JPH01503108A - Ｉ―ｑチャネル適応ラインエンハンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｉ−Ｑチャネル適応ラインエンハンサ 背景 アップ／ダウン変換を使用する先行の単一チャネル適応ラインエンハンサは、満 足な性能を達成するために、非現実的な拘束が内部帯域フィルタに課されること を必要とする。たとえば、直流での超過フォールディングを避けるために、帯域 フィルタの利得は局部発振器周波数において少なくとも３０ｄＢに低下すべきで ある。しかしながら、適度な狭帯域除去指数を達成するために、フィルタの利得 は通過帯域の残余にわたってＯｄＢに近くなるべきである。

これは真実であり、なぜならば適応ラインエンハンサから最良の性能を獲得する ために、ラインエンハンサの重みアキュムレータがそれに利用可能な全ダイナミ ックレンジを利用すべきであるからである。しかし狭帯域チャネルの減衰は、重 みアキュムレータの値が、この減衰を補償するために増加することを引き起こし 、その減衰は結局、結果として起こるフィルタ性能の低下とともに重みアキュム レータのレージング（ｒａｉｌｉｎｇ）をもたらす。１．７ＧＨｚに集中される ５０ＭＨｚの通過帯域が要求され、かつ上述の拘束の両方が課される場合、帯域 フィルタは非実用的になる。補償するために、２段階ダウン変換が試みられるが 、しかし結果として生じるより大きな複雑性、より大きなハードウェアの必要性 および増加された残留エラーが位相雑音のためにこの試みを望ましくないものと する。

適応ラインエンハンサ（ＡＬＥ）はフィードバックを使用して、広帯域雑音領域 にある狭帯域周波数スペクトルを高め、または広帯域信号の狭帯域干渉を抑制す る。適応ラインエンハンサは、ウィーナーホップフィルタの最小平均２乗（ＬＭ Ｓ）近似値を与えるために入力信号の変形に自動的に調整するように構成される 。この装置は、連続的に調整される多くのストアされた重み値を使用し、そのた め装置は、時間的に相関される信号の成分を自動的にフィルタ処理し、かつ相関 安定スペクトルラインを通過させる。

この高められた狭帯域信号は、復号入力信号から減算されてエラーまたはフィー ドバック信号を発生する。

「適応ラインエンハンサ」　（“Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｌｉｎｅ　Ｅｎｈａｎｃｅ ｒ”）と題され、１９８０年１２月９日に発行されたマツクール（ＭｃＣｏｏｌ ）等の米国特許第４．２３８．７４６号および「適応検出器」　（“Ａｄａｐｔ ｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ”）と題され、１９８１年１月６日に発行されたマツ クール等の米国特許第４．２４３．９３５号および米国ニューヨーク、第ＣＡＳ −２８（１９８１）６月Ｎ６巻、「回路とシステムに関するＩＥＥＥ）ランザク ジョンＪ　（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　 ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ、ＣＡＳ−２８（１９８１）　Ｊｕｎｅ　Ｎ６ ゜Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　ＵＳＡ）に１９８１年に発行されたフェララ、ジュニア（ Ｆｅｒｒａｒａ、Ｊｒ、）およびウィドロー（Ｗｉｄｒｏｗ）による「時間順次 適応フィルタ」（”Ｔｈｅ　Ｔｉｍｅ　５ｅｑａｅｎｃｅｄ　Ａｄａｐｔｉｖｅ 　Ｆｉｌｔｅｒ’）と題された論文は先行技術の装置を示し、および／または適 応ラインエンハンサの理論的基本の論議を提供している。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明の実施例のブロック図を示す。

第２図は、この発明の代替のブロック図を示す。

技術上の説明 第１図の適応ラインエンハンサ１０は入力ライン１２上でアナログ信号を受取る 。この信号は、アナログチャネル（ライン１４）上でアナログ加算器１６の非反 転入力（「＋」と明示される）に送信される。信号の一部は、ライン１８上に結 合され、かつ帯域フィルタ２０を介して通過される。固定された局部発振器２２ もまた使用される。帯域フィルタ２０の通過帯域は、特定された周波数範囲にお いて望ましく平坦であり、かつ局部発振器周波数は通過帯域の中央周波数に設定 される。帯域フィルタの出力は、ライン２４および２６上で単一ミクサまたはマ ルチプライヤ、２８および３０にそれぞれ送信される。ミクサ２８はｌチャネル 基準信号を与えるのに使用され、かつミクサ３０はＱチャネル基準信号を与える のに使用される。

局部発振器２２の出力は、ライン３２上でマルチプライヤ２８に送信され、かつ 局部発振器の出力は９０°移相器３４を介して通過され、ライン３６上でミクサ ３０に送信される。帯域フィルタ信号は、こうして２つのチャネルに分割され、 かつベースバンドに直角に混合される。次いで！およびＱチャネル信号は、フィ ルタ３８および４０で、それぞれ低域フィルタ処理される。低域フィルタ３８お よび４０は同一であり、かつ直流から局部発振器の周波数よりもかなり下の周波 数への通過帯域を有するように好ましく設計される。低域フィルタ３８および４ ０の使用は、帯域フィルタ２０に課されなければならない拘束を緩和する。

フィルタ３８および４０は、■およびＱチャネル基準信号の帯域幅をディジタル 適応フィルタ４２および４４のナイキストレートに限定する。適応フィルタ４２ および４４は公知の技術に従って構成されてもよい。

第１図を参照すると、適応フィルタ４２は、アナログ−ディジタルＡ／Ｄ変換器 ４８を介して、ライン４６上で低域フィルタ３８から信号を受取る。適応フィル タ４２の出力は、ディジタル−アナログＤ／Ａ変換器５０に与えられ、それはそ のアナログ出力信号をライン５２上で低域フィルタ５４に与える。低域フィルタ ５４は、高周波数Ｄ／Ａ遷移成分をなくすのに使用される。低域フィルタ５４の 出力は、ライン５６上で信号ミクサ５８に送信され、それはライン６０上で局部 発振器信号をも受取る。同様の態様で、低域フィルタ４０からの出力は、適応フ ィルタ４４に結合されるＡ／Ｄ変換器６４にライン６２上で通過される。適応フ ィルタ４４の出力はＤ／Ａ変換器６６に与えられ、それはその狭帯域出力信号を ライン６８上で低域フィルタ７０に与える。低域フィルタ７０の出力は、ライン ７２上でマルチプライヤ７４に送信され、それはライン７６上で遅延回路３４か ら９０°移相信号をも受取る。こうして、ｌおよびＱチャネル信号は直角に混合 され、ライン７７上で加算され、かつ帯域フィルタ７８に与えられる。帯域フィ ルタ７８の出力は、ライン８０上でアナログ加算器１６の反転入力端子（「−」 と明示される）に送信される。こうしてライン８０上の信号は、ライン１４上で 入力信号から減算されて、広帯域チャネルライン８２上でエラー信号を結果とし てもたらす。

帯域フィルタの通過帯域内でＬＯ周波数を設定することにより、直流でのフォー ルディングが生じる。しかしながら、１−Ｑチャネル構成で、この直流でのフォ ールディングによって発生された不所望の周波数およびアップ変換過程は、２つ の狭帯域チャネルを加算することにより正確に消去される。こうして、帯域フィ ルタへの拘束は大幅に緩和されることができる。事実、帯域フィルタの通過帯域 は、所望されるならば、３００ＭＨｚ信号帯域幅にまで広げられることができる 。帯域フィルタのロールオフに起因する狭帯域および基準チャネルの減衰は、も はやこのシステムに関する重大な問題ではなく、かつ適応ラインエンハンサの性 能は特定的に帯域端縁において改良される。

エラー信号はライン８４上に結合され、かつ帯域フィルタ８６によってフィルタ 処理される。帯域フィルタ８６の出力は、ライン８８上でミクサ９２に、かつラ イン９０上でミクサ９４に送信される。ミクサ９４はライン９６上で局部発振器 信号をも受取り、ミクサ９０はライン９８上で９０°移相局部発振器信号を受取 る。エラー信号はこうして直角下方に変換され、次いでｌおよびＱチャネルエラ ー信号は、それぞれライン１００および１０２上でそれぞれ低域フィルタ１０４ および１０６に送信される。これらの低域フィルタは、低域フィルタ３８および ４０ならびに５４および７０と同じ態様で構成される。低域フィルタ１０４の出 力は重み調整信号であり、それは適応フィルタ４２に重み調整信号を与えるＡ／ Ｄ　１１３にライン１０８上で送信され、低域フィルタ１０６の出力は、適応フ ィルタ４４に重み調整信号を与えるＡ／Ｄ　１１１にライン１１０上で与えられ る。

この発明では、適応ラインエンハンサを実現するのに必要とされた付加的なハー ドウェアは、適応フィルタのスルーブツトの倍増が望ましいところで正当化され る。事実、この発明のＩ−Ｑ構成は、同じスルーブツトを達成するのに必要とさ れた２つの隣接した単一チャネルＡＬＥにハードウェアの正味の節約を提示する 。２段階ダウン変換もまたもはや必要とされず、それによって６つの帯域フィル タおよび２つの局部発振器を節約する。さらに、３つの帯域フィルタのみが、３ つの付加的な帯域フィルタを節約する１−Ｑ構成のために必要とされる。

先に述べられたように、使用される帯域フィルタの通過帯域は、所望されるなら ば、３００ＭＨｚ信号帯域幅全体を含むように広げられることができる。この柔 軟性は、この発明のＩ−ＱチャネルＡＬＥに単一チャネル構成における重大な利 点を与える。低域フィルタは、ＩおよびＱチャネル基準信号の帯域幅を適応アイ ルタのナイキストレートに限定するので、局部発振器周波数は変えられることが でき、帯域フィルタにより通過される信号帯域の幅広い一部分の選択的処理を結 果としてもたらす。これは、狭帯域干渉が問題であり、またスペクトラルライン の向上が所望される信号帯域のいかなる部分にもフィルタが同調されることがで きることを意味する。第１図のＩ−ＱＡＬＥは単一チャネルＡＬＥの２倍のスル ーブツトを有する。

フォールドオーバおよびアップ変換により発生された不所望の周波数を正確に消 去するために、２つの適応フィルタ４２および４４の平衡が保たれなければなら ないという必要性に起因して、問題が生じ得るであろうと予想されるかもしれな い。さらに、２つのプロセッサは「ともに結合されている」ので、一方のプロセ ッサの重みの調整は、他方のプロセッサが適合することを引き起こし、かつそれ によって安定度の問題を提示するように予期されるかもしれない。しかしながら 、これらの問題は解消され得るであろうし、かつ１−ＱＡＬＥの設計は、両方の 適応プロセッサの最適重みが全く同じであることを観察することによって単純化 され得るであろう。

これは、両適応フィルタ４２および４４が、同じ狭帯域干渉周波数に集中される 帯域フィルタを形成しなければならないことを観察することにより理解すること ができる。

さらに、ｌおよびＱ基準チャネルの平衡が保たれ、かつ狭帯域チャネルの平衡が 保たれると仮定するならば、これらは両方とも、同様に同時遅延を有するであろ う。こうして、各適応フィルタの大きさおよび位相の特徴は同じであり、それに よって各フィルタの最適重みは同一でなければならないという結果になる。

第１図の実施例の単純化である第２図の実施例は、共通の１組の重みアキュムレ ータと１組の更新回路とともに二重適応フィルタを利用する。こうして、１組の 重みアキュムレータが両チャネルのための狭帯域出力を形成するように使用され る。さらに、１つのエラーフィードバックチャネルがなくされる。こうして、適 応フィルタ４３は、２つの入力ラインならびに２つの遅延線、これは１およびＱ 基準チャネルの各々に１つずつ、ならびに２つの別個の乗算および加算回路を利 用するが、しかしたった１組の重みアキュムレータを利用する。第１図と同一の エレメントが同じ番号で第２図に明示される。局部発振器２２は変わりやすくさ れてもよく、かつ帯域フィルタの通過帯域を広げることにより、多くの起こり得 る帯域がこの発明のＡＬＥによって処理されることができる。これが可能である のは、この発明において帯域制限が帯域フィルタによって達成されるからである 。こうして、通過されるいかなる帯域も単一のＩ−ＱチャネルＡＬＥにより処理 されることができる。

エラー信号はライン８４上に結合され、かつ帯域フィルタ８６に送信される。次 いで帯域フィルタ８６の出力は、ライン８９上でミクサ９１に送信され、それは ライン９６上で局部発振器信号をも受取る。適応フィルタの重みは、エラー信号 と重みアキュムレータ内へのタップとの積を繰返し加算することにより発生され る。たとえば、ｉ番目の重みＷｉは加算、すなわちＷｉ＋μεＸｉ１によって更 新される。ここでμは尺度係数、Ｅはエラー信号、Ｘｉはｉ番目のタップ値であ る。ここで１チヤネルタツプ値に関する重みの更新は、■チャネルエラーを必要 とする。Ｑチャネルタップ値に関する重みの更新は、Ｑチャネルエラーフィード バックを必要とする。

次いで、ミクサ９１の出力はライン１０３上で低帯域フィルタ１０５に与えられ 、それは先に述べられたような低帯域フィルタ１０４および１０６と同じ特徴を 有する。低帯域フィルタ１０５の出力は、ライン１０９上でＡ／Ｄ　１１５に与 えられ、それは重み更新制御信号を適応フィルタ４３に与え、それは第１因の適 応フィルタ４２および４４と同じ態様で構成されることができるであろう。

この発明の特定の実施例が開示されたが、他の実施例がこの発明の範囲内におい て考案されてもよい。この出願と同一出願人により１９８７年３月１２日に出願 され、「高スルーブツトディジタル適応プロセッサのためのディジタル適応フィ ルタ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｆｆｉｔｅｒ　ｆｏｒ　ａ　Ｈｉｇ ｈ　Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｐｒｏｃｅｓ ｓＯ「）」と題された係属中の米国特許出願連続番号節０３０．３０２号に示さ れるように、回路内のアナログ時間遅延は補償されることができる。ここにこの 同時係属中の特許出願は、引用により本件の出願へ援用されている。

ｒ＠酢ｆｆ１４Ｆ報告 一一幽−＾−−ｍＩＩ＠ＰｃＴ／ＵＳ　８８７００６５７国際調査報告 ＩＩ５８８００６５７ Ｓ＾　２１６４６

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．アナログ入力サンプル信号を与えるための入力手段と、 局部発振器信号を与えるための発振器信号手段と、９０°遅延局部発振器信号を 与えるための局部発振器遅延手段と、 前記アナログ入力サンプル信号と前記局部発振器信号を混合するためのかつ１チ ャネルアナログ信号を与えるための第１の信号ミクサ手段を含む１チャネル信号 手段と、前記１チャネルアナログ信号を受取るように結合され、かつそれを表わ す第１のディジタル化された信号を与えるための第１のアナログーディジタル変 換器手段と、前記第１のディジタル化された信号を受取るように結合され、第１ の適応フィルタ出力信号を与えるための第１の適応フィルタ手段と、 前記第１の適応フィルタ出力信号を受取るように結合される第１のディジタルー アナログ変換器手段と、前記Ｉチャネル狭帯域信号と前記局部発振器信号とを受 取り、第１の狭帯域出力信号を与えるための第２のミクサ手段を含む狭帯域Ｉチ ャネル手段と、 前記アナログ入力信号と前記９０°遅延局部発振器信号を混合するためのかつＱ チャネルアナログ信号を与えるための第３のミクサ手段を含むＱチャネル信号手 段と、前記Ｑチャネルアナログ信号を受取るように結合され、かつそれを表わす 第２のディジタル化された信号を与えるための第２のアナログーディジタル変換 器手段と、前記第２のディジタル化された信号を受取るように結合され、第２の 適応フィルタ出力信号を与えるための第２の適応フィルタ手段と、 前記第２の適応フィルタ出力信号を受取るように結合される第２のディジタルー アナログ変換器手段と、前記Ｑチャネル狭帯域信号と前記９０°遅延局部発振器 信号を受取り、第２の狭帯域出力信号を与えるための第４のミクサ手段を含む狭 帯域Ｑチャネル手段と、前記第１および第２の狭帯域出力信号を受取るように結 合され、前記第１および第２の狭帯域出力信号を加算し、混合された狭帯域出力 信号を与え、かつ広帯域チャネル出力信号を与えるために、前記アナログ入力サ ンプル信号から前記混合された狭帯域出力信号を減算するように構成される信号 手段と、 広帯域サンプル信号を与えるように前記広帯域出力信号をサンプリングするため の、かつ前記第１および第２の適応フィルタ手段の両方に適応制御重み信号を与 えるように前記広帯域サンプル信号をダウン変換するためのエラー手段とを含む 適応ラインエンハンサ。
2. ２．前記第１および第２の適応フィルタ手段が共通の重みアキュムレータ手段を 含み、かつ前記ダウン変換手段が前記共通の重みアキュムレータを調整する、請 求項１に記載の適応ラインエンハンサ。
3. ３．前記広帯域サンプル信号と前記局部発振器信号とを受取るように結合された 第５のミクサ手段を含み、第１の適応重み制御信号を与えて、前記第１の適応フ ィルタ手段の重みを更新するために構成されるＩチャネルエラー手段を含み、 前記広帯域サンプル信号と前記９０°遅延局部発振器信号とを受取るように結合 された第６のミクサ手段を含み、第２の適応重み制御信号を与えて、前記第２の 適応フィルタ手段の重みを更新するために構成されるＱチャネルエラー手段を含 む、請求項１に記載の適応ラインエンハンサ。
4. ４．ャ入力サンプル信号を与えるための入力手段と、局部発振器信号を与えるた めの局部発振器手段と、９０°遅延局部発振器信号を与えるための局部発振器遅 延手段と、 前記入力サンプル信号と前記局部発振器信号を受取るように結合され、前記入力 サンプル信号をダウン変換し、かつ１チャネル信号を与えるためのＩチャネルダ ウン変換手段と、 前記入力サンプル信号と前記９０°遅延局部発振器信号とを受取るように結合さ れ、前記入力サンプル信号をダウン変換し、かつＱチャネル信号を与えるための Ｑチャネルタウン変換手段と、 更新されることができる重みアキュムレータ手段を有し、前記ＩおよびＱチャネ ル信号を受取るように結合され、かつ狭帯域ＩおよびＱ出力信号を与えるための 適応フィルタ手段と、 前記ＩおよびＱチャネル信号をアップ変換し、かつそれを表わす狭帯域Ｉおよび Ｑ出力信号を与えるためのアップ変換手段と、 前記狭帯域ＩおよびＱ出力信号を結合し、かつ広帯域エラー信号を与えるために 前記結合された出力信号を減算するための信号手段と、 前記広帯域エラー信号をダウン変換し、かつ前記重みアキュムレータ手段の更新 を制御するためのエラーダウン変換手段とを含む適応ラインエンハンサ。
5. ５．前記適フィルタ手段が、共通の１組の重みアキュムレータとともに二重適応 フィルタを含み、かつ前記エラーダウン変換手段が、前記共通の重みアキュムレ ータを更新するように単一の重み制御信号を前記適応フィルタに与える、請求項 ４に記載の適応ラインエンハンサ。
6. ６．前記適応フィルタ手段が、ディジタル入力信号を動作し、かつアナログ出力 信号を与え、前記ディジタル入力信号を与えるためのアナログーディジタル変換 手段と、前記アナログ出力信号を与えるためのディジタルーアナログ変換手段と を含む、請求項５に記載の適応ラインエンハンサ。
7. ７．前記適応フィルタ手段が第１および第２の適応フィルタを含み、その各々は それ自身の重みアキュムレータを有し、前記エラーダウン変換手段が第１および 第２の重み制御信号を与えて、重み制御信号の重みアキュムレータをそれぞれ更 新し、かつ前記第１および第２の適応フィルタの重みアキュムレータをそれぞれ 更新する、請求項５に記載の適応ラインエンハンサ。
8. ８．前記適応フィルタ手段がディジタル入力信号を動作し、かつアナログ出力信 号を与え、前記ディジタル入力信号を与えるためのアナログーディジタル変換手 段と、前記アナログ出力信号を与えるためのディジタルーアナログ変換手段とを 含む、請求項７に記載の適応ラインエンハンサ。