JP2006295293A - 等化装置および等化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を削減することができるとともに、受信環境の変化が生じた場合でも受信性能劣化を抑制すること。
【解決手段】 伝送路応答推定器１０１は、参照信号と受信信号とから伝送路応答を推定し、制御回路１０２へ出力する。また、誤り訂正・誤り検出器１０４は、等化器１０３において受信信号の等化処理を行った軟判定値から誤り検出を行い、誤り検出信号を制御回路１０２へ出力する。制御回路１０２は、伝送路応答のなかで電力レベルの閾値を上回る電力を持つ最も遅延の大きなものを検出し、その最も遅延の大きな伝送路応答までの個数を有効伝送路応答としてトレリス状態数を決定し、決定したトレリス状態数に応じて等化処理に必要なタップ数を決定すると共に、誤り検出結果から伝送路応答の電力レベルの閾値を制御し、同様に伝送路応答推定器１０１のタップ数を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体通信端末などにおいて用いる最尤系列推定器（ＭＬＳＥ）等の等化装置および等化方法に関する。

従来、移動体通信では、建造物による反射、回折、散乱により多重波伝搬経路が形成され多重波による干渉が発生し、移動体通信端末の移動に伴って受信信号の振幅及び位相が変動するマルチパスフェージングが発生する。また、伝搬遅延による到達時間差が無視できない場合、先行するシンボルが後続のシンボルに対して干渉する符号間干渉が発生するので、受信信号に含まれる符号間干渉の影響を低減し、送信シンボル系列を精度良く推定するための等化装置が必要となる。

近年の移動体通信システムにおいては、伝送速度の高速化に伴ない等化装置が必要不可欠である。しかし、受信信号の受信時における等化装置の消費電力は大きく、電池やバッテリを電源とする移動体通信端末にとって連続通話時間や待ち受け時間に大きな影響を与え、長時間使用することができないという技術的な課題がある。従来、その点を改善した低消費電力化方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１で開示された移動体通信端末の等化装置の概略構成を示すブロック図である。この図に示す従来の等化装置は、受信信号を記憶する受信信号記憶部２００と、伝送路応答値を推定する伝送路応答推定器２０１と、最尤系列推定に使用する状態数を制御する制御回路２０２と、状態数可変ビダビ等化器２０３とを備えており、伝送路応答値に電力レベルの閾値を設定して、その閾値を上回る伝送路応答値を有効とし、その結果に基づき状態数を決定することで、等化処理量を削減するようにしている。
特開平８−２３２８２号公報

しかしながら、従来の移動体通信端末の等化装置においては、伝送路応答値に電力の閾値を設定し、その閾値を上回る電力を持つ最も遅い応答を求め、そこまでの応答値を有効とし、等化器の状態数を決定しており、等化処理の演算量を減少させることで低消費電力化が図れるが、この電力の閾値は無線伝送路の状態に応じて適応的に更新することができない、という課題がある。

また、電力レベルの閾値が無線伝送路の状態に追従していないことから、状態数とそれに伴う等化処理の最適化がされておらず、十分な低消費電力化が行われていない、という課題もある。

さらに、電力レベルの閾値が無線伝送路に追従していないことから、等化処理後の判定値に誤りが生じ、受信性能が劣化する可能性がある、という課題もある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、十分な低消費電力化が図れるとともに、受信性能の劣化を抑制することができる等化装置および等化方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の等化装置では、受信信号を記憶する受信信号記憶手段と、前記受信信号と参照信号に基づき伝送路応答を推定する伝送路応答推定手段と、前記伝送路応答推定結果を基に前記受信信号の符号間干渉を取り除く等化処理を行なう等化手段と、前記等化処理に基づき復号誤りを検出する誤り検出手段と、前記受信信号の伝送路応答推定結果と前記誤り検出結果とに基づき前記伝送路応答推定結果の電力レベルの閾値を制御して前記等化器および前記伝送路応答推定器の状態数を決定し、この状態数に基づき前記等化器および前記伝送路応答推定器のタップ数を決定する制御手段と、を有する構成を採る。

また、本発明の等化方法では、受信信号と参照信号に基づき伝送路応答を推定し、その伝送路応答推定結果を基に前記受信信号の符号間干渉を取り除く等化処理を行なう際、その等化処理に基づき復号誤りを検出して、前記受信信号の伝送路応答推定結果と前記誤り検出結果とに基づき前記等化処理の際の状態数を決定し、この状態数に基づき前記等化処理に用いるタップ数と、前記伝送路応答を推定する際のタップ数とを決定する、方法を採る。

本発明によれば、従来の等化装置よりも消費電力を削減できるとともに受信環境の変化が生じた場合でも受信性能劣化を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る等化装置の概略構成を示すブロック図である。この図において、本実施の形態の等化装置は、受信信号を記憶する受信信号記憶部１００と、参照信号と受信信号とから伝送路応答を推定する伝送路応答推定手段としての伝送路応答推定器１０１と、受信信号の信号歪みを除去するため指定されたトレリス状態数に応じて等化処理に必要なタップ数を選択し、トレリス線図に基づいて最尤系列推定を行う等化手段としての等化器１０３と、等化器１０３において受信信号の等化処理を行った軟判定値から誤り検出を行う誤り検出手段としての誤り訂正・誤り検出器１０４と、伝送路応答推定器１０１で計算された伝送路応答のなかで、電力レベルの閾値を上回る電力を持つ最も遅延の大きなものを検出し、その最も遅延の大きな伝送路応答までの個数を有効伝送路応答とし、これによってトレリス状態数を決定し、また誤り訂正・誤り検出器１０４からの誤り検出結果から電力レベルの閾値を制御する制御手段としての制御回路１０２と、を備えている。

受信信号記憶部１００には、受信信号が１バースト長に亘って記憶される。バースト信号は複数のスロットからなり、各スロットがデータ信号の他に送信側、受信側ともに既知の信号を含む構成となっている。バースト内の参照信号（又はトレーニング信号と呼ばれる）位置に関する受信信号が受信信号記憶部１００より伝送路応答推定器１０１に入力される。伝送路応答推定器１０１は、参照信号を参照しながら受信信号より伝送路応答を計算する。このとき求める伝送路応答の数は、最悪通信環境での多重波の最大遅延量に応じた数Ｋとする。

次に、上記構成の等化装置の動作について説明する。

まず受信信号を受信信号記憶部１００に記憶した後、伝送路応答推定器１０１と等化器１０３夫々に分配する。伝送路応答推定器１０１では、参照信号を参照しながら受信信号より伝送路応答を計算し、その結果を制御回路１０２に入力する。このとき算出する伝送路応答の数を上述したように「Ｋ」とする。

制御回路１０２では、伝送路応答推定器１０１で計算されたＫ個の伝送路応答のうち、予め定めた閾値を上回る電力を持つ最も遅い応答を調べる。すなわち、図３に示すように、電力レベルの閾値を上回る電力を持つ最も遅い伝送路応答を検出し、その伝送路応答Ｌ（Ｌ≦Ｋ）個までを有効な伝送路応答とし、トレリス状態数Ｍ^(Ｌ−１)（Ｍは変調信号の多値数）を決定し、その結果を等化器１０３に入力する。

等化器１０３は、制御回路１０２にて決定された状態数Ｍ^(Ｌ−１)に応じて等化処理に必要なタップ数を選択し、トレリス線図に基づいて最尤系列推定を行う。

ここで、従来技術ではこの電力レベルの閾値を伝送路応答の変化に応じて適応的に制御することができなかった。

本実施の形態では、伝送路応答の推定結果の電力レベルの閾値を制御するため、誤り訂正・誤り検出器１０４における誤り検出結果である誤り検出信号をフィードバックする構成を備えている。誤り訂正・誤り検出器１０４は、等化器１０３の出力である受信信号の等化処理を行った軟判定値から誤り訂正及び誤り検出を行い、誤り検出信号を制御回路１０２にフィードバックする。

制御回路１０２は、誤り訂正・誤り検出器１０４からの誤り検出信号に基づき誤りのない受信バースト数をカウントするカウンタ(図示せず)を備えており、誤り検出信号を基にして１バースト毎にカウントアップする。誤り訂正・誤り検出器１０４からフィードバックされた誤り検出信号及び誤りのない受信バーストのカウント数により、前述した電力レベルの閾値を制御する。

次に、制御回路１０２における誤り検出信号に基づいた伝送路応答推定結果の電力レベルの閾値の制御及び等化器１０３のトレリス状態数の制御を、以下で説明する。

電力レベルの閾値及び等化器１０３のトレリス状態数の制御には、大きく以下の（１）〜（３）の３つの場合が想定される。
（１）：誤り訂正・誤り検出器１０４において受信バーストが誤りと判定された場合
（２）：誤り非検出の受信バースト数が一定回数を超えた場合
（３）：上記（１）及び（２）以外の場合

上述した想定される３つの場合に対する制御回路１０２の動作を、図２に示すフローチャートと，図３〜図５に示す図とを参照して説明する。

図２は、本実施の形態における閾値の制御方法を説明するためのフローチャートである。また、図３は、伝送路応答と電力レベルの閾値の一例を示す図、図４は、伝送路の状態が劣悪な場合の電力レベルの閾値の一例を示す図、図５は、伝送路の状態が良好な場合の電力レベルの閾値の一例を示す図である。

まず、上記（１）の「誤り訂正・誤り検出器１０４において受信バーストが誤りと判定された場合」について説明する。

この（１）の場合は、誤り訂正・誤り検出器１０４において受信バーストに誤りがあると判断、すなわち図２のステップＳＴ１０で「誤り検出」で伝送路の状態が劣悪と判断された場合である。この場合は、前バーストの期間と比較して、伝送路の状態がより劣悪で等化器１０３のトレリス状態数が追従できていないことが想定される。そのため、等化器１０３のトレリス状態数を増大させる必要があり、以下のように電力レベルの閾値を制御する。

図４に、伝送路の状態が劣悪と判定された（１）の場合の電力レベルの閾値の動作を示す。誤り訂正・誤り検出器１０４から誤り検出信号が出力された場合、伝送路応答に対する電力レベルの閾値を下げる、すなわち有効な応答を増やす動きをする。電力レベルの閾値を変化させた後は、誤りのない受信バースト数ｎを初期状態に戻して同一バーストをやり直すために、制御回路１０２のカウンタをリセットする（ステップＳＴ１１）。電力レベルの閾値を下げることで、等化器１０３で採用されたトレリス状態数を増加させることができ、有効とされなかった遅延時間の長い応答に対しても等化処理を適用することができることが可能となる。これにより、等化処理の精度を向上させることが可能となる。

次に、上記（２）の「誤り非検出の受信バースト数が一定回数を超えた場合」について説明する。

この（２）の場合は、誤り訂正・誤り検出器１０４において受信バーストに誤りが無いと判定、すなわち図２のステップＳＴ１０で「誤り非検出」で伝送路の状態が良好と判定された場合である。この場合、ｎ≧Ｎ、すなわち誤り非検出の受信バースト数ｎが、一定回数である受信バースト数の閾値Ｎ以上である場合は、前バーストの期間と比較して伝送路の状態が良好で等化器１０３のトレリス状態数が十分に追従できていることが想定される。そのため、等化器１０３のトレリス状態数を減少させる必要があり、以下のように電力レベルの閾値を制御する。

図５に、伝送路の状態が良好と判定された（２）の場合の電力レベルの閾値の動作を示す。誤り訂正・誤り検出器１０４から誤り検出信号が出力されない受信バースト数ｎがその閾値Ｎ以上になった場合、すなわち図２のステップＳＴ１２でｎ≧Ｎのときは、受信環境が良好であると判定し、電力レベルの閾値を上げると共に、電力レベルの閾値を変化させた後は誤りのない受信バースト数ｎを初期状態に戻すために、制御回路１０２のカウンタをリセットする（ステップＳＴ１３）。電力レベルを上げることで、等化器１０３で採用されたトレリス状態数を減少させ、受信環境に応じて等化処理の最適化が図れる。

次に、上記（３）の「上記（１）及び（２）以外の場合」について説明する。

この（３）の場合、すなわち上記（１）及び（２）以外の場合は、誤り検出結果に基づき誤りが一定バースト分検出されなかった場合であり、図２におけるステップＳＴ１２の判断でｎ＜Ｎと判断した場合である。この場合には、伝送路応答の電力レベルの閾値を維持するようにする（ステップＳＴ１４）。

なお、制御回路１０２は、伝送路応答推定器１０１へ状態数制御信号を出力して、等化器１０３の制御方法と同様の方法で、伝送路応答推定器１０１のタップ数を制御する。すなわち、伝送路応答推定器１０１では、制御回路１０２にて決定されたトレリス状態数に応じてタップ数を選択する。これにより、伝送路応答推定における演算処理の負荷を軽減することが可能となる。

このように本実施の形態の等化装置によれば、誤り訂正・誤り検出器１０４における誤り検出結果に基づき電力レベルの閾値を適応的に更新するよう制御し、該閾値に基づき等化処理に必要なトレリス状態数を決定し、等化処理に用いるタップ数を制御するとともに、同様の方法で伝送路応答推定器１０１におけるタップ数を制御するようにしたので、従来よりも低消費電力化が図れるとともに、受信性能の劣化を抑制することができる。

また、伝送路応答に対して設定する電力レベルの閾値を無線伝送路の状態に応じて適応的に更新するので、トレリス状態数とそれに伴う等化処理を最適化することができ、従来よりも低消費電力化が図れるとともに受信環境の変化が生じた場合でも受信性能劣化を抑制することが可能となる。

また、誤り訂正・誤り検出器１０４における誤り検出結果が復号誤り検出を示していた場合には、電力レベルの閾値を下げるとともに、受信バースト数のカウント値をリセットするようにしたので、電力レベルの閾値を下げることにより等化器１０３で採用されたトレリス状態数を増加させることができると共に、有効とされなかった遅延時間の長い応答に対しても等化処理を適用することができ、等化処理の精度を向上させることができる。

また、誤り訂正・誤り検出器１０４における誤り検出結果が復号誤り非検出を示しており、カウントした誤りのない受信バースト数が一定値を上回る場合は、電力レベルの閾値を上げるとともに、受信バースト数のカウント値をリセットする一方、誤り検出結果が復号誤り非検出を示しており、受信バースト数が一定値を下回る場合は、電力レベルの閾値を維持するようにしたので、電力レベルを上げることで、等化器１０３で採用されたトレリス状態数を減少させ、受信環境に応じて等化処理の最適化を図ることができる。

また、伝送路応答推定器１０１は、制御回路１０２で決定された等化器１０３のトレリス状態数に応じて伝送路応答処理に必要なタップ数を決定するようにしたので、伝送路応答推定における演算処理の負荷を軽減することが可能となる。

本発明に係る等化装置および等化方法によれば、従来の等化装置および等化方法よりも消費電力を削減できるとともに受信環境の変化が生じた場合でも受信性能劣化を抑制することができる、という有利な効果を奏し、移動体通信システムの移動体通信端末（携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistant)）に適用して好適である。

本発明の実施の形態に係る等化装置の概略構成を示すブロック図 実施の形態に係る等化装置の伝送路応答推定器における閾値の制御方法を説明するためのフローチャート 実施の形態の等化装置において伝送路応答と電力レベルの閾値の一例を説明するための図 実施の形態の等化装置において伝送路の状態が劣悪な場合の電力レベルの閾値の一例を説明するための図 実施の形態の等化装置において伝送路の状態が良好な場合の電力レベルの閾値の一例を説明するための図 実施の形態に係る等化装置に対応する従来の状態数可変最尤系列推定器の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１００ 受信信号記憶部（受信信号記憶手段）
１０１ 伝送路応答推定器（伝送路応答推定手段）
１０２ 制御回路（制御手段）
１０３ 等化器（等化手段）
１０４ 誤り訂正・誤り検出器（誤り検出手段）

Claims (7)

1. 受信信号を記憶する受信信号記憶手段と、
   前記受信信号と参照信号に基づき伝送路応答を推定する伝送路応答推定手段と、
   前記伝送路応答推定結果を基に前記受信信号の符号間干渉を取り除く等化処理を行なう等化手段と、
   前記等化処理に基づき復号誤りを検出する誤り検出手段と、
   前記受信信号の伝送路応答推定結果と前記誤り検出結果とに基づき前記伝送路応答推定結果の電力レベルの閾値を制御して前記等化器および前記伝送路応答推定器の状態数を決定し、この状態数に基づき前記等化器および前記伝送路応答推定器のタップ数を決定する制御手段と、
   を有することを特徴とする等化装置。
2. 前記制御手段は、
   前記誤り検出器結果に基づき復号結果に誤りのない受信バースト数をカウントし、前記受信バースト毎に復号結果を判定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の等化装置。
3. 前記制御手段は、
   前記誤り検出結果が復号誤りを示していた場合、前記伝送路応答結果の電力レベルの閾値を下げ、前記受信バースト数のカウント値をリセットする、
   ことを特徴とする請求項２記載の等化装置。
4. 前記制御手段は、
   前記受信バースト数が一定値を下回る場合、前記伝送路応答結果の電力レベルの閾値を維持する、
   ことを特徴とする請求項２記載の等化装置。
5. 前記制御回路は、
   前記受信バースト数が一定値を上回る場合、前記伝送路応答結果の電力レベルの閾値を上げ、前記復号結果に誤りのないカウンタにおける前記受信バースト数のカウント値をリセットする、
   ことを特徴とする請求項２記載の等化装置。
6. 前記制御回路は、
   前記伝送路応答結果の電力レベルの閾値に基づき、その電力レベルの閾値を上回る電力を持つ最も遅延の大きな応答までを有効伝送路応答として前記等化器の前記状態数を決定する、
   ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の等化装置。
7. 受信信号と参照信号に基づき伝送路応答を推定し、その伝送路応答推定結果を基に前記受信信号の符号間干渉を取り除く等化処理を行なう際、その等化処理に基づき復号誤りを検出して、前記受信信号の伝送路応答推定結果と前記誤り検出結果とに基づき前記伝送路応答推定結果の電力レベルの閾値を制御して前記等化処理の際の状態数を決定し、この状態数に基づき前記等化処理に用いるタップ数と、前記伝送路応答を推定する際のタップ数とを決定する、ことを特徴とする等化方法。

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