JP2014053688A

JP2014053688A - 等化装置、受信装置及び等化方法

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Publication number: JP2014053688A
Application number: JP2012195391A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kanda; 高志神田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: JP6051700B2

Abstract

【課題】等化器の補償効果を改善させることが可能な等化装置、受信装置及び等化方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る等化装置１０は、受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理する第１の等化器１１と、第１の等化器１１により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、当該等化処理した信号を等化信号として出力する第２の等化器１２と、設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化するタップ係数最適化部１３と、を備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、等化装置、受信装置及び等化方法に関し、特に、等化器のタップ係数を最適化する等化装置、受信装置及び等化方法に関する。

無線通信システムにおける受信装置では、伝送路等で発生する信号の歪みを補正するため等化器が利用されている。関連する技術として、例えば、特許文献１〜４が知られている。

特許文献１には、スペースダイバシティで生じた特性の補償を目的としたトランスバーサル等化器が記載されている。また、特許文献２や３には、マルチパスに起因する符号間干渉を補償する等化器が記載されている。

特開平０２−２７７３２４号公報特開２００３−３４７９７７号公報特開平１１−２０５１９８号公報

特許文献１〜３に記載の関連する等化器は、空間伝送中に生じた特性劣化の補償を主な目的としている。また、信号の歪みには、伝送路以外の部分で生じる歪み(回路依存の特性など)が含まれるため、関連する等化器では、空間伝送中に生じた特性劣化と伝送路以外の部分で生じる歪みとが補償されることになる。

しかしながら、関連する等化器において、１つの等化器を用いて信号の歪みを補償しようとすると、伝送路以外の部分で生じた歪みも補償するため、等化器の性能を超えてしまう可能性があり、補償が十分に行われない可能性が生じるという問題がある。

本発明の目的は、このような課題を解決する等化装置、受信装置及び等化方法を提供することにある。

本発明に係る等化装置は、受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理する第１の等化器と、前記第１の等化器により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、当該等化処理した信号を等化信号として出力する第２の等化器と、設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化するタップ係数最適化部と、を備えるものである。

本発明に係る受信装置は、無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナを介して無線信号を受信する受信回路と、前記受信回路を介して入力される受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理する第１の等化器と、前記第１の等化器により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、当該等化処理した信号を等化信号として出力する第２の等化器と、設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化するタップ係数最適化部と、を備えるものである。

本発明に係る等化方法は、受信信号を第１のタップ係数に応じて第１の等化器により等化処理し、前記第１の等化器により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて第２の等化器により等化処理し、前記第２の等化器により等化処理した信号を等化信号として出力し、設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化するものである。

本発明によれば、等化器の補償効果を改善させることが可能な等化装置、受信装置及び等化方法を提供することができる。

実施の形態に係る等化装置の主要な特徴を説明するための構成図である。実施の形態１に係る受信装置の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る等化装置の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る等化装置に含まれる等化器の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る等化装置の動作を示すフローチャートである。

（実施の形態の概要）
実施の形態の説明に先立って、実施の形態の特徴についてその概要を説明する。図１は、実施の形態に係る等化装置及びその等化装置を備えた受信装置の主要な構成を示している。

受信装置１００は、無線通信システムにおける無線受信装置であり、例えば、マイクロ波通信装置等である。受信装置１００は、等化装置１０、受信回路２１、アンテナ２０を備えている。アンテナ２０は、他のマイクロ波通信装置との間でマイクロ波の電波（無線信号）を送受信する。受信回路は、アンテナ２０を介して無線信号を受信し、ＲＦ処理等の信号処理を行う。

等化装置１０は、第１の等化器１１、第２の等化器１２、タップ係数最適化部１３を備えている。第１の等化器１１は、アンテナ２０及び受信回路２１を介して受信する受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理する。第２の等化器１２は、第１の等化器１１により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、当該等化処理した信号を等化信号として出力する。タップ係数最適化部１３は、設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化する。

このような構成により、無線伝送路で生じる符号間干渉による歪みの補償と、アンテナから等化装置までの受信回路で生じる歪みの補償を精度よく行うことができる。回路依存の特性を含めた補償を１つの等化器で行うと、タップ係数の制約から、本来補償するべき符号間干渉の等化に対する補償効果を十分に引き出せない場合がある。このため、実施の形態では、設定動作時に、第１の等化器で回路依存の特性を補償しておき、設定後の通常動作時に、第２の等化器で符号間干渉に対する補償を行うことで、補償効果を改善させることができる。

また、実施の形態に係る等化装置は、第１及び第２の等化器の処理結果をそのまま出力するため、判定帰還ループのない構成であり、静的成分のみに対し線形補償を行う。このため、伝送路の劣化に対する耐性が高くなり、多値変調に対する補償に対応可能となる。また、判定帰還ループ用のフィルタが不要であり、２つのフィルタ（２つの等化器）で実現可能であるため、回路規模の増大を抑えることができる。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図２は、本実施の形態に係る受信装置の主要な構成を示している。

図２に示すように、受信装置１００は、アンテナ２０、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１０１、直交復調器（ＱＤＥＭ）１０２、波形整形フィルタ１０３、クロック同期確立部１０４、等化装置１０、キャリア同期確立部１０５、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）デマッピング部１０６を備えている。例えば、アンテナ２０から等化装置１０までの間に接続される、ＢＰＦ１０１や直交復調器１０２、波形整形フィルタ１０３等が、図１の受信回路２１に相当する。なお、アンテナ２０とＢＰＦ１０１の間や、ＢＰＦ１０１と直交復調器１０２の間には、必要に応じて増幅回路や、ミキサ、ＡＤ変換器等を備えているが図示を省略している。

アンテナ２０により受信されたＲＦ信号（高周波信号）は、ＢＰＦ１０１に入力される。ＢＰＦ１０１は、入力されたＲＦ信号から不要な帯域の信号を除去する。ＢＰＦ１０１を通過したＲＦ信号は、その後、ミキサ等によりＩＦ信号（中間周波信号）にダウンコンバートされる。

直交復調器１０２は、入力されるＩＦ信号を直交復調し、直交するＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号を出力する。波形整形フィルタ１０３は、直交復調されたＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号に対し、波形整形により帯域を制限する。クロック同期確立部１０４は、波形整形されたＰｃｈ信号及びＱｃｈに基づいてクロックのタイミングを検出し、クロック同期を確立する。

等化装置１０は、波形整形されたＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号に対し、伝送路歪み及び回路歪みを補償する等化処理を行い、等化処理後のＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号を出力する。本実施の形態では、アンテナ２０から等化装置１０までの間の回路、主にＢＰＦ１０１等の特性により生じる信号の歪みを、等化装置１０で補償する。等化装置１０の構成については後述する。

キャリア同期確立部１０５は、等化処理が行われたＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号に基づいてキャリア周波数を検出し、キャリア同期を確立する。ＱＡＭデマッピング部１０６は、同期したキャリア周波数に基づいて、ＱＡＭ変調信号であるＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号をデマッピング（ＱＡＭ復調）し再生した受信データを出力する。

図３は、本実施の形態に係る等化装置１０の構成を示している。図３に示すように、等化装置１０は、第１の等化器１、第２の等化器２、誤差信号検出機能３、タップ係数生成器４、タップ係数記憶用ＲＯＭ５を備えている。例えば、誤差信号検出機能３及びタップ係数生成器４が、図１のタップ係数最適化部１３に相当する。

第１の等化器１及び第２の等化器２は、直列接続されている。本実施の形態における信号の補償は、回路依存の特性を補正する第１の等化器１および符号間干渉を等化する第２の等化器２により行われる。

第１の等化器１には、受信信号が入力される。この受信信号は、等化装置１０の前段の波形整形フィルタ１０３から出力されたＰｃｈ信号及びＱｃｈ信号である。第１の等化器１は、受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理し、等化処理後の信号を出力する。特に、第１の等化器１は、第１のタップ係数によって回路依存の特性を補正することにより、信号の補償を行う。

第２の等化器２には、第１の等化器１により等化処理された信号が入力される。第２の等化器２は、入力された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、等化処理後の信号を等化信号として出力する。この等化信号は、等化装置１０の後段のキャリア同期確立部１０５へ出力される。特に、第２の等化器２は、第２のタップ係数によって符号間干渉を等化することにより、信号の補償を行う。

誤差信号検出機能３は、第１の等化器１および第２の等化器２により補償された信号に対し、誤差を検出する機能を有する。誤差信号検出機能３は、第２の等化器２から出力される等化信号が入力され、等化信号の等化誤差を検出し、検出した誤差を示す誤差信号を出力する。

タップ係数生成器４は、誤差信号検出機能３の結果に基づきタップ係数を可変制御する。タップ係数生成器４は、設定動作時、入力される誤差信号に応じて、第１の等化器１の第１のタップ係数を生成し、第１の等化器へ設定する。タップ係数生成器４は、通常動作時、入力される誤差信号に応じて、第２の等化器２の第２のタップ係数を生成し、第２の等化器へ設定する。

タップ係数記憶用ＲＯＭ５は、例えば、フラッシュメモリ等である。タップ係数記憶用ＲＯＭ５は、設定動作時、タップ係数生成器４が第１の等化器１に設定した第１のタップ係数を記憶する。また、通常動作時、タップ係数記憶用ＲＯＭ５に記憶された第１のタップ係数が読み出されて、第１の等化器１へ設定される。

図４は、本実施の形態に係る第１の等化器１または第２の等化器２の内部構成を示している。第１の等化器１及び第２の等化器２は、図４に示すように入力信号とタップ係数を乗算、加算することにより補償を行う。

第１の等化器１及び第２の等化器２は、複数のＦＦフィルタ（フィードフォワードフィルタ）２０１（２０１−１〜２０１−５）、複数のＦＦフィルタ２０１にそれぞれ接続される複数の乗算器２０２（２０２−１〜２０２−５）、複数の乗算器２０２にそれぞれ接続される複数の加算器２０３（２０３−１〜２０３−４）を備えている。

ＦＦフィルタ２０１−１〜２０１−５は、所定の遅延時間（タップ間隔）、信号を遅延させる遅延器であり、直列に接続されている。ＦＦフィルタ２０１−１〜２０１−５は、接続順に入力信号を順次遅延させた遅延信号を、それぞれ乗算器２０２−１〜２０１−５へ出力する。

乗算器２０２−１〜２０１−５は、ＦＦフィルタ２０１−１〜２０１−５からそれぞれ入力される遅延信号に対して、タップ係数生成器４から設定されるタップ係数Ｃ−２〜Ｃ２を乗算し、乗算した乗算結果を、それぞれ加算器２０３−１〜２０３−４へ出力する。

Ｃ０は現在の信号に乗算されるセンタータップ係数、Ｃ１は現在より１遅延時間進んだ信号に乗算されるタップ係数、Ｃ２は現在より２遅延時間進んだ信号に乗算されるタップ係数、Ｃ−１は現在より１遅延時間遅れた信号に乗算されるタップ係数、Ｃ−２は現在より２遅延時間遅れた信号に乗算されるタップ係数である。

加算器２０３−１〜２０３−４は、直列に接続されている。加算器２０３−１〜２０３−４は、乗算器２０２−１〜２０２−５からそれぞれ入力される乗算結果を、全て加算し、合計した結果を等化処理した信号として出力する。

次に、本実施の形態に係る等化装置の動作について説明する。図５（ａ）は、設定動作時の動作フローを示しており、図５（ｂ）は、通常動作時の動作フローを示している。

設定動作とは、トレーニング信号に応じて設定を行う動作（トレーニング動作）であり、特に、回路依存の歪み補償を設定する動作である。通常動作時とは、データ信号に応じて行う通常の受信動作（トラッキング動作）であり、特に、伝送路の歪み補償を行って、補償後の信号を出力する動作である。例えば、受信信号は、トレーニング期間とデータ期間とを含み、トレーニング期間にトレーニング信号が受信されると、設定動作が行われ、データ期間にデータ信号が受信されると、通常動作が行われる。

まず、設定動作時の等化装置１０の動作について説明する。設定動作時は回路依存の特性を把握し補償するためにタップ係数を設定する。

図５（ａ）に示すように、トレーニング信号を受信すると、等化装置１０にトレーニング信号が入力される（ステップＳ１１）。そうすると、第１の等化器１は、トレーニング信号に対し、第１のタップ係数に応じて補償を行う（ステップＳ１２）。なお、第１の等化器１の補償機能は、最初はリセットされた（信号をそのまま通過させる）状態になっており、タップ係数が設定されると補償を開始する。

このとき、第２の等化器２は、補償機能がＯＦＦ（信号は通過）の状態でトレーニング信号を通過させる（ステップＳ１３）。具体的には、等化装置１０は、トレーニング信号を第１の等化器１により補償させ、第２の等化器２の補償は信号の特性に影響を与えないようセンタータップ係数（図４のＣ０）を１に設定し、他のタップ係数を０にすることで、トレーニング信号をそのまま通過させる。

続いて、等化装置１０は、トレーニング信号を誤差信号検出機能３にフィードバックし、誤差を判定する（ステップＳ１４）。これにより等化装置１０は、回路依存の成分を検出する。そうすると、タップ係数生成器４は、検出された回路依存成分に基づいて、第１のタップ係数を生成し、第１の等化器１に生成した第１のタップ係数を設定する（ステップＳ１５）。

第１の等化器１に第１のタップ係数を設定した後に、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理を繰り返し行い、第１のタップ係数を第１の等化器１に再度設定する。等化装置１０は、一定時間、第１のタップ係数を求めて第１の等化器１に再設定する処理を繰り返すことにより、第１のタップ係数の値が安定し、回路依存の特性を補償する第１のタップ係数を第１の等化器１に設定することができる。その後、タップ係数記憶用ＲＯＭ５は、第１の等化器１に設定された第１のタップ係数を記憶する（ステップＳ１６）。

次に、通常動作時の等化装置１０の動作について説明する。通常動作時は伝送路依存の特性を把握し補償するためにタップ係数を設定する。

図５（ｂ）に示すように、まず、等化装置１０は、タップ係数記憶用ＲＯＭ５に記憶した第１のタップ係数を読み出し、第１の等化器１に設定し（書き込み）（ステップＳ２１）、第１の等化器１の補償機能をＯＮ状態にする。

続いて、データ信号を受信すると、等化装置１０に受信信号が入力される（ステップＳ２２）。そうすると、第１の等化器１は、受信信号に対し、設定時に設定された第１のタップ係数に応じて補償を行う（ステップＳ２３）。これにより、第１の等化器１は、受信信号に対し回路依存特性を補償する。

さらに、第２の等化器２は、第２のタップ係数に応じて補償を行う（ステップＳ２４）。なお、第２の等化器２の補償機能は、最初はリセットされた（信号をそのまま通過させる）状態になっており、タップ係数が設定されると補償を開始する。これにより、第２の等化器２において符号間干渉等化を補償する。補償された信号は、出力されるとともに、誤差信号検出機能３に出力する。

続いて、誤差信号検出機能３は、補償した信号について伝送路依存の誤差の判定を行う（ステップＳ２５）。そうすると、タップ係数生成器４は、誤差信号検出機能３による伝送路依存の誤差の判定に基づいて、第２のタップ係数を生成する（ステップＳ２６）。タップ係数生成器４は、生成した第２のタップ係数を、第２の等化器２のタップ係数としてフィードバックする。通常使用時は、ステップＳ２４〜ステップＳ２６の処理を繰り返し行う。

以上のように、設定動作時に、回路依存成分を補償する第１のタップ係数をタップ係数記憶用ＲＯＭ５し、符号間干渉を補償する通常動作時には、タップ係数記憶用ＲＯＭ５に記憶された第１のタップ係数を第１の等化器１に設定する。これにより、回路依存成分の補償を第２の等化器２の入力前に行い、第２の等化器２による補償効果を改善することができる。言い換えると、回路依存の特性を等化器入力前に補正しておくことにより等化器の符号間干渉に対する補償効果を改善させることができる。

アンテナで受信した変調波をＢＰＦ（図３）等で処理する際に、周波数特性にも影響が及んでしまい、この特性を等化器で等化させる必要があるが、タップ係数の範囲が制限されているために、１つの等化器で補償を行うと回路依存の周波数特性の補正のためにタップ係数の値を変動させ、符号間干渉の等化が十分に行われない場合がある。本実施の形態では、回路依存特性の補正および符号間干渉の等化を異なる等化器で補償しているので、第２の等化器２の補償範囲を符号間干渉に特定し性能を引き出すことができる。したがって、回路依存の補償を別途行うことにより等化器の補償効果を高めることができる。また、設定時に自動で回路依存特性の補正を行うので、装置設置時などに人が設定する手間を省ける。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１、１１第１の等化器
２、１２第２の等化器
３誤差信号検出機能
４タップ係数生成器
５タップ係数記憶用ＲＯＭ
１０等化装置
１３タップ係数最適化部
２０アンテナ
２１受信回路
１００受信装置
１０１ＢＰＦ
１０２直交復調器
１０３波形整形フィルタ
１０４クロック同期確立部
１０５キャリア同期確立部
１０６ＱＡＭデマッピング部
２０１ＦＦフィルタ
２０２乗算器
２０３加算器

Claims

受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理する第１の等化器と、
前記第１の等化器により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、当該等化処理した信号を等化信号として出力する第２の等化器と、
設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化するタップ係数最適化部と、
を備える等化装置。
前記タップ係数最適化部は、
前記第２の等化器の出力信号を参照して等化誤差を検出する誤差検出部と、
前記検出した等化誤差に応じて前記第１または第２の等化器に前記第１または第２のタップ係数を設定するタップ係数設定部と、を備える、
請求項１に記載の等化装置。
前記設定動作時、前記第２の等化器は、等化処理をオフして入力信号をそのまま通過させる、
請求項２に記載の等化装置。
前記第２の等化器は、センタータップ係数を１に設定し、他のタップ係数を０に設定することで、等化処理をオフにする、
請求項３に記載の等化装置。
前記設定動作時に最適化された第１のタップ係数を記憶し、前記通常動作時に前記記憶した第１のタップ係数を前記第１の等化器へ設定するタップ係数記憶部を備える、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の等化装置。
前記設定動作時、前記第１の等化器にトレーニング信号が入力される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の等化装置。
無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナを介して無線信号を受信する受信回路と、
前記受信回路を介して入力される受信信号を第１のタップ係数に応じて等化処理する第１の等化器と、
前記第１の等化器により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて等化処理し、当該等化処理した信号を等化信号として出力する第２の等化器と、
設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化するタップ係数最適化部と、
を備える受信装置。
受信信号を第１のタップ係数に応じて第１の等化器により等化処理し、
前記第１の等化器により等化処理された信号を第２のタップ係数に応じて第２の等化器により等化処理し、
前記第２の等化器により等化処理した信号を等化信号として出力し、
設定動作時に、前記第１の等化器による等化誤差に応じて前記第１のタップ係数を最適化し、
通常動作時に、前記最適化された第１のタップ係数で動作する前記第１の等化器と前記第２の等化器とによる等化誤差に応じて前記第２のタップ係数を最適化する、
等化方法。
前記設定動作時、前記第２の等化器の出力信号に基づいて前記第１のタップ係数を最適化する、
請求項８に記載の等化方法。
前記設定動作時、前記第２の等化器のセンタータップ係数を１に設定し、他のタップ係数を０に設定する、
請求項９に記載の等化方法。