JP2007537663A - ロングおよびショート・トレースバック・トレリス復号器（ｌｏｎｇａｎｄｓｈｏｒｔｔｒａｃｅｂａｃｋｔｒｅｌｌｉｓｄｅｃｏｄｅｒｓ）による判定を使用した判定帰還型等化器（ｄｅｃｉｓｉｏｎｆｅｅｄｂａｃｋｅｑｕａｌｉｚｅｒ） - Google Patents

Abstract

判定帰還型等化器は、第１の符号判定が比較的長い処理遅延を特徴とする判定帰還型等化器の出力から第１の符号判定を作成するステップと、第２の符号判定が比較的短い処理遅延を特徴とする判定帰還型等化器の出力から第２の符号判定を作成するステップと、第１および第２の符号判定に基づいて判定帰還型等化器のタップの重みを決定するステップとによって動作する。第１の符号判定は、ロング・トレースバック・トレリス復号器の出力から導出してもよい。第２の符号判定は、ショート・トレースバック・トレリス復号器の出力から、あるいはロング・トレースバック・トレリス復号器の比較的遅延の短い出力から導出してもよい。

Description

本発明は、判定帰還型等化器のチャネルインパルス応答の推定に関する。

本出願は、２００４年５月１４日に出願された米国仮出願第６０／５７１，４４７号の優先権を主張する。
１９９６年にＡＴＳＣデジタルテレビジョン（ＤＴＶ：ｄｉｇｉｔａｌ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）標準が採用されて以来、ＡＴＳＣ ＤＴＶ信号用に構築された受信機の設計を改善するための努力が現在も続いている。設計者が優れた受信機能を提供する受信機を設計する上で直面する根本的な障害は、放送テレビジョンチャネルにマルチパス干渉が存在することである。

放送テレビジョンチャネルは、チャネルおよび受信機で発生するさまざまな状態によるかなり深刻なマルチパス環境である。振幅が最大の信号の前と後のいずれにも、強力な干渉信号が受信機に到着する可能性がある。さらに、チャネルを経由して送信された信号は、送信機と信号反射機の動き、航空機のフラッター、および屋内の受信、室内で歩き回る人によって、時間に伴って変化するチャネルの状態に左右される。移動受信が望ましい場合は、さらに受信機の移動も考慮する必要がある。設計者は、受信機に等化器を追加してマルチパス干渉の影響を打ち消し、それによって信号受信率を向上しようとする。

チャネルは受信機で事前（ａ ｐｒｉｏｒｉ）に知られていないので、等化器はその応答をチャネルで発生する状態とこうしたチャネルの状態の変化に適応させることができなければならない。チャネルの状態に対して適応性のある等化器の収束を助けるために、等化器用のトレーニングシーケンスとしてＡＴＳＣ標準で定義されたフレームのフィールド同期セグメントを使用してもよい。

ＡＴＳＣ標準として定義されたフレームは、図１に示されている。各フレームには２つのデータフィールドが含まれ、各データフィールドには３１３個のセグメントが含まれ、各セグメントには８３２個の符号が含まれている。各セグメント内のこのような符号の最初の４つは、あらかじめ定義された符号シーケンス［＋５，−５，−５，＋５］を備えるセグメント同期符号である。

各フィールド内の第１のセグメントは、フィールド同期セグメントである。図２に示すように、フィールド同期セグメントは前述の４つのセグメント同期符号を備えており、長さ５１１符号の疑似雑音シーケンス（ＰＮ５１１）１つが続き、さらにそれぞれ長さ６３符号の疑似雑音シーケンス（ＰＮ６３）３つが続く。セグメント同期符号と同様に、４つの疑似雑音シーケンスのすべては、あらかじめ定義された符号セット（＋５，−５）のいずれかの符号で構成される。代替のフィールドでは３つのＰＮ６３シーケンスが同等であり、残りのフィールドでは中央のＰＮ６３シーケンスが逆転する。疑似雑音シーケンスの後に、さまざまなモード、予約、プレコード（ｐｒｅｃｏｄｅ）の符号で構成されされる１２８個の符号が続く。フィールドを構成する次の３１２個のセグメントは、それぞれ４つのセグメント同期符号を備えており、その後に１２位相のトレリス符号器で符号化された８２８個の８レベルの符号が続く。

各フィールド同期セグメントの最初の７０４個の符号は既知なので、前述のようにこれらの符号を適応性のある等化器用のトレーニングシーケンスとして使用することができる。最初のグランドアライアンス（Ｇｒａｎｄ Ａｌｌｉａｎｃｅ）受信機には、２５６タップの適応性のある判定帰還型等化器（ＤＦＥ：ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）が使用されている。適応性のある判定帰還型等化器は、標準的な平均最小二乗（ＬＭＳ：ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを使用してチャネルに適応され、送信されたフレームのフィールド同期セグメントを使用してトレーニングされた。

しかし、フィールド同期セグメントが送信されるのは比較的まれなので（約２６０，０００符号ごと）、等化器が収束の前にトレーニング符号にしか適応しない場合は、この等化器の合計収束時間は非常に長くなる。したがって、受信機で作成された符号判定を使用して、トレーニングシーケンス間に発生するチャネルの変化を追従するように等化器を適応させることが知られている。

８ＶＳＢ受信機内の適応性のある判定帰還型等化器は、８レベルのスライサを使用してトレーニングシーケンスを送信する合間に、等化器をチャネルに適応させるために使用される符号判定を作成することが期待される。しかし、チャネルのマルチパス歪が深刻な場合、または信号対雑音比が低い場合は、符号スライサを使用した結果として、判定帰還型等化器のフィードバックフィルタに多くの符号判定誤差が返される。このような誤差によって新たな誤差が発生し、その結果、判定帰還型等化器内にいわゆる誤差伝搬が発生する。誤差伝搬によって、判定帰還型等化器のパフォーマンスは大幅に低下する。

本発明は、代わりに復号器に依拠し、前の判定帰還型等化器の収束と追跡の問題を回避する。

本発明の１つの態様により、判定帰還型等化器を動作させる方法は、判定帰還型等化器の出力からの第１の符号判定を作成し、第１の符号判定は比較的長い処理遅延を特徴とするステップと、判定帰還型等化器の出力から第２の符号判定を作成し、第２の符号判定は比較的短い処理遅延を特徴とするステップと、第１および第２の符号判定に基づいて判定帰還型等化器のタップの重みを決定するステップとを備えている。

本発明の別の態様により、判定帰還型等化器は、フィードフォワードフィルタと、フィードバックフィルタと、加算器と、第１および第２の復号器と、タップの重み制御器とを備えている。フィードフォワードフィルタは、均等化されるデータを受信する。加算器は、フィードフォワードフィルタの出力とフィードバックフィルタの出力を組み合わせて等化器の出力を提供する。第１の復号器は比較的短い処理遅延を特徴としており、第１の復号器は等化器の出力を復号して第１の復号された等化器出力を提供し、この第１の復号された等化器出力をフィードバックフィルタの入力として供給する。第２の復号器は比較的長い処理遅延を特徴としており、第２の復号器は等化器の出力を復号して第２の復号された等化器出力を提供する。タップの重み制御器は、第１および第２の復号された等化器出力に基づいてタップの重みを決定し、このタップの重みをフィードフォワードフィルタとフィードバックフィルタに供給する。

本発明のさらに別の態様により、判定帰還型等化器は、フィードフォワードフィルタと、フィードバックフィルタと、加算器と、第１および第２の復号器と、タップの重み制御器とを備えている。フィードフォワードフィルタは、均等化されるデータを受信する。加算器は、フィードフォワードフィルタの出力とフィードバックフィルタの出力を組み合わせて等化器の出力を提供する。第１の復号器は、等化器の出力を復号して第１の復号された等化器出力を提供し、この第１の復号された等化器出力をフィードバックフィルタの入力として供給する。第２の復号器は比較的長い処理遅延と比較的短い処理遅延を特徴とし、第２の復号器は等化器の出力を復号し、比較的長い処理遅延に従って第２の復号された等化器出力を提供し、比較的短い処理遅延に従って第３の復号された等化器出力を提供する。タップの重み制御器は、第２および第３の復号された等化器出力に基づいてタップの重みを決定し、このタップの重みをフィードフォワードフィルタとフィードバックフィルタに供給する。

以上およびその他の機能と利点は、発明を実施するための最良の形態と以下の図面とを組み合わせて参照することでさらに明らかになるであろう。

図３は、以前の判定帰還型等化器の収束および／または追跡の問題を回避かつ／または緩和する判定帰還型等化器、システム１０を示している。タップの重みは、チャネルインパルス応答の推定値に基づいて計算される。この編成では、２つの復号器、すなわちショート・トレースバック・トレリス復号器１２とロング・トレースバック・トレリス復号器１４を使用する。たとえば、ショート・トレースバック・トレリス復号器１２はトレースバックの深度が１のゼロ遅延トレリス復号器でもよい。また、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の深度は大きい（たとえば３２）。このようなトレリス復号器は、遅延が１２×（トレースバック深度−１）に等しい１２位相のトレリス復号器である。

チャネルからの信号は、自動利得制御器１６で処理され、等化器入力信号ｙを提供する。チャネルインパルス応答および雑音推定器１８は、等化器入力信号ｙとして受信した送信されたトレーニングシーケンスと送信されたトレーニングシーケンスの保存されたバージョンを使用して、チャネルインパルス応答の推定値

（以下、単に「ｈ０ティルダ」と称す）
を提供する。タップの重み計算器２０は、チャネルインパルス応答の最初の推定値ｈ０ティルダに基づき、たとえば平均最小二乗誤差（ＭＭＳＥ：ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ）ベースのアルゴリズムを使用して、タップの重みのセットを計算し、フィードフォワードフィルタ２４とフィードバックフィルタ２６を含む判定帰還型等化器２２にこのタップの重みのセットを供給する。

判定帰還型等化器２２は、このようなトレーニングシーケンスベースのタップの重みに基づいて、等化器入力信号ｙに含まれるデータ符号を均等化し、ショート・トレースバック・トレリス復号器１２とロング・トレースバック・トレリス復号器１４に判定帰還型等化器２２の出力を供給する。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の出力（たとえば最大遅延出力）は、符号判定ｂを構成する。フィードバックフィルタ２６はショート・トレースバック・トレリス復号器１２の出力にフィルタを適用し、加算器２８でフィードフォワードフィルタ２４の出力からフィルタを適用されたフィードバックフィルタ２６の出力が減算されて等化器出力を提供する。

等化器の入力信号ｙは遅延３０によって遅延され、遅延等価入力信号ｙと符号判定ｂは最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２で処理されて、更新されたチャネルインパルスの推定値

（以下、単に「ｈＬＳティルダ」と称す）
を生成する。タップの重み計算器３４は、更新されたチャネルインパルスの推定値ｈＬＳティルダを使用して、更新されたタップの重みのセットを計算し、判定帰還型等化器２２に供給する。タップの重み計算器３４で決定されたタップの重みは、トレーニングシーケンスに基づくタップの重みがタップの重み計算器２０から入手できない期間に判定帰還型等化器２２に提供される。遅延３０によって導入された遅延は、判定帰還型等化器２２とロング・トレースバック・トレリス復号器１４の組合せ処理による遅延に等しい。

８−ＶＳＢシステムのデータ符号はトレリス符号なので、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４を符号判定デバイスとして利用し、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２に符号判定を供給するのが望ましい。符号スライサの代わりにトレリス復号器を使用することにより、フィードバックフィルタ２６に供給された符号判定誤差の数が削減される。

トレリス復号器の信頼性は、トレースバックの深度に比例する。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４は、トレースバックの深度が大きいことによって、より信頼性の高い判定が得られる。ただし、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の判定プロセスでは、トレースバックの深度が大きいことによって、より大きな遅延が発生する。

これに対して、ショート・トレースバック・トレリス復号器１２の符号判定は、トレースバックの深度が小さいことによって、より信頼性が低い。ただし、ショート・トレースバック・トレリス復号器１２は、より遅延が大きいトレリス復号器より符号判定の信頼性が低いが、それでも８レベルの符号スライサよりはるかに信頼性が高い。

遅延がゼロより大きい符号判定デバイスによって、遅延の小さいマルチパスの打ち消しに関連して判定帰還型等化器に問題が発生することは周知である。したがって、１つのゼロ遅延トレリス復号器を備える８ＶＳＢ受信機用の判定帰還型等化器をフィードバックループ内で使用して誤差伝搬を削減してきた。このように、判定帰還型等化器２２では、フィードバックフィルタ２６のフィードバックループ内でショート・トレースバック・トレリス復号器１２を使用する。

前述のように、判定帰還型等化器２２の出力は、加算器２８の出力である。この出力は、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４に供給される。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４は、トレースバックの深度が大きい（たとえば、トレースバックの深度＝３２、遅延＝１２×３１＝３７２符号）。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４は、判定帰還型等化器２２を使用する受信機の後続のステージで使用する最終ビット判定を提供する。さらに、前述のように、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４は符号判定を提供し、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２はこの符号判定を使用して更新されたチャネルインパルス応答の推定値を計算し、タップの重み計算器３４はこの推定値を使用して更新されたタップの重みを計算して判定帰還型等化器２２に提供する。これで、判定帰還型等化器２２はトレーニングシーケンス間に発生するチャネルインパルス応答の変動を追従できる。

このように、チャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダは、チャネルインパルス応答および雑音推定器１８によって受信したトレーニングシーケンスから構成され、タップの重みセットはタップの重み計算器２０によってこのチャネルインパルス応答の推定値から計算される。ここで、判定帰還型等化器２２が動作すると、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４から比較的長い疑似トレーニングシーケンスとして信頼性の高い符号判定が得られ、さらに最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２でこうした比較的長い疑似トレーニングシーケンスを使用して更新されたチャネルインパルス応答の推定値ｈＬＳティルダが計算され、この推定値からタップの重み計算器３４によって更新された判定帰還型等化器のタップの重みが計算される。このプロセスによって、時間に伴って変化するチャネルインパルス応答の追跡が可能になる。

前述のように、チャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダは受信したトレーニングシーケンスに基づいている。推定されるチャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダの長さは、Ｌ_ｈ＝Ｌ_ｈａ＋Ｌ_ｈｃ＋１（ただし、Ｌ_ｈａはチャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダの反因果（ａｎｔｉ−ｃａｕｓａｌ）部分の長さ、Ｌ_ｈｃはチャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダの因果（ｃａｕｓａｌ）部分の長さである。トレーニングシーケンスの長さはＬ_ｎである。

事前に知られているの送信されたトレーニング符号による長さＬ_ｎのベクトルは、次の式で表される。

受信した符号のベクトルは、次の式で表される。

最初に受信したトレーニング・データ・エレメントをｙ_０とする。通常、この式は最初に送信されたトレーニング符号にタップが最大のチャネルインパルス応答ベクトルｈを重ねた影響（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が含まれることを意味する。ベクトルｙには、事前に知られているトレーニング符号のみのマルチパスによる影響で構成されるデータ成分が含まれることに留意されたい。また、ベクトルｙにはマルチパスによる不明な８レベルの符号の影響を含む可能性のあるｙ_０は含まれていない。

サイズ（Ｌ_ｎ−Ｌ_ｈａ−Ｌ_ｈｃ）×（Ｌ_ｈａ＋Ｌ_ｈｃ＋１）のコンボリューション行列Ａは、送信された既知のトレーニング符号で構成され、次の式で表される。

受信した符号のベクトルｙは、次の式
ｙ＝Ａｈ＋ｖ （４）
（ただし、ｈは長さＬ_ｈのチャネルインパルス応答ベクトル、ｖは雑音ベクトル）で表されるので、最小二乗チャネルインパルス応答の推定値は次の式に従って式（４）の解で表される。

しかし、この方法は、Ｌ_ｎが次の不等式を満たす場合にのみ有効である。
Ｌ_ｎ≧２（Ｌ_ｈａ＋Ｌ_ｈｃ）−１ （６）
トレーニングシーケンスがチャネルインパルス応答の長さに比べて非常に短い場合は、この方法で適切な結果は得られない。というのは、式（４）で解が表される方程式系は劣決定であるからである。これは、８ＶＳＢの地上波チャネルの場合によくある。たとえば、Ｌ_ｎ＝７０４の場合に、チャネルインパルス応答の長さは３５２符号でなければならない。しかし、これより長いチャネルインパルス応答は実際にはよく見られる。

チャネルインパルス応答を検出するためのより適切な方法は、コンボリューション行列Ａの変形に基づく。事前に知られているトレーニング符号による長さＬ_ｎの長いベクトルａは、前述の式（１）で表される。ただし、このときのコンボリューション行列Ａはトレーニング符号とゼロで構成されたサイズ（Ｌ_ｎ＋Ｌ_ｈａ＋Ｌ_ｈｃ）×Ｌ_ｈのコンボリューション行列であり、次の式で表される。

受信した符号のベクトルは、次の式で表される。

ただし、ｙ_０〜ｙ_Ｌｎ−１は受信したトレーニング符号である。したがって、式（８）のベクトルには既知のトレーニング符号が含まれ、マルチパスによるトレーニングシーケンスの前と後に無作為の符号によるコンボリューションが含まれる。

この場合も、式（４）を解く必要がある。ここで、コンボリューション行列Ａはより大きな行列である。これは、トレーニングシーケンスの前後の不明な符号をゼロで置き換えているためである。この新しいコンボリューション行列Ａは、優決定の方程式系を表す。

最初のチャネルインパルス応答および雑音推定器１８は、式（７）の新たなコンボリューション行列Ａと式（８）のベクトルｙを使用して式（５）に従って式（４）を解き、チャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダを生成する。必要に応じて、さらに複雑な方法を使用して、よりいっそう正確な結果を求めてもよい。

タップの重み計算器２０は、チャネルインパルス応答の推定値ｈ０ティルダを使用して、平均最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）によるタップの重みのセットを計算し、判定帰還型等化器２２に供給する。チャネルインパルス応答から平均最小二乗誤差（ＭＭＳＥ）によるタップの重みのセットを計算する方法は、周知である。代替として、タップの重み計算器２０は、ゼロ強制法のようなその他の方法でタップの重みを計算してもよい。

また、正確なチャネルインパルス応答の推定値の更新は、トレーニングシーケンス間で計算してもよい（事前に知られていない符号が受信された場合のみ）。たとえば、最小二乗チャネルインパルス応答の推定値は、優決定の方程式系から計算してもよい。チャネルインパルス応答の動的な変化は、受信機のトレリス復号器の判定を使用してほとんど完全に復号化された符号の長いシーケンスを構成することによって、正確に追跡できる。このシーケンスは、誤差が比較的少なく、しきい値に非常に近く、「非常に短い」８ＶＳＢトレーニングシーケンスに関する劣決定系の問題が除去されるのに十分な長さでなければならない。チャネルインパルス応答は、たとえば、セグメントごとに１度の頻度で（またはそれより高い頻度でも低い頻度でも）更新できる。

推定される更新されたチャネルインパルス応答の長さは、前述のように、Ｌ_ｈ＝Ｌ_ｈａ＋Ｌ_ｈｃ＋１（ただし、Ｌ_ｈａはチャネルインパルス応答の反因果部分の長さ、Ｌ_ｈｃはチャネルインパルス応答の因果部分の長さ）である。長さＬ_ｂのベクトルｂは、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４から提供された入力符号に関する信頼できるトレリス復号器判定として定義される。さらに、ここで次の式に従ってＴｏｅｐｌｉｔｚ（テプリッツ）行列Ｂが定義される。

ただし、要素は実数であり、ベクトルｂの符号判定で構成される。優決定の方程式系を保証するために、Ｌ_ｂは次の不等式で表される。
Ｌ_ｂ≧２Ｌ_ｈ−１ （１０）
Ｔｏｅｐｌｉｔｚ行列Ｂの次元は（Ｌ_ｂ−Ｌ_ｈ＋１）×Ｌ_ｈ、ただし（Ｌ_ｂ−Ｌ_ｈ＋１）≧Ｌ_ｈである。

受信した信号のベクトルｙはＬ_ｈｃ≦ｉ≦（Ｌ_ｂ−Ｌ_ｈａ−１）となる要素ｙ_ｉを含む。ただし、ｙ_ｉは受信した符号であり、符号判定ｂ_ｉに対応する。受信した信号のベクトルｙは、次の式で表される。

ｙ＝Ｂｈ＋ｖ （１１）
ただし、ｈは長さＬ_ｈのチャネルインパルス応答ベクトル、ｖは雑音ベクトルである。ｈの最小二乗解は、次の式で表される。

信頼できるトレリス復号器の入力符号判定を使用することによって、チャネルインパルス応答の推定値と必要な遅延拡散を計算するための十分な裏付けがある。不等式（１０）で要求するように、符号判定のベクトルｂは推定されるチャネルインパルス応答の少なくとも２倍の長さでなければならない。方程式系は、加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｎｏｉｓｅ）の悪影響を減らすには十分に優決定である。したがって、チャネルインパルス応答の２倍の長さを超える符号判定のベクトルｂが好ましい。

タップの重み計算器２０およびタップ重み計算３４によって実行するタップの重み計算には、チャネルインパルス応答の推定値だけでなく、雑音の推定値も必要である。雑音は、

（「以下、左辺を単に「ｙティルダ」と、右辺を単に「Ａｈティルダ」と称す）
に従って受信ベクトルｙの推定値を計算することによって推定できる。ただし、

（以下、単に「ｈティルダ」と称す）
は最新の計算されたチャネルインパルス応答の推定値である。ここで、雑音の推定値は次の式で表される。

ただし、‖ ‖は２−ノルムである。
上の式を８ＶＳＢ受信機に適用するために、例としてパラメータＬ_ｈ＝５１２、Ｌ_ｈａ＝６３、Ｌ_ｈ＝４４８、Ｌ_ｂ＝２４９６、Ｌ_ｎ＝７０４を使用してもよい。ベクトルｂは、入力符号に関するロング・トレースバック・トレリス復号器１４によるトレリス復号器判定の列で構成される。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の遅延（３１×１２＝３７２）は、セグメントあたり１度というチャネルインパルス応答の推定値の更新頻度に比較して重要ではない。通常、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４は、出力ビット対の判定のみを作成するが、入力符号に関する同等に信頼できる判定を実行することもできる。

たとえば、ベクトルｂは３つのセグメント（Ｌ_ｂ＝２４９６符号）として選択してもよい。したがって、３つのデータセグメントを使用して唯一のチャネルインパルス応答の推定値の更新を生成してもよい。スライディングウィンドウ（Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｗｉｎｄｏｗ）方式で処理することにより、セグメントごとに１度新しいチャネルインパルス応答の推定値の更新が得られる。オプションで、複数の連続するチャネルインパルス応答の推定値の更新を平均することにより、必要に応じてチャネルインパルス応答の精度をさらに上げることができる。チャネルインパルス応答が急速に変化する場合は、この付加的な平均のプロセスが問題となる可能性がある。

不等式（１０）に示すように、ベクトルｂの長さが推定されるチャネルインパルス応答の長さの少なくとも２倍であれば、符号判定の３セグメント未満のベクトルｂを使用してもよい。しかし、前述のように、長いベクトルｂを使用すればＡＷＧＮの悪影響を減らすことができる。

新しいタップの重みを使用して判定帰還型等化器２２を更新するときに発生する待ち時間（タップ更新待ち時間またはＴＵＬ（Ｔａｐ Ｕｐｄａｔｅ Ｌａｔｅｎｃｙ）と呼ばれる）は、（ｉ）ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の符号判定遅延と、（ｉｉ）最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２によるチャネルインパルス応答の推定値の更新の計算で発生する時間遅延と、（ｉｉｉ）タップの重み計算器３４によるＭＭＳＥの計算で発生する時間遅延との合計から得られる。

チャネルインパルス応答の推定値の更新を計算するためのロング・トレースバック・トレリス復号器１４の判定のみを使用する代わりに、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の符号判定とショート・トレースバック・トレリス復号器１２の符号判定の組合せを使用すると、最初の項目（ｉ）の遅延を短縮できる。こうした符号判定の組合せの使用は、図４と図５に示されている。

図４に示すタイミング図の最初の行は、受信した符号ｙが判定帰還型等化器２２に入力されるときの対応するセグメントを含むセグメント期間の連続を表す。
第２行は、判定帰還型等化器２２の出力から対応する均等化されたセグメントが得られ、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４に提供されたとき、判定帰還型等化器２２の処理によりこうしたセグメント期間に対して課される遅延を表す。図４に示すように、判定帰還型等化器２２の処理により、判定帰還型等化器２２の入力時の対応するセグメントに比較して、セグメントに時間遅延が発生する。

第３行は、対応するセグメントの符号判定がロング・トレースバック・トレリス復号器１４の出力から得られ、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２に提供されたとき、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理によりこうしたセグメント期間に対して課されるさらなる遅延を表す。図４に示すように、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理により、対応するロング・トレースバック・トレリス復号器１４の入力時のセグメント（第２行）に比較して、符号判定に時間遅延が発生する。

第４行は、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２とタップの重み計算器３４によるチャネルインパルス応答とタップの重みの計算で発生するさらなる遅延を表す。便宜上（必然ではない）、前述の項目（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）で発生する遅延のそれぞれが１／２セグメントの遅延であると仮定してもよい。こうした仮定により、３つのセグメント期間１、２、および３の符号判定で構成されるベクトルｂからタップの重み計算器３４で計算された更新されたタップの重みは、セグメント期間５で均等化されたセグメントの後半が判定帰還型等化器２２から出力され始めるまで、判定帰還型等化器２２には適用されない。これは、１．５セグメントの更新遅延に対応する。したがって、タップ更新待ち時間ＴＵＬは１．５セグメントである。

チャネルインパルス応答が急速に変化するチャネルでは、（ｉ）セグメントが判定帰還型等化器２２で処理される時間と、（ｉｉ）こうしたセグメントに基づいて計算されたタップの重みの更新が判定帰還型等化器２２に適用される時間との間の遅延により、判定帰還型等化器２２のパフォーマンスが低下する可能性がある。これは、チャネルインパルス応答がセグメント３の終わりからセグメント５の始めまでの間に非常に大きく変化するためである。

以上では、説明を明確にするために、遅延に関していくつかの仮定がなされている。ただし、このような仮定は限定を意味するものではない。
図５のタイミング図は、更新された判定帰還型等化器２２に供給するタップの重みを決定するための改善された方法を示している。ここで、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４による符号判定ｂの２．５セグメントにショート・トレースバック・トレリス復号器１２による符号判定ｃの０．５セグメントを加えたものを最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２で使用して３セグメント長のベクトルｂを生成し、さらにこれを使用して更新されたチャネルインパルス応答の推定値ｈＬＳティルダを生成する。

３セグメント長の判定ベクトルｂのショート・トレースバック・トレリス復号器１２による部分のサイズは、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理によって発生する遅延に等しくなるように選択される。例として、前述の仮定がなされた場合に、この遅延は０．５セグメントであり、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理によって発生する遅延をタップ更新待ち時間ＴＵＬから除去するので、ＴＵＬは１セグメントに短縮される。

したがって、図５に示すタイミング図の最初の行は、受信した符号ｙが判定帰還型等化器２２に入力されるときの対応するセグメントを含むセグメント期間の連続を表す。
第２行は、判定帰還型等化器２２の処理により、判定帰還型等化器２２の出力から対応する均等化されたセグメントが得られ、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４に提供されるときにこうしたセグメント期間に対して発生する遅延を表す。図５に示すように、判定帰還型等化器２２の処理により、対応する判定帰還型等化器２２の入力時のセグメントに比較して、セグメントに時間遅延が発生する。

第３行は、ショート・トレースバック・トレリス復号器１２の処理により、対応するセグメントの符号判定がショート・トレースバック・トレリス復号器１２の出力から得られ、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２に提供されるときに、こうしたセグメント期間に対して発生ゼロ遅延を表す。

第４行は、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理により、対応するセグメントの符号判定がロング・トレースバック・トレリス復号器１４の出力から得られ、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２に提供されるときに、こうしたセグメント期間に対して発生するさらなる遅延を表す。図５に示すように、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理により、対応するロング・トレースバック・トレリス復号器１４の入力時のセグメントに比較して、符号判定に時間遅延が発生する。

第５行は、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２とタップの重み計算器３４によるチャネルインパルス応答とタップの重みの計算で発生するさらなる遅延を表す。

図５に示すように、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２は、更新されたチャネルインパルス応答の推定値ｈＬＳティルダの計算で、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４による符号判定ｂの２．５セグメントとショート・トレースバック・トレリス復号器１２による符号判定ｃの０．５セグメントを加えたものを使用する。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４によって発生した遅延が０．５セグメントであると仮定した場合は、ショート・トレースバック・トレリス復号器１２による符号判定ｃの０．５セグメントがロング・トレースバック・トレリス復号器１４による符号判定ｂの２．５セグメントの後半のセグメントと同時に発生する。

ショート・トレースバック・トレリス復号器１２による符号判定ｃは、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４による符号判定ｂより若干信頼性が低い。しかし、チャネルインパルス応答が急速に変化する場合は、移動受信機の場合と同様に、タップ更新待ち時間ＴＵＬの短縮は、精度の低い符号判定ｃの不利益を差し引いても有効である。

ロング・トレースバック・トレリス復号器１４は、トレースバックの最大深度から１を引いた数に等しい遅延Ｄ_ｍａｘの後に、信頼できる判定を出力する能力を備えている。ロング・トレースバック・トレリス復号器に内蔵されたパスメモリに遅延ゼロから遅延Ｄ_ｍａｘまでの符号判定が同時に保持されることは周知である。このような符号判定は、米国特許出願第ＵＳ２００２／０１５４２４８ Ａｌ号に示すように、任意の望ましい時間に同時に出力できる。この公開された出願は、このような同時出力を使用して判定を判定帰還型等化器の帰還フィルタに戻す方法を説明する。この操作は、符号の更新、遅延ゼロから遅延Ｄ_ｍａｘまでの新しい判定のセットがそれぞれ帰還フィルタに同時に供給されるのが効果的である。

この概念は、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２によって更新されたチャネルインパルス応答の推定値ｈＬＳティルダを決定するときに適用できる。図５に関連して説明するようにロング・トレースバック・トレリス復号器１４の符号判定とショート・トレースバック・トレリス復号器１２の符号判定の組合せを使用する代わりに、０．５セグメントの遅延を想定した場合、図６に示すように、チャネルインパルス応答の推定値の更新に必要な判定ｂ’の最後の０．５セグメントでロング・トレースバック・トレリス復号器１４のパスメモリに保存されている十分な数の判定の同時出力を使用する。この方法では、タップ更新待ち時間ＴＵＬの望ましい短縮が実現されると同時に、図５に関連して説明するロング・トレースバック・トレリス復号器１４の符号判定とショート・トレースバック・トレリス復号器１２の符号判定の組合せを使用する方法と比較してより信頼できる符号判定が使用される。

したがって、図６に示すタイミング図の最初の行は、受信した符号ｙが判定帰還型等化器２２に入力されるときの対応するセグメントを含むセグメント期間の連続を表す。
第２行は、判定帰還型等化器２２の処理により、対応する判定帰還型等化器２２の出力から均等化されたセグメントが得られ、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４に提供されるときにこうしたセグメント期間に対して発生する遅延を表す。図６に示すように、判定帰還型等化器２２の処理により、対応する判定帰還型等化器２２の入力時のセグメントに比較して、セグメントに時間遅延が発生する。

第３行は、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理により、対応するセグメントの符号判定がロング・トレースバック・トレリス復号器１４から同時に出力され、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２に提供されるときに、こうしたセグメント期間に対して発生するゼロからＤ_ｍａｘまでの遅延を表す。

第４行は、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理により、対応するセグメントの符号判定がロング・トレースバック・トレリス復号器１４の出力から得られ、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２に提供されるときに、こうしたセグメント期間に対して発生するさらなる遅延を表す。図６に示すように、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の処理により、対応するロング・トレースバック・トレリス復号器１４の入力時のセグメントに比較して、符号判定に時間遅延が発生する。

第５行は、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２とタップの重み計算器３４によるチャネルインパルス応答とタップの重みの計算で発生するさらなる遅延を表す。

図６に示すように、最小二乗チャネルインパルスおよび雑音更新推定器３２は、更新されたチャネルインパルス応答の推定値ｈＬＳティルダの計算で、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４の出力による符号判定ｂの２．５セグメントとロング・トレースバック・トレリス復号器１４による同時の符号判定ｂ’の０．５セグメントを加えたものを使用する。ロング・トレースバック・トレリス復号器１４によって発生した遅延が０．５セグメントであると仮定した場合は、ロング・トレースバック・トレリス復号器１４による同時の符号判定の０．５セグメントがロング・トレースバック・トレリス復号器１４の出力による符号判定の２．５セグメントの後半のセグメントと同時に発生する。

ロング・トレースバック・トレリス復号器１４による同時の符号判定（図３のｂ’を参照）は、トレースバック・トレリス復号器１２による符号判定より信頼性が高い。
以上、本発明の特定の変形について以上で説明してきた。本発明のその他の変形は、本発明を実施する当業者によって行われるであろう。たとえば、復号器１２と１４は１２位相のトレリス復号器でもよい。１２位相のトレリス復号器は、大部分がＡＴＳＣ標準に準拠するデジタルテレビジョンの適用例専用である。しかし、その他の適用例では、１２位相のトレリス復号器以外の復号器を使用してもよい。

したがって、本発明の説明は単に説明を目的とするものと解釈すべきであり、本発明を実施するための最適な方式を当業者に教示することを目的とする。細部は本発明の精神を実質的に逸脱することなく変わる可能性があり、添付の請求項の範囲内にあるすべての変形の排他的な使用が留保される。

ＡＴＳＣ ＤＴＶ標準に従ったデータフレームを示す図である。 図１のデータフレームを構成するフィールドのフィールド同期セグメントを示す図である。 本発明の実施形態による追跡判定帰還型等化器を示す図である。 チャネルインパルスの推定値と更新されたタップの重みの計算に必要なゼロでない期間を示すタイミング図である。 時間に伴って変化するチャネルインパルス応答判定帰還型等化器のパフォーマンスを向上する第１の方法を示すのに有効なタイミング図である。 時間に伴って変化するチャネルインパルス応答がある場合に、判定帰還型等化器のパフォーマンスを向上する第２の方法を示すのに有効なタイミング図である。

Claims (20)

1. 判定帰還型等化器を動作させる方法であって、
   前記判定帰還型等化器の出力から第１の符号判定を作成し、前記第１の符号判定は比較的長い処理遅延を特徴とするステップと、
   前記判定帰還型等化器の前記出力からの第２の符号判定を作成し、前記第２の符号判定は比較的短い処理遅延を特徴とするステップと、
   前記第１および第２の符号判定に基づいて前記判定帰還型等化器のタップの重みを決定するステップとを備える方法。
2. 前記第１の符号判定を作成するステップは、符号判定ｂを作成する間に前記判定帰還型等化器の前記出力に逐次的な処理遅延をもたらすデバイスの使用によって前記符号判定ｂを作成するステップを備えており、前記第２の符号判定を作成するステップは、前記デバイスによる符号判定ｂ’を使用するステップを備えており、さらに前記符号判定ｂ’は前記符号判定ｂが特徴とする処理遅延より短い処理遅延を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記デバイスの使用によって符号判定ｂを作成するステップは、ロング・トレースバック・トレリス復号器の使用によって前記符号判定ｂを作成するステップを備えており、前記デバイスによる符号判定ｂ’を使用するステップは、前記ロング・トレースバック・トレリス復号器による前記符号判定ｂ’を使用するステップを備える請求項２に記載の方法。
4. 第１の符号判定を作成するステップは、第１の処理遅延をもたらす第１のデバイスの使用によって前記第１の符号判定を作成するステップを備えており、第２の符号判定を作成するステップは、第２の処理遅延をもたらす第２のデバイスの使用によって前記第２の符号判定を作成するステップを備えており、さらに前記第２の処理遅延は前記第１の処理遅延より短い請求項１に記載の方法。
5. デバイスの使用によって前記第１の符号判定を作成するステップは、ロング・トレースバック・トレリス復号器の使用によって前記第１の符号判定を作成するステップを備えており、第２のデバイスの使用によって前記第２の符号判定を作成するステップは、ショート・トレースバック・トレリス復号器の使用によって前記第２の符号判定を作成するステップを備える請求項４に記載の方法。
6. 前記ショート・トレースバック・トレリス復号器は、ゼロ遅延トレリス復号器を備える請求項５に記載の方法。
7. タップの重みを決定するステップは、前記比較的長い処理遅延に対応する前記第２の符号判定の値に基づいて前記タップの重みを決定するステップを備える請求項１に記載の方法。
8. 判定帰還型等化器であって、
   均等化するデータを受信するフィードフォワードフィルタと、
   フィードバックフィルタと、
   前記フィードフォワードフィルタの出力と前記フィードバックフィルタの出力とを組み合わせて等化器の出力を提供する加算器と、
   比較的短い処理遅延を特徴とし、前記等化器の出力を復号して第１の復号された等化器出力を提供し、前記第１の復号された等化器出力を前記フィードバックフィルタの入力として供給する第１の復号器と、
   比較的長い処理遅延を特徴とし、前記等化器の出力を復号して第２の復号された等化器出力を提供する第２の復号器と、
   前記第１および第２の復号された等化器出力に基づいてタップの重みを決定し、前記タップの重みを前記フィードフォワードフィルタと前記フィードバックフィルタに供給するタップの重み制御器とを備える等化器。
9. 前記比較的短い処理遅延はゼロ遅延を備える請求項８に記載の判定帰還型等化器。
10. 前記第１の復号器はショート・トレースバック・トレリス復号器を備えており、前記第２の復号器はロング・トレースバック・トレリス復号器を備える請求項８に記載の判定帰還型等化器。
11. 前記ショート・トレースバック・トレリス復号器はゼロ遅延トレリス復号器を備える請求項１０に記載の判定帰還型等化器。
12. 前記タップの重み制御器は、前記比較的長い処理遅延に対応する前記第１の復号された等化器出力の値に基づいて前記タップの重みを決定する請求項８に記載の判定帰還型等化器。
13. 前記タップの重み制御器は、前記データおよび前記第１および第２の復号された等化器出力に応じて前記タップの重みを決定する請求項８に記載の判定帰還型等化器。
14. 判定帰還型等化器であって、
    均等化するデータを受信するフィードフォワードフィルタと、
    フィードバックフィルタと、
    前記フィードフォワードフィルタの出力と前記フィードバックフィルタの出力とを組み合わせて等化器の出力を提供する加算器と、
    前記等化器の出力を復号して第１の復号された等化器出力を提供し、前記第１の復号された等化器出力を前記フィードバックフィルタの入力として供給する第１の復号器と、
    比較的長い処理遅延と比較的短い処理遅延とを特徴とし、前記等化器の出力を復号して前記比較的長い処理遅延による第２の復号された等化器出力と前記比較的短い処理遅延による第３の復号された等化器出力とを提供する第２の復号器と、
    前記第２および第３の復号された等化器出力に基づいてタップの重みを決定し、前記タップの重みを前記フィードフォワードフィルタと前記フィードバックフィルタに供給するタップの重み制御器とを備える等化器。
15. 前記第１の復号器はゼロ遅延復号器を備える請求項１４に記載の判定帰還型等化器。
16. 前記第１の復号器はショート・トレースバック・トレリス復号器を備えており、前記第２の復号器はロング・トレースバック・トレリス復号器を備える請求項１４に記載の判定帰還型等化器。
17. 前記ショート・トレースバック・トレリス復号器はゼロ遅延トレリス復号器を備える請求項１６に記載の判定帰還型等化器。
18. 前記タップの重み制御器は、前記比較的長い処理遅延に対応する前記第３の復号された等化器出力の値に基づいて前記タップの重みを決定する請求項１４に記載の判定帰還型等化器。
19. 前記タップの重み制御器は、前記データおよび前記第２および第３の復号された等化器出力に応じて前記タップの重みを決定する請求項１４に記載の判定帰還型等化器。
20. 前記第２の復号器は前記第２の復号器の同時の出力から第３の復号された等化器出力を提供し、前記第２の復号器の同時の出力は別々の遅延を表す請求項１４に記載の判定帰還型等化器。

Images