JP3613358B2 - 通信信号を復号するための装置と方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、信号の処理に関し、特に具体的には、通信信号を復号するための装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信は、長い間、私たちの生活の一部であった。煙の信号、ドラムをたたく、角笛とラッパによる呼び出し、および、電報は、通信システムのすべて伝統的な例である。より現代的なシステムは、従来の電話や、さらに最近では、コンピュータ・ネットワークを含んでいる。情報を通信するためのいかなる伝統的システム、あるいは、現代のシステムも、二つの障害、すなわち、妨害とノイズを克服しなければ有効とは言えない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
妨害は、所望の信号と、一つあるいは複数の好ましくない信号が、同じ時間に、あるいは、ほとんど同じ時間に受け取られる時に生じる。妨害によって、好ましくない信号を受け取ったために、所望の信号が正しく受け取られなくなってしまう。例えば、ＡとＢがそれらの当該のドラムを打つことによって、互いに通信していると仮定する。ＡとＢが通信している間、Ｃがそのドラムを打ち始める。Ｃの信号はＡとＢによって受け取られ、それらの通信を部分的に、あるいは、完全に意味が無いようにしてしまう。Ｃの信号は、ＡとＢの間の通信を妨害していると言われる。従って、妨害は、所望の通信信号の受取りを妨害する少なくとも一つの好ましくない通信信号である。
【０００４】
他方、ノイズは、妨害信号でない通信システムに導入される他の種類の邪魔である。ノイズは、所望の情報の内容を部分的に、あるいは、完全にゆがめる。前記の例を続けるために、ＡとＢが通信している間、運送列車が彼らの間を通過すると仮定してみる。運送列車からのノイズは、少なくとも、部分的にＡとＢの通信を邪魔する。従って、ノイズは、所望の通信信号に影響を与える邪魔であり、妨害信号ではない。電話中に受け取られる電波障害は、ノイズの他の例である。
【０００５】
現代のコンピュータ・ネットワークと電話システムは、伝統的に、「有線」通信システムであった。つまり、各コンピュータ、あるいは、電話は、電線、ファイバ光学ケーブル、あるいは、他の適当な通信媒体を利用して、ひとつ、あるいは、複数の他のコンピュータ、あるいは、電話と物理的に接続されている。各コンピュータ、関連したコンピュータのグループ、あるいは、電話通信システムは、これらの通信システム内のノードとして言及される。ノードは、通信システムの結合点である。
【０００６】
通信システムのノードの間の無線通信は、ますます広範囲になってきている。いたる所で増加しているために、多くの利用者が無線信号を使用して通信する時、潜在的な妨害が増加している。例えば、セルラ電話通信システムにおいては、互いに比較的接近している二人にとって、二人の離れた会話が混線してしまい、互いの通信信号を妨害してしまうことはよくある。
【０００７】
この問題を解決するための従来の試みは、限定されることなく、ノイズとして妨害をモデル化し、効果を和らげるために誤り制御コーディングを使用し、多重アンテナでシステムを実施し、同様の伝送周波数を利用した空間的に離れたノードの効果を制限するために電力を制御することを含んでいる。しかし、これらの解決法は、基本的な論点を提出するには不十分である。つまり、妨害は、他のユーザによって引き起こされ、代わりに、受け取られた信号を復号する最適条件が損なわれてしまう。これは結果として、性能を落とすことになる。妨害とノイズの影響を実質的に除去するためには、従来の解決法が有効でないので、コストの有効な、さらに商業的に成功した製品を生産する必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
大まかに言うと、本発明は、通信信号を適応性のあるように復号するための装置と方法に関する。本発明の原理は、従って、いかなる適当な通信、さらに／または、信号処理システムと共に実施できるか、あるいは、利用できる。模範的な通信システムは、限定されることなく、電話通信システム（ビデオ電話とセルラ技術を含む）と、処理システム・ネットワーク（局所、および、広域ネットワークを含む）と、直接テレビ・システム、衛星システム、陸上移動ラジオシステム、放送システム、データ記憶、および、検索システム等を含む。
【０００９】
本発明の原理に従って通信信号を適応できるように復号するための装置は、受信手段と処理手段を含む。受信手段は、第一のノードと第二のノードの間の通信を表す入力信号を受け取るように動作する。入力信号は、所望のデータ信号と、少なくとも一つの妨害信号を含む。所望のデータ信号は、組合せ符号を使用して復号され、少なくとも第一のデータ・セットを含むことが好ましい。処理手段は、出力信号を生じるために、入力信号を復号するように動作する。出力信号は、所望のデータ信号を表す。
【００１０】
処理手段は、特に、好ましくは第一のデータ・セットを確認し、利用することによって、入力信号内の所望のデータ信号の少なくとも一部分を識別する。処理手段は、出力信号を生じるために、一つ、あるいは、複数の妨害信号から所望のデータ信号を分ける。本発明に従ういかなる装置の重要な態様も、それが処理システム、ファームウェア、あるいは、基礎となるハイドウェアであることが可能なことである。
【００１１】
本発明の原理に従った方法は、通信信号の適用できる復号に関する。その方法は、信号を受取り、識別し、抑制し、生成するステップを含む。さらに、特に、第一のノードと第二のノードの間の通信を表す入力信号が受け取られる。入力信号は、第一のデータ・セットと第二のデータ・セットを含み、そこにおいて、少なくとも第一のデータ・セットは、線形、あるいは、代数的な組合せ符号・フォーマットのどちらかに復号され、少なくとも第一のデータ・サブセットを含むことが好ましい。第一のデータ・セットの少なくとも一部分は、好ましくは、第一のデータ・サブセットを確認し、利用するすることによって識別される。識別された第一のデータ・セットは、第二のデータ・セットに関して抑制される。第一のデータ・サブセットを表す出力信号が生じる。
【００１２】
ソフトウェアとして、本発明を使用し、さらに／または、分配するための一つの実施例がある。ソフトウェアは、従来の記憶媒体に記憶される複数の処理システム命令を含む。処理システム命令は、処理システムによって読むことができる。処理システム命令は、実行する際、それが、本発明に従う通信を表す受け取られる入力信号を、適応できるように復号するために、少なくとも一つの処理システムを制御するように動作する。好ましい記憶媒体は、限定されることなく、適当に配置されたその組合せに加えて、磁気をおびた、光学的な半導体を含む。
【００１３】
処理システム命令によって、処理システムが、受け取られる入力信号を記憶するようにする。入力信号は、少なくとも二つの信号を含む。第一のデータ信号は、線形、あるいは、代数的組合せ符号・フォーマットのどちらか一方を含み、少なくとも第一のデータ・セットを含む。第一のデータ信号の少なくとも一部分は、好ましくは、第一のデータ・セットを確認し、利用することによって識別され、入力信号の範囲内で一つ、あるいは、複数の残りの妨害信号とは分離される。第一のデータ信号を表す出力信号を生じる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１ａと図１ｂは、模範的な通信システムのブロック・ダイヤグラムを図解する。図１ａにおいて、従来の電話通信システムが示され、そこでは、処理システム１００が、第一のノード１０１と第二のノード１０２の間の通信を容易にするために使用されている。第一のノード１０１は、セルラ電話１０４を利用して図示される第一の電話をかける人１０３を含む。セルラ電話１０４は、無線通信信号を送信したり、受信したりするために動作することができる。メインフレーム・コンピュータとして図解される模範的な通信システム１００は、従来の電話１０６と、適当に配置されたアンテナ１０７に結合される。アンテナ１０７は、セルラ電話１０４に無線通信信号を送信したり、セルラ電話１０４から信号を受信したりするために動作する。
【００１５】
図１ｂにおいて、従来の無線通信システムが示され、そこでは、第一のノードの処理システム１００ａは、第二のノードの処理システム１００ｂとは通信される。パソコンとして図解される模範的な処理システム１００ａと１００ｂは、各々適当に配置されたアンテナ１０７ａと１０７ｂに結合される。処理システム１００ａと１００ｂは、通信するために、各々アンテナ１０７ａと１０７ｂを経て無線通信を利用する。
【００１６】
コンピュータ・ネットワークは、ローカル領域のネットワーク（「ＬＡＮｓ」）で局所的に実施されるか、あるいは、代わりに、特別なノードが比較的離れている広い領域のネットワーク（「ＷＡＮｓ」）で実施される。図１ａにおける処理システム１００等の中間処理システムは、その間の通信を容易にするために使用できる。
【００１７】
図１ａと１ｂの模範的な通信システムは、単に図解のためだけに含まれている。本発明に従った通信信号を復号するための技術は、有線であれ無線であれ、通信信号を受信するために動作できるいかなる適当に配置された通信システムとも関連して、使用することができる。模範的な通信システムは、従って、限定することなく、電話通信システム（ビデオ電話とセルラ技術を含む）、直接的テレビ・システム、処理システム・ネットワーク（局所と広域ネットワークを含む）、衛星システム、陸上移動ラジオ・システム、データ記憶および検索システム等を含む。特に本発明は、無線光学通信信号に関して利用される時、特に有益である。
【００１８】
図１ｃは、本発明の原理に従った模範的なデジタル・データ受信器のブロック・ダイヤグラムである。模範的な受信器は、限定されることなく、ラジオ、衛星、電話、ビデオ電話、テレビ、および、処理システムを含む無線通信を受取り、処理するのに適したいかなる装置の内でも実施できる。
【００１９】
模範的な受信器は、図解するために、従来のアンテナ１０７、復調器１０８、整合フィルタ１０９、デインタレーサ１１０、および、復号器１１１を含む。従来のアンテナ１０７は、適当に配列された従来のトランスミッタ（図示せず）によって生成される無線通信を受取り、それに応答して、被変調信号を生じるように動作する。被変調信号は、信号を復調する復調器１０８に対する入力である。その信号は、興味ある特定の帯域幅の外側にあるノイズを除去するために動作する整合フィルタ１０９に対する入力である。時間の特定の瞬間に、データ記号持続時間に一回にサンプルを取るのが好ましかった整合フィルタのサンプル出力は、インタレース信号をその元来の形に変換するように動作できるデインタレーサ１１０に対する入力である。その信号は、所望のデータ信号を表現する出力信号を生成するために、受信された信号を適応しうるように復号するために動作できる、復号器１１１に対する入力になる。
【００２０】
図２は、本発明に従った少なくとも一つのデータ信号を表す出力信号を生成するために、受信される入力信号を適応しうるように復号するためにプログラムできる、実例となる処理システム、パソコンの等角図法の図である。入力信号は、通信システムの少なくとも二つのノードの間の通信の代表である。入力信号と出力信号は、実際に物理的信号である。出力信号は、処理された入力信号の少なくとも一部分の代表である。
【００２１】
パソコン１００は、ハードウェア・ケーシング２０１（斜めに切り取って図示されている）と、モニタ２０４と、キーボード２０５とを含む。図解された実施例に従って、モニタ２０４とキーボード２０５は、各々他の適当に配置された出力装置と入力装置によって置き換えられるか、あるいは、結合される。ハードウェア・ケーシング２０１は、フロッピ・ディスク・ドライブ２０２と、ハード・ディスク・ドライブ２０３を含む。フロッピ・ディスク・ドライブ２０２は、外部ディスクを受取り、読み取り、さらに、そこに書き込むように動作できる。ハード・ディスク・ドライブ２０３は、速いアクセス・データ保存と検索を提供するように動作できる。
【００２２】
フロッピ・ディスク・ドライブ２０２は、制限なく、テープとコンパクト・ディスク・ドライブ、および、直列と並列のデータ・ポートを含む、データを受け取り、伝送するためのいかなる適当に配置された構造と置き換えらるか、あるいは、それに結合される。模範的な実施例の重要な態様は、データの収集と処理が一致するように起こる必要はない。例えば、通信と処理システム・ネットワークにしばしば関連したデータ転送等の大きなデータ転送は、受け取られ、保存され、後に復号される。
【００２３】
処理ユニット２０６は、ハードウェア・ケーシング２０１の斜めに切り取られた部分の中に図示される。処理ユニット２０６は、記憶装置２０７に結合される。記憶装置２０７は、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）、あるいは、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）等のいかなる適当な記憶装置も可能である。パソコン１００は、単一の処理ユニットと、ハード・ディスク・ドライブと、メモリ・ユニットとを有しているが、パソコン１００は、本発明の原理を協同して実行するために動作できる、複数の処理ユニット、さらに／または、適当に配置された記憶装置、あるいは、その適当な組合せを装備している。
【００２４】
パソコン１００は、一つの模範的な処理システムを図示するのに役立つが、本発明の原理は、前記処理システム・ネットワークの組合せに加えて、少なくとも一つの処理ユニットと、限定されることなく、ラジオと放送装置と、電話通信装置と、精巧な計算機と、ＲＩＳＣと平行処理構造を含む携帯用ラップトップ／ノートブック小型メインフレームスーパーコンピュータを含む、少なくとも二つのノードの間の通信を表す入力データ信号を受け取るための手段を有するいかなる処理システムの範囲内でも実施することができる。従来の処理構成は、参考文献によってここに組み込まれている、ウィリアム・ストーリング、マクミラン出版会社（１９９３年第三版）による、「コンピュータ組織と構成」でより完全に議論されている。
【００２５】
代わりの模範的な実施例は、限定されることなく、ＰＡＬｓ（プログラム可能アレイ論理）とＰＬＡｓ（プログラム可能論理アレイ）、ＤＳＰｓ（デジタル信号プロセッサ）、ＦＰＧＡｓ（フィールド・プログラム可能ゲート・アレイ）、ＡＳＩＣｓ（適用指定集積回路）等を含む、プログラム可能な論理回路等の適当に配置された回路を、限定されることなく含むファームウェア、あるいは、ハードウェアで実施することができる。
【００２６】
図３は、パソコン１００に関して利用できるプロセッシング・ユニットと記憶装置、あるいは、他のいかなるプロセッシング・システムをも含む実例となるマイクロプロセッシング・システムのブロック・ダイヤグラムである。マイクロプロセッシング・システムは、例えば、データ・バスを経て、図２に関して議論されるＲＡＭ、あるいは、ＲＯＭ等の単一記憶装置２０７と結合される単一のプロセッシング・ユニット２０６を含む。記憶装置２０７は、プロセッシング・ユニット２０６が検索と実行するように動作可能な一つ、あるいは、複数のプロセッシング・システム命令を記憶するように動作できる。模範的なプロセッシング・ユニット２０６は、制御ユニット３００、算術論理ユニット（「ＡＬＵ」）３０１、および、例えば、スタック可能なキャッシュ、あるいは、複数のレジスタ等の局所記憶装置３０２を含む。制御ユニット３００は、一つ、あるは、複数のプロセッシング・システム命令を記憶装置２０７からフェッチするように動作できる。ＡＬＵ３０１は、これらの命令を実行するのに必要な加算と論理積を含む複数の演算を実行することができるように動作できる。局所記憶装置３０２は、一時的な結果と制御情報を記憶するために使用される局所高速記憶を提供するように動作する。
【００２７】
図４は、タイム・ダイバーシティ技術が、妨害信号を禁止するために使用されることが好ましい本発明の原理に従って、通信信号を復号するための、一つの模範的な行程のフロー・ダイヤグラムである。タイム・ダイバーシティは、例えば、代数、あるいは、線形の組合せ符号等の組合せ符号を使用して達成されることが好ましい。模範的な代数の組合せ符号は、図９から図１１について議論される。
【００２８】
線形組合せ符号は、パリティ・チェック記号をデータ記号に添えることによって得られる。パリティ・チェック記号は、一つ、あるいは、複数のこれらのデータ記号の線形組合せである。繰り返し符号は、そのような符号の最も簡単なのもであり、データ記号を複数回繰り返すことによって得られる。パリティ・チェック記号である伝送された記号の小部分は、符号の帯域幅効率の尺度である。小部分が低くなればなるほど、効率は高くなる。しかし、他の符号は、簡単な繰り返し符号より効率的である。例えば、符号の長さが無限になる傾向にあるので、帯域幅の拡大をゼロにするパリティ・チェック線形組合せ符号は、妨害信号を抑制するように動作する。他の模範的な符号は、図５から図８に関して、いまより詳細に議論する。
【００２９】
本発明に従った妨害信号を抑えるためにタイム・ダイバーシティを利用するための技術は、従来のアンテナ・ダイバーシティ技術を補足するために利用できることを注意すべきである。アンテナ・ダイバーシティ技術では、各々、信号を受け取ったり、あるいは、伝送したりするためのレシーバ、さらに／または、トランスミッタで複数のアンテナを使用する。アンテナ・ダイバーシティは、例えば、空間ダイバーシティ、あるいは、分極ダイバーシティの形で得ることができる。アンテナ・ダイバーシティ技術は知られており、例えば、図１ｃに図示されるレシーバ等のデジタル・データ・レシーバで利用できる。
【００３０】
模範的な行程は、入力信号を受け取る時に始まる、入力／出力ブロック４０１。入力信号は、第一のノードと第二のノードの間の通信の少なくとも一部分で代表的なものである。入力信号は、実際の物理的信号である。第一のノードと第二のノードの間の通信は、図１ａと図１ｂに関して図示され、議論されるように、直接的、あるいは、間接的であることを思い出すこと。入力信号は、第一のデータ信号と、少なくとも第二のデータ信号を含むことが好ましい。第一のデータ信号は、組合せ符号等の少なくとも一つのデータ・セット、あるは、符号を含む。一つの模範的な線形組合せ符号は、さらに特に、制御された冗長性を連続した伝送されたデータ記号の中に導入するチャネル・符号である。制御された冗長性の導入すると、妨害、さらに／または、ノイズのある所では、伝送される情報のデータ記号の信頼のおける回復を促進する。
【００３１】
データ・サブセットを含む様々な記号は、実質的に独立したフェージングを強いられることが好ましい。ここで使用されるような独立したフェージングは、時間内に比較的離れたデータ記録を伝送し、あるいは、関連していない周波数帯域でのデータ記号を伝送することによって達成される。前記のことは、限定されることなく、例えば、インターリービング・デインターリービング、周波数ホッピング、および、その組合せを含む従来の技術を使用して達成される。
【００３２】
トレーニング・シーケンスを含むことが好ましい第一のデータ・セットの少なくとも一部分であると確認される、プロセッシング・ブロック４０２。トレーニング・シーケンスは、第一の部分、あるいは、第一のデータセットのサブセットのどちらかであることが好ましいか、あるいは、多分分離したデータ・セットであることが好ましい。第二のデータセットは、第一と第二のノードの間の実際の通信を表す。トレーニング・シーケンスは、図１ｃの模範的なデジタル・データ・レシーバ等のレシーバによって確認できるデータ記号の既知のパターンであることが好ましい。トレーニング・シーケンスは、例えば、一つ、あるいは、それ以上の第一のデータ信号の存在、第一のデータ信号の周波数、および、同期を示すプロトコルとして動作できる。代わりの実施例において、トレーニング・シーケンスは、他の適当な情報を含むことができる。
【００３３】
トレーニング・シーケンスの少なくとも一部分は、複数のタップを生成するために使用される、プロセッシング・ブロック４０３。ここで使用されるようなタップは、いかなる妨害信号、さらに／または、ノイズをも抑えるために入力信号に与えられる複素数等の値である。ノイズは、電話をかけている時聞こえる電波障害等の妨害信号でない通信信号に影響を与えるいかなる邪魔をも含むことを思い出すこと。
【００３４】
トレーニング・シーケンスは、特別なタップにおいて、入力信号内の第一のデータ信号を識別するために利用される、プロセッシング・ブロック４０４。タップの生成は、例えば、再帰的なより少ない２乗のアルゴリズム等の適用性のあるアルゴリズムを使用して達成されることが好ましい。このアルゴリズムは、トレーニング・シーケンスによって決定されるような所望の信号に対して、結合器の出力になるように使用される。つまり、アルゴリズムは、第一のデータ信号と妨害信号がどのように結合されているか、すなわち、第一のデータ信号が妨害データ信号から分離される方法を識別するために、固定されたトレーニング・シーケンスを使用する。模範的なアルゴリズムは、ここにも参照文献として組み込まれている、ＩＥＥＥ伝送情報理論Ｖｏｌ．ＩＴー２８、Ｎｏ．５、ｐｐ７５３ー７６３（１９８２年９月号）のＦ．Ｍ．Ｈｓｕによる、「フェージング分散ＨＦチャネルを越えて受け取られる高速データのための平方根カルマン・フィルタリング」に議論されている。
【００３５】
第一のデータ信号は、第二のデータ信号に関して、あるいは、もし一つ以上の妨害信号が残っているならば、残っている妨害信号に関して分離されることが望ましい、プロセッシング・ブロック４０５。ここで使用される分離は、限定されることなく、分割、フィルタ、部分、分離、区分、分類等、あるいは、その組合せを含む。特に、複数のタップの一つは、第一のデータ信号に対する妨害、さらに／または、ノイズの影響を実質的に除去するために使用されるのが好ましい。模範的な識別と分離のステップは、今より詳細に議論される。
【００３６】
出力信号が生成される、プロセッシング・ブロック４０６。出力信号は実際の物理的信号であり、第一のデータ信号の少なくとも一部分を表す。
【００３７】
代わりの実施例では、本発明は、第一のデータ信号が受け取られる、特定の複数の利用できる線形、あるいは、代数的組合せ符号、あるいは、パターンの特定のものを適応できるように識別する。これは、より複雑な線形チャネル符号が、複数の妨害信号の確度をより高める場合好ましいと考える時、重要な利点である。例えば、都市の通りの角でセルラ電話を利用することを考えてみる。望ましい信号を受け取る際に妨害する信号の数について考えると、夜中の妨害信号の数と比較して、日中の数はずっと多い。受け取られた入力信号を適応できるように復号するためのデータ・レシーバ、あるいは、プロセッサの能力によって、様々な組合せ符号を使用した信号を受け取るために柔軟性を与える。
【００３８】
特定の組合せ符号、あるいは、パターンを使用して伝送される入力信号の受取りと確認は、呼び出し設定中、トランスミッタとレシーバの間のハンドシェイクによって達成されるのが好ましい。ベース・ステーションは、現行の使用法を知っていて、従って、すべての優勢な妨害を実質的に抑制するため、特定の組合せ符号を使用するために、ノードを要求／命令することができる。トレーニング・シーケンスは、選択された組合せ符号に従って設計されるのが好ましく、本発明の原理に従った適当なタップ設定を識別するために使用される。
【００３９】
図５では、フレーム同期伝送を図示する。簡単なＲ＝１／２繰り返し符号が考慮され、そこでは、符号記号がＭ個の可能な値の一つ、すなわち、Ｍアレイ信号である。スロット１と２が、各スロットでのｉ番目の記号位置で同じデータ記号Ｄを持ち、インタフィアラＩは同様の符号を使用して伝送することに注意する。この例でのデータ・パケットは、独立したフェーディング・チャネルに沿って伝送される。これは、時間内に（あるいは、周波数）離れたデータ・パケットを伝送することによって、あるいは、十分に分離した複数の伝送アンテナを使用し、直交した方法でパケットを伝送することによって、達成されることが好ましい。一般に、もしチャネルが独立していないならば、性能はフェードの間の関係に依存して落ちる。本計画は、独立した伝送を利用して、フェージングがない場合に機能をはたす。
【００４０】
インタフィアラ・チャネルは、模範的なインタフィアラが所望の信号と共に配置されていないので、互いに独立しているばかりでなく、所望の伝送から独立している。データ・パケットが伝送されるチャネルは、被周波数選択であると仮定され、理想的なコヒーレント・デモジュレーションは、装置データ記号Ｄ（スロット１と２）に対応した理想的なサンプリングの瞬間で仮定される。受け取られる信号は、
ｒ_１ ＝ａ_１ Ｄ＋ｂ_１ Ｉ、かつ
ｒ_２ ＝ａ_２ Ｄ＋ｂ_２ Ｉ、
ここで、ｒ_ｊ は、サンプリングの瞬間でのスロットｊで受け取られたサンプルであり、Ｄは所望のデータ記号であり、さらに、Ｉは妨害信号の値であり、ＤとＩの両方はサンプリングの瞬間に与えられる。一般に、Ｉはフレーム同期のみが仮定されていて、記号同期が仮定されていないので、データ記号を必要としない。ａ_１ 、ａ_２ 、ｂ_１ 、および、ｂ_２ はチャネルのゲインであり、それらは、ゆっくり変わる複素ガウス変量としてモデル化されるのがこのましい、しかしこれは必要ではないが。
【００４１】
図４の行程に従って、受け取られた信号は、決定の統計値を生じるために、図６に図示されるように線形に組み合わされている。二つの線形結合器ｇ_１ とｇ_２ は、結合器の出力でのインタファランスがゼロに駆動され、所望のデータ記号Ｄに等しい出力を生じる。前記式の一つにあるＩを解き、他の式に代入して、
ｇ_１ ｒ_１ ＋ｇ_２ ｒ_２ ＝Ｄ
を得る、ここで
【数１】

かつ
【数２】

ｇ_１ とｇ_２ に実質的に等しい結合器タップ重量を選択すると、インタファランスがいかなる追加された妨害、すなわち、ノイズもない場合に除去される。ノイズがある場合、結合器出力とＤ、すなわち、ｇ_１ とｇ_２ の間の平均の２乗のエラーは、
Ｅ｜ｇ_１ ｒ_１ ＋ｇ_２ ｒ_２ −Ｄ｜^２
が最小化されるように、最小化されることが好ましい。従って、ｇ_１ とｇ_２ は、
【数３】

が最小化されるように選択されることが好ましい、ここで、Ｄ_１ 、ｉ＝１、・・・、Ｎは、長さＮのトレーニング・シーケンスであり、Ｄｉはｉ番目のトレーニング記号であり、さらに、ｒ_１ｉとｒ_２ｉは対応する受け取られた記号である。
【００４２】
タップの重量は、トレーニング・シーケンスの処理中誘導されるのが好ましく、ここで、既知のデータ・シーケンスはすでに議論されたように受け取られる。例えば、既知のデータ記号シーケンスは、ヘッダとして添えられ挿入されること等が好ましい。つまり、ｇ_１ とｇ_２ は所望のデータ・シーケンスの知識を使用して計算される。
【００４３】
例えば、理想的なサンプリング瞬間での（Ｎ−１）のインタファランスがあると仮定する。長さＮの繰り返し符号が一般に使用され、タイム・スロットｍにおいて受け取られたサンプルが、
ｒ_ｍ ＝ａ_ｍ Ｄ＋ｂ_ｍ，１ Ｉ_１ ＋・・・ｂ_{ｍ，Ｎ−１} Ｉ_Ｎ−１ ，ｍ＝１，・・・，Ｎ，
ここで、Ｄは所望のデータ記号であり、Ｉ１，・・・，ＩＮ−１は妨害記号であり、ａ_ｍ ，ｂ_ｍ ，ｉ，ｉ＝１，・・・，Ｎー１は、ｍ番目に伝送されたデータ・パケットの各々の影響を与える複素ゲインであることに注意すべきである。ゼロ・フォーシング解は、
【数４】

に対する解である一組のタップ重量ｇ_１ ，・・・，ｇ_Ｎ を求めることによって求められる、ここで、結果として生じる出力は、所望のデータ記号Ｄに等しい。
【００４４】
図７において、Ｒ＝１／Ｎ繰り返し符号に対する結合器が図示されている。この繰り返しの符号を使用すると、結果として、一般に、Ｎのファクタによってレートが減少する。Ｎ＝２等の十分に小さいに対して、このレートの減少は、集まった信号のサイズを方形にすることによって、完全に回復することができる。特定に適用において、妨害を抑える効果は周波数の再利用を改良するために使用されることを注意すべきである。
【００４５】
（Ｎー１）／Ｎ、ここでＮは３に等しい、の線形組合せ符号を考える。ｒ＝２／３符号は、二つのデータ記号Ｄ_１ とＤ_２ を取り、第三のデータ記号Ｄ_１ ＋Ｄ_２ を形成することによって形成される。単一のインタフィアラがあると仮定する。インタフィアラは、さらに、Ｉ_１ 、Ｉ_２ 、および、Ｉ_３ を伝送する。それは、三つのデータ記号Ｄ_１ 、Ｄ_２ 、および、Ｄ_１ ＋Ｄ_２ 、および、三つの妨害記号Ｉ_１ 、Ｉ_２ 、および、Ｉ_１ ＋Ｉ_２ が独立したチャネルにそって伝送される実例となる目的のために、再び仮定される。結果として生じる受け取られた記号は、
ｒ_１ ＝ａ_１ Ｄ_１ ＋ｂ_１ Ｉ_１ 、
ｒ_２ ＝ａ_２ Ｄ_２ ＋ｂ_２ Ｉ_２ かつ
ｒ_３ ＝ａ_３ （Ｄ_１ ＋Ｄ_２ ）＋ｂ_３ （Ｉ_１ ＋Ｉ_２ ）
であり、ここで、ａ_１ 、ａ_２ 、ａ_３ 、ｂ_１ 、ｂ_２ 、さらに、ｂ_３ は、複素経路ゲインである。三つの記号は、妨害を除去するために線形結合されている。前記式の第一と第二の式のＩ_１ とＩ_２ に対して各々解き、さらに、結果の値を第三の式に代入すると、
ｇ_１ ｒ_１ ＋ｇ_２ ｒ_２ ＋ｇ_３ ｒ_３ ＝ｇ_４ Ｄ_１ ＋ｇ_５ Ｄ_２
を得る、ここで
【数５】

【００４６】
実際には、ｇ_１ 、ｇ_２ 、ｇ_３ 、ｇ_４ 、および、ｇ_５ はトレーニング信号を伝送することによって決定される。トレーニング信号は、第一のチャネルに沿って伝送される｛Ｄ_１ｉ｝_ｉ＝１ ^Ｎ の形をしており、第二のチャネルに沿って伝送される｛Ｄ_２ｉ｝_ｉ＝１ ^Ｎ の形をしており、さらに、第三のチャネルに沿って伝送される｛Ｄ_１ｉ＋Ｄ_２ｉ｝_ｉ＝１ ^Ｎ の形をしている。復号器は、
【数６】

を最小化するために、ｇ_１ 、ｇ_２ 、ｇ_３ 、ｇ_４ 、および、ｇ_５ を計算する、ここで、ｒ_１ｉ、ｒ_２ｉ、および、ｒ_３ｉはＤ_１ｉ、Ｄ_２ｉ、および、Ｄ_１ｉ＋Ｄ_２ｉの伝送のに対応する第ｉ番目に受け取られた記号である。
【００４７】
均等化の理論に従って、ｇ_１ 、ｇ_２ 、および、ｇ_３ は、前方方向に供給されるタップであり、ｇ_４ 、および、ｇ_５ は後方方向に供給されるタップである。前方方向の結合器の出力は、伝送されたデータ記号Ｄ_１ とＤ_２ の線形の組合せ（係数ｇ_４ 、および、ｇ_５ ）である。どの対のデータ記号Ｄ_１ とＤ_２ に対しても、レシーバは前方供給線形結合器の出力と、フィードバック・フィルタの出力の間の差を形成する。最も小さいエラーを生じるデータの対は、すでに議論されたように、最も小さい基準の２乗を使用して選択される。この基準を使用する時、ｇ_４ 、あるいは、ｇ_５ のどちらか一方は、１に限定されることが好ましいか、さもなければ、タップの設定が実質的にゼロに集中されることに注意すべきである。
【００４８】
例えば、第一のレシーバが１に設定されているｇ_４ を有し、第二のレシーバが１に設定されているｇ_５ を有する二つのレシーバがあると仮定する。一般に、両方のレシーバは異なるエラーを生じる。適当なレシーバは、決定するために選択される。ｇ_４ が１の時最も小さいエラーの平方はｍｓｅ_１ であり、ｇ_５ が１に設定される時最も小さいエラーの平方はｍｓｅ_２ であり、ｇ_４ が１の時Ｄ_１ に関連したエラーはｍｓｅ_１ であり、Ｄ２に対してはｍｓｅ_１ ／ｇ_５ である。同様に、ｇ_５ が１の時、Ｄ_１ に関連したエラーはｍｓｅ_２ ／ｇ_４ であり、一方、Ｄ_２ に対してはｍｓｅ_２ である。このように、Ｄ_１ に対する最小のエラーはｍｉｎ（ｍｓｅ_１ 、ｍｓｅ_２ ／ｇ_４ ）であり、一方、Ｄ_２ に対する最小のエラーはｍｉｎ（ｍｓｅ_１ 、／ｇ_５ 、ｍｓｅ_２ ）である。第一のレシーバは、もしｍｓｅ_１ がｍｓｅ_２ ／ｇ_４ より小さい時、Ｄ_１ に対して決定するために選択され、さもなければ、第二のレシーバが選択される。同様に、第一のレシーバは、もしｍｓｅ_１ ／ｇ_５ がｍｓｅ_２ より小さい時、Ｄ_２ に対して決定するために選択され、さもなければ、第二のレシーバが選択される。二重レシーバ・復号化・アプローチは、単一レシーバ・復号化より好ましく、ｇ_４ 、あるいは、ｇ_５ を１に設定することにより達成される。
【００４９】
図８において、Ｒ＝２／３に対する結合器の構造が図示される。この符号は、単一インタフィアラのキャンセルが可能なＲ＝２／３のみでないことに注意。
【数７】

のかたちのいかなる符号も等しくない、ここで比は、
【数８】

【００５０】
つまり、各座標のｔ_ｉ は、いくつかの新しい情報を伝えなければならない。このクラスのすべての符号は、二組の対せき的な座標を生じる平面であることが好ましい。好ましい符号は、座標（ｔ_１ 、ｔ_２ 、ｔ_３ ）の間の振幅の変動を最小にし、一方、符号の電力の規格化された最小距離は最大にされる。そのような符号は、良いエラー性能に加えて、平均電力に対して低いピークになるので望ましい。
【００５１】
前述に従って、図解されたＲ＝２／３符号は、α_１ ＝１、α_２ ＝０、β_１ ＝０、β_２ ＝１、γ_１ ＝１、および、λ_２ ＝１によって説明されることが好ましい。電力の規格化された最小距離の２乗は６である。ｔ_３ は、もしＤ_１ とＤ_２ が値｛−１、１｝を仮定するならば、例えば、値｛−２、０、２｝を仮定するので、振幅の比率では実質的に無数の変動がある。
【００５２】
例えば、二つのインタフィアラを抑えるための２／５線形組合せ符号を考える。伝送された符号の語は、記号Ｄ_１ 、Ｄ_２ 、Ｄ_１ 、Ｄ_２ 、Ｄ_１ ＋Ｄ_２ から構成される。二つの妨害する符号語は、各々、Ｉ_１１、Ｉ_１２、Ｉ_１１、Ｉ_１２、Ｉ_１１＋Ｉ_１２、および、Ｉ_２１、Ｉ_２２、Ｉ_２１、Ｉ_２２、Ｉ_２１＋Ｉ_２２によって与えられる。受け取られたデータ記号は、
【数９】

で与えられる。
【００５３】
適当な前方に供給する線形結合器は、インタフィアラがゼロになるように、係数を選択する。これは、
【数１０】

を満たすタップの重量ｇ_１ 、ｇ_２ 、ｇ_３ 、ｇ_４ 、および、ｇ_５ で達成されるのが好ましい。
【００５４】
結果として生じる出力は、所望のデータ記号Ｄ１とＤ２の線形の組合せであり、
ｇ_６ Ｄ_１ ＋ｇ_７ Ｄ_２
によって与えられ、ここで、
ｇ_６＝ｇ_１ａ_１＋ｇ_３ａ_３＋ｇ_５ａ_５かつ
ｇ_７＝ｇ_２ａ_２＋ｇ_４ａ_４＋ｇ_５ａ_５
である。データ記号の四つの線形組合せは、線形組合せの出力に最も近い特別なものを見つけるために検索される。前のように、結合器の係数は、トレーニング・シーケンスと最も小さい２乗の手順を使用して、決定されるのが好ましい。
【００５５】
（Ｎ−１）／Ｋ個のインタフィアラまで抑えることのできる、Ｋ個の情報記号とＮ個の符号記号でかわるがわる構成する、一般的なＮ／Ｋ線形組合せ符号を考える。各インタフィアラは、Ｋ個の既知の情報記号を有する。Ｋは（Ｎ−１）を割り、（Ｎ−１）／Ｋ個のインタフィアラがあり、さらに、その時（Ｎ−１）個の未知の妨害記号があると仮定する。（Ｎ−１）個の線形的に独立した式は、受け取られた記号と所望のデータ記号という点から、すべての妨害信号を解決するために、未知のものというてんで必要とされる。すべての妨害信号は、Ｋ個の所望のデータ記号のみの線形組合せである出力を生じるように、第Ｎ番目の式に代入される。
【００５６】
ブロックの長さは無限になるので、一つのインタフィアラはＲ＝１の符号・レートで適当に抑えられ、二つのインタフィアラはＲ＝１／２の符号・レートで適当に抑えられ、三つのインタフィアラはＲ＝１／３の符号・レートで適当に抑えられる。
【００５７】
このように考えられる符号は、組合せ符号であると考えられてきた、図９において、注意は代数的な組合せ符号に向けられ、ここにおいて、（８、４）拡張ハミング・符号を特別に認識した格子型ダイヤグラムが図示される。所望のデータ信号と妨害信号の両方に対する格子型の上半分に属する伝送符号語を、復号することを考える。この符号は、（８、４）ハミング・符号の（８、３）サブコードであり、図１０に図示されるような、Ｒ＝１／２内部符号とＲ＝３／４外部符号から構成される連結された符号として考えることができる。この符号は、一つのインタフィアラを抑えるために使用され、レイレイ・フェージングを制御するのに役立つ。つまり、一つのインタフィアラを抑えた後で、もしフェージングが結果として、妨害を抑えた線形結合器によってデータの記号の正しくない復号化を生じたとしても、通信には信頼性がある。
【００５８】
ｉ番目に受け取られた信号を
ｒ_ｉ ＝ａ_ｉ ｄ_ｉ ＋ｂ_ｉ Ｉ_ｉ ＋ｎ_ｉ 、 ｉ＝１、・・・、８
とし、
Ｄ_ｊ ＝Ｄ_ｊ＋１ 、および、Ｉ_ｊ ＝Ｉ_ｊ＋１ ｊ＝１、３、５、７
とする。
出力が実質的に、ノイズがない場合Ｄ_ｉ に等しく、あるいは、より適当には、ノイズがある場合にはＤ_ｉ に近いように、ｒ_ｉ とｒ_ｉ＋１ を係数α_ｉ とα_ｉ＋１ 、ｉ＝１、３、５、７に結合する。模範的な線形結合器は、図１１に図示される。線形符号の出力（ｙ_１ 、・・・、ｙ_４ ）は、外部復号によって処理される。外部復号は、（ｙ_１ 、・・・、ｙ_４ ）とすべての可能な他の符号語（ｃ_１ 、ｃ_２ 、ｃ_３ 、ｃ_４ ）の間のユークリッドの距離の２乗を計算することが好ましい。より短い距離の外部符号語は、伝送された符号語として、さらに、復号された出力に対して対応する情報ビットとして選択される。
【００５９】
（８、３）サブコードの復号は、図９の格子型を使用して（８、４）ハミング符号に拡張される。いかなる格子型分岐においても、今、それはＤ_ｉ ＝Ｄ_ｉ＋１ 、あるいは、Ｄ_ｉ ＝−Ｄ_ｉ＋１ 、ｉ＝１，３、５、７、に対して可能であることに注意する。これは、井戸型のインタフィアラに対して保持する。
【００６０】
例えば、Ｉ_ｉ ＝Ｉ_ｉ＋１ 、ｉ＝１、３、５、７と仮定する。時間ｉとｉ＋１で受け取られた記号は、
【数１１】

である。
係数α_ｉ とα_ｉ＋１ は、妨害が抑えられるように、ｒ_ｉ とｒ_ｉ＋１ を結合するために使用される。しかし、出力は、もしＤ_ｉ ＝Ｄ_ｉ＋１ ならばＤ_ｉ 、あるいは、もしＤ_ｉ ＝−Ｄ_ｉ＋１ ならばｋ_ｉ Ｄ_ｉ 、ここでｋは初期のトレ−ニング手順中に求められる複素定数である。復号器、ｉ＝１、３、５、７、は
【数１２】

を計算し、もし符号語がＤ_ｉ ＝Ｄ_ｉ＋１ を満足するならば、ｉ＝１、３、５、７であり、さらに、符号語がＤ_ｉ ＝−Ｄ_ｉ＋１ を満足するならば、それは、
【数１３】

を計算する。
最小距離を持つ符号語は、復号された出力である。
【００６１】
代わりに、Ｉ_ｉ ＝−Ｉ_ｉ＋１ を仮定する、ここで、ｉ＝１、３、５、７である。受け取られた記号は、
【数１４】

と、
【数１５】

である。
Ｄ_ｉ ＝−Ｄ_ｉ＋１ と仮定すると、レシ−バは
【数１６】

を計算する。
Ｄ_ｉ ＝Ｄ_ｉ＋１ の時、レシ−バは
【数１７】

を計算する。
前述の式の結果の最小限の結果は、復号された符号語と、情報ビットの対応する出力を決定するために使用される。
【００６２】
ｋ_ｉ を決定するためには、トレーニング・シーケンスは、所望のデータに対するＤ_ｉ ＝Ｄ_ｉ＋１ がｉ＝１、３、５、７、・・・、Ｎであるように使用される。妨害信号に対しては、Ｉ_ｉ ＝Ｉ_ｉ＋１ 、ｉ＝１、・・・、Ｎ／２、および、Ｉ_ｉ ＝−Ｉ_ｉ＋１ 、ｉ＝Ｎ／２＋１、・・・、Ｎである。第一のＮ／２記号を越えて、レシーバは、
【数１８】

が最小になるように、α_ｉ とα_ｉ＋１ を計算する。残りのＮ／２記号に対しては、レシーバは、
【数１９】

が最小になるように、ｋ_ｉ を決定する。トレーニング・シーケンスの長さは、このように二倍になる。従って、トレーニング・シーケンスは、二人のユーザに次の呼び出し設定を割り当てられる。
【００６３】
本発明、および、その利点が詳細に説明されたけれども、様々な変更、置き換えは、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、ここで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
本発明とその利点をさらに完全に理解するために、同じ番号は同じ部分を示した付随した図面とともに、次の発明の詳細な説明について述べる。
【図１ａ】模範的な通信システムのブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図１ｂ】模範的な通信システムのブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図１ｃ】模範的なデジタル・データ受信器のブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図２】本発明の原理に従って、無線通信信号を適応できるように復号するためにプログラムされる一つの実例となる処理システムの等角投影図である。
【図３】図２の一つの実例となる処理システムに関連して利用される一つの模範的なマイクロプロセッシング・システムのブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図４】本発明の原理に従って、無線通信信号を復号するための模範的な行程の流れ図を示す図である。
【図５】フレーム同期トランスミッションを示す図である。
【図６】Ｒ＝１／２繰り返し符号に対する線形結合器のブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図７】Ｒ＝１／Ｎ繰り返し符号に対する線形結合器のブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図８】Ｒ＝２／３繰り返し符号に対する線形結合器のブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【図９】（８，４）ハミング・符号を模範的に実現した格子ダイヤグラムを示す図である。
【図１０】Ｒ＝１／２内部符号とＲ＝３／４外部符号から構成される連結符号を示す図である。
【図１１】（８，４）ハミング・符号の（８，３）サブコードに対する線形結合器のブロック・ダイヤグラムを示す図である。
【符号の説明】
１００ 処理システム
１０１、１０２ ノード
１０３ 電話をかける人
１０４ セルラ電話
１０５ 電話をうける人
１０６ 従来の電話
１０７ アンテナ
１００ａ、１００ｂ ノードの処理システム
１０７ａ、１０７ｂ 配置されたアンテナ

Claims (9)

1. 通信信号を復号する装置であって、
   第１のノードと第２のノードの間の通信を表す入力信号を受け取る受信器を含み、前記入力信号は、線形の組合せ符号及び代数の組合せ符号のうちの１つを用いて符号化された所望のデータ信号と、１つ以上の妨害信号とを含み、前記所望のデータ信号は、訓練シーケンスを含む少なくとも第１のデータ・セットを含み、さらに、
   前記入力信号を復号して、前記所望のデータ信号の少なくとも一部分を表す出力信号を生成する処理手段を含み、前記処理手段は、前記入力信号内の前記訓練シーケンスを識別するよう動作し、前記処理手段はさらに、前記訓練シーケンスを用いて複数のタップを生成し、前記複数のタップの少なくとも１つを用いて前記１つ以上の妨害信号から前記所望のデータ信号の少なくとも一部を分離して、前記出力信号を生成するよう動作することを特徴とする装置。
2. 前記処理手段が、さらに、前記第１のデータ・セットを確認するように動作する、請求項１に記載の装置。
3. 前記処理手段が、さらに、前記入力信号内の前記所望のデータ信号を識別するために、前記確認された第１のデータ・セットを利用するように動作する、請求項２に記載の装置。
4. 前記処理手段が、少なくとも１つの処理ユニットを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記装置が電話通信システムで実施される、請求項１に記載の装置。
6. 通信信号を復号する方法であって、
   第１のノードと第２のノードの間の通信を表す入力信号を受け取るステップを含み、前記入力信号は、線形の組合せ符号及び代数の組合せ符号のうちの１つを用いて符号化された第１のデータ・セットと、第２のデータ・セットとを含み、そして前記第１のデータ・セットは訓練シーケンスを含んでおり、さらに、
   前記入力信号内の前記訓練シーケンスを識別するステップと、
   前記訓練シーケンスを用いて生成された複数のタップの一部を用いて、前記第１のデータ・セットに関して、前記第２のデータ・セットを抑制するステップと、
   前記第１のデータ・セットを表す出力信号を生じるステップとを含む方法。
7. 前記方法が、前記訓練シーケンスを確認するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 通信信号を復号する装置であって、
   第１のノードと第２のノードの間の通信を表す入力信号を受け取るように動作する入力ポートを含み、前記入力信号は、組合せ符号を用いて符号化された所望のデータ信号と、少なくとも１つの妨害信号を含み、そして前記組合せ符号は少なくとも１つのトレーニング・シーケンスを含み、さらに、
   前記トレーニング・シーケンスを確認し、前記確認されたトレーニング・シーケンスを利用して前記所望のデータ信号の少なくとも一部分を識別しそして複数のタップを生成し、さらに、前記複数のタップの少なくとも１つを利用して前記妨害信号から前記所望のデータ信号の少なくとも前記部分を分離するよう動作するプロセッサと、
   前記分離された所望のデータ信号の少なくとも前記部分を表す出力信号を生成するよう動作する出力ポートとを含む装置。
9. 前記入力信号がノイズの影響を受け、さらに、プロセッサが前記ノイズの影響を実質的に除去するために、前記複数のタップの少なくとも１つを利用するように動作する、請求項８に記載の装置。

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