JP2019537325A - 前方後方平滑デコード方法、装置及びシステム - Google Patents

前方後方平滑デコード方法、装置及びシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2019537325A
JP2019537325A JP2019518947A JP2019518947A JP2019537325A JP 2019537325 A JP2019537325 A JP 2019537325A JP 2019518947 A JP2019518947 A JP 2019518947A JP 2019518947 A JP2019518947 A JP 2019518947A JP 2019537325 A JP2019537325 A JP 2019537325A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particle
code
sequence
importance
importance weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019518947A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6857720B2 (ja
Inventor
リウ，ルオペン
ジー，チュンリン
シュー，シンアン
ジャン，シャーシャー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Kuang Chi Hezhong Technology Ltd
Original Assignee
Shenzhen Kuang Chi Hezhong Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN201610886096.5A external-priority patent/CN107919939B/zh
Priority claimed from CN201610886190.0A external-priority patent/CN107919940A/zh
Application filed by Shenzhen Kuang Chi Hezhong Technology Ltd filed Critical Shenzhen Kuang Chi Hezhong Technology Ltd
Publication of JP2019537325A publication Critical patent/JP2019537325A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6857720B2 publication Critical patent/JP6857720B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0015—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002—Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3004—Digital delta-sigma modulation
    • H03M7/3015—Structural details of digital delta-sigma modulators
    • H03M7/3031—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path
    • H03M7/3033—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs
    • H03M7/3037—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs with weighted feedforward summation, i.e. with feedforward paths from more than one filter stage to the quantiser input
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002—Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3004—Digital delta-sigma modulation
    • H03M7/3015—Structural details of digital delta-sigma modulators
    • H03M7/3031—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path
    • H03M7/3033—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs
    • H03M7/304—Structural details of digital delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. having a first order loop filter in the feedforward path the modulator having a higher order loop filter in the feedforward path, e.g. with distributed feedforward inputs with distributed feedback, i.e. with feedback paths from the quantiser output to more than one filter stage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3059—Digital compression and data reduction techniques where the original information is represented by a subset or similar information, e.g. lossy compression
    • H03M7/3062—Compressive sampling or sensing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/60—General implementation details not specific to a particular type of compression
    • H03M7/6005—Decoder aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0059—Convolutional codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03171—Arrangements involving maximum a posteriori probability [MAP] detection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03343—Arrangements at the transmitter end
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/38—Synchronous or start-stop systems, e.g. for Baudot code
    • H04L25/40—Transmitting circuits; Receiving circuits
    • H04L25/49—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems
    • H04L25/497—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems by correlative coding, e.g. partial response coding or echo modulation coding transmitters and receivers for partial response systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/08—Error detection or correction by redundancy in data representation, e.g. by using checking codes
    • G06F11/10—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's
    • G06F11/1004—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's to protect a block of data words, e.g. CRC or checksum
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/12—Formatting, e.g. arrangement of data block or words on the record carriers
    • G11B20/1217—Formatting, e.g. arrangement of data block or words on the record carriers on discs
    • G11B2020/1218—Formatting, e.g. arrangement of data block or words on the record carriers on discs wherein the formatting concerns a specific area of the disc
    • G11B2020/1222—ECC block, i.e. a block of error correction encoded symbols which includes all parity data needed for decoding
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/18—Error detection or correction; Testing, e.g. of drop-outs
    • G11B20/1833—Error detection or correction; Testing, e.g. of drop-outs by adding special lists or symbols to the coded information
    • G11B2020/1859—Error detection or correction; Testing, e.g. of drop-outs by adding special lists or symbols to the coded information wherein a trellis is used for decoding the error correcting code

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

本発明はOvXDMシステムに適用されるデコード方法、装置及びシステムを開示している。前方プロセスと後方プロセスにより、それぞれ符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方粒子重要性ウエートと後方粒子重要性ウエートと結び合わせ選別し、最終のデコードシーケンスを出力する、このプロセスでは、十分に粒子間の相互情報を利用し、OvXDMシステムのデコードを実現することで、得られるデコードシーケンスがもっと真実値に近づく同時に、重複回数の増加とともに、伝統のデコード方法と比べ、デコードの複雑度を下げ、デコード効率とシステム性能を上げている。【選択図】図１

Description

本発明はデコード分野に関わり，具体的には前方後方平滑デコード方法、装置及びシステムに関する。
重複多重システムOvXDMシステムに対し、伝統のデコードではトレリスグラフ（Trellisグラフ）の中のノードを絶えずにアクセスし、各ノードのために二つのストレージを設定し、一つは当該ノードに到達する相対的な最適ルートのユークリッド距離の保存に使われ、もう一つは当該ノードに到達する相対的な最適ルートの保存に使われる。
OvTDMシステムを例とする。デコードプロセスでは、トレリスグラフの各ノードを拡張するため、ノード数はデコードの複雑度を決めている。重複回数がKで変調次元がM（Mは2以上の整数である）であるシステムに対し、対応するトレリスグラフで安定状態にあるノード数はMK-1であるので、デコードの複雑度は重複回数Kとともに指数的に増える。OvTDMシステムでは、システムのスペクトル効率は2K/符号なので、重複回数Kが大きいほどスペクトル効率が高い。そのため、一方はスペクトル効率向上の要求に対しては重複回数Kが大きいほどよいが、もう一方、デコード複雑度降下の要求に対しては重複回数Kが小さいほどよい。特に重複回数Kは一定の値（例えばK>8以降）増にえる時に、デコード複雑度は急激に増える。現有デコード方法はリアルタイムデコードの需要を満足しにくく、スペクトル効率与デコード複雑度は矛盾し合う需要となっている。
本発明の第一の特徴によれば、本発明はOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法を提供し、下記ステップを含むものである。
前方平滑ステップ：推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得る；
後方平滑ステップ：前記推定シーケンスの最後の符号から一つ目の符号まで、前方平滑ステップで粒子の重要性ウエートを得ることを参照し、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得る；
出力ステップ：各符号の対応する粒子セットで後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
本発明の第二の特徴によれば、本発明はOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード装置を提供し、下記を含むものである。
前方平滑ユニットは、推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる；
後方平滑ユニットは、前記推定シーケンスの中の最後の符号から一つ目の符号まで、前方平滑ユニットで得た粒子重要性ウエートを参照し、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる；
出力ユニットは、各符号の対応する粒子セットで後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力することに使われる。
本発明の第三の特徴によれば、本発明はOvXDMシステムを提供し、前記のOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード装置を含む。その中、前記OvXDMシステムはOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムである。
本発明の有益な効果は下記の通りである。
前記により実施するOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法、装置及びOvXDMシステムは、統計の考えをデコードプロセスに導入し、前方平滑と後方平滑の二つのプロセスにより、十分に粒子間の相互情報を利用し、OvXDMシステムのデコードを実現することで、得られるデコードシーケンスがもっと真実値に近づく同時に、重複回数の増加とともに、伝統のデコード方法と比べ、デコードの複雑度を下げ、デコード効率とシステム性能を上げている。
図１は、伝統OvTDMシステムの発射側の構成を示す図である。 図２は、入力符号に対するOvTDMシステムの重複多重エンコードの平行四辺形規則を示す図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ伝統OvTDM受信側の前処理ユニット、シーケンステストユニットである。 図４は、システム重複多重回数Ｋ＝３の時に、システム入力―出力コードトリーグラフである。 図５は、図４のシステムの対応するノード状態遷移図である。 図６は、図４又は図５の相応なシステムのトレリス（Trellis）グラフである。 図７は、本発明の一種類の実施例でOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法のフローを示す図である。 図８は、OvXDMシステムの等量畳み込みエンコードモデル図である。 図９は、本発明の一種類の実施例で前方平滑ステップのフローを示す図である。 図１０は、本発明の一種類の実施例でリサンプリングステップを示す図である。 図１１は、本発明の一種類の実施例で後方平滑ステップのフローを示す図である。 図１２は、本発明の一種類の実施例でOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード装置の構成を示す図である。 図１３は、本発明の一種類の実施例で前方平滑ユニットの構成を示す図である。 図１４は、本発明の一種類の実施例で後方平滑ユニットの構成を示す図である。 図１５は、本発明のもう一つの実施例でOvXDMシステムに適用される前方後方デコード方法のフローを示す図である。 図１６は、本発明のもう一つの実施例で前方ステップのフローを示す図である。 図１７は、本発明のもう一つの実施例でデコード装置の構成を示す図である。 図１８は、本発明のもう一種類の実施例で前方ユニットの構成を示す図である。 図１９は、本発明のもう一種類の実施例で後方ユニットの構成を示す図である。
以下に、具体的な実施方法と図面とを結び合わせ、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明の実施例で前方ステップと後方ステップを採用し、後続の実施例で、前方ステップは前方平滑ステップ又は前方フィルタリングステップを含んでもよい；後方ステップは後方平滑ステップ又は後方フィルタリングステップを含んでもよい。
本発明は、OvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法、装置及びOvXDMシステムを提示している。その中、OvXDMシステムは、重複時分割多重（OvTDM、Overlapped Time Division Multiplexing）システム、重複周波数分割多重（OvFDM、Overlapped Frequency Division Multiplexing）システム、重複コード分割多重（OvCDM、Overlapped Code Division Multiplexing）システム、重複スペース分割多重（OvSDM、Overlapped Space Division Multiplexing）システム又は重複混合多重（OvHDM、Overlapped Hybrid Division Multiplexing）システムである。
OvTDMシステムを例とし、簡単にシステムの受発信側を説明する。
図1は、OvTDM発信側の発信プロセスである、具体的なステップは下記通りである：
（1） まず発信信号を生成する包絡波形
を設計する。
（2） （1）で設計した包絡波形
は特定時間を経ち変位される後、ほかの各時刻の発信信号包絡波形
を生成する。
（3） 発信しようとする符号
と（2）で生成した相応時刻の包絡波形
を相乗し、各時刻の発信待ち信号波形
を得る。
（4） （3）で生成した各発信待ち波形の
重複をし、発射信号波形を生成する。発信の信号は下記のように示される。
その中、重複多重の方法は図２に示される平行四辺形規則に従う。
発信側はエンコード変調後の信号をアンテナにより発射し、信号は無線チャンネルで伝送され、受信側は受信信号をマッチング・フィルタリングし、信号をそれぞれサンプリングし、デコードし、最終的にビットストリームの判決出力をする。
図３は、OvTDM受信側の受信プロセスである。その中、図３（ａ）はOvTDM受信側の前処理ユニットで、図３（ｂ）はOvTDM受信側のシーケンステストユニットである。具体的なステップは下記通りである：
（5）まず受信信号を同期する。搬送波同期、フレーム同期、符号時間同期等を含む。
（6）サンプリング定理により、各フレーム内の受信信号をデジタル化処理する。
（7）受信された波形を波形送信時間間隔により切断する。
（8）一定のデコードアルゴリズムで切断後の波形をデコードする。例えば、ビタビデコードでデコードする。
その中、デコードプロセスは図４〜６を参照されたい。図４は重複多重回数K=3の時に、システム入力-出力コードトリーグラフで、図5はシステムの対応するノード状態遷移図で、図６はシステムのトレリス（Trellis）グラフである。
上記のように、伝統のデコード方法（例えばビタビデコード）は、重複回数の増加とともに、デコードの複雑度は急激に増え、ハードウエアに対する精度要求は高くて、システム性能を下げている。この問題を解決するために、本発明者は研究と実践により、統計の考えをデコードプロセスに導入し、前方平滑と後方平滑の二つのプロセスにより、十分に粒子間の相互情報を利用し、OvXDMシステムのデコードを実現することで、得られるデコードシーケンスがもっと真実値に近づく同時に、重複回数の増加とともに、伝統のデコード方法と比べ、デコードの複雑度を下げ、デコード効率とシステム性能を上げている。以下に、本発明の発明構想と原理を説明する。
本実施例のデコードプロセスは主として前方平滑プロセスと後方平滑プロセスを含む。
前方平滑プロセスの原理はモンテカルロ方法（Monte Carlo methods）の原理と同じである。モンテカルロ方法は、統計学に応用される確率統計理論を指導とする非常に重要な数値計算方法である。その基本的な考えは、求められる問題があるランダムイベント出現の確率、又はあるランダム変数の期待値である場合、ある“実験”の方法により、このイベント出現の頻度でこのランダムイベントの確率を推定する、或いはこのランダム変数のあるデジタル特徴を得ることで、それを問題の解答とする。統計学ではそれをモンテカルロ方法と呼び、それに対応しエンジニアリングでは粒子フィルタ（PF、Particle Filter）と呼ぶ。粒子フィルタの考えはモンテカルロ方法に基づき、粒子セットで確率を示すことであり、いかなる形の状態空間モデルで使え、より精確に観測量と制御量に基づき事後確率分布を示すことが出来る。粒子フィルタの中心となる考えは、事後確率からランダム状態の粒子を抽出することによりその分布を示すことであり、順序重要性のサンプリング方法（Sequential Importance Sampling）である。そのため、粒子フィルタは状態空間に散布するランダムサンプルを見つけることで近似に確率密度関数を示し、サンプル平均値で積分運算を代替し、システム状態の最小分散推定のプロセスである。これらのサンプルは“粒子”と呼ばれるので、粒子フィルタという名前となっている。サンプル数は無限大に近い場合、いかなる形の確立密度分布に近づける。
後方平滑プロセスは前方平滑プロセスの後にあり、前方平滑の推定シーケンス及び対応する粒子重みにより、後から前への順序で、推定された粒子を平滑処理し、より真実な推定シーケンスを得る。
そのため、総合的に見ると、前方後方平滑（FBS、Forward-Backward Smoothing）プロセスは下記計算式に基づいている：
その中、
と
はそれぞれt時刻のフィルタ密度と前方予測密度である。上記公式により、
から、
〜
の取得を繰り返す。上記反復により、辺縁平滑分布は重み粒子クラウドで近似的に説明できる。
前方粒子フィルタは
と示され、後方平滑分布は
と示される。平滑重みは下記公式で反復に計算される：
その中、
上記は前方平滑プロセスと後方平滑プロセスの原理説明であり、以下に、前方平滑プロセスと後方平滑プロセスの具体的な説明をする。
一、前方平滑プロセス：
（1）粒子セット
を構築する。その中

（2）粒子セットの中の各粒子の重要性ウエート
を計算する。その中
、且つ
は
を満足する。
（3）粒子セットが一定の条件を満足する場合、それに対しリサンプリングし
、新しい粒子セットを得る。
上記前方平滑プロセスでは、t≧1、iのバリューは1~Nsである。前記反復運算により、最終的に最も真実シーケンスに近い粒子分布を見つける。
二、後方平滑プロセス：
上記のように、後方平滑は前方平滑の上で、前方平滑により推定されたシーケンス及び対応する粒子重みにより、後から前への順序により、推定された粒子の再度平滑処理を行い、より真実な推定シーケンスを得る。
（4）FBS初期化
を設定する；
（5）現在符号と一個後の符号の確率密度
を計算する。
（6）帰一化因子
を計算する。その中、
は前方平滑プロセスで算出されたものである。
（7）後方平滑重み
を計算する。具体的には、公式
により後方平滑プロセスでの各粒子の重みを計算する。
（8）一定の規則により最も近い粒子を選別し現在符号の推定値とする。例えば、重み最大の粒子を推定値とする。
（9）すべての符号の推定値を算出するまでに上記ステップ（5）〜（8）を繰り返し、これで後方平滑プロセスは終了する。各符号の推定値からなるシーケンスは、最終のデコードシーケンスである。
上記は本発明のOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法、装置及びOvXDMシステムの構想及び原理である。以下に、本発明の詳しい説明をする。
一つの実施例では、図７を参照されたい。本発明開示のOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法は前方平滑ステップS100、後方平滑ステップS300と出力ステップS500を含む。その中、OvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムであってよい。図8は、OvXDMシステムの等量畳み込みエンコードモデルである。
前方平滑ステップS100：推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得る。具体的には、図９を参照されたい。前方平滑ステップS100はステップS101〜S109を含む。
ステップS101：推定シーケンスXを初期化する。前方平滑プロセスの中であるため、推定シーケンスXを前方平滑推定シーケンスXfと呼ぶ。そのシーケンス長さはデコード待ちシーケンスの長さと同じである。例えば、OvXDMシステム受信側が長さNの符号シーケンスyを受信したとすると、この符号シーケンスyはデコード待ちシーケンスで、重複回数はK、矩形波を多重波形とする；各符号の粒子数はNsであれば、各粒子は一つの重要性ウエート値と対応する。前方平滑推定シーケンスXfの大きさは
で、各粒子対応の重要性ウエート値の集合Wfの大きさは
である。
ステップS103：前方平滑推定シーケンスXfの一つ目の符号から最後の符号まで、現在符号に対し一つの粒子セットを生成する。上記のように、各符号対応の粒子セットの粒子数はNsである。例えば、OvXDMシステムでは、二元データストリーム{+1、-1}を例とし、各符号の可能なバリューは二種類しかない：+1又は-1。そのため、各符号対応の粒子セットは二つの粒子を含み、それぞれのバリューは+1と-1である。現在符号に対し粒子セットを生成する方法が多い。生成した粒子セットの分布は理論分布に近づけばよい。
ステップS105：現在符号に対し粒子セットを生成した後、現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算し、各粒子の重要性ウエートを計算する。一つの実施例では、現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートは下記公式により計算されている：
その中、
は粒子の重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、

は粒子の重要性確率密度である。これにより、
は、実際は粒子の帰一化重要性ウエートであることが分かる。
一つの実施例では、i>1の場合、つまり現在符号は2個目の符号又は以降の符号である場合、現在符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算する。一個前の符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を参考してよい。
説明する必要のあるのは、OvXDMシステムでは、受信符号シーケンスyはOvXDMエンコードされたため、推定符号
に対しOvXDMエンコードを行ってから、その重要性確率密度を計算する必要がある。
現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算した後、ステップS107を行う。
ステップS107：現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断する。満足しない場合、次の符号に進める。即ち次の符号はステップS103から始まる。満足する場合、ステップS109を行う。本ステップS107は現在符号対応の粒子セットの粒子の退化現象が明らかであるかを判断することに使われる。例えば、符号対応の粒子セットの有効粒子容量
がある閾値以下となる時に、当該符号対応の粒子セットはリサンプリングを行うように設定してよい。説明する必要のあるのは、前記プリセットの粒子退化条件を満足しないとは、現在符号対応の粒子セット退化現象がひどくないことであり、プリセットの粒子退化条件を満足するとは、現在符号対応の粒子セット退化現象がひどいので、リサンプリングされる必要があることである。
ステップS109：現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行う。リサンプリングは重みの低い粒子を淘汰し、重みの高い粒子に集中することで、退化現象を抑止する。リサンプリングの方法は多くあり、重要性リサンプリング、残差リサンプリング、層別リサンプリングと最適化リサンプリング等を含む。その基本的考えは重みの大きな粒子をコピーし、重みの小さい粒子を淘汰し、リサンプリングにより最後に一つの新しい粒子セットを生成する。リサンプリング見取り図は図１０に示されている。
また、ステップS103記載の“前方平滑推定シーケンスXfの一つ目の符号から到最後の符号まで”は具体的に実現される時に、一つ目の符号からステップS101を行い、ステップS107の判断結果は満足しない場合、及びステップS109以降の場合、最後の符号まで行うかの判断をする。行う場合、前方平滑ステップS100が終了する。そうでなければ、次の符号の処理を行う。即ち、次の符号はまたステップS103から始まり、図9のフローに従い、その以降の各ステップを勧める。
前方平滑ステップS100、つまりステップS101〜S109により、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の各符号が対応する粒子セッがありト、各粒子セット中の各粒子は重要性ウエートがある。
後方平滑ステップS300：推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号から一つ目の符号まで、前方平滑ステップS100で得られた粒子重要性ウエートを参照し、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート得る。一つの実施例では、図１１を参照されたい。後方平滑ステップS300はステップS301〜S305を含む。
ステップS301：前方平滑ステップS100計算の結果により、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、並びに推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットの各粒子の前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで対応する各粒子の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートとする。一つの実施例では、もう一つの後方平滑シーケンスXbを設定してもよい。その長さはNである。推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子を、後方平滑シーケンスXbの最後の符号の推定値とする。下記の形に示してよい：Xb(N)=Xf(max,N)。同時に、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを、後方平滑シーケンスXbの重要性ウエートWbに付与する。Wb(1~Ns, N)=Wf(1~Ns, N)と示してよい。
ステップS303：推定シーケンスXの後ろから数えて二個目の符号から一つ目の符号まで、現在符号と一個後の符号の間の確率密度
を計算する。説明する必要のあるのは、前方平滑プロセスで推定されたシーケンスはエンコードされていないので、現在時刻符号と一個後の時刻の符号に対しそれぞれ多重波形とK回のOvXDMエンコードを行う後、その確率密度を計算する。本事例は多次元正規分布（Multivariate normal probability density function、mvnpdf）確率密度を採用する。
ステップS305：ステップS303の計算で得られた確率密度、一個後の符号の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート、現在符号の前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートにより、現在符号の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを算出する。一つの実施例では、まず帰一化因子
を計算してよい。その中、
は前方平滑ステップS100の計算結果である。一つの実施例では、下記公式により現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算する：
Nsは粒子数で、i、jは粒子のインデックスで、バリューが1~Nsである；xt (k)はt時刻の符号の第k個粒子を示す；
その中、
は現在符号の前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートであり、
は現在符号と一個後の符号の間の確率密度であり、
は現在符号の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートである。
もちろん、ステップS303記載の“推定シーケンスXの後ろから数えて二個目の符号から一つ目の符号まで”は上記ステップS103記載の“前方平滑推定シーケンスXfの一つ目の符号から到最後の符号まで”の実現と類似してもよい。ここでは詳しく説明しない。
ステップS500：各符号の対応する粒子セットで後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。言い換えれば、推定シーケンスXの各符号対応の粒子セットで後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
上記は本発明開示のOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード方法のフローである。それと相応に、本発明はされにOvXDMシステムを開示している。このOvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムであってよい。それはOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード装置を含む。図１２を参照されたい。OvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード装置、前方平滑ユニット100、後方平滑ユニット300と出力ユニット500を含む。
前方平滑ユニット100は、推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる。一つの実施例では、図１３を参照されたい。前方平滑ユニット100は、初期化ユニット101、粒子セット生成ユニット103、重要性確率密度計算ユニット105、重要性ウエート計算ユニット107、判断ユニット109とリサンプリングユニット111を含む。
初期化ユニット101は、推定シーケンスXを初期化することに使われる。その中、推定シーケンスXの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。前平滑プロセスにあるため、推定シーケンスXを前方平滑推定シーケンスXfと呼ぶ。そのシーケンス長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。例えば、OvXDMシステム受信側が長さNの符号シーケンスyを受信したとすると、この符号シーケンスyはデコード待ちシーケンスであり、重複回数はKで、矩形波を多重波形とする；各符号の粒子数はNsであれば、各粒子は一つの重要性ウエート値と対応する。前方平滑推定シーケンスXfの大きさは
であり、各粒子対応の重要性ウエート値の集合Wfの大きさは
である。
粒子セット生成ユニット103は、推定シーケンスXの一つ目の符号から最後の符号まで、現在符号に対し一つの粒子セットを生成することに使われる。上記のように、各符号対応の粒子セットの粒子数はNsである。例えば、OvXDMシステムでは、二元データストリーム{+1、-1}を例とし、各符号の可能なバリューは二種類しかない：+1又は-1。そのため、各符号対応の粒子セットは二つの粒子を含み、それぞれのバリューは+1と-1である。現在符号に対し粒子セットを生成する方法が多い。生成した粒子セットの分布は理論分布に近づけばよい。
重要性確率密度計算ユニット105は、現在符号が粒子セットを生成した後、現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算することに使われる。一つの実施例では、i>1の場合、つまり現在符号は2個目の符号又は以降の符号である場合、重要性確率密度計算ユニット105は現在符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算する。一個前の符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を参考してよい。説明する必要のあるのは、OvXDMシステムでは、受信符号シーケンスyはOvXDMによりエンコードされたため、推定符号
に対しOvXDMエンコードを行ってから、その重要性確率密度を計算する必要がある。
重要性ウエート計算ユニット107は、重要性確率密度により各粒子の重要性ウエートを計算することに使われる。一つの実施例では、重要性ウエート計算ユニット107では下記公式により現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算している：
その中、
は粒子の重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
は粒子の重要性確率密度である。これにより、
は、実際は粒子の帰一化重要性ウエートであることが分かる。
判断ユニット109は、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断することに使われる。満足しない場合、粒子セット生成ユニット103に通知し一個後の個符号に対し粒子セットを生成する。本判断ユニット109は、現在符号対応の粒子セット中粒子の退化現象が明らかであるかを判断することに使われる。例えば、符号対応の粒子セットの有効粒子容量
がある閾値以下となると、当該符号対応の粒子セットはリサンプリングするように設定してよい。
リサンプリングユニット111は、ユニット109の結果が満足であると判断する場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行うことに使われる。リサンプリングユニット111がリサンプリングするのは重みの低い粒子を淘汰し、重みの高い粒子に集中することで、退化現象を抑止する。リサンプリングの方法は多くあり、重要性リサンプリング、残差リサンプリング、層別リサンプリングと最適化リサンプリング等を含む。その基本的考えは重みの大きな粒子をコピーし、重みの小さい粒子を淘汰し、リサンプリングにより最後に一つの新しい粒子セットを生成する。リサンプリングの見取り図は上記附図10に示されている。リサンプリングユニット111は現在符号の粒子に対しリサンプリングする後に、粒子セット生成ユニット103に通知し一個後の符号に対し粒子セットを生成する。
後方平滑ユニット300は、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号から一つ目の符号まで、前方平滑ユニット100で得られた粒子重要性ウエートを参照し、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる。一つの実施例では、図１４を参照されたい。後方平滑ユニット300は設定ユニット301、確率密度計算ユニット303と重要性ウエート再計算ユニット305を含む。
設定ユニット301は、前方平滑ユニット100の計算結果により、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、並びに推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットの各粒子の前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セット対応の各粒子の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートとすることに使われる。一つの実施例では、もう一つの後方平滑シーケンスXbを設定してもよい。その長さはNである。設定ユニット301、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子を、後方平滑シーケンスXb最後の符号の推定値とする。下記の形に示される：Xb(N)=Xf(max,N)。同時に、設定ユニット301は、推定シーケンスX（前方平滑推定シーケンスXf）の最後の符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを、後方平滑シーケンスXbの重要性ウエートWbに付与する。Wb(1~Ns, N)=Wf(1~Ns, N)と示される。
確率密度計算ユニット303は、推定シーケンス後ろから数えて二個目の符号から一つ目の符号まで、現在符号と一個後の符号の間の確率密度
を計算することに使われる。説明する必要のあるのは、前方平滑プロセスで推定されたシーケンスはエンコードされていないので、現在時刻符号と一個後の時刻の符号に対しそれぞれ多重波形とK回のOvXDMエンコードを行う後、その確率密度を計算する。本事例は多次元正規分布（Multivariate normal probability density function、mvnpdf）確率密度を採用する。
重要性ウエート再計算ユニット305は、現在符号と一個後の符号の間の確率密度が算出された後に、確率密度計算ユニット303の算出した確率密度、一個後の符号の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート、現在符号の前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートにより、現在符号の後方平滑プロセスの粒子重要性を算出することに使われる。一つの実施例では、重要性ウエート再計算ユニット305はまず帰一化因子
を計算する。その中、
は前方平滑ユニット100の算出結果である。一つの実施例では、重要性ウエート再計算ユニット305は、下記公式により現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算する：
Nsは粒子数で、i、jは粒子のインデックスで、バリューが1~Nsである；xt (k)はt時刻の符号の中の第k個粒子を示す
その中、
は現在符号の前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートであり、
は現在符号と一個後の符号の間の確率密度であり、
は現在符号の後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートである。
出力ユニット500は、各符号の対応する粒子セットで後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力することに使われる。言い換えれば、推定シーケンスXの各符号対応の粒子セットの後方平滑プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
上記は本発明開示のOvXDMシステム及びOvXDMシステムに適用される前方後方平滑デコード装置である。
本発明はデコードプロセスで、各符号に対し粒子セットを生成する時に、未知のシーケンスに対し、初期段階でその粒子分布が分からないため、まずランダムにサンプルを生成し、粒子と観測値の重要性ウエートを計算し、粒子の信頼性を判断し、一定の準則に従い、粒子サンプルに対しリサンプリングし、重みの小さい粒子を淘汰し、重み大きな粒子を複製し、順次に反復計算を繰り返し、最終的に割りと信頼できる出力値を算出する。反復回数が高いほど、得られる結果の精確度が高い。また、粒子の退化現象は粒子フィルタの最大欠陥であり、粒子フィルタの発展を制約している。粒子退化問題を解決する有効方法の一つは粒子に対しリサンプリングすることである。粒子フィルタは、非リニア、非ガウス問題のパラメータ推定と状態フィルタの面では独特の優勢があるので、大きな発展空間があり、成熟した色々な異なる最適化手法をリサンプリングプロセスに導入し、より早くシステム確率特徴を反映する代表的な“粒子”を見つける。
前記の実施例では、前方平滑と後方平滑の二つのプロセスにより、十分に粒子間の相互情報を利用し、OvXDMシステムのデコードを実現することで、得られるデコードシーケンスがもっと真実値に近づく同時に、重複回数の増加とともに、伝統のデコード方法と比べ、デコードの複雑度を下げ、デコード効率とシステム性能を上げている。
本発明のもう一つの実施例のデコードプロセスは主として前方フィルタリングプロセスと後方情報フィルタリングプロセスを含む。
前方平滑プロセスの原理はモンテカルロ方法（Monte Carlo methods）の原理と同じである。モンテカルロ方法は、統計学に応用される確率統計理論を指導とする非常に重要な数値計算方法である。その基本的な考えは、求められる問題があるランダムイベント出現の確率、又はあるランダム変数の期待値である場合、ある“実験”の方法により、このイベント出現の頻度でこのランダムイベントの確率を推定する、或いはこのランダム変数のあるデジタル特徴を得ることで、それを問題の解答とする。統計学ではそれをモンテカルロ方法と呼び、それに対応しエンジニアリングでは粒子フィルタ（PF、Particle Filter）と呼ぶ。粒子フィルタの考えはモンテカルロ方法に基づき、粒子セットで確率を示すことであり、いかなる形の状態空間モデルで使え、より精確に観測量と制御量に基づき事後確率分布を示すことが出来る。粒子フィルタの中心となる考えは、事後確率からランダム状態の粒子を抽出することによりその分布を示すことであり、順序重要性のサンプリング方法（Sequential Importance Sampling）である。そのため、粒子フィルタは状態空間に散布するランダムサンプルを見つけることで近似に確率密度関数を示し、サンプル平均値で積分運算を代替し、システム状態の最小分散推定のプロセスである。これらのサンプルは“粒子”と呼ばれるので、粒子フィルタという名前となっている。サンプル数は無限大に近い場合、いかなる形の確立密度分布に近づける。
後方平滑プロセスは前方平滑プロセスの後にあり、前方平滑の推定シーケンス及び対応する粒子重みにより、後から前への順序で、推定された粒子を平滑処理し、より真実な推定シーケンスを得る。
そのため、総合的に見ると、ダブルフィルタ平滑（TFS，Two-Filter Smoothing）プロセスでは、
は後方情報フィルタを示し、
で下記計算式により算出されている：
その中、
は
の確率密度ではない。実際はそれの
の積分が有限でないことがある。
ダブルフィルタ平滑は、その平滑分布が前方フィルタと
での補助確率分布
により算出されている。当該補助密度は人工分布シーケンス
により定義されている。
そのため、上記公式と結び合わせ下記のように示す。
逆に、後方情報フィルタ再帰による重み付け粒子のプロセスは
と示される。
辺縁平滑
は前方フィルタ（FF、Forward Filter）と後方情報フィルタ（BIF、Backward Information Filter）の組み合わせにより算出されている。
上記計算式の中の積分をモンテカルロ前方フィルタクラウド
で下記のように示される。
最後、粒子クラウドは後方フィルタクラウド
を使い下記のように示される：
その中、粒子重みは
と示される。
上記は前方フィルタと後方情報フィルタのダブルフィルタを含める原理説明であり、以下に、前方フィルタプロセスと後方情報フィルタのプロセスの具体的な説明をする。
一、前方フィルタプロセス：
（1）粒子セット
を構築する。その中
（2）粒子セットで各粒子の重要性ウエート
を計算する。その中
は
を満足する。
（3）粒子セットが一定の条件を満足する時にそれに対しリサンプリングする
、新しい粒子セットを得る。
前記プロセスでは、t≧1、iのバリューは1~Nである。前記繰り返される反復運算により、最終的に前方フィルタの最も真実シーケンスに近い粒子分布を得る。
二、後方情報フィルタプロセス：
上記のように、後方情報フィルタは前方フィルタの上で、前方フィルタの推定したシーケンス及び対応の粒子重みにより、後から前への順序に従い、推定された粒子に対し再度後方フィルタ処理を行うことで、より真実な推定シーケンスを得る。その中、後方情報フィルタの得た粒子重みは、人造分布シーケンス
により算出されている。
（4）BIF初期化
後方情報フィルタシーケンスの最後の符号の粒子セット及び対応の粒子重みを初期化する。
（5）人工分布シーケンス
を構築する。

（6）後方情報フィルタプロセスの粒子重みを計算する。
デコード待ちシーケンスと推定粒子の間の確率密度
を計算してから、公式
によりそれを後方情報フィルタプロセスの補助確率密度とし、得られる後方情報フィルタ補助確率密度により各粒子に対しその後方情報粒子帰一化重み
を求める。
（7）粒子セットが一定の条件を満足する時にそれに対しリサンプリングする。このステップは後方情報フィルタプロセスで必須ではなく、実際のシステム需要により決めてよい。目的は推定される粒子が最も真実シーケンスに近づけることを確保し、推定の正確性を上げることである。
ステップ（7）の後で、推定シーケンスの各符号の前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートと後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを得た。前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートと後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートにより、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算する。例えば、推定シーケンスの中の各符号に対し、公式
により各符号のダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算する。その中、
はダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートであり、
は同一符号の前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートであり、
は同一符号の後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートである。最後に、一定の規則に従い推定シーケンスから最も真実符号に近い粒子を選別する。例えば、各符号対応の粒子セットでダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
上記は本発明のOvXDMシステムに適用されるダブルフィルタ平滑デコード方法、装置及びOvXDMシステムの構想及び原理である。以下に、本発明を詳しく説明する。
一つの実施例では、図１５を参照されたい。本発明開示のOvXDMシステムに適用されるダブルフィルタ平滑デコード方法は、前方フィルタステップS100、後方情報フィルタステップS300、ダブルフィルタ重み計算ステップS400と出力ステップS500を含む。その中、OvXDMシステムはOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムであってよい。図８は、OvXDMシステムの等量畳み込みエンコードモデルである。
前方フィルタステップS100：推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを得る。具体的には、図９を参照されたい。前方フィルタステップS100はステップS101〜S109を含む。
ステップS101：推定シーケンスXを初期化する。前方フィルタプロセスにあるため、推定シーケンスXを前方フィルタ推定シーケンスXfと呼ぶ。そのシーケンス長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。例えば、OvXDMシステム受信側が長さNの符号シーケンスyを受信したとすると、この符号シーケンスyはデコード待ちシーケンスであり、重複回数はKで、矩形波を多重波形とする；各符号の粒子数はNsであれば、各粒子は一つの重要性ウエート値と対応する。前方フィルタ推定シーケンスXfの大きさは
であり、各粒子対応の重要性ウエート値の集合Wfの大きさは
である。
ステップS103：前方フィルタ推定シーケンスXfの一つ目の符号から最後の符号まで、現在符号に対し一つの粒子セットを生成する、上記のように、各符号対応の粒子セットの粒子数はNsである。例えば、OvXDMシステムでは、二元データストリーム{+1、-1}を例とし、各符号の可能なバリューは+1又は-1の二種類がある。そのため、各符号対応の粒子セットは二種類の粒子があり、バリューはそれぞれ+1と-1である。現在符号に対し粒子セットを生成する方法が多い。生成した粒子セットの分布は理論分布に近づけばよい。
ステップS105：現在符号に対し粒子セットを生成した後、現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算し、各粒子の重要性ウエートを計算する。一つの実施例では、現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートは下記公式により計算されている：
その中、
は粒子の重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
は粒子の重要性確率密度である。これにより、
は、実質上は帰一化重要性ウエートであることが分かる。
一つの実施例では、i>1の場合、つまり現在符号は2個目の符号又は以降の符号である場合、現在符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算する。一個前の符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を参考してよい。
説明する必要のあるのは、OvXDMシステムでは、受信符号シーケンスyはOvXDMによりエンコードされたため、推定の符号粒子に対しOvXDMエンコードを行ってから、その重要性確率密度を計算する必要がある。
現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算した後、ステップS107を行う。
ステップS107：現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断する。満足しない場合、次の符号に進める。つまり次の符号はステップS103から進める。満足する場合、ステップS109を行う。本ステップS107は現在符号対応の粒子セットの粒子の退化現象が明らかであるかを判断することに使われる。例えば、符号対応の粒子セットの有効粒子容量
がある閾値以下となる場合、当該符号対応の粒子セットはリサンプリングするように設定してよい。説明する必要のあるのは、前記プリセットの粒子退化条件を満足しないとは、現在符号対応の粒子セット退化現象がひどくないことであり、プリセットの粒子退化条件を満足するとは、現在符号対応の粒子セット退化現象がひどいので、リサンプリングされる必要があることである。
ステップS109：現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行う。リサンプリングは重みの低い粒子を淘汰し、重みの高い粒子に集中することで、退化現象を抑止する。リサンプリングの方法は多くあり、重要性リサンプリング、残差リサンプリング、層別リサンプリングと最適化リサンプリング等を含む。その基本的考えは重みの大きな粒子をコピーし、重みの小さい粒子を淘汰し、リサンプリングにより最後に一つの新しい粒子セットを生成する。リサンプリング見取り図は附図10に示されている。
また、ステップS103記載の“前方フィルタ推定シーケンスXfの一つ目の符号から最後の符号まで”は具体的に実現される時に、一つ目の符号からステップS101を行い、ステップS107の判断結果は満足しない場合、及びステップS109以降の場合、最後の符号まで行うかの判断をする。そうする場合、前方平滑ステップS100が終了する。そうしない場合、次の符号の処理に進める。即ち、次の符号はまたステップS103から始まり、図16に示されるフローに従い、引き続き各ステップを進める。
前方平滑ステップS100、つまりステップS101〜S109により、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）の各符号は対応する粒子セットがあり、各粒子セットの各粒子は重要性ウエートがある。
後方情報フィルタステップS300：推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）の最後の符号一つ目の符号まで、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを得る。一つの実施例では、図１６を参照されたい。後方情報フィルタステップS300はステップS301〜S311を含む。
ステップS301：前方フィルタステップS100の計算結果により、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、並びに推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで各粒子の前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを、推定シーケンスXの最後の符号対応の粒子セットで対応する各粒子の後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートとする。一つの実施例では、もう一つの後方情報フィルタシーケンスXbを設定してもよい。その長さがNである。推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子を、後方情報フィルタシーケンスXbの最後の符号の推定値とする。下記のような形に示される：Xb(N)=Xf(max,N)。同時に、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを、後方情報フィルタシーケンスXbの重要性ウエートWbに付与する。Wb(1~Ns, N)=Wf(1~Ns, N)と示される。
ステップS303：人工分布シーケンスを構築する。その中、当該人工分布シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。一つの実施例では、構築される人工分布シーケンスは：
である；その中、
は当該人工分布シーケンスである；xtはt時刻の符号である。
ステップS305：推定シーケンスXの最後の符号から一つ目の符号まで、デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度を計算する；デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度と前記人工分布シーケンスにより、現在符号各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度を計算する。一つの実施例では、公式
により、現在符号各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度を計算している。その中
はデコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度を示す。説明する必要のあるのは、前方フィルタプロセスで推定したシーケンスはエンコードされていないので、推定する粒子に対しまず多重波形とK回のOvXDMエンコードを行ってから、デコード待ちシーケンスとその確率密度を計算する。本事例は多次元正規分布（Multivariate normal probability density function、mvnpdf）確率密度を採用する。
もちろん、ステップS305記載の“推定シーケンスXの最後の符号から一つ目の符号まで”は上記ステップS103記載の“前方フィルタ推定シーケンスXfの一つ目の符号から最後の符号まで”の実現と類似してもよい。ここでは詳しく説明しない。
ステップS307：現在符号の各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度により、それぞれ各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算する。一つの実施例では、公式
により各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算している。その中、
は粒子の後方情報フィルタ重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
は粒子の補助確率密度である。これにより、算出された各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートは、実際は帰一化重要性ウエートであることが分かる。
ステップS309：現在符号の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートにより、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断する。満足しない場合、一個前の符号に進める。即ち、現在符号の一個前の符号はステップS305から進める。満足する場合、ステップS311を行う。本ステップS309はステップS107の目的と同じであり、二つのステップの粒子退化条件は同じでも同じでなくてもよい。
ステップS311：現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行う。本ステップS311の方法と原理はステップS109と類似している。ここでは詳しく説明しない。ステップS309とステップS311は必須ではなく、実際のシステム需求により決めればよい。目的は推定される粒子が最も真実シーケンスに近づき、推定の正確性を上げることである。
ダブルフィルタ重み計算ステップS400：前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートと後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートにより、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算する。一つの実施例では、ダブルフィルタ重み計算ステップでは、下記公式により、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算している：
その中、
はダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
は前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
は後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示す；xt (k)はt時刻の符号の第k個粒子を示し、符号~は後方プロセスを示す。
出力ステップS500：ダブルフィルタ重み計算ステップS400の計算結果により、デコードシーケンスを出力する。一つの実施例では、出力ステップS500は、各符号対応の粒子セットでダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子を、此符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
上記は本発明開示のOvXDMシステムに適用されるダブルフィルタ平滑デコード方法のフローである。それと相応に、本発明はOvXDMシステムをも開示している。このOvXDMシステムがOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムであってよい。それはOvXDMシステムに適用されるダブルフィルタ平滑デコード装置を含む。図１７を参照されたい。OvXDMシステムに適用されるダブルフィルタ平滑デコード装置は、前方フィルタユニット100、後方情報フィルタユニット300、ダブルフィルタ重み計算ユニット400と出力ユニット500を含む。
前方フィルタユニット100は、推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる。一つの実施例では、図１８を参照されたい。前方フィルタユニット100は、初期化ユニット101、粒子セット生成ユニット103、重要性確率密度計算ユニット105、重要性ウエート計算ユニット107、第一判断ユニット109aと第一リサンプリングユニット111aを含む。
初期化ユニット101は、推定シーケンスXを初期化することに使われる。その中、推定シーケンスXの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。前方フィルタプロセスにあるため、推定シーケンスXを前方フィルタ推定シーケンスXfと呼ぶ。そのシーケンス長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。例えば、OvXDMシステム受信側が長さNの符号シーケンスyを受信したとすると、この符号シーケンスyはデコード待ちシーケンスであり、重複回数はKで、矩形波を多重波形とする；各符号の粒子数はNsであれば、各粒子は一つの重要性ウエート値と対応する。前方フィルタ推定シーケンスXfの大きさは
、各粒子対応の重要性ウエート値の集合Wfの大きさは
である。
粒子セット生成ユニット103は、推定シーケンスXの一つ目の符号から最後の符号まで、現在符号に対し一つの粒子セットを生成することに使われる。上記のように、各符号対応の粒子セットの粒子数はNs。例えば、OvXDMシステムでは、二元データストリーム{+1、-1}を例とし、各符号の可能なバリューは+1又は-1の二種類がある。そのため、各符号対応の粒子セットは二種類の粒子があり、バリューはそれぞれ+1と-1である。現在符号に対し粒子セットを生成する方法が多い。生成した粒子セットの分布は理論分布に近づけばよい。
重要性確率密度計算ユニット105は、現在符号が粒子セットを生成した後、現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算することに使われる。一つの実施例では、i>1の場合、つまり現在符号は2個目の符号又は以降の符号である場合、重要性確率密度計算ユニット105は現在符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算する。一個前の符号の粒子セットの粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を参考してよい。説明する必要のあるのは、OvXDMシステムでは、受信符号シーケンスyはOvXDMによりエンコードされたため、推定する符号粒子
に対しOvXDMエンコードを行ってから、その重要性確率密度を計算する必要がある。
重要性ウエート計算ユニット107は、重要性確率密度により各粒子の重要性ウエートを計算することに使われる。一つの実施例では、重要性ウエート計算ユニット107は下記公式により現在符号対応の粒子セットで各粒子の帰一化重要性ウエートを計算している：
その中、
は粒子の重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
は粒子の重要性確率密度である。これにより、
実質上は帰一化重要性ウエートであることが分かる。
第一判断ユニット109a、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断することに使われる。満足しない場合、粒子セット生成ユニット103に通知し一個後の個符号に対し粒子セットを生成する。本判断ユニット109は、現在符号対応の粒子セット中粒子の退化現象が明らかであるかを判断することに使われる。例えば、符号対応の粒子セットの有効粒子容量
がある閾値以下となる場合、当該符号対応の粒子セットはリサンプリングするように設定してよい。
第一リサンプリングユニット111aは、第一判断ユニット109aの結果が満足である場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行うことに使われる。第一リサンプリングユニット111aは現在符号の粒子セットに対しリサンプリングしてから、粒子セット生成ユニット103に通知し一個後の符号に対し粒子セットを生成する。
第一リサンプリングユニット111aのリサンプリングは重みの低い粒子を淘汰し、重みの高い粒子に集中することで、退化現象を抑止するためである。リサンプリングの方法は多くあり、重要性リサンプリング、残差リサンプリング、層別リサンプリングと最適化リサンプリング等を含む。その基本的考えは重みの大きな粒子をコピーし、重みの小さい粒子を淘汰し、リサンプリングにより最後に一つの新しい粒子セットを生成する。リサンプリングの見取り図は上記附図10に示されている。
後方情報フィルタユニット300は、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）の最後の符号一つ目の符号まで、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを得る。一つの実施例では、図１９を参照されたい。後方情報フィルタユニット300は、設定ユニット301、人工分布シーケンス構築ユニット302、確率密度計算ユニット303、補助確率密度計算ユニット307と重要性ウエート再計算ユニット305を含む。一つの実施例では、第二判断ユニット311と第二リサンプリングユニット313を含んでもよい。
設定ユニット301は、前方フィルタユニット100の計算結果により、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、並びに推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで各粒子の前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを、推定シーケンスXの最後の符号対応の粒子セットで対応する各粒子の後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートとすることに使われる。一つの実施例では、もう一つの後方平滑シーケンスXbを設定してもよい。その長さはNである。設定ユニット301は、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子を、後方平滑シーケンスXb最後の符号の推定値とする。下記のような形に示してよい：Xb(N)=Xf(max,N)。同時に、設定ユニット301は、推定シーケンスX（前方フィルタ推定シーケンスXf）で最後の符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを、後方平滑シーケンスXbの重要性ウエートWbに付与する。Wb(1~Ns, N)=Wf(1~Ns, N)と示してよい。
人工分布シーケンス構築ユニット302は、人工分布シーケンスを構築することに使われる。その中、当該人工分布シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである。一つの実施例では、人工分布シーケンス構築ユニット302は下記計算式により前記人工分布シーケンスを構築する：
その中、
は前記人工分布シーケンスを示す。
確率密度計算ユニット303、前記推定シーケンス最後の符号から一つ目の符号まで、デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度を計算することに使われる。説明する必要のあるのは、前方フィルタプロセスで推定したシーケンスはエンコードされていないので、推定する粒子に対しまず多重波形とK回のOvXDMエンコードを行ってから、デコード待ちシーケンスとその確率密度を計算する。本事例は多次元正規分布（Multivariate normal probability density function、mvnpdf）確率密度を採用する。
補助確率密度計算ユニット307は、デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度と前記人工分布シーケンスにより、現在符号各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度を計算することに使われる。一つの実施例では、補助確率密度計算ユニット307は公式
により計算している。その中、
はデコード待ちシーケンスと現在符号各粒子の確率密度を示す。重要性ウエート再計算ユニット305は、現在符号の各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度により、それぞれ各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算することに使われる。一つの実施例では、公式
により各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算している。その中、
は粒子の後方情報フィルタ重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
は粒子の補助確率密度である。これにより、算出された各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートは、実際は帰一化重要性ウエートであることが分かる。
第二判断ユニット311は、現在符号の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートにより、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断することに使われる。満足する場合、第二リサンプリングユニットに通知し現在符号の粒子セットに対しリサンプリングする。満足しない場合、確率密度計算ユニット307に通知し一個前の符号に対し計算する。第二判断ユニット311は第一判断ユニット109aと類似し、両者の粒子退化条件は同じでも同じでなくてもよい。ここでは詳しく説明しない。
第二リサンプリングユニット313は、第二判断ユニット311の結果が満足である場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行うことに使われる。第二リサンプリングユニット313は現在符号の粒子セットに対しリサンプリングし、確率密度計算ユニット307に通知し一個前の符号に対し計算する。第二リサンプリングユニット313は第一リサンプリングユニット111aと類似している。ここでは詳しく説明しない。
ダブルフィルタ重み計算ユニット400は、前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートと後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートにより、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算することに使われる。一つの実施例では、ダブルフィルタ重み計算ユニット50下記公式により、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算している：
その中、
はダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
は前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
表示後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエート。
出力ユニット500は、ダブルフィルタ重み計算ユニット400の計算結果により、デコードシーケンスを出力することに使われる。一つの実施例では、出力ユニット500は、各符号対応の粒子セットでダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力することに使われる。
上記は本発明開示のOvXDMシステム及びOvXDMシステムに適用されるダブルフィルタ平滑デコード装置である。
本発明はデコードプロセスで、各符号に対し粒子セットを生成する時に、未知のシーケンスに対し、初期段階でその粒子分布が分からないため、まずランダムにサンプルを生成し、粒子と観測値の重要性ウエートを計算し、粒子の信頼性を判断し、一定の準則に従い、粒子サンプルに対しリサンプリングし、重みの小さい粒子を淘汰し、重み大きな粒子を複製し、順次に反復計算を繰り返し、最終的に割りと信頼できる出力値を算出する。反復回数が高いほど、得られる結果の精確度が高い。また、粒子の退化現象は粒子フィルタの最大欠陥であり、粒子フィルタの発展を制約している。粒子退化問題を解決する有効方法の一つは粒子に対しリサンプリングすることである。粒子フィルタは、非リニア、非ガウス問題のパラメータ推定と状態フィルタの面では独特の優勢があるので、大きな発展空間があり、成熟した色々な異なる最適化手法をリサンプリングプロセスに導入し、より早くシステム確率特徴を反映する代表的な“粒子”を見つける。
本発明は前方フィルタと後方情報フィルタによりそれぞれ符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方フィルタの粒子重要性ウエートと後方情報フィルタの粒子重要性ウエートと結び合わせ選別し、最終のデコードシーケンスを出力する。このプロセスでは、十分に粒子間の相互情報を利用し、OvXDMシステムのデコードを実現することで、得られるデコードシーケンスがもっと真実値に近づく同時に、重複回数の増加とともに、伝統のデコード方法と比べ、デコードの複雑度を下げ、デコード効率とシステム性能を上げている。
上記内容は具体的な実施方法と結び合わせ、本発明に対しさらなる詳しい説明であり、本発明の具体的な実施はこれらの説明に限られると見なしてはならない。本発明の所属技術分野の一般技術者にとっては、本発明の構想を逸脱しない前提では、また若干簡単な演繹や差し替えを行うことができるのである。

Claims (25)

  1. 前方後方デコード方法であって、下記ステップを含む：
    前方ステップ：推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方プロセスの粒子重要性ウエートを得る；
    後方ステップ：前記推定シーケンスの最後の符号から一つ目の符号まで、前方ステップで得られた粒子重要性ウエートを参照し、順次に各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、得到後方プロセスの粒子重要性ウエート；
    出力ステップ：各符号対応の推定値を取り、最終のデコードシーケンスを出力する。
  2. 請求項1記載のデコード方法において、
    前記出力ステップは：各符号対応の粒子セットの後方プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
  3. 請求項1記載のデコード方法において、
    前記後方ステップ後は、さらに下記を含む：
    ダブルフィルタ重み計算ステップ：前方プロセスの粒子重要性ウエートと後方プロセスの粒子重要性ウエートにより、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算する；
    前記出力ステップは：各符号対応の粒子セットでダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
  4. 請求項1記載のデコード方法において、
    前記前方ステップは下記を含む：
    推定シーケンスを初期化し、その中、前記推定シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである；
    推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで：現在符号に対し一つの粒子セットを生成する；現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算し、各粒子の重要性ウエートを計算する；現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断し、満足する場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングする；満足しない場合、次の符号に進める。
  5. 請求項４記載のデコード方法において、
    前方ステップ中、下記公式により現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算する：
    その中、
    は粒子の重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
    は粒子の重要性確率密度である。
  6. 請求項２記載のデコード方法において、前記後方ステップは下記を含む：
    前方ステップの計算結果により、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、並びに前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットの各粒子の前方プロセスの粒子重要性ウエートを、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セット対応の各粒子の後方プロセスの粒子重要性ウエートとする；
    前記推定シーケンス後ろから数えて二個目の符号から一つ目の符号まで：現在符号と一個後の符号の間の確率密度を計算する；この確率密度、一個後の符号の後方プロセスの粒子重要性ウエート、現在符号の前方プロセスの粒子重要性ウエートにより、現在符号の後方プロセスの粒子重要性ウエートを算出する。
  7. 請求項６記載のデコード方法において、後方ステップで、下記公式により各符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエート計算する：
    Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、iとj表示粒子インデックス、バリューは1~Nsである; xtはt時刻の符号を示す；
    その中、
    は現在符号の前方プロセスの粒子重要性ウエートであり、
    は現在符号と一個後の符号の間の確率密度であり、
    は現在符号後方プロセスの粒子重要性ウエートである。
  8. 請求項３記載のデコード方法において、前記後方ステップは下記を含む：
    前方ステップの計算結果により、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、並びに前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで各粒子の前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セット対応の各粒子の後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートとする；
    一つの人工分布シーケンスを構築し、その中、前記人工分布シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである；
    前記推定シーケンスの最後の符号から一つ目の符号まで：デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度を計算する；デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度と前記人工分布シーケンスにより、現在符号各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度を計算する；
    現在符号の各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度により、それぞれ各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算する。
  9. 請求項８記載のデコード方法において、後方ステップで、現在符号の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートにより、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断し、満足する場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングする；満足しない場合、前の符号に進める。
  10. 請求項９記載のデコード方法において、
    構築される人工分布シーケンスは：
    である；その中、
    は前記人工分布シーケンスを示す；
    公式
    により、現在符号の各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度を計算しており、その中、
    はデコード待ちシーケンスと現在符号各粒子の確率密度を示す；xtはt時刻の符号を示す；
    下記公式により各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算しており、
    その中、
    は粒子の後方情報フィルタ重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
    は粒子の補助確率密度である。
  11. 請求項１０記載のデコード方法において、
    ダブルフィルタ重み計算ステップでは、下記公式により、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算していることである：
    その中、
    はダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
    は前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
    は後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示す；xt(k)はt時刻の符号の第k個粒子を示し、符号~は後方プロセスを示す。
  12. 請求項１記載のデコード方法において、
    前記OvXDMシステムはOvTDMシステム、OvFDMシステム、OvCDMシステム、OvSDMシステム又はOvHDMシステムである。
  13. 前方後方デコード装置であって、下記を含む：
    前方ユニットは、推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、前方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる；
    後方ユニットは、前記推定シーケンスの中の最後の符号から一つ目の符号まで、前方平滑ユニットで得た粒子重要性ウエートを参照し、順次に各符号の対応する粒子セットで各粒子の重要性ウエートを計算し、後方平滑プロセスの粒子重要性ウエートを得ることに使われる；
    出力ユニットは、最終のデコードシーケンスを出力することに使われる。
  14. 請求項１３記載のデコード装置において、
    前記出力ユニットは、各符号対応の粒子セットで後方プロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
  15. 請求項１３記載のデコード装置において、下記をも含む：
    ダブルフィルタ重み計算ユニットは、前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートと後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートにより、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算することに使われる；
    前記出力ユニットは、各符号対応の粒子セットでダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、最終のデコードシーケンスを出力する。
  16. 請求項１３記載のデコード装置において、前記前方ユニットが下記を含む：
    初期化ユニットは、推定シーケンスを初期化することに使われ、その中、前記推定シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである；
    粒子セット生成ユニットは、推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、現在符号に対し一つの粒子セットを生成することに使われる；
    重要性確率密度計算ユニットは、現在符号が粒子セットを生成した後、現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算することに使われる；
    重要性ウエート計算ユニットは、重要性確率密度により各粒子の重要性ウエートを計算することに使われる；
    判断ユニットは、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断することに使われ、満足しない場合、粒子セット生成ユニットに通知し告ぎの符号に対し粒子セットを生成する；
    リサンプリングユニットは、判断ユニットの結果が満足である場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行うことに使われる。
  17. 請求項１６記載のデコード装置において、
    前方ユニットで前記重要性ウエート計算ユニットは下記公式により重要性ウエート計算することである：
    その中、
    は粒子の重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
    は粒子の重要性確率密度である。
  18. 請求項１３記載のデコード装置において、
    前記後方ユニットが下記を含む：
    設定ユニットは、前方ユニットの計算結果により、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子を、この符号の推定値とし、並びに前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットの各粒子の前方プロセスの粒子重要性ウエートを、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで対応する各粒子の後方プロセスの粒子重要性ウエートとする；
    確率密度計算ユニットは、前記推定シーケンス後ろから数えて二個目の符号から一つ目の符号まで、現在符号と一個後の符号の間の確率密度を計算することに使われる；
    重要性ウエート再計算ユニットは、現在符号と一個後の符号の間の確率密度を計算された後に、この確率密度、一個後の符号の後方プロセスの粒子重要性ウエート、現在符号の前方プロセスの粒子重要性ウエートにより、現在符号の後方プロセスの粒子重要性ウエートを算出することに使われる。
  19. 請求項１３記載のデコード装置において、
    後方ユニットで重要性ウエート再計算ユニットは下記公式により現在符号対応の粒子セットで各粒子の重要性ウエートを再計算していることである：
    Nsは現在符号対応の粒子セット中の粒子数を示し、iとjは粒子インデックスを示し、バリューは1~Nsである;
    その中、
    は現在符号の前方プロセスの粒子重要性ウエートであり、
    は現在符号と一個後の符号の間の確率密度であり、
    は現在符号の後方プロセスの粒子重要性ウエートである。
  20. 請求項１３記載のデコード装置において、
    前記前方ユニットが下記を含む：
    初期化ユニットは、推定シーケンスを初期化することに使われ、その中、前記推定シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである；
    粒子セット生成ユニットは、推定シーケンスの一つ目の符号から最後の符号まで、現在符号に対し一つの粒子セットを生成することに使われる；
    重要性確率密度計算ユニットは、現在符号が粒子セットを生成した後、現在符号の各粒子とデコード待ちシーケンスの重要性確率密度を計算することに使われる；
    重要性ウエート計算ユニットは、重要性確率密度により各粒子の重要性ウエートを計算することに使われる；
    第一判断ユニットは、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断することに使われ、満足しない場合、粒子セット生成ユニットに通知し次の符号に対し粒子セットを生成する；
    第一リサンプリングユニットは、第一判断ユニットの結果が満足である場合、現在符号の粒子セットに対しリサンプリングを行うことに使われる。
  21. 請求項２０記載のデコード装置において、
    前方ユニットで前記重要性ウエート計算ユニットは下記公式により重要性ウエート計算している：
    その中、
    は粒子の前方フィルタ重要性ウエートであり、Nはデコード待ちシーケンス長さであり、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数であり、

    は粒子の重要性確率密度である。
  22. 請求項２０記載のデコード装置において、
    前記後方ユニットが下記を含む：
    設定ユニットは、前方フィルタユニットの計算結果により、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで重要性ウエート最大の粒子をこの符号の推定値とし、並びに前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで各粒子の前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを、前記推定シーケンスの最後の符号対応の粒子セットで対応する各粒子の後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートとすることに使われる；
    人工分布シーケンス構築ユニットは、一つの人工分布シーケンスを構築することに使われ、その中、前記人工分布シーケンスの長さはデコード待ちシーケンス長さと同じである；
    確率密度計算ユニットは、前記推定シーケンス最後の符号から一つ目の符号まで、デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度を計算することに使われる；
    補助確率密度計算ユニットは、デコード待ちシーケンスと現在符号の各粒子の確率密度と前記人工分布シーケンスにより、現在符号各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度を計算することに使われる；
    重要性ウエート再計算ユニットは、現在符号の各粒子の後方情報フィルタプロセスの補助確率密度により、それぞれ各粒子の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートを計算することに使われる。
  23. 請求項２０記載のデコード装置において、
    さらに第二判断ユニットと第二リサンプリングユニットを含み；
    前記第二判断ユニットは、現在符号の後方情報フィルタプロセスの重要性ウエートにより、現在符号対応の粒子セットがプリセットの粒子退化条件を満足するかを判断することに使われ、満足する場合、第二リサンプリングユニットに通知し現在符号の粒子セットに対しリサンプリングし、満足しない場合、確率密度計算ユニットに通知し前の符号に対し計算する。
  24. 請求項２２記載のデコード装置において、
    前記人工分布シーケンス構築ユニットが下記公式により前記人工分布シーケンスを構築する：
    その中、
    は前記人工分布シーケンスを示す；xtはt時刻の符号を示す；
    前記補助確率密度計算ユニットは公式
    により計算しており、その中、
    はデコード待ちシーケンスと現在符号各粒子の確率密度を示す；
    前記重要性ウエート再計算ユニットは下記公式により計算しており、
    その中、
    は粒子の後方情報フィルタ重要性ウエートで、Nはデコード待ちシーケンス長さで、Nsは現在符号対応の粒子セットの粒子数で、
    は粒子の補助確率密度である。
  25. 請求項２４記載のデコード装置において、
    ダブルフィルタ重み計算ユニットで、下記公式により、ダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを計算している：
    その中、
    はダブルフィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
    は前方フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示し、
    は後方情報フィルタプロセスの粒子重要性ウエートを示す；xt(k)はt時刻の符号の第k個粒子を示し、符号~は後方プロセスを示す。
JP2019518947A 2016-10-10 2017-09-26 前方後方平滑デコード方法、装置及びシステム Active JP6857720B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610886096.5A CN107919939B (zh) 2016-10-10 2016-10-10 适用于OvXDM***的双滤波平滑译码方法、装置及OvXDM***
CN201610886096.5 2016-10-10
CN201610886190.0 2016-10-10
CN201610886190.0A CN107919940A (zh) 2016-10-10 2016-10-10 适用于OvXDM***的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM***
PCT/CN2017/103311 WO2018068630A1 (zh) 2016-10-10 2017-09-26 前向后向平滑译码方法、装置及***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019537325A true JP2019537325A (ja) 2019-12-19
JP6857720B2 JP6857720B2 (ja) 2021-04-14

Family

ID=61905145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019518947A Active JP6857720B2 (ja) 2016-10-10 2017-09-26 前方後方平滑デコード方法、装置及びシステム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10707896B2 (ja)
EP (1) EP3525372A4 (ja)
JP (1) JP6857720B2 (ja)
KR (1) KR102239746B1 (ja)
WO (1) WO2018068630A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109545113B (zh) * 2018-09-30 2022-09-06 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种异常数据处理方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180322A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Toshiba Corp 信号推定方法および装置
US20110141918A1 (en) * 2009-09-13 2011-06-16 Research Institute Of Tsinghua University In Shenzhen Time division multiplexing method and system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3888135B2 (ja) * 2001-11-15 2007-02-28 日本電気株式会社 誤り訂正符号復号装置
CN101425870B (zh) * 2007-11-01 2011-08-10 中兴通讯股份有限公司 一种Turbo码迭代译码方法
CN101340266A (zh) * 2008-06-06 2009-01-07 山东大学 一种基于粒子滤波器和神经网络的双选择性信道跟踪方法
US9448298B2 (en) * 2012-09-28 2016-09-20 Qualcomm Incorporated Techniques for faster time-to-first-fix
US9410979B2 (en) * 2014-09-23 2016-08-09 Fitbit, Inc. Hybrid angular motion sensors
CN107431562B (zh) 2015-04-06 2021-06-18 Lg电子株式会社 用于发送和接收广播信号的设备和方法
CN104899921B (zh) * 2015-06-04 2017-12-22 杭州电子科技大学 基于多模态自编码模型的单视角视频人体姿态恢复方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180322A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Toshiba Corp 信号推定方法および装置
US20110141918A1 (en) * 2009-09-13 2011-06-16 Research Institute Of Tsinghua University In Shenzhen Time division multiplexing method and system

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAO QIU ET AL.: "Rao-Blackwellized particle forward filtering backward smoothing with application to blind source sep", 2014 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL PROCESSING (ICSP), JPN6020022836, 22 January 2015 (2015-01-22), pages 221 - 224, ISSN: 0004295862 *
S. SAHA ET AL.: "A new approach to particle based smoothed marginal MAP", 2008 16TH EUROPEAN SIGNAL PROCESSING CONFERENCE, JPN6020022835, 6 April 2015 (2015-04-06), ISSN: 0004295861 *
SAIKAT SAHA ET AL.: "Particle Based Smoothed Marginal MAP Estimation for General State Space Models", IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, vol. Volume 61, Issue 2, JPN6020022830, 9 October 2012 (2012-10-09), pages 264 - 273, ISSN: 0004295859 *
STEFFEN BAREMBRUCH ET AL.: "On Approximate Maximum-Likelihood Methods for Blind Identification: How to Cope With the Curse of Di", IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, vol. Volume 57, Issue 11, JPN6020022833, 2 June 2009 (2009-06-02), pages 4247 - 4259, ISSN: 0004295860 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6857720B2 (ja) 2021-04-14
EP3525372A4 (en) 2020-06-17
US20190238155A1 (en) 2019-08-01
EP3525372A1 (en) 2019-08-14
KR102239746B1 (ko) 2021-04-12
WO2018068630A1 (zh) 2018-04-19
KR20190055249A (ko) 2019-05-22
US10707896B2 (en) 2020-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5430661B2 (ja) ハードリミットされた信号についてのチャネル推定および等化
CN111712835A (zh) 数据传输***中的信道建模
CN105356971B (zh) 一种基于概率计算的scma译码器
WO2012149705A1 (zh) 一种网络流量的长期预测方法及装置
CN111711455B (zh) 一种基于神经网络的极化码bp译码方法
JP2019535196A (ja) 重複多重に基づく変調復調方法と装置
WO2006015243A2 (en) Modified soft output viterbi algorithm for truncated trellis
WO2016029405A1 (zh) 一种基于多目标遗传的译码方法及装置
JP2019537325A (ja) 前方後方平滑デコード方法、装置及びシステム
CN113852443B (zh) Scma***中一种低复杂度多用户检测方法
CN107018102B (zh) 基于Ungerboeck模型的超奈奎斯特信号检测方法
CN110166060B (zh) 高吞吐流水线型极化码bp译码器及其实现方法
Kahraman et al. Folded successive cancelation decoding of polar codes
JP6744982B2 (ja) ＯｖＸＤＭシステムに適用される一種類のファストデコード方法、装置及びＯｖＸＤＭシステム
GB2426898A (en) Symbol detection comprising reduced state forward backward recursion
CN107919939B (zh) 适用于OvXDM***的双滤波平滑译码方法、装置及OvXDM***
KR20140112744A (ko) Ldpc 부호의 복호 방법 및 장치
CN114448570A (zh) 一种分布式联合信源信道编码***的深度学习译码方法
CN109714285A (zh) 一种基于可靠度的连续相位解调方法
WO2018019109A1 (zh) 基于重叠复用的译码方法、装置和***
CN103563280A (zh) 一种上行接收方法及装置
WO2018072480A1 (zh) 重叠复用***的译码方法和装置
CN107919940A (zh) 适用于OvXDM***的前向后向平滑译码方法、装置及OvXDM***
Gong et al. OFDM joint data detection and phase noise cancellation for constant modulus modulations
CN103916141A (zh) Turbo码译码方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190408

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190408

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20190808

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210322

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6857720

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150