WO1994017600A1 - Method for removing interference wave, receiver and communication system which use the method - Google Patents

Method for removing interference wave, receiver and communication system which use the method Download PDF

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WO1994017600A1
WO1994017600A1 PCT/JP1994/000059 JP9400059W WO9417600A1 WO 1994017600 A1 WO1994017600 A1 WO 1994017600A1 JP 9400059 W JP9400059 W JP 9400059W WO 9417600 A1 WO9417600 A1 WO 9417600A1
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interference
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interference signal
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Hitoshi Yoshino
Kazuhiko Fukawa
Hiroshi Suzuki
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Ntt Mobile Communications Network Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to an interference wave canceling method and a receiver using the method, and more particularly, to an interference wave that compensates for deterioration of transmission characteristics due to an interference signal such as a co-channel interference wave from another cell nearby in digital mobile communication.
  • the present invention relates to a removal method and a receiver and a communication system using the same.
  • a repli- cation force is generated from the transmission symbol candidates for the desired wave and the interference wave and the transmission path parameters corresponding to these two signals, and the square of an error signal obtained by subtracting the repli- cation power from the received signal is -1.
  • Several receivers have already been proposed that use the multiplied value as log likelihood and determine the signals of a desired signal and an inter-channel interference signal using a maximum likelihood sequence estimator under conditions where intersymbol interference occurs. I have.
  • W. Van Btten has proposed and studied a receiver using the Viterbi algorithm as the maximum likelihood sequence estimator (W. Van Etten, "Maximum Likelihood Receiver for Multiple Channel Transmission System” IBBE Trans, on Comm., Feb., 1976).
  • W. Van Etten "Maximum Likelihood Receiver for Multiple Channel Transmission System” IBBE Trans, on Comm., Feb., 1976.
  • the value of the transmission path impulse response is known.
  • Howard E. Nichols, Arithur A. Giordano, and Jhon G. Proakis have proposed receivers that estimate channel parameters and use a maximum likelihood sequence estimator.
  • a transmission path is estimated by a maximum likelihood sequence estimator that is output with the same time delay as the received signal sample that is fixedly delayed for a fixed time and an adaptive algorithm is used. The parameters are estimated and updated.
  • the present invention applies the above-described channel estimation method suitable for maximum likelihood sequence estimation to an interference canceller using a maximum likelihood sequence estimator, and the amplitude and phase of a desired wave and an interference wave independently and rapidly fluctuate. It is designed to efficiently separate the desired wave and the interference wave using the fusing property of the mobile propagation path, and to accurately estimate the transmission path parameters of the rapidly changing desired wave and the interference wave. is there.
  • a receiver using the maximum likelihood sequence estimation having the above adaptive equalization function as a conventional technique will be described with reference to FIG.
  • the receiver includes a desired signal estimating unit 10 for estimating and outputting a desired signal to be received, and a sampled received signal y (n) (received wave after synchronization detection) input to the terminal IN with a period T.
  • a signal obtained by quasi-synchronous detection and sampling the detection output and is generally expressed as a complex signal with the in-phase component I as the real part and the quadrature component Q as the imaginary part).
  • An error estimator 30 that subtracts the estimated received signal y m (n) to output an estimated error signal ⁇ , and a state estimator 40 that obtains likelihood from the estimated error signal ⁇ and performs maximum likelihood sequence estimation.
  • a transmission path parameter estimator 50 for controlling the conversion parameters of the desired signal estimator 10 based on the output of the state estimator 40 and the estimated error signal ⁇ .
  • the desired signal estimator 10 is composed of a transversal filter 11.
  • the transversal filter 11 has a delay element 1 1 1 with a delay time equal to the sample period T, as shown in Fig. 2 ⁇ , and multiplications provided on its input and output sides. It is composed of multipliers 112, 113 and an adder 114 for adding the outputs of the multipliers 112, 113. From the state estimator 4 0 moment n T and it than one sample preparation time (.eta. 1) composed of complex symbols ⁇ estimated transmission signal sequence a m ( ⁇ ), a m (n- 1) is given, these are multiplied multiplier i 1 2, 1 1 3 tap coefficients h m 0, h ml respectively.
  • the results of the multiplication are added to each other by an adder 114 and given to the error estimator 30 in FIG. 1 as an estimated received signal y m (n).
  • the Toransuba over transversal filter 1 1 of tap coefficients HMO, h ml is by the tap coefficient control unit 5 1, Ru can be adaptively changed in accordance with the fin pulse response of the transmission path fluctuates.
  • the error estimator 30 subtracts the estimated received signal y m (n), which is the output of the desired signal estimator 10, from the received signal y (n) supplied to the terminal IN by the adder circuit 31 to obtain the estimated error signal £. Output. If the received signal does not include an interference wave component from another station, the estimation error signal s is only a noise component.
  • the estimation error signal ⁇ is input to the likelihood calculator 41 of the state estimator 40 and is converted into a likelihood signal.
  • the likelihood calculation unit 41 As the likelihood calculation unit 41, a squarer that squares the estimation error s can be used.
  • the likelihood signal I ⁇ I 2 is input to the maximum likelihood sequence estimator 42.
  • the likelihood calculator 4 1 When the squarer is used as the, the likelihood becomes the maximum when the output of the squarer becomes the minimum. Thereby, the likelihood signal is input to maximum likelihood sequence estimator 42, and the transmission signal sequence is estimated.
  • Maximum likelihood sequence estimator 42 generates and outputs one of state sequence candidate vectors for a sequence of sequentially transitioning states of the received signal.
  • modulation signal generation section 44 modulates this candidate vector to convert it into a transmission signal sequence candidate vector (vector information having complex symbols as elements) and outputs it to desired signal estimation section 10. I do.
  • the estimated error signal s corresponding to the transmission signal sequence candidate vector is input to the state estimator 40, and is converted into a likelihood signal by the likelihood calculator 41.
  • Another state sequence candidate vector is generated again, and the corresponding likelihood signal is obtained by the same procedure. The same process is repeated thereafter to obtain likelihood signals for all possible state sequence candidate vectors.
  • each state S j (n) (j 0, 1,..., ⁇ —1) at the time point n T transitions to each state S ”( ⁇ + 1) at the time point ( ⁇ + 1) ⁇ .
  • a likelihood signal (called a branch metric) I s I 2 is obtained for each of all possible branches. Repeating this process from the time eta T to time (n + G one 1) T, the likelihood signal for each branch corresponding to each transition (Buranchime trick) Single I epsilon I 2 is obtained. For example, each state S '' (n) at time ⁇ ⁇
  • the M states at the time point (n + G— 1) T the total number of any one Tsuniita reach different route (path) M e number exists.
  • the cumulative addition value (corresponding to the path metric) of the likelihood signal I ⁇ I 2 (corresponding to the branch metric) of the branch between each two adjacent points through which each of these paths passes and this correction value is estimated to be the most Pasume trick larger ones (square error I epsilon I 2 things smaller cumulative addition value) state transition sequence of the transmitted signal among paths of M G Street. Since the state transition sequence corresponds to the signal sequence, the received signal sequence can be determined from the estimated state transition sequence. This judgment output is obtained at the output terminal ⁇ UT d in FIG.
  • the received signal is determined by selecting the sequence having the maximum likelihood among the sequences over G input samples.
  • the value greatly choose if estimated state sequence of G is the correct probability becomes higher becomes the maximum likelihood detection, the total number M e paths is exponentially increased Therefore, the required operation amount also increases exponentially. Conversely, if the value of G is selected to be small, the amount of computation will be low, but the probability that the estimated state sequence is correct will decrease.
  • the Viterbi algorithm which is one of the maximum likelihood sequence estimation methods, in each state at each time point, the branch metric of M branches that transition from each state at the immediately preceding time point is calculated, and this is calculated up to the previous time point. It adds to each path metric, selects one path with the maximum value (maximum likelihood) from the obtained path metrics, and discards the remaining paths to reduce the amount of computation.
  • the new path metric is calculated as described above, the path with the highest likelihood (path metric) is determined to be the path to which the signal has transitioned, and the path metric is traced back to the signal determination value. Output.
  • the tap coefficient control unit 51 is composed of a tap coefficient storage unit 511, a tap coefficient switching switch 5 12 and a tap coefficient update unit 5 13 as shown in FIG.
  • the tap coefficient storage section 5 1 1 is a circuit that stores a set of tap coefficients (tap coefficient vector) corresponding to each state.
  • the tap coefficient switching switch 5 12 selects a tap coefficient vector corresponding to each state from the tap coefficient storage section 5 11 and outputs it to the transversal filter 11.
  • the tap coefficient update unit 5 13 corresponds to each state stored in the tap coefficient storage unit 5 11 at the time when the update of the path metric for each state in the maximum likelihood sequence estimator 4 2 is completed. Update multiple sets of tap coefficients (multiple tap coefficient vectors).
  • the update of the tap coefficients is performed using the signal sequence output from the state estimator 40 and the estimated error signal ⁇ output from the error estimator 30. This update is performed for each tap coefficient vector corresponding to each state using a well-known RLS algorithm or an adaptive algorithm such as LMS (Least Mean Square Method) algorithm so that the square I ⁇ I 2 of the estimated error signal is reduced. Done. Therefore, the updated tap coefficient vector for each state reflects the current transmission path impulse response, so that the transmission path can be speeded up by fusing as in mobile radio communication. In the case where the mobile terminal moves to a different position, the followability to the transmission path is improved, and thus good reception characteristics can be obtained.
  • LMS Least Mean Square Method
  • the maximum likelihood sequence estimation (MLSE) method used as a signal decision method calculates the likelihood for all possible complex symbol sequence candidates and determines the complex symbol sequence candidate with the largest value as the signal decision value. Is an estimation method. Since the number of possible sequences increases exponentially as the length of the complex symbol sequence increases, a state estimation method is generally used in which the number of sequences is reduced according to the Viterbi algorithm to reduce the amount of computation.
  • the total number of states is 2 Ld .
  • the complex symbol CP is
  • the power depending on the symbol rate of the transmission signal, and the removal of delayed wave components (multipath components) passing through different transmission paths is practical because a delay of about one symbol time or two symbol times can be considered practically.
  • the effect can be obtained with about one or two delay stages of the transversal filter in a simple receiver, for example.
  • the j-th state at time n T be S_i (n).
  • 0 ⁇ j ⁇ 3 the state changes when the time advances from (n + 1) to (n + 1) T.
  • the state transition can be made from each state at the time point nT to any state at the time point ( ⁇ + 1) ⁇
  • four transitions can occur from one state.
  • each state branches into four states, and four states merge into one state.
  • J CS j. (N + 1)) MAX ⁇ J c [S j. (N + 1), S j (n)) ⁇
  • the time series of states is usually stored only up to the past (D — L d + 1) T (D ⁇ L d, T is the symbol period), and the past (D — L d + 1) T If the surviving path does not merge at the point of, the maximum likelihood is obtained at this point, that is, the reverse signal is determined for DT in the past based on the path with the maximum path metric.
  • the signal determined at this time is a signal delayed by DT from the current time, and this DT is called a determination delay time.
  • the error estimator 30 in FIG. 1 performs a difference operation between a received signal and an estimated reception desired signal to obtain an estimation error.
  • the signal is calculated, and the likelihood calculation unit 41 calculates the likelihood. Therefore, for an interference wave caused by the signal of the own station such as intersymbol interference, the repli- The effects of interference can be eliminated.
  • the interference signal component from the other station remains as an estimation error signal as it is, and is regarded as equivalent to noise at the output of the likelihood calculation unit 41. There was a problem that the receiving performance was significantly deteriorated.
  • the present invention estimates an interference signal not only for a desired reception signal but also for an interference signal from another station, and subtracts the desired reception signal and the estimated interference signal from the reception signal to obtain an estimation error signal.
  • a receiver having an interference wave canceling function having good reception characteristics even for a received signal in which an interference wave from another station is blocked by removing an interference signal component included in the receiver, and a method of canceling the interference wave. The purpose is to provide.
  • a state estimator generates a desired signal sequence candidate corresponding to a state transition of a desired signal estimated to be received and an interference signal sequence candidate corresponding to a state transition of an interference signal from another station. I do.
  • a desired signal estimating unit and an interference signal estimating unit generate an estimated reception desired signal and an estimated received interference signal, respectively.
  • the estimated desired reception signal and the estimated received interference signal thus obtained are subtracted from the received signal by the error estimator to calculate the estimated error signal.
  • the state estimator estimates a desired signal sequence and an interference signal sequence based on the estimated error signal obtained for each candidate.
  • the transmission path parameter estimator controls the conversion parameters of the desired signal estimator and the interference signal estimator by an adaptive algorithm based on the estimated desired signal sequence and interference signal sequence and the estimated error signal.
  • the estimated error signal has only the noise component because the interference signal component has been removed.
  • the likelihood is calculated using the estimation error signal obtained in this way, and the desired signal and the interference signal are estimated. Therefore, in the maximum likelihood estimation of the received signal, the influence of the interference signal is removed, so that even if the received signal includes the interference signal, it is possible to prevent the reception performance from being degraded due to the interference signal. It is possible to obtain excellent reception performance.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiver using a conventional maximum likelihood sequence estimator having an adaptive equalization function.
  • FIG. 2A is a block diagram showing a configuration of a transversal filter having two taps in FIG.
  • FIG. 2B is a block diagram showing a configuration of a tap coefficient control unit in FIG.
  • FIG. 2C is a trellis diagram showing state transitions when the number of states is four.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a conceptual configuration of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a specific embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a tap coefficient control unit in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a burst reception signal.
  • FIG. 7A is a trellis diagram showing a state transition in the maximum likelihood sequence estimator for a desired signal.
  • FIG. 7B is a trellis diagram showing a state transition in the maximum likelihood sequence estimator for an interference signal.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a state estimator using a maximum likelihood sequence estimator shared by a desired signal and an interference signal.
  • Fig. 9 is a trellis diagram for estimating the maximum likelihood sequence of both the desired signal and the interference signal using the Viterbi algorithm.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a state estimating unit when a maximum likelihood determinator is used for a desired signal.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a state estimating unit when a maximum likelihood determinator is used for an interference signal.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a state estimating unit when a maximum likelihood determinator is used for both a desired signal and an interference signal.
  • Fig. 13 is a trellis diagram when the maximum likelihood sequence is estimated for the desired signal and symbols are determined based on the likelihood for the interference signal.
  • FIG. 14 is a block diagram of an embodiment configured to estimate a signal state by a Viterbi algorithm according to a combination of transition states of a desired signal and an interference signal.
  • FIG. 15 is a block diagram of an embodiment when an inverse filter is used in the state estimating unit.
  • Fig. 16 is a block diagram of an embodiment that can be applied when the training signal of the interference signal is unknown.
  • Fig. 16A is a signal space diagram showing the signal point arrangement of BP SK.
  • Figure 16B is a trellis diagram when the number of states of the interference wave is increased so that observation is possible up to two symbol times.
  • Figure 17 is a block diagram of the received interference signal estimator when the carrier frequency of the desired wave differs from that of the interference wave.
  • Fig. 18 is a block diagram of an embodiment that can be applied when the training signals of the desired signal and the interference signal are unknown.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of an embodiment when diversity reception is performed.
  • FIG. 20A is a diagram showing an example of a signal point of a desired wave in BPSK.
  • FIG. 20C is a diagram showing a combined reception wave of FIGS. 20A and 20B.
  • FIG. 20D is a diagram showing an example of a signal point of a desired wave in BPSK.
  • FIG. 20E is a diagram illustrating an interference wave having the same amplitude and the same phase as the signal of FIG. 20D.
  • FIG. 20F is a diagram showing a composite received wave of FIGS. 20D and 20E.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a communication system in diversity reception.
  • FIG. 22 is a block diagram showing a communication system in which different transmitting stations control the amplitude and phase to be different from each other.
  • FIG. 23 is a block diagram showing a communication system in which different transmitting stations control the amplitude and phase independently of each other.
  • FIG. 2A is a graph showing average bit error rate characteristics to show the effect of the present invention.
  • FIG. 24B is a graph showing the effect of the present invention when there are interference signals from two different stations.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of a modulation signal generator capable of supporting various modulation schemes.
  • FIG. 26 is a block diagram showing a configuration example of a mapping logic circuit in FIG.
  • FIG. 27 is a reference table of the conversion unit 441 for performing DQPSK in FIG.
  • FIG. 28 is a reference table of the conversion unit 441 for performing the shift DQPSK in FIG.
  • Figure 29 shows the I and Q signal points of DQPSK and 7 S / 4 shift DQPSK.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a conceptual configuration of the first embodiment of the receiver according to the present invention ( ⁇ ).
  • the feature of this embodiment is that, compared to the conventional configuration of FIG. 1, the interference signal component included in the estimation error signal is removed by further estimating the reception interference signal and subtracting it from the reception signal.
  • the configuration is such that the probability of estimating the desired reception signal in the state estimating unit is further increased.
  • the received interference signal estimation unit 2 0 1 to generate the two estimated received interference signal in this example. 2 0 2 is provided, the error estimating portion 3 0 estimates The desired reception signal and the estimated reception interference signal are subtracted from the reception signal y (n) supplied to the input terminal IN to generate the estimation error signal ⁇ .
  • the state estimating unit 40 generates a plurality of desired signal sequence candidates corresponding to a plurality of states to which the desired signal transitions (a request that is assumed to be transmitted to the own station by a wireless station which is a communication partner of the own station). Signal candidates) and outputs them to the desired signal estimator 10, and a plurality of interference signal sequence candidates (other stations that cause interference to the own station) corresponding to a plurality of states to which each interference signal transitions. Are generated and supplied to the interference signal estimating units 20, 20 2, respectively.
  • the likelihood is calculated from the estimated error signal s obtained corresponding to the desired signal sequence candidate and the interference signal sequence candidate, and the desired signal sequence included in the received signal y ( ⁇ ) is calculated using the obtained likelihood. And an interference signal sequence is estimated, and a sequence determination result is output.
  • the transmission channel parameter estimating unit 50 converts the estimation error signal, the desired signal sequence, and the interference signal sequence from the desired signal estimating unit 10 and the interference signal estimating units 20,. Control the response.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the embodiment of FIG. However, the configuration in this figure shows the case where one interference wave included in the received signal is removed. However, as shown in FIG. 3, when it is desired to remove a plurality of interference waves generally contained in the received wave, the number of interference signal estimators 20 and the number of transmission path parameter estimators 50 are equal to the number of interference waves to be eliminated. It can be easily realized by adding and expanding the part of the state estimating unit 40 related to the interference signal.
  • the desired signal estimating section 10 and the interference signal estimating section 20 are respectively composed of transversal filters 11 and 21.
  • the error estimator 30 calculates an addition result y m (n) of the adder 31 from an adder 31 that adds the estimated desired reception signal and the estimated reception interference signal, and a reception signal y (n) given to the terminal IN.
  • a subtractor 32 for subtracting and outputting an estimation error signal ⁇ .
  • the state estimator 40 calculates a likelihood from the estimation error signal and a likelihood calculator 41, generates a signal sequence candidate according to the state of transition of the desired signal, and calculates the likelihood correspondingly.
  • a maximum likelihood sequence estimator for desired signal that determines the desired signal sequence from the likelihood signal output by the unit 41, and a signal sequence candidate is generated according to the state of the transition of the interference signal, and the likelihood corresponding to this is generated.
  • An interference signal maximum likelihood sequence estimator 43 that determines and outputs an interference signal sequence from the degree signal, a desired signal modulation signal generator 44 that converts a desired signal sequence candidate into a modulated signal sequence, and And an interference signal modulation signal generation unit 45 for converting the interference signal sequence candidate into a modulated signal sequence.
  • the transmission path parameter estimating unit 50 is composed of a tap coefficient control unit 51 that controls tap coefficients of a transversal filter 11 for a desired signal and a transversal filter 21 for an interference signal.
  • the control section 51 includes a tap coefficient storage section 5 11 1, a tap coefficient switching switch 5 1 2, and a tap coefficient update section 5 13.
  • This tap coefficient control unit 51 is different from the conventional tap coefficient control unit shown in FIG. 2 in that the configuration for the interference signal is added to the configuration for the desired signal. Further, the tap coefficient storage unit 511 holds a set (vector) of tap coefficients for each transitionable state of both the desired signal and the interference signal.
  • the tap coefficient updating unit 513 updates the tap coefficient vector prepared for each state by using an adaptive algorithm such as an RLS algorithm or an LMS algorithm.
  • the tap coefficient switching switch 5 1 2 selects tap coefficients corresponding to the states of the desired signal and the interference signal output from the state estimating section 40, and outputs the desired signal estimating section 10 and And output to the interference signal estimator 20.
  • the transmission complex symbol sequence vector of the desired signal at time ⁇ is C d (n)
  • the impulse response vector of the transmission path of the desired signal is H d (n)
  • H represents complex conjugation transpose
  • a (n) and b (n) represent complex symbols at time nT of the desired signal and the interference signal, respectively.
  • a (n) and b (n) take one of four types of complex symbols C P (0 ⁇ p ⁇ 3) expressed by equation (1-B).
  • the transmission complex symbol vectors C d (n) and C uq (n) are vectors having any one of these four types of complex symbols as elements.
  • H d (n) and H uq (n) are
  • H uq (n) [h uq ( q ), h uq (L uq -1), ..., h uq (0)]
  • N (n) is the sample value of white noise after passing through the mouth-pass filter.
  • L d and L uq are non-negative integers representing the impulse response time lengths (delay times) of the transmission paths of the desired signal and the interference signal to be considered, respectively.
  • Each of the transversal filters 11 and 12 calculates the inner product of the input signal sequence candidate vector and the tap coefficient vector given from the tap coefficient control unit 51 (signal system Convolution of the column candidates and tap coefficients) and outputs the result. That is, in the transversal filter 11, a complex symbol sequence candidate vector that is a transmission signal sequence candidate output from the desired signal modulation signal generation unit 44 is provided.
  • the transmission path impulse response estimation value of the desired signal output from the tap coefficient control unit 51 is calculated as the tap coefficient vector.
  • the estimated value of the transmission path impulse response of the interference wave output from the tap coefficient control unit 51 is the tap coefficient vector.
  • H u m (n-1) [h um (L u), h um (L u-1), ..., hum (0)] T (12), and these signal sequence candidate vectors B m performs an inner product calculation (convolution operation) of H (n) and the tap coefficient vector H u m (n-1) , you output as an estimated received interference signal.
  • the adder 31 adds the estimated reception desired signal from the transversal filter 11 and the estimated reception interference signal from the transversal filter 21 and outputs it as a signal estimation value y m (n). This estimated value y m (n) can be expressed by the following equation.
  • ym (n) A m H (n) H dm (n-1) + B m H (n) H um (n-1) (13)
  • the square of the estimation error ⁇ is calculated by the likelihood calculation unit 41.
  • the desired signal maximum likelihood sequence estimator 42 sequentially selects and outputs all desired signal sequence candidate vectors determined by a predetermined number of past states and the next transmissible state.
  • the output signal sequence candidates are modulated by a desired signal modulated signal generator 44 and output as a desired symbol complex symbol sequence candidate vector Am (Similarly, the maximum likelihood sequence estimation for an interference signal is performed.
  • the unit 43 is used to calculate the likelihood. And sequentially selects and outputs interference signal sequence candidates. Then, the output is modulated by an interference signal modulation signal generation section 45 and output as a complex symbol sequence candidate vector Bm (n) of the interference signal.
  • the maximum likelihood sequence estimator for desired signal 42 and the maximum likelihood estimator for interference signal 43 correspond to the output desired signal sequence candidate vector Am (n) and interference signal sequence candidate vector Bm (n).
  • the obtained likelihoods are compared, and the combination of vectors Am (n) and Bm ( ⁇ ) that maximizes the likelihood and the path of the signal transition at that time are stored for each state.
  • the desired signal and the interference signal each have one wave.
  • the interference signal is a Q wave
  • the present invention can be similarly extended. That is, the complex symbol sequence candidate vector of the estimated transmission interference signal output from the qth interference signal modulation signal generation unit is
  • H l [h uqm (L uq ), h uqm (L uq — 1), whil, h uq "0)] T (15)
  • a desired signal sequence candidate and an interference signal sequence candidate are sequentially selected and output from the desired signal maximum likelihood sequence estimator 4 2 and the interference signal maximum likelihood sequence estimator 4 3 1 to 4 3 a, and the likelihood corresponding thereto is obtained. Is calculated, and a sequence of a desired signal and a plurality of interference signals with the maximum likelihood may be estimated.
  • each base station adds a training signal (training pattern) of its own signal sequence to the beginning, middle, or end of the data signal, as shown in FIG. Transmission is performed in a burst configuration. All signals from base stations other than the base station transmitting the desired signal are regarded as interference signals.
  • known training signals for the desired signal and the interference signal are given to the transversal filters 11 and 21 by the switching switches 61 and 62 in the training signal section of the received signal, respectively.
  • the conversion parameters (tap coefficients) for 1 1 and 2 1 are converged by training.
  • the training pattern registers 6 3 and 6 4 contain the training pattern of the base station currently being received from the memory 65 (that is, the training pattern for the desired signal) and the training pattern of the other station that becomes the interference signal (that is, the training pattern of the other station). And a training pattern for the interference signal) are set in advance.
  • the switching switches 61 and 62 are set to the registers 63 and 64 to set the training signal for the desired signal that is known in advance on the receiving side.
  • the pattern and the training pattern for the interference signal are supplied from the registers 63 and 64 to the desired reception signal estimator 10, the reception interference signal estimator 20 and the transmission path parameter estimator 50.
  • the conversion parameters of the desired signal estimator 10 and the interference signal estimator 20 are controlled by the transmission path parameter estimator 50 so that the square I ⁇ i 2 of the output error ⁇ of the subtractor 32 is minimized.
  • the tap coefficient vectors H dm (n) and H um (n) are determined.
  • the signal estimation accuracy of the desired signal estimator 10 and the interference signal estimator 20 is improved.
  • a training pattern unique to each base station it is preferable to use a pattern having a high autocorrelation of the symbol sequences and a small cross-correlation between them.
  • the desired signal component and the interference signal component can be more correctly separated and generated.
  • the interference signals can be correctly separated and generated by making the symbol sequences of the training signals of the interference signals orthogonal to each other.
  • the training patterns of all the base stations that may be received are stored in the memory 65 in advance.
  • the training pattern for the interference signal is, for example, the synthesis of a training section from another base station that is currently interfering with the training signal from another base station that is expected to interfere in advance with the signal from the base station that is about to receive.
  • a training pattern having the highest correlation with the received signal may be selected as the training pattern of the interference signal.
  • a plurality of interference signals can be handled similarly. Further, as will be described later with reference to FIG.
  • a temporary symbol is determined using the estimated error signal s obtained as an output of the error estimator 30. It is also possible to use the results to estimate an unknown training signal for the interference signal and use this as a training signal for the interference signal. Further, by performing the provisional symbol determination as described later, it is possible to estimate the training signal for the interference signal even when the training pattern of the interference wave is unknown. Also, in a cellular car phone or the like, information on the training signals of the interfering station and the interfering station is transmitted according to a predetermined procedure under the control of the mobile station or the base station, and switching control is performed based on this information. By doing so, the training signal of the desired signal and the interference signal can be known.
  • switches 61 and 62 are connected to the output side of modulation circuits 44 and 45, and the impulse response of the transmission path is estimated using the complex symbol signal sequence candidates of the desired signal and the interference signal. Is also good.
  • the state estimating unit performs maximum likelihood sequence estimation on both signal components of the desired signal and the interference signal.
  • the maximum likelihood sequence estimator for desired signal 42 sequentially generates all the candidates of the signal sequence representing the transition state of the desired signal, and outputs the candidates to the modulated signal generator for desired signal 44.
  • Modulated signal generation section 44 modulates a signal sequence candidate representing a transition state of the desired signal, converts the modulated signal sequence into a transmission desired signal sequence vector candidate that is a complex symbol sequence candidate, and outputs it from terminal OUT s .
  • the highest likelihood (ie, the highest The candidate with a small squared error I ⁇ I 2 ) is output from the terminal OUT d as a judgment reception signal.
  • the interference signal maximum likelihood sequence estimator 43 sequentially generates all the candidates of the signal sequence representing the transition state of the interference signal, and outputs the candidates to the interference signal modulation signal generation unit 45.
  • Modulated signal generation section 45 modulates a signal sequence candidate representing a state to which an interference signal transitions, converts it into a transmission interference signal sequence vector candidate that is a complex symbol sequence candidate, and outputs it from terminal 0 UTi.
  • the four complex symbols CP (0 ⁇ p ⁇ 3) expressed by the equation (1—B) are expressed by the combination of the transmitted binary data of “0 0”, “0 1”, “1 1”, and “1 0”. Exists.
  • the integer j is a subscript for distinguishing the four states.
  • the state when a (n-1) takes the complex symbol Cj is S_j (n). Therefore, it costs 0 j £ 3. Therefore, the desired signal modulation signal generator 44 and the interference signal modulation signal generator 45 receive the time-series signal vector of this state Sj and generate a modulation output corresponding to this transition state.
  • QP SK generates one of two possible values for each of the four possible states for each of the in-phase component (I channel) and the quadrature component (Q channel). It outputs a complex transmission symbol sequence candidate vector Am (n) that includes the complex symbol as the I-channel component and the Q-channel component.
  • one of four possible values of each IQ component is assigned to 16 signal states, and complex symbols using these as I-channel and Q-channel components are assigned. Outputs the complex transmission symbol sequence candidate vector Am (n) as an element.
  • the desired transmission signal sequence candidate and the transmission interference signal sequence candidate output from the state estimation unit 40 are input to the desired signal estimation unit 10 and the interference signal estimation unit 20, respectively.
  • Desired signal estimating section 10 converts a transmission desired signal sequence candidate into an estimated reception desired signal
  • interference signal estimating section 20 converts a transmission interference signal sequence candidate into an estimated received interference signal.
  • a transversal filter is used for the desired signal estimating unit 10 and the interference signal estimating unit 20.
  • the tap coefficients of the transversal filters 11 and 21 previously determined using the training pattern are set by the tap coefficient control unit 51 through the terminals TAPS and TAPI.
  • the tap coefficients of the transversal filters 11 and 21 represent the impulse response of each transmission path of the desired signal and the interference signal. Therefore, the outputs of the transversal filter 11 for the desired signal and the transversal filter 21 for the interference signal are respectively the estimated desired signal and the estimated received interference signal that reflect the state of the transmission path such as transmission path distortion. Becomes
  • the reception signal is applied to the terminal IN.
  • the sample value y (n) of the reception signal represented by the equation (4) is handled as described above.
  • the adder 31 adds the estimated desired reception signal output from the desired reception signal estimator 10 and the estimated received interference signal output from the received interference signal estimator 20, and is expressed by equation (13).
  • the estimated signal y m (n) is output. Therefore, if the signal sequence candidate selected and output by the interference signal maximum likelihood sequence estimator 43 is the same as the corresponding signal sequence of the transmission interference wave, the addition result is subtracted by the subtracter 32 to obtain the received signal sample value y ( When subtracting from n), the interference wave component is removed from the output signal of the subtracter 32, and only the noise component N (n) is obtained.
  • a plurality of adders determine the sum of the estimated reception interference signals corresponding to all the interference waves, and subtract the sum from the reception signal to obtain a plurality of interference wave components. Can be removed.
  • the estimated error signal s output from the error estimator 30 is converted into a likelihood signal by the likelihood calculator 41 of the state estimator 40.
  • a squaring circuit for squaring the estimated error signal ⁇ can be used as the likelihood calculating section 41.
  • the log-likelihood (branch metric) L m for the m-th candidate is expressed by the following equation.
  • the likelihood signal is the maximum likelihood sequence estimator for the desired signal 4 2 and the maximum likelihood sequence estimator for the interference signal 4 3 and used for estimating the desired signal sequence and the interference signal sequence.
  • a plurality of maximum likelihood sequence estimators 43 for interference signals are prepared, and sequence estimation is performed for each interference signal. Next, the operations of the maximum likelihood sequence estimator 42 for the desired signal and the maximum likelihood sequence estimator 43 for the interference signal will be described.
  • the desired signal maximum likelihood sequence estimator 42 sequentially outputs a plurality of desired signal sequence candidates, and supplies the plurality of desired signal sequence candidates to the desired signal estimator 10 through the desired signal modulation signal generator 44.
  • a plurality of interference signal sequence candidates are sequentially output by the interference signal maximum likelihood system 11 estimator 43, and supplied to the interference signal estimation unit 20 through the interference signal modulation signal generation unit 45.
  • desired signal sequence likelihood of the likelihood signal becomes maximum (minimum square error I epsilon I 2)
  • a candidate and an interference signal sequence candidate set are selected as a desired signal sequence and an interference signal sequence, respectively.
  • This selection is performed by the maximum likelihood sequence estimator for desired signal 42 for the desired signal sequence, and the maximum likelihood sequence estimator for interference signal 43 for the interference signal sequence.
  • the likelihood may be calculated for all possible combinations of the desired signal sequence and the interference signal sequence, and the desired signal sequence and the interference signal sequence may be estimated.
  • a path representing the state transition of the signal using the Viterbi algorithm The operation can be reduced by limiting the number of
  • Figure 7 7 shows a trellis diagram showing an example of the state transition of the desired signal in the maximum likelihood sequence estimator for desired signal 42
  • Figure 7B shows the state transition of the interference signal in the maximum likelihood sequence estimator 43 for the interference signal.
  • Each shows a trellis diagram representing an example.
  • These trellis diagrams are formed, for example, in a memory element as a look-up table for storing the state transition history of the signal up to the present.
  • each state S at a time point nT is defined as a path that transitions from a signal state at a past time point (n-1) T to a state at the current time point nT.
  • Fig. 7A four paths can be merged from time (n-1) T to each state at time nT as shown by the broken line for state S1, but the path metric is the largest among these. Leave the pass as a surviving pass. Assuming that the path metric of the path transiting from the state S2 at the time (n-1) T to the state S0 at the time nT is larger than the path metric of the path from the other states SO, SI, S3, The surviving path in state S 0 at time n is a path that transits from state S 2 at time (II-1) T.
  • Viterbial is applied to both the desired signal and the interference signal. The surviving path is obtained by the algorithm, and the signal sequence passing through the path with high likelihood is estimated as the desired signal sequence or the interference signal sequence, respectively.
  • FIG. 8 shows the configuration of the state estimation unit 40 in that case.
  • one maximum likelihood sequence estimator 46 is provided instead of maximum likelihood sequence estimator for desired signal 42 and maximum likelihood sequence estimator for interference signal 43 in FIG.
  • the state S ( ⁇ ) of the current n T is the complex of the desired signal and the interference signal.
  • Ld and Lu represent the maximum delay amount of the delay wave of the desired signal and the interference signal, respectively.
  • a (n-1), a (n-2), a, (n-d), b (n-1), b (n-2), ⁇ , b (n ⁇ u) each complex symbol CP (0 ⁇ p ⁇ Ml) has M kinds, so the number of states of state S (n) is M LLD + LU ⁇ Become.
  • the states S (n) will be described for convenience as follows.
  • the subscripts ijk ... of S are a ( ⁇ -1), a (n-2), ..., a (n -Ld), b (n-1), b (n -2), ⁇ , b (n- Lu) represent the type P of the complex symbol Cp (0 ⁇ P ⁇ M-1) that can be taken.
  • i and j indicate that the possible complex symbols of a (n-1) and b (n-1) are Ci and Cj, respectively. Also, 0 £ i £ l, 0 ⁇ j £ l.
  • i corresponds to the state S i (n) when only the desired signal is considered
  • j corresponds to the state S j (n) when only the interference signal is considered.
  • i, j, k, and 1 are the complex symbols that a (n-1), a ( ⁇ -2), b (n-1), and b (n-2) can take, respectively.
  • ij corresponds to the state S ij (n) when only the desired signal is considered
  • k 1 corresponds to the state S kL (n) when only the interference signal is considered.
  • the state numbers i and j represent the state numbers of the desired signal and the interference signal, respectively.
  • the state number S23 indicates that the state number i of the desired signal is 2 and the state number j of the interference signal is 3.
  • the method of estimating the maximum likelihood sequence of the desired signal sequence and the interference signal sequence in the present invention and the method of estimating the transmission path parameters simultaneously performed at this time will be described using the trellis diagram of FIG.
  • the QP SK modulation method has one interference signal in addition to the desired signal
  • the 1 6 state from Soo to S 33.
  • the tap coefficient vector H ij which is the channel parameter for each state Si, is used.
  • n represents a discrete time (time point) normalized by the symbol interval T.
  • 16 sets of tap coefficient vectors ⁇ ( ⁇ ) corresponding to each of the 16 states are defined.
  • the tap coefficients corresponding to the vector Hi (n) is
  • HijK ... (n) [hd , iJk ... (Ld), ha, ⁇ ... (Ld-1), ⁇ , h d, i jk ... (0), hu, j k L ... (Lu), hu, JK L ... (Lu-1), ⁇ , h u , jk L ... (0)] T (23)
  • the number of (tap coefficients) is (Ld + Lu + 2).
  • represents transpose.
  • Hu, ijk ... (n) [hu, i jk ... (Lu), hu, (Lu-1), ..., h u , i jk ... (0)] T
  • the vectors Hd, (n) and Hu, (n) expressed by (25) are the tap coefficients of the desired signal in the states S ijk ... (n) corresponding to Eqs . (10) and (12), respectively. It is the tap coefficient vector of the vector and the interference signal. Also, here, the case where the desired signal and the interference signal are each one wave is described. However, even when there are a plurality of interference signals, it can be easily realized by expanding the above equation.
  • equation (23) is
  • Hij (n) [h d. Ud), h d> i j (0), h u. Ij d), h U) ij (0)] (26), and hd, ij (0) and h d. d) is the tap coefficient of the desired signal, and h u. uO)) and h u. il) are the tap coefficients of the interference signal.
  • a tap coefficient vector for each state is often stored in a memory element.
  • the tap coefficient vector for each state is initialized using the training signal of the desired signal and the interference signal in the training section.
  • Ci and C k is a complex symbol obtained corresponding to the state transitions of the desired signal
  • C 'and C L denotes a complex symbol obtained corresponding to the state transitions of the interference signal.
  • the desired signal and the interference signal are both QP SK
  • C i, Ck, C j, and C L are represented on the complex plane representing the signal space by the values of i, k, j, 1 respectively.
  • the branch metric ⁇ [Ski (n), S ij (ri-l)] for the branch transitioning from state S udi-1) to S kL (n) is calculated by the following equation.
  • H represents a complex conjugate transpose.
  • ym (n) represents a received signal estimation value for the m-th complex symbol sequence candidate
  • m is an integer uniquely determined by k, 1, i, and j.
  • the path metric is updated by each state S at time ( ⁇ -1). ) To each state S kL (n) at time n by selecting one path with the largest path metric.
  • J CS kL (n)] ⁇ ( ⁇ [S k i (n), S ijin-l)]
  • the surviving path is a path that transits to S kL (n) via the state S ij (n-1) having i and j at which Eq. (31) is maximized.
  • one surviving path is selected for each state at time point n.
  • the state S! At the time point nT in FIG. The selection of the surviving path to be merged at (n) is S at time (n-1) T.
  • the update of the tap coefficient vector in each state at the time point ⁇ is performed along the surviving path.
  • the new tap coefficient vector Hk L (n) in state S (n) is
  • the tap coefficient vector H ij (n-1) of the state Sijdi-1) in the state n_l) is updated by an adaptive algorithm.
  • the RLS algorithm or the LMS algorithm can be used.
  • the case where the LMS algorithm is used will be described as an example.
  • represents an error signal when transitioning from the state Sij (n ⁇ 1) to the state S kL (n), and “represents a small real number (for example, 0.1) step size.
  • a new tap coefficient vector ⁇ ⁇ ( ⁇ ) is calculated by updating the tap coefficient vector ⁇ 22 ( ⁇ -1) at the time point ( ⁇ -1) ⁇ by the adaptive algorithm.
  • the path metric is updated for each state of the Viterbi algorithm at the same time as signal survivors are used along the surviving path in real time, the accuracy is higher than that of the method of estimating the transmission path parameters based on the delayed decision result. Good It becomes.
  • This is an essential technology for an interference canceller that needs to accurately estimate the phase and amplitude of the desired signal and the interference signal, even if the phase and amplitude fluctuate greatly, as in mobile communications.
  • the case where the signal sequence is estimated using the maximum likelihood sequence estimator 42, 43, or 46 for both the desired signal and the interference signal is shown.
  • the maximum likelihood sequence estimation is performed only for the interference signal, the maximum likelihood sequence estimation is not performed for the desired signal, and the maximum likelihood decision unit 47 for the desired signal uses the symbol at each time based on the likelihood. May be determined.
  • the maximum likelihood sequence estimation is performed only for the desired signal, and the interference signal is not subjected to the maximum likelihood sequence estimation, and the maximum likelihood decision unit for interference signal 48 performs symbol determination based on likelihood. Is also good.
  • FIG. 40 the maximum likelihood sequence estimation is performed only for the interference signal, the maximum likelihood sequence estimation is not performed for the desired signal, and the maximum likelihood decision unit 47 for the desired signal uses the symbol at each time based on the likelihood. May be determined.
  • the maximum likelihood sequence estimation is performed only for the desired signal, and the interference signal is not subjected to the maximum likelihood sequence estimation, and the maximum likelihood decision unit for interference signal 48 performs symbol determination based on likelihood. Is also
  • maximum likelihood sequence estimation may not be performed, and symbol determination may be performed based on the likelihood at each time point by the maximum likelihood determiners 47 and 48 for both the desired signal and the interference signal. In this way, the amount of calculation can be reduced by performing symbol determination at each time point based on likelihood without performing maximum likelihood sequence estimation.
  • the maximum likelihood sequence estimation is performed for a desired signal, and symbol determination is performed at each time for an interference signal by using likelihood. This will be specifically described with reference to the diagram.
  • the number of branch metrics to be calculated is limited to one for each group. That is, the branch metric ⁇ [S (n), S i (n ⁇ 1) when transitioning from the group S i (n ⁇ 1) at time (n ⁇ 1) T to the group S i, (n) at time n T )]
  • ⁇ [Si. (N), S i (n-1)] max j. ⁇ [S ⁇ ⁇ j »(n), S ⁇ ( ⁇ -1)] ⁇ (34).
  • ⁇ CS ⁇ ⁇ j. ( ⁇ ), S ij (nl)] represents the branch metric when transitioning from the state at time (n ⁇ 1) T to the state S i ′ j ′ at time nT.
  • Ma ⁇ represents the maximum value of ⁇ when is varied from 0 to 3. Giving this maximum value is the state number of the interference signal at time nT.
  • the interference signal Since the state is uniquely determined by the likelihood at each time, the value of j that represents the state number of the interference signal at time (n-1) T in Equation (34) may be the value already determined. it can.
  • J [S i. (N)] represents the path metric of the surviving path of group S i, (n) at time n T.
  • the state i of the desired signal at the time (n ⁇ 1) T that transits to the group S i, (n) at the time nT is determined.
  • the number of states to be considered is 16 but the maximum likelihood sequence estimator for the interference signal is replaced with the maximum likelihood decision unit 48 as shown in Fig. 11, and the state transition is performed. Is performed for each group S i in which the state of the desired signal is the same, the number of surviving paths to be considered is reduced to 4 and becomes the same as in the trellis for only the desired signal. Also, the number of sets of tap coefficient vectors of the transversal filters 11 and 21 for the interference signal and the desired signal prepared for each state transition are prepared for each group S i classified by the desired signal state transition. So we have 4 sets. Therefore, the number of path metrics for performing metric calculation and the number of sets of tap coefficients to be updated are reduced, and the amount of calculation can be significantly reduced.
  • the tap coefficients are updated by determining the path from the state at the time ( ⁇ -1) ⁇ at the time of merging with the state at each time n T in the maximum likelihood sequence estimator 42, and then obtaining the desired signal obtained from the state estimator 40. This is performed using the sequence and the interference signal sequence, and the estimated error signal output from the error estimator. This update is performed along the surviving path for a plurality of sets of tap coefficient vectors prepared for each state. This update is performed for each transition state using an adaptive algorithm such as the RLS algorithm ⁇ LMS algorithm so that the square I ⁇ I 2 of the estimation error signal is reduced. Therefore, the updated tap coefficient reflects the impulse response of the transmission path of the desired signal and the interference signal at the present time.
  • the present invention provides: (1) a received signal sample value sampled at a shorter interval than a signal symbol interval as a received signal; and (2) an interference having the same delay amount delay stage as the sample interval. (3) A desired signal sequence candidate output at the symbol interval of the signal, using a fractionally spaced transversal filter in which the evening coefficient is set at the sample period for the signal estimator 20 and the desired signal estimator 10 And a state estimator that outputs a transmission signal sample value sequence having the above sample period shorter than the symbol interval obtained by interpolating the complex symbol sequence candidates corresponding to the interference signal sequence candidates on the time axis. Is also good. This configuration is effective for overcoming the degradation caused by the difference between the timing of the clock of the desired signal and the timing of the interference signal / different timing of the signal frame.
  • the switches 61 and 62 are provided on the output side of the modulation signal generators 44 and 45, and the training signal is stored in the registers 63, 6 as a complex symbol sequence modulated by a symbol sequence. 4 and the training signal is supplied to the transversal filters 11 and 21 and the tap frequency control unit 51 during the training period of the received burst signal. As shown in FIG. , 62 may be provided between the maximum likelihood sequence estimation unit and the modulation signal generation units 44, 45. In this case, the training symbol sequence before modulation is held in the register, and the training symbol sequence is supplied to the modulation signal generators 44 and 45 during the training period.
  • FIG. 14 shows a case where a Viterbi algorithm circuit 46 is used instead of the two maximum likelihood sequence estimators 42 and 43 in FIG.
  • the training signal registers 63 and 64 output training patterns of the same digital symbol sequence as the training signals of the desired wave and the interference wave, respectively.
  • the switch 61 selects the desired wave training pattern from the register 63 in the reception section of the training signal of the desired signal in the reception burst, and the Viterbi algorithm circuit 46 in the reception section of the data signal following the training signal. Hope to output The digital signal sequence corresponding to the wave state transition is selected and output.
  • the switch 62 selects the interference wave training pattern from the register 64 during the reception period of the interference wave training signal, and outputs the Viterbi algorithm circuit 46 during the reception period of the data signal following the training signal. A digital signal sequence corresponding to the state transition of the interference wave is selected and output.
  • Modulation signal generators 44 and 45 are baseband modulation circuits, and output a complex symbol sequence modulated according to the modulation method of the received wave from the input digital signal.
  • the modulation signal generators 44 and 45 receive the output signals of the switches 61 and 62 as input and output complex symbol sequence candidates of a desired wave and an interference wave, respectively.
  • Transmission channel parameter estimation unit 5 reduced the estimated error from calculation circuit 3 2, the modulation signal generator 4 4, 4 of the desired signal and interference Watarunami from 5 complex symbol sequence candidate ⁇ a m (n-Ld) , a m (ri-Ld + 1) a m (n) ⁇ , ⁇ bm (n-Lu), b m (n-Lu + 1) bm (n) ⁇ and the state where the Viterbi algorithm circuit 46 outputs
  • the transmission path impulse response is estimated by inputting the estimation information and the transmission path impulse response, and the desired signal estimator 10 is used as the transmission path impulse response estimation value for the desired wave and the interference wave, that is, the tap coefficient vector of the transversal filter. Set in the signal estimator 20 respectively.
  • the method of estimating the transmission path impulse response differs between the training signal section and the data signal section in the burst signal.
  • the switches 61 and 62 in FIG. 14 are connected to the training pattern registers 63 and 64, respectively, and the respective training patterns are converted to the modulation signal generator 4.
  • 4 5 The transmission path parameter estimating unit 50 receives the complex symbol sequence corresponding to the training pattern of the desired wave and the interference wave and the estimation error as inputs and minimizes the estimation error by, for example, the successive least squares method (Hayk In Adaptive Filter Theory, 1986 Prentice-Hall) is used to update and output the transmission path impulse response estimation values of the desired signal and the interference signal.
  • switches 61 and 62 are connected to the output side of the Viterbi algorithm circuit 46 and transition state sequence candidates for the desired signal and the interference signal are used. Since the number of state sequence candidates is the same as the number of state transitions, and the estimation error differs according to each candidate, (i) the channel estimation is performed on the signal sequence determined by the Viterbi algorithm. Or (ii) the ability to estimate the transmission path for the complex symbol sequence candidate with the maximum likelihood at each time, and (iii) the estimation of the transmission path for each surviving path in each state of the Viterbi algorithm. In methods (i) and (ii), the same channel impulse response estimation value is used for the complex symbol sequence candidate corresponding to the state transition.
  • an RLS algorithm that can quickly converge the transmission path impulse response estimate is used, and in the data receiving section, an algorithm with a small amount of computation such as the LMS algorithm may be switched and used.
  • FIG. 15 another embodiment in which the configuration of the state estimating unit 40 is different is shown in FIG.
  • an inverse filter 4 11 1 and a symbol discriminator 4 1 2 are used as means for generating a complex symbol sequence candidate for an interference signal in the state estimating section 40.
  • the modulation method will be described in the case of QPSK, but the same applies to other modulation methods.
  • a method of estimating an interference signal is different from the above-described various embodiments.
  • the interference signal sequence candidate input to the transversal filter 21 for the interference signal is set to the state where the interference signal transitions. It outputs sequentially according to it. Then, an estimated reception interference signal is generated for all candidates, and symbol determination is performed by performing likelihood determination.
  • the QP SK method there are four possible signal states at the current time nT. Also, in the embodiment for performing this likelihood determination, the past time ( ⁇ -1) ⁇ , ( ⁇ -2) ⁇ ,...
  • the estimation reception including no component corresponding to the current symbol of the interference signal at time nT is performed.
  • a transmission interference signal (a delayed wave component of the interference signal) is generated by the transversal filter 21 for the interference signal, and this signal is subtracted from the reception signal y (n) together with the estimated reception desired signal by the subtracter 31 to obtain an estimation error signal.
  • the estimated received interference signal that does not include the component corresponding to the current symbol of the interference signal at time n T is the symbol sequence determined and determined at the past time of the interference signal sequence and the past of the transversal filter 21 for the interference signal. Can be generated using the tap coefficient corresponding to the time.
  • the estimated error signal is composed of an interference signal component corresponding to the current symbol at time n T and noise.
  • the estimated error signal is input to the interference signal inverse filter 411 to compensate for the distortion of the transmission path.
  • the inverse filter 4 1 1 obtains the tap coefficient of the tap corresponding to the time ⁇ ⁇ of the transversal filter 2 1 from the evening coefficient control unit 5 1, and the 1-tap filter having the reciprocal as a complex tap coefficient. It is. Therefore, the output of the inverse filter 4 1 1 is an estimate of the complex symbol of the interference signal transmitted at time nT. This estimated value is symbol-determined by symbol determiner 412, and the transmitted symbol is estimated at time nT of the interference signal.
  • the transversal filter 21 for the interference signal estimates and receives the estimated signal including the component corresponding to the state of the interference signal at time ⁇ .
  • An interference signal is generated, and this is subtracted from the received signal y (n) by a subtractor 31 together with the estimated reception desired signal, to calculate a new estimated error signal ⁇ .
  • the interference signal component is removed and only the noise component is generated.
  • a likelihood signal is generated from the estimated error signal by the likelihood calculation unit 41, and the maximum likelihood sequence is determined.
  • the tap coefficient is updated using an interference signal sequence obtained by the determination and an adaptive algorithm for each state of the maximum likelihood sequence estimator for desired signal 4 12.
  • This method can reduce the calculation amount of the signal processing as compared with the embodiment in which the likelihood is obtained for the four types of candidates and the maximum likelihood determination is performed.
  • this embodiment can also be configured to perform maximum likelihood sequence estimation on an interference signal and perform symbol determination on a desired signal using an inverse filter and a symbol determiner.
  • the training signals of the desired signal and the interference signal are used.
  • the tap coefficients of the transversal filters 1 1 and 2 1 are determined.
  • the training signal of the interference wave is unknown.
  • transmission is performed in a burst configuration without using a training signal.
  • an interference wave arrives from a zone that is far away from the zone of the own station, the frame timings of the desired signal and the interference signal are significantly different.
  • training may not be performed using the training signal of the interference wave.
  • the receiver of the present invention in the embodiments of FIG. 4 and FIG. 14 does not operate unless the training signal of not only the desired signal but also the interference signal is known, and thus may not operate in the above case. .
  • FIG. 16 A configuration of an embodiment in which this point is improved is shown in FIG. 16 as a modification of the embodiment of FIG. 14, and portions corresponding to those of FIG. 14 are denoted by the same reference numerals.
  • the training signal of the interference wave is unknown while the training signal of the desired wave is known.
  • the difference from the configuration shown in FIG. 14 is that the switch 62 and the training pattern register 64 in FIG. 14 are omitted, and the maximum likelihood sequence estimation Viterbi algorithm circuit 46 is directly connected to the modulation signal generator 45. That is.
  • Another difference in operation is transmission channel estimation in the training signal section of the desired signal. The following describes this point.
  • the channel estimation is performed using a known training signal, and the training signal of the desired wave is known, while the training signal of the interference wave is unknown. Therefore, for the training signal of the interference wave, the signal is determined based on the state estimation using the Viterbi algorithm.
  • the state of the Viterbi algorithm is expressed as ⁇ b m (n-1), b m (n-2),..., B m (n-Le x) ⁇ .
  • the number of states that can be taken by the dog is selected from the number of symbols Le and the number of delay symbols (delay stages) Lu to be considered in the transversal filter 21. Increasing You.
  • the amount of delay of the delayed wave to be considered is 1 to at most as in the above-described embodiments.
  • the number of delay stages L d and Lu of the transversal filters 11 and 21 is also assumed to be, for example, one.
  • Length of training signal transmitted as burst signal For example, assuming that it is about 10 symbols, all the signals that can be generated with 10 symbol length in the training section without referring to the training signal of the interference wave
  • the maximum likelihood estimation is performed on the interference signal sequence candidate together with the update of the tap coefficient, and the tap coefficient vector corresponding to the path with the highest likelihood may be regarded as the transmission path impulse response estimated using the training signal. .
  • the length of the symbol sequence for the maximum likelihood sequence candidate estimation does not need to be the same as the symbol sequence length of the training pattern, and a correct training pattern can be detected (that is, the estimated value of the impulse response converges).
  • the number of taps of the transversal filter required is about several taps (for example, two taps) for signal transmission of about 4 OK b / s, so it is necessary for estimating the transmission path parameter of the interference signal.
  • the appropriate training length is twice the number of taps, for example, about 4 symbols. Therefore, in order to obtain the correct transmission path impulse response to the interference wave, the number of states of the interference wave may be increased to some extent, and the state transition of the interference wave over the past several symbols may be distinguished and observed.
  • Figure 16 ⁇ is a trellis diagram of the interference wave.
  • the number of states of the interference wave is increased so that one state can be distinguished up to two symbol times.
  • the transmission sequence candidate of the interference signal corresponding to the extended state transition is output from the Viterbi algorithm circuit 46.
  • the transmission signal sequence candidate of the interference signal is converted into a corresponding complex symbol sequence candidate by modulation signal generation section 45.
  • the converted complex symbol sequence candidates are input to the transversal filter of the interference signal estimator 20.
  • the switch 61 since the switch 61 is connected to the training pattern register 63, the training signal of the desired signal is input to the modulation signal generator 44. Then, a complex symbol sequence corresponding to the training signal of the desired signal is input to the transversal filter of the desired signal estimator 10.
  • the estimated desired signal output from the desired signal estimator 10 and the estimated interference signal output from the interference signal estimator 20 are added by the adder 31 to obtain the estimated value ym (n) of the received signal. Become.
  • the subtracter 32 the received signal estimated value y m (n) is subtracted from the received signal y (n) to obtain an estimation error ⁇ .
  • the transmission path parameter estimator 50 subtracts the complex symbol sequence corresponding to the desired wave training signal from the modulation signal generator 44, the interference wave complex symbol sequence candidate from the modulation signal generator 45, and the subtraction.
  • Channel estimation is performed using the estimation error from the unit 32 and the state estimation information from the Viterbi algorithm circuit 46 as inputs.
  • the channel estimation is performed in parallel with the interference wave state estimation, and for each surviving path of the Viterbi algorithm.
  • the transmission path parameter estimating unit 50 determines a desired signal and an interference signal corresponding to the surviving path in accordance with the surviving path from which the interference wave complex symbol sequence candidate, which is the output signal of the modulation signal generating unit 45, branches.
  • the channel impulse response estimation value is set in the desired signal estimation unit 10 and the interference signal estimation unit 20.
  • the survivor path having the maximum likelihood at that time that is, the transmission path impulse response estimation value corresponding to the complex symbol sequence candidate of the interference wave having the maximum likelihood is selected. 10 and the interference signal estimator 20 The above operation ends.
  • the state is estimated by the Viterbi algorithm as in the past, and the signal is determined.
  • the tap coefficient vector H 01 (k + 1) corresponding to the state S 01 (k + 1) is the estimated value of the impulse response of the transmission path.
  • H 01 (k + 1) is a complex symbol sequence candidate ⁇ 1, -1,1 ⁇ corresponding to a path transitioning to state S 01 (k + 1) via state S 10 (k).
  • This is the tap coefficient vector after training is completed when is regarded as the training signal sequence of the interference signal.
  • the estimated impulse response of the transmission path converges with a training length of 3 symbols.
  • the present invention can be applied to the case where the carrier frequency of the interference wave is different from the carrier frequency of the desired wave.
  • the interference signal estimating section 20 having the configuration shown in FIG. Should be adopted.
  • a convolution operation is performed on the input complex symbol sequence candidate from terminal 20A in transversal filter 21 with tap coefficient vector W input from terminal 20B, and the result is subjected to complex multiplier 22 by complex multiplier 22.
  • complex multiplier 22 By multiplying by e X p (j 2 ⁇ fc nT), a rotation corresponding to the carrier center frequency difference ⁇ fc between the interference wave and the desired wave is given.
  • a limited number of frequency channels are repeatedly allocated to a number of zones, so that interference waves on the same channel may be received.
  • the frequency of the same frequency channel assigned to different zones can be slightly reduced.
  • the correlation between the faging of the propagation path reaching the mobile station is reduced.
  • the complex multiplier 22 may be provided at the output side of the transversal filter 11 for the desired signal instead of the transversal filter 21 for the interference signal, or both. It may be provided.
  • This embodiment is a case where the frequency offset ⁇ f, which is the difference between the center frequency of the transmission carrier and the center frequency of the reception carrier of the receiver, is also compensated, and the output signal of the complex multiplier 22 is multiplied by the multiplier. Multiply exp (j2 ⁇ fnT) by 2 3.
  • a similar complex multiplier for offset compensation is also provided on the output side of the desired signal transversal filter 11.
  • a phase rotation corresponding to the carrier frequency offset ⁇ f is given to the estimated reception desired signal and the estimated interference signal.
  • the carrier center frequency difference ⁇ f c and the carrier frequency offset f are given from the transmission line parameter estimator 50 through a terminal 20 B.
  • the frequency offset Afc between the desired signal and the interference signal can be set in advance between the transmitting stations, and can be known on the receiver side.
  • FIG. 18 shows a configuration of an embodiment in which the switch 61 and the desired signal training pattern register 63 are further omitted from the embodiment of FIG. This case is for a transmission method that does not transmit a known training signal even for the desired signal, and there is no or unknown training signal for the desired signal and the interference signal.
  • the difference in operation is the estimation of the transmission path in the initial state and the judgment of the judgment signal of the desired wave by the judgment circuit 48.
  • the transmission path parameter estimating section 50 is operated so as to shift from the initial state to the steady state. In the steady state, the operation in the data signal section described in the embodiment of FIGS. Is the same. In the following, the different points in operation will be described.
  • the channel estimation In the initial state, the channel estimation must converge quickly. Therefore, in general, the ability to perform transmission path estimation using a known training signal ⁇ In this embodiment, there is no or unknown training signal for a desired wave and an interference wave. Therefore, signal determination is performed on the desired wave and the interference wave by state estimation using the Viterbi algorithm. However, since the channel estimation does not converge, it is the same as in the embodiment of Fig. 14. Needs to increase the number of states of the Viterbi algorithm from the steady state, (a (n-1
  • the modulation method is BPSK as an example. Steady state In normal state, the state S jk (n) is expressed as
  • a (n-1) and b (n - 1) takes a complex transmission symbols C_j and C k of BPSK, each defined by the following equation using the j and k of S jk (ri).
  • the number of states is increased for the desired signal and the interference signal.
  • Figure 18B shows the trellis diagram at this time. The figure shows the BP SK modulation method. The state increased at this time S jkLm (n) is
  • the Viterbi algorithm circuit 46 outputs a signal sequence candidate vector corresponding to the state transition of the desired signal and the interference signal in accordance with the trellis having the increased number of states, and modulates based on this.
  • the signal generators 4 4 and 4 5 are Outputs the complex symbol sequence candidate for interference.
  • the transmission path parameter estimating unit 50 performs transmission path estimation using the complex symbol sequence candidates of the desired wave and the interference wave, the estimation error, and the state estimation information output from the Viterbi algorithm circuit 46 as inputs.
  • the channel estimation is performed in parallel with the estimation of the state of the desired wave and the interference wave, and is performed for each surviving path of the Viterbi algorithm.
  • the transmission path impulse response estimation value of the surviving path is converted to the desired signal.
  • the estimation unit 10 and the interference signal estimation unit 20 Repeat the above operation.
  • the survivor path having the maximum likelihood at that time that is, the transmission path impulse response estimation value corresponding to the complex symbol sequence candidate of the desired wave and the interference wave having the maximum likelihood is selected. And set the signal estimation units 10 and 20 to end the above operation.
  • Fig. 18-B the solid and dashed paths represent paths that can transition from point (n-1) T to point ⁇ . In the figure, it can be seen that four paths are merged into each state at time ⁇ ⁇ .
  • H A tap coefficient vector in the state S JKLM time n T is (n)
  • H jk Lm (n) [hd, jk Lm (l), hd, jk lm (O), hu, jklm (l), hu, jk Lm (O)] T
  • Remain 2 taps each.
  • the update of the path metric and the update of the tap coefficient vector are performed along a specific path among the transitable paths shown in FIG. 18B by, for example, a Viterbi algorithm. More specifically, for each state at time point n T, the path having the largest path metric value (highest likelihood) is left as a surviving path, and the tap coefficient vector is updated along this surviving path.
  • a Viterbi algorithm More specifically, for each state at time point n T, the path having the largest path metric value (highest likelihood) is left as a surviving path, and the tap coefficient vector is updated along this surviving path.
  • the path represented by the solid line is the surviving path in each state at time point nT.
  • state S 0 at time point n T. 01 tap coefficient base-vector Hoo 01 of (n) (n) is calculated in more update point a (n-1) tap coefficients of T vector H 0110 (n- 1) to the adaptive algorithm.
  • the time point n T in the figure is the time point at which the state changes from the initial state to the steady state (for example, the last sample point of the training section)
  • the path metric among the 16 states at the time point n T Is selected, and the tap coefficient vector at that time is used as the estimated impulse response of the transmission path of the desired signal and the interference signal.
  • the tap coefficient vector H 0010 (n) follows along the path with the maximum likelihood. This is the evening coefficient coefficient after the training is completed when the complex symbol sequences (1, 1, 1 ⁇ and ⁇ 1, 1, _1 ⁇ of the obtained desired signal and interference signal are regarded as training sequences. .
  • the Viterbi algorithm circuit 46 performs signal determination by state estimation using the Viterbi algorithm, and outputs a determination signal of a desired wave and an interference wave. Since there is no training signal for the desired wave and the interference wave, it is generally not possible to distinguish the judgment signal between the desired wave and the interference wave. However, when the carrier frequency of the interference wave is different from the desired wave, or when the modulation method of the interference wave is different from the desired wave, it is possible to make a distinction, and the discrimination circuit 48 inputs the judgment signal of the desired wave and the interference wave. And outputs a determination signal of a desired wave. In the above description, one-wave interference has been described as an example, but the present invention can be easily applied even when there are two or more interference waves.
  • the receiver according to the present invention described in the various embodiments described above can have a diversity configuration, and an embodiment in that case is shown in FIG.
  • the configuration shown in FIG. 19 corresponds to two antennas (not shown) corresponding to a desired signal estimator 10, an interference signal estimator 20, an error estimator 30, and a channel parameter estimator 50 in FIG. Are provided in two lines each, and each received signal y! (n), y 2 (n ) estimated received desired signal from the estimated received interference signal and the error estimator 3 0, subtracts 3 0 2, to obtain an estimated error signal £ 1, epsilon 2.
  • the likelihood calculators 4 1, 4 1 2 calculate the square error
  • the output I I ⁇ I 2 of the adder 4 10 is given to a maximum likelihood sequence estimator 46 provided in common to the desired signal and the interference signal as in FIG. Then, the estimation of the interference signal sequence is performed.
  • the complex symbol sequence candidates from the modulation signal generators 44 and 45 are provided to two desired signal estimators 100 and 102 and interference signal estimators 20 and 202, respectively, and a tap coefficient controller. 5 01.
  • the operation of each of these units is apparent from the description of FIGS.
  • This diversity configuration allows the desired signal estimator 10, interference signal estimator 20, error estimator 30, and channel parameter estimator 50 even when there are received signals from two or more antennas.
  • the likelihood is calculated by the state estimator 40, and the maximum likelihood estimation can be performed by adding these.
  • the maximum likelihood sequence estimator estimates the maximum likelihood sequence of both the desired signal and the interference signal using the likelihood signal obtained from the common error signal. Therefore, when the amplitude and the phase of the desired signal and the interference signal have a specific relationship, it may be difficult to distinguish the desired signal and the interference signal. This phenomenon will be described with reference to FIGS. 20A, 20B, and 20C and FIGS. 20D, 20E, and 20F. Here, the BPSK modulation method is taken up, but the same phenomenon occurs in other modulation methods.
  • FIGS. 20A, 20B, and 20C show examples in which signal points of a desired signal and an interference signal can be separated and identified.
  • Fig. 20A shows the desired signal and the composite received wave when the desired signal to interference signal power ratio (CIR) is 3 dB and the relative phase relationship is 0, and the interference signal shown in Fig. 20B is received. Shown at 20C. Both are displayed on the IQ plane.
  • CIR desired signal to interference signal power ratio
  • FIG. 20C for example, (C 1; C 0) indicates that the complex symbol of the desired signal is C 1 and the complex symbol of the interference signal is C 0.
  • the number of reception signal points at which the desired signal and the interference signal are combined is four, and separation determination is possible.
  • FIGS. 20D, 20E, and 20F are examples in which the signal points of the desired signal and the interference signal cannot be separated and identified.
  • FIG. 20F is a phase space diagram of a composite received wave when the interference signal of FIG. 20E having the same amplitude and the same phase as the desired signal of FIG. 20D is superimposed.
  • pairs of complex symbols of the desired signal and the interference signal are (CO; C 1) and (C 1; CO), the signal points of the combined received wave overlap at the origin, and it is determined whether the actually transmitted signal is (CO; C 1) or (C 1; C 0). Cannot be distinguished from
  • FIG. 21 shows the configuration of a transmission / reception system when the receiver 100 according to the present invention has a diversity configuration.
  • a desired signal from the desired station 200 via the transmission line D1 and an interference signal from the interference station 300 via the transmission line U1 arrive at the receiving antenna 1.
  • a desired signal via the transmission path D 2 from the desired station 200 and an interference signal via the transmission path U 2 from the interference station 300 arrive at the receiving antenna 2.
  • the combined received waves from the receiving antennas 1 and 2 are quasi-synchronous detected by the quasi-synchronous detectors 101 and 102 by the local signal from the local oscillator 3, respectively, and their detection outputs are converted to AZD conversion points 103 and 1 respectively.
  • 0 4 signal y ⁇ n which is converted into a digital signal in), it is input to the receiver 1 0 0 diver one City configured as shown in y 2 (n), for example, FIG 9.
  • the receiving antenna 1 and the receiving antenna 2 are set apart from each other, and a path difference occurs between these receiving antennas. Also, the fading correlation is low even when fading is present. Therefore, the combined reception signal y! Received by the reception antennas 1 and 2 and detected by the diversity reception, respectively!
  • the degradation of transmission characteristics that occurs when the relationship between the amplitude and phase of the desired signal and the interference signal is a specific condition is caused by changing the amplitude and phase of the desired transmission signal and the interference transmission signal for each burst, and It can be improved by preventing the relationship from becoming a deterioration condition.
  • Examples of the configuration of the communication system in that case are shown in FIGS.
  • the receiver 100 used in this communication system the receivers described in the various embodiments of the present invention described above can be used.
  • different pseudo-random sequences are generated at the desired station 200 and the interfering station 3 0.
  • the signal generators 201 and 301 generate 0 to 27 Generate random phases and send them by phase shifters 203 and 303
  • the phase of the transmission signal from the signal generators 202 and 302 is randomly changed for each burst to reduce the probability that the desired signal and the interference signal will remain in a specific phase relationship where the transmission characteristics will deteriorate, Deterioration of transmission characteristics is reduced.
  • a common timing signal is provided from the evening signal generator 90 to the adjacent interfering station 300 and the desired station 200, and the desired station 200 and the interfering station 300 are provided.
  • Transmission power control units 204 and 305 control the power of the transmission signal for each burst so that the transmission burst timing is set to 0 and the transmission power control units 204 and 305 maintain a constant level difference, so that the deterioration of transmission characteristics is further improved. Is done.
  • FIG. 23 shows another embodiment in which the amplitude and the phase of the transmission signal are controlled so that the relationship between the amplitude and the phase of the desired signal and the interference signal does not become a specific deterioration condition.
  • the desired station 200 and the interfering station 300 have a second PN generator that generates different PN sequences instead of controlling the transmission power with a common timing signal in the configuration of FIG. 205 and 305 are provided.
  • the PN sequence generated by each of the PN generators 205 and 305 the amplitudes of the desired signal and the interference signal are randomly changed for each burst in the transmission power control units 204 and 205.
  • the control is performed so that the amplitude and phase of the desired signal and the interference signal do not remain in a specific relationship that deteriorates the transmission characteristics.
  • the deterioration of transmission characteristics that occurs when the amplitude and phase of the desired signal and the interference signal have a specific relationship is controlled on the transmitting side by controlling the phase and amplitude of the desired signal and the interference signal. Can improve it.
  • one of the amplitude control and the phase control may be omitted.
  • the amplitude and phase of the desired station 200 and the interfering station 300 may be continuously and independently varied, not for each burst.
  • the variation at this time be performed within a range in which the adaptive algorithm used for updating the tap coefficient can follow the channel variation.
  • the desired signal estimation value is obtained from the reception signal sample value.
  • the interference signal component included in the subtracted error signal can be removed using the interference signal estimated value. For this reason, the influence of the interference wave can be removed from the likelihood signal used for the maximum likelihood sequence estimation of the desired signal, and as a result, even if the received signal contains the interference wave, the deterioration of the reception performance due to the interference wave is reduced. Control and good reception performance can be obtained.
  • FIG. 24A shows an average bit error rate characteristic in a ray-leaf aging propagation path.
  • Curve A in this figure is a characteristic of a receiver having the diversity configuration shown in FIG. 19 according to the present invention.
  • FIG. 24A shows the characteristic of a diversity receiver using the maximum likelihood sequence estimation having the conventional adaptive equalization function by a curve B.
  • the horizontal axis of Fig. 24A shows the power ratio (average CIR) of the desired signal and the interference signal, and the vertical axis shows the average bit error rate.
  • the characteristics of the receiver using the present invention show that the average bit error rate is lower when the average CIR is 15 dB, that is, even when the interference signal level is 5 dB higher than the desired signal level. It has excellent characteristics can be 1 0 2 or less.
  • 24B shows the characteristics of the receiver of this invention when there are two interference signals.
  • the receiver has a diversity configuration. From this figure, it can be seen that the present invention can remove the interference wave even when there are two interference waves.
  • the description has been made on the assumption that the modulation schemes of the desired signal and the interference signal are the same, for example, the modulation signal generators 44 and 45 in FIG. 4 have the same configuration.
  • the present invention can be further applied to a case where the modulation schemes of the desired signal and the interference signal are different.
  • FIGS. 4, 8, 10, 11, 12, and 14 each have a common configuration example of the modulation signal generators 44 and 45 when the modulation schemes of the desired signal and the interference signal are different in the respective embodiments. It is shown in 25.
  • a matching signal circuit candidate (symbol sequence candidate) or interference signal sequence candidate (symbol sequence candidate) obtained by the maximum likelihood sequence estimator 4 2 or 4 3 or the maximum likelihood determiner 47 or 48 is mapped to a logic circuit 44.
  • A maps to a signal point on the IQ complex signal plane.
  • the in-phase quadrature signal converter 44B converts the output of the mapping logic circuit 44A into an in-phase component (real part) signal I and a quadrature component (imaginary part) signal Q of the corresponding complex signal.
  • FIG. 26 shows an example of the matching logic circuit 44 ⁇ in this embodiment.
  • the symbol sequence output from the maximum likelihood sequence estimator 42 or 43 is input to the matching logic circuit 44A as 2-bit information ⁇ a1n, a2n ⁇ .
  • the input 2-bit information is
  • the mapping logic circuit 44 A is the desired signal modulation signal generation section 44
  • the interference signal modulation signal generation section 45 is provided by the logic conversion section 44 1 having the DQP SK lookup table shown in FIG.
  • the logic conversion unit 41 having the 714 shift DQP SK lookup table shown in FIG. 28 converts the data into phase difference information ⁇ bin, b 2 n, b 3 n ⁇ represented by 3 bits each. .
  • the phase difference information is stored in the adder 4 4 2 and the memory circuit 4
  • the signal point position information is input to the in-phase quadrature signal converter 44 # in FIG. 25, converted into I-channel and Q-channel complex signals shown in FIG. 29, and output.
  • the modulation tables of the modulation signals of the desired signal and the interference signal are configured by constructing the reference tables of FIGS. 27 and 28 into conversion reference tables suitable for the respective modulation methods using the desired signal and the interference signal. It can be understood that it is possible to easily cope with the selection of.
  • the present invention estimates the desired signal and the interference signal simultaneously. If the received signal levels of the desired signal and the interference signal are equal, a plurality of signal points may be superimposed on the received signal in which the desired signal and the interference signal are combined, making it difficult to estimate a correct signal sequence. In such a case, if different modulation methods are used for the desired signal and the interference signal as described above, the signal point can be identified. However, in general, it is often difficult to mix different modulation schemes in the same system. In such a case, by using coding for the transmission signal, a correct combination of the desired signal and the interference signal can be selected from the superimposed signal points. As a simple method, a trellis-coded modulation scheme can be used as the modulation scheme.
  • Trellis coded modulation the number of transmitted symbols is increased to improve coding. Therefore, the transmission bit rate can be prevented from lowering, and at the same time, the state transition of the transmission symbol can be restricted. Therefore, the signal can be observed over a certain constraint length, and the probability that the desired signal and the interference signal cannot be distinguished due to the superposition of the same level of the desired signal and the interference signal can be avoided, increasing the average bit error rate. The characteristics can be improved. Further, in trellis coding, by using different encoders for the desired signal and the interference signal, it becomes possible to further avoid inability to discriminate the desired signal from the interference signal. Also, the characteristics of trellis-coded modulation may be degraded in a fusing propagation path. In this case, it is effective to operate the trellis coded modulation by switching with a switch according to the reception signal levels of the desired signal and the interference signal and the situation of the fusing of the propagation path.
  • the channel estimation is performed using the result of estimating the desired signal sequence and the interference signal sequence. Therefore, erroneous determination of the desired signal sequence and the interference signal sequence has a great effect on the transmission path estimation.
  • FIG. 24A which shows the effect of the embodiment of FIG. 19, the average bit error rate of the present invention is around 15 dB despite the increase of the average desired signal-to-interference signal power ratio. It can be seen that it is increasing, albeit slightly. This tendency of deterioration may become more remarkable depending on the condition of the propagation path. This can be explained as follows.
  • the problem can be solved by performing convolutional coding on transmission data in advance at the time of transmission, and reducing error in sequence estimation due to deterioration of the signal-to-noise ratio by error correction on the receiving side.
  • the transmission bit rate of the signal is reduced.
  • An encoding method is to use an interference signal determined by an average desired signal to interference signal power ratio. There is a method of selecting a code that makes the level small enough not to affect the channel estimation and that reduces the signal sequence error of the interference signal in the signal-to-noise ratio of the interference signal at that time.
  • the propagation path may be multipath propagation. In such a propagation environment, it is effective for the receiver to simultaneously perform decoding of convolution by transmission data sequence coding and equalization of the effect of convolution of the propagation path due to delay waves and the like.
  • the same code can be used for the desired signal and the interference signal, or different codes can be used. It is also effective to operate or stop the transmission data sequence encoding device as required depending on the error rate of the desired signal and the interference signal.
  • a state estimator having a trellis corresponding to the convolutional coding according to the present invention and a trellis not supporting the convolutional coding, that is, a state estimator having a trellis taking into account only the convolution of the propagation path are selected. Switch and use.

Description

明細書 干渉波除去方法及びそれを使った受信機と通信システム 技術分野
本発明は、 干渉波除去方法およびその方法を使った受信機に関し、 特にディジ タル移動通信において近接する他のセルからの同一チャネル干渉波などの干渉信 号による伝送特性の劣化を補償する干渉波除去方法及びそれを使った受信機と通 信システムに関する。
希望波と干渉波の送信シンボル候補と、 これら 2つの信号に対応する伝送路パ ラメ一夕からレプリ力を生成し、 これらのレプリ力を受信信号から減算した誤差 信号の 2乗に— 1を乗算した値を対数尤度(Log Likelihood)として用い、 符号間 干渉が発生する条件で、 希望波及びチャンネル間干渉波の信号を最尤系列推定器 により判定する受信機が既に幾つか提案されている。
例えば、 W. Van Btten は、 最尤系列推定器としてビタビアルゴリズムを用いた 受信機を提案し、 検討している (W. Van Etten, "Maximum Likelihood Receiver f or Multiple Channel Transmission System" IBBE Trans, on Comm. , Feb. , 1976) 。 しかしながら、 この受信機では、 伝送路インパルスレスポンスの値が既知であ るとしている。 伝送路パラメータを推定し、 かつ最尤系列推定器を用いた受信機 の提案が、 Howard E. Nichols, Arithur A. Giordano 及び Jhon G. Proakisによつ て行われている。 彼らの提案では、 伝送路パラメータ推定において、 一定時間固 定遅延させた受信信号サンプルと同一時間遅延して出力される最尤系列推定器で のシンボル判定推定値を用いて、 適応アルゴリズムにより伝送路パラメータの推 定及び更新を行っている。 これは、 伝搬路の時間変動が比較的ゆるやかである場 合に良好に動作する。 しかし、 移動通信伝搬路においては、 希望波と干渉波の振 幅と位相が髙速に変動するため、 Howard B. Nichols, Arithur A. Giordano及び Jh on G.Proakisが提案した一定時間遅延させた受信信号サンプルの推定値では現時 点の推定値ではないので、 伝送特性が大幅に劣化する。
A. P.Clark, J. D.Harvey, J. P. Driscoll は、 最尤系列推定を用いた適応最尤受 信機で問題となる固定遅延による伝送路パラメータの推定劣化を克服する方法と して Near- Maximum- Likelihood detection を提案し、 最尤系列推定に基づく適応 等化器の特性を改善している(A. P. Clark, J. D. Harvey and J. P. Driscoll, "Near- maxitnum-1 ikel ihood detection processes for distorted digital signals", R adio & Electronics Engineer, vol.48, No.6, PP.301-309) 0 また、 更に P. Clar k は Near- maximum- likelihood detection を用いて、 同一周波数チャンネルを用 いて 2信号を伝送する FDM(Frequency Division Multiplexing)方式を提案してい る(U. S. Patent 4,862,483)。 しかし、 この方式は、 メモリに保存する送信信号系 列候補(First Vector)およびそれらに対応する伝送路パラメータの組 (べク トル ) が多く、 また拡張された受信信号系列候補(Second Vector) を尤度の大きい順 に順次選択し、 新たな送信信号系列候補(First Vector)としている。 このため、 最も尤度の大きい送信信号系列候補(First Vector)の尤度が、 他の送信信号系列 候補(First Vector)の尤度より著しく大きい場合には、 拡張された信号系列の候 補(Second Vector) の尤度の順位は、 First Vectorの尤度で決まってしまうので 、 他の First Vectorが選ばれる可能性はほとんどなくなり、 最尤検波とはならな い。
—方、 府川及び鈴木等は、 "Adaptive Equalization with RLS-MLSE for Frequ ency - Selective Fast Fading Mobile Radio Channels", IEBB Globecom' 91, Dec.2 -5, 1991 又は 「無線伝搬路の髙次状態モデルによる逐次最小自乗形適応最尤系列 推定— R L S— ML S Eの適応性能向上一」 電子情報通信学会論文誌 B- II, Vol. J 75, No.7, 1992で、 高速に変動する無線伝搬路に高速かつ正確に追従する最尤系列 推定に適した伝送路パラメータ推定法を提案し、 等化器では符号間干渉を除去し ているが、 同一チヤンネル干渉は除去していないので信号レベルの高い同一チヤ ンネル干渉条件では、 動作しないという欠点があつた。
この発明は、 上記最尤系列推定に適した伝送路パラメータ推定法を最尤系列推 定器を用いた干渉キヤンセラに適用し、 希望波と干渉波の振幅と位相が独立して 高速に変動する移動伝搬路のフ ージングの性質を利用し希望波と干渉波の分離 を効率的に行うと共に、 高速に変動する希望波と干渉波の伝送路パラメータの推 定を正確に行えるようにしたものである。 まず、 従来技術として上記適応等化機能を有する最尤系列推定を用いた受信機 について図 1を参照して説明する。
この受信機は、 受信される希望信号を推定して出力する希望信号推定部 1 0と 、 周期 Tで端子 I Nに入力される同期検波後のサンプリングされた受信信号 y (n ) (受信波を準同期検波し、 その検波出力をサンプリングした信号であり、 一般 に同相成分 Iを実部、 直交成分 Qを虚部とする複素信号で表される) からこの希 望信号推定部 1 0から出力される推定受信信号 y m (n) を減算して推定誤差信号 εを出力する誤差推定部 3 0と、 この推定誤差信号 εから尤度を求めて最尤系列 推定を行う状態推定部 4 0と、 この状態推定部 4 0の出力および推定誤差信号 ε により、 希望信号推定部 1 0の変換パラメータを制御する伝送路パラメータ推定 部 5 0とを備える。
希望信号推定部 1 0はトランスバーサルフィルタ 1 1で構成されている。 例え ば遅延段数が 1段の場合のトランスバーサルフィルタ 1 1は図 2 Αに示すように サンプル周期 Tと等しい遅延時間の遅延素子 1 1 1と、 その入力側と出力側に設 けられた乗算器 1 1 2、 1 1 3と、 乗算器 1 1 2、 1 1 3の出力を加算する加算 器 1 1 4とで構成されている。 状態推定部 4 0から現時点 n Tとそれより 1サン プル前の時点 (η— 1 ) Τの複素シンボルから成る推定送信信号系列 a m (η) , a m ( n— 1 ) が与えられ、 これらは乗算器 i 1 2、 1 1 3でタップ係数 h m 0, h m lとそれぞれ乗算される。 その乗算結果は加算器 1 1 4で互いに加算され、 推 定受信信号 y m (n) として図 1の誤差推定部 3 0に与えられる。 このトランスバ ーサルフィルタ 1 1のタップ係数 h m o, h m lは、 タップ係数制御部 5 1により、 変動する伝送路のィンパルスレスポンスに応じて適応的に変化させることができ る。 誤差推定部 3 0は加算回路 3 1で端子 I Nに供給される受信信号 y (n) から 希望信号推定部 1 0の出力である推定受信信号 y m (n) を減算し推定誤差信号 £ を出力する。 受信信号に他局からの干渉波成分が含まれていない場合には、 この 推定誤差信号 sは雑音成分のみとなる。 推定誤差信号 εは状態推定部 4 0の尤度 計算部 4 1に入力され尤度信号に変換される。
尤度計算部 4 1としては推定誤差 sを自乗する自乗器を用いることができる。 尤度信号一 I ε I 2 は最尤系列推定器 4 2に入力される。 ここで尤度計算部 4 1 として自乗器を用いた場合、 自乗器の出力の大きさが最小になると尤度が最大に なることになる。 これにより尤度信号は最尤系列推定器 4 2に入力されて送信信 号系列の推定が行われる。
最尤系列推定器 4 2は、 受信信号の順次遷移する状態の系列に対し状態系列候 補べク トルの 1つを発生させ出力する。 次に変調信号発生部 4 4で、 この候補べ ク トルを変調して送信信号系列候補べク トル (複素シンボルを要素とするべク ト ノレ) に変換し、 希望信号推定部 1 0へ出力する。 この送信信号系列候補べク トル に対応する推定誤差信号 sを状態推定部 4 0に入力し、 尤度計算部 4 1で尤度信 号に変換する。 再び他の状態系列候補べク トルを発生し、 同様の手順により対応 する尤度信号を得る。 以下同様の処理を繰り返し、 すべての可能な状態系列候補 べク トルについてそれぞれ尤度信号を得る。 これによつて時点 n Tの各状態 S j (n) ( j = 0 , 1 , ……, Μ— 1 ) から時点 (η + 1 ) Τの各状態 S」 (η+1) に 遷移するすべての可能なブランチについてそれぞれ尤度信号 (ブランチメ トリッ クと呼ぶ) 一 I s I 2 が得られる。 このような処理を時点 η Τから時点 (n + G 一 1 ) Tまで繰り返すと、 各遷移に対応するブランチ毎に尤度信号 (ブランチメ トリック) 一 I ε I 2 が得られる。 例えば時点 η Τの各状態 S」 (n) は次の時点
( n + 1 ) Tの M個の状態のいずれにも遷移可能であるとすると、 時点 n Tの M 個の状態の任意の 1つから時点 (n + G— 1 ) Tの M個の状態の任意の 1つに到 達する異なる経路 (パス) の総数は M e 個存在する。 最尤系列推定法においては 、 これらの各パスが通過するそれぞれの隣接する 2つの時点間のブランチの尤度 信号一 I ε I 2 (ブランチメ トリックに対応) の累積加算値 (パスメ トリックに 対応) を求め、 これら M G 通りのパスのうち最もパスメ トリックの大きいもの ( 自乗誤差 I ε I 2 の累積加算値の小さいもの) を送信された信号の状態遷移系列 であると推定する。 状態遷移系列は信号系列に対応しているので推定した状態遷 移系列から受信信号系列を判定することができる。 この判定出力は図 1の出力端 子〇U T dに得られる。
このように受信信号判定を、 G個の入力サンプルに渡る系列で尤度が最大とな る系列を選択することで行う。 Gの値を大きく選べば推定された状態系列が正し い確率が高くなり最尤検波となるが、 パスの総数 M e が指数関数的に大きくなる ため必要な演算量も指数関数的に増大する。 逆に Gの値を小さく選べば演算量は 低くなるが、 推定された状態系列が正しい確率が減少する。 最尤系列推定法の 1 つであるビタビアルゴリズムでは、 各時点の各状態において、 直前の時点の各状 態から遷移する M本のブランチのブランチメ トリックを計算し、 これを直前の時 点までの各パスメ トリックに加算し、 得られたパスメ トリックの中で値が最大 ( 尤度が最大) となるパスを 1本選択し、 残りのパスを捨てることにより演算量を 減らしている。
なお、 信号判定法として周知の最尤系列推定法では信号サンプル値 y (π) が入 力されるごとにそれぞれの状態 S j (n) ( j = 0 , 1 , ……, Μ - 1 ) について 上述のようにして新しいパスメ トリックを計算し、 その中で最も尤度 (パスメ ト リック) が大きいパスを信号の遷移したパスであると判定し、 パスメ トリックを 過去に遡って信号判定値を出力する。
夕ップ係数制御部 5 1は図 2 Βに示すように、 タップ係数記憶部 5 1 1、 タツ プ係数切替スィッチ 5 1 2、 タップ係数更新部 5 1 3から構成される。 タップ係 数記憶部 5 1 1は、 各状態に対応するタップ係数の組 (タップ係数べク トル) を 記憶する回路である。 タップ係数切替スィッチ 5 1 2は、 各状態に対応したタツ プ係数ベク トルをタップ係数記憶部 5 1 1から選択し、 トランスバーサルフィル 夕 1 1へ出力する。 タップ係数更新部 5 1 3は、 最尤系列推定器 4 2での各状態 ごとのパスメ トリックの更新が終了した時点で、 タップ係数記憶部 5 1 1に記憶 されているそれぞれの状態に対応する複数の組のタップ係数 (複数のタップ係数 べク トル) をそれぞれ更新する。 このタップ係数の更新は、 状態推定部 4 0から 出力された信号系列と誤差推定部 3 0の出力である推定誤差信号 εとを用いて行 われる。 この更新は周知の R L Sアルゴリズムや L M S (最小自乗平均法) アル ゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて推定誤差信号の自乗 I ε I 2 が小さく なるように各状態に対応するタップ係数べク トルごとに行われる。 したがって、 更新された各状態毎のタップ係数べク トルは現時点での伝送路ィンパルスレスポ ンスを反映させたものとなるので、 移動無線通信のようにフヱ一ジングにより伝 送路が時間的に高速に移動するような場合に伝送路への追従性が向上するので良 好な受信特性を得ることができる。 信号判定方法として使われる最尤系列推定 (ML S E) 法は全ての可能性のあ る複素シンボル系列候補に対して尤度を計算し、 その値が最も大きい複素シンポ ル系列候補を信号判定値とする推定方法である。 複素シンボル系列が長くなると 可能性のある系列数は指数関数的に増大するのでビタビアルゴリズムに従って系 列数を減らして演算量を抑える状態推定方法が一般に使われる。
まず、 従来周知のマルチパス伝搬による伝送路歪みを除去するための適応等化 器に用いられる、 遅延波 (その最大遅延時間は L dシンボル時間とする) を考慮 した状態について説明する。 但し、 同一チャンネル干渉波は無いものとする。 時刻 t = n Tにおける複素シンボルを a (n) で表現すると、 時刻 t = n Tにお ける状態 S (n) は直前の L d個の選択された複素シンボル候補の値の系列で規定 され、 次式で表される。
S (n)= { a (n-1), a (n-2),……, a (n-Ld+1), a (n-Ld)} (1) ここで、 M値変調方式の場合、 a (n-1), a (n-2),……, a (n-Ld+1), a (n-Ld)© 各々は、 入力情報データに応じて M値の複素シンボル CP ( 0≤ p≤M- 1 ) の うちの 1つをとる。 ここでいぅ複素シンボルは、 信号の同相成分 Iを実部、 直交 成分 Qを虚部にそれぞれ対応させた信号を表す。 従って、 時刻 t=nTにおける状態 S (n) の総数は MLd個となる。 例えば、 B P SK変調の場合、 複素シンボル CP は、
CP = 1 ( P = 0)
=- 1 (P= 1 ) ( 1一 A)
であるから、 全状態数は 2 Ldとなる。 また、 QP SK変調の場合、 複素シンボル CP は、
C + j (P= 0 )
+ j (P= l )
2 2 一 J (p= 2)
一 J ( P= 3 )
f2
( 1 -B) 但し、 jは虚数単位であり、 全状態の数は 4 Ldとなる。
送信信号のシンボルレートにもよる力、 異なる伝送路を経由した遅延波成分 ( マルチパス成分) を除去するには実用的に 1シンボル時間または 2シンボル時間 程度の遅延を考慮すればよいので実際的な受信機における トランスバーサルフィ ルタの遅延段数は、 例えば 1段または 2段程度で効果が得られる。 遅延段数が 1 段 (L d = 1 ) のトランスバーサルフィルタ 1 1 とそれに与えられる第 m番目の 送信シンボル系列候補 {am (n-1) , a, (η) } の例は先に説明した図 2 Aに示 すとおりである。
QP S K変調の場合の状態遷移トレリス線図は図 2 Cに示すように、 遅延が 1 段 ( 1 シンボル遅延) の場合は各時点における状態数は 4 Ld= 41 = 4であり、 その各状態へ直前のどの状態からも遷移可能である。 時点 n Tにおける j番目の 状態を S_i (n) とする。 ここでは、 0≤j ≤ 3であり、 時点が n丁から (n+ 1 ) Tに進むとき状態が遷移する。 この場合状態遷移は、 時点 nTの各状態から時 点 (η+ 1 ) Τのいずれの状態にも遷移可能であるので、 1つの状態から 4通り の遷移が起こり得る。 図 2 Cで示すように、 各 1つの状態から 4つの状態へと分 岐し、 また、 4つの状態から 1つの状態にマージする (集まる) 。 ビタビアルゴ リズムでは遷移先でマージする 4つの遷移から 1つの遷移を選択するために S j (n) を経由して S」,(n+1) へ遷移したパスメ トリック Jc [S j- (n+1) , S」 (η ) 〕 を用いる。
状態 Sj (n) を経由して S j' (π+l) へ遷移するパスのパスメ トリック Jc 〔S j. (n+1) , Sj (n) ] は、 ブランチメ トリック Λ CS j- (n+1) , S j (n) 〕 を用 いて次式 J c CS j. (n+1) , S j (n) ] = J [S j (n) ]
+ Λ [S j- (n+1) , S j (n) ] ( 2 ) で算出される。 ただし
Λ [S j. (n+1) , S j (n) =- I £ m (n) | 2 ( 3) であり、 sm (n) は £ m (n) =y (n) - ym (n) で表される推定誤差である。 J [S j (n) は時点 n Tにおける状態 S」 (n) で生き残ったパスメ トリックであ り、 尤度に対応している。 S j (n) から S j,(n+1) への状態遷移における第 m番 目の複素シンボル系列候補は {a.m (n) , am (n+1) } で表される。 ビタビアル ゴリズムでは
J CS j. (n+1) 〕 = MAX { J c [S j. (n+1) , S j (n) ) }
= 腸 U 〔 S j (n) 〕
+ Λ iS (n+1) , S j (n) ] } (2)' ただし MAX は jの値を 0から 3まで変化させたときの最大値を表す。 時点 (n +
1 ) Tにおけるパスメ トリック J CS j- (n+1) 〕 を式(2)'により選択する。 式 (
2) ' の右辺の最大値を与える jの値を j maK とすると、 このときの生き残るパス は S j ma>< (n) を経由して S j' (π+l) に到達するパスとなる。 以後この操作を繰 り返すと、 各時点では状態の数だけパスが生き残る。 このパスは生き残りパス(s urvivor)と呼ばれている。 なおメモリの制約上、 普通は状態の時系列は過去 (D — L d + 1 ) Tまでしか記憶せず (D≥L d、 Tはシンボル周期) 、 過去 (D— L d + 1 ) Tの時点で生き残りパスがマージしないなら、 現時点で最大尤度とな る、 つまりパスメ トリック最大のパスに基づいて過去に DTだけ逆上り信号判定 を行なう。 このとき判定される信号は、 現時点から DT遅延したものであり、 こ の DTを判定遅延時間という。 (G. Ungerhoeck, "Adaptive maximum likelihood receiver for carrier-modulated data-transmission systems, "I EBB Trans. Commun, vol. COM— 22, PP.624-636, 1974)
ところで、 このような適応等化機能を有する最尤系列推定器を用いた受信機で は、 図 1の誤差推定部 3 0で、 受信信号と推定受信希望信号との差分演算を行い 、 推定誤差信号を算出して尤度計算部 4 1で尤度が計算される。 従って、 符号間 干渉などの自局の信号による干渉波に対してはそのレプリ力が生成されて符号間 干渉の影響を除去することができる。 しかし、 他局からの干渉波が含まれた受信 信号の場合、 他局からの干渉波信号成分はそのまま推定誤差信号として残留し、 尤度計算部 4 1の出力では雑音と同等にみなされるため受信性能が著しく劣化す る問題があった。 特に近接する他のセルから同一チャネルの干渉波を受信するこ とがある移動通信においては干渉波の影響を除去することが要請されている。 本発明は、 希望受信信号に対してのみならず、 他局からの干渉信号に対しても干 渉信号推定を行い、 受信信号から希望受信信号と推定干渉信号とを減算すること により推定誤差信号に含まれる干渉信号成分を除去して他局からの干渉波が舍ま れた受信信号に対しても良好な受信特性をもつ干渉波除去機能を有する受信機及 び干渉波を除去する方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明によれば、 受信すると推定される希望信号の状態遷移に対応した希望信 号系列候補と、 他局からの干渉信号の状態遷移に対応した干渉信号系列候補とを 状態推定部にて生成する。 次に、 これらの候補から希望信号推定部と干渉信号推 定部によりそれぞれ推定受信希望信号と推定受信干渉信号を生成する。 こうして 得られた推定受信希望信号と推定受信干渉信号を誤差推定部により受信信号から 減算して推定誤差信号を算出する。 状態推定部はそれぞれの候補に対して得られ た推定誤差信号に基づいて希望信号系列及び干渉信号系列を推定する。 伝送路パ ラメータ推定部は、 推定された希望信号系列及び干渉信号系列と推定誤差信号に 基づいて適応アルゴリズムにより希望信号推定部及び干渉信号推定部の変換パラ メータを制御する。
送信された正しい希望信号系列と干渉信号系列の組と同じ信号系列候補の組に 対しては、 この推定誤差信号は干渉信号成分が除去されているので、 雑音成分の みとなる。 このようにして得られた推定誤差信号を用いて尤度を計算し希望信号 および干渉信号を推定する。 したがって、 受信信号の最尤推定においては干渉信 号の影響が除去されているため、 受信信号に干渉信号が含まれている場合でも干 渉信号による受信性能の劣化を防止することができ、 良好な受信性能を得ること ができる。
図面の簡単な説明 図 1は従来の適応等化機能を有する最尤系列推定器を用いた受信機の構成を示 すプロック図。
図 2 Aは図 1におけるタップ数が 2のトランスバーサルフィルタの構成を示す ブロック図。
図 2 Bは図 1におけるタップ係数制御部の構成を示すブロック図。
図 2 Cは状態数が 4の場合の状態の遷移を示すトレリス線図。
図 3はこの発明の概念的構成を示すプロック図。
図 4はこの発明の具体的実施例を示すブロック図。
図 5は図 4におけるタップ係数制御部の構成を示すプロック図。
図 6はバースト受信信号の構成を示す図。
図 7 Aは希望信号用最尤系列推定器における状態遷移を表すトレリス線図。 図 7 Bは干渉信号用最尤系列推定器における状態遷移を表すトレリス線図。 図 8は希望信号と干渉信号に共用する最尤系列推定器を用いる状態推定部の構 成を示すブロック図。
図 9は希望信号と干渉信号の両方の状態をビタビアルゴリズムにより最尤系列 推定する場合のトレリス線図。
図 1 0は希望信号に対して最尤判定器を用いる場合の状態推定部の構成を示す プロック図。
図 1 1は干渉信号に対して最尤判定器を用いる場合の状態推定部の構成を示す プロック図。
図 1 2は希望信号と干渉信号の両方に最尤判定器を用いる場合の状態推定部の 構成を示すブロック図。
図 1 3は希望信号については最尤系列推定し、 干渉信号については尤度による シンボル判定する場合のトレリス線図。
図 1 4は希望信号と干渉信号の遷移状態の組合せに従ってビタビアルゴリズム で信号の状態を推定するように構成した実施例のプロック図。
図 1 5は状態推定部に逆フィルタを用いた場合の実施例のブロック図。
図 1 6は干渉信号のトレーニング信号が未知の場合に適用できる実施例のプロ ック図。 図 1 6 Aは B P SKの信号点配置を表す信号空間ダイアグラム。
図 1 6 Bは干渉波の状態数を増大させ、 2シンボル時間まで観測できるように した場合のトレリス線図。
図 1 7は希望波と干渉波のキヤリァ周波数が異なる場合の受信干渉信号推定部 の構成図。
図 1 8は希望波および干渉波のトレーニング信号が未知の場合に適用できる実 施例のブロック図。
図 1 8 Aは B P S Kにおいて Ld = Lu = 1の場合のトレリス線図。
図 1 8 Bは Lexu =Lexd = 2として希望信号及び干渉信号の状態数を増加さ せた場合のトレリス線図。
図 1 9はダイバーシティ受信を行う場合の実施例の構成を示すプロック図。 図 2 0 Aは B P SKにおける希望波の信号点の一例を示す図。
図 2 0 Bは図 2 0 Aの信号に対し C I R= 3 d B、 位相差 の干渉波の信号点 を示す図。
図 2 0 Cは図 2 0 Aと 2 0 Bの合成受信波を示す図。 ,
図 2 0 Dは B P SKにおける希望波の信号点の一例を示す図。
図 2 0 Eは図 2 0 Dの信号に対し等振幅、 同相の干渉波を示す図。
図 2 0 Fは図 2 0 Dと 2 0 Eの合成受信波を示す図。
図 2 1はダイバ一シティ受信における通信システムを示すプロック図。
図 2 2は異なる送信局において振幅及び位相を互いに異ならせて制御する通信 システムを示すプロック図。
図 2 3は異なる送信局において振幅及び位相を互いに独立に制御する通信シス テムを示すプロック図。
図 2 Aはこの発明の効果を示すための平均ビッ ト誤り率特性を示すグラフ。 図 2 4 Bは異なる 2局からの干渉信号がある場合のこの発明の効果を示すグラ フ。
図 2 5は種々の変調方式に対応できる変調信号発生部の構成を示すブロック図 図 2 6は図 2 5におけるマッピング論理回路の一構成例を示すブロック図。 図 2 7は図 2 6において D Q P S Kを行うための変換部 4 4 1の有する参照テ 一ブル。
図 2 8は図 2 6において シフト D Q P S Kを行うための変換部 4 4 1の 有する参照テーブル。
図 2 9は D Q P S Kと 7Γ / 4 シフ ト D Q P S Kの I, Q信号点を示す図。 発明を実施するための最良の形態
図 3はこの発明による受信機の第 1の実施例の概念的構成を示すブロック図で あ^)
本実施例の特徴とする点は、 図 1の従来の構成に対し、 更に受信干渉信号も推 定して受信信号から減算することにより推定誤差信号に含まれる干渉信号成分を 除去し、 それによつて状態推定部における受信希望信号の推定の確からしさをよ り高くするよう構成していることである。 即ち、 図 1の構成に対し更に少なく と も 1つ、 この例では 2つの推定受信干渉信号を生成する受信干渉信号推定部 2 0 1 . 2 0 2 が設けられ、 誤差推定部 3 0は推定受信希望信号と推定受信干渉信号 を入力端子 I Nに供給された受信信号 y (n) から減算して推定誤差信号 εを生成 する。 状態推定部 4 0は希望信号の遷移する複数の状態に対応して複数の希望信 号系列候補 (自局の通信の相手方である無線局が自局に対して、 送信したと推定 される希望信号の候補) を発生させて希望信号推定部 1 0に出力するとともに、 各干渉信号が遷移する複数の状態に対応して複数の干渉信号系列候補 (自局にと つて混信妨害となる他局に向けて送信したと推定される干渉信号の候補) をそれ ぞれ発生させて干渉信号推定部 2 0 , 、 2 0 2 にそれぞれ供給する。 これらの希 望信号系列候補および干渉信号系列候補に対応して得られる推定誤差信号 sから 、 尤度を計算し、 得られた尤度を用いて受信信号 y (π) に含まれる希望信号系列 と干渉信号系列の推定を行い系列判定結果を出力する。 伝送路パラメータ推定部 5 0は推定誤差信号および希望信号系列、 干渉信号系列から適応アルゴリズムに より希望信号推定部 1 0および干渉信号推定部 2 0 , 、 2 0 2 の変換パラメータ 、 即ち伝送路インパルスレスポンスを制御する。
図 4は、 図 3の実施例の具体的な構成を示すブロック図である。 ただしこの図 の構成は、 受信信号に含まれる 1つの干渉波を除去する場合を示したものであ るが、 図 3に示すように一般に受信波に舍まれている複数の干渉波を除去したい 場合には、 除去したい干渉波の数だけ、 干渉信号推定部 2 0、 伝送路パラメータ 推定部 5 0、 状態推定部 4 0の干渉信号に係わる部分を増設拡張することで容易 に実現できる。
この図 4に示す実施例では、 希望信号推定部 1 0および干渉信号推定部 2 0は 、 それぞれトランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1で構成されている。 誤差推定部 3 0は、 推定受信希望信号と推定受信干渉信号を加算する加算器 3 1 と、 端子 I Nに与えられる受信信号 y (n) から加算器 3 1の加算結果 y m (n) を減算し、 推 定誤差信号 εを出力する減算器 3 2とから構成される。
状態推定部 4 0は、 推定誤差信号から尤度を計算する尤度計算部 4 1 と、 希望 信号の遷移する状態に応じて信号系列の候補を発生させ、 これに対応して尤度計 算部 4 1で出力される尤度信号から希望信号系列を判定する希望信号用最尤系列 推定器 4 2と、 干渉信号の遷移する状態に応じて信号系列の候補を発生させこれ に対応した尤度信号から干渉信号系列を判定して出力する干渉信号用最尤系列推 定器 4 3と、 希望信号系列の候補を変調された信号系列に変換する希望信号用変 調信号発生部 4 4と、 干渉信号系列の候補を変調された信号系列に変換する干渉 信号用変調信号発生部 4 5とを備える。
伝送路パラメータ推定部 5 0は、 希望信号用のトランスバーサルフィルタ 1 1 および干渉信号用のトランスバーサルフィルタ 2 1のタップ係数を制御するタツ プ係数制御部 5 1から構成されており、 そのタップ係数制御部 5 1は、 図 5に示 すように、 タップ係数記憶部 5 1 1、 タップ係数切替スィッチ 5 1 2、 タップ係 数更新部 5 1 3で構成されている。 このタップ係数制御部 5 1は図 2 Βに示す従 来のタップ係数制御部と比較すると、 干渉信号用の構成が希望信号用の構成に付 加されている点で異なる。 また、 タップ係数記憶部 5 1 1は、 希望信号および干 渉信号の両方の遷移可能な状態ごとにタップ係数の組 (べク トル) を保持してい る。 タップ係数更新部 5 1 3は、 R L Sアルゴリズム、 L M Sアルゴリズムなど の適応アルゴリズムにより、 状態ごとに用意されたタップ係数べク トルを更新す る。 タップ係数切替スィッチ 5 1 2は、 状態推定部 4 0から出力される希望信号 および干渉信号の状態に対応するタップ係数を選択し、 希望信号推定部 1 0およ び干渉信号推定部 2 0へ出力する。
時刻 ηΤにおける希望信号の送信複素シンボル系列ベク トルを Cd (n) 、 希望 信号の伝送路のインパルスレスポンスベク トルを Hd (n) 、 Q波ある干渉信号の 第 q干渉信号の送信複素シンボル系列ベク トル Cuq(n) 、 第 q干渉信号の伝送路 のインパルスレスポンスベク トルを Huq(n) とすると、 準同期検波信号サンプル 値 y (n) は、 y (n) = CdH(n)Hd(n) +∑ Cuq H (n) H uq (n) + N (n) (4)
q= l . で表現できる。 ここで∑は、 q= 1から Qまでの加算を表し、 また、 Hは複素共 役転置を表す。
また、
Ca H (n) =[a(n-Ld),a(n-Ld+l),……, a(n)] (5)
Figure imgf000016_0001
であり、 a(n)および b(n)は、 それぞれ希望信号と干渉信号の時刻 n Tにおける複 素シンボルを表す。 例えば、 変調方式が QP SKの場合、 a(n)および b(n)は、 式 (1-B) で表される 4種類の複素シンボル CP ( 0≤ p≤ 3) のいずれかをとる。 送信複素シンボルベク トル Cd (n) および Cuq(n) は、 これらの 4種類の複素シ ンボルのいずれかを要素とするベク トルである。 また、 Hd (n) および Huq(n) は、
Ha (n)
Figure imgf000016_0002
),hd(Ld —1) , …… ,hd(0)]T (7)
Huq(n) =[huq( q),huq (Luq-1),……,huq(0)]T (8) で表される伝送路のインパルスレスポンスベク トルである。 N (n) は、 口一パス フィルタ通過後の白色雑音のサンプル値である。 Ld および Luqはそれぞれ考慮 すべき希望信号および干渉信号の伝送路のィンパルスレスポンス時間長 (遅延時 間) を表す非負の整数である。
希望信号および干渉信号がそれぞれ 1波ずつある場合について図 4を用いて説 明する。
各トランスバーサルフィルタ 1 1、 1 2は入力する信号系列候補ベク トルと、 タップ係数制御部 5 1から与えられるタップ係数ベク トルとの内積演算 (信号系 列候補とタップ係数との畳み込み演算) を行い、 その結果を出力する。 即ち、 ト ランスバーサルフィルタ 1 1では、 希望信号用変調信号発生部 4 4から出力され る送信信号系列候補である複素シンボル系列候補べク トル
Am H (n) = [am(n-L d), am(n-L d+1), , am(n)] (9)
が入力信号系列として与えられ、 タップ係数制御部 5 1から出力される希望波の 伝送路ィンパルスレスポンス推定値がタップ係数べク トル
Hdm(n-l)
Figure imgf000017_0001
), dm(Ld -1),……,hd"0)]T (10) として与えられ、 これらの複素シンポル系列候補べク トルとタップ係数べク トル Hdm(n - 1) の内積演算 (畳み込み演算) を行い、 推定受信希望信号として出力す る。 同様にトランスバーサルフィルタ 2 1では、 干渉信号用変調信号発生部 4 5 から出力される送信干渉信号系列の複素シンボル系列候補べク トル
B n, H (n) = [bm(n-L u) , bm(n-L u+l),……, bm(n)] (11)
が入力信号系列として与えられ、 タップ係数制御部 5 1から出力される干渉波の 伝送路ィンパルスレスポンス推定値がタップ係数べク トル
H um(n-1) = [hum ( L u ), hum (L u-1),…… , hum(0)]T (12) として与えられ、 これら信号系列候補ベク トル Bm H (n) とタップ係数ベク トル H um(n-1) の内積演算 (畳み込み演算) を行い、 推定受信干渉信号として出力す る。 トランスバーサルフィルタ 1 1からの推定受信希望信号とトランスバーサル フィルタ 2 1からの推定受信干渉信号とを加算器 3 1で加算して信号推定値 ym (n) として出力する。 この推定値 ym (n) は次式で表現することができる。
y m (n) = A m H (n) H dm (n-1) + B m H (n) H um (n-1) (13) 入力端子 I Nからの準同期検波信号サンプル値 y (n) から信号推定値 ym (n) が減算器 3 2で差し引かれて推定誤差 ε = m (n) として出力される。 この推定 誤差 εの自乗が尤度計算部 4 1で計算される。 希望信号用最尤系列推定器 4 2は 、 まず過去の所定数個の状態と次に遷移可能な状態で決まるすべての希望信号系 列候補べク トルを順次選択出力する。 出力された信号系列候補は希望信号用の変 調信号発生部 4 4で変調され、 希望波の複素シンボル系列候補べク トル Am ( と して出力される。 同様に干渉信号用最尤系列推定器 4 3は、 尤度が計算されるご とに干渉信号系列候補を順次選択出力する。 そして、 その出力は干渉信号用変調 信号発生部 4 5で変調され干渉信号の複素シンボル系列候補べク トル Bm(n)とし て出力される。 希望信号用最尤系列推定器 4 2及び干渉信号用最尤推定器 4 3は 、 出力した希望信号系列候補べク トル Am(n)及び干渉信号系列候補べクトル Bm( n)に対応して得られる尤度を比較し、 尤度が最大となるべク トル Am(n)及び Bm( π)の組み合わせ及びそのときの信号遷移のパスを各状態毎に記憶する。
以上は、 希望信号および干渉信号がそれぞれ 1波ずつある場合について説明し たが、 一般に、 干渉信号が Q波ある場合には、 本発明を同様に拡張することがで きる。 即ち、 第 q干渉信号用変調信号発生部から出力される推定送信干涉信号の 複素シンボル系列候補べク トルを
B qm11 (n) = [bqm(n-L Uq), bqm(n-L uq+1), , bqm(n)] (14)
とし、 また、 第 q干渉信号に対するトランスバーサルフィルタのタップ係数べク トルを
H l) = [huqm(Luq), huqm(Luq— 1), ……, huq"0)]T (15)
で表し、 これら信号系列候補べク トルとタップ係数べク トルの内積演算 (畳み込 み演算) を行い、 第 q干渉信号の推定受信干渉信号として出力する。 そして、 加 算器によりこれら Q波の推定受信干渉信号を加え、 さらに、 トランスバーサルフ ィルタ 1 1からの推定受信希望信号を加算器 3 1で加算して信号推定値 ym (n) として出力すればよい。 この推定値 ym (n) は次式で表現することができる。
y m(n) = Am H (n) H (n-1) +∑ BqmH (n) H uqm (n-1) (16)
q= l ここで、 ∑は q=l から Qまでの加算を表す。
そして、 希望信号用最尤系列推定器 4 2および干渉信号用最尤系列推定器 4 3 1 ~4 3 a から希望信号系列候補および干渉信号系列候補を順次選択出力して、 それに対応する尤度を計算し、 尤度が最大となる希望信号及び複数の干渉信号の 系列を推定すればよい。
例えば各基地局がそれぞれ固有の信号系列のトレーニング信号 (トレーニング パターン) をデータ信号の先頭、 中間または後尾に付加して、 図 6に示すような バースト構成で送信を行うものとする。 希望信号を送信している基地局以外の基 地局からの信号はすべて干渉信号とみなす。 本実施例では受信信号のトレーニン グ信号区間において切替スィッチ 6 1、 6 2により、 希望信号及び干渉信号に対 する既知のトレーニング信号をそれぞれトランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1に 与えて、 トランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1に対する変換パラメータ (タップ 係数) をトレーニングにより収束させる。 トレーニングパターンレジスタ 6 3、 6 4にはメモリ 6 5から読み出した現在受信しょうとしている基地局のトレー二 ングパターン (即ち希望信号に対する トレーニングパターン) と、 干渉信号とな る他局のトレーニングパターン (即ち干渉信号に対する トレーニングパターン) とがそれぞれ予め設定されている。
受信バース ト信号中に含まれる トレーニング信号の部分を受信しているときに は、 切替スィッチ 6 1、 6 2をレジスタ 6 3、 6 4側にして、 あらかじめ受信側 で既知である希望信号用トレーニングパターンと干渉信号用トレーニングパター ンをレジスタ 6 3、 6 4から受信希望信号推定部 1 0、 受信干渉信号推定部 2 0 および伝送路パラメータ推定部 5 0に供給する。 伝送路パラメータ推定部 5 0に より希望信号推定部 1 0、 および干渉信号推定部 2 0の変換パラメータを制御し 、 減算器 3 2の出力誤差 εの自乗 I ε i 2 が最小となるようにタップ係数べク ト ル H dm (n) および H um (n) を決定する。 これによつて希望波の伝送路インパルス レスポンスと干渉波の伝送路ィンパルスレスポンスを精度よく推定することがで きる。 従って、 希望信号推定部 1 0および干渉信号推定部 2 0の信号推定精度が 高くなる。 それぞれの基地局に固有のトレーニングパターンとしては、 それらの シンポル系列の自己相関が高く、 かつそれら間の相互相関が小さいパターンを使 用するのが好ましい。 特に、 それらシンボル系列が互いに直交する トレーニング パターンを用いると、 より希望信号成分と干渉信号成分を正しく分離生成するこ とができる。 また、 複数の干渉信号が存在する場合には、 各干渉信号のトレー二 ング信号のシンボル系列を互いに直交した系列にすることで各干渉信号を正しく 分離生成することができる。
このように、 図 4の実施例においては希望信号に対する トレーニング信号のみ ならず、 干渉信号に対するトレーニング信号についても予め知っている必要があ る。 そこで、 受信する可能性のある全ての基地局のトレーニングパターンを予め メモリ 6 5に格納しておく。 干渉信号に対する トレーニングパターンとしては、 例えば受信しょうとしている基地局からの信号に対しあらかじめ干渉が予想され る他基地局のトレーニング信号のうちで現に干渉している他基地局からのトレー ユング区間の合成受信信号と最も相関の高いトレーニングパターンを選択して干 渉信号のトレーニングパターンとすればよい。 複数の干渉信号にも同様に対応す ることができる。 また、 後で図 1 6を参照して説明するように、 希望信号に対し てトレーニングを行う過程で誤差推定部 3 0の出力として得られる推定誤差信号 sを用いて仮シンボル判定を行い、 その結果を用いて干渉信号に対する未知のト レーニング信号を推定し、 これを干渉信号に対する トレーニング信号として使用 することも可能である。 また後述するように仮シンボル判定を行うことにより、 干渉波のトレーニングパターンが未知の場合でも干渉信号に対する トレーニング 信号を推定することができる。 また、 セルラ方式の自動車電話などでは移動局側 あるいは基地局側の制御により干渉を与える局と干渉を受ける局のトレーニング 信号に関する情報をあらかじめ定めた手順に従い伝送し、 この情報に基づいて切 替制御することで希望信号と干渉信号のトレーニング信号を既知とすることがで る
データ信号区間においてはスィッチ 6 1、 6 2を変調回路 4 4、 4 5の出力側 に接続して希望信号および干渉信号の複素シンボル信号系列候補を使つて伝送路 のィンパルスレスポンスを推定してもよい。
次に図 4に示す構成において、 上述のようにしてトランスバーサルフィル夕 1 1、 2 1に対するタップ係数ベク トルを決定した後の受信信号についての処理手 順を中心に説明する。 この実施例では状態推定部として、 希望信号と干渉信号の 両方の信号成分に対してそれぞれ最尤系列推定を行う場合の例で説明している。 希望信号用最尤系列推定器 4 2は、 希望信号の遷移する状態を表す信号系列の すべての候補を順次発生させ希望信号用変調信号発生部 4 4へ出力する。 変調信 号発生部 4 4は、 希望信号の遷移する状態を表す信号系列の候補を変調して複素 シンボル系列候補である送信希望信号系列べク トル候補に変換し、 端子 O U T s より出力する。 またこれらシンボル系列候補のうち最も尤度の高い (即ち最も自 乗誤差 I ε I 2 の小さい) 候補を判定受信信号として端子 OUT dから出力する 。 一方、 干渉信号用最尤系列推定器 4 3は干渉信号の遷移する状態を表す信号系 列のすべての候補を順次発生させ、 干渉信号用変調信号発生部 4 5へ出力する。 変調信号発生部 4 5は、 干渉信号の遷移する状態を表す信号系列の候補を変調し て複素シンボル系列候補である送信干渉信号系列べク トル候補に変換し、 端子 0 UTi より出力する。
例えば、 通信システムが 4位相変調方式 (QP SK) を用いており、 1 シンポ ル遅延までの遅延波 (Ld = 1 ) を考慮した場合、 " 1 " と "0" で表される 2 ビッ トの送信バイナリデータの組合せ "0 0" , "0 1 " , " 1 1 " , " 1 0" により、 式 ( 1— B) で表される 4つの複素シンボル CP ( 0 < p < 3 ) が存在 する。
このときの状態 Sj (n) は、
Figure imgf000021_0001
であらわされる。 ここで、 整数 jは、 4つの状態を区別するための添え字であり 、 例えば、 a (n - 1) が複素シンボル Cj をとるときの状態を S _j (n) とする。 し たがって、 0 j£3である。 従って、 希望信号用変調信号発生部 4 4、 干渉信 号用変調信号発生部 4 5では、 この状態 Sj の時系列信号べク トルを入力とし、 この遷移する状態に対応した変調出力を発生させる。 具体的には、 QP SKでは 取り得る 4つの状態に対して、 同相成分 ( Iチャンネル) 及び直交成分 (Qチヤ ンネル) 毎にそれぞれ取り得る 2値の内いずれかの値を生成し、 これらを Iチヤ ネル成分および Qチャネル成分とした複素シンポルを要素とする複素送信シンボ ル系列候補べク トル Am(n)を出力する。 また、 1 6 QAM方式では、 1 6個の信 号の状態に対して I Q各成分で取り得る 4値の内いずれかの値を割当て、 これら を Iチャネル成分および Qチャネル成分とした複素シンボルを要素とする複素送 信シンボル系列候補べク トル Am(n)を出力する。
状態推定部 4 0の出力である送信希望信号系列候補および送信干渉信号系列候 補は、 それぞれ希望信号推定部 1 0および干渉信号推定部 2 0に入力される。 希 望信号推定部 1 0は送信希望信号系列候補を推定受信希望信号に、 また干渉信号 推定部 2 0は送信干渉信号系列候補を推定受信干渉信号に変換する。 前述のよう に本実施例では一例として、 希望信号推定部 1 0、 干渉信号推定部 2 0にトラン スバーサルフィルタを用いている。 先にトレーニングパターンを使って決定され た各トランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1のタップ係数は、 端子 T A P S、 T A P Iを通してタップ係数制御部 5 1により設定される。 各トランスバーサルフィ ルタ 1 1、 2 1のタップ係数は、 希望信号および干渉信号の各伝送路のインパル スレスポンスを表している。 したがって、 希望信号用の卜ランスバーサルフィル 夕 1 1および干渉信号用のトランスバーサルフィルタ 2 1の出力は、 それぞれ伝 送路歪などの伝送路の状況を反映した推定受信希望信号および推定受信干渉信号 となる。
端子 I Nには受信信号が加えられるが、 ここでは一例として前述のように式 ( 4 ) で表される受信信号のサンプル値 y (n) を取り扱う。 加算器 3 1は、 受信希 望信号推定部 1 0の出力である推定受信希望信号と受信干渉信号推定部 2 0の出 力である推定受信干渉信号とを加算し、 式 (13) で表される推定信号 y m (n) を 出力する。 従って、 もし干渉信号用最尤系列推定器 4 3により選択出力した信号 系列候補が送信干渉波の対応する信号系列と同じであれば、 この加算結果を減算 器 3 2で受信信号サンプル値 y (n) から減算すると減算器 3 2の出力信号からは その干渉波成分が除去され、 雑音成分 N (n) のみとなる。 複数の干渉波が存在す る場合には、 複数の加算器により、 全干渉波に対応する推定受信干渉信号の和を 求め、 その和を受信信号から減算することにより複数の干渉波成分を同様に除去 することができる。
誤差推定部 3 0の出力である推定誤差信号 sは状態推定部 4 0の尤度計算部 4 1で尤度信号に変換される。 この尤度計算部 4 1には一例として推定誤差信号 ε を自乗する自乗回路を用いることができる。 このとき第 m番目の候補に対する対 数尤度 (ブランチメ トリック) L m は、 次式で表される。
L m = - I ε I 2 = - I y (n) -ym (n) | 2 ( 18) 尤度信号は希望信号用最尤系列推定器 4 2および干渉信号用最尤系列推定器 4 3 に入力され、 希望信号系列、 干渉信号系列の推定に用いられる。 干渉信号が複数 存在する場合には、 干渉信号用最尤系列推定器 4 3を複数個用意し、 各干渉信号 ごとに系列推定を行う。 次に希望信号用最尤系列推定器 4 2および干渉信号用最尤系列推定器 4 3の動 作を説明する。 希望信号用最尤系列推定器 4 2は、 複数の希望信号系列候補を順 次出力し、 希望信号用変調信号発生部 4 4を通して希望信号推定部 1 0へ供給す る。 このとき、 同時に干渉信号用最尤系歹 11推定器 4 3で複数の干渉信号系列候補 を順次出力し、 干渉信号用変調信号発生部 4 5を通して干涉信号推定部 2 0へ供 給する。 次にこれらの希望信号系列候補と干渉信号系列候補の組合せに対応して それぞれ尤度信号を得て、 尤度信号の尤度が最大 (自乗誤差 I ε I 2 が最小) と なる希望信号系列候補と干渉信号系列候補の組をそれぞれ希望信号系列および干 渉信号系列として選択する。 この選択は、 希望信号系列については希望信号用最 尤系列推定器 4 2で、 干渉信号系列については干渉信号用最尤系列推定器 4 3で 行われる。 この場合、 希望信号系列と干渉信号系列の全ての組合せ候補について 尤度を計算し、 希望信号系列と干渉信号系列の推定を行ってもよいが、 ビタビア ルゴリズムを用いて信号の状態遷移を表すパスの数を限定することによりその演 算を減らすことができる。
一例として 4相位相変調 (Q P S K ) 方式に本実施例を適用した場合の例で説 明する。 図 7 Αに希望信号用最尤系列推定器 4 2における希望信号の状態遷移の 例を表すトレリス線図を、 図 7 Bに干渉信号用最尤系列推定器 4 3における干渉 信号の状態遷移の例を表すトレリス線図をそれぞれ示す。 これらのトレリス線図 は信号の現在までの状態遷移経歴を記憶する参照テーブルとして例えばメモリ素 子の中に形成される。 ビタビアルゴリズムでは過去の時点 (n— 1 ) Tの信号の 状態から現在の時点 n Tの状態に遷移するパスを時点 n Tにおける各状態 S。 〜 S 3 について一つに制限することで演算量を削減する。
例えば図 7 Aにおいて、 時刻 (n— 1 ) Tから時刻 n Tの各状態にマージする パスは状態 S 1について破線で示すように 4本可能であるが、 このうち最もパス メ トリックが大きくなるパスを生き残りパスとして残す。 時刻 (n— 1 ) Tの状 態 S 2から時刻 n Tの状態 S 0に遷移してくるパスのパスメ トリックが他の状態 S O , S I , S 3からのパスのパスメ トリックより大きいとすると、 時刻 n丁の 状態 S 0での生き残りパスは時刻 (II一 1 ) Tの状態 S 2から遷移してくるパス となる。 本実施例では、 希望信号と干渉信号の両方に対してそれぞれビタビアル ゴリズムにより生き残りパスを求め、 尤度の高いパスを通る信号系列をそれぞれ 希望信号系列あるいは干渉信号系列と推定する。
図 4の実施例において希望信号系列の表す状態の遷移と千渉信号系列の表す状 態の遷移を組み合わせて 1つの信号系列を表す状態の遷移とみなし、 1つの最尤 系列推定器により最も確からしい信号系列を推定してもよい。 その場合の状態推 定部 4 0の構成を図 8に示す。 ここでは希望信号の他に干渉信号が 1波ある場合 の一例である。 図 8に示すように、 図 4における希望信号用最尤系列推定器 4 2 と干渉信号用最尤系列推定器 4 3.との代わりに 1つの最尤系列推定器 4 6が設け られる。 希望信号系列と干渉信号系列について現時点 nTから遡って、 それぞれ L d, L u個の複素シンポルの遷移を考慮する場合の現時点 n Tの状態 S (π) は 、 希望信号と千渉信号の複素シンボル系列を組み合わせて
S (n) = { a (n-1), a (n-2) , ···, a (n-し d),
b (n-1), b (n-2) , ···, b (n-Lu) } (19)
により表すことにする。 ここで、 Ld および Lu はそれぞれ希望信号および干渉 信号の遅延波の最大遅延量を表す。 M値変調方式では、 式 Q9)の a (n-1), a (n-2 ) , ···, a (n-し d), b (n-1), b (n-2), ···, b (n-し u)の各々が取り得る複素シンポ ル CP ( 0 < p<M-l) は、 M種類あるので、 状態 S (n) の状態数は、 M LLD+LU } となる。 ここで、 M (Ld+Lu) 個の状態 S (n) を区別するため、 状態 S (n) を以 下のように便宜的に記述することにする。
S ijk... (n) = { a (n-1), a (n-2), ·■·, a (n-Ld),
b (n-1), b (n-2), ···, b (n-Lu)} (20)
ここで、 Sの添字 i j k…は、 それぞれ、 式 (19) の a (π- 1), a (n-2),…, a (n -Ld), b (n-1), b (n-2), ···, b (n- Lu)の各々が取り得る複素シンボル Cp ( 0 < P <M-1) の種類 Pを表している。
例えば、 Ld =Lu = 1の BP SK変調の場合、 CP ( 0 < p< 1 ) は、 2つ の値をとりうるので状態数は 2 Ld+Lu = 4となり、 また、 状態 S (n) は、
S υ(η) = { a (n-1), b (n-1) } (21)
で表せる。 このとき、 iおよび jは、 a (n- 1) および b (n-1) の取り得る複素シ ンボルが、 それぞれ Ci および Cj であることを表す。 また、 0£ i £ l , 0 < j £ lである。 このとき、 iは希望信号のみについて考えた場合の状態 S i (n) に、 また jは干渉信号のみを考えたときの状態 S j (n) にそれぞれ対応する。 また、 Ld = Lu = 2の QP S K変調の場合、 CP ( 0 < p< 3 ) は、 4つの 値をとりうるので状態数は 4 Ld+Lu = 2 5 6となり、 また、 状態 S (n) は、
S ijkL(n) = {a (n-1), a (n-2), b (n-1), b (n-2) } (22)
で表せ、 i , j , kおよび 1は、 a (n- 1), a (η- 2), b (n- 1) および b (n- 2) の取 る得る複素シンボルが、 それぞれ順に Ci , Cj , Ck および C L であることを 表す。 このとき、 ijは希望信号のみについて考えた場合の状態 S ij(n) に、 また k 1は干渉信号のみを考えたときの状態 SkL(n) にそれぞれ対応する。 状態 ki(n) から S i' い への遷移におけるパスメ トリックは式 (2) 、 ( 3 ) および ( 2 ) , と同様に規定することができる。 図 9のトレリス線図は、 QP SK変調で、 かつ L d = L u = 1の場合であり、 希望信号の取り得るトレリスの 4つの状態のそれぞれに対して干渉信号の取り得る 4状態を付加し、 1 6状態に 拡張したものである。 図 9において状態番号 の i及び jはそれぞれ希望信号 及び干渉信号の状態番号を表す。 例えば、 状態番号 S 23は、 希望信号の状態番号 iが 2で、 干渉信号の状態番号 jが 3であることを示す。
ここで、 図 9のトレリス線図を用いて、 本発明における希望信号系列と干渉信 号系列の最尤系列推定の方法と、 またこのとき同時に行われる伝送路パラメータ の推定方法について説明する。 ここでは、 例として QP SK変調方式で、 希望信 号の他に干渉信号が 1波ある場合を取り上げ説明する。 また、 符号間干渉条件と して希望信号および干渉信号に 1 シンボル時間までの遅延波を考慮する。 即ち、 Ld = Lu = 1の場合である。
図 9において、 状態 Si jは、 希望信号の状態 i(i=0.1.2.3)と干渉信号の状態 j=0.1.2.3)を組み合わせた状態を表すこととする。 同図においては、 Sooから S 33までの 1 6状態となる。 ここで、 移動無線伝搬路では、 フヱ一ジングにより伝 搬路の特性が信号の伝送速度に比べて高速に変動するので、 各状態 Si」毎に伝送 路パラメータであるタップ係数ベク トル H ij(n) を用意する。 ここで、 nはシン ボル間隔 Tで正規化された離散的な時刻 (時点) を表す。 本実施例では、 1 6個 の状態のそれぞれに対応する 1 6組のタップ係数ベク トル Ηυ(π) が規定される 一般に、 希望波 Ld まで、 干渉波 LU までの遅延時間をもつ遅延波を考慮した 場合、 状態 S ijk... (n) に対応するタップ係数ベク トル Hi (n) は、
HijK... (n) = [hd, iJk... (Ld), ha, υκ... (Ld-1), ···, h d, i jk... (0) , h u, jk L... (Lu), h u, JK L... (Lu-1), ···, h ujk L... (0) ]T (23) で表すことができ、 その要素 (タップ係数) の数は、 (Ld + Lu + 2 ) 個であ る。 ここで、 τ は転置を表す。 ここで、 上記 Hijk... (n) の要素を用いて
Hd, i
Figure imgf000026_0001
ijk... (Ld), h d, i . · . (Ld— 1), ,··, hd ) i j . . . (0) ]T
(24)
Hu, ijk... (n) =[h u, i jk... (Lu), h u, (Lu-1), ···, h u, i jk... (0) ]T
(25) で表されるベク トル Hd, (n) および Hu, (n) は、 それぞれ式 (10) および (12) に対応する状態 S ijk... (n) における希望信号のタップ係数べク ト ルおよび干渉信号のタップ係数べク トルである。 また、 ここでは、 希望信号と干 渉信号がそれぞれ 1波ずつの場合を取り上げたが、 干渉信号が複数存在する場合 にも、 上式を拡張することで容易に実現できる。
図 9の例では、 式 (23) は、
Hij(n) = [ h d. ud), h d> ij (0), h u. ij d), h U) i j (0) ] 丁 (26) となり、 h d, i j (0) および h d. d) が希望信号のタップ係数、 h u. uO)) およ び h u. i l) が干渉信号のタップ係数となる。
実際には、 本発明は、 ディ ジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサ、 、 カスタム L S Iなど布線論理回路で実現されるため、 各状態毎のタップ係数べ ク トルは、 メモリ素子内に記憶することが多い。 各状態毎のタップ係数べク トル は、 トレーニング区間において希望信号と干渉信号のトレーニング信号を用いて 初期化される。
図 9において状態 S u^-l) から状態 S KL I) へ遷移するブランチ (パス) が 定まると、 これに対応する希望信号と干渉信号の複素シンボル系列候補べク トル u ij.kt (n) が、 一意に定まり、 次式で表すことができる。
U iJ> lttH(n) = [a (n-1), a (n), b (n - 1), b (n) ]
Figure imgf000027_0001
ここで、 式 (27) のべク トルの要素を用いて表される
Aik H(n) = [a (n-1), a (n) ] (28) BJL H(n) = [b (n-1), b (n) ] (29) は、 式 ( 9 ) および (11) に対応する希望信号および干渉信号の複素シンボル系 列候補べク トルである。 また、 Ci および Ck は、 希望信号の状態遷移に対応し て得られる複素シンボルであり、 C」 および C L は、 干渉信号の状態遷移に対応 して得られる複素シンボルを表す。 例えば、 希望信号及び干渉信号が共に QP S Kのときは、 C i , Ck , C j 及び C L は、 i , k, j , 1の値により、 それぞ れ信号空間を表す複素平面上の 4つの信号点、 即ち (1/^2,1/ 2), (-1/ 2, 1/ 2), (-1/ 2, -1/ 2), (1/ 2, - 1/^2)のいずれか 1つを取る。 また、 希望信 号と干渉信号とで異なる変調方式を用いている場合は、 Ci , Ck と Cj , C i の取り得る値が異なる。 例えば、 希望信号が QP SK、 干渉信号が 1 6 QAMの 場合、 Ci , Ck は I , Qの各成分が 2値、 Cj , は I , Qの各成分が 4値 を取ることになる。
図 9において状態 S udi- 1) から SkL(n) へ遷移するブランチに対するブラン チメ トリック Λ [Ski(n), S ij(ri-l) ] は次式により計算する。
Λ [S"(n), S ij(n-l) ] =- I y (n) _ y "n) | 2
=一 I y (n) -U1 JL L£LH(n) · Hi j (n-1) | 2
(30) ここで、 H は複素共役転置を表す。 上式において、 ym (n) は、 第 m番目の複素 シンボル系列候補に対する受信信号推定値を表し、 mは k, 1, i , jにより一 意に定まる整数である。
パスメ トリックの更新は、 次式 (31) に従って、 時点(π-1) の各状態 S
Figure imgf000027_0002
) から時点 nの各状態 SkL(n) へマージするパスの中で、 パスメ トリックが最大 となるパス 1本を選択することによって行う。
J CSkL(n) ] = ΑΧ {Λ [Ski(n), S ijin-l) ]
Figure imgf000027_0003
ここで、 X は iを 0から M_ 1まで、 また、 jを 0から M' —1 まで変化させ たときの {} 内の最大値を表す。
図 9の実施例では Μ = Μ' = 4となる。 このとき、 生き残りパスは、 式 (31) が最大となる i, jを持つ状態 S ij(n- 1) を経由して SkL(n) へ遷移するパスと なる。 同様にして、 時点 nにおける各状態毎に 1つずつ生き残りパスを選択する 。 具体的例を挙げて説明すると、 図 9において時点 nTにおける状態 S !。(n) にマ —ジする生き残りパスの選択は、 時点(n- 1)Tの S。0から S33までの 1 6個の状態 から S10(n) に遷移するパス (図中には破線で示してある) について対応するブ ランチメ トリックを計算し、 その値を時点(n-l)Tで各状態が持つパスメ トリ ック に加算して新たなパスメ トリックとし、 これらのパスメ トリックの中で尤度が最 大となるパスを選択する。
このとき、 時点 ηΤの各状態におけるタップ係数べク トルの更新は、 上記生き 残りパスに沿って行う。 式 (31) によって状態 S u i- 1) から状態 SkL(n) へ遷 移するパスが生き残ったとき、 状態 S (n) における新たなタップ係数ベク トル HkL(n) は、 時点(n_l) の状態 Sijdi- 1) のタップ係数ベク トル H i j (n- 1) を適 応アルゴリズムにより更新して算出する。 適応アルゴリズムとしては、 RLSァ ルゴリズムや L M Sアルゴリズムなどが使える力く、 ここでは一例として L M Sァ ルゴリズムを用いた場合を取り上げて説明する。
状態 Sij i- 1) から状態 SkL(n) へ遷移するパスが生き残ったとき、 状態 (n) が保持するタップ係数べク トル HkL(n) は、 次式
Figure imgf000028_0001
で表される。 ここで εは、 状態 Sij(n - 1) から状態 SkL(n) へ遷移したときの誤 差信号を、 また "は微小な実数 (例えば 0.1 ) のステップサイズを表す。 例えば 図 9においてビタビアルゴリズムにより時点 n Tの状態 S。。における生き残りパ スが、 時点(n - 1)Tの状態 S 22からマージしてくるパスであるとすると、 時点 ηΤの 新たなタップ係数べク トル Ηοο(η) は、 時点(η- 1)Τのタップ係数べク トル Η22(η -1) を適応アルゴリズムにより更新することにより算出される。 このように、 タ ップ係数べク トルの更新は、 ビタビアルゴリズムの状態毎にパスメ トリックの更 新と同時に生き残りパスに沿って信号候補を用いてリアルタイムに行われるので 、 遅延した判定結果をもとに伝送路パラメータの推定を行う方法よりも精度が良 くなる。 移動通信のように希望信号と干渉信号の位相と振幅の変動が激しいにも かかわらず、 それらを正確に推定する必要がある干渉キャンセラにおいては必須 技術である。
図 4の実施例においては、 希望信号、 干渉信号ともそれぞれ最尤系列推定器 4 2、 4 3もしくは 4 6を用いて信号系列を推定する場合を示したが、 図 1 0に状 態推定部 4 0を示すように、 干渉信号についてのみ最尤系列推定を行い、 希望信 号については最尤系列推定を行わず、 希望信号用最尤判定器 4 7により各時点で 尤度に基づいてシンボルの判定を行ってもよい。 あるいは図 1 1に示すように、 希望信号についてのみ最尤系列推定を行い、 干渉信号については、 最尤系列推定 を行わず干渉信号用最尤判定器 4 8で尤度によるシンボル判定を行つてもよい。 または図 1 2に示すように、 最尤系列推定は行わず、 希望信号、 干渉信号とも最 尤判定器 4 7、 4 8により各時点で尤度に基づいてシンボル判定を行ってもよい 。 このように、 最尤系列推定を行わず尤度により各時点でシンボル判定を行うこ とにより演算量を低減することができる。
次に一例として、 希望信号に対しては最尤菜列推定を行い、 干渉信号に対して は各時点で尤度によるシンボル判定を行う図 1 1の場合についてその動作を図 1 3に示すトレリス線図を参照して具体的に説明する。
図 1 3のトレリス線図において 1 6個の状態を希望信号の状態により下記のよ うに 4つのグループ S i ( i = 0 , 1 , 2 , 3 ) に分割する。
S i = {S ij} ( j = 0, 1 , 2 , 3 ) (33) 計算するブランチメ トリックの数は各グループ間で 1つに制限する。 すなわち、 時刻 (n— 1 ) Tのグループ S i (n-1) から時刻 n Tのグループ S i,(n) に遷移 するときのブランチメ トリック Λ 〔S (n), S i (n-1) ] を
Λ [Si. (n), S i (n-1) ] =m a x j. {Λ [S ι· j» (n), S υ(η-1) 〕 } (34) とする。 ここで Λ CS χ· j. (η) , S ij(n-l) 〕 は時刻 (n— 1 ) Tの状態 か ら時刻 nTの状態 S i' j 'に遷移したときのブランチメ トリックを表す。 また ma {} は を 0から 3まで変化させたときの {} の最大値を表す。 この最大 値を与える が時刻 nTの干渉信号の状態番号となる。 このように干渉信号の 状態は各時刻で一意に尤度によりシンボル判定されるため、 式 (34) 中の時刻 ( n - 1 ) Tにおける干渉信号の状態番号を表す j としては、 すでに判定された値 を用いることができる。
パスメ トリックの更新は、 各グループ間を遷移するパスに対して行う。 時刻 n Tにおけるグループ S (n) の生き残りパスのパスメ トリック J 〔S i' (n) 〕 は 、 i = 0 , 1, 2, 3に対し次式
J [S i' (n) =m a X i {Λ [S i- (n), S i (n-1) 〕
+ .J [S i (n-1) 〕 } (35) により更新される。 ここで、 J [S i. (n) 〕 は時刻 n Tにおけるグループ S i,(n ) の生き残りパスのパスメ トリックを表す。 このとき時刻 nTのグループ S i,(n ) に遷移する時刻 (n— 1 ) Tの希望信号の状態 iが確定する。
希望信号と干渉信号の両方を考慮した場合、 考慮する状態数は 1 6であるが、 干渉信号用最尤系列推定器を図 1 1のように最尤判定器 4 8で置き換えて、 状態 遷移を希望信号の状態が同じであるグループ S i ごとに行うため、 考慮する生き 残りパス数は 4に縮退され希望信号のみに対するトレリスの場合と同じになる。 また、 状態遷移ごとに用意する干渉信号用および希望信号用のトランスバーサル フィルタ 1 1、 2 1のタップ係数べク トルの組数は、 希望信号の状態遷移で分類 した各グループ S i ごとに用意すればよいので 4組となる。 したがって、 メ トリ ック計算を行うパスメ トリック数および更新するタップ係数の組の数が減り、 演 算量を大幅に削減できる。
タップ係数の更新は、 最尤系列推定器 4 2における各時点 n Tの状態にマージ する時点(π - 1)Τの状態からのパスが決定したのち、 状態推定部 4 0から得られる 希望信号系列および干渉信号系列、 誤差推定部の出力である推定誤差信号を用い て行われる。 この更新は各状態ごとに用意されている複数の組のタップ係数べク トルに対して生き残りパスに沿ってそれぞれ行われる。 また、 この更新は R L S アルゴリズムゃ LMSアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて推定誤差信 号の自乗 I ε I 2 が小さくなるように、 各遷移状態ごとに行われる。 したがって 、 更新されたタップ係数は現時点での希望信号と干渉信号の伝送路のィンパルス レスポンスを反映させたものとなるので、 移動無線通信のようにフエ一ジングに より伝送路が時間的に高速に変動する場合においても良好な受信特性を得ること ができる。 また、 携帯電話のようにフェージングによる伝送路の変動が比較的緩 やかである場合には、 伝送路推定の遅延による影響が少ないので、 状態推定器で 判定された信号系列を用いて、 タップ係数を更新することもできる。
また、 一例として本発明は、 ( 1 ) 受信信号として信号のシンボル間隔丁より も短い間隔でサンプルされた受信信号サンプル値を用い、 ( 2 ) このサンプル間 隔と同じ遅延量遅延段を有する干渉信号推定部 2 0および希望信号推定部 1 0に このサンプル周期で夕ップ係数が設定される分数間隔トランスバーサルフィルタ をそれぞれ用い、 ( 3 ) 信号のシンボル間隙周期で出力される希望信号系列候補 および干渉信号系列候補にそれぞれ対応した複素シンボル系列候補を時間軸上で 補間して得られるシンポル間隔よりも短い上記サンプル周期をもつ送信信号サン プル値系列を出力する状態推定部を用いた構成としてもよい。 この構成は、 希望 信号と干渉信号のクロックのタイミ ングゃ信号フレームのタイミ ングが異なるこ とにより生じる劣化を克服するのに有効である。
図 4の実施例においては、 スィッチ 6 1、 6 2は変調信号発生部 4 4、 4 5の 出力側に設けられ、 トレーニング信号はシンボル系列により変調された複素シン ボル系列としてレジスタ 6 3、 6 4に保持し受信バースト信号のトレーニング期 間中にトレーニング信号をトランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1およびタップ系 数制御部 5 1に供する場合を示したが、 図 1 4に示すようにスィッチ 6 1、 6 2 を最尤系列推定部と変調信号発生部 4 4、 4 5の間に設けてもよい。 この場合、 レジスタには変調前のトレーニングシンポル系列を保持し、 トレーニング期間に トレーニングシンボル系列を変調信号発生部 4 4、 4 5に供給する。 なお、 図 1 4の実施例では図 4における 2つの最尤系列推定器 4 2、 4 3の代わりにビタビ アルゴリズム回路 4 6を用いた場合を示している。
トレーニング信号レジスタ 6 3および 6 4は、 それぞれ希望波と干渉波の各ト レーニング信号と同じディ ジタルシンボル系列のトレーニングパターンを出力す る。 スィッチ 6 1は、 受信バースト中の希望波のトレーニング信号の受信区間で はレジスタ 6 3からの希望波のトレーニングパターンを選択し、 トレーニング信 号に続くデータ信号の受信区間ではビタビアルゴリズム回路 4 6が出力する希望 波の状態遷移に対応するディ ジタル信号系列を選択して出力する。 同様にスイツ チ 6 2は、 干渉波のトレーニング信号の受信区間ではレジスタ 6 4からの干渉波 のトレーニングパターンを選択し、 トレーニング信号に続くデータ信号の受信区 間ではビタビアルゴリズム回路 4 6が出力する干渉波の状態遷移に対応するディ ジタル信号系列を選択し出力する。 変調信号発生部 4 4および 4 5はベースバン ド変調回路であり、 入力するディ ジタル信号から受信波の変調方式に応じて変調 された複素シンボル系列を出力する。 データ信号区間において変調信号発生部 4 4、 4 5ではスィッチ 6 1、 6 2の出力信号を入力とし、 それぞれ希望波および 干渉波の複素シンボル系列候補を出力する。 伝送路パラメータ推定部 5 0は、 減 算回路 3 2からの推定誤差と、 変調信号発生部 4 4、 4 5からの希望波および干 渉波の複素シンボル系列候補 { a m (n-Ld) , a m (ri-Ld+1) a m (n) } 、 { b m (n-Lu) , b m (n-Lu+1) b m (n) } とビタビアルゴリズム回路 4 6が出 力する状態推定の情報とを入力として伝送路ィンパルスレスポンスの推定を行い 、 希望波および干渉波についての伝送路インパルスレスポンス推定値、 即ち トラ ンスバーサルフィルタのタップ係数ベク トルとして希望信号推定部 1 0、 干渉信 号推定部 2 0にそれぞれ設定する。
伝送路ィンパルスレスポンスの推定方法はバースト信号でのトレーニング信号 区間とデータ信号区間で異なる。 先ず、 トレーニング信号区間でのインパルスレ スポンス推定においては図 1 4中のスィツチ 6 1、 6 2をそれぞれトレーニング パターンレジスタ 6 3、 6 4側に接続し、 それぞれのトレーニングパターンを変 調信号発生部 4 4、 4 5に与える。 伝送路パラメータ推定部 5 0は、 希望波と干 渉波のトレーニングパターンに対応する複素シンボル系列と推定誤差とを入力と して、 推定誤差が最小になるように、 例えば逐次最小 2乗法 (Hayk i n Adapt i ve F i l ter Theory, 1986 Prent i ce-Hal l ) を用いて希望信号及び干渉信号の伝送路ィ ンパルスレスポンス推定値を更新し出力する。 次に、 データ信号区間における伝 送路推定においては、 スィッチ 6 1、 6 2をビタビアルゴリズム回路 4 6の出力 側に接続し、 希望信号及び干渉信号についての遷移状態系列の候補を用いる。 そ の状態系列候補の数は状態遷移数だけあり、 その各候補に応じて推定誤差も異な るため、 (i) ビタビアルゴリズムで判定された信号系列に関して伝送路推定を行 うか、 (i i)各時刻で最尤となる複素シンボル系列候補に関して伝送路推定を行う 力、、 (iii) ビタビアルゴリズムの各状態の生き残りパスごとに伝送路推定を行う 等の方法がある。 方法(i) および(ii)では、 状態遷移に対応する複素シンボル系 列候補で同一の伝送路インパルスレスポンス推定値を用いる。 一方、 方法(iii) は、 同一の状態から分岐する状態遷移では同一の伝送路ィンパルスレスポンスを 用いるが、 異なる状態から分岐する状態遷移ではそれぞれ対応する伝送路ィンパ ルスレスポンスを用いる。 この方法(iii) の演算量は方法(i) および(ii)よりも 多いが、 伝送路推定精度は高い。
また、 トレーニング信号区間では、 伝送路インパルスレスポンス推定値を速く 収束させることができる R L Sアルゴリズムを用い、 データ受信区間では、 LM Sアルゴリズムのように演算量の少ないアルゴリズムを切換えて使ってもよい。 次に状態推定部 4 0の構成が異なる他の一実施例を図 1 5に示す。 この図 1 5 に示す実施例では状態推定部 4 0中の干渉信号用の複素シンボル系列候補を生成 する手段として逆フィルタ 4 1 1とシンポル判定器 4 1 2を用いる。 一例として 各時刻で干渉信号の状態をシンボル判定する場合を取り上げて説明する。 また変 調方式は QP SKの場合で説明するが他の変調方式でも同様である。
本実施例では干渉信号の推定方法が前述した各種実施例と異なる。 前述の実施 例で用いられた最尤系列推定の代わりに最尤判定を行う実施例では、 干渉信号用 のトランスバーサルフィルタ 2 1に入力される干渉信号系列候補を、 干渉信号の 遷移する状態に応じて順次出力する。 そして全ての候補に対して推定受信干渉信 号を生成し、 尤度判定を行うことによってシンボル判定を行う。 QP SK方式で は、 現在の時刻 nTにおける信号の状態として 4通りの候補が考えられる。 また 、 この尤度判定を行う実施例では、 過去の時刻 (η— 1 ) Τ、 (η— 2) Τ、 ·· ···· (n-Lu) T、 (Luは、 考慮する遅延波の遅延量によって決まる整数) にお ける信号の状態は各時刻における尤度によるシンボル判定ですでに確定している ので、 結局、 前記 4通りの候補についてそれぞれブランチメ トリックを計算し、 ブランチメ トリックの大きさでシンポル判定を行うことになる。
これに対して図 1 5の実施例における逆フィルタ 4 1 1を用いる方法では、 ま ず時刻 n Tにおける干渉信号の現在のシンボルに対応する成分を含まない推定受 信干渉信号 (干渉信号の遅延波成分) を干渉信号用のトランスバーサルフィルタ 2 1で生成し、 この信号を減算器 3 1で推定受信希望信号と共に受信信号 y (n) から減算し推定誤差信号 sを求める。 時刻 n Tにおける干渉信号の現在のシンボ ルに対応する成分を含まない推定受信干渉信号は、 干渉信号系列の過去の時刻に 判定され確定したシンボル系列および干渉信号用のトランスバーサルフィルタ 2 1の過去の時刻に対応するタツプ係数を用いて生成することができる。 減算器 3 1により推定受信希望信号も減算されているので、 この推定誤差信号は時刻 n T における現在のシンボルに対応する干渉信号成分と雑音とからなる。 この推定誤 差信号を干渉信号用逆フィルタ 4 1 1に入力して伝送路の歪を補償する。 この逆 フィルタ 4 1 1は、 夕ップ係数制御部 5 1からトランスバーサルフィルタ 2 1の 時刻 η Τに対応するタツプのタップ係数を得て、 この逆数を複素タップ係数とし てもつ 1タップのフィルタである。 したがって、 逆フィルタ 4 1 1の出力は時刻 n Tにおいて送信された干渉信号の複素シンボルの推定値となる。 この推定値を シンボル判定器 4 1 2でシンボル判定して干渉信号の時刻 n Tにおいて、 送信さ れたシンボルを推定する。
次に、 ここで判定し得られた時刻 II Τにおける干渉信号のシンボルを用いて、 干渉信号用のトランスバーサルフィルタ 2 1で、 時刻 η Τにおける干渉信号の状 態に対応した成分を含む推定受信干渉信号を生成し、 これを推定受信希望信号と 共に減算器 3 1で受信信号 y (n) から減算し、 新たな推定誤差信号 εを算出する 。 この推定誤差は干渉信号成分が除去され、 雑音成分のみとなる。 希望信号に対 してはこの推定誤差信号から尤度計算部 4 1により尤度信号を作り、 最尤系列判 定を行う。 また、 タップ係数の更新は、 判定により得られた干渉信号系列を用い て、 希望信号用最尤系列推定器 4 1 2の各状態ごとに適応アルゴリズムを用いて 行う。
この方法は、 4通りの候補に対して尤度を求め最尤判定を行う実施例に比べて 信号処理の演算量を減少させることができる。 同様にして、 この実施例は干渉信 号に対して最尤系列推定を行い、 希望信号に対して逆フィルタとシンボル判定器 を用いたシンボル判定を行う構成とすることもできる。
図 4および図 1 4の実施例では、 希望波および干渉波のトレーニング信号を使 つてトランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1のタップ係数を決める場合を示したが
、 ディ ジタル移動通信では、 干渉波がどのゾーンからのものであるか不明な場令 が多く、 干渉波のトレーニング信号が未知のケースが多い。 また、 トレーニング 信号を用いないバースト構成で伝送するケースもある。 また、 自局のゾーンと距 離的に遠くに離れたゾーンから干渉波が到来する場合には、 希望信号と干渉信号 のフレームタイミ ングが著しく異なる。 このとき干渉波のトレーニング信号を用 いてトレーニングができない場合がある。 このような場合には、 干渉波のデータ 区間の信号を用いて干渉波の伝送路パラメ一タをトレーニングし、 推定しなくて はならない。 し力、し、 図 4および図 1 4の実施例における本発明の受信機では、 希望波のみならず干渉波のトレーニング信号が既知でないと動作しないため、 上 記のケースでは動作しないことがある。
この点を改善した実施例の構成を図 1 4の実施例の変形例として図 1 6に示し 、 図 1 4と対応する部分は同一符号を付けてある。 ここでは、 希望波のトレー二 ング信号は既知であるのに対し干渉波のトレーニング信号は未知とする。 図 1 4 に示した構成と異なる点は、 図 1 4中のスィッチ 6 2及びトレーニングパターン レジスタ 6 4が省略され、 最尤系列推定ビタビアルゴリズム回路 4 6が変調信号 発生部 4 5に直接接続されていることである。 また動作上で異なる点は、 希望波 のトレーニング信号区間における伝送路推定である。 以下ではこの点について説 明する。
移動局が移動しながら基地局と通信を行っている間に、 フェージングのため伝 送路のインパルスレスポンスは刻々と変化する。 従って、 伝送路推定を速く収束 させなくてはならない。 そのため既知のトレーニング信号を用いて伝送路推定を 行うのである力く、 希望波のトレーニング信号は既知であるのに対し、 干渉波のト レーニング信号は未知である。 そこで、 干渉波のトレーニング信号に関してはビ タビアルゴリズムを用いた状態推定に基づいて信号判定する。 ここでビタビアル ゴリズムの状態は { b m (n-1) , b m (n- 2), ···, b m (n-Le x) } で表されるように 、 図 1 4の場合とは異なり干渉波のみの複素シンボルから構成され、 しかもその シンボル数 L e まトランスバーサルフィルタ 2 1における考慮すべき遅延シンポ ル数 (遅延段数) L uより犬に選ぶことにより、 取り得る状態数を増大させてい る。
考慮すべき遅延波の遅延量はこれまでに説明した実施例と同様にせいぜい 1〜
2シンボル時間程度であり、 従ってトランスバーサルフィルタ 1 1、 2 1の遅延 段数 L d , L uも例えば 1段とする。 バースト信号で送信されるトレーニング信 号の長さ力 例えば 1 0シンボル程度であるとすると、 干渉波のトレーニング信 号を参照しなくても、 トレーニング区間において 1 0シンボル長で発生可能な全 ての干渉信号系列候補に対してタップ係数の更新とともに最尤推定を行い、 最も 尤度の高いパスに対応するタップ係数べク トルを、 トレーニング信号を用いて推 定した伝送路インパルスレスポンスとみなせばよい。 このとき、 例えば B P S K の場合 2 1 0 = 1 0 2 4通りのパスを必要とし、 即ち 1 0 2 4個の干渉信号系列候 補についての尤度 (パスメ トリック) 計算とタップ係数の更新が必要となる。 実 際には最尤系列候補推定のためのシンボル系列の長さを卜レーニングパターンの シンボル系列長と同じにする必要はなく、 正しいトレーニングパターンが検出で きる (即ちインパルスレスポンスの推定値が収束する) 確率が所定の値より高く なる程度にシンボル系列候補の長さ L e xを選べばよく、 例えば L e K = 2 L uとす る。 実際には、 必要となるトランスバーサルフィルタのタップ数は 4 O K b / s 程度の信号伝送を行う場合には、 数タップ程度 (例えば 2タップ) でよいので、 干渉信号の伝送路パラメータ推定に必要なトレーニング長はタップ数の 2倍、 例 えば 4 シンボル程度でよい。 従って干渉波に対する正しい伝送路インパルスレス ポンスを得るためには、 干渉波の状態数をある程度増大させて、 過去数シンポル に渡る干渉波の状態遷移を区別して観測すればよい。
そこで、 この実施例においてはトレーニング信号受信区間に最尤系列推定器 4 6力 トレリス線図上で状態数の増加により区別して表示できるシンポル系列候補 長を L u シンボル時間よりも大きい L e Kシンボル時間にする。 そして最も誤差の 小さい (尤度の大きい) シンボル系列候補を選択し、 それを干渉波のトレ—ニン グパタンと見なし、 そのとき得られたタップ係数べク トルをトレーニングで収束 したタップ係数べク トルとする。 従って最も尤度の高いシンボル系列候補が正し いトレーニングパターンと一致する確率が充分高くなる程度に、 区別して観測で きるシンボル系列候補の長さ L e Kを決める。 ここではし e x = 2とする。 ここで、 図 1 6 Aに示すような B P S K伝送方式を例に説明する。 図 1 6 Βは干渉波のト レリス線図である。 ここでは、 干渉波の状態数を増大させ、 1つの状態で 2シン ボル時間まで区別できるようにしてある。 まず、 図 1 6により信号の流れを中心 に説明する。 希望信号推定部 1 0のトランスバーサルフィルタ、 及び千涉信号推 定部 2 0のトランスバーサルフィルタの遅延段数は、 例えば L d = L u = 1のま まとする。 トレーニング信号受信区間において、 拡張された状態の遷移に対応し た干渉信号の送信系列候補がビタビアルゴリズム回路 4 6から出力される。 干渉 信号の送信信号系列候補は、 変調信号発生部 4 5により、 対応する複素シンボル 系列候補に変換される。 次に変換された複素シンボル系列候補は干渉信号推定部 2 0のトランスバーサルフィル夕に入力される。 このとき、 スィッチ 6 1はトレ 一二ングパターンレジス夕 6 3側に接続されているので希望波のトレーニング信 号は、 変調信号発生部 4 4に入力される。 そして、 希望波のトレーニング信号に 対応する複素シンボル系列が、 希望信号推定部 1 0のトランスバーサルフィルタ に入力される。 希望信号推定部 1 0から出力された推定希望信号と、 干渉信号推 定部 2 0から出力された推定干渉信号は、 加算器 3 1で加算されて、 受信信号の 推定値 y m (n) となる。 減算器 3 2において、 受信信号推定値 y m (n) が、 受信 信号 y (n) から減算され、 推定誤差 εが得られる。
伝送路パラメータ推定部 5 0は、 変調信号発生部 4 4からの希望波トレ一ニン グ信号に対応する複素シンポル系列と、 変調信号発生部 4 5からの干渉波複素シ ンボル系列候補と、 減算器 3 2からの推定誤差と、 ビタビアルゴリズム回路 4 6 からの状態推定情報とを入力として伝送路推定を行う。 伝送路推定は干渉波の状 態推定と並行して行い、 ビタビアルゴリズムの生き残りパスごとに行う。 伝送路 パラメータ推定部 5 0は、 変調信号発生部 4 5の出力信号である干渉波複素シン ポル系列候補が分岐する生き残りパスに応じて、 該当する生き残りパスに対応す る希望信号及び干渉信号の伝送路ィンパルスレスポンス推定値を希望信号推定部 1 0及び干渉信号推定部 2 0に設定する。 上記の操作を繰り返す。 トレーニング 信号区間の最後のシンボルでは、 その時点で最大尤度となる生き残りパス、 即ち 最大尤度となる干渉波の複素シンボル系列候補に対応する伝送路ィンパルスレス ポンス推定値を選択し、 希望信号推定部 1 0及び干渉信号推定部 2 0に設定して 上記の操作を終了する。 なお、 データ信号区間では従来と同様にビタビアルゴリ ズムにより状態推定を行い、 信号判定する。
次に図 1 6 Bのトレリス線図を用いて、 タップ係数の初期化の方法について具 体的に説明する。 ここでは、 干渉波が 1波ある場合を一例として取り上げる。 ト レーニング区間においても干渉波については図 1 6 Bのトレリス線図に従ってビ タビアルゴリズムにより各状態毎に 1 つずつの生き残りパスを選択する。 また、 タップ係数は各状態ごとに存在し、 各タップ係数は、 既に述べたように状態ごと に生き残りパスに沿って更新される。 同図において、 Hu(k) は時刻 kTの状態 S wにおけるタップ係数ベク トルを表す。 また、 ここでは説明のため、 例えば時 刻 k Tから時刻(k+l)Tに状態が遷移したときの生き残りパスが実線で示されるパ スであるとする。 更に、 希望信号のトレーニング終了時点を時刻(k+l)Tであると 仮定し、 またこの時刻(k+l)Tまでにおいてパスメ トリックが最大 (尤度が最大) となるパスが S01(k+1) にマージしている実線のパスであると仮定する。 この発 明によれば、 状態 S01(k+1) に対応するタップ係数べク トル H01(k+1) が伝送路 のインパルスレスポンスの推定値となる。 このとき、 H01(k+1) は、 状態 S10(k ) を経由して、 状態 S01(k+1) に遷移するパスに対応する複素シンボル系列候補 {1,-1,1} を干渉信号のトレーニング信号系列と見なしたときのトレーニング終 了後のタップ係数べク トルとなる。 この例では、 伝送路のインパルスレスポンス 推定値が 3シンポルのトレーニング長で収束するとみなせる場合である。
上述してきたこの発明の各種実施例において、 希望波のキヤリア周波数に対し 干渉波のキヤリァ周波数が異なる場合にも適用可能であり、 この場合は干渉信号 推定部 20として図 1 7に示す構成のものを採用すればよい。 この構成では、 端 子 20 Aからの入力複素シンボル系列候補を、 端子 20 Bから入力するタップ係 数ベク トル Wでトランスバーサルフィルタ 2 1において畳み込み演算を行い、 そ の結果に複素乗算器 22で e X p ( j 2 πΔ f c nT) を乗算することにより干 渉波と希望波とのキャリア中心周波数差分△ f c に応じた回転を与える。 移動通 信システムにおいては多数のゾーンに限られた数の周波数チヤンネルを繰り返し て割り当てるため、 同一チャンネルの干渉波が受信されることがある。 このよう な場合、 異なるゾーンに割り当てる同一周波数チャンネルの周波数をわずかにず らすことにより移動局に到達する伝搬路のフエ一ジングの相関が小さくなるので
、 図 1 7の構成を使うことにより干渉信号を除去しやすくすることができる。 図 示してないが、 もちろんこの複素乗算器 2 2は干渉信号用のトランスバーサルフ ィルタ 2 1ではなく、 希望信号用のトランスバーサルフィルタ 1 1の出力側に設 けてもよいし、 あるいは両方に設けてもよい。
この実施例では更に送信キヤリァ中心周波数と受信機の受信キヤリァ中心周波 数とのずれである周波数オフセッ ト Δ f も補償するように構成した場合であり、 複素乗算器 2 2の出力信号に乗算器 2 3で e x p ( j 2 ττ Δ f n T ) を乗算する 。 図示してないが、 同様のオフセッ ト補償用複素乗算器が希望信号用トランスバ ーサルフィルタ 1 1の出力側にも設けられている。 これにより、 推定受信希望信 号と推定干渉信号に対しキヤリァ周波数オフセッ ト△ f に応じた位相回転を与え る。 キヤリァ中心周波数差分△ f c 及びキヤリァ周波数オフセッ ト f は伝送路 パラメータ推定部 5 0から端子 2 0 Bを通して与えられる。 尚、 希望信号と干渉 信号間の周波数オフセッ ト A f c: については、 予め送信局間で設定し、 受信機側 で既知とすることもできる。
図 1 6の実施例において、 更にスィッチ 6 1 と希望信号用トレーニングパター ンレジスタ 6 3を省略した実施例の構成を図 1 8に示す。 この場合は希望波につ いても既知のトレーニング信号を伝送しない伝送方式に対するものであり、 希望 波及び干渉波のトレーニング信号は無い、 もしくは未知である。 動作上で異なる 点は、 初期状態における伝送路推定と、 判別回路 4 8による希望波の判定信号判 別である。 なお、 伝送路パラメータ推定部 5 0は初期状態から定常状態に移行す るように動作させるが、 その定常状態では図 1 4及び 1 6の実施例で説明したデ —タ信号区間における動作と全く同じである。 以下では動作上で異なる点につい て説明する。
初期状態では、 伝送路推定を速く収束させなくてはならない。 その為、 一般的 には既知のトレーニング信号を用いて伝送路推定を行う力《、 この実施例において は希望波及び干渉波のトレーニング信号は無い、 もしくは未知である。 そこで、 希望波及び干渉波に関してビタビアルゴリズムを用いた状態推定により信号判定 をする。 ただし、 伝送路推定が収束していないので図 1 4の実施例の場合と同様 にビタビアルゴリズムの状態数を定常状態より増大させる必要があり、 {a (n-1
), a (n-2),…, a (n-Lexd ), b (n-1), b (n-2), ···, b (n-Lexu)} を状態とする。 ここで a (n) 及び b (n) はそれぞれ時点 n Tにおける希望信号と干渉信号の複素 送信シンボルを表す。 なお、 Lexd ≥Ld Lexu ≥Lu 、 例えば Lexd ^ 2 Ld 、 Lexu ^ 2 Lu である。 図 18Aに Ld = L u = 1の場合の本発明の受信機の定 常状態のトレリス線図を示す。 変調方式は B P S Kを例として取り上げる。 定常 常態では、 希望信号と干渉信号の取り得る送信シンボルにより、 状態 Sjk(n) を 次式
S jk(n) = {a (n-1), b (n-1) }
のように定義できる。
ここで a (n-1) 及び b (n - 1) は Sjk(ri) の j と kを用いてそれぞれ次式で定義 される B P S Kの複素送信シンボル C_j 及び Ck をとる。
CP = 1 (P = 0)
- 1 ( P = 1 )
この実施例においては、 希望信号及び干渉信号について状態数を増大させる。 ここでは、 希望信号及び干渉信号について Ld =Lu = 1、 Lexd = 2 Ld , L exu = 2 Lu として状態数を増大させた例を取り上げ説明する。 このときのトレ リス線図を図 18Bに示す。 同図では、 B P SK変調方式を取り上げている。 この とき増大した状態 S jkLm(n) は次式
S jkim(n) = { a (n-1), a (n-2), b (n-1), b (n-2) } (36) となる。 ここで a (n- 1), a (n-2), b (n - 1), b (n - 2) は順番にそれぞれ B P S の 複素シンボル Cj , Ci , Ck 及び Cm をとる。 ただし一般に BP SKの場合、 は
C P = 1 (P=0)
-1(P=1)
でめる。
まず、 図 1 8において、 ビタビアルゴリズム回路 4 6は状態数を増大させたト レリスに従って希望信号及び干渉信号の状態遷移に対応した信号系列候補べク ト ルを出力し、 これをもとに変調信号発生部 4 4および 4 5はそれぞれ希望波と干 渉波の複素シンボル系列候補を出力する。 伝送路パラメータ推定部 5 0は、 希望 波及び干渉波の複素シンボル系列候補、 推定誤差及びビタビアルゴリズム回路 4 6が出力する状態推定の情報を入力として伝送路推定を行う。 伝送路推定は希望 波及び干渉波の状態推定と並行して行い、 ビタビアルゴリズムの生き残りパスご とに行う。 また、 変調信号発生部 4 4及び 4 5の出力信号である希望波及び干渉 波の複素シンボル系列候補が分岐する生き残りパスに応じて、 該当する生き残り パスの伝送路ィンパルスレスポンス推定値を希望信号推定部 1 0及び干渉信号推 定部 2 0に設定する。 上記の操作を繰り返す。 初期状態から定常状態に移行する とき、 その時点で最大尤度となる生き残りパス、 即ち最大尤度となる希望波と干 渉波の複素シンボル系列候補に対応する伝送路ィンパルスレスポンス推定値を選 択し、 信号推定部 1 0及び 2 0に設定して上記の操作を終了する。
図 18- Bにおいて、 実線及び破線のパスは、 時点(n- 1)Tから時点 ηΤへ状態遷移 可能なパスを表す。 同図において時点 η Τの各状態に 4つのパスがマージしてい るのがわかる。 ここで、 H
Figure imgf000041_0001
は時点 n Tの状態 S jkLm(n) におけるタップ 係数ベク トルであり、 希望信号のトランスバーサルフィルタ 1 1に設定するタツ プ係数 {hd, jkLm(l), hd, jkLm(0) } 及び干渉信号のトランスバーサルフィルタ 1 2に設定するタップ係数 {hu, jkLma), hujkLm(0) } を要素として持ち、 次 式
H jk Lm(n) = [ h d, jk Lm(l), h d, jk lm (O) , h u, jklm(l), h u, jk Lm(O) ] T
(37)
で表される。 ここで、 上記実施例では、 Lexd =Lexu = 2として希望信号と干 渉信号の状態数を増大させたが、 Ld =Lu = 1であるので希望信号及び干渉信 号のトランスバーサルフィルタのタップ数は、 それぞれ 2タップのままである。 パスメ トリックの更新及びタップ係数べク トルの更新は、 例えばビタビアルゴ リズムにより、 図 18Bに示される遷移可能なパスのうち特定のパスに沿って行わ れる。 より詳細に説明すると、 時点 n Tにおける各状態毎に最もパスメ トリック の値の大きい (尤度が大きい) パスを生き残りパスとして残し、 タップ係数べク トルもこの生き残りパスに沿って更新する。 ここで説明のため、 例えば図 18 - Bに おいて、 実線で表されるパスが、 時点 n Tにおける各状態での生き残りパスであ るとする。 例えば、 時点 n Tにおける状態 S 001 (n) のタップ係数べク トル Hoo 01(n) は、 時点(n- 1)Tのタップ係数ベク トル H0110(n- 1) を適応アルゴリズムに より更新して算出される。 ここで、 例えば同図における時点 n Tが初期状態から 定常状態に移行する時点 (例えばトレーニング区間の最後のサンプル点) である とすると、 時点 n Tの各 1 6個の状態のうちでパスメ トリックが最大 (最大尤度 ) となるパスを選び、 そのときのタップ係数べク トルを希望信号及び干渉信号の 伝送路のインパルスレスポンスの推定値とする。 例えば、 図 18Bにおいて時点 η Τの状態 S00l0(n) にマージするパスが最大尤度になったとすると、 タップ係数 べク トル H0010(n) は、 この最大尤度となるパスに沿って得られる希望信号及び 干渉信号の複素シンボル系列 (1, 1, 1 } 及び {1,1,_1} をトレーニング系列と見 なした時のトレ一ニング終了後の夕ップ係数べク トルとなる。
次に判別回路 4 8の動作について説明する。 ビタビアルゴリズム回路 4 6はビ タビアルゴリズムを用いた状態推定により信号判定を行い、 希望波及び干渉波の 判定信号を出力する。 希望波及び干渉波のトレーニング信号は無いので、 希望波 及び干渉波の判定信号を区別することは一般にできない。 しかし、 干渉波のキヤ リア周波数が希望波と異なる場合、 もしくは干渉波の変調方式が希望波と異なる 場合などでは、 区別が可能であり判別回路 4 8は希望波及び干渉波の判定信号を 入力として希望波の判定信号を判別して出力する。 なお、 上述では 1波干渉を例 に説明したが、 2波以上の複数干渉波が存在するときでもこの発明を容易に適用 できる。
上述の各種実施例で説明したこの発明による受信機をダイバーシチ構成にする ことができ、 その場合の実施例を図 1 9に示す。 この図 1 9に示す構成は、 図示 してない 2つのアンテナに対応して図 4における希望信号推定部 1 0、 干渉信号 推定部 2 0、 誤差推定部 3 0、 伝送路パラメータ推定部 5 0がそれぞれ 2系列設 けられ、 それぞれの受信信号 y! (n)、 y 2 (n)から推定受信希望信号と推定受信干 渉信号と誤差推定部 3 0 , , 3 02 で減算し、 推定誤差信号 £ 1 、 ε 2 を得る。 これら推定誤差信号 ε ^ 、 s 2 から、 それぞれ尤度計算部 4 1 , 、 4 12 で自乗 誤差 | £ 1 、 I E I 2 を計算し、 尤度信号 (ブランチメ トリック) 一 I ε 1 I 2 、 一 I ε 2 I 2 を得る。 これらを加算器 4 1 0によって加算して 1つの尤 度信号 (ブランチメ トリック) 一 I s l 2 を得る。 加算器 4 1 0の出力一 I ε I 2 は、 この実施例では図 8と同様に希望信号と干渉信号に共通に設けた最尤系列 推定器 4 6に与えられ、 それに基づいて希望信号系列および干渉信号系列の推定 が行われる。 変調信号発生部 4 4、 4 5からの複素シンボル系列候補は 2系統の 希望信号推定部 1 0 ! 、 1 02 および干渉信号推定部 2 0 、 2 02 にそれぞれ 与えられるとともに、 タップ係数制御部 5 0 1 . 5 02 に与えられる。 これら各 部の動作は図 4および図 8の説明から明らかなので説明を省略する。 このダイバ ーシチ構成は、 2つ以上の複数のアンテナからの受信信号がある場合にも希望信 号推定部 1 0、 干渉信号推定部 2 0、 誤差推定部 3 0、 伝送路パラメータ推定部 5 0をそれぞれ複数系列設け、 状態推定部 4 0にて、 それぞれ尤度計算し、 これ らの加算により最尤推定を行うことができる。
ところで、 この発明の受信機においては、 最尤系列推定器により希望信号と干 渉信号の両方の信号系列を共通の誤差信号から得られる尤度信号を用いて最尤系 列推定する。 従って、 希望信号と干渉信号の振幅と位相が特定の関係になったと きに希望信号と干渉信号の識別が困難となる場合がある。 この現象を図 20A, 20 B, 20C, 及び図 20D, 20E, 20F, を参照して説明する。 ここでは B P S K変 調方式を取り上げるが、 他の変調方式においても同様の現象が生じる。
図 20A, 20B, 20C, は希望信号と干渉信号の信号点を分離識別できる場合の 一例である。 図 20Aの希望信号と、 希望信号対干渉信号電力比 (C I R) が 3 d Bであり、 かつ相対的な位相関係が 0である図 20Bの干渉信号が受信された場合 の合成受信波を図 20Cに示す。 いずれも I Q平面上で表示したものである。 図 20 Cにおいて例えば、 (C 1 ; C 0 ) は、 希望信号の複素シンポルが C 1で、 干渉 信号の複素シンボルが C 0であることを表すこととする。 図 20Cでは、 希望信号 と干渉信号に振幅レベル差や位相差があるので、 希望信号と干渉信号の合成され た受信信号点は 4点となり、 分離判定できる。
一方、 図 20D, 20E, 20Fは、 希望信号と干渉信号の信号点が分離識別できな い一例である。 図 20Fでは、 図 20Dの希望信号と、 等振幅、 同位相の関係にある 図 20Eの干渉信号が重畳した場合の合成受信波の位相空間ダイヤグラムである。 図 20Fにおいて希望信号と干渉信号の複素シンボルの組が (C O ; C 1 ) と (C 1 ; C O ) の場合、 共に合成受信波の信号点が原点で重なり、 実際に送信された 信号が、 (C O ; C 1 ) であるのか (C 1 ; C 0 ) であるのかを合成受信波から 区別することができない。
上述した希望信号と干渉信号の振幅と位相が特別な関係となる場合に発生する 伝送特性の劣化には、 ダイバーシチ受信が有効である。 図 21は、 本発明による受 信機 1 0 0をダイバーシティ構成にした場合の送受信系の構成を表している。 同 図において受信アンテナ 1には、 希望局 2 0 0から伝送路 D 1を経た希望信号と 干渉局 3 0 0から伝送路 U 1を経た干渉信号が到達する。 また ¾信アンテナ 2に は、 希望局 2 0 0から伝送路 D 2を経た希望信号と干渉局 3 0 0から伝送路 U 2 を経た干渉信号が到達する。 受信アンテナ 1及び 2からの合成受信波はそれぞれ 局部発振器 3からの局部信号により準同期検波器 1 0 1 , 1 0 2により準同期検 波され、 それら検波出力が A Z D変換点 1 0 3 , 1 0 4でディジタル信号に変換 された信号 y ^n) , y 2 (n)が例えば図 1 9で示したようなダイバ一シティ構成の 受信機 1 0 0に入力される。 ダイバーシティ受信においては、 受信アンテナ 1 と 受信アンテナ 2は距離的に離れて設置され、 これら受信アンテナ間には経路差が 生じる。 またフエ一ジングがある場合においてもフェージングの相関は低い。 従 つて、 ダイバーシティ受信により、 受信アンテナ 1及び 2でそれぞれ受信され、 検波された合成受信信号 y! (n)及び y 2 (π)の希望信号成分と干渉信号成分の振幅 及び位相関係が、 同時に上述した信号分離が不可能となる振幅位相関係になる確 率を非常に小さくすることができ、 上述した信号分離ができないことによる特性 劣化を改善することができる。
希望信号と干渉信号の振幅及び位相関係が特定の条件になる場合に発生する伝 送特性の劣化は、 希望送信信号と干渉送信信号の振幅及び位相をバースト毎に可 変し、 振幅及び位相の関係が劣化条件にならないようにすることで改善できる。 その場合の通信システムの構成例を図 2 2及び 2 3に示す。 この通信システムに 使用される受信機 1 0 0は前述したこの発明の各種実施例で示した受信機を使う ことができる。 図 2 2の通信システムでは、 希望局 2 0 0と干渉局 3 ひ 0で異な る疑似ランダム系列を発生する Ρ Ν信号発生器 2 0 1, 3 0 1を用いて、 0から 2 7Γまでのランダムな位相をそれぞれ発生させ、 移相器 2 0 3 , 3 0 3により送 信信号発生器 2 0 2 , 3 0 2からの送信信号の位相をバースト毎にランダムに変 化させて希望信号と干渉信号とで伝送特性が劣化する特定の位相関係に留まる確 率を減らし、 伝送特性の劣化を低減している。 また、 この通信システムの例では このとき隣接する干渉局 3 0 0と希望局 2 0 0に対し共通のタイミング信号を夕 ィミング信号発生器 9 0から与え、 希望局 2 0 0と干渉局 3 0 0の間で送信バー ストのタイミングを取って互いに一定のレベル差となるように送信電力制御部 2 0 4 , 3 0 5によりバースト毎に送信信号の電力を制御すると伝送特性の劣化が 更に改善される。
また、 図 2 3は希望信号と干渉信号の振幅及び位相関係が特定の劣化条件にな らないように送信信号の振幅と位相を制御する他の実施例である。 同図において 希望局 2 0 0と干渉局 3 0 0には、 図 2 2の構成において共通のタイミング信号 で送信電力を制御する代わりに、 互いに異なる P N系列を発生する第 2の P N発 生器 2 0 5 , 3 0 5が設けられている。 各 P N発生器 2 0 5 , 3 0 5で発生した P N系列により、 希望信号及び干渉信号の振幅を送信電力制御部 2 0 4 , 2 0 5 において、 バースト毎にランダムに変化させる。 従って希望信号と干渉信号の振 幅及び位相が、 伝送特性の劣化する特定の関係に留まらないように制御する。 上述したようにこの発明の受信機において、 希望信号と干渉信号の振幅及び位 相が特定の関係になるときに発生する伝送特性の劣化は希望信号及び干渉信号の 位相及び振幅を送信側で制御することで改善できる。 なお、 図 2 2 , 2 3の各実 施例において振幅の制御と位相の制御のうちいずれか一方を省略してもよい。 ま た、 希望局 2 0 0と干渉局 3 0 0の振幅、 位相をバーストごとではなく、 連続的 に独立して可変させてもよい。 また、 この時の変動は、 タップ係数の更新に用い られる適応アルゴリズムが伝送路変動への追従できる範囲で行うことが望ましい 以上説明したように、 本発明では受信信号サンプル値から希望信号推定値を減 算した誤差信号に含まれる干渉信号成分を干渉信号推定値を用いて除去すること ができる。 このため、 希望信号の最尤系列推定に用いられる尤度信号から干渉波 の影響を取り除く ことができ、 その結果、 受信信号に干渉波が含まれている場合 でも干渉波による受信性能の劣化を抑制し、 良好な受信性能を得ることができる 本発明の効果を定量的に示すため、 図 24Aにレイリーフエージング伝搬路にお ける平均ビッ ト誤り率特性を示す。 この図の曲線 Aは、 本発明を図 1 9に示すダ ィバ一シチ構成にした受信機の特性である。 また、 図 24Aには従来の適応等化機 能を有する最尤系列推定を用いたダイバーシチ型受信機の特性を曲線 Bで示して ある。 図 24Aの横軸には希望信号と干渉信号の電力比 (平均 C I R ) を、 縦軸に は平均ビッ ト誤り率を示す。 図 24Aに示すように、 本発明を用いた受信機の特性 は平均 C I Rが一 5 d Bのとき、 すなわち干渉信号レベルが希望信号レベルより 5 d Bも高い状況においても平均ビッ ト誤り率を 1 0— 2以下にすることができる 優れた特性を有する。 また、 図 24Bの曲線 Bに干渉信号が 2波ある場合のこの発 明の受信機の特性を示す。 受信機はダイバーシティ構成である。 この図より、 本 発明により干渉波が 2波ある場合においても干渉波を除去できるこがわかる。 前述の各実施例においては希望信号と干渉信号との変調方式が同じであり、 例 えば図 4における変調信号発生部 4 4と 4 5は同じ構成であることを前提に説明 をしてきたが、 この発明は更に、 希望信号と干渉信号との変調方式が異なる場合 にも適用することが可能である。
図 4、 8、 1 0、 1 1、 1 2、 1 4の各実施例において希望信号と干渉信号の 変調方式が異なる場合の変調信号発生部 4 4及び 4 5の一構成例を共通に図 2 5 に示す。 最尤系列推定器 4 2または 4 3、 または最尤判定器 4 7または 4 8より 得られる希望信号系列候補 (シンボル系列候補) または干渉信号系列候補 (シン ボル系列候補) をマツビング論理回路 4 4 Aにより I Q複素信号平面上の信号点 にマッ ピングする。 同相直交信号変換部 4 4 Bは、 マッ ピング論理回路 4 4 Aの 出力を対応する複素信号の同相成分 (実部) 信号 Iと直交成分 (虚部) 信号 Qに 変換する。
ここで、 一例として希望信号が D Q P S K変調方式、 干渉信号が π / 4 シフ ト D Q P S K変調方式を用いている場合について説明する。 本実施例の場合のマツ ビング論理回路 4 4 Αの一例を図 2 6に示す。 本実施例では、 最尤系列推定器 4 2または 4 3から出力されるシンボル系列は 2ビッ トの情報 { a 1 n , a 2 n } としてマツビング論理回路 4 4 Aに入力される。 入力された 2ビッ 卜の情報は、 マッピング論理回路 4 4 Aが希望信号用変調信号発生部 4 4の場合は図 2 7に示 す DQP SK参照テーブルを有する論理変換部 4 4 1により、 干渉信号用変調信 号発生部 4 5の場合は図 2 8に示す 71 4シフ ト DQP S K参照テーブルを有す る論理変換部 4 1によりそれぞれ 3 b i tで表される位相差情報 {b i n, b 2 n, b 3 n} に変換される。 位相差情報は、 加算器 4 4 2およびメモリ回路 4
4 3により差動符号化され、 3ビッ トの信号点位置情報 { c 1 n, c 2 n, c 3 n} として出力される。 ここで、 nは時刻 t = nT (Tは送信シンボル周期) を 表す。 信号点位置情報は、 図 2 5中の同相直交信号変換部 4 4 Βに入力され、 図 2 9で表される Iチャネルおよび Qチャネルの複素信号に変換され出力される。 この実施例では、 図 2 7および 2 8の参照テーブルを希望信号と干渉信号でそれ ぞれの変調方式に適する変換参照テーブルに構成することで、 希望信号と干渉信 号の変調信号の変調方式を所望に選ぶことにも容易に対応できることがわかる。 この実施例では、 DQP SK、 /4シフト DQP SKの場合について説明して いるが、 更に希望波および干渉波に対する図 2 0の変調信号発生部 4 4又は 4 5 をそれぞれの変調方式に適した回路に入れ換えることで、 QAM、 GMSK、 P
5 K、 オフセッ ト QP S K、 さらにトレリス符号化変調方式などの場合に対して も容易に実現できる。 また、 2つ以上の干渉信号が存在する場合でも、 干渉信号 の数だけそれぞれの干渉信号の変調方式に適した変調信号発生部 4 4、 4 5を用 いることで同様に実現できる。
前述の各実施例で示したように、 本発明では希望信号と干渉信号を同時に推定 している。 希望信号と干渉信号の受信信号レベルが等しい場合には、 希望波と干 渉波が合成された受信信号において、 複数の信号点が重畳し、 正しい信号系列の 推定が困難となる場合がある。 このような場合には、 上述のように希望信号と干 渉信号に互いに異なった変調方式を用いると、 信号点の識別が可能となる。 しか し、 一般に、 異なった変調方式を同一システムに混在させることは困難であるこ とが多い。 このような場合には、 送信信号に符号化を用いることにより、 重畳し た信号点から、 希望信号と干渉信号の正しい組合せを選択することができる。 簡 易な方法として、 変調方式にトレリス符号化変調方式を用いることができる。 ト レリス符号化変調方式では、 送信シンボル数を増加させることにより、 符号化に よる伝送ビッ トレートの低下を防ぎ、 同時に送信シンボルの状態遷移に制限を与 えることができる。 従って、 一定の拘束長に渡って信号を観測することができ、 等レベルの希望信号と干渉信号の重畳によって生じる希望信号と干渉信号の識別 不能を回避できる確率が大きくなり、 平均ビッ ト誤り率特性を向上させることが 可能となる。 また、 トレリス符号化において、 希望信号と千渉信号で異なる符号 器を用いることにより、 希望信号と干渉信号の識別不能をさらに回避することが 可能となる。 また、 トレリス符号化変調は、 フ ージング伝搬路において特性が 劣化する場合がある。 この場合、 希望信号と干渉信号の受信信号レベル、 伝搬路 のフヱージングの状況に応じて、 スィッチで切り替えて、 トレリス符号化変調を 動作させることが有効である。
このように本発明では、 希望信号系列と干渉信号系列を推定した結果を用いて 、 伝送路推定を行っている。 従って、 希望信号系列および干渉信号系列の誤判定 は、 伝送路推定に大きな影響を及ぼす。 図 1 9の実施例の效果を表す図 24Aを見 ると、 平均希望信号対干渉信号電力比が、 大きくなるにもかかわらず、 1 5 d B 付近で本発明の平均ビッ ト誤り率が、 僅かではあるが増加していることがわかる 。 この劣化の傾向は、 伝搬路の状況により、 さらに顕著となる場合がある。 これ は、 以下のように説明できる。 平均希望信号対干渉信号電力比が大きくなると、 干渉信号の受信信号レベル自体は低くなるが、 同時に干渉信号の信号対雑音比が 悪化することになり正しい干渉信号系列の推定が困難になる。 その結果、 誤った 干渉信号系列を用いて干渉信号の伝送路推定を行うこととなり、 干渉信号推定部 の変換パラメータ (タップ係数) の推定精度が著しく劣化する。 従って、 推定受 信干渉信号が著しく不正確となり、 推定誤差信号が影響をうける。 その結果、 状 態推定部において干渉信号系列のみならず、 希望信号系列の推定精度も著しく劣 化する。 このような場合には、 予め送信時に送信データに畳み込み符号化を行い 、 受信側において誤り訂正により信号対雑音比の悪化による系列推定誤りの低減 を図ることで解決できる。
送信側で畳み込み符号化を行うと、 信号の伝送ビッ トレートが低下するが、 ト レリス符号化変調と異なり、 符号化方法の自由度が大きい利点ある。 符号化の方 法の一実施例としては、 平均希望信号対干渉信号電力比で決定される干渉信号の レベルが伝送路推定に影響を与えない程度に小さくなり、 かつ、 そのときの干渉 信号の信号対雑音比の値において干渉信号の信号系列誤りが少なくなるような符 号を選ぶ方法がある。 移動通信などでは、 伝搬路がマルチパス伝搬となる場合が ある。 このような伝搬環境では、 受信機で、 送信データ系列符号化による畳み込 みの復号と遅延波等による伝搬路の畳み込みによる影響の等化を同時に行うこと が有効である。 これは、 図 4の状態推定部 4 0において、 送信データ系列の畳み 込み符号化を考慮して状態数の遷移を制限し、 最尤推定系列推定をおこなうこと で実現できる。 送信データ系列の畳み込み符号化は、 希望信号と干渉信号で同一 の符号を用いることも、 異なる符号を用いることもできる。 また、 希望信号と干 渉信号の誤り率の状況により必要に応じて、 送信データ系列の符号化装置を動作 させたり、 停止させたりすることも有効である。 このとき、 本発明の畳み込み狩 号化に対応したトレリスを持つ状態推定部と、 畳み込み符号化に対応しないトレ リス、 すなわち、 伝搬路の畳み込みのみを考慮したトレリスを持つ状態推定部と を、 選択切り換えて使用する。

Claims

請求の範囲
1 . 伝送路パラメータに従つて希望信号系列候補を推定受信希望信号に変換して 出力する希望信号推定手段と、
伝送路パラメータに従って干渉信号系列候補を推定受信干渉信号に変換して出 力する干渉信号推定手段と、
受信信号から前記希望信号推定手段の出力する推定受信希望信号と前記千渉信 号推定手段の出力する前記推定受信干渉信号とを減算して推定誤差信号を生成す る誤差推定手段と、
予め決めた複数の遷移する状態の系列に対応する複数の希望信号系列候補と複 数の干渉信号系列候補を発生して前記希望信号推定手段と前記干渉信号推定手段 にそれぞれ与えるとともに、 前記誤差推定手段が対応して生成する推定誤差信号 に基づいて前記受信信号に含まれる希望信号系列と推定される前記希望信号系列 候補の 1つを系列判定結果として出力する状態推定手段と、
前記希望信号系列と、 前記干渉信号系列と、 および前記誤差推定信号とに基づ 、て適応ァルゴリズムにより前記希望信号推定手段と前記干渉信号推定手段の伝 送路パラメータを制御する制御手段と、
を含む受信機。
2 . 請求項 1に記載の受信機において、 前記希望信号推定手段及び前記干渉信号 推定手段はそれぞれあらかじめ決めたタツプ数を有する第 1及び第 2 トランスバ ーサルフィルタにより構成され、 前記制御手段は前記伝送路パラメータとして伝 送路ィンパルスレスポンスを表す第 1及び第 2タップ係数べク トルを生成しそれ ぞれ前記第 1及び第 2 トランスバーサルフィルタに与える。
3 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号の遷移 状態について希望信号シンボル系列候補を生成し、 前記誤差推定手段からの推定 誤差に基づいて前記候補を最尤系列推定する第 1最尤系列推定手段と、 前記第 1 最尤系列推定手段からの前記希望信号シンボル系列候補を変調して前記希望信号 系列候補を出力し前記希望信号推定手段に与える希望信号用変調信号発生手段と 、 前記干渉信号の遷移状態について干渉信号シンボル系列候補を生成し、 前記誤 差推定手段からの推定誤差に基づいて前記候補を最尤系列推定する第 2最尤系列 推定手段と、 前記第 2最尤系列推定手段からの前記干渉信号シンボル系列候補を 変調して前記干渉信号系列候補を出力し前記干渉信号推定手段に与える干渉信号 用変調信号発生手段とを含む。
4 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号につい ての遷移状態と前記干渉信号についての遷移状態との組合せから成る各状態系列 について希望信号シンポル系列候補と干渉信号シンボル系列候補の複数の組を生 成し、 これに対する前記誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれらの前記候 補の組を最尤系列推定する最尤系列推定手段と、 前記最尤系列推定手段からの前 記候補の組から得られる希望信号シンボル系列候補と干渉信号シンポル系列候補 をそれぞれ変調して前記希望信号系列候補と前記干渉信号系列候補を出力し、 前 記希望信号推定手段と前記干渉信号推定手段にそれぞれ与える希望信号用変調信 号発生手段と干渉信号用変調信号発生手段とを含む。
5 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号の各状 態系列について複数の希望信号シンボル系列候補を生成し、 それらの希望信号シ ンボル系列候補に対する前記誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれらの前 記候補を最尤系列推定する最尤系列推定手段と、 上記最尤系列推定手段からの前 記希望信号シンボル系列候補を変調して前記希望信号系列候補を出力し前記希望 信号推定手段に与える希望信号用変調信号発生手段と、 前記干渉信号の各状態系 列について複数の干渉信号シンボル系列候補を生成し、 それらの干渉信号シンポ ル系列候補に対する前記誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれらの前記候 補を最尤判定する最尤判定手段と、 上記最尤判定手段からの前記干渉信号シンポ ル系列候補を変調して前記干渉信号系列候補を出力し前記干渉信号推定手段に与 える干渉信号用変調信号発生手段とを含む。
6 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号の各状 態系列について複数の希望信号シンボル系列候補を生成し、 それらの希望信号シ ポル系列候補に対する前記誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれらの前記 候補を最尤判定する最尤判定手段と、 上記最尤判定手段からの前記希望信号シン ボル系列候補を変調して前記希望信号系列候補を出力し前記希望信号推定手段に 与える希望信号用変調信号発生手段と、 前記干渉信号の各状態系列について複数 の干渉信号シンボル系列候補を生成し、 それらの干渉信号シンボル系列候補に対 する前記誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれらの前記候補を最尤系列推 定する最尤系列推定手段と、 上記最尤系列推定手段からの前記干渉信号シンボル 系列候補を変調して前記干渉信号系列候補を出力し前記干渉信号推定手段に与え る干渉信号用変調信号発生手段とを含む。
7 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号の各状 態系列について複数の希望信号シンボル系列候補を生成し、 それらに対する前記 誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれらの前記候補を最尤判定する最尤判 定手段と、 上記最尤判定手段からの前記希望信号シンボル系列候補を変調して前 記希望信号系列候補を出力し前記希望信号推定手段に与える希望信号用変調信号 発生手段と、 前記干渉信号の各状態系列について複数の干渉信号シンボル系列候 補を生成し、 それらに対する前記誤差推定手段からの推定誤差に基づいてそれら の前記候補を最尤判定する最尤判定手段と、 上記最尤判定手段からの前記干渉信 号シンボル系列候補を変調して前記干渉信号系列候補を出力し前記干渉信号推定 手段に与える干渉信号用変調信号発生手段とを含む。
8 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号の各状 態系列について複数の希望信号シンボル系列候補を生成し、 それらに対する前記 誤差推定手段からの推定誤差に基づいて前記候補を最尤系列推定する最尤系列推 定手段と、 上記最尤系列推定手段からの前記希望信号シンポル系列候補を変調し て前記希望信号系列候補を出力し前記希望信号推定手段に与える希望信号用変調 信号発生手段と、 前記第 2タップ係数べク トルの逆数により制御され、 前記誤差 信号から推定した干渉信号系列を生成する逆フィルタ手段と、 前記推定された干 渉信号系列をシンボル判定して前記干渉信号系列候補として出力するシンボル判 定手段とを舍む。
9 . 請求項 2乃至 7のいずれかに記載の受信機において、 前記制御手段は前記状 態推定手段からの前記希望信号シンボル系列候補と、 前記干渉信号シンポル系列 候補と、 及び前記誤差推定手段からの前記推定誤差信号とが与えられ、 適応アル ゴリズムに従って各遷移状態毎に保持された複数の前記第 1及び第 2タップ係数 べク トルをそれぞれ前記希望信号及び前記干渉信号の取り得る遷移状態ごとに更 新するタップ係数更新手段と、 前記更新した第 1及び第 2係数べク トルを各遷移 状態ごとに保持するタツプ係数保持手段と、 前記タップ保持手段から各遷移状態 ごとに対応する第 1及び第 2タツプ係数べク トルを選択して前記第 1及び第 2 ト ランスバーサルフィルタに設定するタツプ係数切り替え手段とを含む。
1 0 . 請求項 3乃至 6記載のいずれかに記載の受信機において、 各前記最尤系列 推定手段はビタビアルゴリズムに従って推定する手段である。
1 1 . 請求項 2に記載の受信機において、 複数の基地局のトレーニング信号を記 憶したトレーニング信号記憶手段と、 希望波の受信信号中のトレーニング信号区 間において前記状態推定手段からの前記希望信号シンボル系列候補と切り替えて 希望波のトレーニング信号シンボル系列を前記トレーニング信号記憶手段から前 記第 1 トランスバーサルフィルタと前記制御手段に供給する第 1 スィッチ手段と が設けられ、 前記制御手段は前記トレーニング信号区間において前記希望波のト レーニング信号シンボル系列の遷移状態ごとに前記推定誤差信号に基づいて前記 第 1タップ係数べク トルを適応的に更新する。
1 2 . 請求項 1 1に記載の受信機において、 前記トレーニング信号区間において 前記状態推定手段からの前記干渉信号系列候補と切り替えて干渉波のトレーニン グ信号を前記トレーニング信号記憶手段から前記第 2 トランスバーサルフィルタ と前記制御手段に供給する第 2スィツチ手段が更に設けられ、 前記制御手段は前 記トレーニング信号区間において前記干渉波のトレーニング信号の遷移状態ごと に前記推定誤差信号に基づいて前記第 2タップ係数べク トルを適応的に更新する
1 3 . 請求項 1 1又は 1 2に記載の受信機において、 前記スィッチ手段は前記変 調信号発生手段の入力側に設けられている。
1 . 請求項 2に記載の受信機において、 前記希望信号推定手段及び前記干渉信 号推定手段の少なくとも一方は前記トランスバーサルフィルタの複素信号出力に 干渉波と希望波とのキヤリア中心周波数差分に対応した位相回転を与える複素乗 算手段を含む。
1 5 . 請求項 1に記載の受信機において、 前記希望信号推定手段と、 前記干渉信 号推定手段と、 前記誤差推定手段と、 及び前記制御手段の組を第 1ダイバーシテ ィブランチとし、 上記第 1ダイバーシティブランチの組と同様の構成の第 2ダイ バーシティブランチが設けられており、 前記第 1及び第 2ダイバーシティブラン チの上記誤差推定手段にはそれぞれ異なる位置からの受信信号から得られた準同 期検波信号サンプル値がそれぞれ与えられ、 前記状態推定手段は前記第 1及び第 2ダイバーシティブランチの前記誤差推定手段からそれぞれ出力される推定誤差 の自乗を計算する第 1及び第 2自乗手段と、 上記第 1及び第 2自乗手段の出力を 加算し、 加算結果を尤度に対応する尤度信号として出力する加算手段とを含み、 前記尤度信号に基づいて前記希望信号シンボル系列候補と前記干渉信号シンボル 系列候補の組を生成し、 各前記第 1及び第 2ダイバーシティブランチの前記希望 信号推定手段、 前記干渉信号推定手段及び前記制御手段に供給する。
1 6 . 請求項 1に記載の受信機において、 前記状態推定手段は前記希望信号シン ボル系列候補に対応する第 1遷移状態系列候補と前記干渉信号シンボル系列候補 に対応する第 2遷移状態系列候補を生成する状態系列候補生成手段と、 前記第 1 及び第 2遷移状態系列候補にそれぞれ従って順次変調された第 1及び第 2シンポ ル系列候補を前記希望信号系列候補及び干渉信号系列候補としてそれぞれ発生す る第 1及び第 2変調信号発生手段とを含む。
1 7 . 請求項 1 6に記載の受信機において、 前記第 1及び第 2変調信号発生手段 は与えられた遷移状態系列をそれぞれ所望の変調形態の第 1及び第 2変調シンボ ル系列に変換する第 1及び第 2マツピング論理回路手段と、 前記第 1及び第 2マ ッビング論理回路手段からの前記第 1及び第 2変調シンボル系列をそれぞれ前記 希望信号シンボル系列候補と前記干渉信号シンボル系列候補に変換して出力する 第 1及び第 2変換手段とを含む。
1 8 . 誤差推定手段と、 状態推定手段と、 希望信号推定手段と、 干渉信号推定手 段と、 伝送路推定手段とを含む受信機において受信信号から干渉信号を除去する 方法であり、 以下のステップを含む:
A . 準同期検波信号サンプル値が前記誤差推定手段に入力されるごとに希望波 と干渉波のそれぞれの受信信号に対する複数の遷移状態系列候補に対応した複 数の第 1 シンボル系列候補と複数の第 2シンポル系列候補を前記状態推定手段 により順次生成し、
B . 前記希望信号推定手段と前記干渉信号推定手段においてそれぞれ各前記第 1及び第 2シンポル系列候補と前記伝送路推定手段からの前記希望波と干渉波 の伝送路ィンパルスレスポンス推定値とを畳み込み演算してそれぞれ推定受信 希望信号と推定受信干渉信号とを生成し、
C . 前記誤差推定手段において前記サンプル値から前記推定受信希望信号と前 記推定受信干渉信号とを減算して推定誤差信号を生成し、
D . 前記状態推定手段により各前記第 1及び第 2 シンボル系列候補の組に対す る前記推定誤差信号に対応した尤度を求め、 尤度が最大となる前記希望信号系 列候補を判定し、 判定結果として出力する。
1 9 . 請求項 1 8に記載の方法において、 希望波のトレーニング信号区間におい て前記第 1 シンボル系列候補の代わりに希望波のトレーニング信号と対応するシ ンボル系列を前記希望信号推定手段と前記伝送路推定手段に与え、 前記伝送路推 定手段は最大尤度となる干渉波の前記シンボル系列候補に対応する前記伝送路ィ ンパルスレスポンス推定値を出力する。
2 0 . 請求項 1 8に記載の方法において、 干渉波のトレーニング信号区間におい て前記第 2シンボル系列候補の代わりに干渉波のトレーニング信号と対応するシ ンボル系列を前記干渉信号推定手段と前記伝送路推定手段に与え、 前記伝送路推 定手段は最大尤度となる希望波の各前記シンボル系列候補に対応する前記伝送路 ィンパルスレスポンス推定値を出力する。
2 1 . 請求項 1 8に記載の方法において、 前記ステップ Aは前記伝送路推定手段 が受信信号の所定の区間において状態数を希望波と干渉信号の可能な遷移状態数 より大きい値に設定することにより前記第 1及び第 2シンボル系列候補の数を増 大し、 前記伝送路推定手段は前記所定の区間において最大尤度となる希望波と干 渉波の前記第 1及び第 2シンボル系列候補に対応する前記伝送路ィンパルスレス ポンス推定値を出力する。
2 2 . 請求項 1 8に記載の方法において、 前記希望波及び干渉波のトレーニング 信号区間において、 前記第 1及び第 2シンボル系列候補の代わりに前記希望波の トレーニング信号及び干渉波のトレーニング信号にそれぞれ対応する トレ一ニン グ信号シンボル系列を前記希望信号推定手段及び前記干渉信号推定手段にそれぞ れ与えると共に、 前記伝送路推定手段にも与え、 前記トレーニング信号区間にお ける前記誤差推定手段の推定誤差が最小となるように前記希望信号推定手段及び 前記干渉信号推定手段に与える伝送路ィンパルスレスポンス推定値を決めるステ ップ む。
2 3 . 請求項 2 2に記載の方法において、 前記受信機は受信され得る異なる トレ —ユング信号に対応する複数の既知のトレーニングパターンを予めメモリ手段に 格納しており、 受信信号と最も相関の高いトレーニング信号シンボル系列を与え る トレーニングパターンを選択し、 その選択されたトレーニングパターンに対応 するシンボル系列を前記トレーニング信号シンボル系列として使用する。
2 4 . 請求項 2 2又は 2 3に記載の方法において、 前記希望波及び干渉波のトレ 一二ングパターンとては、 それらのシンボル系列の自己相関が大きく、 かつそれ らシンポル系列間の相互相関が小さいものが予め決められている。
2 5 . 請求項 2 4に記載の方法において、 前記トレーニングパターンはそれらの シンボル系列が互いに直交するように決められている。
2 6 . 請求項 1 8の方法において、 前記希望信号と前記干渉信号の組み合わせの 予め決めた取り得る各遷移状態について状態遷移パスメ トリックが最大となるパ スをビタビアルゴリズムに従って選択し、 各時点において各状態についてパスを 選択する毎に、 その選択されたパスに対応する前記第 1及び第 2シンボル系列候 補に基づいて前記希望信号と前記干渉信号に対する伝送路パラメータを更新する ステップを含む。
2 7 . 請求項 1 8に記載の方法において、 前記希望信号の取り得る各遷移状態と 前記干渉信号の取り得る全ての遷移状態のそれぞれとの組み合わせから成る状態 グループが規定され、 隣接する時点間の状態の遷移は各状態グループ間でパスメ トリックを最大にする 1つのパスのみに制限され、 前記パスメ トリックに従って 1つのパスを選択する毎に選択された状態遷移に対応する前記希望信号と干渉信 号の前記第 1及び第 2シンボル系列候補に基づいて前記希望信号と干渉信号の伝 送路ィンパルスレスポンスを更新するステツプを舍む。
2 8 . 複数の送信局から送信される信号のうち、 希望信号を請求項 1に記載の受 信機を使って受信する通信システムであり、 前記複数の送信局はそれぞれ疑似乱 数を発生する乱数発生手段と、 前記疑似乱数に対応した位相量だけ送信すベき信 号の位相を変化させる移相手段とを合む。
2 9 . 請求項 2 8に記載の通信システムにおいて、 少なくとも 2つの前記送信局 に対し共通のタイミング信号をそれぞれ供給するタイミング発生手段と、 前記送 信局は与えられた前記タイミング信号に基づいて互いに振幅が異なるように送信 信号の振幅を制御する送信電力制御手段をそれぞれ含む。
3 0 . 複数の送信局から送信される信号のうち、 希望信号を請求項 1に記載の受 信機を使つて受信する通信システムであり、 各前記送信局は疑似乱数を発生する 乱数発生手段と、 前記疑似乱数に対応して送信すベき信号の振幅を変化させて送 信する電力制御手段とを含む。
3 1 . 請求項 3 0に記載の通信システムにおいて、 各前記送信局は第 2の疑似乱 数を発生する第 2ランダム発生手段と、 前記送信すベき信号の位相を前記第 2疑 似乱数に対応した量だけ変化させる移相手段とを含む。
3 2 . 請求項 2 8、 2 9又は 3 1に記載の通信システムにおいて、 各前記送信局 は信号をバース卜で送信し、 前記移相手段はバースト毎に前記送信信号の位相を 前記乱数に基づいて変化させる。
PCT/JP1994/000059 1993-01-19 1994-01-18 Method for removing interference wave, receiver and communication system which use the method WO1994017600A1 (en)

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