JPH04215334A - 少なくとも２個のアンテナを有するビタビ受信機のフェージングの影響を減少させる方法 - Google Patents

少なくとも２個のアンテナを有するビタビ受信機のフェージングの影響を減少させる方法

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JPH04215334A
JPH04215334A JP3022282A JP2228291A JPH04215334A JP H04215334 A JPH04215334 A JP H04215334A JP 3022282 A JP3022282 A JP 3022282A JP 2228291 A JP2228291 A JP 2228291A JP H04215334 A JPH04215334 A JP H04215334A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、妨害を受けやすいチャ
ネルにわたって受信機が無線信号を受信する際、少くと
も２個のアンテナを有するビタビ受信機のフェージング
の影響を減少させる方法であり、受信機が相互に隔置さ
れているアンテナに現われる信号を受信する段階と、ア
ンテナから受信したアンテナ信号まで受信された信号を
サンプルする段階と、チャネル見積り、すなわちチャネ
ル伝達関数の見積りを形成する段階と、符号がビタビ・
アルゴリズムの状態遷移用に予想されるビタビ・アルゴ
リズムにしたがってビタビ受信機のイコライザにおける
信号処理段階とを含んで成る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】信号の無線伝送中に生じる１つの共通な
問題は、信号が妨害、すなわちフェージングの結果とし
て消されることである。この問題は、しばしば生じるフ
ェージングによる妨害のフィールドの中を自動車受信機
が移動する自動車無線伝送において明らかである。フェ
ージング影響を減少させる１つの既知の方法は、２個以
上の相互に隔置されたアンテナを有する受信機、例えば
１９８９年７月２０日発行、エレクトロニクス・レター
第１５号、第２５巻に記載されたＬ．Ｂ．ロープス（Ｌ
．Ｂ．Ｌｏｐｅｓ）：狭帯ＴＤＭＡ自動車無線システム
用空間／時間結合ダイバーシチ技法のような相互に隔置
された２組以上のアンテナを有する受信機を使用するこ
とである。伝送ディジタル無線信号は、第１アンテナに
より受信されかつ適当な選択された間隔によりやがて遅
延される。無線信号は、信号が遅延信号に加算されてそ
の加算信号がビタビ・イコライザのようなイコライザで
処理される第２アンテナによっても受信される。本明細
書は、遅延の長さによりビット誤りカウントが減少する
ことを開示している。もう１つの別法は、「自動車通信
設計の基礎」の中で米国インディアナ州ハワードＷ．サ
ムズ（ＨｏｗａｒｄＷ．Ｓａｍｓ）株式会社のウィリア
ムＣ．Ｙ．リー（ＷｉｌｌｉａｍＣ．Ｙ．Ｌｅｅ）によ
って説明されたように数個のアンテナを装備する受信機
を用いることである。本書の第３．５．１節において、
いくつかの例は別々のアンテナが２個の受信増幅器から
の信号によるフェージング防止のために追加される方法
を示している。フェージングを防止するように別のアン
テナを持つ２個の受信増幅器からの信号をフェージング
防止に役立つように、追加できる方法を示している。デ
ィジタル信号伝送の場合は、この追加は信号の正しい位
相加算を必要とすることを困難にする。個々のアンテナ
によって受信された信号は、アンテナによって受信され
た信号が十分強い強度を有するときでさえ、相互に妨害
して打消し合うことがある。したがって達成困難な信号
を位相ロックすることが特に雑音妨害を受ける高速フェ
ージングチャネルで必要となる。低速可変位相ロックは
そのような雑音妨害の場合に有利に使用されるが、高速
フェージングは高速可変位相ロックを必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フェージングの作用を
減少させるように相互に隔置されたアンテナから得られ
る受信信号の処理に関する前述の問題は、本発明による
下記方法により解決される。各アンテナについて見積り
があり、アンテナに延びるチャネルについての伝達関数
が見積られる。それぞれのチャネル見積りの助けを借り
て新旧の各アンテナ信号のビタビ・アルゴリズムの新旧
状態間の各状態遷移について計算が行われる。個々のア
ンテナ信号の部分メートル値は相互に重みを付けて新旧
状態間の遷移時のメートル値を計算するのに用いられる
。
【０００４】本発明は、下記請求項に示された特徴を有
することを特徴とする。
【０００５】本発明の模範的な実施例を付図について、
これから一段と詳しく説明する。
【０００６】
【実施例】時分割無線通信用無線伝送システムは第１図
に概略的に示されている。送信機は送られた情報信号を
受信しさらにそれに対応するディジタル符号ｓを発生す
るユニット１を有する。周知の技法によって、これらの
符号はディジタル／アナログ変換および変調で供給され
かつユニット２からアナログ信号Ｙとして伝送される。 信号Ｙは、Ｒの数だけある受信ユニット３を有する各受
信機によって傍受される、各受信ユニットは、アンテナ
４を有しかつそれぞれのアナログ／ディジタル変換器５
に接続される。これらの変換器は、アンテナ４からの受
信信号を受信アンテナ信号Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）に変換
する。 参照記号ｋは数字ｋによってサンプリング時点を識別す
る一方、参照記号ｒは、信号が１以上Ｒ以下であるｒ番
目のアンテナから到達することを示す。受信アンテナ信
号Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）は、本発明の方法によって信号
が処理されるユニット６に送られる。ユニット６は、ビ
タビ・アルゴリズムを実行する装置およびチャネル伝達
関数を見積る装置を含む。ユニットは、ディジタル符号
ｓに対応する見積り符号ｓ（バー）を作る。送信信号Ｙ
は、伝送中に、見積り符号ｓ（バー）が受信機内で減少
される場合の妨害の影響、とりわけフェージングによっ
て妨害される。以下で詳細に説明されるように、これは
、アンテナ４が少なくとも２個、つまりＲが２以上であ
るという点により、かつ受信アンテナ信号Ｓｉｎ　，ｒ
　（ｋ）がユニット６内で、本発明の方法によって処理
されるという点により達成される。
【０００７】前述のように、本実施例による無線伝送シ
ステムは、第２図によるｔが時間を表わす１とＮとの分
離タイム・スロットで時分割される。各時間スロットｆ
は、同期シーケンスＳＯおよび伝送すべき情報を含むデ
ータ・シーケンスＤＯを含んだ信号シーケンスＳＳを伝
送することができる。信号シーケンスＳＳは２進情報を
含むが、前述の符号は、第３図に示されるように、例え
ば直角変調によって変調することができる。ＩおよびＱ
で表わされる軸による複素数の平面において、変調され
た符号の４つの可能値は２進数００、０１、１０または
１１で各々直角にマークされる。そのように変調された
符号の伝送所要時間は符号時間ＴＳで示される。
【０００８】いわゆるレイリー・フェージングと呼ばれ
る前述信号フェージングは次のように生じる。第４図は
送信信号Ｙを反射する２つの建造物７および８を示す。 移送の結果として、反射された信号は建造物間で相互に
妨害し合い、その結果さらに信号長さのふくらみおよび
節点を交互させて規則正しい干渉パターンを生じること
がある。干渉パターンを通して移動する自動車受信機９
は、信号長さが極めて低い節点を繰り返し通過する。信
号フェージングのより詳しい説明は、ウィリアムＣ．Ｙ
．リー（Ｗｉｌｌｉａｍ　　Ｃ．Ｙ．Ｌｅｅ）による前
記参考文「自動車通信設計の基礎」の第１章に示されて
いる。
【０００９】前述のユニット６は第５図により一段と詳
細に示されており、単純化するためにアンテナ数Ｒを３
に限定している。本図は、ディジタル信号ｓに影響を及
ぼす実際の伝送チャネル用伝達関数ｈを符号化するブロ
ック１０をも示す。伝達関数ｈは送信ユニット２、信号
Ｙの無線伝送、受信ユニット３およびアナログ／ディジ
タル変換器５を含む。ユニット６は符号シーケンス発生
器９、各アンテナ４のためのチャネル見積り回路１７、
メートル計算ユニット１１およびビタビ・アルゴリズム
によって信号処理を行う分析器１２を含む。部分チャネ
ル見積りｈｅｓｔ　，ｒは、各チャネル見積り回路１７
内で計算される。各部分チャネル見積りは周知の方法で
、すなわち符号シーケンス発生器９で発生された同期シ
ーケンスＳＯと送信された同期シーケンスＳＯ用の受信
されたアンテナ信号Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）を比較するこ
とによって計算される。部分チャネル見積りｈｅｓｔ　
，ｒは同期シーケンスＳＯの助力で各信号シーケンスＳ
Ｓで１度計算され、かつデータシーケンスＤＯの間中一
定期間持続されることが本実施例で予想される。しかし
、周知の方法、例えば「情報論のＩＥＥＥ会報」の中で
１９７３年１月、エフ．アール．マギー．ジュニア（Ｆ
．Ｒ．Ｍａｇｅｅ　　Ｊｒ．）およびジェイ．ジー．プ
ローキス（Ｊ．Ｇ．ＰｒｏａＫｉｓ）著「符号間干渉が
ある場合のディジタル信号化の適合した最大可能なシー
ケンス見積り」で説明された方法で、部分チャネル見積
りｈｅｓｔ　，ｒを適合させることができる。
【００１０】データ・シーケンスＤＯが送信された場合
、受信されたアンテナ信号Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）は、伝
送情報として得られる。多数のＭ＝ＶＤ−１　の状態を
有するこれらの信号は、前述のビタビ・アルゴリズムに
よって分析される。Ｖは、符号が予想することができる
多数の値であることを示し、例えば第３図に示される符
号の場合はこの値がＶ＝４であることを示す。Ｄは、符
号時間ＴＳにおいて伝送チャネルに対する時間分散を示
しかつ示された実施例ではＤ＝２であると予想される。 これは、ビタビ・アルゴリズムが、受信アンテナ信号Ｓ
ｉｎ　，ｒ　（ｋ）の所望された処理を実行することが
できるＭ＝４の状態を有することを意味する。ビタビ・
アルゴリズムのより詳細な説明は、例えば「ＩＥＥＥの
手続き」の１９７３年３月第３号、第６１巻のジー．デ
ィー．フォーネイ．ジュニア（Ｇ．Ｄ．Ｆｏｕｎｅｙ．
Ｊｒ）著「ビタビ・アルゴリズム」より得られる。符号
シーケンス発生器９は、古い状態Ｔｊ　から新しい状態
Ｔｉ　へのビタビ・アルゴリズムにおける状態遷移ΔＴ
ｉｊ用符号Ｓ（ΔＴｉｊ）のシーケンスを予想する。チ
ャネル見積りｈｅｓｔ　，ｒの助力で予想された入力信
号は下記方程式によって計算される。
【数１】 　　　　　　Ｓａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ）＝ｈｅｓｔ
　，ｒ＊　＊　Ｓ（ΔＴｉｊ）ただし、符号は合成（ｃ
ｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を示す。第６図に関してこれか
ら説明されるように、状態遷移ΔＴｉｊの今後の選択の
ための部分メートル値ｍｒ　（ΔＴｉｊ　，ｋ）は、予
想入力信号Ｓａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ）および受信ア
ンテナ信号Ｓｉｎ　，ｒ（ｋ）の助力で計算される。
【００１１】この図はビタビ分析器１２およびメートル
計算ユニット１１を表わす。このユニットは各部分チャ
ネル見積りｈｅｓｔ　，ｒ用の算術回路１３および係数
回路１４を含む。算術回路１３は下記方程式によって部
分メートル値を計算するために働く。
【数２】 　　　　　　ｍｒ　（ΔＴｉｊ　，ｋ）＝｜Ｓｉｎ　，
ｒ　（ｋ）−Ｓａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ）｜２　．た
だし、上述と同様に、参照符号ｋは表示されたサンプリ
ング時間、指数ｒはどのアンテナであるかを示し、また
ΔＴｉｊはビタビ・アルゴリズムによる状態遷移のどれ
であるかをそれぞれ示す、示された実施例の場合、図示
されるように、このアルゴリズムは、各新しい状態に４
つの遷移を有する２進数００、０１、１０、１１で示さ
れたＭ＝４の状態を持ち、つまり合計１６の状態遷移を
持つ。メートル値はそれら各々の状態遷移を下記方程式
によって計算される。
【数３】 この場合、Ｋｒ　は回路１４内の係数を示しかつ重み付
き加算はすべてのアンテナＲ用加算器１５内で実行され
る。ビタビ・アルゴリズムによって、Ｍ（Ｔｊ　，　ｋ
−１）の大きさは、示されたサンプリング点ｋに先行す
る１つの符号時間ＴＳのサンプリング点ｋ−１における
古い状態Ｔｊ　用の選択メートル値に関係する。古いメ
ートル値は加算器１６における部分メートル値の重み付
き合計と共に増加される。ビタビ・アルゴリズムによる
新しい状態Ｔｉ　への遷移における最小メートル値は下
記方程式で選択される。
【数４】
【００１２】つまりメートル値Ｍ（Ｔｊ　，　ｋ）は示
されたサンプリング時点ｋにおける新しい状態用選択値
である。見積り符号ｓ（バー）を定めるために、メート
ル値Ｍ（Ｔｊ　，　ｋ）はビタビ・アルゴリズムによっ
て使用される。メートル値はまた、次のサンプリング時
点ｋ＋１におけるメートル値の計算を続行するために記
憶される。
【００１３】重み付き部分メートル値用係数Ｋｒ　は多
様な方法で選択される。もう１つの簡単な別法によると
、すべての係数は一定でありかつ相互に等しくつまり第
６図に示された例をとると、Ｐが一定であれば、Ｒ＝３
の場合Ｋｒ　はＰの　１／３　に等しい。この方法は、
信号の強さが良好な場合に、十分に発達したフェージン
グに伴う１本のアンテナ４の無線信号は１本のアンテナ
の信号としてメートル計算において同じ重りを有する。 さらに複雑な別法によると、Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）によ
る受信アンテナ信号の強さは制御回路１８で測定されか
つ係数Ｋｒ　の値はこの信号の強さ次第で制御回路によ
り予想される。もう１つの便利な実施例によると、Ｋｒ
　は、下記方程式によるようにそれぞれ受信アンテナ信
号内のエネルギーに比例する。
【数５】Ｋｒ　＝Ｃ　・｜Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）｜２　
．この場合、前述のように係数Ｋｒ　の合計がＰと等し
くなるように、Ｃは選択された定数を示す。
【００１４】
【発明の効果】本発明は無線通信用時分割システムに関
して説明された。しかし、本発明は、例えば周波数分割
無線通信用システムのような他のシステムに適用するこ
とも可能である。そのようなシステムにおいては、メッ
セージ開始時において１度ずつチャネル見積りを形成す
るのに使用される同期シーケンスを伝送するには十分で
ある。チャネル見積りは、この時間内に中断されない送
信信号の助力で、その後メッセージ全体に適合される。 システムの速度要求が限られる場合、例えば１９８０年
１１月第１１号、第ＣＯＭ−２８巻の「通信のＩＥＥＥ
会報」のディー．エヌ．ゴダード（Ｄ．Ｎ．Ｇｏｄａｒ
ｄ）著「２次元データ通信システム内の自己回復平等化
およびキャリア・トラッキング」で述べられた方法で、
同期シーケンスが十分でなくてもチャネル見積りを形成
することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】送信機、受信機および中間妨害チャネルを含む
無線伝送システムの概略を示す図。
【図２】時分割伝送システム用タイム・スロット、およ
び信号シーケンスのタイム・スロット信号シーケンスを
示す図。
【図３】伝送符号の個々の値を示す図である。
【図４】２つの建造物間の信号干渉パターン内で移動す
る自動車受信機を示す図。
【図５】本発明の方法によって信号を処理する受信機を
示す概略ブロック図である。
【図６】図５の受信機の部分をより詳細に示す概略ブロ
ック図である。
【符号の説明】
１　　ディジタル符号発生ユニット ２　　アナログ信号伝送ユニット ３　　受信ユニット ４　　アンテナ ５　　アナログ／ディジタル変換器 ６　　信号処理ユニット ７，８　　建造物 ９　　自動車受信機（図４） ９　　符号シーケンス発生器（図５） １０　　符号化ブロック １１　　メートル計算ユニット １２　　ビタビ分析器 １３　　算術回路 １４　　係数回路 １５，１６　　加算器 １７　　見積り回路 １８　　制御回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　受信機が妨害を受けやすいチャネルで
    無線信号を受信する前記受信機の少くとも２個のアンテ
    ナを有するビタビ受信機のフェージングの影響を減少さ
    せる方法であって、相互に空間に隔置されているアンテ
    ナに現われる信号を受信する段階と、アンテナから受信
    した信号を受信アンテナ信号にサンプルする段階と、チ
    ャネル見積り、すなわちチャネル伝達関数の見積りを形
    成する段階と、ビタビ・アルゴリズムの状態遷移用の符
    号が予想されるビタビ・アルゴリズムにしたがってビタ
    ビ受信機のイコライザーにおいて信号を処理する段階と
    を含む方法であり、チャネル見積りは示されたサンプリ
    ング時点（ｋ）における方法を有する個別のアンテナ（
    ４）に属する少なくとも２つの（Ｒ）部分チャネル見積
    り（ｈｅｓｔ　，ｒ）を含むことを特徴とし、部分チャ
    ネル見積り（ｈｅｓｔ　，ｒ）の助けを借りて予想され
    た記号（Ｓ（ΔＴｉｊ））から予想された入力信号（Ｓ
    ａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ）を形成し、この場合個々の
    部分チャネル見積り（ｈｅｓｔ　，ｒ）用の予想された
    入力信号（Ｓａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ））はビタビ・
    アルゴリズムの各状態遷移（ΔＴｉｊ）用に形成される
    前記予想された入力信号（Ｓａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ
    ））を形成する段階と、部分チャネル見積りおよび対応
    する予想された入力信号（Ｓａ　，ｒ（ΔＴｉｊ　，ｋ
    ））に属する受信アンテナ信号（Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ）
    ）次第で個々の部分チャネル見積り（ｈｅｓｔ　，ｒ）
    用の部分メートル値（ｍａ　（ΔＴｉｊ　，ｋ））を形
    成する段階と、個々の部分チャネル見積り（ｈｅｓｔ　
    ，ｒ）に属する部分メートル値（ｍｒ　（ΔＴｉｊ　，
    ｋ））の重み付き（Ｋｒ　）の和と共に増加される示さ
    れたサンプリング時点（ｋ）に先行するサンプリング時
    点（ｋ−１）で古い状態（Ｔｊ　）用のビタビ・アルゴ
    リズムにしたがって選ばれたメートル値（Ｍ（Ｔｊ　，
    　ｋ−１））のような、ビタビ・アルゴリズムにおいて
    古い（Ｔｊ　）と新しい（Ｔｉ　）との間に、示された
    状態遷移（ΔＴｉｊ）に対してメートル値（Ｍ（ΔＴｉ
    ｊ　，ｋ））を形成する段階と、示された状態遷移（Δ
    Ｔｉｊ）用のメートル値（Ｍ（ΔＴｉｊ　，ｋ））に対
    応し、新しい状態（Ｔｉ　）および新しい状態（Ｔｉ　
    ）に対する遷移でこれらのメートル値（Ｍ（ΔＴｉｊ　
    ，ｋ））の内の最小値（Ｍ（Ｔｊ　，　ｋ））をビタビ
    ・アルゴリズムによる選択に対するすべての状態遷移（
    ΔＴｉｊ）用メートル値を形成する段階とをさらに含む
    、ことを特徴とするビタビ受信機のフェージングの影響
    を減少させる方法。
  2. 【請求項２】　　受信アンテナ信号（Ｓｉｎ　，ｒ　（
    ｋ））と対応する予想された入力信号（Ｓａ　，ｒ（Δ
    Ｔｉｊ　，ｋ））との差の絶対値次第で個々の部分メー
    トル値（ｍｒ　（ΔＴｉｊ　，ｋ））を形成する段階を
    有することを特徴とする請求項１記載による方法。
  3. 【請求項３】　　部分メートル値（ｍｒ　（ΔＴｉｊ　
    ，ｋ））の重み付き用の係数（Ｋｒ　）のすべてが同じ
    値（Ｋｒ　＝Ｐ／Ｒ）を有する段階を含むことを特徴と
    する請求項１または２記載による方法。
  4. 【請求項４】　　対応する受信アンテナ信号（Ｓｉｎ　
    ，ｒ　（ｋ））の振幅次第で部分メートル値（ｍｒ　（
    ΔＴｉｊ　，ｋ））の重み付き用の係数（Ｋｒ　）を選
    ぶ段階を有することを特徴とする請求項１または２記載
    による方法。
  5. 【請求項５】　　部分メートル値（ｍｒ　（ΔＴｉｊ　
    ，ｋ））の重み付き用係数（Ｋｒ　）は受信アンテナ信
    号（Ｓｉｎ　，ｒ　（ｋ））のエネルギーに比例する段
    階（Ｃ）であることを特徴とする請求項４記載による方
    法。
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