JPH09153851A - 最尤系列推定受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数受信信号をダイバーシチ合成し同一チャ
ネル干渉波除去後作成ブランチメトリックで最尤系列推
定する方式を実現する。 【解決手段】 複数アンテナからの受信信号１０１と予
め設定するブランチ遷移パターンテーブル６からの送信
データ候補１０８に対し各ブランチメトリック作成部１
で、受信信号１０１と復調信号１０７から推定更新をす
るタップ係数推定部７からのタップ係数１０９に従いフ
ィルタ処理をし、生成するダイバーシチ合成結果とＩＳ
Ｉ成分レプリカとの減算結果としての送信データ成分レ
プリカと当該送信データ候補１０８との２乗誤差として
作成するブランチメトリック１０２に対し、ＡＣＳ部と
パスメトリックメモリ３と生き残りパスメモリ４間でＡ
ＣＳ処理をし更新保存をする現行時刻パスメトリック１
０５と生き残りパス１０６に対し、判定部５で当該現行
時刻パスメトリック１０５のうち尤度の高い状態の当該
現行時刻生き残りパス１０６を判定し復調信号１０７と
して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は時間変動をする符
号間干渉が生じる伝送路を介し、自動車電話や携帯電話
などの高速デジタル移動通信をするデジタルデータ伝送
系で、ビタビアルゴリズムを適用し送信シンボル系列の
最尤系列推定をするダイバーシチ機能をもつ最尤系列推
定受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば一般に示す従来のダイバーシチ
機能をもつ最尤系列推定受信装置は図５のように、ブラ
ンチメトリック作成部１ｂは、たとえば文献（鈴木他：
指向性ダイバーシチ受信のビタビ等化器への適用に関す
る一考察、信学技資（ＣＳ９１−２３）、ＲＣＳ９１−
１３、ｐｐ．４５−５２、１９９１）に示すもので、複
数設け、それぞれ複数Ｎのアンテナから入力する１〜Ｎ
各系統受信信号１０１と参照するブランチ遷移パターン
テーブル６からの送信データ候補１０８とに対し、タッ
プ係数推定部７からの１〜Ｎ各系統タップ係数１０９に
従いフィルタ処理をし、１〜Ｎ各系統受信信号１０１に
対する推定値として作成するレプリカとの２乗誤差演算
を施し、生成する当該１〜Ｎ各系統誤差電力の総和を取
り、ブランチに対する尤度としてのブランチメトリック
１０２を作成する。加算／比較／選択（ＡＣＳ）部２
は、複数設け、それぞれ各ブランチメトリック作成部１
ｂから２個のブランチメトリック１０２とパスメトリッ
クメモリ部３から対応する２個の先行時刻パスメトリッ
ク１０３との加算処理を施し、生成する２個の現行時刻
パスメトリック１０３を比較し尤度の高いパスメトリッ
クを選択する。ここで尤度の高いパスメトリックに相当
する先行時刻の生き残りパスを生き残りパスメモリ部４
から入力して、現行時刻の生き残りパス１０４を作成
し、該生き残りパスを尤度の高い方の現行時刻パスメト
リック１０３と共に出力する。パスメトリックメモリ３
と生き残りパスメモリ４は、ＡＣＳ部２との間で所要の
先行時刻パスメトリック１０３と先行時刻生き残りパス
１０４とを出力し、現行時刻パスメトリック１０３と現
行時刻生き残りパス１０４とを入力し更新保存をする。
判定部５は、パスメトリックメモリ３からの現行時刻パ
スメトリック１０５のうち尤度の高いステート（状態）
に関する、生き残りパスメモリ４からの現行時刻生き残
りパス１０６を選択し、ある一定時刻先行する値を復調
信号１０７として出力する。ブランチ遷移パターンテー
ブル６は、予め設定するブランチ（枝）における遷移パ
ターンとしての送信データ候補１０８を各ブランチそれ
ぞれに対し出力する。タップ係数推定部７は、たとえば
ＬＭＳ（ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）アルゴ
リズムを適用し、複数Ｎのアンテナから入力する１〜Ｎ
各系統の受信信号１０１と判定部５から入力する目標信
号としての復調信号１０７とからタップ係数１０９を推
定し出力する。なおこれに加えて特開平３−２８４１３
号公報に示す発明は、現行時刻から数シンボル先行時刻
まで蓄える複数の伝送路特性で数シンボル後行時刻での
伝送路特性を予測するように更新するタップ係数１０９
を出力する。

【０００３】上記従来のダイバーシチ機能をもつ最尤系
列推定受信装置は、各ダイバーシチ受信信号ごとの同一
チャネル干渉波（異なる基地局からの送信電波周波数が
同じ場合、本来受信したい基地局からの電波に対し受信
するつもりのない基地局からの電波が妨害干渉となる現
象）を雑音とみなし誤差電力（誤差が大きいほど信頼度
が低い）を単独に算出し加算して作成するブランチメト
リックを用い最尤系列推定をする方式（ダイバーシチ個
別処理ブランチメトリック作成による最尤系列推定方
式）を採る。

【０００４】ブランチメトリック作成部１ｂは図６のよ
うに、まずブランチ遷移パターンテーブル６から参照す
る送信データ候補１０８に対し１〜Ｎ系統受信信号レプ
リカ作成手段１７で、タップ係数推定部７からの１〜Ｎ
各系統タップ係数１０９に従いフィルタ処理をし、１〜
Ｎ各系統受信信号１０１に対する推定値としてのレプリ
カを作成する。つぎに複数Ｎのアンテナから入力する１
〜Ｎ各系統受信信号１０１に対し１〜Ｎ系統誤差電力計
算手段１８で、各当該レプリカとの２乗誤差演算を施
す。さらに各当該誤差電力の総和を加算器１９で施し、
ブランチに対する尤度としての当該ブランチメトリック
１０２を作成する。

【０００５】上記従来例で最尤系列推定手法は図７に示
すように、受信信号中に現行時刻成分（タップ０乗算成
分）に加え数シンボル先行時刻成分も同時に含む送信デ
ータが時間分散をする伝送路のステート（状態）を表す
符号間干渉（ＩＳＩ）をもつ伝送路において、ビタビ
（Ｖｉｔｅｒｂｉ）アルゴリズム（塚本監訳：最新デジ
タル衛星通信、ジャテック出版、ｐｐ．３２１−３２
８、１９８６参照）を適用し受信信号から送信データを
推定する。たとえば図７（ｂ）と（ｄ）に示すトレリス
構成（Ｔｒｅｌｌｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で図７
（ａ）と（ｃ）に示す１と２シンボル記憶をもつ伝送路
（符号間干渉のメモリ長Ｌ＝１とＬ＝２）における２値
伝送を仮定すると、図７（ａ）と（ｃ）に示すメモリを
もつ伝送路の送信データに対し、時刻ｋ時にセルで表す
ステート（現行と数シンボル先行時刻の送信データ候補
の組合せで決定される状態。ステート数Ｓ＝２^L ）同志
を結ぶ線分で表すブランチ（枝）により、図７（ｂ）で
時刻ｋと（ｋ−１）、図７（ｄ）で時刻ｋと（ｋ−１）
と（ｋ−２）の各送信データ候補を一意的に決定する。
また図７（ｂ）と（ｄ）でステート数２と４／ブランチ
数４と８のブランチにおける遷移ビットパターンをすべ
て作成しテーブルに予め設定する。また時刻ｋ時の各ス
テートに入力される２つのブランチのうち一方を選択す
るため、各ブランチごとに算出するブランチメトリック
（ブランチの生起に対する信頼度指標）と時間的に先行
するブランチメトリックの総和であるパスメトリック
（ブランチ同士を結ぶステートの遷移を表すパスの生起
に対する信頼度指標）とを加算し、比較し、尤度の高い
方のパス／ブランチを選択する処理（ＡＣＳ（Ａｄｄ／
Ｃｏｍｐａｒｅ／Ｓｅｌｅｃｔ）処理）を施す。各ステ
ートごとに生き残りパス（選択されたパス）をパスメモ
リに記憶する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の最
尤系列推定受信装置では、各ダイバーシチ受信信号ごと
の同一チャネル干渉波を雑音とみなし誤差電力を単独に
算出し加算してブランチメトリックを作成する方式を採
るから、同一チャネル干渉成分をダイバーシチ合成で除
去できず、大きい同一チャネル干渉成分に対しデータ誤
判定の可能性が高くなる。またシンボル周期で標本化を
する受信信号からブランチメトリック合成をする必要が
あり、標本化誤差の存在や遅延時間の小さいフェージン
グ下で特性劣化を生じる問題点があった。

【０００７】この発明が解決しようとする課題は、最尤
系列推定受信装置で各ダイバーシチ受信信号に対し複数
の受信フィルタでダイバーシチ合成をしてから誤差電力
を算出して作成するブランチメトリックを用い最尤系列
推定をする方式（ダイバーシチ合成処理ブランチメトリ
ック作成による最尤系列推定方式）を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の最尤系列推定
受信装置は、複数アンテナから複数系統の受信信号を入
力し、ブランチ遷移パターンテーブルから送信データ候
補を参照してタップ係数推定部からの複数系統タップ係
数に従いブランチメトリックを作成し加算／比較／選択
（ＡＣＳ）部に出力する複数のブランチメトリック作成
部を備えるもので、上記課題を解決するためつぎの手段
を設け、ダイバーシチ合成処理メトリック作成による最
尤系列推定方式を採ることを特徴とする。

【０００９】ブランチメトリック作成部は、受信フィル
タで入力する複数系統の受信信号に対し、複数系統タッ
プ係数に従いフィルタ処理をし、当該順次遅延出力とタ
ップ係数との乗算に総和を施し出力する。ダイバーシチ
合成手段で当該各系統出力に対し加算しダイバーシチ合
成結果として出力する。符号間干渉（ＩＳＩ）成分レプ
リカ作成手段で参照する送信データ候補に対し複数系統
タップ係数に従いフィルタ処理をし、ＩＳＩ成分に対す
る推定値としてのレプリカを作成する。送信データレプ
リカ作成手段でダイバーシチ合成手段から当該ダイバー
シチ合成結果とＩＳＩ成分レプリカ作成手段から当該レ
プリカとの減算を施し、現行時刻の送信データ成分に対
する推定値としてのレプリカを作成する。誤差電力計算
手段で送信データレプリカ作成手段から当該レプリカと
参照する現行時刻の送信データ候補との２乗誤差演算を
施し、ブランチに対する尤度としてのブランチメトリッ
クを作成する。またはＩＳＩ成分レプリカ作成手段と送
信データレプリカ作成手段とに代えて設けるダイバーシ
チレプリカ作成手段でブランチ遷移パターンテーブルか
ら参照する送信データ候補に対しタップ係数推定部から
の複数系統タップ係数に従いフィルタ処理をし、ダイバ
ーシチ合成結果に対する推定値としてのレプリカを作成
する。誤差電力計算手段でダイバーシチレプリカ作成手
段から当該レプリカとダイバーシチ合成手段から当該ダ
イバーシチ合成結果との２乗誤差演算を施し、ブランチ
メトリックを作成する。または同一チャネル干渉時、現
行時刻と数シンボル先行時刻と数シンボル後行時刻とに
対する送信データ組合せからステート（状態）を構成す
る。または受信フィルタもしくはＩＳＩ成分レプリカ作
成手段またはダイバーシチレプリカ作成手段に対しデジ
タルフィルタで構成し、誤差電力を最小にするように当
該タップ係数を設定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の一形態を示す最
尤系列推定受信装置は図１のように、加算／比較／選択
（ＡＣＳ）部２とパスメトリックメモリ３と生き残りパ
スメモリ４と判定部５とブランチ遷移パターンテーブル
６とタップ係数推定部７は、上記従来例の図５に対応す
る。ブランチメトリック作成部１は、複数設け、それぞ
れ複数Ｎのアンテナから入力する１〜Ｎ各系統受信信号
１０１に対し、タップ係数推定部７からの１〜Ｎ各系統
タップ係数１０９に従いフィルタ処理をし、当該１〜Ｎ
各系統出力に対し加算し出力するダイバーシチ合成結果
と、ブランチ遷移パターンテーブル６から参照する送信
データ候補１０８に対し、当該１〜Ｎ各系統タップ係数
１０９に従いフィルタ処理をし、符号間干渉成分（現行
時刻の送信データ候補成分を除いたもの）に対する推定
値として作成するレプリカとの減算を施し、現行時刻の
送信データ成分に対する推定値として作成するレプリカ
と現行時刻の当該送信データ候補１０８との２乗誤差演
算を施し、ブランチに対する尤度としてのブランチメト
リック１０２を作成する。ダイバーシチ合成で符号間干
渉成分の除去後にブランチメトリック１０２を作成する
から、同一チャネル干渉を有効に除去できる。

【００１１】上記実施の形態の最尤系列推定受信装置
は、各ダイバーシチ受信信号に対し複数の受信フィルタ
でダイバーシチ合成をしてから誤差電力を算出して作成
するブランチメトリックを用い最尤系列推定をする方式
（ダイバーシチ合成処理ブランチメトリック作成による
最尤系列推定方式）を採る。

【００１２】ブランチメトリック作成部１は図２のよう
に、まず複数Ｎのアンテナから入力する１〜Ｎ各系統受
信信号１０１に対し１〜Ｎ系統受信フィルタ１１で、タ
ップ係数推定部７からの１〜Ｎ各系統タップ係数１０９
に従いフィルタ処理をし、当該順次遅延出力とタップ係
数との乗算に総和を施し出力する。つぎに当該１〜Ｎ各
系統出力に対し、ダイバーシチ合成手段１２で加算しダ
イバーシチ合成結果として出力する。ブランチ遷移パタ
ーンテーブル６から参照する送信データ候補１０８に対
し符号間干渉（ＩＳＩ）成分レプリカ作成手段１５で、
当該１〜Ｎ各系統タップ係数１０９に従いフィルタ処理
をし、符号間干渉成分に対する推定値としてのレプリカ
を作成する。さらに当該ダイバーシチ合成結果と当該レ
プリカとの減算を送信データレプリカ作成手段１３で施
し、現行時刻の送信データ成分に対する推定値として作
成するレプリカとブランチ遷移パターンテーブル６から
参照する現行時刻の送信データ候補１０８との２乗誤差
演算を誤差電力計算手段１４で施し、ブランチに対する
尤度としてのブランチメトリック１０２を作成する。

【００１３】なお上記図２に示す発明の実施の形態でブ
ランチメトリック作成部１は図３のように、送信データ
レプリカ作成手段１３とＩＳＩ成分レプリカ作成手段１
５とに代えてダイバーシチレプリカ作成手段１６を設
け、ブランチメトリック作成部１ａとして構成してもよ
い。動作形式は異なるが、実質的に同じ操作ができる。
ブランチメトリック作成部１ａは図３のように、ブラン
チ遷移パターンテーブルから参照する送信データ候補に
対しダイバーシチレプリカ作成手段１６で、当該１〜Ｎ
各系統タップ係数１０９に従いフィルタ処理をし、ダイ
バーシチ合成結果に対する推定値としてのレプリカを作
成し、当該ダイバーシチ合成結果と当該レプリカとの２
乗誤差演算を誤差電力計算手段１４で施し、ブランチメ
トリック１０２を作成する。

【００１４】また上記図２と図３に示す発明の実施の形
態でブランチメトリック作成部１と１ａは図４（ｃ）の
ように、同一チャネル干渉時、現行時刻と数シンボル先
行時刻と数シンボル後行時刻とに対する（現在の時刻か
ら数シンボル過去と数シンボル未来に渡る）送信データ
候補１０８によるビタビアルゴリズムのステート（状
態）を構成してもよい。その結果優勢な干渉波に時間差
があるときでも符号間干渉を有効に除去できる。図４の
ように、同一チャネル干渉があるとき、たとえば１シン
ボル遅延の２波フェージング下における信号成分と干渉
波成分のインパルス応答を示す図４（ａ）で、干渉波成
分が信号成分より優位で受信信号１では直接波（インパ
ルス応答の時刻ｋ成分）、受信信号２では遅延波（イン
パルス応答の時刻（ｋ＋１）成分）にある（優勢な干渉
波に時間差がある）とし、受信フィルタ１が受信信号１
をそのまま出力し、受信フィルタ２が受信信号２を１シ
ンボル周期だけ早めかつ符号反転し出力するようにする
と、ダイバーシチ合成により同一チャネル干渉波成分を
キャンセルし信号成分（時刻（ｋ−１）と（ｋ＋１）の
２シンボルに渡って発生する）だけを出力する。上記図
４（ａ）の例を実現する受信フィルタ１と２のタップ係
数の一例を図４（ｂ）に示す。現行時刻タップが最初で
なく次となり１時刻のずれを生じているが、最初を後行
時刻（未来）とすれば上記図４（ａ）の例と整合する。
上記従来例の図７（ｃ）に対するトレリス構成図７
（ｄ）のように、ステート（状態）を現行と数シンボル
先行時刻に渡るブランチ（枝）における遷移パターンと
しての送信データ候補から作成すると、後行時刻（未
来）の送信データを組込めないのに対し、上記図４
（ｂ）に起因する時刻（ｋ−１）から時刻（ｋ＋１）に
渡るトレリス構成図４（ｃ）のように、時刻（ｋ−１）
時にｋと（ｋ−１）の送信データ候補、時刻ｋ時に（ｋ
＋１）とｋの送信データ候補を決定し、時刻（ｋ−１）
から（ｋ＋１）における送信データ候補を一意的に決定
するから、現行と数シンボル先行と数シンボル後行時刻
とに対する送信データ候補からステートを構成すると、
後行時刻の送信データを組込める。

【００１５】またアンテナの本数が１本である場合は、
本発明の特殊な例として扱うことができる。また上記図
２または図３に示す発明の実施の形態で受信フィルタ１
１もしくはＩＳＩ成分レプリカ作成手段１５またはダイ
バーシチレプリカ作成手段１６は、デジタルフィルタた
とえば前述の遅延素子の遅延量Ｄがシンボル周期Ｔに等
しいシンボル間隔タップやＴ／２に等しい分数間隔タッ
プなどに設定するトランスバーサルフィルタで構成して
もよいのはいうまでもない。タップ係数を算出すること
により受信側で安定してタップ係数値を設計できる。

【００１６】

【発明の効果】上記のようなこの発明の最尤系列推定受
信装置では、各ダイバーシチ受信信号に対し複数の受信
フィルタでダイバーシチ合成をしてから誤差電力を算出
して作成するブランチメトリックを用い最尤系列推定を
する方式を採るから、従来のように各ダイバーシチ受信
信号ごとの干渉波を雑音とみなし誤差電力を単独に算出
し加算してブランチメトリックを作成する方式に比べ各
発明ごとにつぎの効果がある。 （１）複数受信信号のダイバーシチ合成による同一チャ
ネル干渉波除去後にブランチメトリックを作成するこ
と、受信フィルタを分数間隔タップ構成することによ
り、同一チャネル干渉を有効に除去でき、標本化誤差の
存在や遅延時間の小さいフェージング下で良好な特性を
実現できる。 （２）現在と過去および未来の数シンボルに渡る送信デ
ータ候補によるビタビアルゴリズムの状態を構成するこ
とにより、優勢な干渉波に時間差があるときでも符号間
干渉を有効に除去できる。 （３）ブランチメトリックを作成するために必要な各部
のタップ係数を受信側で安定して設計できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の一形態を示す最尤系列推定
受信装置の機能ブロック図。

【図２】 図１に示すブランチメトリック作成部の機能
ブロック図。

【図３】 図２に示す実施の他の一形態の機能ブロック
図。

【図４】 図２と図３に示すブランチメトリック作成部
の同一チャネル干渉時機能を説明する図。

【図５】 従来の技術を示す最尤系列推定受信装置の機
能ブロック図。

【図６】 図５に示すブランチメトリック作成部の機能
ブロック図。

【図７】 図５に示す最尤系列推定手法を説明する図。

【符号の説明】

１、１ａ ブランチメトリック作成部、２ 加算／比較
／選択（ＡＣＳ）部、３ パスメトリックメモリ、４
生き残りパスメモリ、５ 判定部、６ ブランチ遷移パ
ターンテーブル、７ タップ係数推定部、１０１ 複数
系統受信信号、１０１−１〜Ｎ １〜Ｎ各系統受信信
号、１０２ ブランチメトリック、１０３先行／現行時
刻パスメトリック、１０４ 先行／現行時刻生き残りパ
ス、１０５ 現行時刻パスメトリック、１０６ 現行時
刻生き残りパス、１０７ 復調信号、１０８ 送信デー
タ候補、１０９ 複数系統タップ係数、１０９−１〜Ｎ
１〜Ｎ各系統タップ係数。なお図中、同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数アンテナから複数系統の受信信号を
   入力し、ブランチ遷移パターンテーブルから送信データ
   候補を参照してタップ係数推定部からの複数系統タップ
   係数に従いブランチメトリックを作成し加算／比較／選
   択（ＡＣＳ）部に出力する複数のブランチメトリック作
   成部を備える最尤系列推定受信装置において、前記ブラ
   ンチメトリック作成部で入力する前記複数系統の受信信
   号に対し前記複数系統タップ係数に従いフィルタ処理を
   し、当該順次遅延出力とタップ係数との乗算に総和を施
   し出力する複数系統の受信フィルタと、該受信フィルタ
   から各系統出力に対し加算しダイバーシチ合成結果とし
   て出力するダイバーシチ合成手段と、前記参照する送信
   データ候補に対し前記複数系統タップ係数に従いフィル
   タ処理をし、符号間干渉（ＩＳＩ）成分に対する推定値
   としてのレプリカを作成するＩＳＩ成分レプリカ作成手
   段と、前記ダイバーシチ合成手段から当該ダイバーシチ
   合成結果と前記ＩＳＩ成分レプリカ作成手段から当該レ
   プリカとの減算を施し、現行時刻の送信データ成分に対
   する推定値としてのレプリカを作成する送信データレプ
   リカ作成手段と、該送信データレプリカ作成手段から当
   該レプリカと前記参照する現行時刻の送信データ候補と
   の２乗誤差演算を施し、ブランチに対する尤度としての
   ブランチメトリックを作成する誤差電力計算手段とを設
   けることを特徴とする最尤系列推定受信装置。
2. 【請求項２】 ブランチメトリック作成部でＩＳＩ成分
   レプリカ作成手段と送信データレプリカ作成手段とに代
   えて、ブランチ遷移パターンテーブルから参照する送信
   データ候補に対しタップ係数推定部からの複数系統タッ
   プ係数に従いフィルタ処理をし、ダイバーシチ合成結果
   に対する推定値としてのレプリカを作成するダイバーシ
   チレプリカ作成手段を設け、該ダイバーシチレプリカ作
   成手段から当該レプリカと前記ダイバーシチ合成手段か
   ら当該ダイバーシチ合成結果との２乗誤差演算を誤差電
   力計算手段で施し、ブランチメトリックを作成すること
   を特徴とする請求項１記載の最尤系列推定受信装置。
3. 【請求項３】 ブランチメトリック作成部で同一チャネ
   ル干渉時、現行時刻と数シンボル先行時刻と数シンボル
   後行時刻とに対する送信データ組合せからステート（状
   態）を構成することを特徴とする請求項１または２記載
   の最尤系列推定受信装置。
4. 【請求項４】 ブランチメトリック作成部で受信フィル
   タもしくはＩＳＩ成分レプリカ作成手段またはダイバー
   シチレプリカ作成手段に対しデジタルフィルタで構成
   し、誤差電力を最小にするように当該タップ係数を設定
   することを特徴とする請求項１、２または３記載の最尤
   系列推定受信装置。