成を示す図である。
図３は、図２に示した抽出器１３０の構成を示す図である。
推定器１２は、図２に示すように、検出部１２０、発生器１２６、算出器１２８および抽出器１３０から構成され、検出部１２０は、遅延器１２２および検出器１２４から構成され、抽出器１３０は、図３に示すように、減算器１３２、乗算器１３４、加算器１３６およびＦＩＦＯメモリ１３８から構成されている。
【００１８】
これらの各構成部分により、推定器１２は、復調信号Ｓ１０と、例えば参照データのシンボルの振幅等に基づいて定められる可変係数Ａ（０≦Ａ≦１）とに基づいて、伝送信号に対する伝送路の伝送特性の影響に対応しており、補正器１４において復調信号Ｓ１０に対する補正に用いられ、復号器１６においてブランチメトリックの重み付けに用いられる推定量Ｓ１２、および、復調信号における参照データのシンボルの位置を示す削除制御信号Ｓ１２４を生成して、補正器１４および復号器１６に対して出力する。
【００１９】
検出部１２０において、遅延器１２２は復調信号Ｓ１０を、参照データが伝送信号に挿入される期間に対応する時間だけ遅延し、遅延信号Ｓ１２４として検出器１２４に対して出力する。
検出器１２４は、復調信号Ｓ１０と遅延信号Ｓ１２４の関係を調べることにより、復調信号Ｓ１０から参照データの既知のシンボルを検出し、復調信号における参照データのシンボルのタイミングを示す抽出制御信号Ｃ１３０および削除制御信号Ｓ１２４を生成し、抽出器１３０および補正器１４に対してそれぞれ出力する。
【００２０】
抽出器１３０は、抽出制御信号Ｃ１３０に基づいて復調信号Ｓ１０に含まれる参照データのシンボルを抽出し、参照データのシンボルに含まれる雑音成分を削除する補正を行って、補正された参照データのシンボル（補正参照シンボル）Ｓ１３０を算出器１２８に対して出力する。
抽出器１３０において、減算器１３２は、復調信号Ｓ１０から、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶されており、前の参照データの周期において補正され、記憶された参照データのシンボルの値Ｓ１３０を減算し、減算値Ｓ１３２を乗算器１３４に対して出力する。
【００２１】
乗算器１３４は、参照データのシンボルの値に応じて定められる可変係数Ａと減算器１３２が算出した減算値Ｓ１３２とを乗算し、乗算値Ｓ１３４を加算器１３６に対して出力する。
加算器１３６は、乗算値Ｓ１３４と、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶されており、前の参照データの周期において補正された参照データのシンボルの値Ｓ１３０とを加算して補正し、補正値Ｓ１３６をＦＩＦＯメモリ１３８に対して出力する。
【００２２】
ＦＩＦＯメモリ１３８の書込許可入力端子（ＷＥ）には、抽出制御信号Ｃ１３０が入力されており、抽出制御信号Ｃ１３０に同期して補正値Ｓ１３６を記憶し、補正参照シンボルＳ１３０として算出器１２８に対して出力する。従って、ＦＩＦＯメモリ１３８は減算器１３２、乗算器１３４および加算器１３６により参照データの挿入される周期ごとに補正された参照データのシンボルの値（補正参照シンボルＳ１３０）が記憶される。
【００２３】
図４は、図３に示した乗算器１３４に入力される可変係数Ａを変更した場合の伝達関数を示す図である。
図４に示すように、可変係数Ａの値が０の場合には、前の周期の補正参照シンボルの値が再度、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶され、出力される。また、可変係数Ａの値が１の場合には、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶された前の周期の補正参照シンボルＳ１３０の値は意味がなくなり、最も新しく復調信号Ｓ１０から検出された参照データのシンボルの値のみがＦＩＦＯメモリ１３８に記憶され、出力されることになる。
【００２４】
可変係数Ａの値が小さいということは、抽出器１３０全体としての通過周波数帯域が狭くなることを意味する。従って、可変係数Ａの値を小さくすると雑音除去効果が向上する。一方、この場合には、伝送路の伝送特性の変化に対する追従性が悪くなる。
逆に、可変係数Ａの値が大きいということは、抽出器１３０全体としての通過周波数帯域が広くなることを意味する。従って、可変係数Ａの値を大きくすると雑音除去効果が低下する。一方、この場合には、伝送路の伝送特性の変化に対する追従性が向上する。
従って、伝送路の伝送特性が安定している場合には、可変係数Ａの値を小さくし、通信回線の変更あるいは電源投入の際等、伝送路の伝送特性の変化に対する追従性を向上させなければならない場合には、伝送係数Ａの値を大きくするのが望ましい。このように、可変係数Ａの値を可変とすることが望ましいが、このことは、例えば参照データのシンボルの振幅の値に応じてＲＯＭテーブルから読み出す等の方法により容易に実現可能である。
【００２５】
発生器１２６は、送信側において挿入される参照データのシンボルと同じデータパターンを発生することにより、参照データのシンボルの信号点が信号平面において本来占めるべき位置を予想し、参照データ予想信号Ｓ１２６として算出器１２８に対して出力する。
算出器１２８は、補正参照シンボルＳ１３０と参照データ予想信号Ｓ１２６とに基づいて、伝送路の伝送特性により伝送信号が受けた影響を推定し、推定量Ｓ１２として出力する。
【００２６】
図５は、図２に示した算出器１２８における推定量の算出に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、図２に示した抽出器１３０から出力される複素数表現した信号平面における補正参照シンボルＳ１３０の信号点と、発生器１２６から出力される参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点を例示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示した補正参照シンボルＳ１３０の信号点と参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点とに基づいた算出器１２８による演算の結果得られた推定量を示す。
【００２７】
補正参照シンボルＳ１３０と参照データ予想信号Ｓ１２６との信号平面における関係は、複素数表現した場合、例えば図５（Ａ）に示した通りとなる。
算出器１２８は、補正参照シンボルＳ１３０と参照データ予想信号Ｓ１２６とについて式１の演算を行い、図５（Ｂ）に示す推定量Ｓ１２（Ｉｃ ，Ｑｃ ）を算出する。式１の演算は、所定の演算回路、計算機あるいは補正参照シンボルＳ１３０の値と参照データ予想信号Ｓ１２６の値に応じた推定量Ｓ１２を記憶したＲＯＭテーブルを参照すること等により容易に実現可能である。
【００２８】
【数１】
Ｉｃ ＝（Ｉｄ ・Ｉｒ ＋Ｑｄ ・Ｑｒ ）／（Ｉｄ ２ ＋Ｑｄ ２ ）
Ｑｃ ＝（Ｉｄ ・Ｑｒ ＋Ｑｄ ・Ｉｒ ）／（Ｉｄ ２ ＋Ｑｄ ２ ） （１）
ただし、Ｉｄ ，Ｉｒ は、それぞれ補正参照シンボルＳ１３０および参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点の実数成分を示し、
Ｑｄ ，Ｑｒ は、それぞれ補正参照シンボルＳ１３０および参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点の虚数成分を示し、
Ｉｃ ，Ｑｃ は、それぞれ補正量Ｓ１２の実数成分および虚数成分を示す。
【００２９】
以下、推定器１２の動作をまとめて説明する。
図６は、図１に示した推定器１２の動作を示す図である。
図６（Ａ）に示す伝送信号（信号系列）は、復調器１０による復調され、復調信号Ｓ１０としてシンボル単位で遅延器１２２に入力される。
図６（Ｂ），（Ｃ）に示すように、遅延器１２２は、参照データ（Ｒｅｆ）が伝送信号に挿入される周期だけ復調信号Ｓ１０を遅延し、検出器１２４は、図６（Ｃ）に示すタイミングで復調信号Ｓ１０と遅延信号Ｓ１２４とに基づいて参照データのシンボルを検出し、図６（Ｅ）に示す抽出制御信号Ｃ１３０を生成する。
【００３０】
抽出器１３０は、図６（Ｆ）（図６（Ｂ）に同じ），（Ｇ）に示すように、復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを抽出し、補正して補正参照データＳ１３０として出力する。
算出器１２８は、補正参照シンボルＳ１３０および参照データ予想信号Ｓ１２６に対して式１に示した演算を行い、補正量Ｓ１２を生成して出力する。
【００３１】
図７は、図１に示した補正器１４の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器１４の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は削除信号Ｓ１４０を示し、（Ｄ）は補正信号Ｓ１４を示す。
図８は、図１および図７に示した補正器１４における復号信号Ｓ１０に対する補正に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、復号信号Ｓ１０に含まれる伝送データのシンボルと補正信号Ｓ１４の複素数表現した信号点を例示し、（Ｂ）は補正量Ｓ１２の信号点を示す。
【００３２】
図７に示すように、補正器１４は削除器１４０および演算器１４２とから構成されており、推定器１２から入力された推定量Ｓ１２に基づいて復調信号Ｓ１０を補正し、さらに、削除制御信号Ｓ１２４に基づいて復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを削除し、補正信号Ｓ１４として復号器１６に対して出力する。削除器１４０は、推定器１２から入力された削除制御信号Ｓ１２４に基づいて、復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを削除する。
なお、補正器１４から出力される補正信号Ｓ１４は復調信号Ｓ１０よりも信号速度が遅くなるため、信号速度の変換が必要になるが、このような動作を行う信号速度変換器は、図示の簡略化のために省略してある。
【００３３】
演算器１４２は、推定量Ｓ１３０に基づいて、復調信号Ｓ１０に対して式２に示す演算を行い、補正する。つまり、信号点が図８（Ａ）に示す位置にある伝送データのシンボルに対して、図８（Ｂ）（図５（Ｂ）に同じ）に示す推定量Ｓ１３０を用いて式２の演算を行うと、図８（Ａ）に示す補正信号Ｓ１４を得ることができる。式２の演算も、式１と同様な方法で容易に実現可能である。
【００３４】
【数２】
Ｉｏ ＝Ｉｃ ・Ｉ−Ｑｃ ・Ｑ
Ｑｏ ＝Ｑｃ ・Ｉ−Ｉｃ ・Ｑ （２）
ただし、Ｉ，Ｑは、復号信号Ｓ１０に含まれる伝送データのシンボルの信号点の実数成分と虚数成分であり、
Ｉｏ ，Ｑｏ は、補正信号Ｓ１４に含まれる伝送データのシンボルの信号点の実数成分と虚数成分である。
【００３５】
図９は、図１に示した復号器１６の構成を示す図である。
図１０は、図９に示したブランチメトリック計算器１６０の構成を示す図である。
復号器１６は、図９に示すように、ブランチメトリック計算器１６０、ステート判定器１６２およびパス選択器１６４から構成されており、ブランチメトリック計算器１６０は、図１０に示すように、仮定点発生器１７０、距離計算器１７２および重み付け器１７４から構成されている。
復号器１６は、基本的にはビタビ復号器として動作し、補正器１４から入力された補正信号Ｓ１４のブランチメトリックを生成し、推定器１２から入力された推定量Ｓ１２に基づいて生成したブランチメトリックを重み付けし、最尤復号して補正信号Ｓ１４から伝送データを復号し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００３６】
ブランチメトリック計算器１６０において、仮定点発生器１７０は、補正信号Ｓ１４の信号点を仮定して仮定信号点Ｓ１７０として距離計算器１７２に対して出力する。
距離計算器１７２は、仮定信号点Ｓ１７０と補正信号Ｓ１４との距離（ユークリッド距離、ユークリッド距離の２乗、ハミング距離および絶対値距離内のいずれか）を計算し、距離信号Ｓ１７２として重み付け器１７４に対して出力する。
【００３７】
重み付け器１７４は、距離信号Ｓ１７２を推定量Ｓ１２に基づいて重み付けして（図１１（Ｃ）の式に示す演算を行って（但し、Ｈ＝Ｓ１２））ステートメトリックを生成し、ステートメトリックＳ１６０としてステート判定器１６２に対して出力する。
ステート判定器１６２およびパス選択器１６４は、従来からビタビ復号器に用いられているステート判定器およびパス選択器と同じであって、ステートメトリックＳ１６０から伝送データを復号し復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００３８】
図１１は、図１０に示した重み付け器１７４の動作を示す図であって、（Ａ）は送信時の伝送データのシンボルの信号点と受信時の伝送データのシンボルを例示し、（Ｂ）は重み付け器１７４による重み付けを行わない場合を示し、（Ｃ）は重み付け器１７４による重み付けを行う場合を示す。
重み付け器１７４による復号動作は図１１（Ｃ）に示す通りである。つまり、距離計算器１７２により黒丸Ｙが補正信号Ｓ１４の復調点とされ、さらに伝送路特性に対応する推定量Ｓ１２に基づいて黒四角の点に補正される。この点に対し各仮定点（×印）からの距離（破線矢印）が求められる。重み付け器１７４は、求められた距離を推定量Ｓ１２に基づいて重み付けし、ブランチメトリック値（実線矢印）を求める。
なお、重み付け器１７４による重み付けを行なわない場合には、ブランチメトリックＳ１６０の値は図１１（Ｂ）に示す通りになる。
【００３９】
なお、データ復調装置１において、復調器１０が本発明に係る復調手段に相当し、推定器１２の検出部１２０が本発明に係る位置信号生成手段に相当し、発生器１２６が本発明に係る予想信号生成手段に相当し、推定器１２の抽出器１３０および算出器１２８が本発明に係る推定量算出手段に相当し、補正器１４および復号器１６が本発明に係る伝送データ復号手段に相当する。
【００４０】
以下、再び図１を参照してデータ復調装置１の動作を説明する。
復調器１０は、受信した伝送信号（受信信号ＳＩＮ）を復調して復調信号Ｓ１０を生成する。
推定器１２は、復調信号Ｓ１０と可変係数Ａとに基づいて、推定量Ｓ１２、および、復調信号における参照データのシンボルの位置を示す削除制御信号Ｓ１２４を生成する。
【００４１】
補正器１４は、推定量Ｓ１２に基づいて復調信号Ｓ１０を補正し、さらに、削除制御信号Ｓ１２４に基づいて復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを削除する。
復号器１６は、補正信号Ｓ１４のブランチメトリックを生成し、推定量Ｓ１２に基づいて生成したブランチメトリックを重み付けし、最尤復号して伝送データを復号し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
以上説明したように、本発明に係るデータ復調装置１によれば、復号器１６が伝送路の伝送特性に対応した最尤復号を行うので、受信信号ＳＩＮに対する伝送路の伝送特性を考慮した復号を行うことができる。従って、その能力を完全に発揮することができる。
【００４２】
【実施例２】
以下、第２の実施例を説明する。
図１２は、図１に示したデータ復調装置１において、補正器１４に置換して用いられる補正器１４４の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器１４４の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は演算器１４６の出力信号を示し、（Ｄ）は削除器１４８の出力信号を示す。
図１２（Ａ）に示すように、補正器１４と異なり、補正器１４４においては、演算器１４２および削除器１４０とそれぞれ同じ動作をする演算器１４８の位置と削除器１４８の位置とが逆転しており、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、推定量Ｓ１２に基づいて先に復調信号Ｓ１０に対する補正を行ってから参照データのシンボルを削除し、補正信号Ｓ１４４として出力するように構成されている。補正器１４４が出力する補正信号Ｓ１４４と、補正器１４が出力するＳ１４とは、全く同一となる。なお、図７と同様に図１２においても、信号速度変換器は省略して示してある。
【００４３】
【実施例３】
以下、本発明の第３の実施例を説明する。
図１３は、第３の実施例における本発明に係るデータ復調装置２の構成を示す図である。なお、データ復調装置２の構成部分の内、第１の実施例に示したデータ復調装置１の構成部分と同一のものには、同一の符号を付して示してある。
図１４は、図１３に示したブランチメトリック計算器２２の動作を示す図である。
図１３に示すように、データ復調装置２は、データ復調装置１における補正器１４等を省略し、復号信号Ｓ１０を直接、距離計算器１７２と同じ動作を行う距離計算機２０に入力するように構成されている。
【００４４】
図１４は、図１３に示すデータ復調装置２の動作を示す図である。
復調信号Ｓ１０は、削除器１４０により参照データのシンボルが削除され、距離計算機２０、仮定点発生器１７０および距離計算器１７２から構成されるブランチメトリック計算器２２に入力される。
重み付け器１７４は、仮定点発生器１７０により生成された仮定信号点Ｓ１７０を推定量Ｓ１２に基づいて重み付けし（図１４の式中のＣｎ ×Ｈの演算を行い）、仮定信号点Ｓ１７４として距離計算機２０に対して出力する。
距離計算機２０は、推定量Ｓ１２により重み付けされた仮定点信号Ｓ１７０と補正信号Ｓ１４との距離を計算して（図１４の式の演算を行って）ブランチメトリックを生成する。
【００４５】
つまり、図１４に示すように、まず、重み付け器１７４は、伝送路の伝送特性に対応する推定量Ｓ１２に基づいて、仮定点信号Ｓ１７０（実線の×印）を重み付けし、仮定点信号Ｓ１７４（破線の×印）を生成する。
距離計算機２０は、これらの仮定点信号Ｓ１７４と復調信号Ｓ１０の伝送データのシンボルの信号点（黒丸）よりブランチメトリック（実線矢印）を算出する。
ステート判定器１６２およびパス選択器１６４は、距離計算機２０により生成されたブランチメトリックから伝送データを復号し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係るデータ復調装置およびデータ伝送方法によれば、トレリス符号化変調され、さらに、直交周波数多重化された伝送信号を復調して得られた復調信号に対して、伝送路の伝送特性に基づいた補正を行い、あるいは、伝送路の伝送特性を考慮した最尤復号を行うことができる。
また、本発明に係るデータ復調装置およびデータ伝送方法によれば、伝送信号が、伝送データをトレリス符号化変調し、さらに直交周波数多重化することにより生成されている場合に、最尤復号を行う際の符号化利得を高めることができ、伝送信号から伝送データを信頼性高く復調することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における本発明に係るデータ復調装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した推定器の構成を示す図である。
【図３】図２に示した抽出器の構成を示す図である。
【図４】図３に示した乗算器に入力される可変係数Ａを変更した場合の伝達関数を示す図である。
【図５】図２に示した算出器における推定量の算出に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、抽出器から出力される複素数表現した信号平面における補正参照シンボルＳ１３０の信号点と、発生器から出力される参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点を例示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示した補正参照シンボルＳ１３０の信号点と参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点とに基づいた算出器による演算の結果得られた推定量を示す。
【図６】図１に示した推定器の動作を示す図である。
【図７】図１に示した補正器の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は削除信号Ｓ１４０を示し、（Ｄ）は補正信号Ｓ１４を示す。
【図８】図１に示した補正器における復号信号Ｓ１０に対する補正に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、復号信号Ｓ１０に含まれる伝送データのシンボルと補正信号Ｓ１４の複素数表現した信号点を例示し、（Ｂ）は補正量Ｓ１２の信号点を示す。
【図９】図１に示した復号器の構成を示す図である。
【図１０】図９に示したブランチメトリック計算器の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示した復号器の動作を示す図であって、（Ａ）は送信時の伝送データのシンボルの信号点と受信時の伝送データのシンボルを例示し、（Ｂ）は重み付け器による重み付けを行わない場合を示し、（Ｃ）は重み付け器による重み付けを行う場合を示す。
【図１２】図１に示したデータ復調装置１において、補正器１４に置換して用いられる補正器１４４の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器１４４の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は演算器の出力信号を示し、（Ｄ）は削除器の出力信号を示す。
【図１３】第３の実施例における本発明に係るデータ復調装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示したブランチメトリック計算器の動作を示す図である。
【図１５】ＯＦＤＭ方式の伝送信号から伝送データを復調する従来のデータ復調装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，…データ復調装置、１０…復調器、１２…推定器、１２０…検出部、１２２…遅延器、１２４…検出器、１２６…発生器、１２８…算出器、１３０…抽出器、１３２…減算器、１３４…乗算器、１３６…加算器、１３８…ＦＩＦＯメモリ、１４，１４４…補正器、１４０，１４８…削除器、１４２，１４６…演算器、１６…復号器、１６０…ブランチメトリック計算器、１７０…仮定点発生器、１７２…距離計算器、１７４…重み付け器、１６２…ステート判定器、１６４…パス選択器
【産業上の利用分野】
本発明は、一定周期で所定の参照データが挿入されて直交周波数多重（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）され、所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号を受信し、参照データを用いて伝送路の伝送特性を補償して復調するデータ復調装置およびデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルデータを伝送する場合には、１つの搬送波信号の位相を伝送の対象となる伝送データの値に対応させる位相変調方式（ＰＳＫ）、あるいは、位相と振幅とを伝送データの値に対応させる直交変調方式（ＱＡＭ）が一般に用いられてきた。これらの方式は、単一の搬送波信号を用いることからシングルキャリア方式と呼ばれることがある。
このシングルキャリア方式に対して、複数の周波数の搬送波信号を用いてディジタルデータの伝送を行う直交周波数多重（ＯＦＤＭ）方式等のマルチキャリア方式が用いられるようになってきている。
【０００３】
図１５は、ＯＦＤＭ方式の伝送信号から伝送データを復調する従来のデータ復調装置８の構成を示す図である。
図１５に示すように、データ復調装置８は復調装置（ＦＦＴ）８０、差動復号器８２および最尤復号器８４から構成されており、伝送の対象となる伝送データがトレリス符号化変調され、さらに、直交周波数多重化され、有線通信回線、無線通信回線あるいは放送回線等の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号（ＯＦＤＭ方式の伝送信号）から伝送データを復調し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【０００４】
ＯＦＤＭ方式の伝送信号は、復調装置８０に前置される受信回路（図示せず）により伝送路から受信され、ディジタル形式に変換されて受信信号ＳＩＮとして復調装置８０に入力される。
復調装置８０は、受信信号ＳＩＮを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して復調し、復号信号として差動復号器８２に対して出力する。なお、ＯＦＤＭ方式においては、伝送データは、例えばトレリス符号化変調され、さらに高速フーリエ逆変換ＩＦＦＴ）により直交周波数多重化されて伝送信号となる。従って、伝送信号（受信信号ＳＩＮ）をＦＦＴすることにより、直交周波数多重化される前の伝送データを復調することができる。
【０００５】
差動復号器８２は、復調装置８０から入力された復調信号を差動復号し、復号信号Ｓ８２として最尤復号器８４に対して出力する。
最尤復号器８４は、差動復号器８２のブランチメトリックを生成し、このブランチメトリックに基づいて元の伝送データを最尤復号する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１５に示したデータ復調装置８の復調装置８０、差動復号器８２および最尤復号器８４は個別に独立した処理を行うので、受信信号ＳＩＮに対する伝送路の伝送特性が最尤復号器８４で考慮されることがない。最尤復号器８４は、復号信号Ｓ８２の信号平面における信号点と仮定した信号点とを比較して尤度判定を行ので、伝送特性の影響を考慮しない場合には、その能力を完全には発揮できない。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、トレリス符号化変調され、さらに、直交周波数多重化された伝送信号を復調して得られた復調信号に対して、伝送路の伝送特性に基づいた補正を行い、あるいは、伝送路の伝送特性を考慮した最尤復号を行うことができるデータ復調装置およびデータ伝送方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、伝送信号が、伝送データをトレリス符号化変調し、さらに直交周波数多重化することにより生成されている場合に、最尤復号を行う際の符号化利得を高めることができ、伝送信号から伝送データを信頼性高く復調することができるデータ復調装置およびデータ伝送方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、伝送の対象となる伝送データに一定周期で所定の参照データが挿入され、直交周波数多重化されて所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号から前記伝送データを復号するデータ復号装置であって、
前記伝送信号を前記直交周波数多重化に対応する方法で復調して復調信号を生成する復調手段と、
前記復調信号から前記参照データのシンボルを検出し、このシンボルの位置を示す位置信号を生成する位置信号生成手段と、
信号平面において予想される前記参照データのシンボルの信号点を示す参照データ予想信号を生成する予想信号生成手段と、
検出された前記参照データのシンボルの信号平面における信号点と前記参照データ予想信号とに基づいて、前記復調信号に対する推定量を算出する推定量算出手段と、
前記推定量に基づいて前記復調信号を補正し、前記伝送データを復号する伝送データ復号手段と
を有し、
前記伝送信号は、前記伝送データがトレリス符号化変調され、前記参照データが挿入されて直交周波数変調された信号であって、
前記伝送データ復号手段は、
前記推定量に基づいて前記復調信号を補正する復調信号補正手段と、
補正された前記復調信号の信号点を複数、仮定する信号点仮定手段と、
前記仮定された複数の信号点と補正された前記復調信号の信号点との距離を算出し、この距離をそれぞれ前記推定量に基づいて重み付けし、前記仮定された信号点と前記復調信号とのブランチメトリックを算出するブランチメトリック算出手段と、
算出された前記ブランチメトリックに基づいて前記伝送データを復号する復号手段と
を有する、
データ復調装置が提供される。
【００１０】
好適には、前記推定量算出手段は、前記参照データのシンボルを補正する参照データ補正手段と、前記参照データ予想信号と前記補正された参照データのシンボルとに基づいて前記推定量を算出する算出手段とを有し、前記参照データ補正手段は、前記参照データのシンボルを補正するたびに前記補正された参照データのシンボルの値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記補正された参照データのシンボルの値と、最も新しく検出された前記参照データのシンボルの値との差分を算出する差分検出手段と、前記伝送路の伝送特性に対応じた可変係数と算出された前記差分との乗算値を算出する乗算手段と、算出された前記乗算値と前記補正された参照データのシンボルの値とを加算して、前記参照データのシンボルの値を補正する加算手段とを有する。
【００１１】
また、本発明に係る第２のデータ復調装置は、伝送の対象となる伝送データがトレリス符号化変調され、一定周期で所定の参照データが挿入されて直交周波数多重化され、所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号から前記伝送データを復号するデータ復号装置であって、前記伝送信号を前記直交周波数多重化に対応する方法で復調して復調信号を生成する復調手段と、信号平面において予想される前記参照データのシンボルの信号点を示す参照データ予想信号を生成する予想信号生成手段と、検出された前記参照データのシンボルの信号平面における信号点と前記参照データ予想信号とに基づいて、前記復調信号に対する推定量を算出する推定量算出手段と、前記復調信号の信号点を複数、仮定する信号点仮定手段と、前記推定量に基づいて、前記仮定された複数の信号点を重み付けする重み付け手段と、前記仮定され、重み付けされた複数の信号点と前記復調信号の信号点とのブランチメトリックを算出するブランチメトリック算出手段と、算出された前記ブランチメトリックに基づいて前記伝送データを復号する復号手段とを有する。
【００１３】
【作用】
復調手段は、例えば伝送の対象となる伝送データをトレリス符号化変調し、一定周期で所定の参照データを挿入し、ＩＦＦＴにより直交周波数多重化することにより生成され、無線通信回線あるいは有線通信回線を介して伝送されてきた伝送信号を、ＦＦＴ変換により復調して復調信号とする。
位置信号生成手段は、復調信号から参照データに対応するシンボルを検出し、このシンボルの位置を示す位置信号を生成する。
予想信号生成手段は、例えば、それまでに用いていた参照データのシンボルの信号平面（位相・振幅平面、複素平面）における信号点と、新たに検出された参照データのシンボルの信号点とに基づいて、予想される参照データの信号点の位置を示す参照データ予想信号を生成する。
【００１４】
推定量算出手段は、検出された参照データのシンボルの信号点と参照データ予想信号とに基づいて、伝送路の伝送特性が伝送信号に与えた影響に対応し、復調信号に対する推定量を算出する。
伝送データ復号手段は、位置信号せいせい手段が生成した位置信号に基づいて、参照データのシンボルを削除し、推定量算出手段が生成した推定量に基づいて復調信号を補正する。さらに、参照データのシンボルが削除され、補正された復調信号を最尤復号する際に、推定量に基づいて重み付けしたブランチメトリックを用いて伝送データを復号する。
【００１５】
【実施例１】
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
図１は、第１の実施例における本発明に係るデータ復調装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、データ復調装置１は、復調器（ＦＦＴ）１０、推定器１２、補正器１４および復号器１６から構成されており、例えば伝送の対象となる伝送データをトレリス符号化変調し、所定の既知の値の参照データを一定周期で挿入し、ＩＦＦＴにより直交周波数多重化（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）することにより生成され、無線通信回線あるいは有線通信回線等の伝送路を介して伝送され、伝送路の伝送特性によりシンボル単位で影響を受けた伝送信号（ＯＦＤＭ方式の伝送信号）を、復調器１０に前置される受信回路（図示せず）により受信した受信信号ＳＩＮから伝送データを復調し、復調信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００１６】
復調器１０は、ＯＦＤＭ方式の受信信号ＳＩＮを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して復調し、伝送データおよび参照データのシンボルを含む復調信号Ｓ１０を生成して補正器１４に対して出力する。
【００１７】
図２は、図１に示した推定器１２の構成を示す図である。
図３は、図２に示した抽出器１３０の構成を示す図である。
推定器１２は、図２に示すように、検出部１２０、発生器１２６、算出器１２８および抽出器１３０から構成され、検出部１２０は、遅延器１２２および検出器１２４から構成され、抽出器１３０は、図３に示すように、減算器１３２、乗算器１３４、加算器１３６およびＦＩＦＯメモリ１３８から構成されている。
【００１８】
これらの各構成部分により、推定器１２は、復調信号Ｓ１０と、例えば参照データのシンボルの振幅等に基づいて定められる可変係数Ａ（０≦Ａ≦１）とに基づいて、伝送信号に対する伝送路の伝送特性の影響に対応しており、補正器１４において復調信号Ｓ１０に対する補正に用いられ、復号器１６においてブランチメトリックの重み付けに用いられる推定量Ｓ１２、および、復調信号における参照データのシンボルの位置を示す削除制御信号Ｓ１２４を生成して、補正器１４および復号器１６に対して出力する。
【００１９】
検出部１２０において、遅延器１２２は復調信号Ｓ１０を、参照データが伝送信号に挿入される期間に対応する時間だけ遅延し、遅延信号Ｓ１２４として検出器１２４に対して出力する。
検出器１２４は、復調信号Ｓ１０と遅延信号Ｓ１２４の関係を調べることにより、復調信号Ｓ１０から参照データの既知のシンボルを検出し、復調信号における参照データのシンボルのタイミングを示す抽出制御信号Ｃ１３０および削除制御信号Ｓ１２４を生成し、抽出器１３０および補正器１４に対してそれぞれ出力する。
【００２０】
抽出器１３０は、抽出制御信号Ｃ１３０に基づいて復調信号Ｓ１０に含まれる参照データのシンボルを抽出し、参照データのシンボルに含まれる雑音成分を削除する補正を行って、補正された参照データのシンボル（補正参照シンボル）Ｓ１３０を算出器１２８に対して出力する。
抽出器１３０において、減算器１３２は、復調信号Ｓ１０から、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶されており、前の参照データの周期において補正され、記憶された参照データのシンボルの値Ｓ１３０を減算し、減算値Ｓ１３２を乗算器１３４に対して出力する。
【００２１】
乗算器１３４は、参照データのシンボルの値に応じて定められる可変係数Ａと減算器１３２が算出した減算値Ｓ１３２とを乗算し、乗算値Ｓ１３４を加算器１３６に対して出力する。
加算器１３６は、乗算値Ｓ１３４と、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶されており、前の参照データの周期において補正された参照データのシンボルの値Ｓ１３０とを加算して補正し、補正値Ｓ１３６をＦＩＦＯメモリ１３８に対して出力する。
【００２２】
ＦＩＦＯメモリ１３８の書込許可入力端子（ＷＥ）には、抽出制御信号Ｃ１３０が入力されており、抽出制御信号Ｃ１３０に同期して補正値Ｓ１３６を記憶し、補正参照シンボルＳ１３０として算出器１２８に対して出力する。従って、ＦＩＦＯメモリ１３８は減算器１３２、乗算器１３４および加算器１３６により参照データの挿入される周期ごとに補正された参照データのシンボルの値（補正参照シンボルＳ１３０）が記憶される。
【００２３】
図４は、図３に示した乗算器１３４に入力される可変係数Ａを変更した場合の伝達関数を示す図である。
図４に示すように、可変係数Ａの値が０の場合には、前の周期の補正参照シンボルの値が再度、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶され、出力される。また、可変係数Ａの値が１の場合には、ＦＩＦＯメモリ１３８に記憶された前の周期の補正参照シンボルＳ１３０の値は意味がなくなり、最も新しく復調信号Ｓ１０から検出された参照データのシンボルの値のみがＦＩＦＯメモリ１３８に記憶され、出力されることになる。
【００２４】
可変係数Ａの値が小さいということは、抽出器１３０全体としての通過周波数帯域が狭くなることを意味する。従って、可変係数Ａの値を小さくすると雑音除去効果が向上する。一方、この場合には、伝送路の伝送特性の変化に対する追従性が悪くなる。
逆に、可変係数Ａの値が大きいということは、抽出器１３０全体としての通過周波数帯域が広くなることを意味する。従って、可変係数Ａの値を大きくすると雑音除去効果が低下する。一方、この場合には、伝送路の伝送特性の変化に対する追従性が向上する。
従って、伝送路の伝送特性が安定している場合には、可変係数Ａの値を小さくし、通信回線の変更あるいは電源投入の際等、伝送路の伝送特性の変化に対する追従性を向上させなければならない場合には、伝送係数Ａの値を大きくするのが望ましい。このように、可変係数Ａの値を可変とすることが望ましいが、このことは、例えば参照データのシンボルの振幅の値に応じてＲＯＭテーブルから読み出す等の方法により容易に実現可能である。
【００２５】
発生器１２６は、送信側において挿入される参照データのシンボルと同じデータパターンを発生することにより、参照データのシンボルの信号点が信号平面において本来占めるべき位置を予想し、参照データ予想信号Ｓ１２６として算出器１２８に対して出力する。
算出器１２８は、補正参照シンボルＳ１３０と参照データ予想信号Ｓ１２６とに基づいて、伝送路の伝送特性により伝送信号が受けた影響を推定し、推定量Ｓ１２として出力する。
【００２６】
図５は、図２に示した算出器１２８における推定量の算出に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、図２に示した抽出器１３０から出力される複素数表現した信号平面における補正参照シンボルＳ１３０の信号点と、発生器１２６から出力される参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点を例示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示した補正参照シンボルＳ１３０の信号点と参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点とに基づいた算出器１２８による演算の結果得られた推定量を示す。
【００２７】
補正参照シンボルＳ１３０と参照データ予想信号Ｓ１２６との信号平面における関係は、複素数表現した場合、例えば図５（Ａ）に示した通りとなる。
算出器１２８は、補正参照シンボルＳ１３０と参照データ予想信号Ｓ１２６とについて式１の演算を行い、図５（Ｂ）に示す推定量Ｓ１２（Ｉｃ ，Ｑｃ ）を算出する。式１の演算は、所定の演算回路、計算機あるいは補正参照シンボルＳ１３０の値と参照データ予想信号Ｓ１２６の値に応じた推定量Ｓ１２を記憶したＲＯＭテーブルを参照すること等により容易に実現可能である。
【００２８】
【数１】
Ｉｃ ＝（Ｉｄ ・Ｉｒ ＋Ｑｄ ・Ｑｒ ）／（Ｉｄ ２ ＋Ｑｄ ２ ）
Ｑｃ ＝（Ｉｄ ・Ｑｒ ＋Ｑｄ ・Ｉｒ ）／（Ｉｄ ２ ＋Ｑｄ ２ ） （１）
ただし、Ｉｄ ，Ｉｒ は、それぞれ補正参照シンボルＳ１３０および参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点の実数成分を示し、
Ｑｄ ，Ｑｒ は、それぞれ補正参照シンボルＳ１３０および参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点の虚数成分を示し、
Ｉｃ ，Ｑｃ は、それぞれ補正量Ｓ１２の実数成分および虚数成分を示す。
【００２９】
以下、推定器１２の動作をまとめて説明する。
図６は、図１に示した推定器１２の動作を示す図である。
図６（Ａ）に示す伝送信号（信号系列）は、復調器１０による復調され、復調信号Ｓ１０としてシンボル単位で遅延器１２２に入力される。
図６（Ｂ），（Ｃ）に示すように、遅延器１２２は、参照データ（Ｒｅｆ）が伝送信号に挿入される周期だけ復調信号Ｓ１０を遅延し、検出器１２４は、図６（Ｃ）に示すタイミングで復調信号Ｓ１０と遅延信号Ｓ１２４とに基づいて参照データのシンボルを検出し、図６（Ｅ）に示す抽出制御信号Ｃ１３０を生成する。
【００３０】
抽出器１３０は、図６（Ｆ）（図６（Ｂ）に同じ），（Ｇ）に示すように、復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを抽出し、補正して補正参照データＳ１３０として出力する。
算出器１２８は、補正参照シンボルＳ１３０および参照データ予想信号Ｓ１２６に対して式１に示した演算を行い、補正量Ｓ１２を生成して出力する。
【００３１】
図７は、図１に示した補正器１４の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器１４の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は削除信号Ｓ１４０を示し、（Ｄ）は補正信号Ｓ１４を示す。
図８は、図１および図７に示した補正器１４における復号信号Ｓ１０に対する補正に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、復号信号Ｓ１０に含まれる伝送データのシンボルと補正信号Ｓ１４の複素数表現した信号点を例示し、（Ｂ）は補正量Ｓ１２の信号点を示す。
【００３２】
図７に示すように、補正器１４は削除器１４０および演算器１４２とから構成されており、推定器１２から入力された推定量Ｓ１２に基づいて復調信号Ｓ１０を補正し、さらに、削除制御信号Ｓ１２４に基づいて復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを削除し、補正信号Ｓ１４として復号器１６に対して出力する。削除器１４０は、推定器１２から入力された削除制御信号Ｓ１２４に基づいて、復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを削除する。
なお、補正器１４から出力される補正信号Ｓ１４は復調信号Ｓ１０よりも信号速度が遅くなるため、信号速度の変換が必要になるが、このような動作を行う信号速度変換器は、図示の簡略化のために省略してある。
【００３３】
演算器１４２は、推定量Ｓ１３０に基づいて、復調信号Ｓ１０に対して式２に示す演算を行い、補正する。つまり、信号点が図８（Ａ）に示す位置にある伝送データのシンボルに対して、図８（Ｂ）（図５（Ｂ）に同じ）に示す推定量Ｓ１３０を用いて式２の演算を行うと、図８（Ａ）に示す補正信号Ｓ１４を得ることができる。式２の演算も、式１と同様な方法で容易に実現可能である。
【００３４】
【数２】
Ｉｏ ＝Ｉｃ ・Ｉ−Ｑｃ ・Ｑ
Ｑｏ ＝Ｑｃ ・Ｉ−Ｉｃ ・Ｑ （２）
ただし、Ｉ，Ｑは、復号信号Ｓ１０に含まれる伝送データのシンボルの信号点の実数成分と虚数成分であり、
Ｉｏ ，Ｑｏ は、補正信号Ｓ１４に含まれる伝送データのシンボルの信号点の実数成分と虚数成分である。
【００３５】
図９は、図１に示した復号器１６の構成を示す図である。
図１０は、図９に示したブランチメトリック計算器１６０の構成を示す図である。
復号器１６は、図９に示すように、ブランチメトリック計算器１６０、ステート判定器１６２およびパス選択器１６４から構成されており、ブランチメトリック計算器１６０は、図１０に示すように、仮定点発生器１７０、距離計算器１７２および重み付け器１７４から構成されている。
復号器１６は、基本的にはビタビ復号器として動作し、補正器１４から入力された補正信号Ｓ１４のブランチメトリックを生成し、推定器１２から入力された推定量Ｓ１２に基づいて生成したブランチメトリックを重み付けし、最尤復号して補正信号Ｓ１４から伝送データを復号し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００３６】
ブランチメトリック計算器１６０において、仮定点発生器１７０は、補正信号Ｓ１４の信号点を仮定して仮定信号点Ｓ１７０として距離計算器１７２に対して出力する。
距離計算器１７２は、仮定信号点Ｓ１７０と補正信号Ｓ１４との距離（ユークリッド距離、ユークリッド距離の２乗、ハミング距離および絶対値距離内のいずれか）を計算し、距離信号Ｓ１７２として重み付け器１７４に対して出力する。
【００３７】
重み付け器１７４は、距離信号Ｓ１７２を推定量Ｓ１２に基づいて重み付けして（図１１（Ｃ）の式に示す演算を行って（但し、Ｈ＝Ｓ１２））ステートメトリックを生成し、ステートメトリックＳ１６０としてステート判定器１６２に対して出力する。
ステート判定器１６２およびパス選択器１６４は、従来からビタビ復号器に用いられているステート判定器およびパス選択器と同じであって、ステートメトリックＳ１６０から伝送データを復号し復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００３８】
図１１は、図１０に示した重み付け器１７４の動作を示す図であって、（Ａ）は送信時の伝送データのシンボルの信号点と受信時の伝送データのシンボルを例示し、（Ｂ）は重み付け器１７４による重み付けを行わない場合を示し、（Ｃ）は重み付け器１７４による重み付けを行う場合を示す。
重み付け器１７４による復号動作は図１１（Ｃ）に示す通りである。つまり、距離計算器１７２により黒丸Ｙが補正信号Ｓ１４の復調点とされ、さらに伝送路特性に対応する推定量Ｓ１２に基づいて黒四角の点に補正される。この点に対し各仮定点（×印）からの距離（破線矢印）が求められる。重み付け器１７４は、求められた距離を推定量Ｓ１２に基づいて重み付けし、ブランチメトリック値（実線矢印）を求める。
なお、重み付け器１７４による重み付けを行なわない場合には、ブランチメトリックＳ１６０の値は図１１（Ｂ）に示す通りになる。
【００３９】
なお、データ復調装置１において、復調器１０が本発明に係る復調手段に相当し、推定器１２の検出部１２０が本発明に係る位置信号生成手段に相当し、発生器１２６が本発明に係る予想信号生成手段に相当し、推定器１２の抽出器１３０および算出器１２８が本発明に係る推定量算出手段に相当し、補正器１４および復号器１６が本発明に係る伝送データ復号手段に相当する。
【００４０】
以下、再び図１を参照してデータ復調装置１の動作を説明する。
復調器１０は、受信した伝送信号（受信信号ＳＩＮ）を復調して復調信号Ｓ１０を生成する。
推定器１２は、復調信号Ｓ１０と可変係数Ａとに基づいて、推定量Ｓ１２、および、復調信号における参照データのシンボルの位置を示す削除制御信号Ｓ１２４を生成する。
【００４１】
補正器１４は、推定量Ｓ１２に基づいて復調信号Ｓ１０を補正し、さらに、削除制御信号Ｓ１２４に基づいて復調信号Ｓ１０から参照データのシンボルを削除する。
復号器１６は、補正信号Ｓ１４のブランチメトリックを生成し、推定量Ｓ１２に基づいて生成したブランチメトリックを重み付けし、最尤復号して伝送データを復号し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
以上説明したように、本発明に係るデータ復調装置１によれば、復号器１６が伝送路の伝送特性に対応した最尤復号を行うので、受信信号ＳＩＮに対する伝送路の伝送特性を考慮した復号を行うことができる。従って、その能力を完全に発揮することができる。
【００４２】
【実施例２】
以下、第２の実施例を説明する。
図１２は、図１に示したデータ復調装置１において、補正器１４に置換して用いられる補正器１４４の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器１４４の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は演算器１４６の出力信号を示し、（Ｄ）は削除器１４８の出力信号を示す。
図１２（Ａ）に示すように、補正器１４と異なり、補正器１４４においては、演算器１４２および削除器１４０とそれぞれ同じ動作をする演算器１４８の位置と削除器１４８の位置とが逆転しており、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、推定量Ｓ１２に基づいて先に復調信号Ｓ１０に対する補正を行ってから参照データのシンボルを削除し、補正信号Ｓ１４４として出力するように構成されている。補正器１４４が出力する補正信号Ｓ１４４と、補正器１４が出力するＳ１４とは、全く同一となる。なお、図７と同様に図１２においても、信号速度変換器は省略して示してある。
【００４３】
【実施例３】
以下、本発明の第３の実施例を説明する。
図１３は、第３の実施例における本発明に係るデータ復調装置２の構成を示す図である。なお、データ復調装置２の構成部分の内、第１の実施例に示したデータ復調装置１の構成部分と同一のものには、同一の符号を付して示してある。
図１４は、図１３に示したブランチメトリック計算器２２の動作を示す図である。
図１３に示すように、データ復調装置２は、データ復調装置１における補正器１４等を省略し、復号信号Ｓ１０を直接、距離計算器１７２と同じ動作を行う距離計算機２０に入力するように構成されている。
【００４４】
図１４は、図１３に示すデータ復調装置２の動作を示す図である。
復調信号Ｓ１０は、削除器１４０により参照データのシンボルが削除され、距離計算機２０、仮定点発生器１７０および距離計算器１７２から構成されるブランチメトリック計算器２２に入力される。
重み付け器１７４は、仮定点発生器１７０により生成された仮定信号点Ｓ１７０を推定量Ｓ１２に基づいて重み付けし（図１４の式中のＣｎ ×Ｈの演算を行い）、仮定信号点Ｓ１７４として距離計算機２０に対して出力する。
距離計算機２０は、推定量Ｓ１２により重み付けされた仮定点信号Ｓ１７０と補正信号Ｓ１４との距離を計算して（図１４の式の演算を行って）ブランチメトリックを生成する。
【００４５】
つまり、図１４に示すように、まず、重み付け器１７４は、伝送路の伝送特性に対応する推定量Ｓ１２に基づいて、仮定点信号Ｓ１７０（実線の×印）を重み付けし、仮定点信号Ｓ１７４（破線の×印）を生成する。
距離計算機２０は、これらの仮定点信号Ｓ１７４と復調信号Ｓ１０の伝送データのシンボルの信号点（黒丸）よりブランチメトリック（実線矢印）を算出する。
ステート判定器１６２およびパス選択器１６４は、距離計算機２０により生成されたブランチメトリックから伝送データを復号し、復号信号ＳＯＵＴとして出力する。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係るデータ復調装置およびデータ伝送方法によれば、トレリス符号化変調され、さらに、直交周波数多重化された伝送信号を復調して得られた復調信号に対して、伝送路の伝送特性に基づいた補正を行い、あるいは、伝送路の伝送特性を考慮した最尤復号を行うことができる。
また、本発明に係るデータ復調装置およびデータ伝送方法によれば、伝送信号が、伝送データをトレリス符号化変調し、さらに直交周波数多重化することにより生成されている場合に、最尤復号を行う際の符号化利得を高めることができ、伝送信号から伝送データを信頼性高く復調することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における本発明に係るデータ復調装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した推定器の構成を示す図である。
【図３】図２に示した抽出器の構成を示す図である。
【図４】図３に示した乗算器に入力される可変係数Ａを変更した場合の伝達関数を示す図である。
【図５】図２に示した算出器における推定量の算出に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、抽出器から出力される複素数表現した信号平面における補正参照シンボルＳ１３０の信号点と、発生器から出力される参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点を例示し、（Ｂ）は、（Ａ）に示した補正参照シンボルＳ１３０の信号点と参照データ予想信号Ｓ１２６の信号点とに基づいた算出器による演算の結果得られた推定量を示す。
【図６】図１に示した推定器の動作を示す図である。
【図７】図１に示した補正器の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は削除信号Ｓ１４０を示し、（Ｄ）は補正信号Ｓ１４を示す。
【図８】図１に示した補正器における復号信号Ｓ１０に対する補正に関する演算を説明する図であって、（Ａ）は、復号信号Ｓ１０に含まれる伝送データのシンボルと補正信号Ｓ１４の複素数表現した信号点を例示し、（Ｂ）は補正量Ｓ１２の信号点を示す。
【図９】図１に示した復号器の構成を示す図である。
【図１０】図９に示したブランチメトリック計算器の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示した復号器の動作を示す図であって、（Ａ）は送信時の伝送データのシンボルの信号点と受信時の伝送データのシンボルを例示し、（Ｂ）は重み付け器による重み付けを行わない場合を示し、（Ｃ）は重み付け器による重み付けを行う場合を示す。
【図１２】図１に示したデータ復調装置１において、補正器１４に置換して用いられる補正器１４４の構成および動作を示す図であって、（Ａ）は補正器１４４の構成を示し、（Ｂ）は復調信号Ｓ１０を示し、（Ｃ）は演算器の出力信号を示し、（Ｄ）は削除器の出力信号を示す。
【図１３】第３の実施例における本発明に係るデータ復調装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示したブランチメトリック計算器の動作を示す図である。
【図１５】ＯＦＤＭ方式の伝送信号から伝送データを復調する従来のデータ復調装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，…データ復調装置、１０…復調器、１２…推定器、１２０…検出部、１２２…遅延器、１２４…検出器、１２６…発生器、１２８…算出器、１３０…抽出器、１３２…減算器、１３４…乗算器、１３６…加算器、１３８…ＦＩＦＯメモリ、１４，１４４…補正器、１４０，１４８…削除器、１４２，１４６…演算器、１６…復号器、１６０…ブランチメトリック計算器、１７０…仮定点発生器、１７２…距離計算器、１７４…重み付け器、１６２…ステート判定器、１６４…パス選択器
Claims (3)
- 伝送の対象となる伝送データに一定周期で所定の参照データが挿入され、直交周波数多重化されて所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号から前記伝送データを復号するデータ復号装置であって、
前記伝送信号を前記直交周波数多重化に対応する方法で復調して復調信号を生成する復調手段と、
前記復調信号から前記参照データのシンボルを検出し、このシンボルの位置を示す位置信号を生成する位置信号生成手段と、
信号平面において予想される前記参照データのシンボルの信号点を示す参照データ予想信号を生成する予想信号生成手段と、
検出された前記参照データのシンボルの信号平面における信号点と前記参照データ予想信号とに基づいて、前記復調信号に対する推定量を算出する推定量算出手段と、
前記推定量に基づいて前記復調信号を補正し、前記伝送データを復号する伝送データ復号手段と
を有し、
前記伝送信号は、前記伝送データがトレリス符号化変調され、前記参照データが挿入されて直交周波数変調された信号であって、
前記伝送データ復号手段は、
前記推定量に基づいて前記復調信号を補正する復調信号補正手段と、
補正された前記復調信号の信号点を複数、仮定する信号点仮定手段と、
前記仮定された複数の信号点と補正された前記復調信号の信号点との距離を算出し、この距離をそれぞれ前記推定量に基づいて重み付けし、前記仮定された信号点と前記復調信号とのブランチメトリックを算出するブランチメトリック算出手段と、
算出された前記ブランチメトリックに基づいて前記伝送データを復号する復号手段と
を有する、
データ復調装置。 - 前記推定量算出手段は、
前記参照データのシンボルを補正する参照データ補正手段と、
前記参照データ予想信号と前記補正された参照データのシンボルとに基づいて前記推定量を算出する算出手段と
を有し、
前記参照データ補正手段は、
前記参照データのシンボルを補正するたびに前記補正された参照データのシンボルの値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記補正された参照データのシンボルの値と、最も新しく検出された前記参照データのシンボルの値との差分を算出する差分検出手段と、
前記伝送路の伝送特性に対応じた可変係数と算出された前記差分との乗算値を算出する乗算手段と、
算出された前記乗算値と前記補正された参照データのシンボルの値とを加算して、前記参照データのシンボルの値を補正する加算手段と
を有する
請求項１に記載のデータ復調装置。 - 伝送の対象となる伝送データがトレリス符号化変調され、一定周期で所定の参照データが挿入されて直交周波数多重化され、所定の伝送路を介して伝送されてきた伝送信号から前記伝送データを復号するデータ復号装置であって、
前記伝送信号を前記直交周波数多重化に対応する方法で復調して復調信号を生成する復調手段と、
信号平面において予想される前記参照データのシンボルの信号点を示す参照データ予想信号を生成する予想信号生成手段と、
検出された前記参照データのシンボルの信号平面における信号点と前記参照データ予想信号とに基づいて、前記復調信号に対する推定量を算出する推定量算出手段と、
前記復調信号の信号点を複数、仮定する信号点仮定手段と、
前記推定量に基づいて、前記仮定された複数の信号点を重み付けする重み付け手段と、
前記仮定され、重み付けされた複数の信号点と前記復調信号の信号点とのブランチメトリックを算出するブランチメトリック算出手段と、
算出された前記ブランチメトリックに基づいて前記伝送データを復号する復号手段と
を有するデータ復調装置。
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