JP3958874B2

JP3958874B2 - 直交復調器及び直交復調方法

Info

Publication number: JP3958874B2
Application number: JP19030698A
Authority: JP
Inventors: 千郁子中原
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2018-07-06
Also published as: JP2000020503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォルシュ変換行列を用いて直交変調されている入力データを直交復調し復調シンボルを求める直交復調器及び直交復調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
ＣＤＭＡ方式携帯自動車電話（ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｔ５３及びＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５参照）では、信号の無線送信に際して、ヴィタビ符号化、インターリーブ、６４次直交変調、スペクトラム拡散、Ｄ／Ａ変換等を施す。６４次直交変調によって得られる１変調シンボルは、次の式
【数１】

により表される６４次ウォルシュ変換行列を用いて生成される６４次のベクトルであり、従って受信側への入力データＤ（６４）は次の式
【数２】

で表される。この入力データＤ（６４）を直交復調するには、６４次ウォルシュ変換行列Ｗの各インデクス（各行）との相関を求め、相関が最大となるインデクス（行）の番号Ｊ（以下、「逆変換値」と呼ぶ）を特定すればよい。即ち、６４次ウォルシュ変換行列Ｗの６４個の行のうち、入力データＤ（６４）との相関が最大となる行のデータが、復調シンボルとなる。
【０００３】
より具体的には、図４に示すように、６４次の高速ウォルシュ逆変換部１０を設け、受信用のバッファ（図示せず）から与えられる入力データＤ（６４）をこの高速ウォルシュ逆変換部１０にて逆変換値Ｊに変換する。その際、高速ウォルシュ逆変換部１０は、まず、バッファからの入力データＤ（６４）を、第０ステージ用のベクトルｄ₀（６４）に代入する処理
【数３】

を実行する。高速ウォルシュ逆変換部１０は、ベクトルｄ₀（６４）を構成する全てのデータに関し、次の式
【数４】

に示される処理を、第６ステージに至るまで繰り返し実行する。この式の右辺に示されている処理は２×２直交行列を乗ずる処理であり、この式の左辺に示されている処理はインデクスの入れ替え処理であるから、第０ステージから第６ステージに至る処理を概念的に表すと、次の式
【数５】

の如き処理となる。第６ステージに至った段階で得られる６４次のベクトルｄ₆（６４）を構成するデータｄ₆０，ｄ₆１，ｄ₆２，ｄ₆３，…，ｄ₆６３のうち、最大のものが属する行の番号（インデクス）が、上述の逆変換値Ｊである。
【０００４】
しかし、このような方法で直交復調を行うと、演算回数が多くなり処理の高速化に際して支障となる。具体的には、入力データＤ（６４）を構成するデータの個数が６４個あり、ステージが第６ステージまであるため、２×２直交行列を乗じてインデクスを入れ替える演算の回数が、６４×６＝３８４回にもなる。また、第６ステージにて得られる６４個のデータｄ₆０，ｄ₆１，ｄ₆２，ｄ₆３，…，ｄ₆６３の中から最大値を求めるためには、比較処理を６４回行わねばならない。このように演算や比較の回数が多いと、直交復調を短時間で終わらせるのは難しくなる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の目的の一つは、直交復調の際に実行する演算や比較の回数を低減し、以て直交復調の高速化を達成することにある。
【０００６】
このような目的を達成すべく、本発明に係る直交復調器は、（１）Ｎ次ウォルシュ変換されているＮ次元の入力データ（但しＮ＝２^M、Ｍ：２以上の自然数）から、その第（ｋＮ／４）〜第（（ｋ＋１）Ｎ／４−１））インデクスに係る要素データのブロック（但しｋ＝０，１，２，３：ブロック番号）を、各ｋについて取り出すデータブロック化手段と、（２）取り出したブロックのうち１個にＮ／４次ウォルシュ逆変換を施すことにより、上記入力データの一部において相関値が最大となるインデクスを求め、基準逆変換値とするウォルシュ逆変換手段と、（３）インデクスの順に従い要素データ同士の符号を比較しその一致個数又は不一致個数を求める処理を、Ｎ／４次ウォルシュ逆変換の対象とされたブロックと他の少なくとも２個のブロックとの間で行うことにより、相関値が最大となるブロックのブロック番号を直接的又は間接的に特定する指標値を求める符号比較手段と、（４）上記指標値にて特定されているブロックのブロック番号ｋから求めたｋＮ／４を上記基準変換値に加算することにより、復調シンボルを特定するインデクスを決定する逆変換値決定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る直交復調方法は、（１）Ｎ次ウォルシュ変換されているＮ次元の入力データから、その第（ｋＮ／４）〜第（（ｋ＋１）Ｎ／４−１））インデクスに係る要素データのブロックを、各ｋについて取り出すステップと、（２）取り出したブロックのうち１個にＮ／４次ウォルシュ逆変換を施すことにより、上記入力データの一部において相関値が最大となるインデクスを求め、基準逆変換値とするステップと、（３）インデクスの順に従い要素データ同士の符号を比較しその一致個数又は不一致個数を求める処理を、Ｎ／４次ウォルシュ逆変換の対象とされたブロックと他の少なくとも２個のブロックとの間で行うことにより、相関値が最大となるブロックのブロック番号を直接的又は間接的に特定する指標値を求めるステップと、（４）上記指標値にて特定されているブロックのブロック番号ｋから求めたｋＮ／４を上記基準変換値に加算することにより、復調シンボルを特定するインデクスを決定するステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明においては、Ｎ次ウォルシュ変換されている入力データをそのインデクスの順に従い４個のブロックに分割し、そのうち１個のブロックについてＮ／４次ウォルシュ逆変換を実行することにより、入力データの四半部において相関が最大となるインデクスを求めている。本発明においては、他方で、Ｎ／４次ウォルシュ逆変換の対象となったブロックを含む少なくとも３個のブロックに関し、インデクスの順に従い各インデクスのデータ同士の符号一致判定を行い、その結果から、相関が最大となるインデクスが属するブロックを特定している。そして、本発明では、相関が最大となるインデクスが属するブロックを特定する指標値と、入力データの四半部において相関が最大となるインデクス即ち基準逆変換値とに基づき、復調シンボルを特定するインデクスを決定している。
【０００９】
従って、本発明によれば、Ｎ次ウォルシュ逆変換に代えてＮ／４次ウォルシュ逆変換を行えばよいため、ウォルシュ逆変換の際のステージ数が２ステージ減りまたウォルシュ逆変換の対象となるデータ数が従来の１／４となる結果、２×２直交行列を乗じインデクスを入れ替える演算の回数が減る。また、ウォルシュ逆変換の対象となるデータ数が従来の１／４となる結果、ウォルシュ逆変換の最終ステージにおける比較の回数も従来の１／４に減る。なお、符号一致比較を新たに導入している分だけ比較の回数が増えるが、その回数はＮ／２回に抑えることができるため、その分を差し引いても、全体としては、演算回数や比較回数が従来よりも少なくなる。
【００１０】
このようにして、本発明では、従来よりも高速化が可能な直交復調を実現している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、Ｎ＝６４（即ちＭ＝６）の場合を例とするが、本発明は、Ｍが２以上であるさまざまなケースに適用することができる。
【００１２】
図１に、本発明の一実施形態にかかる直交復調器の構成を示す。この図に示す直交復調器は、データブロック化部１２、高速ウォルシュ逆変換部１４、符号比較部１６及び逆変換値決定部１８から構成されている。データブロック化部１２は、次の式
【数６】

に示すように、６４次の入力データＤ（６４）を４個のデータブロックＤＢ₀（０），ＤＢ₀（１）〜ＤＢ₀（３）に分割する。この分割は、上の式及び図２に示すように、入力データＤ（６４）のインデクスの順に従って行う。
【００１３】
高速ウォルシュ逆変換部１４は、従来技術における高速ウォルシュ逆変換部１０と異なり、１６次の高速ウォルシュ逆変換をデータブロックＤＢ₀（０）に施す。６４次ではなく１６次の高速ウォルシュ逆変換を実行しているため前述の従来技術に比べステージ数が６から４に減ることや、６４次の入力データＤ（６４）ではなく１６次のデータブロックＤＢ₀（０）を高速ウォルシュ逆変換の対象としているため、高速ウォルシュ逆変換に供されるデータの量が１／４になることに、留意されたい。
【００１４】
他方、符号比較部１６は、次の式
【数７】

及び図３に示されているように、データブロックＤＢ₀（０）とデータブロックＤＢ₀（１）との符号比較及びデータブロックＤＢ₀（０）とデータブロックＤＢ₀（２）との符号比較を行う。この符号比較は、上の式に示されているように、インデクスの順に行う。符号比較部１６は、データブロックＤＢ₀（０）とデータブロックＤＢ₀（１）との符号比較の結果、符号（正負）が一致しなかったデータの個数をＳ１とする。同様に、データブロックＤＢ₀（０）とデータブロックＤＢ₀（２）との符号比較の結果、その符号（正負）が一致しなかったデータの個数をＳ２とする。
【００１５】
逆変換値決定部１８は、次の式
【数８】

に示されている論理に従い、逆変換値Ｊを求める。上の式中、小文字のｊは、高速ウォルシュ逆変換部１４において求められたインデクスｊ、即ちデータブロックＤＢ₀（０）において相関最大となったインデクスであり、本実施形態では基準逆変換値と呼んでいる。また、上式中の条件Ｉは、データブロックＤＢ₀（０）に属するインデクスに相関値最大のインデクス即ち逆変換値Ｊが存すると判定する条件であり、条件IIは、データブロックＤＢ₀（２）に属するインデクスに逆変換値Ｊが存すると判定する条件であり、条件IIIは、データブロックＤＢ₀（１）に属するインデクスに逆変換値Ｊが存すると判定する条件であり、条件IVは、データブロックＤＢ₀（３）に属するインデクスに逆変換値Ｊが存すると判定する条件である。このようにして得られた逆変換値Ｊは、従来技術におけるＪと同様、相関が最大となるインデクス即ち復調シンボルを特定する情報となる。
【００１６】
ここで、上述の符号比較及び逆変換値決定論理により逆変換値Ｊを決定できる理由に関し、一例を以て説明する。但し、説明の簡便化のため、上述のＮ＝６４（即ちＭ＝６）の例ではなくＮ＝８（即ちＭ＝３）の場合を例とする。本発明においては、Ｎ次ウォルシュ変換行列を用いて直交変調されている入力データを、Ｎ／４次ウォルシュ変換行列との相関判定・検出により直交復調するのであるから、Ｎ＝８の場合には、次の式
【数９】

に示す８次ウォルシュ変換行列Ｗ｜_N=8を直交変調の際に用い、２次ウォルシュ変換行列Ｗ｜_N=2との相関を求めて直交復調を行う。
【００１７】
この場合、入力データは次の式
【数１０】

で与えられるＤ（８）となり、データブロックＤＢ₀（０）〜ＤＢ₀（３）は、それぞれ次の式
【数１１】

で与えられる２次のベクトルとなる。この例において基準逆変換値ｊを求める演算は、データブロックＤＢ₀（０）が２次ウォルシュ変換行列Ｗ｜_N=2のどの行との間で最も大きな相関を示すか、を検出する処理であるから、例えば次の式
【数１２】

に示されている４個のケース（１）〜（４）のうちケース（１）、（３）及び（４）ではｊ＝０となり、ケース（２）ではｊ＝１となる。
【００１８】
また、先に述べたＮ＝６４の例では、逆変換値Ｊを決定する際の指標値Ｓ１及びＳ２についての判定のしきい値を８としていたが、このしきい値はより一般的に表現すればＮ／８（即ち１個のデータブロックを構成するデータの個数の１／２）で与えられるものであり、従って、いま考えているＮ＝８の例ではこのしきい値は１となる。ケース（１）及び（２）ではＳ１＝０及びＳ２＝０、ケース（３）ではＳ１＝２及びＳ２＝０、ケース（４）ではＳ１＝２及びＳ２＝２であるから、ケース（１）及び（２）では条件Ｉが、ケース（３）では条件IIIが、そしてケース（４）では条件IVが、それぞれ成り立つ。このことと、先に示した基準逆変換値ｊの値から、ケース（１）〜（４）に関し順にＪ＝０、Ｊ＝１、Ｊ＝２又はＪ＝６が得られる。
【００１９】
しかるに、上の式に示した４個のケース（１）〜（４）は、それぞれ、８次ウォルシュ変換行列Ｗ｜_N=8の第０行、第１行、第２行及び第６行と一致するデータを入力データＤ（８）としたケースである。即ち、それぞれ、８次ウォルシュ逆変換を行ったときＪ＝０、Ｊ＝１、Ｊ＝２又はＪ＝６が得られるであろうケースである。このように、本発明において８次（より一般にはＮ次）ウォルシュ逆変換ではなく２次（Ｎ／４次）ウォルシュ逆変換を行うことで、逆変換値Ｊを求めることができるのは、当該ウォルシュ逆変換と並行して、相関が最大となるインデクスの所属先データブロックに関し、直交性を利用した判定を行うようにしているためである。
【００２０】
このように、本実施形態によれば、６４次の入力データＤ（６４）を直交復調し逆変換値Ｊを求めるに際して、１６次のデータブロックＤＢ₀（０）について１６次の高速ウォルシュ逆変換を行えばよいため、高速ウォルシュ逆変換部１４において２×２直交行列を常時インデクスを入れ替える演算の回数は、１６（データ数）×４（ステージ数）＝６４回ですむ。また、基準逆変換値ｊを求めるための比較の回数も１６回でよい。更に、データブロックＤＢ₀（０）とデータブロックＤＢ₀（１）との符号比較及びデータブロックＤＢ₀（０）とデータブロックＤＢ₀（２）との符号比較を新たに導入しているため、比較処理が３２回増えるけれども、これによる比較回数の増加は、高速ウォルシュ逆変換の際の比較回数の減少量に比べ小さい。比率で言えば、本実施形態では、従来技術に比べ、高速ウォルシュ逆変換の際の演算の回数は１／３倍となり、また高速ウォルシュ逆変換部１４及び符号比較部１６における比較の回数は従来技術の高速ウォルシュ逆変換部１０における比較の回数の２／３倍となる。これらのことから、本実施形態により、従来技術に比べ高速化に適する直交復調器が実現されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる直交復調器の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における入力データのブロック化を概念的に示す図である。
【図３】本実施形態における符号比較を概念的に示す図である。
【図４】一従来技術にかかる直交復調器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１２データブロック化部、１４高速ウォルシュ逆変換部、１６符号比較部、１８逆変換値決定部、Ｄ（６４）入力データ、ＤＢ₀（０）〜ＤＢ₀（３）データブロック、ｊ基準逆変換値、Ｓ１，Ｓ２指標値、Ｊ逆変換値。

Claims

Ｎ次ウォルシュ変換されているＮ次元の入力データ（但しＮ＝２^M、Ｍ：２以上の自然数）から、その第（ｋＮ／４）〜第（（ｋ＋１）Ｎ／４−１））インデクスに係る要素データのブロック（但しｋ＝０，１，２，３：ブロック番号）を、各ｋについて取り出すデータブロック化手段と、
取り出したブロックのうち１個にＮ／４次ウォルシュ逆変換を施すことにより、上記入力データの一部において相関値が最大となるインデクスを求め、基準逆変換値とするウォルシュ逆変換手段と、
インデクスの順に従い要素データ同士の符号を比較しその一致個数又は不一致個数を求める処理を、Ｎ／４次ウォルシュ逆変換の対象とされたブロックと他の少なくとも２個のブロックとの間で行うことにより、相関値が最大となるブロックのブロック番号を直接的又は間接的に特定する指標値を求める符号比較手段と、
上記指標値にて特定されているブロックのブロック番号ｋから求めたｋＮ／４を上記基準変換値に加算することにより、復調シンボルを特定するインデクスを決定する逆変換値決定手段と、
を備えることを特徴とする直交復調器。
Ｎ次ウォルシュ変換されているＮ次元の入力データ（但しＮ＝２^M、Ｍ：２以上の自然数）から、その第（ｋＮ／４）〜第（（ｋ＋１）Ｎ／４−１））インデクスに係る要素データのブロック（但しｋ＝０，１，２，３：ブロック番号）を、各ｋについて取り出すステップと、
取り出したブロックのうち１個にＮ／４次ウォルシュ逆変換を施すことにより、上記入力データの一部において相関値が最大となるインデクスを求め、基準逆変換値とするステップと、
インデクスの順に従い要素データ同士の符号を比較しその一致個数又は不一致個数を求める処理を、Ｎ／４次ウォルシュ逆変換の対象とされたブロックと他の少なくとも２個のブロックとの間で行うことにより、相関値が最大となるブロックのブロック番号を直接的又は間接的に特定する指標値を求めるステップと、
上記指標値にて特定されているブロックのブロック番号ｋから求めたｋＮ／４を上記基準変換値に加算することにより、復調シンボルを特定するインデクスを決定するステップと、
を有することを特徴とする直交復調方法。