JPH0479615A

JPH0479615A - データ信号受信装置

Info

Publication number: JPH0479615A
Application number: JP19425190A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Atokawa; 彰久後川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-07-23
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1992-03-13
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JP2560893B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、最尤系列推定等化と誤り訂正符号とを同時に
用いて、符号量干渉が生じる通信路上を伝送するデータ
信号に対して高精度の誤り訂正を行なって、高信頼度の
データ伝送を可能とするデータ信号受信装置に関する。

（従来の技術）符号量干渉が生じる通信路を介して高い信頼性を保ちな
がらデータ伝送を行なうためには、受信側で通信路上の
符号量干渉を何らかの方法により推定し、該符号量干渉
を除去することが必要である。符号量干渉を除去する方
策としては、線形等化方式や判定帰還型等化方式等の様
々な等化方式が知られている（プロアキス著、ディジタ
ル　コミュニケーションズ（第２版）、マグロウヒル、
１９８９）。これらの等化方式の中では、最尤系列推定
方式（Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｅ　＞が誤り率を最小にする最適な
方式として知られている（プロアキス著、ディジタル　
コミュニケーションズ（第２版）、マグロウヒル、１９
８９＞。

一方、頻り訂正符号を利用する場合、受信信号の軟判定
出力を入力信号として利用する軟判定復号を行なうこと
かできれば、受信信号の硬判定出力を入力信号として利
用する硬判定復号を行なう場合よりもその訂正能力を格
段に向上できることが知られている。例えば、白色力ウ
ス雑音下では、８値軟判定復号は硬判定復号に比べＳＮ
比でほぼ２ｄＢの符号化利得が得られる（鮫島秀−゛°
軟判定技術”、電子通信学会誌、ｖｏｌ、６７５、ｐｐ
、５６４−５６８．昭和５９年）。したがって、等化と
誤り訂正符号化を同時に使用して高信頼度のデータ通信
を行う場合には、等化方式として最尤系列推定を、復号
法として軟判定復号を採用するのが最適なデータ信号受
信方式と考えられる。

従来、最尤系列推定等化以外の等化方式と誤り訂正符号
の軟判定復号とを組み合わせるデータ信号受信方式はい
くつか提案されている。例えば、受信電界強度情報を利
用して軟判定信号を作成する方法もその一つである（１
杉　充ら、“軟判定Ｖｉ　ｔｅ　ｒｂ　ｉ復号を用いた
移動無線における問波数選択性アエージングの補償”　
　１９８９年度電子情報通信学会秋季全国大会予稿集Ｂ
５１９）。

しかし、ビタビアルゴリズムを用いた最尤系列推定等化
方式では、原理上その等化結果として硬判定結果しか得
られない（プロアキス著、ディジタル　コミュニケーシ
ョンズ（第２版）、マグロウヒル、１９８９）。そのた
め、この最尤系列推定等化方式と誤り訂正符号とを同時
に用いる方式においては、最尤系列推定回路出力をその
まま用いたのでは誤り訂正符号の復号において軟判定復
号を実現できず、誤り訂正符号の訂正能力を十分に利用
することができない。したがって、一般には等化及び復
号の双方においてそれぞれ最善とされる方式を組み合わ
せて用いるこことができないという欠点があった。

これに対して、特願平２−８５６３０号は、最尤系列推
定方式あるいは装置内の等化過程情報を抽出し、それを
数値変換することで信頼度情報を得て実現する種々のデ
ータ信号受信方式を提案じている。これらの方法は、第
４図を用いて次のように説明される。

入力端子４０１に入力した受信信号ｒＫはビタビ等北回
Ｎ　４　’０４に入力し、ビタビ等化回路４０４中でビ
タビアルゴリズムに基づく最尤推定等化が行われて判定
出力ａｔとなる。ビタビ等化回路４０４中のメトリック
計算で必要になる伝送路インパルス応答は、あらかじめ
定められたトレーニング期間中に送信されるｌ−レーニ
ツク系列に対する受信信号と、トレーニング系列生成回
路４０２から供給される前述したトレーニング系列とを
用いて伝送路推定回＃１４０３で計算され、該伝送路イ
ンパルス応答がビタビ等化回路４０４に供給される。一
方、等化結果の信頼度情報は、ビタビ等化回路４０４か
ら最尤バスメトリック増分値、パスメトリック分散値な
どの種々の等化過程情報として抽出された情報が信頼度
情報生成回路４０５において数値情報に変換されること
で得られる。こうして得られた等化結果の信頼度情報は
、該信顆度＋Ｆｔ報と時間的に対応するように遅延回路
４０６において遅延されなビタビ等化回路４０４の判定
出力とともに軟判定復号化回路４０７に入力され、軟判
定復号が実現される。軟判定復号の結果は出力端子４０
８に出力される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、等化過程情報を抽出するデータ信号受信
方式においては、信頼度情報の生成にあたって最尤系列
推定回路内の種々のパラメータを用いた計算や処理が信
頼度情報生成回路４０５において必要となり、計算量ま
たは処理量が増加するという欠点があった。

そこで本発明の目的は、最尤系列推定等化方式と誤り訂
正符号とを同時に用いるデータ信号受信方式においても
、誤り訂正符号の復号に軟判定後ワーを利用することを
可能とする新しいデータ信号受信装置を提供することに
ある。本発明は、特願平２−８５６３０号の各方法に比
べより簡単な方法で軟判定復号を可能とし、符号量干渉
の生じる通信路上を伝送するデータ信号に対する誤り訂
正符−号の訂正能力を向上させることができる。すなわ
ち、本発明は等化及び復号の双方においてそれぞれ最善
の方式を組み合わせて用いるデータ信号受信装置をより
簡単な方法で実現し、高信中、６変のデータ伝送を可能
とする。

（課題を解決するための手段）本発明のデータ信号受信装置は、受信信号を入力しビタビアルゴリズムを用いて最尤系列
推定を行って前記受信信号の判定結果を出力するビタビ
等化回路と、トレーニング系列を出力するトレーニング
系列生成回路と、前記ビタビ等化回路が前記受信信号を
入力して当該受信信号の判定結果を出力するまでの時間
の遅延を前記受信信号に与える第１の遅延回路と、あら
かじめ定められた時間内はデータ信号出力として前記受
信信号を、参照信号出力として前記トレーニング系列を
それぞれ出力し、前記あらかじめ定められた時間以後は
データ信号出力として前記第１の遅延回路の出力を、参
照信号出力として前記ビタビ等化回路の判定結果をそれ
ぞれ出力する切換え回路と、該切換え回路の前記データ
信号出力と前言己参照信号出力とを入力し、前記参照信
号出力の系列と伝送路インパルス応答系列推定値とに基
づき受信信号レプリカを作成し、該受信信号レプリカと
前記データ信号出力との差の誤差信号を計算し、該誤差
信号に基づき前記伝送路インパルス応答系列推定値を更
新設定するとともに前記ビタビ等化回路に当該伝送路イ
ンパルス応答系列推定値を供給する伝送路推定回路とか
らなる最尤系列推定回路と、前記伝送路推定回路内で求めた前記誤差信号を入力して
あらかじめ定められた規則に従って数値変換し、該数値
変換により得られた値を前記ビタビ等化回路の前記判定
結果の信頼度情報として出力する数値変換回路と、前記ビタビ等化回路の判定出力に前記数値変換回路にお
いて前記判定出力に対応する信頼度情報が出力されるま
での時間の遅延を与える第２の遅延回路と、該第２の遅延回路により遅延された前記ビタビ等化回路
の判定出力と前記数値変換回路の出力とを入力して誤り
訂正符号の軟判定復号を行う軟判定復号回路と、を有することを特徴とする。

（作用）最尤系列推定等化方式では、最尤状態にいたるバスを与
えるデータ系列をその判定出力として直接与える。その
ため、等化回路に後置される誤り訂正符号の復号化回路
には硬判淀出力しか供給されず、軟判定復号に必要な判
定出力の信頼度情報が得られない。

一方、本発明では、伝送路推定回路がビタビ等化回路の
判定結果出力と伝送路インパルス応答系列推定値とに基
づき受信信号レプリカを計算している。ここで用いる伝
送路インパルス応答系列推定値は、作成された受信信号
レプリカと時間的に対応する真の受信信号との差で定ま
る誤差信号をもとに、ＬＭＳ、ＲＬＳなどのアルゴリズ
ム（１０アキス著、ディジタル　コミュニケーションズ
（第２版）、マグロウヒル、１９８９）を用いて計算さ
れ、ビタビ等化回路に供給される。

ここで、受信信号とその受信信号レプリカとの誤差信号
に着目する。誤差信号の値を以下の４通りの場合にわけ
て′ｆＪ察すると、それぞれ次のような０向を示す。

（１）ビタビ等化回路の判定出力か正しく、伝送路推定
も正しい場合、符号量干渉による効果は正しく推定できるが、伝送路雑
音によって誤差信号の大小が決定される。

（２）ビタビ等化回路の判定出力が正しく、伝送路推定
が誤っている場合、符号量干渉による効果は正しく推定できない。伝送路雑
音の影響が無視できる場合、誤差信号の値は伝送路推定
の誤りの度合いに応じた値をとる。

（３）ビタビ等化回路の判定量プＪ力＜３っており、１
ム送路推定は正しい場合、符号量干渉による効果は正しく推定できない。伝送路雑
音の値によらず誤差信号の値は大きい。

（４）ビタビ等化回路の判定出力カイ誤っており、伝送
路推定（Ｊ誤っている場合、符壮間干渉による効果は正しく推定できない。伝送路雑
音の値によらず誤差信号の値は人きい。

伝送路推定回路の夕・ノブ係数番よ、（２）の場合の［
誤差信号の大きさが伝送路推定の不正確さσ）度合いを
示す」という性質を利３０　して正しく１伝送路インパ
ルス応答を推定するようＧこ更新して髪）る。

伝送路変動が少ない場合には、イ云送路推定回路のタッ
プ係数更新をトレーニング時にＩＩす、それ以外の時は
タップ数を固定してもよｔｌ。

（１）、（３）を見ると、伝送路推定力＜　ｃｉ　Ｇよ
正しい場合には、伝送路雑音の影響により！！−Ｉ］定
出力が正しくても誤差信号が大きくなる時はあるものの
、一般には［誤差信号が大きいときには判定出力が誤っ
ている可能性が高く、その判定出力の信頼性は低い」と
いう性質が存在する。したがって、伝送路推定が初期設
定時あるいはトレーニング終了後にほぼ正しく行われ、
以後の伝送路変動に十分追従できれは、この誤差信号に
よりビタビ等化回路の判定結果の信頼度情報を作成する
ことかできる。そして、この信秒度情報を数値表現に変
換し、その値を最尤系列推定等化回路の判定結果と同時
に軟判定復号化回路の入力として与えれば、軟判定復号
を実現することができる。信頼度情報は、必要に応じて
実数値、離散多値、２ｒｉをとることが考えられる。よ
り簡易には、数値変換回路においては閾値を設けるのみ
とし、信頼度の低い場合のみ誤り消失にするという情報
を軟判定復号化回路に供給し、軟判定復号化回路では消
失誤り訂正を行うとしても特性向上が期待できる。

以上をまとめると次のようになる。最尤系列推定等化回
路はデータ系列の推定結果を直接与えるから、その出力
は硬判定信号となり、判定出力の信頼度に関する情報は
得られない、しかし、判定出力の信頼度情報は、伝送路
推定回路内で計算される、受信信号と受信信号レプリカ
との誤差信号を数値変換することによって与えることが
できる。

最尤推定等化回路の出力ばかりでなく、この信頼度情報
も同時に軟判定復号化回路に出力すれば、数値変換回路
という簡単な回路を付加するだけで軟判定誤り訂正が実
現され、高信頼度のデータ伝送が可能となる。

（実施例）第１図は、本ＩＪ’！発明のデータ信号受信装置の一実
施例を示す図である。第２図は、本実施例の伝送路推定
回路１０３の構成を示す図である。

第１図において、入力端子１０１に入力した受信信月ｒ
Ｋはビタビ等化回路１０４に入力し、ビタビ等化回路１
０４中でビタビアルゴリズムに基づく最尤推定等化が行
われ、判定出力ａＫが得られる。ビタと等北回Ｆ＃Ｉｌ
　０４のメトリック計算で必要になる伝送路インパルス
応答をＦ＋（−［ｈ。

ｈ２　・・・、ｈＬ］、第２図の遅延素子２０９に対応
する時間間隔をＴとすると、ＬＴは伝送路インパルス応
答の長さ）は、伝送路推定回路１０３により計算される
。

伝送路推定回路１０３のデータ信号入力と参照信号入力
には、切換え回路１１０より信号が供給される。この切
換え回路１１０は、あらかじめ定められたトレーニング
期間中は、受信信号をそのデータ信号入力（第２図のデ
ータ信号人力２０１に対応）に、トレーニング系列生成
四８１０２から供給されるトレーニング系列をその参照
信号入力（第２図の参照信号人力２０２に対応）にそれ
ぞれ供給する。そして、トレーニング期間後は、ビタと
等化回路１０４が受信信号を入力して当該受信信号に対
応する送信信号の推定値を判定結果として出力するまで
の時間だけ遅延回路１０９により遅延された受信信号を
データ信号入力に供給し、一方、参照信号入力にはビタ
ビ等化回路１０４の判定結果ａＫを供給する。

第２図において、伝送路インパルス応答は、遅延素子２
０９とタップ係数乗算器２１０と加算器２１１で構成さ
れるトランスバーサルフィルタ２０６を用いて推定され
る。ます、参照信号入力端子２０２から供給される参照
信号かトランスバーサルフィルタ２０６に入力され、そ
の参照信号と伝送路インパルス応答推定値を用いて伝送
路を経て受信した受信信号の推定値を計算する。こうし
て得られた受信信号推定値を受信信号レプリカとする。

一方、データ信号入力端子２０１から供給された受信信
号は、この受信信号レプリカと時間的に対応するように
遅延凹Ｉ＃１２０５で遅延させられる。そして、両者の
差を減算器２０７で計算し、誤差信号εを求める。この
誤差信号εは誤差信号出力端子２０３に出力されるとと
もに、タップ係数計算回路２０８に供給される。タップ
係数計算回路２０８は、ＬＭＳ、ＲＬＳなどの計算アル
ゴリスムを用いて伝送路インパルス応答推定値６を逐次
求め、伝送路インパルス応答出力端子２０４に出力する
とともに、それをトランスバーサルフィルタ２０６のタ
ップ係数列として各タップ係数乗算器２１０に供給する
。

伝送路の変動が少ない場合、第１図のピタビ等化回路１
０４と第２図のトランスバーサルフィルタ２０６とに供
給されるこの伝送路インパルス応答推定値６は、その更
新設定をトレーニング期間中のみにとどめ、トレーニン
グ期間ｒ１後は固定しても十分な特性を得ることができ
る。

判定出力の信頼度情報は、伝送路推定回路１０３から抽
出された誤差信号εを数値変換回路１０５において数値
情報に変換することで得られる。こうして得られた判定
出力の信頼度情報は、その信頼度情報と時間的に対応す
るように遅延回路１０６において遅延させられたビタビ
等化回路１０４の判定出力とともに軟判定復号化回路１
０７に供給され、軟判定復号が実現される。軟判定復号
の結果は出力端子１０８に出力される。

ここで、数値変換回８１０５が生成する信頼度情報は、
必要に応じて実数値、離散多値、２ｒ１を選ぶことがで
きる。より簡易には、数値変換回路１０５においては闇
値を設けるのみとし、この闇値を下回るような信頼度の
低い場合のみ誤り消失にするという情報を軟判定復号化
回路１０７に供給し、軟判定復号化回路１０７では消失
誤り訂正を行うとしても特性が向上する。

以上の実施例では、連続的に伝送される信号に適用した
場合について述べたが５本発明はノ（−スト状に（ブロ
ックで）伝送された信号にら同様に適用することができ
る。バースト状に伝送する場合、伝送路推定回路１０３
中の伝送路インパルス応答の推定は、バースト中のトレ
ーニング系列に相当する部分のみとし、それ以外の系列
を伝送しているときには推定操作を停止して、トレーニ
ング系列終了時に得られたインパルス応答を用いてもよ
い。

本発明により実現される軟判定復号の誤り平時性の限界
と従来の硬判定復刊を用いた方式の誤り平時性の一例を
第３図に示す。第３図の例は、符号化率１／２、拘束長
７の最適畳込み符号と最尤系列推定等化とを同時に用い
た場合の例で、通信路は３Ｔ遅れの２波レイリーモデル
である。曲線３０１は最尤系列推定等化直接のの誤り平
時性、曲線３０２は従来り）硬判定復号時の誤り平時性
である。この例ではインターリーブを用いておらず、誤
り訂正符号化を施しても特性改善か少ない。これらに対
して、低信頼度の等化結果を誤り消失とする３値軟判定
復号の場合の誤り平時性の限界は四線３０３で示される
。しなかって、この例ではインターリーフを用いずとも
本発明で実現される軟判定復号により、誤り率１０−′
において最大的５ｄＢの利得まで見込むことかできる。

（発明の効果）以上に説明したように、本発明によれば、最尤系列推定
等化方式と誤り訂正符号とを同時に用いて、符号量干渉
か生じる通信路」−でデータ伝送を行なう場合において
、簡単な付加回路により誤り訂正符号の訂正能力を向上
させることができ、高信頼度のデータ伝送が可能になる
。

第１図の実施例の伝送路推定回路１０３の構成を示す図
、第３図はデータ信号受信装置における誤り平時性の一
例を示す図、第４図は従来のデータ信号受信装置を示す
図である。

１０１．４０１・・・入力端子、１０２．４０２・・・
トレーニング系列生成回路、１０３．４１０３・・・伝
送路推定回路、１０４．．４０４・・・ビタビ等化回路
、１０５・・・数値変換回路、１０６，１０９．２０５
４０６・・・遅延回路、１０７．４０７・・・軟判定復
号化回路、１０８，４０８・・・出力端子、１１０・・
・切換え回路、２０１・・・データ信号入力端子、２０
２・・・参照信号入力端子、２０３・・・誤差信号出力
端子、２０４・・・伝送路インパルス応答出力端子、２
０６・・・トランスバーサルフィルタ、２０７・・・減
算器、２０８・・・タップ係数計算回路、２０９・・・
遅延素子、２１０・・・タップ係数乗算器、２１１・・
・加ＸＨ２４０５・・・信頼度情報生成回路。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】受信信号を入力しビタビアルゴリズムを用いて最尤系列
推定を行つて前記受信信号の判定結果を出力するビタビ
等化回路と、トレーニング系列を出力するトレーニング
系列生成回路と、前記ビタビ等化回路が前記受信信号を
入力して当該受信信号の判定結果を出力するまでの時間
の遅延を前記受信信号に与える第１の遅延回路と、あら
かじめ定められた時間内はデータ信号出力として前記受
信信号を、参照信号出力として前記トレーニング系列を
それぞれ出力し、前記あらかじめ定められた時間以後は
データ信号出力として前記第１の遅延回路の出力を、参
照信号出力として前記ビタビ等化回路の判定結果をそれ
ぞれ出力する切換え回路と、該切換え回路の前記データ
信号出力と前記参照信号出力とを入力し、前記参照信号
出力の系列と伝送路インパルス応答系列推定値とに基づ
き受信信号レプリカを作成し、該受信信号レプリカと前
記データ信号出力との差の誤差信号を計算し、該誤差信
号に基づき前記伝送路インパルス応答系列推定値を更新
設定するとともに前記ビタビ等化回路に当該伝送路イン
パルス応答系列推定値を供給する伝送路推定回路とから
なる最尤系列推定回路と、前記伝送路推定回路内で求めた前記誤差信号を入力して
あらかじめ定められた規則に従って数値変換し、該数値
変換により得られた値を前記ビタビ等化回路の前記判定
結果の信頼度情報として出力する数値変換回路と、前記ビタビ等化回路の判定出力に前記数値変換回路にお
いて前記判定出力に対応する信頼度情報が出力されるま
での時間の遅延を与える第２の遅延回路と、該第２の遅延回路により遅延された前記ビタビ等化回路
の判定出力と前記数値変換回路の出力とを入力して誤り
訂正符号の軟判定復号を行う軟判定復号回路と、を有することを特徴とするデータ信号受信装置。