JPH0447721A - 自動等化器 - 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〕 本発明は、自動等化器に関し、特にデジタル無線通信シ
ステムの復調装置において、フェージングによる伝送路
の波形歪みや、他無線システムからの干渉を自動的に除
去する、デジタル自動等化器に関する。

〔従来の技術〕

近年、デジタル無線通信方式において、周波数の利用効
率を高めるため、変調方式の多値化か進んでいる。一方
、多値数が増すにつれて、フェージングによる伝搬路の
波形歪みや、交差偏波間の干渉（コチャネル干渉）や他
無線システムからの干渉（ＦＭ干渉等）等の影響が大き
くなる。そのため、これらの波形歪みや干渉を除去する
自動等化器の開発が進められている。

この自動等化器の１つとして、トランスバーサル・フィ
ルタのタップ係数を適応制御するトランスバーサル形等
化器が実用化されている。従来の全デジタル形トランス
バーサル形等化器の一例を第２図に示す。

第２図に示すように、従来の全デジタル形トランスバー
サル形等化器はアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）　変換器
１１、トランスバーサル・フィルタ１２、およびタップ
係数制御回路１３から成る。

この例では、トランスバーサル・フィルタ１２として、
簡単のために３タツプのものを使用している。又、簡単
のために、入力信号として一次元ベースバンド信号を考
えている。しかしながら、入力信号が直交多値変調信号
を復調した場合に生じる同相及び直交の二次元の成分を
持つベースバンド信号である場合も、本等化器を組み合
わせることにより、等化システムを簡単に構成すること
ができる。

端子１に入力された、復調器（図示せず）からの入力ベ
ースパント信号は、Ａ／Ｄ変換器１１で標本・量子化さ
れ２逓信号列に変換される。この変換された２逓信号列
は、トランスバーサル・フィルタ１２に供給される。こ
こで、Ａ／Ｄ変換器１１から出力される２逓信号列は、
例えば、並列８ビット信号であり、その内の１ビツトが
判定出力信号１２１である。

トランスバーサル・フィルタ１２は遅延回路２１．２２
、乗算器２３．２４．２５、および加算器２６より構成
される３タツプ形で、−１タツプ１０１、主タップ１０
２及び＋１タツプ１０３を有する。−１、主及び＋１タ
ツプ１０１〜１０３のタップ出力信号は乗算器２３．２
４．２５にそれぞれ供給され、−１、主及び＋１タツプ
係数を表すタップ係数制御信号１１１、］１２、及び１
１３が乗ぜられて、加算器２６に供給される。加算器２
６の出力はフェージングによる符号量干渉が除去された
ものとなり、トランスバーサル・フィルタ１２の出力と
なる。

以上の様にして、トランスバーサル・フィルタ１２で符
号量干渉が除去された出力信号が端子２に出力される。

ここで、トランスバーサル・フィルタ１２の出力は、例
えば、並列８ビット信号であり、その内の１ビツトが送
信信号の推定値と等死後のデジタル信号の差を表わす誤
差信号１２２であり、別の１ビツトが判定出力信号であ
る。

トランスバーサル・フィルタ１２のタップ係数制御信号
１１１．１１２．１１３はタップ係数制御回路１３′で
決定される。タップ係数制御回路１３′は乗算器３１．
３２．３３及び相関回路３４より構成される。

相関回路３４は、図示しないが、相関器及び積分器を含
む。相関回路３４は、Ａ／Ｄ変換器１１の判定出力信号
１２１とトランスバーサル・フィルタ１２の誤差信号１
２２とを受け、相関器及び積分器を用いて、各タップに
対応する時間平均された相関値１３４．１３５、］３６
を出力する。

相関回路３４の相関値１３４．１３５．１３６に乗算器
３１．３２．３３において所定の制限値１３１．１３２
．１３３を与えたものが、トランスバーサル・フィルタ
１２のタップを制御するタップ係数制御信号１１１．１
１２．１１３となる。

尚、この適応形自動等化アルゴリズムには、様々な実施
形態があり、それらは文献等（例えば「ディジタル信号
処理」、電子通信学会編、昭和５０年、２４１頁表１１
．２）に詳述されているので、ここでは省略する。Ａ／
Ｄ変換器の判定出力信号１２１の代わりに、トランスバ
ーサル・フィルタ１２の判定出力信号を用いてもよい。

乗算器３１．３２．３３によってタップ係数の絶対値に
制限を与える技術は、タップ係数の収束性を高める為に
一般に用いられている。以下にその必要性について説明
する。

自動等化器は、先にも述べたように、伝送路上に発生す
るフェージングによる波形歪みをトランスバーサル・フ
ィルタ１２により除去する働きを持つ。トランスバーサ
ル・フィルタ１２のタップ係数は、フェージングの大小
に応じて、タップ係数制御回路１３′で決定される。と
ころで、適応形自動等化器では、タップ係数を反復アル
ゴリズムにより収束させる。このアルゴリズムは、まず
タップ係数の初期値を任意に与え、この状態でトランス
バーサル中フィルタ１２の出力の誤差信号が小さくなる
ようにタップ係数に微小量の修正を加える。この動作を
繰り返すことにより、タップ係数は最適値へと収束する
。ところが、初期状態での波形歪みが大きい場合には、
反復アルゴリズムによるタップ係数の最適値への収束が
不可能になったり、或いは時間がかかる事がある。これ
は、タップ係数の初期値が最適値とかけ離れていること
により、フェージングによる波形歪みに加えて、トラン
スバーサル・フィルタ１２による付加的な波形歪みが生
じるためである。そのため、従来の自動等化器では、各
タップ係数に１より小さい最大値制限を与え、主タップ
１０２以外のタップのダイナミックレンジを主タップ１
０２のそれよりも狭める事により、先に述べた付加的な
波形歪みを抑え、その結果、等化器の収束性を高めてい
る。

制限値としては、例えば、ＮＴＴ研究実用化報告第２３
巻（１９７４）第６号ｐ、１１４１によれば、±ｎタッ
プの制限値は、１／（ｎ＋１）で与えられている。実用
の自動等化器においても、±ｎタップには１／２の制限
値が与えられている。

即ち、主タップ１０２のタップ係数の絶対値の最大値を
１とすると、±ｎタップのタップ係数の絶対値の最大値
は１／（ｎ＋１）に制限されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の自動等化器は、トランスバーサル・フィ
ルタ１２のタップ係数に制限値が与えられているため、
大きなフェージングによる波形歪みが生じた場合には、
それを除去するためのタップ係数をとることができない
。

以下にフェージングとタップ係数との関係を説明し、さ
らに上述の欠点についても説明する。

第３図に直接波と反射波（遅延波）の２波干渉によって
周波数選択性フェージングが発生した場合の、３タツプ
形トランスバーサル・フィルタ１２の各タップ係数の絶
対値を示す。

第３図（ａ）−（１）　、（ｂ）−（１）、（ｅ）−（
１）は、各タップの制限値を全て１とした場合を示し、
第３図（ａ）−（２）　、　（ｂ）−（２）　、　（ｃ
）−（２）は主タップの制限値を１、±１タップの制限
値を１／２とした場合を示す。

第３図（ａ）−（１）　、（ａ）−（２）は、フェージ
ングが無い場合で、タップ係数の絶対値は主タップが１
、他のタップは０である。

次に、フェージングが発生すると、フェージングが小さ
い場合には、必要なタップ係数の絶対値は１／２より小
さくて良いので、第３図（ｂ）−（Ｌ）　。

（ｂ）−（２）に示すように、±１タップの制限値の違
いによらず、とちらの場合も同じタップ係数により波形
歪みを除去することが可能である。

フェージングが大きい場合には、必要なタップ係数は１
／２より大きくなる。そのため、±１タップの制限値が
１である第３図（ｃ）−（１）の場合は十分に波形を除
去することができる。しかしながら、±１タップの制限
値か１／２である第３図（Ｃ）−１２）の場合にはタッ
プ係数値が最大値１／２で飽和してしまい、波形歪みを
十分に除去することができない。

結局、タップ係数の最大値が１より小さい値に制限され
ている従来の自動等化器では、大きなフェージングによ
る波形歪みを除去できないという欠点を有する。

本発明の目的は、各タップ係数の制限値を可変とするこ
とにより、収束特性を犠牲にすることなく、良好なフェ
ージング補償特性を発揮できる自動等化器を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による自動等化器は、デジタル無線通信方式の復
調装置に用いられ、該復調装置の復調器からの多値ベー
スバンド信号を自動等化し、自動等化されたデジタル信
号を出力する自動等化器であって、 前記多値ベースバンド信号をアナログデジタル変換して
変換されたデジタル信号を出力するアナログデジタル変
換器と、前記変換されたデジタル信号を１個の主タップ
と（ｎ−１）個の残りのタップとを制御するためのｎ個
のタップ係数制御信号に基づき自動等化し、前記自動等
化されたデジタル信号を出力するタップ係数可変デジタ
ル形トラスバーサルフィルタと、前記変換されたデジタ
ル信号中の第１の判定出力信号と前記自動等化されたデ
ジタル信号中の第２の判定出力信号のうちいずれか一方
の判定出力信号を第１の入力信号とし前記自動等化され
たデジタル信号の中の前記第２の判定出力信号と送信信
号の推定値との誤差分を表す誤差信号を第２の入力信号
としてｎ個のタップの相関値を出力する相関回路と、前
記ｎ個のタップの相関値にそれぞれｎ個の制限値を乗じ
て前記ｎ個のタップ係数制御信号を出力するｎ個の乗算
器とを備えた自動等化器において、前記復調器の同期外
れを検出して同期外れ検出信号を出力する同期外れ検出
回路と、 前記同期外れ検出信号に応答して前記ｎ個の制限値を変
化させる制限値制御回路と を有することを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の実施例によるトランスバーサル形自動
等化器であり、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）　変換器
１１、トランスバーサル・フィルタ］２、タップ係数制
御回路１３、および同期外れ検出回路１４を有する。

本実施例のトランスバーサル形自動等化器は、タップ係
数制御回路１３が変更され、同期外れ検出回路１４が付
加されている点を除いて、従来のトランスバーサル形自
動等化器と同様の構成を有する。入力端子１に供給され
た入力信号の符号量干渉か除去され出力端子２から送出
される様子は従来と同様である。従って、従来と同じ構
成及び動作の部分の説明については省略する。

復調器は、この復調器の搬送波再生を制御する搬送波再
生回路（図示せず）を有する。搬送波再生回路は端子３
へ搬送波再生制御信号１００を送出する。同期外れ検出
回路１４は、端子３から供給された搬送波再生制御信号
１００を監視する。

同期外れ検出回路１４は、復調器による再生搬送波が受
信信号と非同期状態となると、直ちに、搬送波非同期信
号１２３を出力する。この同期外れ検出回路１４は、例
えば、特開昭４８−１７６８１号公報に開示されている
。

タップ係数制御回路１３は、従来のタップ係数制御回路
１３′の乗算回路３１．３２．３３、及び相関回路３４
に加えて、制限値制御回路３０を有する。制限値制御回
路３０は同期外れ検出回路１４から供給される搬送波非
同期信号１２３に基づきタップ係数の最大値の制限値１
３１．１３２．１３３を出力する。

次に、本実施例のトランスバーサル形自動等化器の動作
について説明する。

今、トランスバーサル・フィルタ１２のタップ係数がフ
ェージング補償の為の最適値であるか或いは最適値の近
傍にあり波形歪みを受けた信号を除去している状態を収
束、それ以外の状態を発散と定義する。

先に述べたように、発散時に収束性を高める為には、主
タップ以外のタップ係数の制限値は１より小さい方が良
い。ところが、収束時にフェージング補償特性を高める
為には、制限値は１が良い。

本発明においては、収束・発散の判断を先に述べた搬送
波非同期信号１２３を用いて行う。

即ち、搬送波非同期信号１２３が発生していなければ自
動等化器は収束状態、搬送波非同期信号１２３の発生中
は自航等化器が発散状態と解釈する。また、制限値制御
回路３０には、発散時に各タップに与える制限値（例え
ば、主タップは１、±１タップは１／２）が予め設定し
である。

フェージングが非常に大きい場合やシステムの起動時等
には、自動等化器は発散状態にある。受信品質監視信号
である搬送波非同期信号１２３によって発散中と判断し
た場合、制限値制御回路３０は予め設定した制限値１３
１．１３２，１３３を各タップの乗算器３１．３２．３
３に出力する。

乗算器３１．３２．３３は、相関値１３４．１３５、］
３６にそれぞれ制限値１３１．１３２．１３３を乗じて
、タップ係数制御信号１１１．１１２．１１３を出力す
る。発散時の制限値を従来と同じ値にすれば、本発明の
自動等化器は、発散時の収束特性に関して、従来の自動
等化器と同じ特性を持ち、同様の働きを示す。

一方、フェージングが小さくなり、自動等化器が収束状
態にあるとしよう。制限値制御回路３゜は、このことを
搬送波非同期信号１２３により判断して、制限量１の制
限値１３１．１３２．１３３をそれぞれ乗算器３１．３
２．３３に出力する。

乗算器３１．３２．３３は、この制限値１３１．１３２
．１３３に従いタップ係数１１１．１１２．１１３を出
力する。

収束時における本発明の自動等化器は、各タップ係数の
絶対値の最大値が１であるため、従来の自動等化器より
も大きなフェージングを補償することができる。即ち、
大きな波形歪みを除去することができる。

又、自動等化器が発散状態がら収束状態に変化した場合
に、主タップ以外のタップ係数の制限値を瞬時に１／２
から１に切り替えると、そのタップ係数値に不連続が生
じて十分な収束特性が得られないことがある。そのため
、本発明では、主タップ以外のタップ係数の制限値を１
／２がら１へ切り替える際には、微小量づつ制ｗＩ：Ｍ
を大きくする方法をとる。逆に、自動等化器が収束状態
から発散状態に変化した場合には、主タップ以外のタッ
プ係数の制限値を瞬時に切り替えても構わない。

最後に、本発明の自動等化器は、同相及び直交の２つの
成分をもつ二次元ベースバンド信号が入力信号の場合に
も容易に適用することが可能である。

第４図に従来の自動等化器及び本発明の自動等化器によ
って得られるシグニチュア曲線を示す。

シグニチュア曲線はフェージングによる伝送路の歪みに
対して受信装置の性能を評価するためのものである。シ
ダニチュア曲線はフェージングのノツチ周波数ｆｎに対
して所要の符号誤り率Ｐｅを得るノツチの深さＤｎを示
した図である。

従来の自動等化器では、タップ係数の飽和のため、第４
図（ａ）のような、シグニチュア特性しか得られない。

これに対し、本発明の自動等化器では、タップ係数の収
束特性を犠牲にすることなく、第４図（ｂ）のような、
良好なシグニチュア特性を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、トランスバーサル
・フィルタのタップ係数が最適な係数値に収束している
が否がを検出することにより、収束中は制限値を解放す
るようにタップ係数の制限値を制御して、トランスバー
サル・フィルタのもつ最大限の能力を発揮することが可
能となる。又、タップ係数が発散している間は、タップ
係数に従来の自動等化器と同様の制限値を与えることに
より、その収束特性も従来と同様の特性を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による自動等化器を示すブロ
ック図、第２図は従来の自動等化器を示すブロック図、
第３図はフェージングの大きさの変化によるｌ・ランス
バーザル・フィルタのタップ係数値の変化を示す図で、
（ａ）はフェージング無し、（ｂ）はフェージング小、
（Ｃ）はフェージング大の場合を示し、（１）は全タッ
プの制限値が１の場合、（２）は主タップの制限値が１
、±１タップの制限値が１／２の場合を示し、第４図は
シダニチュア曲線を示す図で、（ａ）は従来の自動等化
器によるシグニチュア曲線、（ｂ）は本発明の自動等化
器によるシグニチュア曲線を示す。 １１・Ａ／Ｄ変換器、１２・・・ｌ・ランスバーサル・
フィルタ、１３・・・タップ係数制御回路、１４・・・
同期外れ検出回路、２１．２２・・・遅延回路、２３〜
２５．３１〜３３・・・乗算器、２６・・・加算器、３
０・・・制限値制御回路、３４・・・相関回路。 （ａ）−（１） （Ｃ）−（１） Ｃｎ：ｎ （ａ）−（２） （Ｃ）−（２） タップ係数 第 （ａ）従来の等化特性 （ｂ） 本発明の等化特性 ｆ、　二ノツチ周波数 Ｄｎ：ノツチの深さ Ｐｅ：符号誤り率

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、デジタル無線通信方式の復調装置に用いられ、該復
   調装置の復調器からの多値ベースバンド信号を自動等化
   し、自動等化されたデジタル信号を出力する自動等化器
   であって、前記多値ベースバンド信号をアナログデジタ
   ル変換して変換されたデジタル信号を出力するアナログ
   デジタル変換器と、前記変換されたデジタル信号を１個
   の主タップと（ｎ−１）個の残りのタップとを制御する
   ためのｎ個のタップ係数制御信号に基づき自動等化し、
   前記自動等化されたデジタル信号を出力するタップ係数
   可変デジタル形トラスバーサルフィルタと、前記変換さ
   れたデジタル信号中の第１の判定出力信号と前記自動等
   化されたデジタル信号中の第２の判定出力信号のうちい
   ずれか一方の判定出力信号を第１の入力信号とし前記自
   動等化されたデジタル信号の中の前記第２の判定出力信
   号と送信信号の推定値との誤差分を表す誤差信号を第２
   の入力信号としてｎ個のタップの相関値を出力する相関
   回路と、前記ｎ個のタップの相関値にそれぞれｎ個の制
   限値を乗じて前記ｎ個のタップ係数制御信号を出力する
   ｎ個の乗算器とを備えた自動等化器において、 前記復調器の同期外れを検出して同期外れ検出信号を出
   力する同期外れ検出回路と、 前記同期外れ検出信号に応答して前記ｎ個の制限値を変
   化させる制限値制御回路と を有することを特徴とする自動等化器。 ２、前記復調器は当該復調器の搬送波再生を制御して搬
   送波再生制御信号を出力する搬送波再生回路を含み、前
   記同期外れ検出回路は、前記搬送波再生制御信号を監視
   し、前記復調器による再生搬送波が受信信号と非同期状
   態となるとき、前記同期外れ検出信号として前記非同期
   状態を表す搬送波非同期信号を出力することを特徴とす
   る請求項１記載の自動等化器。 ３、前記制限値制御回路は、前記同期外れ検出信号が同
   期外れ状態を示しているときは前記主タップ係数に対応
   する制限値を１に前記残りのタップ係数に対応する（ｎ
   −１）個の制限値を１より小さい値に設定し、前記同期
   外れ検出信号が同期状態を示しているときは前記主タッ
   プ係数及び前記残りのタップ係数に対応するｎ個の制限
   値の全てを１に設定することを特徴とする請求項１記載
   の自動等化器。 ４、前記制限値制御回路は、前記同期外れ検出信号が同
   期外れ状態から同期状態へ変化したときは、前記ｎ個の
   制限値を微小量づつ変化させることを特徴とする請求項
   １記載の自動等化器。