JP2745900B2 - 干渉波除去装置 - Google Patents

干渉波除去装置

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JP2745900B2 JP27644191A JP27644191A JP2745900B2 JP 2745900 B2 JP2745900 B2 JP 2745900B2 JP 27644191 A JP27644191 A JP 27644191A JP 27644191 A JP27644191 A JP 27644191A JP 2745900 B2 JP2745900 B2 JP 2745900B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は干渉波除去装置に関し、
特にダイバーシティ方式を必要とするマルチパスフェー
ジング回線において、広帯域干渉波が存在する場合に干
渉波除去及びマルチパス歪の適応等化を行う干渉波除去
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】判定帰還形等化器(DFE:Decision F
eedback Equalizer )を用いて、マルチパス歪と広帯域
干渉波を除去する従来の2重ダイバーシティ方式の一例
を図3に示す。同図において、301と302はトラン
スバーサルフィルタで構成される第1の前方フィルタ及
び第2の前方フィルタ、303と304は第1のタップ
修正器及び第2のタップ修正器、305はトランスバー
サルフィルタで構成される後方フィルタ、306は第3
のタップ修正器3、307は判定器、308は加算器、
309と310は減算器である。
【0003】この方式はピーター・モンセンが提案した
もので、アイ・イー・イー・イー、トランズアクション
・オン・コミュニケーションズ・ボル−コム−32、ナン
バー1、1984年1月において「エムエムエスイー イコ
ライゼーション オブ インターフィアランス オン
フェーディング ダイバーシティ チャネルズ」として
論文発表している。即ち、通常の判定帰還形等化器では
1個の前方フィルタにより、インパルス応答の前縁によ
る歪(プリカーサー歪)を除去し、1個の後方フィルタ
によりインパルス応答の後縁による歪(ポストカーサー
歪)を除去する。これに対し、図3に示すモンセン方式
では、各ダイバーシティ合成は第1の前方フィルタ30
1及び第2の前方フィルタ302の出力を合成器308
により合成することで、ダイバーシティ合成を実現して
いる。
【0004】ここで、各ダイバーシティでのプリカーサ
ー歪は該当する前方フィルタにより除去される。判定信
号を入力とする後方フィルタ305は、ダイバーシティ
合成後のポストカーサー歪を推定し、減算器310にて
ダイバーシティ合成信号から減じる。時間変化するイン
パルス応答に対してマルチパスによる符号間干渉が除去
される動作は適応等化と呼ばれる。判定器307の入出
力間の差である判定器誤差信号と前方フィルタ及び後方
フィルタの各タップに分布する信号を用いて適応アルゴ
リズムによりタップ係数を修正する。この受信機が対象
としているのは対流圏散乱伝搬に代表されるマルチパス
フェージング回線での高速ディジタル伝送(10Mbp
s)であり、伝送速度に対してフェージング変化が非常
に遅くなる。
【0005】このような伝搬環境に対しては、タップ係
数の修正には通常LMSアルゴリズムが用いられる。こ
れは、あるサンプリング時刻nにおけるタップ係数をC
n とした場合、時刻n+1におけるタップは下記のよう
に修正される。 Cn+1 =Cn −μεn n (数1) ここでμは修正係数、εn は時刻nにおける判定器誤差
信号、un は時刻nにおける該当するタップに分布して
いる信号である。
【0006】前記論文にて、この受信方式ではマルチパ
ルスフェージング環境下にて希望信号波とは独立な広帯
域干渉が存在する場合、図3の判定帰還形等化器は、干
渉を除去する効果があることが述べられている。これは
ダイバーシティが一種のパワーインバージョンアダプテ
ィブアレイの動作を行い、ダイバーシティ間での干渉波
が相殺されるようにダイバーシティ合成が行われる為で
ある。この干渉除去によりダイバーシティ効果が損なわ
れるが、マルチパス伝搬により遅延分散した信号電力は
分数間隔トランスバーサルフィルタ構成の前方フィルタ
により、集束されるので内在的ダイバーシティ効果は保
存される。即ち、前方フィルタ・バンクは後方フィルタ
と共に、判定器誤差信号の自乗平均が最小となるように
整合フィルタリング、アダプティブアレイ及び適応等化
の機能を包括した動作を行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術で
は、適応アルゴリズムおよび適応速度に関して問題を解
決していない。実際の干渉波としては、隣接回線からの
干渉以外に、飛翔体からの妨害電波を想定しなければな
らない。このような場合、干渉波の変化速度はフェージ
ング変化より速くなり、干渉とマルチパス歪の除去をL
MSアルゴリズムで追随させるのは難しくなる。特に、
図3に示すモンセン等化器は収束速度が遅いという欠点
が渡辺孝次郎により1986年のアイ・シィー・シィー・シ
ィー セッション番号46.2.1の「アダプティブ マッチ
ト フィルタ アンド イッツ シグニフィカンス ト
ゥ アンティーマルチパス フェージング」として指摘
されている。これは判定器誤差信号を用いたLMSアル
ゴリズムをダイバーシティを含めた前方フィルタおよび
後方フィルタの全タップに適用する為であり、その相関
行列のサイズが大となる為である。
【0008】マルチパス歪に対して収束速度が遅い上
に、時間変動する干渉波が加わった場合、相関行列の固
有値のバラツキがさらに大となり、適応収束速度はより
深刻な問題となる。モンセンは適応アルゴリズムとして
カルマン・アルゴリズムの適用について触れているが、
これは複雑な処理を行う為、演算時間の上で問題があ
り、高速伝送に対してはその適用は現在のところ難し
い。本発明の目的は、適応収束速度を改善した干渉波除
去装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の干渉波除去装置
は、複数のダイバーシティ受信信号を夫々通す、トラン
スバーサルフィルタで構成された複数個の前方フィルタ
と、これら前方フィルタの出力を合成する合成器と、そ
の合成出力からトランスバーサルフィルタで構成された
後方フィルタ出力を減じる減算器と、その出力の判定を
行う判定器と、この判定器の入力と判定出力との差を取
り第1の誤差信号を求める減算器と、この第1の誤差信
号と一のダイバーシティルートの前方フィルタのタップ
に分布している受信信号とからその前方フィルタのタッ
プ係数を修正するタップ修正器と、前記後方フィルタの
タップに分布している判定信号と前記第1の誤差信号と
からその後方フィルタのタップ係数を修正するタップ修
正器と、前記前方フィルタの合成出力と前記判定出力と
の差を取って第2の誤差信号を求める減算器と、この第
2の誤差信号と前記第1の誤差信号を切替える切替器
と、前記一のダイバーシティルート以外の前方フィルタ
のタップに分布する受信信号と前記切替器から出力され
る誤差信号とからその前方フィルタのタップ係数修正を
行うタップ修正器とを備える。
【0010】
【作用】本発明によれば、干渉波が存在する場合には、
ダイバーシティの一部の前方フィルタのタップ係数修正
には、従来の判定器誤差信号を用いるのではなく、判定
信号とダイバーシティ合成出力との差の第2の誤差信号
を用いることで、前方フィルタの一部を判定帰還形等化
器から切り離したアダプティブアレイとして動作させ、
判定帰還形等化器の相関行列を等価的に縮小し、収束速
度を改善する。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の2重ダイバーシティ方式における一
実施例の構成図である。同図において、101と102
はトランスバーサルフィルタで構成される第1前方フィ
ルタ及び第2前方フィルタ、103と104は第1タッ
プ修正器及び第2タップ修正器、105はトランスバー
サルフィルタで構成される後方フィルタ、106は第3
タップ修正器、107は判定器、108は加算器、10
9〜111は減算器、112は切替器である。
【0012】図2は本発明の干渉除去を動作説明する為
の3タップの前方フィルタ及び2タップの後方フィルタ
を用いた2重ダイバーシティでの構成図である。同図に
おいて、201はサンプル値をSn とする希望信号波
源、202はサンプル値をJn とする干渉波源、203
はSn の受信機入力1に対する伝送系インパルス応答h
1 、204はSn の受信機入力2に対する伝送系インパ
ルス応答h2 、205はJn の受信機入力1に対する伝
送系インパルス応答g1 、206はJn の受信機入力2
に対する伝送系インパルス応答g2 、211及び212
はT/2(T:シンボル周期)間隔の3段シフトレジス
タ、213及び214は夫々3個の乗算器、215はT
間隔の2段シフトレジスタ、216は2個の乗算器、2
17及び218は加算器、219は判定器、220〜2
22は減算器である。
【0013】但し、第1のタップ修正器103、第2の
タップ修正器104、第3のタップ修正器106、及び
切替器112に関しては図2の図示を省略している。こ
こで、希望波Sn 及びJn は互いに独立な広帯域変調信
号であるとし、1シンボル以上離れた相互相関はゼロで
あると仮定する。又、インパルス応答203〜206に
は互いに独立なレーリーフェージングが付加されている
ものとする。
【0014】従来技術のモンセン方式では、図2に示す
判定帰還形等化器の全タップ係数を判定器誤差信号ε1
による自乗平均誤差最小となる制御を行っている。この
時、タップ係数を未知数とした正規(ウィナー・ホッ
プ)方程式は次のように示すことができる。
【0015】
【数2】 ここで、Tは転置を、*は復素共約を示す。
【0016】
【数3】
【数4】 但し、h1 n はインパルス応答h1 (1=1,2)の時
刻nにおけるサンプル値を示す。
【0017】
【数5】
【数6】 Iは2行2列の単位行列である。
【0018】(数2)において、C,W,Dは夫々ダイ
バーシティルート1及び2の前方フィルタ、後方フィル
タのタップ係数ベクトルで次のように示すことができ
る。 CT =[C0 1 2 ] WT =[W0 1 2 ] DT =[d1 2
【0019】又、h1 及びh2 はインパルス応答h1
びh2 のサンプル値ベクトルで、 h1 =[h1* 0 1* 1 1* 2 ] h2 =[h2* 0 2* 1 2* 2 ] である。
【0020】(数2)に示す正規方程式において左辺行
列はモンセン方式判定帰還形等化器の相関行列であり、
そのサイズは図2に示す構成では、8×8となる。した
がって、最急降下法或いはLMSアルゴリズムにてタッ
プ修正を行った場合、判定器誤差信号の自乗平均値によ
る時刻nにおける評価関数ξは次式で示される。
【数7】 ここで、ξmin は評価関数の限界最小値、Δ0 は全タッ
プに関しての初期値と理想解との誤差ベクトル、qiは
i番目タップに対する固有ベクトル、λiは8×8の相
関行列に対する固有値、μはLMSアルゴリズムにおけ
るタップ修正係数である。(数7)から明らかなように
ダイバーシティ次数が増加或いはフィルタタップ数増加
するにつれ、相関行列のサイズが大となり、自乗平均誤
差が最小となるまでの収束時間が長くなることが分か
る。特に固有値λiがバックとその収束速度は劣化す
る。
【0021】本発明では、干渉波202が存在する場
合、乗算器214のタップ係数W0 1 2 の制御には
誤差信号ε1を用いないで、図2に示す誤差信号ε2を
用いることで収束速度の改善を行う。ε2はダイバーシ
ティ合成出力と判定信号との差であるが、ここで判定結
果が正しいとするならば、ダイバーシティ合成出力と希
望基準信号(トレーニング信号)との差、即ち、アダプ
ティブアレイ制御における線形誤差信号と等価なものと
なる。
【0022】そこで、次式に示すようにタップ修正を行
う。 Wn+1 i =Wn i −γε2n ・vin (数8) Cn+1 i =Cn i −με1n ・uin (数9) dn+1 i =dn i +με1n ・an-i n (数10) ここで、上付添字のnはサンプル時刻を、下付添字のi
はタップ番号を、u及びvはダイバーシティルート1及
び2の前方フィルタの各タップに分布している受信信号
である。
【0023】ここで、修正係数に関して、γ>μと設定
し、ダイバーシティルート2側の第2の前方フィルタ1
02の応答速度をダイバーシティルート1側の第1の前
方フィルタ101及び後方フィルタ105からなる判定
帰還形等化器より速くしてやる。このことにより、第2
の誤差信号ε2で制御されている第2の前方フィルタ1
02を判定器誤差によって制御されている判定帰還形等
化器側と適応動作上分離することができる。
【0024】この場合、第1の前方フィルタ101と後
方フィルタ105からなる判定帰還形等化器に関する正
規方程式は(数2)より、次のように縮退できる。
【数11】 又、第2の前方フィルタ102に関する正規方程式は前
方フィルタのタップ信号viと第2の誤差信号ε2との
相関がゼロという直交原理を用いて、次のようになる。 R22W=(h2 −R12C) (数12)
【0025】タップ係数Wの収束速度がCより速い為、
(数12)における右辺は定常と見なせる。したがっ
て、行列サイズが3×3の(数12)より、第1の前方
フィルタ101の出力から干渉波を除去する為の第2の
前方フィルタ102のタップ係数Wが従来方式より速く
求められることになる。第2の前方フィルタ102のタ
ップ係数が確立した後は、(数11)を満足する理想解
を求めて第1の前方フィルタ101及び後方フィルタ1
05のタップ修正が行われる。ここで、(数11)左辺
の相関行列は(数2)の8×8から5×5へ縮小してい
る。
【0026】したがって、(数7)に示す自乗平均誤差
はi=1〜5の総和に縮小され、収束速度が改善され
る。又、既に第2の前方フィルタ102によって干渉波
成分が除去されているので、(数4)に示す相互相関係
数に干渉波によるインパルス応答gの成分は減少してい
る。その分干渉波による固有値のバラツキが減り、収束
速度も改善されることが分かる。図1において干渉波が
存在しない場合は従来技術のモンセン方式で動作させる
為、切替器112は誤差信号ε1を選択出力する。この
場合は第1の前方フィルタ101及び第2の前方フィル
タ102は2重ダイバーシティ合成を行う。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、判定帰
還形等化器を用いてダイバーシティ合成とマルチパスフ
ェージングによる符号間干渉を除去する受信機におい
て、広帯域干渉波が存在する場合には、一部のダイバー
シティルートの前方フィルタのタップ修正に判定器誤差
信号を用いるのではなく、判定信号とダイバーシティ合
成出力との誤差信号(線形誤差)を用いて制御すること
で、従来問題となっている適応収束速度を改善できる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2重ダイバーシティ方式の一実施例の
構成図である。
【図2】本発明を3タップの前方フィルタ及び2タッの
後方フィルタで構成した2重ダイバーシティ方式の構成
図である。
【図3】従来の2重ダイバーシティ方式の一例の構成図
である。
【符号の説明】
101 第1の前方フィルタ 102 第2の前方フィルタ 103 第1のタップ修正器 104 第2のタップ修正器 105 後方フィルタ 106 第3のタップ修正器 107 判定器 108 加算器(合成器) 109〜111 減算器 112 切替器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のダイバーシティ受信信号を夫々通
    す、トランスバーサルフィルタで構成された複数個の前
    方フィルタと、これら前方フィルタの出力を合成する合
    成器と、その合成出力から、トランスバーサルフィルタ
    で構成された後方フィルタ出力を減じる減算器と、その
    出力の判定を行う判定器と、この判定器の入力と判定出
    力との差を取り第1の誤差信号を求める減算器と、この
    第1の誤差信号と一のダイバーシティルートの前方フィ
    ルタのタップに分布している受信信号とからその前方フ
    ィルタのタップ係数を修正するタップ修正器と、前記後
    方フィルタのタップに分布している判定信号と前記第1
    の誤差信号とからその後方フィルタのタップ係数を修正
    するタップ修正器と、前記前方フィルタの合成出力と前
    記判定出力との差を取って第2の誤差信号を求める減算
    器と、この第2の誤差信号と前記第1の誤差信号を切替
    える切替器と、前記一のダイバーシティルート以外の前
    方フィルタのタップに分布する受信信号と前記切替器か
    ら出力される誤差信号とからその前方フィルタのタップ
    係数修正を行うタップ修正器とを備えることを特徴とす
    る干渉波除去装置。
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