JPH05504872A - チャンネル等化によるソフト判定復号方法 - Google Patents

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】 チャンネル等化によるソフト判定復号方法発明の分野 本発明はソフト判定復号（ｓｏｆｔ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ｄｅｃｏｄｉｎｇ）に 関する さらに詳しくは、時間分散（ｔｉｍｅ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ）信号を有する通信 システムにおいて、本発明は等忙中のソフト判定復号に関する。

本発明は特に、受信機において、所定のセントのシンボルのうちどれが伝送され なかを、このセット内のシンボルの数よりも多い数の可能な値を有する回復され た信号に対して動作する誤り訂正または検出デコーダを用いて判定するソフト判 定復号と呼ばれる方法に関する。さらに詳しくは、時間分散信号を有する通信ネ ットワークにおいて、本発明は等忙中に導出された情報を用いるソフト判定復号 に関する。

発明の背景 フェージング無線チャンネルなどの劣化の影響を受けやすい媒体上のデジタル伝 送では、ある程度の劣化にもかかわらず情報を回復できるように伝送情報を時間 的に分散するため、畳み込み誤り訂正符号化が用いられる。劣化した信号から元 の伝送された情報を再現するため、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）アルゴリズム・チ ャンネル復号のような誤り訂正復号方法が用いられる。

デジタルｔ！＃線電話システムでは、高速デジタル無線伝送は伝送経路中の建物 や他の物体からの複数の反射や反響に起因する深刻なシンボル間干渉（Ｉ　Ｓ　 Ｉ）を受ける。このＩＳＩは、シンボル時間の大部分に相当する量だけ遅延され て受信機にさまざまな反射が現われる極めて遅延拡散されたチャンネルにおいて 、特に深刻である。従って、信号に対するマルチパス時間分散効果を考慮して、 時間的に反響を再整合しようとする適応等化が誤り訂正または検出の前に用いら れる。問題は、等化がコンポジット・マルチパス信号で伝搬される情報をふるい にかけて、受信された各シンボルについて確定的な判定、すなわち「ハード判定 」を行うことを試みることである。例えば、わずか２つのシンボルのうち一つを 送出することのできるバイナリの場合、等化器の出力は２つの値のうち一つのみ しかとりえで、これらの値は等化器のハード判定という。

「ソフト情報」を設けることにより、個々に伝送されるシンボルの値についてさ らに良好な判定ができることは十分認ｉｔされている。すなわち、誤り訂正中に 、シンボルが受信されたときの信号の品質がデコーダ側でわがっている場合、伝 送されたシンボルの真の値が実際に何であるかについてより良好な判定を下すこ とができる。このソフト情報は、任意のシンボル検出における信頼水準を表す。

しかしこのようなソフト情報は等化によって除去されるのが一般的であった。

ソフト情報は、信号の品質情報（信号強度、雑音および歪）の多い時点で、無線 復ｙＩ器（ＲＦ、ＩＦまたは弁別段）おいて、あるいはその前段で生成するのが 常識である。例えば、Ｔａｄａｓｈｉ　Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、　”５ｏｆｔ　Ｄ ｅｃｉｓｉｏｎＤｅｃｏｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｌｏｃｋ　Ｃｏｄｅｓ　Ｕｓｉｎｇ 　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ＳｉｇｎａｌＥｎｖｅｌｏｐｅ　ｉｎ　Ｄｉｇ目ａｌ　Ｍ ｏｂ目ｅ　Ｒａｄｉｏ″、　ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ　ｏｎ　５ｅｌｅｃｔｅｄ 　Ａｒｅａｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｍ、、　Ｖｏｌ、　７゜Ｎｏ、Ｉ、　Ｊａｎｕａｒ ｙ　１９８９または−Ｍｏｄｕｌａ目ｏｎ　ａｎｄＣｈａｎｎｅｌ　Ｃｏｄｉｎ ｇ　ｉｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｒａｄｉ。

Ｔｅ１ｅｐｈｏｎｙ＋、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｄｉｃ 　Ｓｅｍ１ｎａｒｏｎ　Ｄｉｇｉｚａｌ　Ｌａｎｄ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｒａｄｉｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ。

Ｅｓｐｏｏ、　Ｆｉｎｌａｎｄ、　５−７　Ｆｅｂｒｕａｒｙ、　１９８５゜ｐ ｐ、２＋９−２２７を参照。しかし、フンポジット信号のエンベロープは極めて 遅延拡散されたチャンネルで誤った信号を発生することは広く認ｉｌｌされてい ない。これは恐らく個々の信号経路が高速に信号エンベロープを変化させ、ある 受信機のスピードにおける従来のレイリー・フェージング（Ｒａｙｌｅｉｇｈ　 ｆａｄｉｎｇ）で知られているものよりもはるかに高速に変化する現象（以下「 マイクロフェージング（ｍｉｃｒｏｆａｄｉｎｇ）Ｊという）に因るためであろ う。

本発明はこれらの欠点を克服し、以下に説明する利点を実現することを目的とし 、フェージング、マイクロフェージングおよびシンボル間干渉により、コンポジ ット信号エンベロープはソフト情報を生成する為に適切でをいという認識を利用 する。

発明の概要 時間分散信号を有する通信ネットワークにおいて、ソフト判定復号方式が提供さ れる。この方式は、時間分散信号を無線受信する段階と、これらの時間分散効果 を少なくとも部分的に等化する段階と、信号に含まれる情報を回復する段階と、 少なくとも部分的に等化された信号の絶対値（回復される少なくとも一部の情報 が分散される期間中に信号から得られる数値によって調整（ｓｃａｌｅ）される ）に回復された情報を乗じる段階と、ビタビ・アルゴリズムチャンネル復号の誤 り訂正方法により、乗じられた情報を誤り訂報は等化処理内から生成される。

図面の説明 本発明のさらなる目的、Ｓ黴および利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明 から明らかになり、本発明の好適な実施例を実施するための最良の形態について 理解されよう。

唯一の図面は、本発明の好適な実施例のブロック図である。

詳細な説明 唯一の図面は、本発明の好適な実施例のブロック図である。この図では、受信機 （ＲＦ／ＩＦ）を有する無線装置。

等比容（ＥＱ）およびチャンネル・デコーダ（デコーダ）が直列に結合されて示 されている。受信機は無線周波（ＲＦ）段、中間周波（Ｉ　Ｆ）段および復調（ ＤＥＭＯＤ）段を有し、等比容（ＥＱ）はチャンネル整合フィルタ（ＭＦ）およ び最尤シーケンス推定器（ｍａｘｉｍｕｍ　１ｉｋｅｌｉｈｏｏｄｓｅｑｕｅｎ ｃｅ　ｅｓｔｉｍａｔｏｒ：　ＭＬ　Ｓ　Ｅ）を有し、これらはすべて当業者に は周知である（Ｇ、　Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ、　”ＡｄａｐｔｉｖｅＭａｘｉｍ ｕｍ　Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｆｏｒＣａｒｒｉｅｒ−Ｍｏ ｄｕｌａｔｅｄ　Ｄａｔａ−Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓ＋ｅｍｓ−ＩＥ ＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｃｏｍｍ、、　Ｖｏｌ、　Ｃ０Ｍ−２２，Ｎｏ、５．　Ｍ ａｙ＋９７４．　ｐｐ、　６２４−６３６およびＦｉｇｕｒｅ　２　ｏｆ　Ｄ’ 　Ａｖｅｌｌａ。

Ｍｏｒｅｎｏ　＆　５ａｎｔ’Ａｇｏｓ目ｎｏ、　ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　 ｏｎＳｅｌｅｃｔｅｄ　Ａｒｅａｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｍ、　Ｖｏｌ、　７．　Ｎｏ 、Ｉ。

Ｊａｎｕａｒｙ、　１９８９．　ｐｐ、　１２２−１２９を参照）。複合同期相 関器（ｃｏｍｐｌｅｘ　５ｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｃｏｒｒｅｌａｔｏ ｒ）　（米国特許第４，８２９，５４３号および第４，８５２，０９０号と同様 であり、これらは共にモトローラ社に譲渡されている）は、整合フィルタ（ＭＦ ）の係数を与える。

従来、遅延拡散特性を有する無線周波デジタル信号は受信され、中間周波数に変 換され、ｎサンプル／シンボルに復調される。整合フィルタ（ＭＦ）は、マルチ パス・チャンネル特性に整合され、マルチパス反響を近似的に考慮して再整合し 、ＭＬＳＥは受信されたシンボルについて一度に一つのシンボルの「ハード」　 （±１）判定を行う。通常、ビタビ・アルゴリズム・チャンネル・デコーダ（デ コーダ）は、ハード判定について誤り訂正を行い、送信情報を復号することを試 みる。

従来の常識に基づいて無線復調器においてコンポジット信号からソフト判定情報 を生成するのではなく、チャンネル整合フィルタによってフェージング、マイク ロフェージング、マルチパスおよびシンボル間干渉の影響が少なくとも部分的に 考慮された後に、信頼情報は生成される。コンポジット・エンベロープの好まし くない特性の一部は整合フィルタによって除去されるという点で、この修正され た信号はコンポジット信号エンベロープよりも信頼性が高い。

従って、ＭＬＳＨのハード判定出力（好適な実施例では±１）は、ＭＬＳＥの処 理時間を考慮するため適切に遅延（ＤＥＬＡＹ）された整合フィルタ（ＭＦ）出 力の絶対値（ＡＢＳ）によって重み付けされて（乗ぜられて）、ソフト情報を与 え、この情報に基づいて良好な誤り訂正評価をビタビ・アルゴリズム・チャンネ ル・デコーダ（Ｄ　Ｅ　Ｃ０ＤＥＲ）において行うことが可能になる。ＭＬＳＥ の判定が整合フィルタ（ＭＦ）によって出力されるサンプルの符号ではなく大き さによってのみ乗ぜられるように、整合フィルタ出力の絶対値がとられる。すな わち、ＭＬＳＥの出力判定はこれらの判定のそれぞれの信頼水準によって重み付 けされ、この場合の信頼とは、あるシンボル・サンプル時間におけるＭＬＳＥへ の入力の板幅とみなされる。

現在の伝送強度と近過去の信号の強度との平均によって現在の伝送の絶対値を漸 進的に調整（スケール）することにより、さらなる改善が得られる。欧州の次世 代デジタル・セルラ・システムでは２６０ビツトのデジタル化音声ブロックが符 号化され、再配置され、８つのＴＤＭＡバーストでダイアゴナル・インタリーブ （ｄｉａｇｏｎａｌ　１ｎｔｅｒｌｅａｖｅ）が行われる。各バーストのＭＬＳ Ｅハード判定（±１）は、ソフト判定情報ＳＤｎによって重み付けされ、このソ フト判定情報は現在のバーストといくつかの直前のバーストとの整合フィルタ出 力の絶対値の平均値の平均の係数を含む。

これは以下の方法によって計算される。あるバーストｍについて、ＭＬＳＥによ って判定すべきＮ個のシンボルカアリ（好適な実施例ではＮ＝１１４）、整合フ ィルタの出力においてｌサンプル／シンボルのレートで復号されるとすると、特 定サンプルはＸ□（ｎ＝１．、、、、Ｎ）　と表すことができる。整合フィルタ による各バースト処理の終了時点で、平均値Ａ１が得られる。

Ｍ個の平均値はさらに平均することができ、次式によりバーストｍについてＱｌ が得られる。

バーストｍのＭＬＳＥハード判定がｄｌｌ（ｎ＝１．、、、。

Ｎ）によって与えられる場合、各サンプルについて畳み込みデコーダに送られる ソフト判定情報は次式の通りである。

５Ｄｎ＝ｄｎＸｌｘｒｎＡＩＱｒｎ 係数Ｑ。は、フェージングされたチャンネル上の特に弱いバーストおよびシンボ ルのサンプルを強調する効果を有し、そのソフト判定値をスケールされていない 場合よりも低くする。スケーリング係数Ｑ□が表す時間の長さは、可変にするこ とができる。好適な実施例では、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式におけるバー スト型処理用であり、Ｍ＝８にすることにより、全くスケーリングを用いない場 合に比べて改善されることが判明している。ただし、全くスケ−ソングを用いな くても、Ｑ１＝１とすることにより、ビタビ・アルゴリズム畳み込みデコーダで ＭＬＳＥのハード判定ｄ７を用いるだけに比べて改善される。しかし、本発明を バースト型ＴＤＭＡ方式に限定する必要はない。連続時間の周波数分割多元接続 （ＦＤＭＡ）無線伝送システムでは、特定パターンのシンボルの使用の有無に関 係なく、ある間隔でトレイニング（ｔｒａｉｎｉｎｇ）および同期が行われる。

このトレイニングは整合フィルタの伝達関数を調整するので、この出力はソフト 判定情報として上記の式の場合と同様に利用することができ、ＭＬＳＥのハード 判定に整合フィルタの出力の対応する絶対値を乗することができる。スケーリ、 ングを実行する場合、ある適切な時間において、整合フィルタ出力の絶対値の移 動平均として行うことができる。

本発明の付随する利点には、等化処理自体から確実なソフト判定情報を生成する 際の演算の筒路性が含まれる。

ソフト情報を生成するためにＭＦ比出力はなくＭＬＳＥ分岐計量（ｂｒａｎｃｈ 　ｍｅｔｒｉｃｓ）　（上記のようにスケールされる）を用いることにより、よ り良好な性能が実現される。

これには、各状態遷移において計量演算を行い（例えば、上記の文献のＵｎｇｅ ｒｂｏｅｃｋの式３１または３２）、シンボルがその時、ヴで伝送された際の出 力バード判定で乗することが含まれる。これは、事実上、各ＭＬＳＥのハード判 定に信頼係数をつけることである。

従って、時間分散信号を有する通信ネットワークにおいて、ソフト判定復号方式 が提供される。この方式は、時間分散信号を無線受信する段階と、これらの時間 分散効果を少なくとも部分的に等化する段階と、信号中に含まれる情報を回復す る段階と、この少なくとも部分的に等化された信号（現在の状態および過去の履 歴がら得られる数値でスケールされる）に回復された情報を乗する段階と、ビタ ビ・アルゴリズム・チャンネル復号の誤り訂正方式によって、その乗じられた情 報に対して誤り訂正を行う段階とによって構成される。従って、ソフト判定情報 は等化処理内から生成される。

本発明の好適な実施例について説明してきたが、本発明の他の変形および修正も 可能であることは当業者に明らかである。例えば、本発明は特定の（整合）フィ ルタ、（最尤）シーケンス推定器または（ビタビ・アルゴリズム・チャンネル・ デコーダ）誤り訂正器に限定されるものではなく、例えば判定帰還等止器でも有 利である。

これらおよび他の変形例および適応例は、添付の請求の範囲内である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．時間分散信号を受信する段階； 前記信号に含まれる情報を回復する段階；ある時間分散効果を考慮した後、前記 回復された情報に前記回復された信号の絶対値を乗ずる段階；および与えられた 重みを考慮して、回復された情報を評価する段階； によって構成され； 前記重みがソフト判定復号の「ソフト判定」情報であることを特徴とするソフト 判定復号方法。
2. ２．時間分散効果を考慮し、情報を回復する段階は、チャンネル整合濾波および 最尤シーケンス推定による適応等化からなることを特徴とする請求項１記載の方 法。
3. ３．時間分散効果を考慮し、情報を回復する段階は、判定帰還等化からなること を特徴とする請求項１記載の方法。
4. ４．ソフト判定情報は、回復される情報の少なくとも一部が分散される期間にお いて絶対値を漸進的にスケールすることによって得られることを特徴とする請求 項１記載の方法。
5. ５．ソフト判定情報は、ある時間分散効果を等化した後に得られることを特徴と する請求項１記載の方法。
6. ６．重み付けば、回復された情報にソフト判定情報を乗ずることからなることを 特徴とする請求項１記載の方法。
7. ７．時間分散情報を受信する手段； 前記手段に結合され、前記信号に含まれる情報を回復する手段；および ある時間分散効果が考慮された後に、前記回復された情報を前記回復された信号 の絶対値で重み付けする手段；によって構成されることを特徴とするソフト判定 装置。
8. ８．時間分散信号を受信する段階； 前記信号に含まれる情報を回復する段階；およびある時間分散効果を等化した後 に、前記回復された情報に回復された信号の絶対値を乗ずる段階；によって構成 されることを特徴とするソフト判定方法。
9. ９．時間分散信号を無線受信する段階；前記信号に含まれる情報を回復する段階 ；および回復される情報の少なくとも一部が分散されている期間においてスケー ルされた前記回復された信号の絶対値で前記回復された情報を乗ずる段階； によって構成されることを特徴とするソフト判定方法。
10. １０．時間分散信号を無線受信する手段；前記手段に結合され、前記信号に含ま れる情報を回復する手段；および 前記回復された情報に、前記回復された信号の絶対値を乗ずる手段； によって構成されることを特徴とするソフト判定装置。