JPH02189034A - 等化器 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、ディジタル無線通信、ディジタル移動通信
等の復調器内に設けられる等他罪に関するものである。

【従来の技術】

第８図は例えばアイイーイーイー　インターナショナル
　カンファレンス　オン　コミュニケーションズ　１９
８５　（ＩＥＥ’Ｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃ
ｏｎｆｅ−ｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ
ｏｎｓ　１９８５）のＶｏｌ、１　ｏｆ　３゜ＰＰ４７
１〜４７８に掲載された論文（Ｆｉｇ　３）に示された
従来の等他罪の構成を示す図である０図において、１．
２は直交検波後のベースバンドの信号が入力される入力
端子、ｌＯ〜１５はこの入力端子１あるいは２より入力
された信号を遅延時間Ｔ（秒）ずつ順次遅延させてゆく
遅延素子、２０〜２５．３０〜３５は遅延素子１０〜１
５のそれぞれの入出力信号に所定の重みａｔ　ｌ　　ｂ
＋　＋・・・・・・ａ１４＋ｋ）Ｎ（以下タップ係数と
いう）をかけて出力する重み回路、４０〜４５は重み回
路２０〜２５．３０〜３５の出力信号をうけて加算又は
減算を行う加減算器であり、５００は遅延素子１０〜１
５、重み回路２０〜２５．３０〜３５及び加減算器４０
〜４５より成る等化部である。また、５０．５１は加減
算器４２．４５の出力をうけて（＋１）又は（−１）の
判定を行う判定器、６０は、判定器５０゜５１の入力信
号と判定出力データとを入力として上記重み回路２０〜
２５．３０〜３５のタップ係数を制御するタップ係数制
御部であり、７１．　７２は判定器５０．５１で行われ
た判定結果を出力する出力端子である。 次に動作について説明する。直交検波されて入力端子１
および２に入力された復調信号は、等化部５００に送ら
れ、それぞれ２分されてその一方は遅延素子１０あるい
は１３に入力され、もう−方はタップ係数ａ、及びｂｌ
をもつ重み回路２０゜２１あるいは３０．３１に入力さ
れる。重み回路２０．２１及び３０．３１に入力された
信号は、それぞれタップ係数ａ１あるいはす、に相当す
る重みがかけられた後、加減算器４０あるいは４３に入
力され、それぞれ加減算が行われる。また、上記遅延素
子１０あるいは１３に入力された信号は、遅延時間Ｔ（
秒）だけ遅延された後、２分されて、一方は遅延素子１
１あるいは１４に入力され、もう一方はタップ係数ａ２
及びす、をもつ重み回路２２．２３あるいは３２．３３
に入力され、それぞれタップ係数ａ、、ｂ、に相当する
重みをかけられた後、加減算器４１あるいは４４に人力
されて加減算が行われる。 このような積和演算の動作を、最終の遅延素子１２ある
いは１５まで計Ｍ回行うと、判定器５０および５１の人
力Ｓ　’（ｎ）、　Ｓ’（ｎ）はそれぞれＳ’（ｎ）＝
　　Σ　　ｙ　　’（ｎ−ｉｌｌ）　　・　ａ　　五−
Σ　　ｙ　’（ｎ−ｔ＋１）　　＋　　ｂ　　＝・・・
−・−一一一・・・・−・−・−・−−−−・−（１）
ＳＱ（ｎ）　　−Σ　　）ｌ　’（ｎ−ｉｌｌ）　　・
　ａ　！十Σ　　）”　（ｎ−４＋ｌ）−正＋１ ｂ。 ・・・−・・−一一一・・・−・・・・・・・・−・−
１２）となる、ここで、ｙ　’（ｎ）、　ｙ’（ｎ）は
それぞれ時刻ｎにおける入力端子ｌあるいは２への入力
データである。 判定器５０及び５１はこの式（１）あるいは（２）で示
された人力データＳ　’（ｎ）、　５Ｑ（ｎ）に対して
（＋１）、又は（−１）の判定を行い出力データＸ’（
ｎ）。 Ｘ　”　（ｎ）を出力端子７１あるいは７２から判定デ
ータとして出力する。一方、判定器５０．５１の入力デ
ータＳ　’（ｎ）、　Ｓ’（ｎ）及び出力データＸ　’
　（ｎ）　。 Ｘ”（ｎ）はタップ係数制御部６０に送られてタップ係
数の更新が行われる。 タップ係数を最適化するためのアルゴリズムとしては、
最象、降下法や最小二乗法等があり、必要に応じて選択
されるが一般には後者の方が計算量は多いが収束時間は
短くできる。従って、ディジタル無線通信やディジタル
移動通信におけるフェージングや干渉波等の影響を除去
するためのアルゴリズムとしては、最小二乗法がよく用
いられる。 この時、誤差信号を ｅ　’　（ｎ）　＝　Ｘ　’　（ｎ）　−Ｓ　’　（ｎ
）　−＝−−−−・・−（３）ｅ　’　（ｎ）　＝　Ｘ
　”　（ｎ）　−Ｓ　０（ｎ）　−・−＝−−−−−−
−（４）ｅ　（ｎ）　＝　ｅ　’　（ｎ）　　Ｊ　ｅ　
Ｑ（ｎ）　　＝−・−−−−−４５）とおくと、その評
価関数ε（ｎ）は ｔ　（ｎ）　−Ｅ　［Ｉ　ｅ　（ｎ）　ｌ　”）　　　
　　−−４６）となる、ここでＥは平均操作を示す。 タップ係数制御部６０はこの式（６）のε（ｎ）が最小
となるようにタップ係数ａ、〜ａ　Ｎ　＊　　ｂ　ｌ〜
ｂ８を時々刻々制御し、これにより適応的に等化が行わ
れる。ここで、式（３）、　（４）に示した判定データ
Ｘ’（ｎ）、　　Ｘｏ（ｎ）は受信信号を等化した信号
Ｓ’（ｎ）。 Ｓ＠（ｎ）に基づいて判定器５０．５１が判定したもの
であるが、Ｓ’（ｎ）、　Ｓ’（ｎ）は送信信号が回線
の雑音、干渉波およびフェージングの影響をうけたもの
を受信機の入力信号としているために、その判定に誤り
が生ずることがある。そのような場合には、式（６）の
評価関数εを最小化すると、逆にタップ係数が最適な値
から大きく異なる値に変化してしまい、等化部として収
束できなくなる。これを防ぐために、送信データとして
既知のパターンであるトレーニング系列を伝送すること
にすると、式（３）、　（４）のＸ’（ｎ）、Ｘ”（ｎ
）とＬＴ既知（Ｆ）送１ｇデータを用いることができる
ため、タップ係数の値は最適値に漸次近づいてゆく。 以上のようにして、適応的にタップ係数の値が制御され
てゆく、このような制御方法においては、通常タップ係
数の初期値は全てＯとおくのが一般的である。 通常の無線伝送システムでは、トレーニング系列とデー
タ系列とで１つのパケット又はバーストを形成し、これ
らを複数個集めて１フレームを構成している。従って、
等化器は、各パケット内のトレーニング系列の最初のビ
ットで全てのタップ係数ａ、ｘ３．．ｂ、−ｂ、４の値
を全てＯとおき、このトレーニング系列を用いて徐々に
回線の状態を等化するように上記タップ係数の値を更新
してゆく。 なお、トレーニング系列は、あらかじめ既知であるため
、タップ係数制御部６０の内部に蓄えられており、適応
制御の動作の時に、判定器５０゜５１の出力データを用
いるものとして説明した。

【発明が解決しようとする課題】

従来の等化器は以上のように構成されているので、各パ
ケットの中のトレーニング系列の最初のビットで常に等
化器のタップ係数の値をＯとするため、等化器が収束す
るまでに多くの時間を要し、従ってトレーニング系列を
長くしなければならず、全体のデータ伝送効率が低下す
るという問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、等化器の収束時間の短縮、さらにはそれによ
るトレーニング系列の長さの短縮ができ、全体としてデ
ータの伝送効率を上げることができる等化器を得ること
を目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明に係る等化器は、受信信号を一定量遅延させて
等化部へ人力する遅延回路と、受信信号中のトレーニン
グ系列部のデータを用いて回線の変動状態を推定し、そ
れに適したタップ係数の初期値を設定するタップ係数初
期値推定部とを設けたものである。

【作用】

この発明におけるタップ係数初期値推定部は、受信信号
中のトレーニング系列部のデータを用いて、等化部のタ
ップ係数を回線の状態に適した初期値に設定することに
より、収束時間の短縮を可能とし、さらに、それによっ
てトレーニング系列の長さも短縮して、全体としてデー
タの伝送効率の高い等化器を実現する。

【実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１．２は入力端子、１０〜１５は遅延素子
、２０〜２５，３０．３５は重み回路、４０〜４５は加
減算器、５００は等化部、５０．５１は判定器、６０は
タップ係数制御部、７１〜７２は出力端子であり、第８
図に同一符号を付した従来のそれらと同一、あるいは相
当部分であるため詳細な説明は省略する。また、８０は
入力端子１．２に入力された信号を入力として、タップ
係数の初期値を推定し、各重み回路２０〜２５．３０〜
３５に初期値を設定するタップ係数初期値推定部、９０
．９１は、上記入力端子１゜２に入力された信号を一定
量だけ遅延させた後にその信号を等化部５００に入力す
る遅延回路である。ここで、これら遅延回路９０．９１
のうちの遅延回路９０の出力は、等化部５００の中の遅
延素子１０に入力されると同時に重み回路２０及び２１
にも入力され、遅延回路９１の出力は等化部５００の中
の遅延素子１３に入力されると同時に重み回路３０及び
３１にも入力される。 次に動作について説明する。第２図はその動作手順を示
すフローチャートであり、第３図は無線伝送システムに
おけるパケット及びフレームのフォーマットの一例を示
す説明図である。第３図に示す例では、各パケットはト
レーニング系列とデータ部とから成り、Ｎ個のパケット
で１フレームが構成されている。ここで、トレーニング
系列の定義として、等化器を収束させるための系列のみ
を含み、復調器で通常用いられる周波数検出用、搬送波
再生用及びタイミング再生用の固定データ系列は除くも
のとする。また、フレームの同期及びパケットの同期は
とれているものとする。従って、トレーニング系列の到
着時刻は既知である。 直交検波された復調信号は入力端子１及び２に入力され
て２分され、その一方はタップ係数初期値推定部８０に
入力され、他の一方は遅延回路９０あるいは９１に入力
される（ステップ５ＴＩ）。 タップ係数初期値推定部８０では、既知の時刻に既知の
トレーニング系列から作られた波形が受信されることを
前提に、その送信されたトレーニング系列と受信信号と
を比較して回線状態の変動を検出しくステップ５Ｔ２）
、ｉも受信信号の近い波形を与えるタップ係数を初期値
として設定する（ステップ５Ｔ３）、その後に、このタ
ップ係数の初期値が設定された等化部５００に、遅延回
路９０．９１で遅延されたトレーニング系列とデータ部
とからなるパケット全体を入力受信信号として入力し、
適応的に等化を行う（ステップ５Ｔ４）。 この適応制御動作では、第８図に示した従来の場合と同
様にデータ部での送信データが不明であるため、タップ
係数制御部６０は判定器５０．５１の入力データ及び出
力データを用いてタップ係数の制御を行う。１つのパケ
ット（バースト）の処理動作が終了すると（ステップ５
Ｔ５）処理はステップＳＴＩへ戻される。 次にタップ係数初期値推定部８０の構成とその動作につ
いて説明する。第４図はタップ係数初期値推定部８０の
構成の一例を示すブロック図である。第４図において、
８００はトレーニング系列を発生させるトレーニング系
列発生器、８０１はこのトレーニング系列発生１８００
の出力信号を濾波する低域フィルタ、８０２はこの低域
フィルタ８０１から出力される信号と第１図の入力端子
１あるいは２から入力されるトレーニング系列部の受信
データとを入力として相関検出及び初期値の設定を行う
相関検出及び初期値設定回路である。 トレーニング系列発生器８００は既知の送信トレーニン
グ系列と同一系列を発生するものであり、この出力は低
域フィルタ８０１に与えられる。低域フィルタ８０１は
、送受信機内の帯域制限フィルタ（図示せず）と、フェ
ージングによる多数波の重畳に相当するフィルタリング
効果とを組合せた特性を、フェージングの種々の種類に
対して内蔵しており、トレーニング系列発生器８００の
出力に応じて出力する。相関検出及び初期値設定回路８
０２にはこの低域フィルタ８０１の出力と受信データと
が入力され、受信データと低域フィルタ８０１の出力の
種々の出カバターンとの相関検出が行われる。相関検出
及び初期値設定回路８０２はその結果から最も相関の強
いと思われる出力バタン−を１つ選び出し、その時の低
域フィルタ８０１におけるパラメータに基づいて回線変
動量を推定し、それに対応するタップ係数の値を初期推
定値として設定すべく等化部５００へ出力する。 ここで、上記フェージングによる多数波の重畳に相当す
るパラメータとしては、本来のトレーニング系列の受信
波形をｇ（

【）とすると、ｇ（Ｌ）＋ｋｇ　（ｔ−ＩＴ
）ｅ”−〇（ｋ、　　Ｉ！、ｍは定数、φ。は任意の固
定位相量、Ｔは第１図に示した遅延素子ｌＯ〜１５の遅
延時間）が考えられ、ｋ、１．ｍにはそれぞれ例えば１
、１／２．１八等の値を入れたものを用いてもよい。 また、第５図はタップ係数初期値推定部８０の別の構成
例を示すブロック図であり、第５図において８１０はト
レーニング系列部の受信データを入力として、その波形
と内蔵する波形とを比較する波形比較回路、８１１はこ
の波形比較回路８１０の出力信号から初期値を推定し出
力する初期値設定回路である。波形比較回路８１・０は
、メモリと比較器とから成り、第４図に示すタップ係数
初期値推定部８０と同様に、種々のフェージング特性に
対応するトレーニング系列部のデータをそのメモリ内に
蓄えており、受信データをその蓄積データと順次比較し
て最も類似した波形を１つ選択して初期値設定回路８１
１に通知する。初期値設定回路８１１は受は取ったその
波形に対応するタップ係数初期値を選択して初期値とし
て出力する。 また、上記動作説明において、受信データと複数個の波
形列との比較法としては、それぞれ硬判定して不一致ビ
ット数の最小なものを選択する方法、両者のそれぞれの
波形の差を取りその総和（又は面積）の最小のものを選
択する方法、１シンボル当りｍ回（ｎｚ整数）それぞれ
軟判定してその誤差の二乗和を最小にするものを選択す
る方法等があり、必要に応じて選択する。 また、第６図はこの発明の他の実施例を示すブロック図
であり、図において、１．２は入力端子、ｌＯ〜１５は
遅延素子、２０〜２５．３０〜３５は重み回路、４０〜
４５は加減算器、５００は等化部、５０．５１は判定器
、６０はタップ係数制御部、７１〜７２は出力端子、８
０はタップ係数初期値推定部、９０．９１は遅延回路で
あり、第１図に同一符号を付したそれらと同等のもので
ある。また、１００，１０１は前記遅延回路９０あるい
は９１の出力信号と、入力端子ｌあるいは２に入力され
た信号とを切り換えて等化部５００に入力するスイッチ
である。ここで、前記タップ係数初期値推定部８０は入
力端子１．２に入力された信号ばかりｔなく、等化部５
００の出力信号も入力としてタップ係数の初期値を推定
している点で第１図のタップ係数初期値推定部８０とは
異なっている。 次に動作について説明する。ここで、第７図はその動作
手順を示すフローチャートである。入力端子１，２に入
力された受信信号は、一方で遅延回路９０あるいは９１
により所定の遅延を受けてからスイッチ１００あるいは
１０１に入力され、他方で前記スイッチ１００あるいは
１０１に直接入力されると同時に、タップ係数初期値推
定部８０にも入力される。 スイッチ１００，１０１はまず始めに、入力端子１ある
いは２より直接送られてくる遅延されない受信信号を選
択し、そのトレーニング系列に相当する時間だけスイッ
チをＯＮとしてトレーニング系列の受信データを等化部
５００に送る０等化部５００の重み回路２０〜２５．３
０〜３５のタップ係数ａ＋−ａ、４＊　　ｂ＋−ｂｘの
値は、直前に受信したパケット（又はバースト）の最終
タップ係数の値が次に受信するパケットの初期値として
用いられる（ステップ５ＴＩＩ）、そして、トレーニン
グ系列に相当する受信データを用いて等化を行うが、ト
レーニング系列に相当する受信データの第１ビツトが最
終段の遅延素子１２及び１５の出力となった時点で加減
算器４２と４５の出力をタップ係数初期値推定部８０に
取り込みを開始する。前述のようにトレーニング系列は
既知であるから、既知データと加減算器４２．４５の出
力とを用いて式（３）〜（６）に従って誤差の評価関数
εの計算を行う（ステップ５Ｔ１２）、次いで算出され
た評価関数ε所定のスレッショルド値Ｔ、と比較する（
ステップ５Ｔ１３）、ここで、評価関数εは最小２乗誤
差であるから、これが前記スレショルド値Ｔ、より小さ
ければ、直前のパケット受信時からの回線状態の変動は
小さいものと推定できるので、直前に受信したパケット
用のタップ係数の最終値をそのまま次のパケットのタッ
プ係数の初期値として用い（ステップ５Ｔ１４）、トレ
ーニング系列に対し適応的にタップ係数を変化させる（
ステップ５Ｔ１５）。 回線に雑音やフェージングの影響がなければ、評価関数
εとスレショルド値Ｔ、との比較は一度ですむが、雑音
やフェージングが存在する場合は比較を誤る可能性があ
るため、評価関数εを複数ビットにわたって平均化した
後にスレショルド値Ｔ、と比較する。この場合、その期
間内においてはタップ係数の値は変化させない、このよ
うな過程を踏むことにより、トレーニング系列の最終ビ
ットではタップ係数の値はほぼ回線状態を等化できるよ
うに準備できたことになる。 次に、遅延回路９０．９１で遅延された信号を取り込む
ようにスイッチ１００．１０１を制御し、トレーニング
系列を除いたデータ部分を等化部５００に入力する。以
後は第８図の従来例で示したランダムデータ列に対する
適応的な制御が実行されることになる。 一方、ステップ５Ｔ１３における評価関数εとスレショ
ルド値Ｔ、との比較において、評価関数εΦ方が大きか
った場合には、回線状態の変動が大きいものと推定して
、直前のパケットの最終時のタップ係数を全てリセット
し、新たにトレーニング系列を参照しながらタップ係数
の初期値推定を行う（ステップ５Ｔ１６）、この時、タ
ップ係数初期値推定部８０は第１図に示す実施例の場合
と同様に動作してタップ係数の初期値を推定し、等化部
５００の各重み回路２０〜２５．３０〜３５の重みを設
定する。 二のようにして推定されたタップ係数の初期値を用いて
データ部の等化を行うためのデータ部の取り込み方法は
、評価関数εがスレッシ目ルド値Ｔ、よりも小さな場合
と同様である。 なお、上記実施例では、等化部として線形トランスバー
サル形のものを用いたが、これは、判定帰還形のものを
用いてもよい。 また、上記実施例では、連続的に受信されるパケット列
に適用した場合について示したが、これはランダムに受
信されるパケット列に適用することもできる。 さらに、上記実施例では直交検波後のベースバンド二次
元の等化器について説明したが、基本的には一次元ベー
スバンド伝送であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。 また、上記実施例ではトレーニング系列の長さがタップ
の数に比べて大きい場合について説明したが、タップの
数がトレーニング系列の長さより大きい場合の評価関数
としては、トレーニング系列の長さに相当するだけのタ
ップ数について評価関数を求めることとし、他のタップ
の初期値を全てＯに設定しておけば、上記実施例と同様
の効果を奏する。 また、上記第６図に示す実施例では、直前に受信したパ
ケットの受信等化のための最終タップ係数値を次のパケ
ットの受信等化のための初期値としたが、これは必ずし
も直前のパケットである必要はなく、たとえば送信局が
順次変化しているシステムでは、同一送信局が送信した
一番新しいパケットの受信等化のための最終タップ係数
の値を初期値として与えればよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。 【発明の効果】 以上のように、この発明によれば、遅延回路とタップ係
数初期値推定部とを設け、受信信号中のトレーニング系
列部のデータを用いて、等化部のタップ係数を回線の状
態に適した初期値に設定するように構成したので、収束
時間の短縮が可能となり、さらに、それによってトレー
ニング系列の長さも短縮できるため、全体としてデータ
の伝送効率の高い等化器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による等化器を示すブロッ
ク図、第２図はその動作手順を示すフローチャート、第
３図はパケット及びフレームのフォーマットを示す説明
図、第４図及び第５図はタップ係数初期値推定部の構成
を示すブロック図、第６図はこの発明の他の実施例を示
すブロック図、第７図はその動作手順を示すフローチャ
ート、第８図は従来の等化器を示すブロック図である。 １．２は入力端子、１０〜１５は遅延素子、２０〜２５
．３０〜３５は重み回路、４０〜４５は加減算器、５０
０は等化部、５０．５１は判定器、６０はタップ係数制
御部、８０はタップ係数初期値推定部、９０．９１は遅
延回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の遅延素子、重み回路及び加減算器より成り、入
   力端子から入力された信号を、設定されたタップ係数に
   従って複数回積和演算する等化部と、前記等化部の出力
   信号を受けてその判定を行う判定器と、前記判定器の入
   力信号と出力信号とに基づいて、前記タップ係数を適応
   的に制御するタップ係数制御部と、前記入力端子より入
   力された信号を一定量だけ遅延させて前記等化部へ入力
   する遅延回路と、前記入力端子より入力された信号中の
   トレーニング系列部のデータを用いて回線の変動状態を
   推定し、前記等化部の前記タップ係数の初期値を設定す
   るタップ係数初期値推定部とを備えた等化器。