JP2001285147A - 自動等化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線伝送路において複数マルチパス・エコー
が生じた場合であっても、データ誤りの発生率を低くす
る。 【解決手段】 受信するトレーニング信号による相関値
出力のピーク値に応じたタイミング位相で、フレーム同
期を行うことで自動等化の等化引き込みができるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変調された伝送信号
を復調する復調回路における自動等化回路のフレーム同
期手段の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】伝送装置の変調回路側から送信された伝
送信号は伝送路で波形歪みやエコーなどが加えられ、伝
送品質が劣化する場合がある。そのため、受信された信
号について送信時点の品質に等しくするための波形等化
回路を復調回路側に有し、その波形等化を行う。ここ
で、自動等化回路の等化特性を、送信時点の品質に等し
い等化波形が得られる状態、すなわち、等化状態とする
ために、変調回路側（送信側）から所定のパターンを有
するトレーニング信号と呼ばれる信号が、所定のフレー
ム周期でもって復調回路側（受信側）へ伝送されてい
る。受信側では送信側で発生され送信されたトレーニン
グ信号と全く同一のパターンのトレーニング信号を上述
のフレーム周期に同期して発生させ、受信されたトレー
ニング信号とその発生されたトレーニング信号との差を
とり、その差に応じて自動等化器に用いられているトラ
ンスバーサルフィルタに係わるタップ係数値の更新を行
なう。そして、上述の差が無くなるようにされるまでタ
ップ係数値が更新されることで、自動等化器の等化特性
が等化状態にされる。

【０００３】なお、この等化特性設定のアルゴリズムに
ついては、例えば、電子通信学会編、宮川 洋 ほか著
『ディジタル信号処理』昭和５０年１１月、ｐｐ２３１
〜２４３に開示されている。以下、図２を用いて、従来
の技術の自動等化回路におけるフレーム同期について説
明する。

【０００４】受信側の復調回路において受信された搬送
波周波数ｆの変調信号は、アナログＢＰＦ（帯域ろ波
器）１に入力され、ここで帯域制限された上でＡＧＣ
（自動利得制御部）２により、受信されたときのレベル
にかかわらず、一定のレベルにされてからＡ／Ｄコンバ
ータ（アナログ−デジタル変換器）３に入力され、デジ
タル化されて受信電力計算部４と乗算器５に供給され
る。

【０００５】そして、受信電力計算部４では、Ａ／Ｄコ
ンバータ３から出力されるデジタル信号に基づいて、受
信された信号のレベルが計算され、それがＡＧＣ２の制
御入力にフィードバックされ、この結果、Ａ／Ｄコンバ
ータ３には、結果的に一定レベルにされたデジタル信号
が入力されるようになる。一方、乗算器５に入力された
デジタル信号は、ここで正弦波発生器７から供給されて
いる周波数ｆの正弦波信号ｃｏｓ（ωｔ）と乗算される
と共に、位相シフト器６を介してπ／２位相シフトされ
た正弦波信号ｓｉｎ（ωｔ）とも乗算され、同相成分
（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）が取り出される。な
お、ここでω＝２πｆである。

【０００６】さらに、乗算器５から出力された同相成分
（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）は、夫々ロールオフフ
ィルタ８により波形整形され、出力信号Ｉｒ、Ｑｒとし
て取り出されて自動等化器９に供給される。そして、こ
の自動等化器９により等化されたデータ信号Ｉａ、Ｑａ
が識別器１０に入力され、ここで送信側から送られた送
信点を識別し、この識別結果がデータ信号Ｉｄ、Ｑｄと
して出力され、これらがＰ／Ｓ変換器（並列／直列変換
器）１１により直列信号に変換され、復調された受信デ
ータが得られることになる。

【０００７】ところで、自動等化器９の等化特性の設定
は、次のようにして行われる。すなわち、所定のフォー
マットのトレーニング信号と呼ばれる信号を基準の信号
として設定しておき、図４に示すようにデータ信号の伝
送開始に先立って、このトレーニング信号が送信側から
受信側に送信されるようにし、このトレーニング信号に
より上記した等化特性の設定を行い、その設定完了後は
本来のデータ信号の伝送処理に移行することを繰り返す
ようにしている。

【０００８】このとき、受信側では、受信されたトレー
ニング信号をトレーニング信号発生器１８から発生され
ているトレーニング信号と比較し、その差を誤差として
この誤差に応じて自動等化器９の等化特性を変えて行
き、その誤差が最も小さくなったところで、その等化特
性を自動等化器９に設定することで、自動等化器９が等
化状態にされる。

【０００９】そこで、トレーニング信号により自動等化
器９を等化状態にするための、いわゆる等化引き込み動
作を行なうためには、トレーニング信号が受信されたこ
とを検出する必要がある。トレーニング信号のパターン
としては、Ｍ系列のＰＮ（擬似ランダム）パターンを用
いるのが一般的であり、この場合、ＰＮパターンの一部
のパターン（以下、特定パターンと称す）を相関器１２
の相関係数とする。相関器１２では、ロールオフフィル
タ８からの出力信号Ｉｒ、Ｑｒを入力し、その入力され
た信号と上述の相関係数の特定パターンを比較すること
でその相関値を得る。そのため、それらのパターンが一
致した時にはその相関値が大きい相関信号が出力され、
一方、パターンが一致しない時には、出力される相関信
号の値が小さくなる。

【００１０】その相関信号の様子を図５に示す。この図
において、トレーニング信号（Ｉ〜Ｍ）の一部（Ｊ〜
Ｋ）を相関用のパターンとして、その極性と一致したパ
ターンを相関器１２の相関係数とする。また、当然のこ
とながら相関用のパターンは、トレーニング信号の中で
１回のみしか発生しないパターンとする。例えば、相関
係数としては、通常トランスバーサルフィルタのタップ
数を２０タップ以上として、２０シンボル分以上のパタ
ーンとする。そのようにした上で、相関器１２の出力信
号としては、図５に示すようにトレーニング信号の相関
パターン（Ｊ〜Ｋ）と相関器１２の相関係数との一致が
あったときに大きな値となり、それ以外のときには大き
な値が出力されない。

【００１１】相関器１２から出力された相関信号の値
（相関値）は、比較器２２でスレッショルド値ＴＨと比
較される。その比較により、相関値の大きさがスレッシ
ョルド値を越えた時にはトレーニング信号中の特定パタ
ーンを受信したとみなせる。この特定パターンの位置が
受信されたトレーニング信号のどの位置にあるかは、あ
らかじめ決められているので、これにより、受信信号を
基にクロック再生器１４で再生されたクロック信号と、
比較器２２の出力信号とがフレームパルス発生器１９に
入力されることで、このフレームパルス発生器１９で
は、受信している信号のフレーム構成が分かり、そのフ
レーム構成を示す信号がフレームパルス発生器１９から
パルス発生器２０へ出力され、パルス発生器２０では入
力された信号を基に次のフレームからのトレーニング信
号の先頭が決定され、そのフレーム信号の位置を示す信
号が出力されることになる。

【００１２】以上のようにして受信されたトレーニング
信号の先頭が決定され、パルス発生器２０からの信号で
もってスィッチ回路１６の接点をオフすると共に、パル
ス発生器２０からの信号はタップ係数更新器１５にも入
力され、そこで、上に述べたような等化特性を変えてい
くことを開始するようにしてある。この結果、送信側か
ら送信されたトレーニング信号が受信側で検出されてい
る間は、すなわち、パルス発生器２０からの信号がフレ
ーム信号の位置を示している期間は、自動等化器９の出
力信号Ｉａ、Ｑａが加算器１７に供給されるが、このと
き加算器１７の減算入力には、送信側で発生されている
トレーニング信号のフォーマットと同じフォーマットの
トレーニング信号Ｉｔ、Ｑｔがトレーニング信号発生器
１８から供給されている。

【００１３】そこで、これらの加算器１７の出力には、
自動等化器９の出力Ｉａ、Ｑａと、基準トレーニング信
号Ｉｔ、Ｑｔの夫々の差である等化誤差信号Ｅｉ、Ｅｑ
が取り出される。これにより、タップ係数更新器１５
は、これら加算器１７の出力信号を等化誤差信号Ｅｉ、
Ｅｑとして入力し、所定の最小誤差法による等化処理ア
ルゴリズムに従って自動等化器９のタップ係数を更新す
る。

【００１４】ところで、無線信号でもって伝送するよう
な場合には、その伝送経路の状況に応じてマルチパス・
エコーが生じることがる。このマルチパス・エコーは、
図６に示したように、メインパスを通過する信号ｍに対
して、例えば建物などのような電波を反射する反射体Ａ
により電波が反射され、その反射波が受信されることで
生じるものである。この場合、マルチパス・エコー信号
ａについては、復調器Ｒｘ２５でデータを再生する場合
にそのエコー信号が雑音成分となるので、その影響度に
よっては正しく受信データを再生することができない場
合がある。

【００１５】ここで、トレーニング信号の特定パターン
を相関器１２と比較器２２との組み合わせでもって検出
することになるが、一般的には図８に示したようにメイ
ンパス信号ｍが時間的にマルチパス・エコー信号ａより
も早く受信されるので、比較器２２で先にスレッショル
ド値を越えた時点でもって、メインパス信号ｍにおける
トレーニング信号に含まれる特定パターンを受信した時
点であると判定できるので、この最初のパルス・タイミ
ングでもって受信信号のフレーム構成を検出するように
し、さらに次のフレームのトレーニング信号でもって、
自動等化器９を等化引き込みさせることにより、メイン
パス信号ｍを等化して正しく受信データが再生できるよ
うにしてある。

【００１６】ところが、図７に示したように、遮蔽物Ｃ
によりメインパス信号が受信できず、建物等で反射した
信号を用いて受信データを再生しなければならない場合
がある。この場合、マルチパス・エコー信号ｂが反射物
Ｂによって反射され復調器Ｒｘ２５で受信されると共
に、マルチパス・エコー信号ｄが反射物Ｄによって反射
され復調器Ｒｘ２５で受信されるとする。そして、反射
物Ｄでの反射率が反射物Ｂでの反射率よりも悪い場合に
は、マルチパス・エコー信号ｄのレベルは、マルチパス
・エコー信号ｂのレベルに比べて低くなる。復調器Ｒｘ
２５では、伝送路の状況により受信される雑音や伝送装
置の内部で所定の雑音が発生し、それが復調処理されて
データ誤りを起こす場合がある。そのため、Ｓ／Ｎ比を
大きくしてそのデータ誤りを少なくするために、なるべ
く高い受信レベルで復調側から送信された信号を受信す
ることが望ましい。従って、図７に示すような場合に
は、よりレベルの大きいマルチパス・エコー信号ｂを自
動等化器９で等化し、そのマルチパス・エコー信号ｂか
ら受信データを再生することになる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような、トレー
ニング信号の特定パターンを検出する相関器１２とその
出力信号を比較器２２で検出する従来の技術によって
は、図１２に示したように、よりレベルの小さいマルチ
パス・エコー信号ｄがマルチパス・エコー信号ｂよりも
先にスレッショルド値を越える時点を基準にしてフレー
ム構成を推定することになる。そのため、マルチパス・
エコー信号ｄに係わるフレーム構成を基準にして自動等
化器を等化引き込みさせ、マルチパス・エコー信号ｄを
等化することになり、従って、マルチパス・エコー信号
ｂよりもＳ／Ｎ比の悪い信号でもって受信データを再生
することでは、データ誤りの発生する確率がより大きく
なってしまう。

【００１８】本発明の目的は、複数のマルチパス・エコ
ー信号が受信されるような場合に、それらマルチパス・
エコー信号のうち最もレベルの高い信号でもって等化引
き込みを実現させることで、受信データの誤る確率をよ
り小さくすることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、受信されたトレーニング信号に基づい
て、データ信号の復調に必要な等化特性を自動的に更新
設定する方式の自動等化回路において、前記受信された
トレーニング信号と所定パターンとの相関信号の値をピ
ーク検出する手段と、前記ピーク検出手段により検出さ
れた相関信号ピークのタイミングに応じて前記等化特性
を更新設定するものである。

【００２０】これにより、複数存在するマルチパス・エ
コーのうち、最も受信レベルの高い信号によってデータ
再生をすることができる。また、メインパス信号が受信
される場合にも、最もレベルの高いメインパス信号でも
って等化引き込みをすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の自
動等化回路のブロック構成を示す図である。この図にお
いて、アナログＢＰＦ１からＰ／Ｓ変換器１１までの構
成は、図２で説明した従来技術による自動等化回路と同
じである。

【００２２】そして、クロック再生器１４、フレームパ
ルス発生器１９およびパルス発生器２０とに応じ、パル
ス発生器２０からフレーム信号の位置を示す信号が出力
され、その信号でもってスィッチ回路１６の接点をオフ
すると共に、パルス発生器２０からの信号はタップ係数
更新器１５へも入力され、そこで、上に述べたような等
化特性を変えていくことを開始するようにし、パルス発
生器２０からの信号がフレーム信号の位置を示している
期間は、自動等化器９の出力信号Ｉａ、Ｑａとトレーニ
ング信号発生器１８からのトレーニング信号Ｉｔ、Ｑｔ
とが加算器１７でそれぞれの差である等化誤差信号Ｅ
ｉ、Ｅｑが取り出され、これにより、タップ係数更新器
１５が、所定の最小誤差法による等化処理アルゴリズム
に従って自動等化器９のタップ係数を更新するという点
も同じである。

【００２３】従って、この図１の実施例が、図２の技術
と異なる点は、比較器２２が省かれていることと、その
代わりに相関器１２からの相関信号を入力するピーク検
出器１３を設けたように構成した点である。ここで、ピ
ーク検出器１３は、例えば、図３に示すような回路で実
現できる。この図において、相関器１２からピーク検出
器１３に入力された信号は、ラッチ回路１３２にラッチ
されている値（ＴＨＬ）との比較が行なわれる。その比
較の結果、「入力信号＞ＴＨＬ」の場合には、比較器１
３３の出力がＨＩＧＨ（ＯＮ）になり、ＡＮＤ回路１３
１が開くことでピーク検出器１３へ入力された信号がラ
ッチ回路１３２でラッチされ、そうすることでＴＨＬの
値が、その入力された信号の値に置き換えられる。

【００２４】次からの比較動作としては、この新しいＴ
ＨＬとの比較が比較器１３３で行なわれる。その比較の
結果、「入力信号＜ＴＨＬ＞の場合には、ＡＮＤ回路１
３１が閉じたままとなるので、ＴＨＬは前の値のままで
変化しない。以上のような動作を繰り返すことで、入力
された信号の値のうち最大の値がラッチ回路１３３に保
持され、「入力信号＞ＴＨＬ」の時に、比較器１３３出
力される信号がＨＩＧＨ（ＯＮ）になっている。

【００２５】従って、入力された信号の値が最大値のと
きに比較器１３３から出力される信号がＨＩＧＨにな
り、それ以降はＨＩＧＨとはならない。従って、ラッチ
回路１３２をフレームパルスのスタート時に毎回リセッ
トすることにより、トレーニング信号のパターンが相関
パターンと一致したときにピーク検出器１３から出力さ
れるパルスがそのフレームにおいて出力される最後のパ
ルスとなり、このピーク検出器１３からの出力信号でフ
レームカウンタ１９をリセットすることで、図１０に示
したようなパルス波形の信号がフレームカウンタ１９か
ら出力される。

【００２６】このフレームカウンタ１９の出力信号を用
いることで、パルス発生器２０では、図１０に示したよ
うな出力パルス信号が得られる。この出力パルス信号に
応じて、自動等化器９の等化引き込みを行なうトレーニ
ング信号発生器１８やタップ更新計算器１５の動作とし
ては、受信された信号のフレームのタイミングに同期し
て動作することができ、そのことにより、自動等化器９
のタップ係数が所定の等化アルゴリズムにより伝送路の
状態に応じた等化引き込みを行なうことが可能な値とす
ることができる。

【００２７】そのようにして、トレーニング信号受信終
了時には、自動等化器９が等化状態になり、その後、デ
ータを受信するときにはパルス発生器２０の出力信号に
応じてスイッチ１６がオンに切り換えられて、自動等化
器９で等化された受信信号が識別器１０へ入力され、こ
こで、自動等化出力が識別され、並列／直列変換器１１
にてシリアルデータに変換された上で、受信データ信号
として後段（図示せず）へ出力される。

【００２８】このように、相関器の出力信号をピーク検
出器にて、相関値のピークを検出してそれにより、自動
等化器を等化引き込みを行なうことにより、図６と図８
とに示したような通常のマルチパス・エコーがあるよう
な場合、メインパス信号ｍの相関値がマルチパス・エコ
ー信号ａに比べて大きいので、メインパス信号ｍに同期
して自動等化器が等化引き込みをされるので、マルチパ
ス・エコー信号ａを等化して、自動等化器出力ではこの
影響を無くして、受信データを正しく再生する。

【００２９】また、図１０と図１２とに示したようなマ
ルチパス・エコーがある場合にも、相関器１２から出力
される相関値は、マルチパス・エコー信号ｂの方が、マ
ルチパス・エコー信号ｄよりもレベルが大きいので、ピ
ーク検出器１３により、マルチパス・エコーｂに同期し
て自動等化器が等化引き込みされる。そのため、マルチ
パス・エコー信号ｄの影響が除かれるようにを等化が行
われて、自動等化器出力ではこの影響が無くなり、受信
データを正しく再生できる。

【００３０】

【発明の効果】相関器のピークを検出して、それに同期
して自動等化器の等化引き込みをすることにより、より
相関の大きな信号、そなわち、よりＳ／Ｎ比の大きな信
号を用いて自動等化のためのフレーム同期を行うように
して受信データの再生ができるので、受信データが正し
く再生され、データ誤りの発生する確率をより小さくす
ることが可能である。

【００３１】また、マルチパス・エコーが複数存在する
場合にも、それらの相関値のピークを検出することによ
り、最もＳ／Ｎ比の高い信号でもってフレーム同期を行
うことができるので、同様にデータ誤りの発生確率をよ
り小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の自動等化回路のブロック構
成を示す図

【図２】従来の技術による自動等化回路のブロック構成
例を示す図

【図３】ピーク検出器１３のブロック構成例を示す図

【図４】トレーニング信号とデータ信号との繰り返し伝
送のようすを説明する図

【図５】トレーニング信号と相関器出力信号との関係を
説明する図

【図６】マルチパス・エコー発生のようすを説明する図

【図７】マルチパス・エコー発生のようすを説明する図

【図８】マルチパス・エコー発生時の相関器出力信号と
比較器出力信号の関係を説明する図

【図９】マルチパス・エコー発生時の相関器出力信号と
比較器出力信号の関係を説明する図

【図１０】本発明の自動等化器の動作を説明するための
タイミングチャート

【符号の説明】

１：アナログＢＰＦ、２：ＡＧＣ、３：Ａ／Ｄコンバー
タ、４：受信電力計算器、５：乗算器、６：位相シフト
器、７：正弦波発生器、８：ロールオフフィルタ、９：
自動等化器、１０：識別器、１１：並列／直列変換器、
１２：相関器、１３：ピーク検出器、１４：クロック再
生器、１５：タップ係数更新器、１６：スイッチ、１
７：加算器、１８：トレーニング信号発生器、１９：フ
レームパルス発生器、２０：パルス発生器、２２、１３
３：比較器、２４：変調器、２５：復調器、２６、２
７、２９：反射物、２８：遮蔽物、１３１：ＡＮＤ回
路、１３２：ラッチ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 27/22 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信されたトレーニング信号に基づい
   て、データ信号の復調に必要な等化特性を自動的に更新
   設定する方式の自動等化回路において、前記受信された
   トレーニング信号と所定パターンとの相関値をピーク検
   出する手段と、前記ピーク検出手段により検出された相
   関信号ピークのタイミングに応じて前記等化特性を更新
   設定することを特徴とする自動等化回路。