JP3625205B2 - Adaptive equalizer and receiver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は適応等化器及び受信装置に関し、例えばフェージング等の影響を受けた無線信号を受信して復調するディジタル無線通信の受信機に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、無線回線では一般にマルチパスフェージングの影響により、伝搬時間の異なる複数経路の電波が同時に受信される。このため、受信信号に遅延歪みが生じてビット誤り率特性が劣化する。遅延歪みはシンボルレートが高速なほど大きくなるため、今後の高速ディジタル移動通信機器においては、この遅延歪みの影響を無視することはできなくなり、遅延歪みの除去が不可欠となってきている。
【0003】
適応等化器はこの遅延歪みを除去する代表的な手段である。無線通信では従来から高速伝送を行う受信機に搭載されていて、さらに近年ではヨーロッパのディジタル携帯電話規格であるGSMの携帯電話等にも搭載されるようになってきた。
【0004】
このような伝送路の等化を行う場合、伝送データはスロット単位に区切られ、同スロットの一部分にトレーニングシーケンスと呼ばれる既定データ、即ち既定の送信信号が挿入されたトレーニング期間を有する。そして受信機では、このトレーニング期間において、既定データに対応した既定値(参照信号)からの誤差が小さくなるように、適応等化器の内部タップ係数を自動調整する。そしてトレーニング期間以外の部分では、データ判定結果(復調データ)を上記既定値の代わりに参照信号として用いられることが多い。
【0005】
図7は従来の判定帰還型の適応等化器10の構成を示すブロック図である。図7において、1はベースバンド信号に変換された受信信号を入力とするフィードフォワード部のトランスバーサルフィルタである。トランスバーサルフィルタ1は、タップ間隔がτ(τ=T/K、Tはシンボル周期、Kはオーバーサンプリング率である)、タップ数がM個(M≧2)で、各タップ係数を設定可能なものである。2はフィードバック部のトランスバーサルフィルタで、タップ間隔がT、タップ数がN個(N≧1)で、各タップ係数が設定可能なものである。
【0006】
トランスバーサルフィルタ1の出力とトランスバーサルフィルタ2の出力は加算器3により加算される。加算器3による加算結果は、判定器4及び誤差検出部7に出力される。判定器4は、加算器3の出力信号をシンボル周期T毎に予め定められた閾値と比較して受信信号を判定して復調データとして出力する。
【0007】
5はトレーニングシーケンスを発生させるトレーニング信号発生部である。6はスイッチで、トレーニング期間はトレーニング信号発生部5側へ、それ以外の期間は判定器4側へ接続される。これにより、誤差検出部7は、加算器3の出力と、スイッチ6から得られる参照信号としてのトレーニングシーケンスもしくは復調データとの差を誤差信号eとして求め、当該誤差信号eをタップ係数更新部8に送出する。
【0008】
タップ係数更新部8は、誤差信号eに応じて、トランスバーサルフィルタ1及びトランスバーサルフィルタ2の各遅延タップにおける値(状態量)x1、x2、………、xM、xM+1、xM+2、………、xM+N及び各タップ係数値c1、c2、………、cM、cM+1、cM+2、………、cM+Nを適応制御する。
【0009】
因みに、図7では、判定帰還型の適応等化器10の構成を示したが、トランスバーサルフィルタ2を除去すれば、他の部分は全く同様の構成で線型フィルタの構成となる。
【0010】
以上のように構成された従来の適応等化器について、その動作を説明する。入力信号はトランスバーサルフィルタ1で処理され、トランスバーサルフィルタ1で処理された信号とトランスバーサルフィルタ2で処理された信号が加算器3で加えられることにより等化処理がなされる。次に加算器3の出力が判定器4でデータ判定されることにより復調データが得られる。
【0011】
トレーニング期間ではスイッチ6がトレーニング信号発生部5側へ接続され、トレーニングシーケンスが参照信号dとして誤差検出部7に供給される。そして同時に誤差信号eの平均自乗誤差が最小となるように、タップ係数更新部8により各タップ係数c1、c2、………、cM、cM+1、cM+2、………、cM+Nが逐次更新される。
【0012】
最小平均自乗誤差規範に基づく逐次更新アルゴリズムとしては、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムや、RLS(Recursive Least Square)アルゴリズムがよく用いられる。なかでもLMSアルゴリズムは演算量が少なく、簡単な回路もしくは安価なプロセッサにより実現できる。この場合、時刻t=(n+1)τにおけるタップ係数ベクトルw(n+1)は、時刻t=nτにおける各値により、次式を用いて逐次更新される。
【0013】
w(n+1)=w(n)+μx(n)e*(n) ……… (1)
(1)式において、μはステップサイズ定数と呼ばれる定数であり、添え字(n)は時刻t=nτにおける各々の値を意味し、(1)式におけるx(n)、w(n)、e(n)は、次式により得られる値である。
【0014】
x(n)=(x1 x2・・・xM xM+1・・・xM+N)T
w(n)=(c1 c2・・・cM cM+1・・・cM+N)T
e(n)=d−wHx ……… (2)
ここで(1)式における*は複素共役を表し、(2)式における上付きの添え字Tは行列転置演算を表し、上付きの添え字Hは複素共役転置演算を表す。タップ係数更新部8は、上記演算を逐次的に繰り返すことによりトレーニング期間内でタップ係数を収束させる。
【0015】
一方、トレーニング期間以外ではスイッチ6が判定器4側へ接続され、復調データに対応した理想信号が送信された場合の、無歪み、無雑音時の値が参照信号dとして誤差検出部7に供給される。そして上記逐次更新式によりタップ係数c1、c2、………、cM、cM+1、cM+2、………、cM+Nが継続して更新され、復調データと加算器3の出力との平均誤差電力が最小となるように適応的に動作する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の適応等化器では、上記のLMSアルゴリズムを用いた場合には収束が遅いという欠点がある。そこでこのアルゴリズムのステップサイズ定数を大きくすれば収束が早まるが、収束後の平均自乗誤差値が増大してしまう。従って収束後の平均自乗誤差を抑え、かつ十分な収束を得るためにはトレーニング期間を長くせざるを得ず、データの伝送効率が低下するという問題がある。
【0017】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、適応動作の収束が速くかつ誤差の小さい等化信号を得ることができる適応等化器及び受信装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、以下の構成を採る。
【0025】
本発明の適応等化器は、ベースバンド信号に変換された受信信号を入力とする第1のトランスバーサルフィルタと、判定された復調データを入力とする第2のトランスバーサルフィルタと、第1のトランスバーサルフィルタと第2のトランスバーサルフィルタの出力を加算する加算器と、加算器の出力を受信信号のシンボル周期毎に予め定められた閾値と比較して受信信号を判定して復調データを得る判定器と、参照信号又は復調データと加算器の出力信号との差を誤差信号として出力する誤差検出部と、誤差信号と第1及び第2のトランスバーサルフィルタのタップ係数を用いて、誤差信号が小さくなるように適応アルゴリズム演算を行うことにより、第1及び第2のトランスバーサルフィルタのタップ係数を更新するタップ係数更新部と、タップ係数更新部で用いるステップサイズを発生すると共に、当該ステップサイズを誤差信号に応じて変化させるステップサイズ発生部と、を具備する適応等化器であって、ステップサイズ発生部は、誤差検出部からの誤差信号出力を一時格納する誤差格納部と、ステップサイズ発生部からの出力信号を一時格納するステップサイズ格納部と、誤差格納部からの出力と誤差検出部からの出力の比の絶対値を計算する除算器と、除算器からの出力とステップサイズ格納部からの出力の積を計算する乗算器とを具備し、誤差検出部からの出力を入力として、乗算器の出力によりステップサイズを発生させる構成を採る。
本発明の適応等化器は、ベースバンド信号に変換された受信信号を入力とするトランスバーサルフィルタと、当該トランスバーサルフィルタの出力を受信信号のシンボル周期毎に予め定められた閾値と比較して受信信号を判定して復調データを得る判定器と、参照信号又は復調データとトランスバーサルフィルタの出力信号との差を誤差信号として出力する誤差検出部と、誤差信号とトランスバーサルフィルタのタップ係数を用いて、誤差信号が小さくなるように適応アルゴリズム演算を行うことにより、トランスバーサルフィルタのタップ係数を更新するタップ係数更新部と、タップ係数更新部で用いるステップサイズを発生すると共に、当該ステップサイズを誤差信号に応じて変化させるステップサイズ発生部と、を具備する適応等化器であって、ステップサイズ発生部は、誤差検出部からの誤差信号出力を一時格納する誤差格納部と、ステップサイズ発生部からの出力信号を一時格納するステップサイズ格納部と、前記誤差格納部からの出力と誤差検出部からの出力の比の絶対値を計算する除算器と、除算器からの出力とステップサイズ格納部からの出力の積を計算する乗算器とを具備し、誤差検出部からの出力を入力として、乗算器の出力によりステップサイズを発生させる構成を採る。
【0026】
これらの構成によれば、ステップサイズ発生部において、誤差に応じたステップサイズを精度良く発生させることができるようになる。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、入力受信信号をフィルタリング処理するトランスバーサルフィルタの出力と、この出力を判定することにより得た復調データもしくは参照信号との誤差に応じて、適応アルゴリズム演算を用いてトランスバーサルフィルタのタップ係数を更新するタップ係数更新部のステップサイズを適応的に変化させることである。
【0032】
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。
【0033】
図1において、100は全体として、本発明の一実施の形態に係る適応等化器の構成を示す。適応等化器100はベースバンド信号に変換された受信信号をフィードフォワード部のトランスバーサルフィルタ101に入力する。トランスバーサルフィルタ101は、タップ間隔がτ(τ=T/K、Tはシンボル周期、Kはオーバーサンプリング率である)、タップ数がM個(M≧2)で、各タップ係数を設定可能なものである。102はフィードバック部のトランスバーサルフィルタで、タップ間隔がT、タップ数がN個(N≧1)で、各タップ係数が設定可能なものである。
【0034】
トランスバーサルフィルタ101の出力とトランスバーサルフィルタ102の出力は加算器103により加算される。加算器103による加算結果は、判定器104及び誤差検出部107に出力される。判定器104は、加算器103の出力信号をシンボル周期T毎に予め定められた閾値と比較して受信信号を判定して復調データとして出力する。
【0035】
105はトレーニングシーケンスを発生させるトレーニング信号発生部である。106はスイッチで、トレーニング期間はトレーニング信号発生部105側へ、それ以外の期間は判定器104側へ接続される。これにより、誤差検出部107は、加算器103の出力と、スイッチ106から得られる参照信号としてのトレーニングシーケンスもしくは復調データとの差を誤差信号e(n)として求め、当該誤差信号e(n)をタップ係数更新部108に送出する。
【0036】
タップ係数更新部108は、トランスバーサルフィルタ101及びトランスバーサルフィルタ102の各遅延タップにおける値(状態量)x1、x2、………、xM、xM+1、xM+2、………、xM+Nを制御すると共に、誤差検出部107により得られる誤差信号e(n)に応じて、誤差値が小さくなるように、トランスバーサルフィルタ101及びトランスバーサルフィルタ102の各タップ係数値C1〜CM+Nを適応的に制御する。
【0037】
かかる構成に加えて、適応等化器100はステップサイズ発生部109を有する。ステップサイズ発生部109は、誤差検出部107からの出力を元にステップサイズを発生し、これをタップ係数更新部108におけるLMSアルゴリズムのステップサイズとしてタップ係数更新部108に供給する。
【0038】
ステップサイズ発生部109は、図2に示すように構成されている。ステップサイズ発生部109の誤差格納部201には誤差検出部107からの誤差値|e(n)|が入力される。誤差格納部201は、所用ビット数のDFF(Dフリップフロップ)回路からなるレジスタで、受信信号のシンボルに同期した周期Tのクロックによって駆動され、1シンボル前の誤差値|e(n−1)|が出力される。
【0039】
除算部202では、誤差格納部201からの出力|e(n−1)|と誤差検出部107からの出力|e(n)|との除算が行われ、除算結果|e(n)|/|e(n−1)|が出力される。ステップサイズ格納部203は所用ビット数のDFF(Dフリップフロップ)回路からなるレジスタで、受信信号のシンボルに同期した周期Tのクロックによって駆動され、1シンボル前のステップサイズμ(|e(n−1)|)が出力される。乗算部204では、ステップサイズ格納部203からの出力μ(|e(n−1)|)と除算部202からの出力|e(n)|/|e(n−1)|との乗算が行われ、これにより新たなステップサイズμ(|e(n)|)が得られる。
【0040】
つまり、ステップサイズ発生部109では、次式の演算が実行されることにより、新たなステップサイズμ(|e(n)|)が得られ、これをタップ係数更新部109に送出するようになっている。
【0041】
μ(|e(n)|)=μ(|e(n−1)|)×(|e(n)|/|e(n−1)|)……… (3)
(3)式を見れば明らかなように、新たなステップサイズμ(|e(n)|)は、誤差信号の絶対値|e(n)|が相対的に大きい場合は大きく設定され、小さい場合は小さく設定される。これにより残留誤差が抑制され、かつ高速で収束演算を行うことができるようになされている。
【0042】
以上のように構成された本実施の形態の適応等化器100について、その動作を説明する。まず、トレーニング期間に先立って、誤差格納部201とステップサイズ格納部203には、それぞれ初期値e0とμ0がセットされる。そしてある時間nでは、誤差格納部201には|e(n−1)|、ステップサイズ格納部203にはμ(|e(n−1)|)の値が格納されている。
【0043】
入力信号はトランスバーサルフィルタ101で処理され、トランスバーサルフィルタ101で処理された信号とトランスバーサルフィルタ102で処理された信号が加算器103で加えられることにより等化処理がなされる。次に加算器103の出力が判定器104でデータ判定されることにより復調データが得られる。
【0044】
トレーニング期間ではスイッチ106がトレーニング信号発生部105側へ接続され、トレーニングシーケンスが参照信号dとして誤差検出部107に供給される。そして同時に誤差信号e(n)の平均自乗誤差が最小となるように、タップ係数更新部108により各タップ係数c1、c2、………、cM、cM+1、cM+2、………、cM+Nが逐次更新される。
【0045】
このとき、時刻t=(n+1)τにおけるタップ係数ベクトルw(n+1)は、時刻t=nτにおける各値により、次式を用いて逐次更新される。
【0046】
w(n+1)=w(n)+μ(|e(n)|)x(n)e*(n)……… (4)
(4)式において、μ(|e(n)|)は誤差検出部107からの出力である誤差信号e(n)に応じて変化するステップサイズであり、ステップサイズ発生部109から供給される。各変数の添え字nは時刻t=nτにおける各々の値を意味し、(4)式におけるx(n)、w(n)、e(n)は、次式により得られる値である。
【0047】
x(n)=(x1 x2・・・xM xM+1・・・xM+N)T
w(n)=(c1 c2・・・cM cM+1・・・cM+N)T
e(n)=d−wHx ……… (5)
ここで(4)式における*は複素共役を表し、(5)式における上付きの添え字Tは行列転置演算を表し、上付きの添え字Hは複素共役転置演算を表す。タップ係数更新部108は、ステップサイズ発生部109により発生されたステップサイズμ(|e(n)|)を用いながら、上記演算を逐次的に繰り返すことによりトレーニング期間内でタップ係数を収束させる。
【0048】
一方、トレーニング期間以外ではスイッチ106が判定器104側へ接続され、復調データに対応した理想信号が送信された場合の、無歪み、無雑音時の値が参照信号dとして誤差検出部107に供給される。そしてこのときも、タップ係数更新部108は、ステップサイズ発生部109により発生されたステップサイズμ(|e(n)|)を用いながら、上記逐次更新式によりタップ係数を継続して更新し、復調データと加算器103の出力との平均誤差電力が最小となるように適応的に動作する。
【0049】
このように本実施の形態の適応等化器100では、ステップサイズ発生部109を設け、誤差信号の絶対値|e(n)|が相対的に大きい場合はステップサイズを大きくし、小さい場合は小さくしたことにより、適応アルゴリズムでの残留誤差が抑制され、タップ係数を短時間で収束できるようになる。
【0050】
つまり、誤差値が大きい場合には大きなステップサイズが選定されることにより、タップ係数更新部108では、大きな誤差を高速で0に収束させるようなタップ係数算出演算が実行される。一方、誤差値が小さい場合には小さなステップサイズが選定されることにより、タップ係数更新部108では、残留誤差を高精度で0に収束させるようなタップ係数算出演算が実行される。この結果、収束速度の高速化と残留誤差の抑制効果とを両立させることができるようになる。
【0051】
図3に、図1に示す実施の形態の適応等化器100と、図7に示す従来の適応等化器10を用いて等化処理を行った場合の実験結果を示す。図3において、横軸は受信サンプル数を、縦軸は自乗誤差をデシベル表記で表している。また図3において、伝送路の条件は200サンプル中不変であり、初期50サンプルはトレーニング期間を表している。この実験結果からも分かるように、誤差に応じてステップサイズを変化させる本実施の形態の適応等化処理の方が、ステップサイズを固定とした従来の適応等化処理よりも収束速度が速くなることが分かる。
【0052】
以上の構成によれば、入力受信信号をフィルタリング処理するトランスバーサルフィルタ101、102の出力と、この出力を判定することにより得た復調データもしくは参照信号との誤差に応じて、適応アルゴリズム演算を用いてトランスバーサルフィルタ101、102のタップ係数を更新するタップ係数更新部108のステップサイズを変化させるようにしたことにより、信号処理に必要な演算量が少なく、適応動作の収束が速い適応等化器100を実現できる。
【0053】
この結果、例えば短いトレーニング期間しか有しない信号を受信する場合にも適応可能となり、簡単な回路もしくは安価なプロセッサにより構成でき、さらに伝送効率の向上が可能となる。
【0054】
なお上述の実施の形態では、ステップサイズ発生部を図2に示すように構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図4に示すような構成としてもよい。図4において、ステップサイズ発生部300は、アドレス発生部302及びステップサイズ格納部301により構成されている。
【0055】
ステップサイズ格納部301はメモリもしくはレジスタ構成とされており、有限個分のステップサイズの候補値を格納し、受信信号のシンボルに同期した周期Tのクロックによって駆動される。アドレス発生部302は誤差検出部107(図1)からの出力e(n)を元にステップサイズ格納部301に対してアドレスを発生し、誤差検出部107からの誤差信号e(n)が大きいほどステップサイズ格納部301の中でステップサイズが大きい値を格納しているアドレス値を発生する。これにより、ステップサイズ格納部301から、上述した(3)式に従ったステップサイズに近いステップサイズを出力することができるようになる。
【0056】
図1のステップサイズ発生部109として図4に示す構成を適用した適応等化器と、図7に示す従来の適応等化器を用いて等化処理を行った場合の実験結果を、図5に示す。図5において、横軸は受信サンプル数を、縦軸は自乗誤差をデシベル表記で表している。また図5において、伝送路の条件は200サンプル中不変であり、初期50サンプルはトレーニング期間を表している。この実験結果からも分かるように、図4に示すようなステップサイズ発生部300を用いた場合でも、図2に示したステップサイズ発生部109と同等の収束速度を得ることができる。またステップサイズ発生部として、図4のステップサイズ発生部300を用いれば、図2のステップサイズ発生部109と比較して回路構成を簡単化できる。
【0057】
また上述の実施の形態では、本発明を、判定帰還型の適応等化器100に適用した場合について説明したが、トランスバーサルフィルタ102を除去すれば、他の部分は全く同様の構成で線形型の適応等化器の構成となる。この場合、構成がより簡単になり、かつ上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。つまり、本発明は、判定帰還型の適応等化器に限らず、線形型の適応等化器に適用することもできる。
【0058】
また上述の実施の形態では、タップ係数更新部108において、適応アルゴリズムとしてLMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばRLS(Recursive Least Square)アルゴリズムを用いてもよい。
【0059】
ここで図6に、実施の形態の適応等化器100を実際の受信装置に適用した場合の一例を示す。受信装置401は適応等化器100にベースバンド信号に変換された受信信号を入力する。適応等化器100により等化処理が施された受信信号は、所定の誤り訂正機能を有する誤り訂正部(例えばビタビ復号等)403により誤り訂正処理が施される。
【0060】
受信性能評価部404は誤り訂正後の信号のビット誤り率等に基づいて適応等化器100の受信性能を評価する。具体的には、受信性能を予め決められた閾値と比較し、比較結果を制御部402に送出する。制御部402は受信性能に応じて、適応等化器100のステップサイズ発生部109を動作させるか否かを制御する。
【0061】
具体的には、まず、制御部402は適応等化器100のステップサイズ発生部109をオフ制御する。そしてこのときに受信性能評価部404で得られた受信性能が良い場合には、このままステップサイズ発生部109をオフ動作させ続ける。これに対して、受信性能評価部404から得られた受信性能が悪い場合には、ステップサイズ発生部109をオン動作させる。これにより、受信装置401においては、ステップサイズ発生部109により誤差に応じたステップサイズを発生させ、タップ係数更新部108によってこのステップサイズを用いて適応アルゴリズム演算を行わなくても十分な受信性能が得られる場合には、ステップサイズ発生部109を動作させないことにより、消費電力を抑制できるようになる。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力受信信号をフィルタリング処理するトランスバーサルフィルタの出力と、この出力を判定することにより得た復調データもしくは参照信号との誤差に応じて、適応アルゴリズム演算を用いてトランスバーサルフィルタのタップ係数を更新するタップ係数更新部のステップサイズを適応的に変化させるようにしたことにより、適応動作の収束が速くかつ誤差の小さい等化信号を得ることができる適応等化器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る適応等化器の構成を示すブロック図
【図2】ステップサイズ発生部の構成を示すブロック図
【図3】実施の形態の適応等化器と従来の適応等化器との性能を比較した図
【図4】ステップサイズ発生部の他の構成例を示すブロック図
【図5】図4のステップサイズ発生部を適用した場合の適応等化器と従来の適応等化器との性能を比較した図
【図6】実施の形態の適応等化器を受信装置に適用した場合の一例を示すブロック図
【図7】従来の適応等化器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
100 適応等化器
101、102 トランスバーサルフィルタ
103 加算器
104 判定器
105 トレーニング信号発生部
107 誤差検出部
108 タップ係数更新部
109、300 ステップサイズ発生部
201 誤差格納部
202 除算部
203、301 ステップサイズ格納部
204 乗算部
302 アドレス発生部
401 受信装置
402 制御部
403 誤り訂正部
404 受信性能評価部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an adaptive equalizer and a receiving apparatus, and is suitably applied to a digital wireless communication receiver that receives and demodulates a radio signal affected by fading, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a radio channel generally receives radio waves of a plurality of paths having different propagation times due to the influence of multipath fading. For this reason, delay distortion occurs in the received signal, and the bit error rate characteristic deteriorates. Since the delay distortion increases as the symbol rate increases, in future high-speed digital mobile communication devices, the influence of this delay distortion cannot be ignored, and removal of the delay distortion is indispensable.
[0003]
An adaptive equalizer is a typical means for removing this delay distortion. In wireless communication, it is conventionally installed in a receiver that performs high-speed transmission, and more recently, it is also installed in a GSM mobile phone, which is a European digital mobile phone standard.
[0004]
When such transmission path equalization is performed, transmission data is divided into slot units, and has a training period in which predetermined data called a training sequence, that is, a predetermined transmission signal is inserted into a part of the slot. Then, the receiver automatically adjusts the internal tap coefficient of the adaptive equalizer so that the error from the default value (reference signal) corresponding to the default data becomes small during this training period. In the part other than the training period, the data determination result (demodulated data) is often used as a reference signal instead of the predetermined value.
[0005]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional decision feedback type
[0006]
The output of the
[0007]
[0008]
The tap
[0009]
Incidentally, FIG. 7 shows the configuration of the decision feedback type
[0010]
The operation of the conventional adaptive equalizer configured as described above will be described. The input signal is processed by the
[0011]
In the training period, the
[0012]
As a sequential update algorithm based on the least mean square error criterion, an LMS (Least Mean Square) algorithm or an RLS (Recursive Last Square) algorithm is often used. In particular, the LMS algorithm has a small amount of calculation and can be realized by a simple circuit or an inexpensive processor. In this case, the tap coefficient vector w (n + 1) at time t = (n + 1) τ is sequentially updated using each value at time t = nτ using the following equation.
[0013]
w (n + 1) = w (n) +. mu.x (n) e * (n) (1)
In the equation (1), μ is a constant called a step size constant, and the subscript (n) means each value at time t = nτ, and x (n), w (n), e (n) is a value obtained by the following equation.
[0014]
x (n) = (x 1 x 2 ... x M x M + 1 ... x M + N ) T
w (n) = (c 1 c 2 ... c M c M + 1 ... c M + N ) T
e (n) = d−w H x (2)
Here, * in the equation (1) represents a complex conjugate, a superscript T in the equation (2) represents a matrix transpose operation, and a superscript H represents a complex conjugate transpose operation. The tap
[0015]
On the other hand, during a period other than the training period, the
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional adaptive equalizer has a drawback that convergence is slow when the above LMS algorithm is used. Therefore, if the step size constant of this algorithm is increased, convergence will be accelerated, but the mean square error value after convergence will increase. Therefore, in order to suppress the mean square error after convergence and to obtain sufficient convergence, there is a problem that the training period must be lengthened and the data transmission efficiency is lowered.
[0017]
The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide an adaptive equalizer and a receiving apparatus that can obtain an equalized signal with a fast convergence of an adaptive operation and a small error.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention adopts the following configuration.
[0025]
An adaptive equalizer according to the present invention includes a first transversal filter that receives a received signal converted into a baseband signal, a second transversal filter that receives the determined demodulated data, An adder for adding the outputs of the transversal filter and the second transversal filter, and comparing the output of the adder with a predetermined threshold value for each symbol period of the received signal to determine the received signal to obtain demodulated data An error signal is generated using a determination unit, an error detection unit that outputs a difference between the reference signal or demodulated data and the output signal of the adder as an error signal, and the error signal and the tap coefficients of the first and second transversal filters. A tap coefficient updating unit that updates the tap coefficients of the first and second transversal filters by performing an adaptive algorithm calculation so that Thereby generating a step size used in the tap coefficient updating unit, an adaptive equalizer comprising a step size generating unit that changes according to the step size to the error signal, the step size generating unit, the error detection unit The absolute value of the ratio of the output from the error storage unit and the error storage unit that temporarily stores the error signal output from the step size storage unit that temporarily stores the output signal from the step size generation unit and the output from the error storage unit And a multiplier for calculating the product of the output from the divider and the output from the step size storage unit, and the output from the error detection unit as an input, and the step size is determined by the output of the multiplier. The structure to generate is taken.
The adaptive equalizer of the present invention compares a transversal filter that receives a received signal converted into a baseband signal and compares the output of the transversal filter with a threshold value that is predetermined for each symbol period of the received signal. A determination unit that determines a received signal and obtains demodulated data, an error detection unit that outputs a difference between the reference signal or demodulated data and the output signal of the transversal filter as an error signal, and tap coefficients of the error signal and the transversal filter. And performing an adaptive algorithm calculation so as to reduce the error signal, thereby generating a tap coefficient updating unit for updating the tap coefficient of the transversal filter, a step size used in the tap coefficient updating unit, and the step size. An adaptive equalizer comprising: a step size generator that changes in accordance with an error signal The step size generation unit includes an error storage unit that temporarily stores an error signal output from the error detection unit, a step size storage unit that temporarily stores an output signal from the step size generation unit, and the error storage unit. A divider for calculating the absolute value of the ratio of the output and the output from the error detection unit; and a multiplier for calculating the product of the output from the divider and the output from the step size storage unit. A configuration is adopted in which the output is used as an input and the step size is generated by the output of the multiplier.
[0026]
According to these configurations, the step size generator can generate the step size according to the error with high accuracy.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The essence of the present invention is that a transversal filter is calculated using an adaptive algorithm operation in accordance with an error between an output of a transversal filter for filtering an input received signal and demodulated data or a reference signal obtained by determining the output. Is to adaptively change the step size of the tap coefficient updating unit for updating the tap coefficient.
[0032]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
In FIG. 1,
[0034]
The output of the
[0035]
Reference numeral 105 denotes a training signal generator for generating a training sequence.
[0036]
The tap
[0037]
In addition to this configuration, the
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
That is, the step
[0041]
μ (| e (n) |) = μ (| e (n−1) |) × (| e (n) | / | e (n−1) |) (3)
As apparent from the expression (3), the new step size μ (| e (n) |) is set large when the absolute value | e (n) | of the error signal is relatively large, and is small. If so, set it small. As a result, the residual error is suppressed and the convergence calculation can be performed at high speed.
[0042]
The operation of the
[0043]
The input signal is processed by the
[0044]
In the training period, the
[0045]
At this time, the tap coefficient vector w (n + 1) at time t = (n + 1) τ is sequentially updated using the following formulas with each value at time t = nτ.
[0046]
w (n + 1) = w (n) + μ (| e (n) |) x (n) e * (n) (4)
In equation (4), μ (| e (n) |) is a step size that changes according to the error signal e (n) that is output from the
[0047]
x (n) = (x 1 x 2 ... x M x M + 1 ... x M + N ) T
w (n) = (c 1 c 2 ... c M c M + 1 ... c M + N ) T
e (n) = d−w H x (5)
Here, * in the equation (4) represents a complex conjugate, a superscript T in the equation (5) represents a matrix transpose operation, and a superscript H represents a complex conjugate transpose operation. The tap
[0048]
On the other hand, during a period other than the training period, the
[0049]
As described above, the
[0050]
That is, when the error value is large, a large step size is selected, so that the tap
[0051]
FIG. 3 shows experimental results when equalization processing is performed using the
[0052]
According to the above configuration, an adaptive algorithm calculation is used in accordance with an error between the output of the
[0053]
As a result, for example, it is possible to apply to a case where a signal having only a short training period is received, which can be configured by a simple circuit or an inexpensive processor, and further it is possible to improve transmission efficiency.
[0054]
In the above-described embodiment, the case where the step size generator is configured as shown in FIG. 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be configured as shown in FIG. 4, for example. In FIG. 4, the step size generation unit 300 includes an
[0055]
The step
[0056]
FIG. 5 shows experimental results when equalization processing is performed using the adaptive equalizer to which the configuration shown in FIG. 4 is applied as the step
[0057]
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the decision feedback type
[0058]
In the above-described embodiment, the case where the LMS (Least Mean Square) algorithm is used as the adaptive algorithm in the tap
[0059]
Here, FIG. 6 shows an example when the
[0060]
The reception
[0061]
Specifically, first, the
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the adaptive algorithm calculation is performed according to the error between the output of the transversal filter for filtering the input received signal and the demodulated data or the reference signal obtained by determining this output. By adapting the step size of the tap coefficient updater that updates the tap coefficient of the transversal filter using the adaptive method, it is possible to obtain an equalized signal with a fast convergence of the adaptive operation and a small error An equalizer can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an adaptive equalizer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a step size generator. FIG. 3 shows an adaptive equalizer according to an embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing another configuration example of the step size generation unit. FIG. 5 is an adaptive equalizer when the step size generation unit of FIG. 4 is applied. FIG. 6 is a block diagram showing an example when the adaptive equalizer of the embodiment is applied to a receiving apparatus. FIG. 7 is a block diagram showing an example of the conventional adaptive equalizer. Block diagram showing the configuration 【Explanation of symbols】
100
Claims (2)
前記ステップサイズ発生部は、前記誤差検出部からの誤差信号出力を一時格納する誤差格納部と、前記ステップサイズ発生部からの出力信号を一時格納するステップサイズ格納部と、前記誤差格納部からの出力と前記誤差検出部からの出力の比の絶対値を計算する除算器と、前記除算器からの出力と前記ステップサイズ格納部からの出力の積を計算する乗算器とを具備し、前記誤差検出部からの出力を入力として、前記乗算器の出力により前記ステップサイズを発生させる
ことを特徴とする適応等化器。A first transversal filter that receives the received signal converted into the baseband signal, a second transversal filter that receives the determined demodulated data, the first transversal filter, and the second transversal filter An adder for adding the output of the transversal filter, a determiner for comparing the output of the adder with a predetermined threshold value for each symbol period of the received signal and determining a received signal to obtain demodulated data, and reference An error detection unit that outputs a signal or a difference between the demodulated data and an output signal of the adder as an error signal, and the error signal and the tap coefficients of the first and second transversal filters, The tap coefficients of the first and second transversal filters are updated by performing an adaptive algorithm calculation so that becomes smaller And-up coefficient updating unit, as well as generating the step size used in the tap coefficient updating unit, an adaptive equalizer comprising a step size generating unit that changes according to the step size to said error signal, and
The step size generation unit includes an error storage unit that temporarily stores an error signal output from the error detection unit, a step size storage unit that temporarily stores an output signal from the step size generation unit, and an error storage unit A divider that calculates an absolute value of a ratio of an output and an output from the error detector; and a multiplier that calculates a product of an output from the divider and an output from the step size storage unit, The adaptive equalizer characterized in that the step size is generated by the output of the multiplier with the output from the detection unit as an input .
前記ステップサイズ発生部は、前記誤差検出部からの誤差信号出力を一時格納する誤差格納部と、前記ステップサイズ発生部からの出力信号を一時格納するステップサイズ格納部と、前記誤差格納部からの出力と前記誤差検出部からの出力の比の絶対値を計算する除算器と、前記除算器からの出力と前記ステップサイズ格納部からの出力の積を計算する乗算器とを具備し、前記誤差検出部からの出力を入力として、前記乗算器の出力により前記ステップサイズを発生させる
ことを特徴とする適応等化器。A transversal filter that receives a received signal converted into a baseband signal, and compares the output of the transversal filter with a predetermined threshold value for each symbol period of the received signal to determine the received signal and to generate demodulated data Using a determination unit that obtains the difference between the reference signal or the demodulated data and the output signal of the transversal filter as an error signal, the error signal and the tap coefficient of the transversal filter, By performing an adaptive algorithm calculation so as to reduce the error signal, a tap coefficient update unit that updates the tap coefficient of the transversal filter and a step size used in the tap coefficient update unit are generated, and the step size is comprising: a step size generating unit that is changed according to the error signal, the A that the adaptive equalizer,
The step size generation unit includes an error storage unit that temporarily stores an error signal output from the error detection unit, a step size storage unit that temporarily stores an output signal from the step size generation unit, and an error storage unit A divider for calculating an absolute value of a ratio of an output and an output from the error detection unit; and a multiplier for calculating a product of an output from the divider and an output from the step size storage unit, The adaptive equalizer characterized in that the step size is generated by the output of the multiplier with the output from the detection unit as an input .
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