JP6744982B2 - ＯｖＸＤＭシステムに適用される一種類のファストデコード方法、装置及びＯｖＸＤＭシステム - Google Patents

Description

本発明は信号処理分野に関わり，特にOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法、装置及びOvXDMシステムに関わっている。

重複多重システムに対し--重複時分割多重（OvTDM，Overlapped TimeDivision Multiplexing）システムであろう、重複周波数分割多重（OvFDM，Overlapped FrequencyDivision Multiplexing）システムであろう、重複コード分割多重（OvCDM，Overlapped CodeDivision Multiplexing）システムであろう、重複スペース分割多重（OvSDM，Overlapped SpaceDivision Multiplexing）システムであろう、重複混合多重（OvHDM，Overlapped HybridDivision Multiplexing）システムであろう、伝統のデコードではトレリスグラフ（Trellisグラフ）の中のノードを絶えずにアクセスする必要があり、各ノードのために二つのストレージを設定し、一つは当該ノードに到達する相対的な最適ルートの保存に使われ、もう一つは当該ノードに到達する相対的な最適ルート対応の測度の保存に使われる。

OvTDMシステムとOvFDMシステムに対し、デコードプロセスでは、トレリスグラフの各ノードを拡張するため、ノード数はデコードの複雑度を決めている。重複回数がKで変調次元がM（Mは2以上の整数である）であるシステムに対し、対応するトレリスグラフで安定状態にあるノード数はMK-1であるので、デコードの複雑度は重複回数Kとともに指数的に増える。OvTDMシステムでは、システムのスペクトル効率は2K/符号なので、重複回数Kが大きいほどスペクトル効率が高い。そのため、一方はスペクトル効率向上の要求に対しては重複回数Kが大きいほどいいが、もう一方、デコードの複雑度降下の要求に対しては重複回数Kが小さいほどいい。特に重複回数Kは一定の値（例えばK>8以降）に増える時に、デコードの複雑度は急激に増える。現有デコード方法はリアルタイムデコードの需要を満足しにくく、スペクトル効率とデコードの複雑度は矛盾し合う需要となっている。

それと似ているように、エンコード支線数がK’であるM次元変調のOvCDMシステムに対し、対応するトレリスグラフで安定状態のノード数がM^K’-1であるので、デコードの複雑度がエンコード支線数K’とともに指数的に増える。OvCDMシステムでは、スペクトル効率を高くするために、なるべく大きなエンコード支線数K’が必要である。しかし、同時にデコードの複雑度はK’の増加とともに急激に増えるので、スペクトル効率とデコードの複雑度、デコード効率は矛盾し合う需要となっている。

本出願はOvXDMシステムに適用される一種類のファストデコード方法、装置及びOvXDMシステムを本出願提供OvXDMシステムに適用される一種類のファストデコード方法、装置及びOvXDMシステムを提供している。そのデコードの複雑度は伝統デコード案のようにK/K’の増加とともに急激に増えなく、スペクトル効率とデコードの複雑度、デコード効率の矛盾を解決している。

本出願の第一方面により、本出願はOvXDMシステムに適用される一種類のファストデコード方法を提供している。下記ステップを含む：
ステップ一、それぞれ前r個の符号の潜在するすべてのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算する；
ステップ二、算出された各測度を並べ替え、その中より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
ステップ三、現在保存される各ルートの最後のノードに対しM次元拡張を行い、拡張されたルートに対しそれと受信符号シーケンスで対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各ルートの累加測度を得る；
ステップ四、前記加算後の各ルートの累加測度を並べ替え、その中より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
ステップ五、ステップ三で受信符号シーケンスで最後の符号対応のノードまで拡張し、ステップ四でそれと相応に対応する受信符号シーケンスの中の小さいR_n個測度及びそれぞれ対応のルートを保存した場合は停止する。そうでなければ、ステップ三とステップ四を繰り返す；
ステップ六、測度最小のルートを選びデコードルートとし、判决出力をする；
R_nは正の整数であり、需要によりそれをプリセットする。ただし、OvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さい。

本出願の第二方面により、本出願はOvXDMシステムに適用される一種類ファストデコード装置を提供している。下記を含む：
第一計算モジュールは、それぞれ前r個の符号の潜在する全てのルートと前r個の受信符号の間の測度を計算することに使われる；
第一ソーティングモジュールは、算出された各測度を並べ替えることに使われる；
R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージは、それぞれ第一ソーティングモジュールで得たより小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存することに使われる；
拡張モジュールは、現在保存される各ルートの最後のノードに対しM次元拡張を行うことに使われる；
第二計算モジュールは、拡張されたルートに対しそれと受信符号シーケンスの対応する受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度とその前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各ルートの累加測度を得る；
第二ソーティングモジュールは、第二計算モジュールで得た前記加算後の各ルートの累加測度に対し並べ替えることに使われる。その中、より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートは、前記R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージでの値を更新することに使われる；拡張モジュール、第二計算モジュールと第二ソーティングモジュールは作業を繰り返し、拡張モジュールが受信符号シーケンスで最後の符号対応のノードまで拡張し、R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージがそれぞれ対応の受信符号シーケンス全体のより小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存した場合は停止する；
判决出力モジュールは、保存されている測度最小の距離ストレージ対応のルートストレージで保存されるルートを選び、デコードルートとし、判决出力をする；
R_nは正の整数であり、需要によりそれをプリセットする。ただし、OvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さい。

本出願の第三個方面により、一種類OvXDMシステムのファストデコード方法は、下記ステップを含む：
ステップ一、それぞれ前r個の符号の潜在するすべてのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算する；
ステップ二、算出された各測度を並べ替え、その中より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
ステップ三、現在保存されている最小測度の対応するルートを拡張し、拡張されたルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各拡張ルートの累加測度を得る；
ステップ四、前記各拡張ルートの累加測度、及び保存されているほかの拡張してないR_n-1個測度を並べ替える。その中、より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
ステップ五、ステップ三で現在保存されている最小測度対応のルートを拡張する後に、受信符号シーケンスの深さに到達した時に、拡張されたルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度を比較し、最小の瞬時測度対応のルートをデコードルートとする；そうでなければ、ステップ三とステップ四を繰り返す；
その中R_nは正の整数であり、且つ高重複OvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さい。

本発明の第四個方面は、一種類のOvXDMシステムのファストデコード装置である。下記を含む：
第一計算モジュールは、それぞれ前r個の符号の潜在するすべてのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算することに使われる；
第一ソーティングモジュールは、算出された各測度を並べ替えることに使われる；
R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージは、それぞれ第一ソーティングモジュールで得たより小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存することに使われる；
拡張モジュールは、現在保存されている最小測度対応のルートを拡張することに使われる；
第二計算モジュールは、拡張モジュールの拡張したルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各拡張ルートの累加測度を得ることに使われる；
第二ソーティングモジュールは、第二計算モジュールで算出した前記各拡張ルートの累加測度、及び保存されているほかの拡張してないR_n-1個の測度を並べ替えることに使われる。その中、より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートは、前記R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージの値を更新することに使われる；
出力比較モジュール；拡張モジュールは現在保存されている最小測度対応のルートを、受信符号シーケンスの深さまで拡張する時に、第二計算モジュールは拡張モジュールの拡張したルートに対しそれと対応受信符号の間の瞬時測度を計算し、出力比較モジュールは各瞬時測度を比較し、最小の瞬時測度対応のルートをデコードルートとする；そうでなければ、拡張モジュール、第二計算モジュールと第二ソーティングモジュールは作業を繰り返す；
その中R_nは正の整数で、且つOvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さい。

本出願の有益効果は下記である：
上記により実施するOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法、装置及びOvXDMシステムは、デコードプロセスですべての状態ノード及びその拡張ルートを遍歴せず、測度並べ替えにより一部の状態ノードとルートを選別し拡張すればいいので、大幅にデコードの複雑度を下げ、デコード効率を上げている。

図1は、本出願の実施例でのOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法のフローチャート。 図2は、本出願の実施例の中のOvXDMシステムに適用されるファストデコード装置の構成見取り図。 図3は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムの発射側の構成見取り図。 図4（a）と（b）は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムの受信側の構成見取り図。 図5は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムのコードトリーグラフ。 図6は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムのデコードのトレリスグラフ。 図7は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムのトレリスグラフ拡張の見取り図。 図8は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムに適用されるファストデコード方法のデコード見取り図。 図9は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムに適用されるファストデコード方法と伝統デコード方法の性能比較図。 図10は、本出願の第一種類の実施例でOvFDMシステムに適用されるファストデコード方法と伝統デコード方法のデコード時間の比較図。 図11は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムの発射側の構成見取り図。 図12（a）は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムの前処理単元見取り図。図12（b）は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムのシーケンステストユニットの見取り図。 図13は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムのコードトリーグラフ。 図14は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムのデコードのトレリスグラフ。 図15は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムのトレリスグラフ拡張の見取り図。 図16は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムに適用されるファストデコード方法のデコード見取り図。 図17は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムに適用されるファストデコード方法と伝統デコード方法の性能比較図。 図18は、本出願の第二種類の実施例でOvTDMシステムに適用されるファストデコード方法と伝統デコード方法のデコード時間の比較図。 図19は、本出願の第三種類の実施例でOvCDMシステムの構成見取り図。 図20は、本出願の第三種類の実施例でOvCDMシステムのエンコーダーの構成見取り図。 図21は、本出願の第三種類の実施例でOvCDMシステムのエンコードマトリックスの見取り図。 図22は、本出願の第三種類の実施例でOvCDMシステムのデコード器の構成見取り図。 図23は、本出願の第三種類の実施例でOvCDMシステム対応のトレリスグラフ。 図24は、本出願の第三種類の実施例でOvCDMシステムに適用されるファストデコード方法のデコード見取り図。 図25は、もう一つのOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法のフローチャート。

下記から具体的な実施方法と附図と結び合わせ、本出願に対しさらに詳しく説明する。

OvXDMシステム（例えばOvTDMシステム、OvFDMシステムとOvCDMシステム）に対し、伝統のデコード方案は一般的にビタビ（Viterbi）デコード方案を採用する。その原理は、システムの対応のトレリスグラフで全てのノードを十分に拡張し、各ルートの測度を計算し、最後に測度最小のルートを選別しデコードルートとする。ビタビデコード方案の原理からは、そのデコードの複雑度は重複回数/エンコード支線数の増加とともに指数的に増えることが分かる。

本出願はデコードプロセスですべての状態ノード及びその拡張ルートを遍歴する必要がなく、測度の並べ替えにより一部の状態ノードとルートを拡張すればいいので、大幅にデコードの複雑度を下げ、デコード効率を上げている。下記から具体的に説明する。

本出願はOvXDMシステムに適用される一種類のファストデコード方法を開示している。図1と図25のように、それはステップS01~S19を含む。

ステップS01、それぞれ前r個の符号の潜在する全てのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算する。M次元変調のOvTDMシステムとOvFDMシステム等に対し、前r個の符号の潜在する全ての条ルート数量はM^rである。その中、Mは2以上の整数である。本出願中の測度は二つの信号の間の距離を示し、下記のように定義する：

。
p=2の場合はユークリッド距離である。ユークリッド距離は二つの信号の間の真実距離であり、真実に実際信号と理想信号の間の距離を反映できる。本特許でユークリッド距離は

と定義する。

ステップS03、ステップS01で算出した各測度を並べ替える。

ステップS05、ステップS03の並べ替えにより得られたその中のより小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する。

ステップS07、図1のように、現在保存されている各ルートの最後のノードを拡張する。M次元変調のOvTDMシステムとOvFDMシステム等に対し、現在保存される各ルートの最後のノードに対しM次元拡張を行う。

或いは、図25のように、当該ステップでは、現在保存されている最小測度対応のルートだけを拡張する。

ステップS09、拡張されたルートに対しそれと受信符号シーケンスの対応する受信符号の間の瞬時測度を計算する。

ステップS11、一つの実施例では、図1のように、ステップS09で算出した各瞬時測度とその前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各ルートの累加測度を得る。もう一つのよりよい実施例では、図25のように、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算する時に、前の時刻の累加測度が先に重み因子と相乗してから瞬時測度と加算する。これは着ルート深さの増加とともに、現在ノードから遠いノードの測度の参考性をだんだん弱め、デコードの正確度を上げるためである。一つのよりよい実施例では、重み因子のバリューは0より大きい且つ1以下である。

ステップS13、ステップS11で前記加算後の各ルートの累加測度を並べ替える。或いは並べ替える時に、保存されているほかの拡張してないR_n-1個測度を並べ替える。

ステップS15、その中より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する。

ステップS17、ステップS07で受信符号シーケンスの中の最後の符号対応のノードまで拡張し、ステップS15でそれと相応に受信符号シーケンスのより小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する場合は停止する。そうでなければステップS07~S15を繰り返す。

或いは、ステップS07で現在保存されている最小測度対応のルートを拡張する後に、受信符号シーケンスの深さに到達する時に、ステップS19を行い、拡張されたルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度を比較し、最小の測度対応のルートをデコードルートとする；そうでなければステップS07~S15を繰り返す。

ステップS19、測度最小のルートを選びデコードルートとし、判决出力をする。

前記デコード方法では、R_nは正の整数であり、需要によりそれをプリセットする。ただし、OvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さい。重複回数がKであるM次元変調のOvTDMシステムとOvFDMシステム等に対し、R_nはM^K-1より小さい。一つのよりよい実施例では、rはlog_MR_nの数値の切り下げである。

一つの実施例では、Xはいかなる領域をも代表できる。時間領域T、周波数領域F、スペースS、コード領域C或混合Hなどを含む。それと相応に、OvXDMシステムはOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステム等であっていい。

上記のように、本出願はデコードプロセスですべての状態ノード及びその拡張ルートを遍歴する必要がなく、測度の並べ替えにより一部の状態ノードとルートを拡張すればいいので、大幅にデコードの複雑度を下げ、デコード効率を上げている。前記デコード方法のプロセスでは、毎回R_n個のノードを拡張することを選んでいる。そのため、デコードプロセスでは、保留ルート数R_nはデコードプロセスで保留の情報を決め、OvTDMシステムとOvFDMシステムに対し、毎回拡張し捨てるルート数はM^K-R_nであるため、R_nが小さいほど、それと相応にデコードの複雑度が低くなるが、R_nは無限度に小さくなるわけがない。その理由は、R_nが小さいほど、デコード性能の損失が大きく、同じエラーレート条件でより高い信号ノイズ比が必要となる。そのため、R_nの選別もとても肝心であり、複雑度を下げる同時に、デコード性能の損失を小さくすることを保証することがひつよである。試験により、一般的にR_nはM^K-1より小さく、且つM^K-4以上を選ぶ。その中、Kは受信符号の重複回数であり、MはM次元システム（Mは2以上の整数）である。この時、大幅にデコードの複雑度を下げる同時にデコード性能を保証している。それと似ているように、エンコード支線数がK’であり且つエンコード制約長さがLであるOvCDMシステムに対し、毎回拡張し捨てるのルート数はM^LK’-R_nであり、一般的にR_nはM^{L（K’-4）}より小さい且つM^{L（K’-2）}以上である場合、大幅にデコードの複雑度を下げる同時にデコード性能を保証することができる。

それと相応に、本出願はOvXDMシステムに適用される一種類のファストデコード装置をも提供している。図2のように、それは第一計算モジュール01、第一ソーティングモジュール03、R_n個距離ストレージ05、R_n個ルートストレージ07、拡張モジュール09、第二計算モジュール11、第二ソーティングモジュール13と判决出力モジュール15を含む。

第一計算モジュール01は、それぞれ前r個の符号の潜在する全てのルートと前r個の受信符号の間の測度を計算することに使われる。

第一ソーティングモジュール03は、第一計算モジュール01の算出した各測度を並べ替えることに使われる。

R_n個距離ストレージ05は、それぞれ第一ソーティングモジュールで得たより小さいR_n個測度を保存することに使われる。それと相応に、R_n個ルートストレージ07は、それぞれ前記R_n個測度対応のルートを保存することに使われる。一つのよりよい実施例では、R_nはM^K-1より小さい。その中、Mはシステムの次元を示し、バリューが2以上の整数である。

拡張モジュール09は、現在保存される各ルートの最後のノードに対しM次元拡張を行うことに使われる。或いは、一部の実施例では、現在保存されている測度の中の最小値対応のルートだけを拡張する。

第二計算モジュール11は、拡張されたルートに対しそれと受信符号シーケンスの対応する受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度とその前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各ルートの累加測度を得ることに使われる。一つのよりよい実施例では、重み因子モジュール17は、第二計算モジュール11が各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算する時に、まず前の時刻の累加測度に重み因子を掛けることで、前の時刻の累加測度を重み因子と相乗してから瞬時測度と加算させることに使われる。重み因子モジュール17を導入するのは、ルート深さの増加とともに、現在ノードから遠いノード測度の参考性をだんだん弱め、デコードの正確度を上げるためである。一つのよりよい実施例では、重み因子のバリューは0より大きい且つ1以下である。

第二ソーティングモジュール13は、第二計算モジュール11で得た前記加算後の各ルートの累加測度を並べ替えることに使われる。その中、より小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートは、前記R_n個距離ストレージ05及び対応のR_n個ルートストレージ07の中の値を更新することに使われる。拡張モジュール09、第二計算モジュール11と第二ソーティングモジュール13は作業を繰り返し、拡張モジュール09が受信符号シーケンスの最後の符号対応のノードまで拡張し、R_n個距離ストレージ05及び対応のR_n個ルートストレージ07がそれぞれ対応の受信符号シーケンス全体のより小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存した場合は停止する。もちろん、拡張モジュール09が現在保存されている測度の中の最小値対応のルートだけを拡張する状況に対し、第二計算モジュール11は拡張モジュール09の拡張したルートに対しそれと対応受信符号の間の瞬時測度を計算し、出力比較モジュール15は各瞬時測度を比較し、最小の瞬時測度対応のルートをデコードルートとする；そうでなければ、拡張モジュール09、第二計算モジュール11と第二ソーティングモジュール13は作業を繰り返す。

判决出力モジュール15は、保存されている測度最小の距離ストレージ05対応のルートストレージ07で保存されているルートを選別しデコードルートとし、判决出力をする。

前記ファストデコード装置では、R_nは正の整数であり、需要によりそれをプリセットする。ただし、OvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さい。一つの実施例では、rがlog_MR_nの数値の切り下げである。その中、Mはシステムの次元を示し、2以上の整数である。

一つの実施例では、OvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステムである場合、R_nはM^K-1より小さく、且つM^K-4以上である。その中、Kは受信符号の重複回数である。その中、Mはシステムの次元を示し、2以上の整数である；OvXDMシステムがOvCDMシステムである場合、前記R_nはM^{L（K’-4）}より小さく、且つM^{L（K’-2）}以上である。その中、K’は受信符号のエンコード支線数であり、Lは受信符号のエンコード制約長さであり、同様にMはシステムの次元を示し、2以上の整数である。

本出願は一種類のOvXDMシステムをも開示し、前記OvXDMシステムに適用されるファストデコード装置を含む。一つの実施例では、OvXDMシステムはOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDM、OvSDM又はOvHDMシステムであっていい。

下記から若干実施例により本出願に対しさらなる説明をする。

実施例一
本実施例はOvFDMシステムを例とし説明する。

図3は、OvFDMシステムの発送側である。それはまず周波数意領域信号を一定の規則によりエンコードし、それから周波数領域信号を時間領域信号に変換し、即ち逆フーリエ変換を行い、その後信号を発送する。具体的には、まず設計パラメータにより一つの初期包絡波形を生成する；それから重複多重回数により前記初期包絡波形を周波数領域で予定のスペクトル間隔により変位し、各副搬送波包絡波形を得る；入力データシーケンスと各自対応の副搬送波包絡波形を相乗し、各副搬送波の変調包絡波形を得る；各副搬送波の変調包絡波形を周波数領域で重複し、周波数領域での多重変調包絡波形を得、最後に前記周波数領域での多重変調包絡波形を時間領域での多重変調包絡波形に変換し発送する。その中、スペクトル間隔は副搬送波のスペクトル間隔△Bである。その中、副搬送波スペクトル間隔△B= B/K、Bは前記初期包絡波形の帯域幅であり、Kは重複多重回数である。図4はOvFDMシステム受信側である。それがアンテナにより受信した信号は時間領域の信号である。受信信号をデコードするには、まず時間領域信号を周波数領域信号に変換し、即ちフーリエ変換を行ってからこそ処理できる。具体的には、まず受信信号に対し時間領域で符号同期を行う；それから各個の符号の時間領域の受信信号に対しサンプリングし、量化し、それを受信デジタル信号シーケンスに変える；時間領域信号を周波数領域信号に変換してから、当該周波数領域信号に対しスペクトル間隔 △Bでセグメントを分け、実際受信信号セグメントスペクトルを形成する；受信信号スペクトルと発送するデータ符号シーケンスの間の一対一の対応関係を形成し、最後にこのような一対一の対応関係により、データ符号シーケンスをテストする。OvFDMシステムでの逆フーリエ変換とフーリエ変換はサンプリング点数の設定に関わり、両者のサンプリング点数が一致すべきで、且つバリューが

、nが正の整数である。

重複回数がKである2次元変調OvFDMシステムは、即ちM=2、そのトレリスグラフのノード数は2K-1で、伝統デコードアルゴリズムで必要な距離ストレージは2^K-1個、ルートストレージも2^K-1個である。図5は、受信信号長さN=4、重複回数K=3の場合システム対応のコードトリーグラフである。図により、コードトリーグラフの状態数が2^K-1=4であることが分かる。それと相応に、図6のように、対応のトレリスグラフのノード数も4である。デコード状態が十分に展開される時に、各デコードステップは総じて8個のルートがある。実施例では、距離ストレージ05をR_n個とし、ルートストレージ07をもR_n個とす。その中、R_nは2^K-1より小さいことで、デコードの複雑度を下げる。一つの実施例では、rをlog₂R_nの数値の切り下げとする。下記からデコードステップを詳しく説明する。

（1）初期前r個の符号ルートと対応測度を確定する。

長さが

である符号シーケンスは下記のように示される：

、

、...

。2次元変調に対し、

種類の可能な組み合わせ情報があり、組み合わせの形式は

である。そのため、

次元のマトリックスは

と示す。その中、各行は長さ

がである一グループの符号シーケンスを示す。それぞれ各グループの符号シーケンスと前

個の受信符号の瞬時測度を計算する。下記のように定義する：

。

その中、Vrは前

個の受信符号であり、

はOvFDMのウィンドウ関数であり、

は

の第i行の第r-k個の符号である。この時、デコードは

個のノードに到達し、対応の瞬時測度は

であり、対応の2r 個のデコードルートは

の第i行符号であり、瞬時測度とルートをそれぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

（2）2^r個のノードに対し拡張する。各ノードは同時に2次元拡張を行える。入力が＋1である場合は上へ拡張し、入力が−1である場合は下へ拡張する。図7のように、拡張の到達するノードの瞬時測度を計算する：

。

瞬時測度と当該ルートの前の時刻の累加測度を加算し、2^r+1個ルートの測度を得る。

（3）2^r+1個ルートの測度を並べ替え、ルート測度のより小さい前R_n個のノード及びそのルートを保留し、後の測度の大きなノードを捨てる；。

（4）引き続きR_n個のノードに対し二次元拡張を行い、拡張が到達するノードの瞬時測度を計算し、瞬時測度と当該ノードの前の時刻の累加測度を加算する。トレリスグラフが完全に展開されるかを問わず、第nステップから前R_n個の到達ノード及びそのルート測度だけを保留し、より大きな測度のあるルート及びその距離を全部捨て、毎回は残りのR_n個のノードに対し拡張する。このようにトレリスグラフのデータフレームが終わるまで続ける。

上記ステップにより、本出願の提示するファストデコード方法は毎回R_n個のノードだけを拡張し、伝統方法は2^K-1個のノードを拡張する必要があることが分かる。一つの実施例では、Kが大きい場合、R_nのバリューがより小さくてもいい、且つR_n＜2^K-1を満足する。そのため、長さがNであるデコードシーケンスに対し、デコードの複雑度が大幅に下がっている。説明する必要のあるのは、本実施例は説明しやすいように、2次元変調システムで本出願のファストデコード方法を説明している。実際は、本方法はM次元変調のシステムに適用される。その中、Mが2以上の整数である。

下記からもう一つの実際の例で本実施例を説明する。

重複回数K=5の二次元変調のOvFDMシステムを例とする。矩形多重ウィンドウH=｛1 1 11 1｝で変調する。説明する必要のあるのは、本出願のファストデコード文法は、いろんな多重ウィンドウ関数に適用される。そのため、トレリスグラフが完全に展開された後に総じて2^K-1=16個のノードがある。本例はR_n=4とする。そのため、rはlog₂R_nの数値の切り下げであり、つまり2である。説明する必要のあるのは、本出願のファストデコード方法では、R_nのバリューが2^K-1より小さければデコードの複雑度を下げられる。

発送コードシーケンスをxi={+1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1}とし、OvFDMシステムにより変調した後、得られる受信シーケンスはyi={+1 +2 +1 +2 +1 +1 +1 +3 +1 +3}である。

図6のように、採用している本出願のファストデコード方法は下記通りである：
（1）r=2のため、まず二つの符号が組み合わせにより得られるシーケンス組み合わせはそれぞれU1=｛+1 +1｝、U2=｛+1 -1｝、U3=｛-1 +1｝、U4=｛-1 -1｝である。受信シーケンスの前の二つの符号｛yi(1) yi(2) ｝をそれぞれU1、U2、U3、U4と測度を計算し、d1、d2、d3、d4を得る。それらを距離ストレージ05に保存する同時に、それと対応するルートU1、U2、U3、U4をルートストレージ07に保存する。説明しやすいように、下記から前記の四つの距離ストレージ05をd1、d2、d3、d4に言い換え、前記の四つのルートストレージ07を言い換える。

（2）現在の四つのノードを拡張し、各ノードは一つのルートと対応する。それらに対し二次元拡張を行う。そのため、八つの潜在ルートを得られ、それぞれは下記通りである：S₁=｛U₁ +1｝、S₂=｛U₁ -1｝、S₃=｛U₂ +1｝、S₄=｛U₂ -1｝、S₅=｛U₃ +1｝、S₆=｛U₃ -1｝、S₇=｛U₄ +1｝、S₈=｛U₄ -1｝。それから潜在ルート対応の測度を計算する：

。

その中、

は拡張前のノード対応の累加測度を示す；
（3）

を並べ替え、より小さい四つのルートの瞬時距離を保留し、それらを距離ストレージd₁、d₂、d₃、d₄に更新し、それらと対応するルートS_iをルートストレージU₁、U₂、U₃、U₄に更新する。この時、トレリスグラフではやはり四つのノードしか到達してなく、同時に四つのルートと対応する。

（4）ステップ（2）と（3）を繰り返す。現在の四つのノードを拡張し、各ノードは一つのルートと対応する。それらに対し二次元拡張を行う。そのため、八つの潜在ルートが得られ、それぞれはS₁=｛U₁ +1｝、S₂=｛U₁ -1｝、S₃=｛U₂ +1｝、S₄=｛U₂ -1｝、S₅=｛U₃ +1｝、S₆=｛U₃ -1｝、S₇=｛U₄ +1｝、S₈=｛U₄ -1｝である。それから潜在ルート対応の測度を計算する：

。
その中、

は拡張前のノード対応の累加測度を示す；
（5）

を並べ替え、より小さい四つのルートの測度を保留し、それらを距離ストレージd₁、d₂、d₃、d₄に更新し、対応するルートS_iをルートストレージU₁、U₂、U₃、U₄に更新する。この時、トレリスグラフではやはり四つのノードしか到達してなく、同時に四つのルートと対応する。

（6）最後の符号までの計算が終わる。この時、ルートストレージU₁、U₂、U₃、U₄と距離ストレージd₁、d₂、d₃、d₄はそれぞれ四つのルート及びその対応する測度を保存し、最小距離対応のルートは最終のデコード結果である。

図9と図10はそれぞれ本例のファストデコード方法と現在のビタビデコード方法の性能比較と運算時間比較を示している。図により、本例のファストデコード方法の性能損失が1dB以内であるが、時間を大幅に圧縮し、大幅デコードの複雑度を下げ、デコード効率を上げる同時に、デコード性能を保証している。

実施例二
本実施例はOvTDMシステムを例とし説明する。

図11は、OvTDMシステム発送側であり、まず設計パラメータにより時間領域での初期包絡波形を生成する；それから重複多重回数により、前記初期包絡波形を時間領域で予定の時間間隔で変位し、各時刻の偏移包絡波形を得る；入力データシーケンスと各時刻の偏移包絡波形を相乗し、各時刻の変調包絡波形を得る；各時刻の変調包絡波形を時間領域で重複し、時間領域での多重変調包絡波形を得て発送する。その中、時間間隔は△t、△t= T/K、Tは前記初期包絡波形の時間領域の広さ、Kは重複多重回数である。図12はOvTDMシステム受信側である。各フレーム内の受信信号に対し受信デジタル信号シーケンスを形成し、形成された受信デジタル信号シーケンスに対しテストを実施することで、前記フレーム長内の全ての符号に変調する変調データの判決を得る。

重複回数がKである2次元変調OvTDMシステムは、そのトレリスグラフのノード数は2^K-1、伝統デコードアルゴリズムで必要な距離ストレージは2^K-1個であり、ルートストレージも2^K-1個である。図13は、受信信号長さN=4、重複回数K=3の場合システム対応のコードトリーグラフである。図により、コードトリーグラフの状態数が2^K-1=4であることが分かる。それと相応に、図14のように、対応のトレリスグラフのノード数も4である。デコード状態が十分に展開される時に、各デコードステップは総じて8個のルートがある。実施例では、距離ストレージ05をR_n個とし、ルートストレージ07をもR_n個とする。その中、R_nが2^K-1より小さいことで、デコードの複雑度下げる。一つの実施例では、rはlog₂R_nの数値の切り下げである。下記から詳しくデコードステップを説明する。

（1）長さが

である符号シーケンスは下記のように示される：

、

、...

、2次元変調に対し、総じて

種類の可能な組み合わせ情報があり、組み合わせの形式は

である。そのため、

次元のマトリックスを得られ、

と示される。その中、各行は1グループの長さ

がである符号シーケンスを示す。それぞれ各グループの符号シーケンスと前

個の受信符号の瞬時測度を計算し、

と定義する。

その中、

は前

個の受信符号であり、

はOvTDMのウィンドウ関数であり、

は

の第i行の第r-k個の符号である。この時、デコードは

個のノードに到達し、対応の瞬時測度は

で、対応の2^r個のデコードルートは

の第i行符号で、瞬時測度とルートをそれぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

（2）2r個のノードを拡張し、各ノードは同時に2次元拡張を行える、入力が＋1である場合は上へ拡張し、入力が−1である場合は下へ拡張する。図15のように、拡張の到達するノードの瞬時測度を計算する：

。

瞬時測度と当該ルートの前の時刻の累加測度を加算し、2^r+1個のルートの測度を得る。

（3）2^r+1個のルートの測度を並べ替え、ルート測度のより小さい前R_n個のノード及びそのルートを保留し、後の測度の大きなノードを捨てる；。

（4）引き続きR_n個のノードに対し二次元拡張を行い、拡張が到達するノードの瞬時測度を計算し、瞬時測度と当該ノードの前の時刻の累加測度を加算し、トレリスグラフが完全に展開されるかを問わず、第nステップから前R_n個の到達ノード及びそのルート測度だけを保留し、より大きな測度のあるルート及びその距離を全部捨て、毎回は残りのR_n個のノードに対し拡張する。このようにトレリスグラフのデータフレームが終わるまで続ける。

上記ステップにより、本出願の提示するファストデコード方法は毎回R_n個のノードだけを拡張するが、伝統方法は2^K-1個のノードを拡張する必要があることが分かる。一つの実施例では、Kが大きい場合、R_nのバリューが小さくてもいい、且つR_n＜2^K-1満足する。そのため、長さがNであるデコードシーケンスに対し、デコードの複雑度が大幅に下がっている。説明する必要のあるのは、本実施例は説明しやすいように、2次元変調システムで本出願のファストデコード方法を説明している。実際は、本方法はM次元変調のシステムに適用される。その中、Mが2以上の整数である。

下記からもう一つの実際の例で本実施例を説明する。

重複回数K=5の二次元変調のOvTDMシステムを例とする。それは矩形多重ウィンドウH=｛1 1 1 1 1｝で変調する。説明する必要のあるのは、本出願のファストデコード文法は、以南名多重ウィンドウ関数に適用される。そのため、トレリスグラフが完全に展開された後に総じて2^K-1=16個のノードがある。本例はR_n=4とする。そのため、rはlog₂R_nの数値の切り下げであり、つまり2である。説明する必要のあるのは、本出願のファストデコード方法では、R_nのバリューが2^K-1より小さければデコードの複雑度を下げられる。

発送コードシーケンスをx_i={+1 +1 -1+1 -1 +1 +1 +1 -1 +1}とし、OvTDMシステムにより変調した後に、得られる受信シーケンスはy_i={+1 +2 +1 +2 +1 +1 +1 +3 +1 +3}である。

図16のように、採用している本出願のファストデコード方法は下記通りである：
（1）r=2のため、まず二つの符号が組み合わせにより得られるシーケンス組み合わせは下記通りである：U₁=｛+1 +1｝、U₂=｛+1 -1｝、U₃=｛-1 +1｝、U₄=｛-1 -1｝。受信シーケンスの前の二つの符号｛y_i(1) y_i(2) ｝をそれぞれU₁、U₂、U₃、U₄と測度を計算し、d₁、d₂、d₃、d₄を得る。それらを距離ストレージ05に保存する同時に、それと対応するルートU₁、U₂、U₃、U₄をルートストレージ07に保存する。説明しやいように、下記から前記の四つの距離ストレージ05をd₁、d₂、d₃、d₄に言い換え、前記の四つのルートストレージ07をU₁、U₂、U₃、U₄に言い換える。

（2）現在の四つのノードを拡張し、各ノードが一つのルートと対応し、それらに対し二次元拡張を行う。そのため、八つの潜在ルートを得られ、それぞれは下記のようである：S₁=｛U₁ +1｝、S₂=｛U₁ -1｝、S₃=｛U₂ +1｝、S₄=｛U₂ -1｝、S₅=｛U₃ +1｝、S₆=｛U₃ -1｝、S₇=｛U₄ +1｝、S₈=｛U₄ -1｝。それから潜在ルート対応の測度を計算する：

。

その中、

は拡張前のノード対応の累加測度を示す；
（3）

を並べ替え、より小さい四つのルートの瞬時距離を保留し、それらを距離ストレージd1、d2、d3、d4に更新し、それと対応するルートSiをルートストレージU1、U2、U3、U4に更新する。この時、トレリスグラフでやはり四つ4個のノードしか到達してなく、同時に四つのルートと対応する。

（4）ステップ（2）と（3）を繰り返す。現在の四つのノードを拡張し、各ノードが一つのルートと対応し、それらに対し二次元拡張を行う。そのため、八つの潜在ルートを得られ、それぞれは下記のようであるS₁=｛U₁ +1｝、S₂=｛U₁ -1｝、S₃=｛U₂ +1｝、S₄=｛U₂ -1｝、S₅=｛U₃ +1｝、S₆=｛U₃ -1｝、S₇=｛U₄ +1｝、S₈=｛U₄ -1｝、それから潜在ルート対応の測度を計算する：

。

その中、

は拡張前のノード対応の累加測度を示す。

（5）

を並べ替え、より小さい四つのルートの測度を保留し、それらを距離ストレージd1、d2、d3、d4に更新し、それと対応するルートSiをルートストレージU1、U2、U3、U4に更新する。この時、トレリスグラフでやはり四つ4個のノードしか到達してなく、同時に四つのルートと対応する。

（6）最後の符号までの計算が終わる、この時ルートストレージU₁、U₂、U₃、U₄と距離ストレージd₁、d₂、d₃、d₄はそれぞれ四つのルート及びその対応する測度を保存し、最小距離対応のルートは最終のデコード結果である。

図17と図18は、それぞれ本例のファストデコード方法と現在のビタビデコード方法の性能比較と運算時間比較を示している。それはコンピュータで10000回のモンテカルロシミュレーションの結果である。図により、本例のファストデコード方法の性能損失が1dB以下であるが、時間を大幅に圧縮し、大幅デコードの複雑度を下げ、デコード効率を上げる同時に、デコード性能を保証している。

実施例三
本実施例はOvCDMシステムを例とし説明する。
OvCDMシステムの重複コード分割多重の中心は重複と多重であり、目的は通信システムのスペクトル効率を向上することである。OvCDMシステムは、畳み込みエンコード係数を複数領域の広義畳み込みエンコードモデルに押し広め、符号重複により制約関係を生み出す。主なパラメータはエンコード支線数K’路とエンコード制約長さLを含む。そのシステム構成図は図19に示され、対応するエンコーダーの構成は附図20に示されている。OvCDMシステムのキーポイントはエンコードマトリックスで、即ち畳み込み拡張係数である。それがシニア関係を満足することを要求する。この時、入力シーケンスと出力シーケンスは一対一に対応するため、理論的にはエラーコード無しにデコードできるのである。一般的には、コンピュータによりすべての測度のより大きいマトリックスを捜索しエンコードマトリックスとする。そのエンコードマトリックスの配列は附図21のようである。

本実施例のファストデコード方法を説明するために、まずOvCDMシステムのエンコードプロセスを提示する。

（1）発送待ちデータをデシリアライズによりK’チャンネルのサブデータストリームに変換し、第iチャンネルのデータストリームはu_i=u_i,0u_i,1u_i,2…と示す。例えば、K’=2の場合、u₀=u_0,0u_0,1u_0,2…、u₁=u_1,0u_1,1u_1,2…。

（2）各チャンネルのデータを一つのシフトレジスターに入れ重み付け・重複をし、第iチャンネルの重み付け係数はb_i=b_i,0b_i,1b_i,2…である。それは複数ベクトルである。

（3）各チャンネルの信号を加算し出力し、最終的にOvCDMエンコーダーの出力はc=c₀c₁c₂…、

である。

OvCDMのコードレートは

である。

その中、nはサブデータストリームの長さである。nが長い場合、シフトレジスタースミアリング所によるコードレート損失は無視していいので、

となる。

伝統の二元域畳み込みエンコードモデルのコードレートは一般的に1より小さく、スペクトル効率の損失を引き起こす。OvCDMの複数領域の畳み込みエンコードのコードレートは1と等しいので、シングルチャンネルの畳み込みエンコード拡張はスペクトル効率の損失を引き起こさず、余分のエンコード増益を増やす。

受信側が信号を受信した後に、まず信号に対し同期、チャンネル推定、デジタル化処理を行ってから、処理後のデータに対しファストデコードを行う。デコードアルゴリズムの中心は受信信号と理想状態の測度の計算により、ルートストレージと測度で最適のデコードルートを判決し、最終的なテストシーケンス得る。シーケンステストプロセスのブロック図は附図22に示されている。

本実施例のOvCDMシステムに適用されるファストデコード方法は、具体的なステップが下記通りである。

OvCDMシステムのエンコード支線数をK’チャンネルとし、エンコード制約長さをLとし、エンコード出力ベクトルの次元数をNとし、二次元変調を採用する。そのため、コードエレメントは＋1、−1である。

（1）初期状態：
初期ノード状態、即ち

のルート測度をd_0,0=0とする。

（2）ノードの測度を計算する：
各ノードはトータルS個の状態を含み、第

個のノードの測度を求める。方法は全部m個の前状態からこの状態に遷移する理想信号波形と受信信号シーケンス

の間の測度

を計算する。その計算式は

である。

（3）累加測度を計算する：
現在ノードの各状態

の測度

とそれぞれの出発状態

の測度

を加算し、新しいm個ルートの累加測度を生成する。

（4）ルート選別：
ルート測度を並べ替え、ルート測度のより小さい

個のルートを選び、対応するルートをルートストレージに保存し、測度を距離ストレージに保存する。残りのルートを捨て、次の段階は保留ルートから拡張する。

（5）最終ルートの確定：
デコードが終わるまでステップ（2）-（4）を繰り返す。この時、ストレージではトータル

個のルート及び対応するルート測度を穂損している。測度最小のルートはデコード結果である。

下記からもう一つの実例で説明する。

本例は入力データストリームを

とし、K’=2、L=2、エンコードマトリックス

を例とし、OvCDMシステムのデコードプロセスを説明する。当該パラメータ設計では、OvCDMシステムの対応するトレリスグラフは図23のようである。

（1）エンコードプロセス
まずK’=2に対し、入力データストリーム

を2チャンネルに変換する。それぞれは：

各チャンネルの畳み込み係数は

とする。附図20エンコード構成と附図23のトレリスグラフを参照し、そのエンコード出力は

である。OvCDMシステムのエンコード実現プロセスはほかの方法を採用してもいい。本出願の発明ポイントはデコードプロセスであり、エンコードプロセスではない。

（2）デコードプロセスは図24に示されている：
信号同期、チャンネル推定、デジタル化処理の後に、受信側が信号シーケンスを受信する。説明しやすいように、仮に理想状態とし、この時の受信信号シーケンスは

であり、受信信号を利用しデコードする。

受信した第一個の符号が1-jで,それと理想の四つの状態（1,1）、（1、-1）、（-1,1）、（-1、-1）に対しそれぞれ測度を求める。この時、前の3個より小さい測度対応のルートは小さいほうからの順は（1,-1）、（1,1）、（-1、-1）である。対応する前の3個より小さい測度及び対応するルートを、それぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

それから第2個の符号-2を処理する。現在保留のルート対応の状態はそれぞれ（1,-1）、（1,1）、（-1、-1）である。各状態に対し拡張し、各状態が四次元拡張を行える。そのため、12個のルートを得る。各ルートと現在受信符号の測度を計算し、この12個のルートの測度を並べ替え、前の3個より小さい測度を保留する。ストレージを更新し、測度と対応のルートをそれぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

後の符号は同じ方法を採用し、累加を求めることにより12個の測度を得、測度最小の三つのルート及びそれと対応する測度を保留する。最後の符号の計算が終わるまで、この時に得た3つのルート及び対応のルート測度は、測度最小のルート対応のシーケンスが最終デコード出力シーケンスであり、即ち（1、-1、-1、-1、-1、1、-1、1、1、-1、1、-1、-1、-1、-1、1）である。デコードが終了する。

上記の実施例一から実施例三までは、保存されるルートを拡張する時に、いずれも保存される各ルートの最後のノードを拡張する案である。下記の実施例では、現在保存されている最小測度対応のルートだけを拡張する。

実施例四
OvFDMシステムを例とする。重複回数がKである2次元変調OvFDMシステムは、即ちM=2、そのトレリスグラフのノード数は2^K-1で、伝統デコードアルゴリズムで必要な距離ストレージは2^K-1個で、ルートストレージも2^K-1個で、実施例ではK=3の低重複で説明する。

（1）初期前r個の符号ルートと対応測度を確定する。
長さがrである符号シーケンスは

、

、...

と示す。2次元変調に対し、総じて

種類の可能な組み合わせ情報があり、組み合わせの形は

である。そのため、

次元のマトリックスを得られ、

と示す。その中、各行は1グループの長さがrである符号シーケンスを示す。それぞれ各グループの符号シーケンスと前r個の受信符号の瞬時測度を計算する。下記のように定義する：

。その中、

は前

個の受信符号で、

はOvFDMシステムのウィンドウ関数で、

は

の第i行の第(r-j)個の符号である。この時、デコードは第r個のノードに到達し、

個のデコードルートUと

個の瞬時測度dを含む。各デコードルートのノード深さは全部rである。瞬時測度と対応のデコードルートをそれぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

（2）測度最小値と最大値を見つける。

（1）で得た

個の瞬時測度を順じに並べ替え、それぞれ測度最小と最大の対応するインデックス

を見つける。測度最小のインデックス対応の瞬時測度は

である。測度最小対応のインデックスノードの深さに1を足し、ノードの深さはr+1となる。

（3）ノード拡張
測度最小のインデックス対応のデコードルートを拡張し、1と-1の二つの支線に拡張できる。即ちデコードルートは

と

となる。拡張後のデコードルートは総じて2^r+1個あるが、2^r 個のルートだけを保留すればいい。そのため、（2）で見つけた最大測度インデックス対応のデコードルートを削除し、1に拡張されたデコード支線

をインデックスが

であるストレージに保存される（-1支線で置き換えてもいい）。-1支線

は引き続きインデックスが

であるストレージに保存される。この時、デコードルートの中では

インデックス対応のノード深さだけはr+1であり、ほかのインデックスのノード深さはやはりrである。

（4）累加測度を計算する
拡張後の二つのルートでそれぞれ受信した符号と瞬時測度を求める。計算式が（2）での測度計算式と同じで、得られた二つのルートの測度はそれぞれ

。それらをそれぞれrノード対応の瞬時測度と加算し、累加測度を得る。加算プロセスでは、重み因子alphaを導入し、バリューが0より大きい且つ1以下で、具体の数値はシステム需要による。このようにする目的は、ノード深さの増加とともに、現在ノードから遠いノード測度の参考性をだんだん弱めることである。加算プロセスは下記のように示される：

、

。得られる累加測度はそれぞれ（3）で対応する

ストレージに保存される。

残りの符号シーケンスに対し同様に前記（2）~（4）の方法を採用し、ノード深さが符号シーケンスの深さNになるまで、選別・拡張を行う。最後の符号拡張後の瞬時測度を比較し、より小さいものは最終出力のデコードルートである。

上記ステップにより、本特許提示のファストデコード方法は毎回

個のノードだけを拡張するが、伝統方法は2^K-1次個のノードを拡張することが分かる。

が大きい場合、

のバリューが小さくてもいい、且つR_n<2^K-1を満足する。そのため、長さがNであるデコードシーケンスに対し、デコードの複雑度が大幅に下がっている。

実施例五
本実施例はOvTDMシステムを例とし説明する。二次元変調のOvTDMシステムに対し、トレリスグラフの原点から、重複重数Kがどれほど大きくても、二つの到達ノードしかない。それぞれこの二つノード支線に到達する瞬時測度を計算し、二つのノード到達の瞬時ルート測度からより小ほうを選び拡張する。それぞれ二つの支線を拡張する瞬時測度を計算し、この二つの到達ノードを記録する。各時刻は最大R_n個の到達ノード及びそのルートの瞬時測度だけを保留し、毎回最小瞬時ルート測度のノードから拡張する。拡張するごとに一つの到達ノードが増え、より大きい瞬時ルート測度をもつルート及びその測度を全部廃棄する。このようにトレリスグラフのデータフレームが終わるまで続ける、最小瞬時ルート測度の到達ノードのルートは判決出力である。下記からデコードステップを詳しく説明する。実施例ではR_n=2^rとする。

（1）初期前r個の符号ルートと対応測度を確定する。

長さがrである符号シーケンスは

、

、...

で、2次元変調に対し、総じて

種類の可能な組み合わせ情報があり、組み合わせの形は

である。そのため

次元のマトリックスを得られ、

と示す。その中、各行は1グループの長さがrである符号シーケンスを示す。それぞれ各グループの符号シーケンスと前r個の受信符号の瞬時測度を計算する。下記のように定義す
る：

。

その中、

は前

個の受信符号で、

はOvTDMシステムのウィンドウ関数で、

は

の第i行の第(r-j)個の符号である。この時、デコードは第r個のノードに到達し、

個のデコードルートUと

個の瞬時測度dを含み、各デコードルートのノード深さは全部rである。瞬時測度と対応のデコードルートをそれぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

（2）測度最小値と最大値を見つける。

（1）で得た

個の瞬時測度を順次に並べ替え、それぞれ測度最小と最大対応のインデックス

を見つけ、測度最小インデックス対応の瞬時測度は

である。測度最小対応のインデックスノード深さに1を足し、ノード深さはr+1となる。

（3）ノード拡張
測度最小のインデックス対応のデコードルートを拡張し、1と-1の二つの支線に拡張できる。即ちデコードルートは

と

となる。拡張後のデコードルートは総じて2^r+1個あるが、2^r 個のルートを保留すればいい。そのため、（2）で見つけた最大測度インデックス対応のデコードルートを削除し、1に拡張されたデコード支線を

インデックスが

であるストレージに保存し（-1支線で置き換えてもいい）、-1支線

は引き続きインデックスが

であるストレージに保存される。この時、デコードルートの中では

インデックス対応のノード深さだけはr+1であり、ほかのインデックスのノード深さはやはりrである。

（4）累加測度を計算する
拡張後の二つのルートでそれぞれ受信した符号と瞬時測度を求める。計算式が（2）での測度計算式と同じで、得られた二つのルートの測度はそれぞれ

。それらをそれぞれrノード対応の瞬時測度と加算し、累加測度を得る。加算プロセスでは、重み因子alphaを導入し、バリューが0~1であり、具体的な数値はシステム需要による。このようにする目的は、ノード深さの増加とともに、現在ノードから遠いノード測度の参考性をだんだん弱めることである。加算プロセスは下記のように示される：

、

。得られる累加測度はそれぞれ（3）で対応する

ストレージに保存される。

残りの符号シーケンスに対し同様に前記（2）~（4）の方法を採用し、ノード深さが符号シーケンスの深さNになるまで、選別・拡張を行う。最後の符号拡張後の瞬時測度を比較し、より小さいものは最終出力のデコードルートである。

上記ステップにより、本特許提示のファストデコード方法は毎回R_n個のノードだけを拡張するが、伝統方法は2^K-1次個のノードを拡張する必要があることが分かる。Kが大きい場合、R_nのバリューが小さくてもいい、且つR_n<2^K-1を満足している、そのため長さがNであるデコードシーケンスに対し、デコードの複雑度が大幅に下がっている。

実施例六
OvCDMシステムの構成に対し再度詳しく説明しない。実施例ではOvCDMシステムのエンコード支線数をK’チャンネルとし、エンコード制約長さをLとし、エンコード出力ベクトルの次元数をNとし、二次元変調を採用する。そのため、コードエレメントは＋1、−1である。エンコード支線数がK’チャンネルで、エンコード制約長さがLであるため、各状態の到達可能なノード数mは2^K’であり、総じて2^K’個の状態Sを含む。そのため、すべての状態の到達可能なノード数は総じて2^2K’である。実施例では、距離ストレージ05をR_n個とし、ルートストレージ07をもR_n個とする。その中、R_nが2^K’-1より小さいことで、デコードの複雑度を下げる。一つの実施例では、rをlog₂R_nの数値の切り下げとする。

（1）初期状態：
初期ノード状態（

）のルート測度をd_0、0=0とする。

（2）初期前r個の符号ルートと対応測度を確定する
長さがrである符号シーケンスは

、

、...

で、2次元変調に対し、総じて

種類の可能な組み合わせ情報があり、組み合わせの形は

である。そのため、

次元のマトリックスを得られ、

と示す。その中、各行は1グループの長さがrである符号シーケンスを示す。それぞれ各グループの符号シーケンスと前r個の受信符号の瞬時測度を計算する。下記のように定義する：

。
その中、

は前

個の受信符号で、

はOvCDMのエンコードマトリックスで、

は

の第i行の第(r-j)個の符号である。この時、デコードは第r個のノードに到達し、

個のデコードルートUと

個の瞬時測度dを含み、各デコードルートのノード深さは全部rである。瞬時測度と対応のデコードルートをそれぞれ距離ストレージ05とルートストレージ07に保存する。

（3）ノードの測度を計算する：
各ノードはトータルS個の状態を含み、第

個のノードに対しその測度を求める。方法は全部m個の前の状態からこの状態に遷移する理想信号符号と受信信号シーケンス

の間の測度

を計算する。その計算式は

である。

（4）累加測度を計算する：
現在ノードの各状態

のユークリッド距離

とそれぞれの出発状態

の測度

を加算し、新しいm個のルートの累加ユークリッド距離を生成する。加算プロセスでは、重み因子alphaを導入し、バリューが0~1であり、具体的な数値はシステム需要による。このようにする目的はノード深さの増加とともに、現在ノードから遠いノードの測度の参考性をだんだん弱めることである。

（5）ルート選別：
累加のユークリッド距離を並べ替え、累加ユークリッド距離最小のルートを選び拡張する。m個の支線を拡張でき、これらm個の支線に対し順次に現在ノード測度を求める。測度最小のルートを保留する同時に、残りの（m-1）個のルートを捨てる。この時、ストレージでは総じてR_n個のルート及び対応の測度を含んでいる。

（6）最終ルートの確定：
デコードが終わるまでステップ（3）-（5）を繰り返す。この時、ストレージでは総じてR_n個のルート及び対応のルートユークリッド距離を保留しているユークリッド距離最小のルートはデコード結果である。

実施例では、保留されるルート数R_nはデコードプロセスの保留情報を決めている。エンコード支線数がK’であるOvCDMシステムに対し、捨てられるルート数は2^2K’-R_nであるため、R_nは小さいほどデコードの複雑度は低い。しかしR_nは無限度に小さいわけがない。R_nが小さいほど、デコード性能の損失が大きく、同じエラーレート条件でより高い信号ノイズ比が必要となる。そのため、実際のシステム及びチャンネルにより、適切なR_nを選ぶ必要がある。デコードの複雑度を下げる同時、デコードの性能の損失が低いことを保証する。一般的には、R_nの値を2^{L（K’-4）}以上且つ2^{L（K’-2）}以下とする。この時、デコード性能を保証する同時に大幅にデコードの複雑度を下げることができる。

本出願提示のファストデコード方法及び装置は、OvXDMシステムに応用されるほかに、実際のモバイル通信システムにも応用できる。例えばTD-LTE、TD-SCDMA等のシステム。また、衛星通信、マイクロウェーブ視界通信、散乱通信、大気圏光通信、赤外線通信と水中通信などいかなる無線通信システムにも幅広く応用できる。本出願のファストデコード方法及び装置は、大容量の無線伝送にも、小容量の小型無線電気システムにも応用できる。

本特許提示のファストデコード方法は、デコードのルート拡張期間に、拡張されるノードを選別する。正しいルートはよりよい幾つかのルートの一つであるため、よりよいノードを選び拡張し、より悪いノードを廃棄し、後期にそれを拡張しないことにより、デコードの複雑度を下げ、システムのデコード効率を上げている。

上記内容は具体的な実施方法と結び合わせ、本出願に対しさらなる詳しい説明であり、本出願の具体的な実施はこれらの説明に限られると見なしてはならない。本出願の所属技術分野の一般技術者にとっては、本出願の構想を逸脱しない前提では、また若干簡単な変化や差し替えを行うことができるのである。

Claims (15)

1. OvXDMシステムに適用されるファストデコード方法は、下記ステップを含むことである：
   ステップ一、それぞれ前r個の符号の潜在するすべてのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算する；前記rはすべての符号の個数より小さい；
   ステップ二、算出された各測度を並べ替え、その小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
   ステップ三、現在保存されている各ルートの最後のノードを拡張し、拡張されたルートに対しそれと受信符号シーケンスの対応する受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度とその前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各ルートの累加測度を得る；前記瞬時測度は下記のようである：
   その中、V_rは前
   個の受信符号であり、
   はウィンドウ関数であり、
   は
   の第i行の第r-k番目の符号であり、
   は、長さが
   である符号シーケンスの
   次元のマトリックスである；
   ステップ四、前記加算後の各ルートの累加測度を並べ替え、その小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
   ステップ五、ステップ三で受信符号シーケンスで最後の符号対応のノードまで拡張し、ステップ四でそれと相応に対応する受信符号シーケンスの中の小さいR_n個測度及びそれぞれ対応のルートを保存した場合は停止し、そうでなければ、ステップ三とステップ四を繰り返す；
   ステップ六、測度最小のルートを選びデコードルートとし、判決出力をする；
   その中、R_nは１より大きい正の整数であり、且つOvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さいことを特徴とするOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法。
2. 前記OvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムことを特徴とする請求項1記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法。
3. 前記OvXDMシステムがOvTDMシステム又はOvFDMシステムである場合は、前記R_nがM ^K-1 より小さく、且つM^K-4以上であり、Kは受信符号の重複回数であり、Mはシステムの変調次元であり、Mのバリューが2以上の整数であり、
   前記OvXDMシステムがOvCDMシステムである場合、前記R_nはM^{L（K’-2）}より小さく、且つM^{L（K’-4）}以上であり、K’は受信符号のエンコード支線数であり、Lは受信符号のエンコード制約長さことを特徴とする請求項2記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法。
4. rがlog_MR_nの数値の切り下げであり、M はシステムの変調次元であり、バリューが2以上の整数であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード方法。
5. OvXDMシステムに適用されるファストデコード装置であって、第一計算モジュールと、第一ソーティングモジュールと、拡張モジュールと、第二計算モジュールと、第二ソーティングモジュールと、判決出力モジュールとを含み、
   第一計算モジュールは、それぞれ前r個の符号の潜在する全てのルートと前r個の受信符号の間の測度を計算することに使われる；
   第一ソーティングモジュールは、算出された各測度を並べ替えることに使われる；
   R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージは、それぞれ第一ソーティングモジュールで得た、小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存することに使われる；
   拡張モジュールは、現在保存される各ルートの最後のノードに対しM次元拡張を行うことに使われる；
   第二計算モジュールは、拡張されたルートに対しそれと受信符号シーケンスの対応する受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度とその前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各ルートの累加測度を得ることに使われる；前記瞬時測度は下記のようである：
   その中、Vrは前
   個の受信符号であり、
   はウィンドウ関数であり、
   は
   の第i行の第r-k番目の符号であり、
   は、長さが
   である符号シーケンスの
   次元のマトリックスである；
   第二ソーティングモジュールは、第二計算モジュールで得た前記加算後の各ルートの累加測度に対し並べ替えることに使われ、その小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートは、前記R_n個距離ストレージ及び対応のRn個ルートストレージでの値を更新することに使われる；拡張モジュール、第二計算モジュールと第二ソーティングモジュールは作業を繰り返し、拡張モジュールが受信符号シーケンスで最後の符号対応のノードまで拡張し、R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージがそれぞれ対応の受信符号シーケンス全体の小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存した場合は停止する；
   判決出力モジュールは、保存されている測度最小の距離ストレージ対応のルートストレージで保存されるルートを選び、デコードルートとし、判決出力をする；
   その中、R_nは１より大きい正の整数であり、需要によりそれをプリセットし、OvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さいことを特徴とするOvXDMシステムに適用されるファストデコード装置。
6. 前記OvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステムである場合は、前記R_nはM^K-1より小さく、且つM^K-4以上であり、Kは受信符号の重複回数で、Mはシステムの変調次元で、バリューが2以上の整数であることを特徴とする請求項5記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード装置。
7. 前記OvXDMシステムがOvCDMシステムである場合は、前記R_nはM^{L（K’-2）}より小さく、且つM^{L（K’-4）}以上であり、K’は受信符号のエンコード支線数であり、Lは受信符号のエンコード制約長さことを特徴とする請求項5記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード装置。
8. rがlog_MR_nの数値の切り下げことを特徴とするその中、Mはシステムの変調次元で、バリューが2以上の整数であることを特徴とする請求項5-7のいずれか記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード装置。
9. 請求項5〜8のいずれか記載のOvXDMシステムに適用されるファストデコード装置を含み、
   前記OvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムであることを特徴とするOvXDMシステム。
10. OvXDMシステムのファストデコード方法は、下記ステップを含むことである：
    ステップ一、それぞれ前r個の符号の潜在するすべてのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算する；
    ステップ二、算出された各測度を並べ替え、その小さいRn個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
    ステップ三、現在保存されている最小測度の対応するルートを拡張し、拡張されたルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各拡張ルートの累加測度を得る；
    ステップ四、前記各拡張ルートの累加測度、及び保存されているほかの拡張してないR_n-1個測度を並べ替え、その小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存する；
    ステップ五、ステップ三で現在保存されている最小測度対応のルートを拡張する後に、受信符号シーケンスの深さに到達した時に、拡張されたルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度を比較し、最小の瞬時測度対応のルートをデコードルートとし、そうでなければ、ステップ三とステップ四を繰り返す；
    その中R_nは１より大きい正の整数であり、且つOvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さいことを特徴とするOvXDMシステムのファストデコード方法。
11. ステップ三で、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算する時に、累加測度は重み因子と相乗してから瞬時測度と加算し、
    前記重み因子のバリューは0より大きい且つ1以下であることを特徴とする請求項10記載のOvXDMシステムのファストデコード方法。
12. rがlog_MR_nの数値の切り下げであり、Mはシステムの変調次元を示し、バリューが2以上の整数であることを特徴とする請求項10記載のOvXDMシステムのファストデコード方法。
13. OvXDMシステムのファストデコード装置であって、第一計算モジュールと、第一ソーティングモジュールと、拡張モジュールと、第二計算モジュールと、第二ソーティングモジュールと、出力比較モジュールと、を含み、
    第一計算モジュールは、それぞれ前r個の符号の潜在するすべてのルートと受信符号シーケンスの前r個の受信符号の間の測度を計算することに使われる；
    第一ソーティングモジュールは、算出された各測度を並べ替えることに使われる；
    R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージは、それぞれ第一ソーティングモジュールで得た、小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートを保存することに使われる；
    拡張モジュールは、現在保存されている最小測度対応のルートを拡張することに使われる；
    第二計算モジュールは、拡張モジュールの拡張したルートに対しそれと対応の受信符号の間の瞬時測度を計算し、各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算し、現在時刻加算後の各拡張ルートの累加測度を得ることに使われる；
    第二ソーティングモジュールは、第二計算モジュールで算出した前記各拡張ルートの累加測度、及び保存されているほかの拡張してないR_n-1個の測度を並べ替えることに使われ、その小さいR_n個の測度及びそれぞれ対応のルートは、前記R_n個距離ストレージ及び対応のR_n個ルートストレージの値を更新することに使われる；
    拡張モジュールが現在保存されている最小測度対応のルートを、受信符号シーケンスの深さまで拡張する時に、第二計算モジュールが拡張モジュールの拡張したルートに対しそれと対応受信符号の間の瞬時測度を計算した場合、出力比較モジュールは各瞬時測度を比較し、最小の瞬時測度対応のルートをデコードルートとし、そうでなければ、拡張モジュール、第二計算モジュールと第二ソーティングモジュールは作業を繰り返す；
    その中R_nは１より大きい正の整数であり、且つOvXDMシステム対応のトレリスグラフのノード数より小さいことを特徴とするOvXDMシステムのファストデコード装置。
14. 第二ソーティングモジュールが各瞬時測度と前の時刻対応の累加測度を加算する時に、前の時刻の累加測度が先に重み因子と相乗してから瞬時測度と加算する重み因子モジュールを含み、
    前記重み因子モジュールの重み因子のバリューは0より大きい且つ1以下であることを特徴とする請求項13記載のOvXDMシステムのファストデコード装置。
15. rがlog_MR_nの数値の切り下げであり、Mはシステムの変調次元を示し、バリューが2以上の整数であることを特徴とする請求項13記載のOvXDMシステムのファストデコード装置。