JPH04505690A - 検査シーケンスを使用した信号等化方法 - 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】 検査シーケンスを使用した信号等化方法本発明は、請求項１の上位概念に記載の 、マルチパス受信において伝送チャネルを介して伝送されたデジタル符号化信号 に対する受信機における信号等化方法に関する。

比較的高い周波数領域における無線信号伝送において信号は時として種々の伝送 路において受信機に達する。直接の伝送路の他に、建造物または自然の高所にお ける反射が送信機から放射された信号を迂回して受信機に導くことがある。個々 の伝送路はその長さおよびその減衰の程度が異なっているので、受信機は元来の 情報すべてを含んでいるが、振幅、走行時間並びに位相角度によりて異なった複 数の信号を受信する。これら信号の重畳により、元来の情報が多かれ少なかれ歪 みを受けている合成信号が生じる。このことはデジタル信号において特に、著し い障害を来すおそれがある。

本発明の課題は、マルチパス受信によって惹き起こされる障害を、再び元来の信 号が読み取り可能である程度に取り除いた、信号等化方法を提供することである 。

この課題は、請求項１の上位概念に記載の方法において請求項１の特徴部分に記 載の構成によって解決される。

本発明の方法では、伝送チャネルの伝送特性は、伝されるように、検出される。

この特性の検出は、殊に移動受信機において発生する一時的に生じる変化を考慮 することができるように、短い時間間隔において繰り返される。

この目的で、決められた構造の検査シーケンスが放射される。それはマルチパス 受信によって勿論有効データと同じ歪みを受けているが、有効データとは異なっ て、それはそもそも構造が既知であるので、伝送チャネルにおいて生じた歪みを 推測することを可能にする。詳しくは、受信機において記憶されている検査シー ケンスと重畳によって歪みを受けて受信された検査シーケンスとの間の相関が行 われる。

結果、即ちチャネルインパクトレスポンスが相関スペクトルを示している。この スペクトルにおいて、個々のスペクトル成分は、元来の振動が送信機から受信機 に達している伝送路を表している。それからこのスペクトルは、伝送チャネルの 伝達関数をほぼ逆にシミュレートするフィルタ装置を制御するために利用するこ とができる。その場合重畳された信号がこのフィルタ装置を通過走行したとき、 伝送路に発生した歪みは再び取り除かれている。このフィルタ装置の設定はその 都度の検査シーケンスに従って行われかつそれから有効データに対しては次の検 査シーケンスまで維持される。その理由は、伝送チャネルの検出された伝送特性 がある時間の間は一定に維持されることから出発することができるからである。

本発明の方法の実施例および有利な構成はその他の請求項、以下の説明および１ 実施例を示している図面から明らかである。

図に示されているのは、 第１図は、受信側に等化手段を有するマルチパス伝送モデルを説明する概略図で あり、 第２図は、有効データおよび検査シーケンスが伝送される、データフレームの構 成を示す図であり、第３図は、循環的な相関を説明するためにデータ流の一部を 示す略図であり、 第４図は、循環的な相関スペクトルを示す線図であり、 第５ａ図ないし第５Ｃ図は、合計列およびそこから得られる合計列関数を示す線 図であり、第６図は、伝送チャネルの伝達関数を逆にシミュレートするフィルタ 装置の１実施例を示すブロック線図である。

第１図において送信信号Ｕ、は、３つの伝送路を有する伝送チャネルに達する。

これら伝送路は、振幅ａ、走行時間τおよび位相角ψによって異なっている。

数字は伝送チャネルの序数を表している。受信場所において、これら３つの伝送 路の直線的な重畳が存在する。

それから受信機において歪みは、３つの伝送路の２つの逆の伝達関数を有する２ つの帰還路を設けることによって、除去される。反対の極性を有する受信された マルチパス信号がこれら逆の伝送路に供給されかつそれ自体と加算されることに よって、指標１が付されている、１つの伝送路を介してのみ受信機に達した信号 Ｕ８が生じる。

そこでチャネルの伝送特性を検出するために、検査シーケンスが有効信号の本来 の伝送の前に送出される。このデータフォーマットのフレーム構造は第２図に示 されている。ここにおいて図の下側部分に、例えば１６のデータチャネルを有し ている主フレームが示されている。第１のデータチャネルは図の上側部分におい て１つだけ別個に時間的に伸長して詳しく示されている。この拡大図から明らか であるように、最初検査シーケンスが送出され、それに続いて有効信号が伝送さ れる。検査シーケンスとして有利には、２つの連続するＭシーケンスが適してい る。というのはそれは際立つ自己および相互相関特性を有しているからであるＭ シーケンスは、次数ｎの多項式によって最大長さ２°−１の２進シーケンスであ る。式 ％式％ のこの種の多項式は帰還結合されたシフトレジスタによって実現される。その際 ｈ　ｈｏ＝１でありかっｎ　′ 残りのｈｆ＝ｏまたは１とすることができる。多項式の次数ｎは、シフトレジス タのレジスタ数も表している。ｈｉ＝１によって表わされるレジスタ出方側は、 排他的論理和ゲートを用いて出力側ｈｏと共通に結合されかつ入力側Ｈ１と接続 されなければならない。シフトレジスタの作動の前に、レジスタはセットされな ければならず、いずれの場合も全部のレジスタが零であることは許されない。

項ｕ　＝　（ｕ　Ｏ，ｕ　１．　・＝　ｕ）（−１）がＭシーケンスを表してい るとき、Ｔ’ｕはｉ個のクロックだけ循環的に遅延されたシーケンスＵである： Ｔｉｕ＝　（ｕｉ、ｕ　ｎ＋１＋−ｕｉ−１，ｕｏ、−ｕｔ−ｔ）Ｍシーケンス は一般に次の特性を有している：ａ、ｕの周期はＮ＝２ｎ−１゜ ｂ、シーケンスＵのＮ個の異なった位相が生じる：ｕ、Ｔｕ、Ｔ２ｕ、−ＴＮ− １ｕ。

Ｃ０排他的論理和により次の式が生じる：Ｔ’ｕΦＴ’ｕ＝Ｔｋｕ ただしｉ＋ｊ≠に、　０＜＝ｉ、ｊ、ｋ＜Ｎｄ、ｕ　［ｑ］は、Ｕから新しいシ ーケンスＶに対するその都度ｑ番目のビットを利用することによって（Ｖｉ＝ｕ 、、、ｏｄ、）、Ｍシーケンスから形成される。Ｕ［ｑ］は周期Ｎ／ｇ　ｃ　ｄ 　（Ｎ、ｑ）を有し、即ちＵ［ｑ］は、ｑが奇数でありかつｇｃｄ　（Ｎ、ｑ） ＝１になるときにのみＭシーケンスを生ぜしめる（ｇｃｄ（Ｎ、ｑ）はＮおよび ｑの最大公約数を表している）。

例えばｎ＝６．Ｎ＝６３．Ｑ＝３−＞ｇｃｄ　（６３，３）＝３．周期＝６３／ ３＝２１゜ ｕ［３］はＭシーケンスではない。Ｎ／ｇｃｄ（Ｎ、Ｑ）を有するｕ［５］はＭ シーケンスを来す。

ｅ、Ｍシーケンスの多項式の逆数は同様ににＭシーケンスとなる。

ｈ’（ｘ）＝ｘｎ−ｈ（ｘ−１）−ｈＯ−ｘｎ　＋−ｈｎ−１−ｘ＋ｈｎｑ＝２ ｎ−１−１＝　（Ｎ−１）／２のとき、ｕ＝ｈ　（ｘ）はｕ　［ｑコ＝ｈ’　（ ｘ）になる。

ｆ、Ｍシーケンスの自己相関スペクトルは２つの値しか有しない ２進値対として一１／１を使用するとき、１＝Ｏｍｏｄ　Ｎに対して　Ｑｕ　（ １）　＝Ｎ１＝Ｏｍｏｄ　Ｎに対して　Ｑｕ（１）＝−１相関スペクトルから、 有効データによる付加的な重畳によって生じた成分を取り除くために、２個のＭ シーケンスが検査シーケンスとして伝送される。これら２つのＭシーケンスは同 一である。Ｍシーケンスの長さは、個々の伝送路の予測される最大走行時間差が 個々のＭシーケンスの長さより長いように、選択されている。その場合重畳され た信号において、データ流中に、Ｍシーケンスの重畳から生じ、従って付加的な 有効データを含んでいない信号成分のみが存在している部分がある。この時点は 、ちょうど送出されたＭシーケンスの第２のシーケンスが最も僅かな走行時間の 伝送路を介して、即ち最初に受信機に到来したときに生じる。

東３図には、Ｍ２が付されているこの部分が示されている。その下側に示されて いる前以て決められたＭシーケンスＭＶＩによりて、データ流のこのマーキング された部分Ｍ２が前以て決められたＭ２シーケンスと循環的に相関されることを 表すものである。この循環的な相関は、次に説明する複数のステップにおいて実 現される。まず部分Ｍ２のそれぞれのバイトがＭシーケンスＭＶＩのその下に存 在しているビットまたはバイトによりて乗算される。重畳によって生じた、信号 成分の加算および減算の値は正確に表されるので、部分においてはバイトが問題 である。この第１のステップにおいて生じた積は加算されかつ加算結果から相関 スペクトルの第１の個別成分が生じる。

続いて部分Ｍ−２がＭシーケンスＭＶＩに対してまたは逆でもいいが１バイトだ けシフトされる。その際確かにその部分を越えて外に押し出されるバイトが、そ の下に示されているＭシーケンスＭＶ２が表しているように、折り返され、かつ またもや部分Ｍ２における別のデータ語の第１のバイトと乗算され、その結果そ の都度再び部分Ｍ２およびＭシーケンスＭＶ２の全部のバイトが乗算に関連付け られる。積の加算後に、相関スペクトルの第２の個別成分が生じる。このステッ プは更に図示されている第３のステップを介して前辺て決められたＭシーケンス ＭＶ３によって繰り返され、最終的にすべての個別成分が検出するようにしてい る。

以下にもう一度、Ｍシーケンス、マルチパスｆｆｉ号、相関およびインパクトレ スポンスを示している数学的関係をまとめる。その際インパクトレスポンスに対 しては、Ｍシーケンスの値対が一１／＋１または０／十１を有しているかで区別 される。

ｕ＝　（ｕ□、ｕｌ−ｕＨ−１）　ＭシーケンスＸｉ　＝ａｊ　”　ｕ（ｉ−ｊ ＠□ｄＮ　＋　１・　Ｊ＝Ｏ°−Ｎ　−１マルチパス信号 Ｑｕ＝　ｘ　（１）　＝ｕ　ｉ　”　Ｘ（ｉ＋１ｍｏｄＮ）　相関Ｑｋ＝Ｑｕ、 ｚ　（ｉ）　ｔ、ｊ＝ｏ・　５−１ｃｊ＝（Ｑｕ、Ｘ　（ｊ）＋Ｑｋ）／２ｎ値 対−１／１に対するインパクトレスポンスｃ　ｊ’　＝　（Ｑｕ、Ｘ　（ｊ）＋ Ｑｋ）／２ｎ−２値対０／１に対するインパクトレスポンスＭシーケンスとの重 畳信号において生じる可能な相関スペクトルは第４図に示されている。Ｍシーケ ンスにおいて利用された値対はここでは−１および＋１である。

実際には、データ流からの循環的な相関に対して予め選択された部分Ｍ２を同定 する点に問題がある。しかも循環的な相関を持続的に実施することになり、この ために必要な計算コストは確かに採算がとれないほど高（つく。原理的にはこの 方法が可能である。というのは部分Ｍ２との相関の時点に対する判断基準として 、顕著な個別成分が存在する相関スペクトルを評価でき、一方有効データとの相 関計算も実施される別の変形では、顕著な個別成分が現れないからである。

部分の同定を比較的僅かな計算コストで可能にするために、全体としては極めて 僅かな乗算ステップしか有しない相関方法が実施される。この場合Ｍシーケンス と有効データとから形成されるデータ流はその都度Ｍシーケンスの長さにわたっ て記憶されているＭシーケンスと連続的に相関され、その際Ｍシーケンスの長さ のデータ流の部分がバイト毎に記憶されているＭシーケンスと乗算されかつ乗算 結果が加算される。それからバイトだけシフトされた部分がデータ流から選び出 されかつこの部分および次の部分に対する乗算および加算ステップが実施される 。前述の循環的な相関とは異なって、この過程は直列相関と表すことができる信 号が２つの伝送路を通って受信機に達するときに生じる可能性がある相関スペク トルは第５ａ図に示されている。データ流に存在しているＭシーケンスの、受信 機に記憶されているＭシーケンスとの時間的なその都度の一致の際の相関がこの 種のインパクトレスポンスを提供することによって、４つの顕著な個別成分が実 現される。Ｍシーケンスは前後２回伝送されかつ２つの伝送路において受信機に 達するので、従って４つの個別成分が現れる。

それから生じた相関値は、Ｍシーケンスだけ遅延された、その前に同じ方法でめ られた相関値と乗算される。負の極性を有する積は考慮されずかつ使用されない 。第５ｂ図には積スペクトルが示されており、その際そこでは２つの個別成分が 発生している。生じた積は引き続いてＭシーケンスの長さにわたって加算される 。

この加算の結果は、第５ｃ図に示されているように、階段形式の連続した合計関 数になる。この合計関数は、純然たるＭシーケンスは相互相関されるときにその 最大値に達している。この特性が部分Ｍ２の同定のために利用される。即ちこの 部分Ｍ２の正確な始端は、下降側縁から最大値Ｓ　に向かって観察してＭシａＸ −ケンスの長さだけこの側縁の前方にある。

そこでデータ流におけるこの部分Ｍ２が検出された後、第３図との関連において 説明したように、チャネルインパクトレスポンスを検出するための本来の循環的 な相関を実施することができる。

多段の伝送方法、例えば４ＰＳＫ伝送では、伝送路における位相回転によって、 一方のチャネルにおいて伝送されるＭシーケンスが受信の際もはやこのチャネル ではなくて他方のチャネルにおいて発生することが起こり得る。これは、４ＰＳ Ｋ伝送では、位相回転が９０°だけ行われるときの場合である。それぞれのチャ ネルに対して別個のＭシーケンスを伝送するならば、評価において障害を来すお それがある。それ故にＭシーケンスを送信機の側で１つのチャネルにおいてしか 伝送せず、受信機の側で２つのチャネルを評価することが有利であることがわか っている。

第６図には、相関スペクトルにおいてめられた成分を用いた制御によって、伝送 チャネルの伝送特性の近似的に逆のシミュレーションが実現されるように制御す ることができるフィルタ装置が示されている。このフィルタ装置はまず、図示の 構成の整合フィルタ１から成つている。まだ等化されていない伝送チャネルのイ ンパクトレスポンスＸ１が整合フィルタ１の入力側に示されている構成を有して いるものと仮定する。

フィルタ特性は、相関スペクトルにおいて発見された個別成分に相応する係数Ｃ Ｏ，Ｃ，およびＣ２によって調整される。個々の伝送路の加算によって、例えば ３つの異なった伝送路に対して際立つ成分およびその前およびその後ろに位置し ている、比較的小さな副成分を有しているスペクトルＸ２が生じる。

それからスペクトルｘ２は等化器２に供給され、この等化器の係数は整合フィル タの出力側において得られた変形されたスペクトルｘ２から生じる。それから等 化器の出力側に現れるスペクトルＸ３は、主成分の前に配置されている成分が一 層多く減衰されて現れるが、一方その後ろに存在する成分が大幅に変化されずに とどまるように、フィルタリングされる。

等化器２には更に帰還等化器３が後置接続されている。この等化器の構成は図示 されている通りである。

この帰還等化器の係数はここでも、等化器２の出力側におけるスペクトルｘ３の 成分から生じる。帰還等化器３の出力側にはスペクトルＸ４が現れ、このスペク トルでは実際に主成分のみが存在しており、一方続く部分成分は実際には消去さ れておりかつ単にその前に位置している部分成分のみが認められるにすぎない。

しかしこの主成分の値は隣接する成分と比べて、一義的な差異が生じかつそこで 伝送された有効データを確実に評価することができるほど大きい。

国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９０００８７３ Ｓ＾　３７４６１

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．マルチパス受信において伝送チャネルを介して伝されるデジタル信号に対す る受信機における信号等化方法において、 有効データの伝送の前に決められた構造の検査シーケンスを伝送し、かつ 受信された検査シーケンスを受信機に記憶されている、前記決められた検査シー ケンスと相関し、かつ 相関結果として相関スペクトルの形で得られたチャネルインパクトレスポンスを 伝送チャネルの伝達関数を逆にシミュレートするフィルタ装置のフィルタ係数の 制御のために使用する ことを特徴とする信号等化方法。
2. ２．検査シーケンスとしてその都度２つの同一のＭシーケンスを直接順次伝送し 、かつ 記憶されているＭシーケンスの、有効データとＭシーケンスとから成りかつマル チパス受信において時間的にずれて重量されているデータ流の部分との循環的な 相関をとり、その際前記部分は、前記記憶されているＭシーケンスを前記データ 流の前記部分とバイト毎に乗算し、乗算結果を加算することによって、受信機に その都度最初に到来する第２のＭシーケンスによって前以て決められており、か つ前記部分を前記記憶されているＭシーケンスに対して１バイトだけシフトした 後、前記乗算および加算ステップを、前記部分のそれぞれのバイトが前記記憶さ れているＭシーケンスのそれぞれのバイトと１度乗算されかつ得られた加算結果 からＭシーケンスと同じ長さの合計列が相関スペクトルとして生じるまでの間、 繰り返す 請求項１記載の信号等化方法。
3. ３．前記部分を求めるために連続的に、Ｍシーケンスの長さのデータ流の一部を バイト毎に、記憶されているＭシーケンスと乗算し、乗算結果を加算し、１バイ トだけシフトされた一部をデータ流から選び出しかつ乗算および加算ステップを この一部および次の一部に対して実施することによって、Ｍシーケンスと有効デ ータとから形成されているデータ流をその都度Ｍシーケンスの長さにわたって記 憶されているＭシーケンスと順次相関し、かつ 前記相関値をＭシーケンスだけ遅延されている相関値と乗算しかつ生じた積をＭ シーケンスの長さにわたって加算し、かつ このようにして形成された連続的な合計関数から最大値を評価しかつ前記合計関 数の最大値後の下降する側縁の前に位置している、Ｍシーケンスの長さに等しい 長さを有する、データ流の部分を循環的な相関に対する部分として選択する 請求項２記載の信号等化方法。
4. ４．検査シーケンスの周期は、それが伝送チャネルの最大の走行時間差より大き く選択されている請求項１から３までのいずれか１項記載の信号等化方法。
5. ５．例えば４ＰＳＫ伝送のような多段の伝送方法では、検査シーケンスを１つの チャネルにおいてのみ伝送し、一方別のチャネルにおいて同じ時間部分において 同じ値のみ、例えば０または１を伝送し、一方相関を２つのチャネルにおいて実 施する請求項１から４までのいずれか１項記載の信号等化方法。
6. ６．合計関数を、２つのチャネルからの時間的に一致する相関値の組み合わせ評 価によって形成する請求項５記載の信号等化方法。