JPH0514131A - 自動等化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デイジタル移動通信において、伝搬歪の時間
変動および大きさを検出し、その値より自動等化器のタ
ツプ係数の更新に用いるアルゴリズムを選択し、演算量
を減らし、処理装置のクロツク周波数を下げることによ
り低消費電力化を図る。 【構成】 入力信号とトランスバーサルフイルタ１の出
力信号の差を伝搬歪検出器３４で、ある一定期間監視す
ることにより伝搬歪の時間変動と大きさを検出し、その
値に応じて更新アルゴリズム選択器５から最も演算量が
少なく、十分等化可能なアルゴリズムを選択し、タツプ
係数更新器６においてトランスバーサルフイルタ１のタ
ツプ係数を更新する。同時にクロツク制御器７で、等化
の演算に必要最小限のクロツクを与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動等化器、特にデイ
ジタル移動無線通信端末に使用する自動等化器の低消費
電力化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デイジタル移動通信を行う場合、その伝
搬路は多くの反射、回折、および散乱を受けた多重波が
重なるために受信波に歪が生じる。この伝搬路特性には
大きく分けると、距離特性、短区間中央値変動、瞬時値
変動、および遅延歪の４種類がある。このうち瞬時値変
動、および遅延歪は受信端末の移動に伴い、非常に速
く、また不規則に変動する。

【０００３】受信端末が停止している場合、上記瞬時値
変動はほとんどなく、伝搬路の時間変動もほとんどな
い。一方、受信端末が移動する場合は、移動速度により
定められる瞬時値変動がみられる。この場合は伝搬路の
時間変動もみられる。このような現象は一様フエージン
グと呼ばれ、またこれに遅延歪が含まれると周波数選択
性フエージングと呼ばれる。

【０００４】デイジタル移動通信においては、以上述べ
たフエージングによる波形歪によつて伝送誤りが生じ
る。この伝送誤りはある一定以上の誤りが生じると、そ
の後の誤り訂正回路でも訂正不可能となり、その結果、
音声品質の劣化やデータ誤りが生じる。こうしたフエー
ジング対策の一つとして自動等化器が検討されている。

【０００５】図２に代表的なトランスバーサルフイルタ
構造の自動等化器の例を示す。以下、扱う信号は、Ｔ秒
間隔でサンプリングされた複素デイジタル信号とする。

【０００６】図においてトランスバーサルフイルタ１
は、タツプ間隔が一定遅延時間Ｔ秒でタツプ数がＭ個で
あるタツプ付き遅延線１２と、この各タツプ出力信号に
重みを付けるＭ個の乗算器１３と、この乗算器１３の出
力信号を加算する加算器１４から構成されている。誤差
信号算出器３において加算器１４の出力信号と、参照信
号入力端子１０２から入力された参照信号の差分を求め
て誤差信号１０３を発生させ、この誤差信号１０３はタ
ツプ係数更新器６に与えられ、ここでトランスバーサル
フイルタ１内の乗算器１３の重みを与える個々のタツプ
係数を発生させる。ここで参照信号とは、例えばＴＤＭ
Ａ通信のフレーム同期信号のように送信局から送られて
くる既知の信号である。

【０００７】次にタツプ係数更新動作について説明す
る。タツプ係数を更新するアルゴリズムとしては多数存
在するが、ここでは代表的な例としてＬＭＳ（Ｌｅａｓ
ｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）法、ＲＬＳ（Ｒｅｃｕ
ｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）法について
説明する。

【０００８】タツプ数Ｍのトランスバーサルフイルタ１
への入力信号ｘ（ｎ）は、図６の（数１）で表される。
また、等化出力ｙ（ｎ）、タツプ係数ｃ（ｎ）、誤差信
号ｅ（ｎ）、参照信号ｄ（ｎ）は、更新係数をαとする
と、複素数型ＬＭＳ法の更新アルゴリズムは、図６の
（数２），（数３），（数４）のようになる。ここで
（＊）は共役複素数を示す。（数４）の右辺第２項が補
正量であり、入力信号と誤差信号との積から求めてい
る。

【０００９】一方、複素数型ＲＬＳアルゴリズムは、忘
却係数をλとすると図７の（数５），（数６），（数
７），（数８），（数９）ように表される。ここでＧ
（ｎ）はゲインベクトル、Ｐ（ｎ）は誤差相関行列であ
る。前記（数９）の右辺第２項が補正量であるが、タツ
プ数分だけの時系列データを持つているＧ（ｎ）を演算
に使つている。

【００１０】ＲＬＳ法は、ＬＭＳ法に比較するとタツプ
係数の収束度特性が速いため、周波数選択性フエージン
グ等による伝搬路の時間変動が速い場合でも、追従特性
が良いという利点があるが、演算量が大幅に増えるため
に実時間処理を行うには処理装置の動作クロツク周波数
を高速に、またハードウエア規模を大きくしなければな
らなく、それに伴い消費電力が大きくなるという欠点が
ある。

【００１１】しかし伝搬路の時間変動が小さい場合はＬ
ＭＳ法、またはタツプ係数の更新を停止しても十分誤り
なく復号可能という場合や、また受信状態がよく伝搬路
歪がほとんどなければ自動等化器がなくても十分誤りな
く復号可能という場合もあり得る。

【００１２】特開平２−１８６８３９号公報記載のよう
に、以上の問題点を解決し低消費電力化を図る目的で誤
差信号のレベルを検出し、その値が予め定められた値よ
り小さい場合は常に供給されていたタツプの更新を行う
制御回路への電源供給を停止するという方式が考えられ
ている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動等化器は以
上のように構成されているので、伝搬歪の時間変動およ
び大きさが少ない場合でも、入力信号に対して、常に個
々のタツプ係数の更新が行われており、また自動等化器
が持つタツプ係数更新アルゴリズムはただ一つであつ
た。そのため常に自動等化器を実現する処理装置、例え
ばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓｏｒ）の動作は伝搬歪の時間変動が大きくても、等
化可能にするため収束が速く演算量が多い更新アルゴリ
ズムを動作可能なクロツク周波数で行つていた。

【００１４】その結果、伝搬路の時間変動が小さく、収
束が遅いアルゴリズムで十分等化可能となる場合でも、
常にタツプ係数の更新に高速のクロツクで処理装置を動
作させなければならなくなり、そのクロツク周波数で定
まる電力を消費することになる。このことは、低消費電
力化の大きな妨げとなる。また、デイジタル移動通信端
末の通話時間、待ち受け時間の長時間化、電池の小型化
による端末の小型化、軽量化に不利となる。

【００１５】また、誤差信号のレベルを検出し、その値
が予め定めた値より小さい場合、タツプ係数の更新を行
う制御回路への電源供給を停止するという方法は、電源
供給を行うか、停止するかの二通りしかない。そのため
伝搬路の時間変動が小さく収束の遅いアルゴリズムで等
化可能となる場合でも、伝搬路の時間変動が検出されれ
ば収束の速いアルゴリズムで等化処理を行つていた。

【００１６】また伝搬路の時間変動および歪がなく等化
器がなくても十分な場合でも、タツプ係数の更新を行う
制御回路の電源供給を停止するが等化器の畳み込み演算
が行われているため、低消費電力化という面では不十分
であつた。

【００１７】本発明は、以上の問題点を解決し、より消
費電力の少ない自動等化器を提供することを目的とす
る。

【００１８】また、低消費電力化を図ることにより、デ
イジタル移動通信端末の通話時間や待ち受け時間を延ば
したり、また電池を小型化することにより、端末の小
型、軽量化を可能とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、適応等化を行う適応フイルタと、伝搬歪
の時間変動および大きさを検出する伝搬歪検出器と、前
記適応フイルタの更新アルゴリズムを切り替える更新ア
ルゴリズム選択器と、処理装置の動作用クロツク周波数
を切り替えるクロツク制御器とを有する自動等化器を対
象とするものである。そして、前記伝搬歪検出器で検出
された伝搬歪の時間変動および大きさに応じて、前記更
新アルゴリズム選択器によつて更新アルゴリズムを切り
替え、前記クロツク制御器によつて処理装置の動作用ク
ロツクのクロツク周波数を切り替えることを特徴とする
ものである。

【００２０】

【作用】適応フイルタの入力信号と、出力信号から伝搬
歪の時間変動および大きさを、伝搬歪検出器で、ある一
定時間監視し、予め設定されたレベルと比較することに
より伝搬歪の時間変動および大きさを検出する。その結
果、伝搬歪に時間変動がある場合は、切り替えスイツチ
を適応フイルタの出力側に接続し、伝搬歪検出器の検出
結果から適応等化に必要最小限の演算量を持つたアルゴ
リズムを更新アルゴリズム選択器で選択する。また選択
した更新アルゴリズムを実行する必要最小限度のクロツ
ク周波数をクロツク制御器で設定し、そのクロツク周波
数で処理装置を動作させることにより低消費電力を実現
する。

【００２１】また伝搬路の時間変動はないが歪がある場
合は、適応フイルタの更新動作を停止し、さらに伝搬路
の時間変動がなく歪も非常に小さい場合は、切り替えス
イツチを適応フイルタの入力側に切り替えることにより
適応フイルタの動作を行わないことで演算量を減らし、
それによつてクロツク周波数を必要最小限まで下げ低消
費電力化を図る。

【００２２】適応フイルタをトランスバーサルフイルタ
で構成した場合、遅延波の遅延時間を検出し、それによ
り前記トランスバーサルフイルタの乗算器を減らし、畳
み込み演算の演算量を低減する。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を以下に述べる。本実施例は
ＤＳＰを用いてソフトウエア処理でトランスバーサル型
の等化器を実現する例である。図１は本発明の第１の実
施例を示したブロツク図である。

【００２４】適応フイルタは図１に示したトランスバー
サルフイルタ１とし、そのトランスバーサルフイルタ１
は、図２に示すようなタツプ付き遅延線１２、各タツプ
出力信号にそれぞれ重みを与える乗算器１３、その各乗
算器出力を加算する加算器１４から構成され、畳み込み
演算を行う。

【００２５】３４は伝搬歪検出器、５は更新アルゴリズ
ム選択器、６はタツプ係数更新器、７はクロツク制御
器、８は切り替えスイツチ、１００は入力端子、１０１
は出力端子、１０２は参照信号入力端子、１０３ａ、お
よび１０３ｂは誤差信号である。伝搬歪検出器３４は、
誤差信号算出器３ａ、および３ｂと、レベル比較器４か
ら構成される。切り替えスイツチ８は二つの端子を持つ
ており、端子ａはトランスバーサルフイルタ１の入力側
に接続され、端子ｂはトランスバーサルフイルタ１の出
力側に接続されている。この切り替えスイツチ８の切り
替えの制御はレベル比較器４で行われる。

【００２６】以下、動作を説明する。まず入力信号端子
１００から信号が入力されると、入力信号はトランスバ
ーサルフイルタ１に入力され、最も収束度特性の速い更
新アルゴリズムでタツプ係数更新器６を動作させ、トラ
ンスバーサルフイルタの各タツプ係数の更新を行い、ト
ランスバーサルフイルタ１で畳み込み演算した後、出力
信号が出力される。

【００２７】トランスバーサルフイルタ１の出力信号
は、誤差信号算出器３ａで参照信号入力端子１０２から
入力される参照信号との差分を求め、誤差信号１０３ａ
として出力される。また同時に、入力端子１００から入
力された入力信号は、誤差信号算出器３ｂにおいて参照
信号入力端子１０２から入力される参照信号との差分を
求め、誤差信号１０３ｂとして出力される。レベル比較
器４で、誤差信号１０３ａと誤差信号１０３ｂの二乗平
均誤差、あるいは絶対値とその差である等化量を計算
し、この等化量をある一定期間監視することにより、伝
搬歪の時間変動および大きさを検出する。等化量の変動
周期が短ければ伝搬路の時間変動が大きく、等化量の値
が大きければ伝搬路の歪が大きくなるものである。

【００２８】以上のような方法で検出した伝搬歪の時間
変動および大きさを、予め設定されたレベルとレベル比
較器４で比較し、それに応じて自動等化器の以後の動作
を決定する。

【００２９】レベル比較器４において、伝搬歪の時間変
動が検出された場合、レベル比較器４は切り替えスイツ
チ８を端子ｂに接続し、更新アルゴリズム選択器５に信
号を送り、同時にレベル比較器４からクロツク制御器７
に信号を送る。

【００３０】更新アルゴリズム選択器５は、トランスバ
ーサルフイルタ１の各々のタツプ係数を更新するための
更新アルゴリズムを選択する。このとき選択する更新ア
ルゴリズムは最も演算量が少なく、伝搬歪の時間変動に
十分追従できるものとする。この更新アルゴリズム選択
器５で選択されたアルゴリズムを用いてタツプ係数更新
器６でタツプの更新が行われる。このときタツプ係数更
新に必要な誤差信号１０３ａは、タツプ係数更新器６に
入力される。クロツク制御器７は、更新アルゴリズムに
要する演算量に必要最小限のクロツク周波数にＤＳＰの
クロツク周波数を下げる制御を行う。その結果、ＤＳＰ
で消費される電力を低減することが可能となる。

【００３１】クロツク周波数を下げる手段としては、あ
る一つのクロツク周波数をクロツク制御器７により制御
される分周器で分周する方法、あるいは予めクロツク周
波数の異なるクロツク発信器を複数個設け、クロツク制
御器７により複数のクロツク発信器を切り替えることに
よつて実現する方法も考えられる。

【００３２】次に、レベル比較器４で、伝搬路の時間変
動はないが伝搬歪が検出された場合、タツプ係数更新器
６におけるタツプ係数の更新を停止し、クロツク制御器
７で、クロツク周波数をトランスバーサルフイルタ１の
畳み込み演算のみを行うだけの動作速度を与えるクロツ
ク周波数までクロツク周波数を下げ、低消費電力化を実
現する。

【００３３】この時、更新を停止する直前のタツプ係数
をタツプ係数更新器６に記憶しておき、ある一定期間後
に再びレベル比較器４で更新アルゴリズムを選択し、更
新が再び開始されたとき、タツプ係数更新器６に記憶さ
れているタツプ係数を更新開始時の初期値として用いる
ようにする。

【００３４】さらにレベル比較器４で検出された伝搬路
の時間変動がなく歪も非常に小さい場合は、更新アルゴ
リズム選択器５に信号を与えずに切り替えスイツチ８を
端子ａに接続する。すなわちトランスバーサルフイルタ
１への入力を停止し、トランスバーサルフイルタ１での
畳み込み演算を行わずに出力端子１０１に出力する。こ
れにより演算量をさらに低減でき、クロツク制御器７に
よりクロツクを下げ、より低消費電力化を実現する。以
上の等化動作はある一定期間継続した後、再び最初の動
作に戻る。

【００３５】本実施例の動作を示すフローチヤートを図
４に示す。以上述べたように本実施例によると、ＤＳＰ
の動作用クロツク周波数を下げることで、低消費電力化
を実現することができる。

【００３６】図３に、本発明の第２の実施例を示す。２
は判定器、１０は判定帰還型のトランスバーサルフイル
タ、１１は加算器である。本方式は第１の実施例に、判
定器２とその出力信号を入力とする判定帰還型のトラン
スバーサルフイルタ１０を設けたもので、その出力は、
トランスバーサルフイルタ１の出力と加算器１１で加算
される構成の、いわゆる判定帰還型自動等化器である。
この場合も第１の実施例と同様の動作で低消費電力化を
実現する。さらに第１の実施例中のレベル比較器４で検
出した伝搬路の時間変動が小さい場合は、判定帰還型の
トランスバーサルフイルタ１０の畳み込み演算を行わ
ず、トランスバーサルフイルタ１のみの畳み込み演算を
行うことによつて、演算量の低減を図り、低消費電力化
を実現する。

【００３７】図４に、本発明の第３の実施例を示す。５
０は第１、あるいは第２の実施例に示す自動等化器、１
５は相関器である。入力端子１００から入力される入力
信号と参照信号入力端子１０２から入力される参照信号
の相関関数を、相関器１５で計算し、入力信号に含まれ
る遅延波の遅延時間を検出する。検出された遅延時間が
小さい場合は、自動等化器５０のトランスバーサルフイ
ルタ１、または第２のトランスバーサルフイルタ１０の
乗算器の個数を減らし、畳み込み演算の演算量を低減す
る。これから第１の実施例と同様の動作で低電力化を実
現する。

【００３８】以上、ＤＳＰを用いた場合について説明し
たが、全て、または一部をハードウエアで実現した場合
でも本実施例を用いることができ、同様の効果が得られ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、フエージングによる伝搬
歪の時間変動が存在する場合は、等化に必要最小限な演
算量を持つたアルゴリズムを選択し、自動等化器を用い
てデータ伝送品質の劣化を防ぐことができる。また伝搬
路の時間変動がなく伝搬歪が存在する場合は、タツプ係
数の更新を停止し、演算量を低減する。さらに伝搬路の
時間変動がなく伝搬歪も非常に小さい場合は、自動等化
器を省略し、演算量を低減する。

【００４０】以上の結果、必要最小限度のクロツク周波
数でＤＳＰ等の処理装置を動作させることができ、消費
電力を抑えることができる。低消費電力を図ることによ
りデイジタル移動通信端末の通話時間や待ち受け時間を
延ばしたり、電池を小型化することにより移動通信端末
の小型、軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である自動等化器のブロ
ツク図である。

【図２】トランスバーサルフイルタ構成の自動等化器の
ブロツク図である。

【図３】第２の実施例である判定帰還型の自動等化器の
ブロツク図である。

【図４】第３の実施例である自動等化器のブロツク図で
ある。

【図５】本実施例の動作を示すフローチヤートである。

【図６】数式を示す図である。

【図７】数式を示す図である。

【符号の説明】

１，１０ トランスバーサルフイルタ ２ 判定器 ３ａ，３ｂ 誤差信号算出器 ４ レベル比較器 ５ 更新アルゴリズム選択器 ６ タツプ係数更新器 ７ クロツク制御器 ８ 切り替えスイツチ １１ 加算器 １５ 相関器 ３４ 伝搬歪検出器 ５０ 自動等化器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適応等化を行う適応フイルタと、 前記適応フイルタの入力信号と、前記適応フイルタの出
   力信号から、伝搬歪の時間変動および大きさを検出する
   伝搬歪検出器と、 前記適応フイルタの更新アルゴリズムを切り替える更新
   アルゴリズム選択器と、処理装置の動作用クロツクのク
   ロツク周波数を切り替えるクロツク制御器とから構成さ
   れる自動等化器において、 前記伝搬歪検出器で検出された伝搬歪の時間変動および
   大きさに応じて前記更新アルゴリズム選択器によつて更
   新アルゴリズムを切り替え、 前記クロツク制御器によつて処理装置の動作用クロツク
   のクロツク周波数を切り替えることを特徴とする自動等
   化器。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、前記適応フイ
   ルタは、 前記伝搬歪検出器で検出された伝搬歪の時間変動および
   大きさに応じて、前記適応フイルタの更新動作を停止
   し、停止時のフイルタ係数を記憶する手段から構成され
   ることを特徴とする自動等化器。
3. 【請求項３】 請求項１、および２の記載において、前
   記適応フイルタの入力信号と、出力信号とを選択的に切
   り替えて前記自動等化器の出力信号とする切り替えスイ
   ツチを設け、 前記伝搬歪検出器で検出された伝搬歪の時間変動および
   歪の大きさに応じて、前記切り替えスイツチを選択的に
   切り替えることを特徴とする自動等化器。
4. 【請求項４】 請求項１、２、および３の記載におい
   て、前記適応フイルタの出力信号を入力とする判定器
   と、 前記判定器の出力信号を入力とする第２の適応フイルタ
   と、 前記第２の適応フイルタの出力と、請求項１、２、およ
   び３に記載の第１の適応フイルタの出力信号を加算する
   加算器とを設けることを特徴とする自動等化器。
5. 【請求項５】 請求項４記載において、前記第１、およ
   び第２の適応フイルタは、 タツプ付き遅延線と、前記各タツプ出力信号に重みを与
   えるタツプ係数を乗算する複数の乗算器と、前記複数の
   乗算器出力を加算する加算器から成る第１、および第２
   のトランスバーサルフイルタと、 前記タツプ係数の更新を行うタツプ係数更新器とから構
   成されることを特徴とする自動等化器。
6. 【請求項６】 請求項５の記載において、 入力信号に含まれる遅延波の遅延時間を検出する手段を
   有し、検出された遅延時間に応じて、前記第１、または
   第２のトランスバーサルフイルタの乗算器の個数、また
   は乗算回数を変えることを特徴とする自動等化器。
7. 【請求項７】 請求項１の記載において、前記伝搬歪検
   出器は、 請求項１に記載の適応フイルタの出力信号が入力される
   第１の誤差信号算出器と、 前記適応フイルタの入力信号が入力される第２の誤差信
   号算出器と、 前記第１の誤差信号算出器の出力信号と、前記第２の誤
   差信号算出器の出力信号の差を求め、その値を予め設定
   してあるレベルと比較を行うレベル比較器とから構成さ
   れることを特徴とする自動等化器。