JPH05244040A - 適応等化器のための搬送波位相再生 - Google Patents

適応等化器のための搬送波位相再生

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JPH05244040A
JPH05244040A JP4218739A JP21873992A JPH05244040A JP H05244040 A JPH05244040 A JP H05244040A JP 4218739 A JP4218739 A JP 4218739A JP 21873992 A JP21873992 A JP 21873992A JP H05244040 A JPH05244040 A JP H05244040A
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signal
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equalizer
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ウー・エイチ・ペイク
Scott A Lery
スコット・エー・レリー
Adam S Tom
アダム・エス・トム
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Arris Technology Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】位相回転又は反回転を使用せず、データ信号を
適応的に等化する。 【構成】復調信号は適応等化器６０において濾過され、
第１アルゴリズムから導かれる誤差信号を使って適応フ
ィルタ係数が最初に更新される。適応等化器からの信号
出力位相誤差がしきい値に達すると、搬送波ロック信号
が発生される（６２，７８）。搬送波ロック信号７２に
応答して、第１アルゴリズムに代わり、第２アルゴリズ
ムから導かれた誤差信号を使って適応フィルタ係数が更
新される（７４）。第１アルゴリズムは、自己再生等化
アルゴリズム、第２アルゴリズムは決定指向アルゴリズ
ムであリ得る。搬送波位相は適応等化器を搬送波再生ル
ープ５６の内部への位置づけにより、位相回転器又は位
相反回転器を使わずに再生される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデジタル通信に関するも
ので、より具体的には位相回転又は反回転を使用するこ
となく適応等化器において搬送波位相を再生するための
方法と装置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】デジタルデータ、例えば高解像度テレビ
ジョン（ＨＤＴＶ）信号を放送するために使用されるデ
ジタル化ビデオはＶＨＦ又はＵＨＦアナログチャネルで
エンドユーザーへの通信に伝送され得る。アナログチャ
ネルはその入力波形のゆがんで変形された波形を送出す
る。通常統計的な波形のゆがみは、可能な背景の熱的ノ
イズ、インパルスノイズ及びフェードのため、付加的及
び（又は）増倍的であり得る。チャネルにより行われる
変形は周波数トランスレーション、非線形的又は調波的
ひずみであり、時間分散的である。
【０００３】アナログチャネルによりデジタルデータを
通信するために、データは例えばパルス振幅変調（ＰＡ
Ｍ）の形を使って変調される。典型的には、直交振幅変
調（ＱＡＭ）が有効チャネル帯域幅内で伝送され得るデ
ータ量を増加するために使用される。ＱＡＭはＰＡＭの
一形態で、そこでは多数ビットの情報が“星座”といわ
れるパターンで一緒に伝送され、これは例えば１６又は
３２ポイントを含むことができる。
【０００４】パルス振幅変調において、各信号はその振
幅レベルが伝送されるシンボルにより決定されるパルス
である。１６−ＱＡＭにおいては、各直交チャネルにお
ける−３，−１，１及び３のシンボル振幅が典型的に使
用される。帯域幅有効デジタル通信システムにおいて
は、時間分散的チャネルを通じて伝送される各シンボル
の効果はそのシンボルを表わすのに使用される時間間隔
を越えて拡がる。その結果の受信されるシンボルの重な
りにより起こるひずみは、シンボル間妨害（ＩＳＩ）と
呼ばれる。このひずみは限られた帯域幅の低背景ノイズ
チャネルを通じる信頼性ある高速データ伝送にとっての
主たる障害の１つであった。“等化器”として知られる
装置がこのＩＳＩ問題を処理するのに使用される。
【０００５】或る通信チャネルにより生じるＩＳＩを減
少させるためには、かなり精密な等化が要求される。さ
らに、典型的にはチャネル特性は前もって知られない。
従って普通は期待されるチャネル振幅及び遅延特性の範
囲の平均を補償する、見込み（又は統計的）等化器を設
計し使用する。最小平均二乗（ＬＭＳ）誤差適応濾波方
式が２０年以上にわたり適応等化アルゴリズムとして常
用されている。このアルゴリズムはビー・ウィドロー及
びエム・イー・ホッフ・ジュニア“アダプティブ・スイ
ッチング・サーキット”（ＩＲＥウェスコンＣｏｎｖ．
Ｒｅｃ．パート４、９６−１０４頁、１９６０年８月）
に記述されている。ＩＳＩを減少させるのに適応等化器
にＬＭＳアルゴリズムを使用することはエス・ユー・エ
イチクレシ“アダプティブ・イクォライゼーション”
（Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ，７３巻９号１３４９−１３８７
頁、１９８７年９月）に論じられている。
【０００６】ＬＭＳ等化器においては、等化器フィルタ
係数が最小二乗誤差、すなわちＩＳＩ項すべての平方プ
ラス等化器出力におけるノイズパワーの和を最小にする
よう選ばれる。従ってＬＭＳ等化器は、等化器タイムス
パンと等化器を通じる遅延の拘束内でその出力における
信号対ひずみ比を最大にする。正規データ伝送が始まる
前に、未知チャネルについてのＬＭＳ等化器の自動的合
成が試験期間中に行われ得る。これは一般に一群の連立
方程式の反復解を含む。試験期間中には、既知の信号が
伝送され、この信号の同期化版がチャネル特性について
の情報を得るため受信機側に発生される。試験信号は、
周期的な孤立したパルスか、又は周知の最大限シフトレ
ジスター又は擬ノイズ・シーケンスのような広い均一ス
ペクトルをもつ連続シーケンスから成立ち得る。
【０００７】等化器特性の主要な局面はその集中で、こ
れは一般に等化器における誤差バリアンスが最小レベ
ル、理想的にはゼロで納まるのに要するシンボル期間の
時間量により測定される。データ受信機にとって最大効
率的動作を得るためには、等化器の集中時間は最小とさ
れなければならない。
【０００８】最初の試験期間の後、適応等化器の係数は
決定指向モードで継続して調整され得る。このモードに
おいて誤差信号が伝送シーケンスの最終受信評価（必ず
しも正確でない）から導かれる。正常動作において、受
信機決定は高い確立で正しいから、誤差評価は適応等化
器に精密等化を維持させるのに、しばしば十分に正し
い。その上、決定指向適応等化器はチャネル特性におけ
るスロー・バリエーション又は受信機前端における線形
みだれ（perturbations)、例えばサンプラー位相におけ
るスロー・ジッターを追跡し得る。
【０００９】多くの伝送システムは複雑な信号群で構成
される変調方式を使用する。換言すれば、信号は複雑面
内でベクトルとして見られ、実軸線はインフェーズ
（Ｉ）チャネルといわれ、虚軸線は直交（Ｑ）チャネル
といわれる。従って、これら信号がチャネルひずみ及び
受信機損傷を受けると、Ｉ及びＱチャネル間で漏話が起
きて、複合適応等化器を要することになる。この場合、
等化器係数は複雑な数値になる。もし上述のようにチャ
ネルひずみが受信機に知られていなければ、係数はシス
テムが動作した後に調整してチャネルひずみを消去しな
ければならない。複合適応等化器の“適応”（アダプテ
ィブ）という語はこの係数の進行している調整を意味す
る。
【００１０】多くの実際的伝送システムにおいては、受
信される信号と位相コヒーレントな受信機の変調器に基
準信号を導くため或る方法が用意されなければならな
い。このようなコヒーレント変調器は情報を含んでいる
信号をその位相で変調するのに使用される。例えば二進
位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）においては、デジタ
ル“１”の変調は０°の位相により表わされ、“ゼロ”
の変調は変調された信号内の１８０°の位相で表わされ
る。ＱＡ技術を使って変調されたデータは同様である
が、よりこみ入った位相関係をもとにして復調される。
こうして、かようなデータのための復調器は、データ搬
送波と位相が同期化されていなければならない基準信号
に依存する。この方法は搬送波位相再生（ＣＰＲ）とし
て知られる。
【００１１】位相ロックループ（ＰＬＬ）は信号復調器
で搬送波を再生するのに普通な周知の方法である。かよ
うな応用に使用されるときＰＬＬは時に搬送波再生ルー
プ（ＣＲＬ）といわれる。適応等化器が使用されると
き、ＣＲＬを受信機内で等化器の後に置くことが普通の
やり方となっている。自走発振器が入力信号周波数をベ
ースバンドにトランスレートするのに使用され、位相回
転器が搬送波位相を再生するのに必要とされる。その
上、位相反回転器がフィルター係数を更新するのに使用
される正しい位相の誤差信号を与えるのに適応等化器に
必要とされる。位相回転器及び反回転器の必要は受信機
の設計を複雑にし、受信回路のコストを増加させる。
【００１２】位相回転及び反回転ハードウエアの必要な
しに適応等化を使用するシステムで搬送波再生するため
の方法ができれば有利なことであろう。さらに、搬送波
再生がなくても等化器係数を最初に調整できる通信受信
機のための適応等化器を設けて、システムの捕捉時間を
短縮できれば有利であろう。試験シーケンスを必要とし
ない自己再生等化アルゴリズムを使ってシステムの複雑
さを減少することはさらに有利であろう。かようなシス
テムは搬送波再生が行われるのを待たなくて等化を始め
ることができるであろう。
【００１３】本発明は前述した、及びその他の、利点を
享有する方法と装置を提供するものである。
【００１４】
【発明の概要】本発明によれば通信受信機においてデー
タ信号を適応的に等化するための方法が提供される。非
等化データ信号が復調される。復調されたデータ信号
は、第１アルゴリズムから導かれる誤差信号を使って最
初に適応フィルター係数を更新する適応等化器で濾波さ
れる。適応等化器からの濾波された信号出力の位相誤差
がしきい値に達したとき、搬送波ロック信号が発生され
る。適応フィルタ係数は、搬送波ロック信号に応答し
て、第１アルゴリズムの代りに第２アルゴリズムから導
かれた誤差信号を使って適応等化器で更新される。
【００１５】好適な実施例において、位相誤差は適応等
化器の動作中モニターされ、このモニター工程中に位相
誤差がもはやしきい値と合致しないと決定されると第１
アルゴリズムがテークオーバーする。有利なことに、第
１アルゴリズムは定モジュラス・アルゴリズムなどのよ
うな自己再生等化アルゴリズムであろう。第２アルゴリ
ズムは決定指向アルゴリズムが有利である。
【００１６】位相誤差しきい値は、時間を通して取られ
た濾波信号のサンプルの少なくとも最小パーセンテージ
が予定の範囲内に入るとき達成される。復調データ信号
が復調されたＮビット直交振幅変調信号のためのＮビッ
ト星座パターンを表わす座標である実施例において、こ
の範囲は多数の個別な固定領域から成り、各領域は星座
ポイントの１つを囲んでいる。個別な固定領域は例えば
星座ポイントを囲む楕円から成り得る。図示の実施例に
おいて、楕円は星座パターンの始点から、その楕円が囲
んでいる星座ポイントまで延びる相当する半径と整合し
ている。
【００１７】本発明に係る通信受信機のための適応等化
器は非等化データ信号を復調するための手段を有する。
等化器ループは、復調手段からの復調データを受けるよ
うに結合したフィルターと、フィルターからの濾波され
たデータを受けるように結合した誤差信号発生器と、誤
差信号発生器からの誤差信号に応答してフィルターへの
入力のための係数を更新する手段とを含んでいる。搬送
波再生ループは、濾波データを受信して復調器を制御す
るための第１位相誤差信号を生じるように結合した位相
検出器を有する。位相検出器からの第２位相誤差信号を
受けるように結合した手段は、第２位相誤差信号がしき
い値と合致すると搬送波ロック信号を発生する。誤差信
号発生器は、第２位相誤差信号がしきい値に合致しない
とき第１アルゴリズムから誤差信号を発生させるため、
及び第２位相誤差信号がしきい値に合致するとき第２ア
ルゴリズムから誤差信号を発生させるため搬送波ロック
信号に応答する。
【００１８】誤差信号発生器は例えば、第１アルゴリズ
ムを使って計算された第１群の誤差信号と第２アルゴリ
ズムを使って計算された第２群の誤差信号とを蓄積する
メモリから成り得る。かような実施例において、濾波デ
ータと搬送波ロック信号はメモリを出力誤差信号にアド
レスするため使用される。
【００１９】好適に第１アルゴリズムは、定モジュラス
・アルゴリズムのような自己再生等化アルゴリズムであ
ろう。第２アルゴリズムは、決定指向アルゴリズムであ
り得る。位相誤差しきい値は、時間を通して取られた濾
波信号のサンプルの少なくとも最小パーセンテージが予
定の範囲内に入るときに合致されるであろう。図示する
実施例において、復調データ信号は復調Ｎビット直交振
幅変調信号のためのＮビット星座パターンを表わす座標
から成る。しきい値が合致されたかどうかを決定する予
定の範囲は多数の個別な固定領域から成り、その各々は
星座ポイントの１つを取り囲んでいる。個別な固定領域
の各々は星座ポイントを取り囲む楕円から成ることがで
き、各楕円は星座パターンの始点からその楕円が取り囲
む星座ポイントまで延びる相当する半径に整合してい
る。
【００２０】本発明はまた通信受信機用の適応等化器を
提供するものであり、そこでは適応フィルターが星座パ
ターン内の座標を表わす非等化データを濾波するために
適応フィルターが設けられる。誤差信号発生器が、フィ
ルターからの濾波データを第１又は第２アルゴリズムに
基づく誤差信号に変換する。誤差信号発生器からの誤差
信号出力を受信して適応フィルターのための係数を更新
するように結合した手段が設けられる。位相検出器がフ
ィルターからの濾波データを位相誤差信号に変換する。
位相誤差信号に応答する手段は、位相誤差信号により表
わされる位相誤差が予定のしきい値より上にあるとき第
１アルゴリズムに従って誤差信号を生じる。位相誤差が
予定しきい値より下にあるとき第２アルゴリズムに従っ
て誤差信号が与えられる。
【００２１】適応等化器の誤差信号発生器は、第１及び
第２アルゴリズムのもとで計算された誤差信号データを
含む探索テーブルである得る。探索テーブルはフィルタ
・データと制御手段によりアドレスされて誤差信号を出
力する。位相検出器もまた探索テーブルであり得る。こ
のテーブルは位相誤差データを含んで、フィルタ・デー
タによりアドレスされて位相誤差信号を出力するであろ
う。
【００２２】
【実施例】図１は従来技術のデータ通信／受信システム
を略示しており、ここで通信受信機は適応等化器を含
み、続いて位相回転器を使う搬送波再生ループがある。
変調されたデジタルデータは、入力端子１０から送信機
１２へ通常のように入力される。送信機は振幅及び（又
は）遅延（位相）ひずみを導入するチャネル１４を通じ
てデータを放送する。変調データが多重レベルパルス振
幅変調データ、例えばＱＡＭデータから成るときは、チ
ャネル内でシンボル間妨害が起こる。適応等化器２０は
このシンボル間妨害を補償するため受信機内に設けられ
る。本質的に等化器はチャネルひずみの効果を消去する
ように選ばれた係数をもつフィルタである。
【００２３】チャネル１４から受け取られたデータは受
信機内で、自走発振器１８に制御されている復調器１６
により復調される。図示の例においては複雑なＱＡＭデ
ータを受けるため直角復調器が使用されている。受け取
られたデータは復調された実及び虚の複合諸成分を再生
する。これら諸成分は適応等化器２０の適応フィルタ２
４へ入力される。フィルタ２４からの濾過された出力は
独立の搬送波再生ループ２２へ入力される。このループ
内の位相回転器２６は、送信された信号と受信された信
号の間の位相誤差の推定により濾波信号の位相をシフト
させる。位相回転器２６の出力側に接続された位相検出
器３０は、推定された位相シフトとチャネル１４により
もたらされた現実のシフトとの間の差を表わす誤差信号
を発生する。この誤差信号はループフィルタ３２により
濾過され、数値制御発振器３４への入力として使われ、
誤差信号をゼロに減じようとする方法で位相回転器２６
を調整する。
【００２４】位相回転器２６の出力は適応等化器内の誤
差信号発生器３６へも結合される。誤差信号は、濾過さ
れ復調された入力信号に含まれるシンボル間妨害の大き
さを表わして発生される。誤差信号の位相は位相反回転
器３８で反回転され、適応フィルタ係数の更新に使用す
るため係数更新計算回路４０へ入力される。このように
して、シンボル間妨害は時間をかけて減少され、送信デ
ータは通常のデコーダ２８により正確にデコードされ
る。
【００２５】図１に示した従来技術の構造での問題は、
特に搬送波再生ループに位相回転器を設け、適応等化器
に位相反回転器を設ける必要から構成複雑で高価になる
ことである。典型的な位相回転器は所望の位相補正を行
うのに４回の乗算と２回の加算を要する。同様な演算が
反回転器にも要求される。従って、位相回転器と位相反
回転器を省略することができれば、８回の乗算と４回の
加算を実行するハードウエアを節約することができるの
である。
【００２６】本発明は、等化器を搬送波再生ループの内
部に位置づけることで位相回転と位相反回転との成分を
省略した適応等化器を実現するものである。これを図２
に全般的に示してある。従来技術におけると同様に、変
調信号は入力端子５０を経て送信機５２へ入力される。
このデータはチャネル５４を通じ放送され、該チャネル
は多重変調データにおけるシンボル間妨害を起こす歪を
導入する。本発明に係る通信受信機は、復調器５８と、
適応等化器６０と、搬送波再生回路６２とを組合せた搬
送波再生ループ５６を使用する。図示の実施例において
は、１６−ＱＡＭデータが受信され、復調器５８は１６
−ＱＡＭデータから実と虚の複合成分を再生する直角復
調器である。複合データが与えられるから適応等化器６
０は複合適応等化器である。搬送波再生回路６２は復調
器５８へ位相誤差信号を与え、また適応等化器６０へ
“搬送波ロック”信号をも与える。搬送波ロック信号
は、後により詳しく説明するが、第１の自己再生等化ア
ルゴリズム例えば定モジュラスアルゴリズムから導かれ
たシンボル間妨害誤差信号と、等化器のためのフィルタ
係数を更新するのに使用される第２の決定指向アルゴリ
ズムとの間で選択を行うのに使用される。通常のデコー
ダ６４が、適応等化器からの等化さたチャネルデータ出
力から個々のデータビットを再生するため設けられる。
【００２７】図３は本発明の搬送波再生ループ５６を詳
細に示すものである。位相検出器７６、ループフィルタ
８０及び電圧制御発振器（ＶＣＯ）８２から成り立つ位
相ロックループが適応等化器６０を取り囲んでいる。適
応等化器は適応フィルタ７０で使用される係数を調整
（すなわち更新）するため、２つの最小平均二乗（ＬＭ
Ｓ）アルゴリズムを使用する。図示の例において、使用
される第１のＬＭＳアルゴリズムは定モジュラスアルゴ
リズム（ＣＭＡ）で、これは当業者に周知であって、例
えばデイー・エヌ・ゴッダード“セルフ・リカバリング
・イクォライゼーション・アンド・キャリア・トラッキ
ング・イン・ツーディメンショナル・データ・コミュニ
ケーション・システムズ”（ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．ｏ
ｎ Ｃｏｍｍｕｎ．、ＣＯＭ−２８巻１８６７−１８７
５頁、１９８０年９月）に記述されている。適応等化器
で使われる第２のＬＭＳアルゴリズムは決定指向（デシ
ジョン・ディレクテッド）アルゴリズム（ＤＤＡ）であ
る。２つの係数更新アルゴリズムは係数を更新するのに
使用される誤差信号が発生される方法が違うだけであ
る。ＬＭＳアルゴリズムは次の数１で与えられる。
【数１】 ここでＣ（ｋ）は係数の複合ベクトルであり、Ｘ（ｋ）
は遅延データの複合ベクトルであり、＊は複合共役を意
味し、Ｅ（ｋ）は複合誤差信号であり、△は倍率であ
る。ＣＭＡについて誤差信号は次の数２で与えられる。
【数２】 ここでｙ（ｋ）は適応等化器の複合出力であり、Ｒ2 は
定数である。ＤＤＡについて誤差信号は次の数３で与え
られる。
【数３】 ここでｙ’（ｋ）は“信号決定”である。信号決定はど
の星座ポイントに受信座標群が最も近いかについての決
定に基づいている。受信データポイントに最も近い星座
ポイントを発見したら、受信データポイントが最も近い
星座ポイントに対応するという決定がなされる。
【００２８】適応等化器６０は、誤差信号発生器７２
と、係数更新計算回路７４と、適応フィルタ７０とを含
む内方ループから成る。誤差信号発生器は適応フィルタ
７０から濾過されたチャネルデータを受け取り、濾過デ
ータ内の誤差（すなわち濾過されたデータと理想的星座
パターンの間の差）を決定し、そしてこれを表わす誤差
信号を出力して係数更新計算回路での使用に供する。誤
差信号に応答して、更新された係数が適応フィルタ７０
に与えられるから、或る時間の後フィルタ７０からの等
化されたチャネルデータ出力は、送信されたデータを普
通のデコーダにより再生し得る条件に戻されることにな
る。
【００２９】本発明によれば、ＣＭＡアルゴリズム（こ
れは試験シーケンスによる初期化を必要としない自己再
生等化アルゴリズムであり、ブラインド等化アルゴリズ
ムとしても知られる）がまず使用されて、チャネルデー
タが十分等化されて搬送波位相再生が実現され得るよう
になるまで係数を更新する。本発明の目的上重要なＣＭ
Ａアルゴリズムの局面は、それが搬送波再生から独立な
ことである。ＣＭＡアルゴリズムは外側の搬送波再生ル
ープ（位相検出器７６、ループフィルタ８０、及びＶＣ
Ｏ８２）が作動状態になるのに必要な初期等化を与え
る。
【００３０】誤差信号発生器７２と同様に、位相検出器
７６もまた適応フィルタ７０からの濾過されたデータを
モニタする。それは、使用される変調方式につき濾過さ
れたデータと理想的星座パターンとの間の位相誤差を決
定する。この位相誤差は周知の方法で量子化されて第１
誤差信号を線７７上に生じ、これは搬送波位相を再生す
るのに復調器５８による使用のため処理される。かよう
な量子化回路の例は、エイ・レクラート及びピー・ヴァ
ンダム“ユニバーサル・キャリア・リカバリー・ループ
・フォアＱＡＳＫアンドＰＳＫシグナル・セット”（Ｉ
ＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ，ＣＯＭ−３１巻１号、１９８３年１月、１３０−
１３６頁）に与えられている。位相検出器の動作を以下
に詳しく説明する。現在のところ、位相検出器の１出力
は、検出された位相誤差に基づく直角復調器５８を制御
するため通常の方法でループフィルタ８０とＶＣＯ８２
とに接続されることが認められる。搬送波再生ループの
動作は、ループにより与えられるフィードバックから見
て位相誤差が最小とされる点まで復調器５８を駆動する
ことになる。
【００３１】位相検出器７６も第２量子化式を使って位
相誤差を量子化して線７５上に第２位相誤差信号を生成
し、これは本発明に従って搬送波ロック発生器７８へ入
力される。第１及び第２位相誤差信号を発生するために
使用される量子化式は同じでもよいが、好ましくは違う
式を使うのがよく、第１誤差信号を発生するためのに使
用される式はその実行の容易さのためと、ＱＡＭにつき
誤ったロックポイントの可能性を減じるために選ばれ
る。第２の量子化式はＣＭＡアルゴリズムが集束した時
点の速い指示を与えるように選ばれる。このような量子
化式は図７に関連して後述される。
【００３２】発生器７８は、位相誤差が予定しきい値以
下に下った時の決定のためスライディング・アベレージ
技法を使用する。しきい値に合致した時、濾過されたデ
ータ信号の位相は正確なデータ再生が始められるよう十
分に送信信号の位相に近くなっている。この時点で、Ｃ
ＭＡアルゴリズムはその自己再生の機能を果たし終って
おり、ついでＤＤＡアルゴリズムがとって代ってより効
率的な等化器動作を与えるようになる。こうしてロック
発生器７８は、しきい値が達せられた時搬送波ロック信
号を誤差信号発生器７２へ出力する。搬送波ロック信号
に応答して誤差信号発生器７２は誤差信号を計算するＣ
ＭＡ法からＤＤＡ法へ切り替わる。等化器の動作中に或
る時点でしきい値がもはや達せられなくなった場合は、
搬送波ロック信号はオフになり、誤差信号発生器はＣＭ
Ａアルゴリズムにスイッチバックする。こうしてシステ
ムは必要な時はＣＭＡもモードで自動的に動作し、位相
誤差が予定のしきい値より下がってしまったらすぐにＤ
ＤＡモードに切り替わるのである。
【００３３】好適実施例において、誤差信号発生器７２
と位相検出器７６は共にプログラム可能リードオンリー
メモリ（ＰＲＯＭ）から成り、等化器の例えば５ＭＨｚ
のオーダーのシンボル速さでの高速動作を可能にしてい
る。誤差信号発生器に使われるＰＲＯＭは２群の値を含
むことになる。１つの群はＣＭＡアルゴリズムを使って
計算された誤差信号値から成る。もう１つの群はＤＤＡ
法を使って計算された誤差信号値から成るであろう。適
応フィルタ７０から誤差信号発生ＰＲＯＭへ入力された
濾過データはメモリをアドレスして、特定濾過データに
つき予め計算されていた誤差信号を出力するのに使用さ
れる。誤差信号発生ＰＲＯＭへ入力された搬送波ロック
信号は追加アドレス信号を与えて、第１群の値（ＣＭ
Ａ）又は第２群の値（ＤＤＡ）の間で位相誤差しきい値
が達せられたかどうかにより選択をさせる。
【００３４】位相検出ＰＲＯＭは、適応フィルタ７０か
らの可能な濾過データ値出力に対応し予め計算された位
相誤差値２群を蓄積する。位相誤差値の１群は上述した
第１の量子化式に従う量子化値を表わし、もう１つの群
の位相誤差値は上述し且つ図７に関し後にさらに説明す
る第２の量子化式により与えられる量子化値に対応す
る。これら濾過データ値は、位相検出ＰＲＯＭをアドレ
スして、特定濾過データ値に関連する第１及び第２の位
相誤差信号を出力するのに使用される。ロック発生器７
８は比較的多数のサンプルに基づく第２の位相誤差信号
のスライディングアベレージを計算する。例えばロック
発生器７８は、フィルタ７０から出力された濾過データ
の１０００サンプルについ位相検出器７６からの誤差信
号出力を蓄積するアキュムレータから成るものでよい。
適応フィルタ７０からの特定データ座標群出力が星座パ
ターンの予定された領域内に入るポイントを表わしてい
る場合は、位相検出器７６は第２位相誤差信号、すなわ
ち例えば“＋１”を出力し得る。他方、データ座標が星
座パターン内の予定された領域外にあるポイントを表わ
しているなら、“−１”が第２位相誤差信号として出力
され得る。ロック発生器７８への最後の１０００誤差信
号サンプル入力が平均値、例えばゼロ又はそれ以上、を
もつならロック発生器７８は搬送波ロック信号を出力し
て誤差信号発生器をＣＭＡモードに切り替えさせる。
【００３５】図７は、位相検出器７６から出力される第
２位相誤差信号を発生させるのに使用される位相誤差検
出方式（すなわち第２の量子化式）の好適実施例を示す
ものである。図示の例においては１６−ＱＡＭがデータ
送信のため使用されている。従って星座パターン１２０
は１６のポイントを含んでいる。各ポイントは予定の楕
円領域、例えば図示されている領域１２６，１３２で囲
まれる。楕円１２６は星座ポイント１２２を取り囲み、
星座パターンの始点から星座ポイント１２２まで延びる
相当する半径１２４と整合している。同様に、楕円１３
２は星座ポイント１２８を取り囲み、星座パターン始点
からポイント１２８まで延びる半径１３０に整合してい
る。星座パタンーのその他のポイントの各々の周りに同
様に整合した楕円領域（図示してないが）が画成され
る。
【００３６】受け取られたデータポイントが楕円の１つ
の中に入る場合は位相検出ＰＲＯＭ７６が振幅“１”の
誤差信号を出力する。受け取られたデータポイントが星
座ポイントの周りのどの楕円にも入らない場合は“−
１”誤差信号が位相検出器７６から出力される。“１”
誤差信号の或るパーセンテージが受け取られたら、ロッ
ク発生器７８はロックを宣言し、搬送波ロック信号を誤
差信号発生器７２へ出力する。
【００３７】一例として、図７に示すような楕円領域が
使用されている１６−ＱＡＭシステムにおいて、楕円の
主軸対短軸の比は、−１２８から＋１２８までにわたる
軸線をもつ格子上で２９：２０であるように選ぶことが
でき、０−１２８は信号振幅の０−４に相当する。楕円
内部の面積対総面積の比は約４０％であり得る。到来す
るデータの５０％が楕円により区画される全面積の４０
％内に入る時ロックが宣言される。特定の面積と選択さ
れるパーセンテージとは種々の用途につき変動するもの
である。選択された面積が大きすぎると誤ったロックが
かかりやすく、逆に選択された面積が小さすぎると、そ
うすべき時でもシステムにロックがかからなかったり、
永久にからなかったりする。また、星座ポイントを囲む
領域の形状は楕円である必要はなく、その他の形状例え
ば円又は方形も画成し得るものである。
【００３８】本発明のコンピュータシミュレーションは
複合等化器の性能を改良する有効性を証明している。シ
ミュレーションにおいて、送信システムは付加的ホワイ
ト・ガウス・ノイズ（ＡＷＧＮ）と多経路ひずみをもつ
１６−ＱＡＭ（シンボル速さ５ＭＨｚ）であった。搬送
波は、周波数で５００Ｈｚ、位相で４５°オフセットさ
れていた。搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）は３０ｄＢで、多
経路は１０マイクロ秒遅延された反射光をもち、これは
直接光から−６ｄＢダウンであった。２５６複合タップ
短間隔等化器が使用された。ＰＬＬノイズ帯域幅は制動
因子２で５０ＫＨｚにセットされた（Ｃ／Ｎ＝３０ｄＢ
で）。シミュレーションの結果は図４、５、６に示して
ある。
【００３９】図４は、適応等化器の出力における種々な
時間でシミュレーションしたデータの散乱したプロット
を示す。散乱したプロット９０は最初に受け取ったまゝ
のデータである。散乱したプロット９２はＣＭＡモード
の動作終了の直後のデータを示す。散乱したプロット９
４はシミュレーションの末端の等化器の出力を示す。図
４の散乱プロットが示すように、最初のＣＭＡモードと
搬送波再生ＰＬＬの組合せは散乱プロットを整序する働
きをするから、ＤＤＡモードの動作がとって代われる。
【００４０】図５は、適応等化器から取り出される平均
二乗誤差（ＭＳＥ）を全体に９６で示す。図６は、ロッ
ク発生器により与えられる搬送波ロック信号を全体に１
０４で示す。ロックは、大体１０，０００シンボルが受
け取られた後ゼロの交点１１０で起こる。１０８に示す
ようにロック信号はそれが発生した後はゆるやかであっ
た。図５に示すように、動作のＣＭＡモードのもとでの
集中（９８で示すような）は許容できるものであった。
ロックが１０２で起きた後、集中はＤＤＡモードの使用
により改善された。
【００４１】以上、理解されたであろうように、本発明
は適応等化を使用するシステムにおいて、位相回転又は
反回転を使用することなく、搬送波を再生するための方
法と装置を提供するものである。これは、適応等化器を
搬送波再生ループの内部に置くことにより実現される。
ブラインド等化アルゴリズム、例えばＣＭＡが、最初に
搬送波位相再生がない時に等化器係数を調節するため使
用されて、システムの捕捉時間を短縮する。これは等化
器の試験シーケンスなしに行われるので、システム設計
の複雑さを減少させる。ブラインド等化アルゴリズムか
ら決定指向アルゴリズムへ切り替えて適応等化器と位相
ロックループの集中を完了させる時を定めるため搬送波
ロック信号が使用される。こうして、受け取ったデータ
の等化をしつつ搬送波再生が生じるのを待つことは必要
なくなる。
【００４２】本発明は以上好適実施例について説明し図
示したが、当業者に理解されるように多くの改良修正が
本発明の範囲を逸脱することなくなし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術の通信受信機を示すブロック
図で、適応等化器の次に位相回転器を含む搬送波再生ル
ープが置かれている。
【図２】図２は本発明に係る適応等化器を組み込んだ通
信受信システムを示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の適応等化器をより詳細に示すブ
ロック図である。
【図４】図４は本発明に係る適応等化器からの異なる時
点における出力を散乱プロットとして示すグラフであ
る。
【図５】図５は本発明に係る適応等化器の時間を通じる
平均二乗誤差を示すグラフである。
【図６】図６は本発明の適応等化器に与えられる搬送波
ロック信号のグラフである。
【図７】図７は１６ビットＱＡＭデータについての星座
パターンを示すグラフであって位相誤差しきい値が達成
される時を定めるのに使用される固定楕円領域を示して
いる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット・エー・レリー アメリカ合衆国カリフォルニア州ルーカデ ィア、ハイメタス・アべニュ1183 (72)発明者 アダム・エス・トム アメリカ合衆国カリフォルニア州ラジョー ラ、ナンバーシー23、トレイ・パインズ・ ロード2610

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通信受信機においてデータ信号を適応的
    に等化する方法であって、 非等化データ信号を復調すること、 第１アルゴリズムから導かれた誤差信号を使って最初に
    適応フィルタ係数を更新する適応等化器で前記復調デー
    タ信号を濾波すること、 前記適応等化器からの濾波された信号出力の位相誤差が
    しきい値に達したとき搬送波ロック信号を発生するこ
    と、及び前記搬送波ロック信号に応答して前記第１アル
    ゴリズムに代えて第２アルゴリズムから導かれた誤差信
    号を使って前記適応等化器で前記適応フィルタ係数を更
    新することから成る方法。
  2. 【請求項２】 さらに、前記適応等化器の動作中に前記
    位相誤差をモニターすること、及び前記モニター工程中
    に前記位相誤差がもはや前記しきい値に合致しないと決
    定されたら前記第１アルゴリズムに戻ることを含む請求
    項２に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１アルゴリズムが自己再生等化ア
    ルゴリズムである請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記自己再生等化アルゴリズムが定モジ
    ュラスアルゴリズムである請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２アルゴリズムが決定指向アルゴ
    リズムである前記請求項のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記位相誤差しきい値は、時間を通じて
    取られた前記濾波信号のサンプルの少なくとも最小パー
    センテージが予め定めた範囲に入ったとき達せられる前
    記請求項のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記復調データ信号はＮビット直交振幅
    変調信号のめたのＮビット星座パターンを表わす座標か
    ら成り、 前記範囲は多数の個別の固定領域から成り、各領域は前
    記星座ポイントの１つを取り囲む請求項６に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 前記個別の固定領域は星座ポイントを囲
    む楕円から成り、各楕円は前記星座パターンの始点から
    楕円が取り囲んでいる星座ポイントまで延びる相当する
    半径に整合している請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 通信受信機のための適応等化器であっ
    て、 非等化データ信号を復調するための手段と、 前記復調手段からの復調データを受けるように結合され
    たフィルタ、前記フィルタからの濾波されたデータを受
    けるように結合された誤差信号発生器、及び前記フィル
    タへの入力のための係数を更新するため前記誤差信号発
    生器からの誤差信号に応答する手段を含む等化器ループ
    と、 前記濾波データを受け取り、前記復調器を制御するため
    第１位相誤差信号を生じるように結合した位相検出器か
    ら成る搬送波再生ループと、 前記位相検出器からの第２位相誤差信号を受け取るよう
    に結合され、前記第２位相誤差信号がしきい値に合致し
    たとき搬送波ロック信号を発生するための手段とから成
    り、 前記誤差信号発生器は、前記第２位相誤差信号が前記し
    きい値に合致しないとき第１アルゴリズムから誤差信号
    を発生するため、及び前記第２位相誤差信号が前記しき
    い値に合致するとき第２アルゴリズムから誤差信号を発
    生するため前記搬送波ロック信号に応答することを特徴
    とする適応等化器。
  10. 【請求項１０】 前記誤差信号発生器は、前記第１アル
    ゴリズムを使って計算された第１組の誤差信号と、前記
    第２アルゴリズムを使って計算された第２組の誤差信号
    とを蓄積するメモリから成る請求項９に記載の等化器。
  11. 【請求項１１】 前記濾波データと前記搬送波ロック信
    号とが前記メモリを出力誤差信号にアドレスするため使
    用される請求項１０に記載の等化器。
  12. 【請求項１２】 前記第１アルゴリズムが自己再生等化
    アルゴリズムである請求項９ないし１１のいずれかに記
    載の等化器。
  13. 【請求項１３】 前記自己再生等化アルゴリズムは定モ
    ジュラス・アルゴリズムである請求項１２に記載の等化
    器。
  14. 【請求項１４】 前記第２アルゴリズムは決定指向アル
    ゴリズムである請求項９ないし１３のいずれかに記載の
    等化器。
  15. 【請求項１５】 前記位相誤差しきい値は、時間をかけ
    て取られた前記濾波データのサンプルの少なくとも最小
    パーセンテージが予め定められた範囲に入るとき合致さ
    れる請求項９ないし１４のいずれかに記載の等化器。
  16. 【請求項１６】 前記復調データ信号は、復調されたＮ
    ビット直交振幅変調信号のためのＮビット星座パターン
    を表わす座標から成り、 前記範囲は多数の個別な固定領域から成り、各領域は前
    記星座ポイントの１つを取り囲んでいる請求項１５に記
    載の等化器。
  17. 【請求項１７】 前記個別な固定領域の各々は星座ポイ
    ントを囲む楕円から成り、各楕円は前記星座パターンの
    始点から楕円を取り囲む星座ポイントへ延びる相当する
    半径と整合している請求項１６に記載の等化器。
  18. 【請求項１８】 通信受信機のための適応等化器であっ
    て、 星座パターンにおける座標を表わす非等化データを濾波
    するための適応フィルタと、 前記フィルタからの濾波されたデータを第１又は第２ア
    ルゴリズムに基づく誤差信号に変換するための誤差信号
    発生器と、 前記適応フィルタのための係数を更新するため前記誤差
    信号発生器からの誤差信号出力を受けるように結合され
    た手段と、 前記フィルタからの濾波されたデータを位相誤差信号に
    変換するための位相検出器と、 前記位相誤差信号により表わされる位相誤差が予め定め
    られたしきい値より上にあるとき前記第１アルゴリズム
    に従って誤差信号を与え、前記位相誤差が前記予め定め
    られたしきい値より下であるとき前記第２アルゴリズム
    に従って誤差信号を与えるため前記誤差信号発生器を制
    御するよう前記位相誤差信号に応答する手段とから成る
    等化器。
  19. 【請求項１９】 前記誤差信号発生器が、前記第１及び
    第２アルゴリズムのもとで計算され、前記誤差信号を出
    力するため前記濾波データと前記制御手段によってアド
    レスされる誤差信号データを含む探索テーブルから成る
    請求項１８に記載の等化器。
  20. 【請求項２０】 前記位相検出器が、前記濾波データに
    よりアドレスされて前記位相誤差信号を出力する位相誤
    差データを含む探索テーブルから成る請求項１８又は１
    ９に記載の等化器。
JP4218739A 1991-07-26 1992-07-27 適応等化器のための搬送波位相再生 Pending JPH05244040A (ja)

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