JP4216169B2

JP4216169B2 - ビタビ等化器

Info

Publication number: JP4216169B2
Application number: JP2003396661A
Authority: JP
Inventors: 博吉岡; 裕史白戸; 和二渡邊
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2005159790A

Description

本発明は、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、多値ＱＡＭを変調方式とし、希望信号以外の遅延波や干渉信号の影響をキャンセルする機能を持つビタビ等化器（状態数を削減したもの）に関するものである。

遅延波や干渉信号の影響をキャンセルする機能を持つビタビ等化器の状態数は、主に、考慮する最大シンボル遅延時間と、他の送信局からの干渉信号の数によって決定される。

遅延波の等化に関しては、通常のビタビ等化においては、例えば考慮する最大シンボル遅延時間を３シンボルとすれば、３シンボル以内の任意の遅延時間に遅延波が到来する場合に対処できるように考えられている。この場合、変調方式をＱＰＳＫとすれば、状態数は４³＝６４となる。しかし、受信レベルが高い遅延波の数は実際にはそれはど多くはないため、電力の大きい２波のみに注目してその他の遅延波の影響を無視し、考慮する状態数を削減する技術が従来から提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

例として、先行波と３シンボル遅延された波が選択されたとする。この場合の分割ビタビ等化による系列推定の様子を図６に示す。同図において、各数字はシンボル単位での送信の時系列の順番を表す。この送信系列を、Ｔ（１シンボル間隔）ごとに出力を切り替えて３分割する。そして、分割されたそれぞれの系列ごとにビタビ等化を行う。この場合の各分割系列のビタビ等化は、先行波と３シンボルあとの信号が続けて入力されるため、１シンボル遅延の遅延波を補償するビタビ等化と同じ考え方で実行され、そのときの各分割ビタビ等化の状態数は４となる。最後に、分割された各系列のビタビ等化の出力を合成して元の系列を再現する。各分割系列の長さは通常の１／３となるため、合計演算量は、通常の１シンボル遅延までの遅延波を補償するビタビ等化と等しくなる。結果として、通常の３シンボル遅延まで考慮してビタビ等化を行ったときの状態数６４と比較して、状態数（演算量）は大きく削減できている。

一方、他の送信局からの干渉信号を考慮したビタビ等化に関しても、状態数削減が検討されている。希望信号だけでなく、干渉信号に対しても系列推定を行う方法が従来から検討されている（例えば、非特許文献２参照）。変調方式の多値数をＭ、シンボル遅延時間をＬ、同一チャネル干渉信号をＫ波とすると、ビタビ等化器の状態数はＭ^(K+1)Lとなる。図７に、Ｍ＝４（ＱＰＳＫ），Ｌ＝１，Ｋ＝１の場合のトレリスダイヤグラムを示す。希望信号の各状態に対して、干渉信号の４状態がそれぞれ割り当てられ、状態数は１６となっている。状態数を削減する一般的な方法として、考慮しなければならないシンボル遅延時間のうち、途中までをビタビ等化によって補償する（例えば、考慮するシンボル遅延時間が３シンボルの場合、２シンボル遅延までビタビ等化によって補償する）ＤＤＦＳＥ（Delayed Decision Feedback Sequence Estimation）方式が提案されている。非特許文献２においては、同一チャネル干渉信号に対してのみＤＤＦＳＥを用いて状態数を削減する方法について検討している。１シンボル遅延まで考慮しなければならない場合（Ｌ＝１）において、Ｌ＝０とすることによって、図８に示すように状態数は４となる。図７のように、正規のビタビ等化を行う場合の状態数１６と比較して状態数削減が図られている。
神尾享秀、守山栄松、笹岡秀一、杉本裕二著、「移動通信用１０Ｍbps p/4−ＱＰＳＫ装置の開発−簡略化ビタビ等化器の概要−」、信学技報RCS96-67,1996-08。吉野仁、府川和彦、鈴木博著、「ＲＬＳ−ＭＬＳＥによる適応干渉キャンセラ」、信学論Ｂ−II、Vol.77-B-II,No.2,pp.78-84,1994-02。

希望信号もしくは干渉信号に関して多値変調方式が用いられている場合や、干渉信号の数が増えた場合、従来のビタビ等化の考え方においては状態数が増加し、演算量が膨大なものとなる。そこで本発明の目的は、希望信号もしくは干渉信号に関して多値変調方式が用いられている場合や干渉信号の数が増えた場合においても、現実的な演算量で等化を実現するビタビ等化器を提供することにある。

請求項１にかかる発明のビタビ等化器は、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、該希望信号の形式がＭ値ＱＡＭ変調方式、該干渉信号の形式がＮ値ＱＡＭ変調方式であり、該干渉信号をキャンセルする機能を持つビタビ等化器であって、位相平面におけるＭ個の各信号点の振幅位相情報と希望信号インパルス応答情報とを用いて希望信号レプリカを生成するＭ個の希望信号レプリカ生成部と、前記干渉信号の信号点数Ｎよりも少ないＮ１個の各信号点の振幅位相情報と干渉信号インパルス応答情報とを用いて干渉信号レプリカを生成するＮ１個の干渉信号レプリカ生成部と、受信信号と前記各希望信号レプリカ生成部で生成された希望信号レプリカとを入力とし、前記受信信号から前記希望信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の希望信号レプリカ減算部と、該希望信号レプリカ減算部の出力と前記各干渉信号レプリカ生成部で生成された干渉信号レプリカとを入力とし、前記各希望信号レプリカ減算部の出力信号から前記各干渉信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の干渉信号レプリカ減算部と、該各干渉信号レプリカ減算部の出力を入力とし、当該入力信号の二乗の値を計算して得られる誤差信号をブランチメトリックとして出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の誤差計算部と、該各誤差計算部から出力する該ブランチメトリックと各時刻において干渉信号と希望信号のとりうる値の組合せである状態における誤差信号の積算値であるパスメトリックとを入力とし、時刻（ｔ）よりも１シンボル前の時刻（ｔ−１）におけるすべての状態に関して、パスメトリックと当該パスメトリックに対応する状態から前記時刻（ｔ）におけるある１つの状態（Ｓ）に遷移するブランチメトリックとをそれぞれ加算し、該加算した数値を互いに比較し、該比較結果の内の最小の数値を選択し、該選択した最小の数値に該当する前記１シンボル前の時刻（ｔ−１）における状態から前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）へのパスをサバイバルパスとして、前記選択した最小の数値を前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）についての新たなパスメトリックとして、それぞれ出力する加算比較選択部と、該加算比較選択部で選択された前記新たなパスメトリックを入力とし、当該パスメトリックを記憶し、且つ前記加算比較選択部において前記ブランチメトリックと前記パスメトリックとを加算した値の比較を行うタイミングで、当該パスメトリックを前記加算比較選択部へ出力するパスメトリックメモリ部と、前記加算比較選択部から出力される前記サバイバルパスを入力し、当該サバイバルパスの情報をメモリに順次記憶し、メモリ容量と等しい量の情報を記憶した時点で、当該時点での最小のパスメトリックを与える状態からサバイバルパスを順次トレースし、該トレースした状態の情報のうち前記希望信号に関するものをビタビ等化器の出力信号として出力するとともに、前記干渉信号に関するものを出力するパスメモリ部と、前記受信信号と該パスメモリ部から出力される前記希望信号に関する出力信号とを入力とし、前記希望信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記希望信号インパルス応答情報として前記希望信号レプリカ生成部に出力する希望信号伝送路推定部と、前記受信信号と前記パスメモリ部から出力される前記干渉信号に関する出力信号とを入力とし、前記干渉信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記干渉信号インパルス応答情報として前記干渉信号レプリカ生成部に出力する干渉信号伝送路推定部と、前記希望信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、希望信号の既知の系列である希望信号トレーニング系列を前記希望信号伝送路推定部へ出力する希望信号トレーニング系列出力部と、前記干渉信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、干渉信号の既知の系列である干渉信号トレーニング系列を前記干渉信号伝送路推定部へ出力する干渉信号トレーニング系列出力部と、を具備することを特徴とする。
請求項２にかかる発明のビタビ等化器は、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、該希望信号の形式がＭ値ＱＡＭ変調方式、該干渉信号の形式がＮ値ＱＡＭ変調方式であり、該干渉信号をキャンセルする機能を持つビタビ等化器であって、位相平面におけるＭ個の各信号点の振幅位相情報と希望信号インパルス応答情報とを用いて希望信号レプリカを生成するＭ個の希望信号レプリカ生成部と、前記干渉信号の信号点数Ｎよりも少ないＮ１個の各信号点の振幅位相情報と干渉信号インパルス応答情報とを用いて干渉信号レプリカを生成するＮ１個の干渉信号レプリカ生成部と、受信信号と前記各干渉信号レプリカ生成部で生成された干渉信号レプリカとを入力とし、前記受信信号から前記干渉信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の干渉信号レプリカ減算部と、該干渉信号レプリカ減算部の出力と前記各希望信号レプリカ生成部で生成された希望信号レプリカとを入力とし、前記各干渉信号レプリカ減算部の出力信号から前記各希望信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の希望信号レプリカ減算部と、該各希望信号レプリカ減算部の出力を入力とし、当該入力信号の二乗の値を計算して得られる誤差信号をブランチメトリックとして出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の誤差計算部と、該各誤差計算部から出力する該ブランチメトリックと各時刻において干渉信号と希望信号のとりうる値の組合せである状態における誤差信号の積算値であるパスメトリックとを入力とし、時刻（ｔ）よりも１シンボル前の時刻（ｔ−１）におけるすべての状態に関して、パスメトリックと当該パスメトリックに対応する状態から前記時刻（ｔ）におけるある１つの状態（Ｓ）に遷移するブランチメトリックとをそれぞれ加算し、該加算した数値を互いに比較し、該比較結果の内の最小の数値を選択し、該選択した最小の数値に該当する前記１シンボル前の時刻（ｔ−１）における状態から前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）へのパスをサバイバルパスとして、前記選択した最小の数値を前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）についての新たなパスメトリックとして、それぞれ出力する加算比較選択部と、該加算比較選択部で選択された前記新たなパスメトリックを入力とし、当該パスメトリックを記憶し、且つ前記加算比較選択部において前記ブランチメトリックと前記パスメトリックとを加算した値の比較を行うタイミングで、当該パスメトリックを前記加算比較選択部へ出力するパスメトリックメモリ部と、前記加算比較選択部から出力される前記サバイバルパスを入力し、当該サバイバルパスの情報をメモリに順次記憶し、メモリ容量と等しい量の情報を記憶した時点で、当該時点での最小のパスメトリックを与える状態からサバイバルパスを順次トレースし、該トレースした状態の情報のうち前記希望信号に関するものをビタビ等化器の出力信号として出力するとともに、前記干渉信号に関するものを出力するパスメモリ部と、前記受信信号と該パスメモリ部から出力される前記希望信号に関する出力信号とを入力とし、前記希望信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記希望信号インパルス応答情報として前記希望信号レプリカ生成部に出力する希望信号伝送路推定部と、前記受信信号と前記パスメモリ部から出力される前記干渉信号に関する出力信号とを入力とし、前記干渉信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記干渉信号インパルス応答情報として前記干渉信号レプリカ生成部に出力する干渉信号伝送路推定部と、前記希望信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、希望信号の既知の系列である希望信号トレーニング系列を前記希望信号伝送路推定部へ出力する希望信号トレーニング系列出力部と、前記干渉信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、干渉信号の既知の系列である干渉信号トレーニング系列を前記干渉信号伝送路推定部へ出力する干渉信号トレーニング系列出力部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、干渉信号の変調多値数を実際の干渉信号の多値数Ｎよりも少なく見積もることによって、干渉信号レプリカ生成部の数を減らすことができ、装置規模や演算量が削減される。また、干渉信号レプリカ減算部、希望信号レプリカ減算部、誤差計算部についても同様であり、本発明によって装置規模が簡略化される。さらに、等化を行う際の状態数を減少させることによって、加算比較選択部における加算・比較の演算量を削減できる。結果として、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、干渉信号の変調多値数を実際の干渉信号の多値数Ｎよりも少なく見積もってビタビ等化を行うことによって、正規のビタビ等化を行った場合とほぼ等しい通信品質が得られ、かつ、装置規模、演算量を削減できる。

図１に、本発明のビタビ等化器の構成を示す。１は希望信号レプリカ生成部であり、希望信号伝送路推定部２で推定された希望信号インパルス応答情報を入力とし、位相平面における各信号点の振幅位相情報と希望信号インパルス応答情報とを用いて希望信号レプリカを生成し、希望信号レプリカ減算部３へ出力する機能を持つ。この希望信号レプリカ生成部１は希望信号の信号点数（変調多値数Ｍ）と等しい数だけ設けられる。

４は干渉信号レプリカ生成部であり、干渉信号伝送路推定部５で推定された干渉信号インパルス応答情報を入力とし、本来の干渉信号の信号点数Ｎよりも少ないＮ１個の各信号点の振幅位相情報と干渉信号インパルス応答情報とを用いて干渉信号レプリカを生成し、干渉信号レプリカ減算部６へ出力する機能を持つ。この干渉信号レプリカ生成部４は、干渉信号の信号点数（変調多値数Ｎ）よりも少ないＮ１個だけ設けられる（但し、Ｍ＝Ｎ又はＭ≠Ｎ）。

前記の希望信号レプリカ減算部３は、希望信号レプリカと受信信号とを入力とし、受信信号から希望信号レプリカを減算した信号を、干渉信号レプリカ減算部６へ出力する機能を持つ。この希望信号レプリカ減算部３は、希望信号レプリカ生成部１の数Ｍと干渉信号レプリカ生成部４の数Ｎ１との積の二乗（Ｎ１×Ｍ）²と等しい数だけ設けられる。

前記の干渉信号レプリカ減算部６は、干渉信号レプリカと希望信号レプリカ減算部３の出力とを入力とし、希望信号レプリカ減算部３の出力信号から干渉信号レプリカを減算した信号を誤差計算部７へ出力する機能を持つ。この干渉信号レプリカ減算部６は、希望信号レプリカ減算部３と同数（Ｎ１×Ｍ）²だけ設けられる。

前記の誤差計算部７は、干渉信号レプリカ減算部６の出力を入力とし、当該入力信号の二乗の値を計算し、加算比較選択部８へ出力する機能を持つ。この誤差計算部７は、干渉信号レプリカ減算部６と同数（Ｎ１×Ｍ）²だけ設けられる。

前記の加算比較選択部８は、誤差計算部７の出力である誤差信号と、パスメトリックメモリ部９からの出力である、ある時刻において干渉信号と希望信号とのとりうる値の組合せ（つまり状態）における誤差信号の積算値であるパスメトリックとを入力とし、各状態に関してのパスメトリックとブランチメトリックとをそれぞれ加算し、加算した数値を互いに比較し、比較結果の内の最小の数値を選択し、選択された数値に該当する状態の情報をパスメモリ部１０へ出力し、また、選択された最小の数値を、当該状態についての新たなパスメトリックとしてパスメトリックメモリ部９へ出力する機能を持つ。

前記のパスメトリックメモリ部９は、加算比較選択部８で選択された新たなパスメトリックを入力とし、当該パスメトリックを記憶し、また、加算比較選択部８において、誤差信号とパスメトリックとを加算した値の比較を行うタイミングで、当該パスメトリックを加算比較選択部８へ出力する機能を持つ。

前記のパスメモリ部１０は、加算比較選択部８から出力されるサバイバルパス（最小のパスメトリックを与える状態の番号）の情報を入力とし、当該情報をメモリに順次記憶し、メモリ容量と等しい量の情報を記憶した時点で、当該時点での最小のパスメトリックを与える状態からサバイバルパスを順次トレースし、トレースした状態の情報のうち希望信号に関するものをビタビ等化器の所望の出力信号として出力し、また、当該希望信号出力を希望信号伝送路推定部２へ出力し、また当該情報のうち干渉信号に関するものを干渉信号伝送路推定部５へ出力する機能を持つ。

前記の希望信号伝送路推定部２は、パスメモリ部１０から出力される希望信号の推定結果と、受信信号とを入力とし、希望信号のインパルス応答を推定し、推定した希望信号インパルス応答情報を、希望信号レプリカ生成部１に出力する機能を持つ。

前記の干渉信号伝送路推定部５は、パスメモリ部１０から出力される干渉信号の推定結果と、受信信号とを入力とし、干渉信号のインパルス応答を推定し、推定した干渉信号インパルス応答情報を、干渉信号レプリカ生成部４に出力する機能を持つ。

１１は希望信号トレーニング系列出力部であり、希望信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、希望信号の既知の系列である、希望信号トレーニング系列を希望信号伝送路推定部２へ出力する機能を持つ。

１２は干渉信号トレーニング系列出力部であり、干渉信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、干渉信号の既知の系列である、干渉信号トレーニング系列を干渉信号伝送路推定部５へ出力する機能を持つ。

以上の各構成要素により、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、希望信号もしくは干渉信号に関して多値変調方式が用いられている場合や干渉信号の数が増えた場合でも、現実的な演算量で等化を実現することが可能となる。

なお、図１では、受信信号からレプリカを減算する処理において、まず受信信号から希望信号レプリカを減算し、次に干渉信号レプリカを減算する場合について述べている。これに対して、図２に示すビタビ等化器においては、まず受信信号から干渉信号レプリカを減算し、次に希望信号レブリカを減算している。このようなビタビ等化器においても、図１で示したビタビ等化器と同様に課題を解決できる。

以上のように構成することで、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、信号の多値数が増えた場合や干渉信号の数が増えた場合でも、干渉信号の変調多値数よりも少ない数の干渉信号レプリカ生成部４を具備することによって、ビタビ等化における状態数の増加を抑えることができる。

例えば干渉信号のレベルが十分に低く、また６４ＱＡＭのように干渉信号の変調多値数が多い場合、信号点数の多い６４ＱＡＭとして干渉信号を再生することは困難であろうと考えられる。そこで、干渉信号の変調方式を、例えばＱＰＳＫとみなすことによって、６４ＱＡＭとしての完全なキャンセル効果を得ることは不可能となるものの、各象限ごとの信号点における代表点の電力分はキャンセルできることになり、ある一定の干渉キャンセル効果が得られると考えられる。また、干渉信号のレベルが十分に低い場合を想定しているため、干渉信号のレプリカの電力も全体的に小さくなり、６４ＱＡＭとして干渉信号を推定した場合とＱＰＳＫとして推定した場合との誤差は小さなものとなる。

図３に、ＱＰＳＫと６４ＱＡＭの信号点配置を示す。図３（ａ）のように一定の信号電力が得られている場合においては、ＱＰＳＫにおける原点から各信号点までの距離と、６４ＱＡＭにおける原点から各信号点までの距離との間には一定の差が生じているが、図３（ｂ）のように信号レベルが十分に低い場合には、両者の差が小さくなり、結果としてブランチメトリックの誤差は小さな値となる。したがって、最終的に得るＢＥＲ特性の劣化はわずかな値となることが予想される。また、状態数が削減されることにより、干渉信号レプリカ減算部６、希望信号レプリカ減算部３、誤差計算部７の数も削減でき、装置規模の簡略化が可能となる。さらに、加算比較選択部８における加算や比較の演算量も削減される。

希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、希望信号と干渉信号の変調方式が６４ＱＡＭ、考慮する遅延時間１Ｔ（１シンボル）、干渉信号が１波の場合について考える。ここで、本発明のポイントとして、干渉信号の変調多値数を実際の干渉信号の多値数６４よりも少ないとみなし、例として干渉信号をＱＰＳＫとみなした場合の実施例について述べる。

この場合、図１、図２に示す希望信号レプリカ生成部１の数は、希望信号の変調多値数と同じ６４個必要であるが、干渉信号レプリカ生成部４の数は、ＱＰＳＫの多値数と等しく４個必要となる。各レプリカ生成部１，４は、希望信号もしくは干渉信号の各状態に対応したレプリカを作成して各レプリカ減算部３，６へ出力する。もし正規のビタビ等化であれば、干渉信号レプリカ生成部４が６４個必要となるため、本実施例においては、干渉信号レプリカ生成部４の数は、正規のビタビ等化の場合の１６分の１に削減されている。

干渉信号レプリカ減算部６、希望信号レプリカ減算部３は、図１、図２に示すように、各レプリカ生成部１，４からの出力を入力として、受信信号から順次レプリカの減算を行う。必要となる各レプリカ減算部６，３の数は、ブランチメトリックの数と等しい。ここで、ブランチメトリックとは、１シンボル時刻前のある状態から現在時刻のある状態への推移確率を表す指標であって、受信信号からレプリカを減算したあとに残る誤差信号によって表されるものである。誤差信号が小さいほど、希望信号と干渉信号の状態が、そのブランチメトリックに該当する状態である確率が高くなる。１シンボル時刻前と現在時刻に着目したとき、ブランチメトリックの数は状態数の二乗となる。

本発明によれば、希望信号の状態数が６４、干渉信号の状態数が４のとき、等化を行う際の状態数は６４×４＝２５６となり、ブランチメトリックの数は２５６²となる。これに対して、正規のビタビ等化においては、等化を行う際の状態数は６４×６４＝４０９６となり、ブランチメトリックの数は４０９６²となる。本実施例においては、必要となる各レプリカ減算部３，６の数は、正規のビタビ等化の場合の２５６分の１となる。誤差計算部７に関しても、各レプリカ減算部３，６の数と同じだけ必要となり、同様に本発明によって装置規模が簡略化される。

レプリカ減算部３，６の出力は、誤差計算部７で二乗され、正の値となって加算比較選択部８へ入力される。ここでは、１シンボル時刻前と現在時刻に着目したとき、現在時刻のある状態に遷移してくる１シンボル時刻前の各状態からのブランチメトリックと、１シンボル時刻前の各状態におけるパスメトリックをそれぞれ加算し、加算した数値を互いに比較し、最小の数値を選択する。

図４に、パスメトリックとブランチメトリックとを用いた加算比較選択部８での処理について示す。時刻ｔ−１における状態０のパスメトリックは６．５であり、時刻ｔ−１における状態０から、時刻ｔにおける状態４へのブランチメトリックは１．２であるため、両者を加算すると７．７となる。一方、時刻ｔ−１における状態１のパスメトリックは０．８であり、時刻ｔ−１における状態１から、時刻ｔにおける状態４へのブランチメトリックは０．６であるため、両者を加算すると１．４となる。同様に、時刻ｔ−１における状態２以降の各状態と該当するブランチメトリックの値をそれぞれ加算し、比較を行う。

例えば、時刻ｔ−１における状態１に関してパスメトリックとブランチメトリックを加算した和である１．４が最小である場合、時刻ｔ−１における状態１から、時刻ｔにおける状態４へのパスがサバイバルパスとして選択される。ここで、過去の各状態のパスメトリックの値は、必要なタイミングでパスメトリックメモリ部９から読み込んで使用する。選択された最小の数値を、現在時刻の各状態に関する新たなパスメトリックとし、パスメトリックメモリ部９に記憶しておく。図４の例では、時刻ｔにおける状態４のパスメトリックは１．４となる。この比較処理によって、現在時刻の各状態に遷移してくる１シンボル時刻前のどの状態がもっとも確からしいかを判断する。

本発明（本実施例１）によれば、等化を行う際の状態数は６４×４＝２５６であり、現在時刻の２５６個の各状態に対して、１シンボル時刻前のどの状態から遷移してくるパスが最も確からしいかをそれぞれ判定する。正規のビタビ等化においては、等化を行う際の状態数は６４×６４＝４０９６であり、本発明によって状態数が削減され加算・比較の演算量を減少させることができる。

さらに、加算比較選択部８で選択されたサバイバルパスに該当する現在時刻の状態と１シンボル時刻前の状態の情報が、加算比較選択部８からパスメモリ部１０へ出力されパスメモリ部１０において記憶される。パスメモリ部１０は、メモリ容量と等しい量の状態の情報を記憶した時点で、当該時点での最小のパスメトリックを与える状態から、サバイバルパスを順次トレースし、トレースした状態の情報のうち希望信号に関するものをビタビ等化器の所望の出力信号として出力し、また、希望信号の伝送路推定を行うために、当該希望信号出力を希望信号伝送路推定部２へ出力する。さらに、干渉信号の伝送路推定を行うために、干渉信号の推定系列を干渉信号伝送路推定部５へ出力する。

希望信号伝送路推定部２は、パスメモリ部１０から出力される希望信号の推定結果と、受信信号とを入力とし、希望信号のインパルス応答を推定し、推定した希望信号インパルス応答情報を、希望信号レプリカ生成部１へ出力する。干渉信号伝送路推定部５についても同様に、パスメモリ部１０から出力される干渉信号の推定結果と、受信信号とを入力とし、干渉信号のインパルス応答を推定し、推定した干渉信号インパルス応答情報を、干渉信号レプリカ生成部４へ出力する。

希望信号および干渉信号を受信する初期の段階においては、効率の良い伝送路推定を行うために、希望信号および干渉信号の既知の系列である、希望信号のトレーニング系列または干渉信号のトレーニング系列を、希望信号伝送路推定部２および干渉信号伝送路推定部５への入力として用いる。

希望信号と干渉信号の変調方式が６４ＱＡＭ、考慮する遅延時間１Ｔ（１シンボル）、干渉信号が１波の場合について、計算機シミュレーションを行って検証した。干渉信号はＱＰＳＫとみなしてビタビ等化を行った。シミュレーション諸元は図５に示すとおりである。正規のビタビ等化を行った場合（状態数６４×６４＝４０９６）と、本発明の方法（状態数６４×４＝２５６）とで、Ｅｂ／Ｎｏ−ＢＥＲ特性を比較したところ、本発明の方法による劣化は約０．１ｄＢ以下であることが確認できた。

このことから、希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、希望信号または干渉信号の形式が多値変調方式である場合、本発明のように、干渉信号の変調多値数よりも少ない数の状態数を設定してビタビ等化を行うことによって、正規のビタビ等化を行った場合とほぼ等しい通信品質が得られ、かつ、装置規模、演算量の削減が可能である。

本発明のビタビ等化器の構成を示すブロック図である。本発明の変形例のビタビ等化器の構成を示すブロック図である。ＱＰＳＫと６４ＱＡＭの信号点配置の説明図である。ブランチメトリックとパスメトリックを用いた加算比較選択部での処理の説明図である。本発明の実施形態において述べた計算機シミュレーションの諸元についての説明図である。電力の大きい２波のみに注目した場合の等化方法について、処理の流れを示す説明図である。変調方式ＱＰＳＫ、遅延時間１Ｔ、干渉信号が１波の場合のトレリスダイヤグラムである。変調方式ＱＰＳＫ、遅延時間１Ｔ、干渉信号が１波の場合において、干渉信号の遅延波の遅延時間を０とみなした場合のトレリスダイヤグラムである。

符号の説明

１：希望信号レプリカ生成部
２：希望信号伝送路推定部
３：希望信号レプリカ減算部
４：干渉信号レプリカ生成部
５：干渉信号伝送路推定部
６：干渉信号レプリカ減算部
７：誤差計算部
８：加算比較選択部
９：パスメトリックメモリ部
１０：パスメモリ部
１１：希望信号トレーニング系列出力部
１２：干渉信号トレーニング系列出力部

Claims

希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、該希望信号の形式がＭ値ＱＡＭ変調方式、該干渉信号の形式がＮ値ＱＡＭ変調方式であり、該干渉信号をキャンセルする機能を持つビタビ等化器であって、
位相平面におけるＭ個の各信号点の振幅位相情報と希望信号インパルス応答情報とを用いて希望信号レプリカを生成するＭ個の希望信号レプリカ生成部と、
前記干渉信号の信号点数Ｎよりも少ないＮ１個の各信号点の振幅位相情報と干渉信号インパルス応答情報とを用いて干渉信号レプリカを生成するＮ１個の干渉信号レプリカ生成部と、
受信信号と前記各希望信号レプリカ生成部で生成された希望信号レプリカとを入力とし、前記受信信号から前記希望信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の希望信号レプリカ減算部と、
該希望信号レプリカ減算部の出力と前記各干渉信号レプリカ生成部で生成された干渉信号レプリカとを入力とし、前記各希望信号レプリカ減算部の出力信号から前記各干渉信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の干渉信号レプリカ減算部と、
該各干渉信号レプリカ減算部の出力を入力とし、当該入力信号の二乗の値を計算して得られる誤差信号をブランチメトリックとして出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の誤差計算部と、
該各誤差計算部から出力する該ブランチメトリックと各時刻において干渉信号と希望信号のとりうる値の組合せである状態における誤差信号の積算値であるパスメトリックとを入力とし、時刻（ｔ）よりも１シンボル前の時刻（ｔ−１）におけるすべての状態に関して、パスメトリックと当該パスメトリックに対応する状態から前記時刻（ｔ）におけるある１つの状態（Ｓ）に遷移するブランチメトリックとをそれぞれ加算し、該加算した数値を互いに比較し、該比較結果の内の最小の数値を選択し、該選択した最小の数値に該当する前記１シンボル前の時刻（ｔ−１）における状態から前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）へのパスをサバイバルパスとして、前記選択した最小の数値を前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）についての新たなパスメトリックとして、それぞれ出力する加算比較選択部と、
該加算比較選択部で選択された前記新たなパスメトリックを入力とし、当該パスメトリックを記憶し、且つ前記加算比較選択部において前記ブランチメトリックと前記パスメトリックとを加算した値の比較を行うタイミングで、当該パスメトリックを前記加算比較選択部へ出力するパスメトリックメモリ部と、
前記加算比較選択部から出力される前記サバイバルパスを入力し、当該サバイバルパスの情報をメモリに順次記憶し、メモリ容量と等しい量の情報を記憶した時点で、当該時点での最小のパスメトリックを与える状態からサバイバルパスを順次トレースし、該トレースした状態の情報のうち前記希望信号に関するものをビタビ等化器の出力信号として出力するとともに、前記干渉信号に関するものを出力するパスメモリ部と、
前記受信信号と該パスメモリ部から出力される前記希望信号に関する出力信号とを入力とし、前記希望信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記希望信号インパルス応答情報として前記希望信号レプリカ生成部に出力する希望信号伝送路推定部と、
前記受信信号と前記パスメモリ部から出力される前記干渉信号に関する出力信号とを入力とし、前記干渉信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記干渉信号インパルス応答情報として前記干渉信号レプリカ生成部に出力する干渉信号伝送路推定部と、
前記希望信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、希望信号の既知の系列である希望信号トレーニング系列を前記希望信号伝送路推定部へ出力する希望信号トレーニング系列出力部と、
前記干渉信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、干渉信号の既知の系列である干渉信号トレーニング系列を前記干渉信号伝送路推定部へ出力する干渉信号トレーニング系列出力部と、
を具備することを特徴とするビタビ等化器。
希望信号に対して十分にレベルが低い干渉信号が存在する通信環境において、該希望信号の形式がＭ値ＱＡＭ変調方式、該干渉信号の形式がＮ値ＱＡＭ変調方式であり、該干渉信号をキャンセルする機能を持つビタビ等化器であって、
位相平面におけるＭ個の各信号点の振幅位相情報と希望信号インパルス応答情報とを用いて希望信号レプリカを生成するＭ個の希望信号レプリカ生成部と、
前記干渉信号の信号点数Ｎよりも少ないＮ１個の各信号点の振幅位相情報と干渉信号インパルス応答情報とを用いて干渉信号レプリカを生成するＮ１個の干渉信号レプリカ生成部と、
受信信号と前記各干渉信号レプリカ生成部で生成された干渉信号レプリカとを入力とし、前記受信信号から前記干渉信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の干渉信号レプリカ減算部と、
該干渉信号レプリカ減算部の出力と前記各希望信号レプリカ生成部で生成された希望信号レプリカとを入力とし、前記各干渉信号レプリカ減算部の出力信号から前記各希望信号レプリカを減算した信号を出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の希望信号レプリカ減算部と、
該各希望信号レプリカ減算部の出力を入力とし、当該入力信号の二乗の値を計算して得られる誤差信号をブランチメトリックとして出力する（Ｎ１×Ｍ）²個の誤差計算部と、
該各誤差計算部から出力する該ブランチメトリックと各時刻において干渉信号と希望信号のとりうる値の組合せである状態における誤差信号の積算値であるパスメトリックとを入力とし、時刻（ｔ）よりも１シンボル前の時刻（ｔ−１）におけるすべての状態に関して、パスメトリックと当該パスメトリックに対応する状態から前記時刻（ｔ）におけるある１つの状態（Ｓ）に遷移するブランチメトリックとをそれぞれ加算し、該加算した数値を互いに比較し、該比較結果の内の最小の数値を選択し、該選択した最小の数値に該当する前記１シンボル前の時刻（ｔ−１）における状態から前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）へのパスをサバイバルパスとして、前記選択した最小の数値を前記時刻（ｔ）における前記状態（Ｓ）についての新たなパスメトリックとして、それぞれ出力する加算比較選択部と、
該加算比較選択部で選択された前記新たなパスメトリックを入力とし、当該パスメトリックを記憶し、且つ前記加算比較選択部において前記ブランチメトリックと前記パスメトリックとを加算した値の比較を行うタイミングで、当該パスメトリックを前記加算比較選択部へ出力するパスメトリックメモリ部と、
前記加算比較選択部から出力される前記サバイバルパスを入力し、当該サバイバルパスの情報をメモリに順次記憶し、メモリ容量と等しい量の情報を記憶した時点で、当該時点での最小のパスメトリックを与える状態からサバイバルパスを順次トレースし、該トレースした状態の情報のうち前記希望信号に関するものをビタビ等化器の出力信号として出力するとともに、前記干渉信号に関するものを出力するパスメモリ部と、
前記受信信号と該パスメモリ部から出力される前記希望信号に関する出力信号とを入力とし、前記希望信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記希望信号インパルス応答情報として前記希望信号レプリカ生成部に出力する希望信号伝送路推定部と、
前記受信信号と前記パスメモリ部から出力される前記干渉信号に関する出力信号とを入力とし、前記干渉信号のインパルス応答を推定し、該推定した結果を前記干渉信号インパルス応答情報として前記干渉信号レプリカ生成部に出力する干渉信号伝送路推定部と、
前記希望信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、希望信号の既知の系列である希望信号トレーニング系列を前記希望信号伝送路推定部へ出力する希望信号トレーニング系列出力部と、
前記干渉信号を受信する初期の段階において、効率の良い伝送路推定を行うために、干渉信号の既知の系列である干渉信号トレーニング系列を前記干渉信号伝送路推定部へ出力する干渉信号トレーニング系列出力部と、
を具備することを特徴とするビタビ等化器。