JPWO2008041612A1 - 波形等化装置 - Google Patents

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Abstract

ゴースト信号を除去するためのフィルタのタップ係数を最適な値に短時間で収束させる。波形等化装置は、複数の相関値に基づいて、ＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を求めて出力する初期タップ係数生成部と、ＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値をこれらのフィルタに出力し、これらのフィルタのタップ係数を誤差情報に基づいて更新するタップ係数更新部とを有する。初期タップ係数生成部は、複数の相関値のうち、所定の範囲の遅延に対応する値の順序を反転し、その結果を、この範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求め、かつ、複数の相関値のうち、この範囲より大きい遅延に対応する値の符号を反転し、ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求める。

Description

本発明は、放送や無線通信におけるマルチパス妨害を除去する波形等化装置に関する。
放送や無線通信の受信機には、マルチパス妨害を除去するため波形等化装置を搭載しているものがある。マルチパス妨害とは、放送波が主たる経路とその他の経路とを別々に経由して受信機に到達し、主たる経路を経由した主波とその他の経路を経由した反射波等（ゴースト信号）との間の干渉波が受信機において観測される現象である。波形等化装置は、マルチパス妨害を受けた干渉波から、受信したい主波を復元する。
ＦＩＲ（finite impulse response）フィルタとＩＩＲ（infinite impulse response）フィルタとを有する波形等化装置において、等化を行って前ゴースト信号及び後ゴースト信号を除去する際のフィルタのタップ係数に関して説明する。
ＦＩＲフィルタの特性をＧＦＩＲ（ｚ）、ＩＩＲフィルタの特性をＧＩＩＲ（ｚ）、波形等化装置の入力信号及び出力信号をそれぞれＸ，Ｙとすると、
Ｘ・ＧＦＩＲ（ｚ）＋Ｙ・ＧＩＩＲ（ｚ） ＝ Ｙ
という関係が成り立つ。波形等化装置の特性をＧとすると、この式は、
Ｙ ＝ ＧＸ ＝ ｛ＧＦＩＲ（ｚ）／（１−ＧＩＩＲ（ｚ））｝Ｘ
のように変形することができる。
主波Ｅに対して５シンボル遅延した信号強度Ａ（Ａ＜１）の後ゴースト信号が存在する場合には、入力信号Ｘは、
Ｘ ＝ （１＋ＡＺ−５）Ｅ
で表される。この時、ＧＦＩＲ（ｚ）＝１，ＧＩＩＲ（ｚ）＝−ＡＺ−５とすると、
Ｙ ＝ ｛１／（１＋ＡＺ−５）｝（１＋ＡＺ−５）Ｅ ＝ Ｅ …（１）
となる。すなわち、ＩＩＲフィルタの５番目のタップのタップ係数に−Ａを与えることにより、入力信号Ｘの等化が可能となる。
次に、主波に対して５シンボル前に信号強度Ａの前ゴースト信号が存在する場合には、入力信号Ｘは、
Ｘ ＝ （Ａ＋Ｚ−５）Ｅ
で表される。この時、ＦＩＲフィルタが２０タップを有するフィルタであるとし、ＧＩＩＲ（ｚ）＝０，ＧＦＩＲ（ｚ）＝Ａ４−Ａ３Ｚ−５＋Ａ２Ｚ−１０−ＡＺ−１５＋Ｚ−２０とすると、
Ｙ ＝ ｛Ａ４−Ａ３Ｚ−５＋Ａ２Ｚ−１０−ＡＺ−１５＋Ｚ−２０｝（Ａ＋Ｚ−５）Ｅ …（２）
＝ （Ａ５＋Ｚ−２５）Ｅ
となる。すなわち、ＦＩＲフィルタに、０番目、５番目、１０番目、１５番目、及び２０番目のタップのタップ係数として、Ａ４，−Ａ３，Ａ２，−Ａ，及び１をそれぞれ与え、かつ、Ａ５が十分に小さいと考えることにより、入力信号Ｘの等化が可能となる。
このように、前ゴースト信号を除去する際には、後ゴースト信号を除去する場合よりも多くの適切なタップ係数をフィルタに与える必要があり、後ゴースト信号に比べ前ゴースト信号が存在する場合の等化は一般的に難しいとされている。また、信号強度Ａの値が大きい場合、又はＦＩＲフィルタのタップ数が十分ではない場合には、前ゴースト信号を含んでいる信号の等化は非常に困難である。
タップ係数の最適値は、適応アルゴリズム（例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム）により探し出される。ＬＭＳアルゴリズムは、前回のタップ係数からその次の回のタップ係数を生成するアルゴリズムであり、タップ係数は更新を重ねるにつれて徐々に最適値に近づいていく。したがって、タップ係数の初期値が最適値に近いほど、ＬＭＳアルゴリズムの収束時間が短縮される。
例えばＶＳＢ（Vestigial Side Band）変調された信号を復調する場合、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとで構成される波形等化装置は、タップ係数が最適値に収束するまでに時間がかかる。そこで、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとに、主波以外の波を打ち消すようにタップ係数の初期値を与えるようにした波形等化装置が知られている（特許文献１参照）。また、伝送路特性の推定結果に応じてタップ係数を求めるフィルタを設け、求められたタップ係数を用いて波形等化を行うようにした装置が知られている（非特許文献１参照）。
特開２０００−２４４７７７号公報 Yiyan Wu 他著「マルチパス及び分散伝送環境に対するロバスト性を向上させたATSC DTV受信機(An ATSC DTV Receiver With Improved Robustness to Multipath and Distributed Transmission Environments)」，（米国），IEEE TRANSACTIONS ON BROADCASTING，IEEE，２００４年３月，第５０巻，第１号，ｐｐ．３２−４１
しかし、大きな前ゴースト信号、又は複数の前ゴースト信号を含んでいる信号を受信する場合には、最適なタップ係数の初期値を求めることが難しいので、タップ係数の収束に要する時間が増大したり、タップ係数が誤った値に収束し、波形等化性能が劣化する。また、タップ係数の初期値を求める際には受信信号と所定の信号との間で相関を求めるが、その結果にノイズが多数発生する場合には、タップ係数の収束に要する時間の増大や誤った値への収束を引き起こす。
大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を等化する際には、必要となるＦＩＲフィルタの遅延量も大きくなるので、回路面積が増大する。また、非特許文献１のように、波形等化装置の前段に、前ゴースト信号を小さくするようなフィルタを備えるようにした場合には、このフィルタへのタップ係数の与え方によっては波形等化性能の劣化を招き、更に回路面積も増大してしまう。
本発明は、大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を受信する場合においても、ゴースト信号を除去するためのフィルタのタップ係数が誤った値へ収束することによる波形等化性能の劣化を防止し、タップ係数を最適な値に短時間で収束させることを目的とする。
本発明に係る波形等化装置は、入力信号に波形等化を行い、その結果を出力信号として出力する波形等化装置であって、前記入力信号と複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を出力するＦＩＲ（finite impulse response）フィルタと、前記出力信号と複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を出力するＩＩＲ（infinite impulse response）フィルタと、前記ＦＩＲフィルタの出力と前記ＩＩＲフィルタの出力とを加算し、その結果を前記出力信号として出力する加算部と、前記出力信号の誤差を検出して誤差情報として出力する誤差検出部と、所定のパターン信号を生成するパターン信号生成部と、前記入力信号と前記パターン信号との間で畳み込み演算を行い、互いに異なる遅延にそれぞれ対応する複数の相関値を求めて出力する相関演算部と、前記複数の相関値に基づいて、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を求めて出力する初期タップ係数生成部と、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタに出力し、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数を前記誤差情報に基づいて更新するタップ係数更新部とを有する。前記初期タップ係数生成部は、前記複数の相関値のうち、所定の範囲の遅延に対応する値の順序を反転し、その結果を、前記所定の範囲の遅延に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求め、かつ、前記複数の相関値のうち、前記所定の範囲より大きい遅延に対応する値の符号を反転し、前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求める。
これによると、複数の相関値のうち、所定の範囲の遅延に対応する値の順序を反転し、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値とするので、前ゴースト信号を後ゴースト信号に変換することができる。このため、大きな前ゴースト信号を含む信号を受信する場合においても、フィルタのタップ係数が誤った値へ収束することによる波形等化性能の劣化を防止することができ、かつ、タップ係数の収束に要する時間を短縮することができる。
本発明によれば、大きな前ゴースト信号を含んだ信号やノイズが混入した信号を受信する場合においても、フィルタのタップ係数が誤った値へ収束することによる波形等化性能の劣化を防止し、タップ係数を最適な値に短時間で収束させることが可能となる。また、フィルタのタップ数を削減できるので、回路面積を小さくすることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る波形等化装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１のＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。 図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ）は、図１の波形等化装置について、入力信号Ｘ、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値、及び出力信号Ｙの例をそれぞれ示すグラフである。 図４（ａ）は、実際に受信されたＶＳＢ信号から求められた正規化後の相関値の例を示すグラフである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の正規化後の相関値のそれぞれを２乗した結果を示すグラフである。 図５（ａ）は、正規化後の相関値を示すグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合にＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタに与えられるタップ係数の初期値を示すグラフである。
符号の説明
１０ ＦＩＲフィルタ
２０ ＩＩＲフィルタ
３２ パターン信号生成部
３４ 相関演算部
３６ 初期タップ係数生成部
３８ 誤差検出部
４２ タップ係数更新部
４４ 加算部
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る波形等化装置の構成を示すブロック図である。図１の波形等化装置は、ＦＩＲフィルタ１０と、ＩＩＲフィルタ２０と、パターン信号生成部３２と、相関演算部３４と、初期タップ係数生成部３６と、誤差検出部３８と、タップ係数更新部４２と、加算部４４とを有している。この波形等化装置は、例えば、ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee） ＶＳＢ（vestigial-sideband）受信機において用いられる。
ＦＩＲフィルタ１０は、入力信号ＩＳを遅延させて、互いに所定の時間ずつ異なる遅延を受けた複数のタップ値を求める。ＦＩＲフィルタ１０は、得られた複数のタップ値を用いて、入力信号ＩＳとこれらのタップ値にそれぞれ対応する複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を加算部４４に出力する。ＩＩＲフィルタ２０は、出力信号ＥＳを遅延させて、互いに所定の時間ずつ異なる遅延を受けた複数のタップ値を求める。ＩＩＲフィルタ２０は、得られた複数のタップ値を用いて、出力信号ＥＳとこれらのタップ値にそれぞれ対応する複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を加算部４４に出力する。
加算部４４は、ＦＩＲフィルタ１０の出力とＩＩＲフィルタ２０の出力とを加算して、その結果を出力信号ＥＳとして出力する。誤差検出部３８は、出力信号ＥＳの誤差を検出し、得られた誤差を誤差情報としてタップ係数更新部４２に出力する。
パターン信号生成部３２は、所定のパターンを有するパターン信号を生成し、相関演算部３４に出力する。相関演算部３４は、パターン信号生成部３２で生成されたパターン信号と入力信号ＩＳ中のパターン信号との間で畳み込み演算を行って、相関値の列を求め、初期タップ係数生成部３６に出力する。これらの相関値は伝送路特性を表しており、各相関値Ｒｉ（ｉは整数）は、主波に対する互いに異なる遅延ｉＴＳ（ＴＳはシンボル間隔）に対応する。
初期タップ係数生成部３６は、相関演算部３４で求められた複数の相関値Ｒｉを、これらの相関値のうちの最大値で正規化し、得られた複数の正規化後の相関値Ｓｉに基づいてＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０のタップ係数の初期値を求め、タップ係数更新部４２に出力する。
タップ係数更新部４２は、初期タップ係数生成部３６から受け取った初期値を、ＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０にタップ係数として出力する。タップ係数更新部４２は、例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて、誤差検出部３８で求められた誤差に従ってタップ係数を更新し、得られた新たなタップ係数をＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０に出力する。
図２は、図１のＦＩＲフィルタ１０の構成を示すブロック図である。ＦＩＲフィルタ１０は、遅延器１１Ａ，１１Ｂ，…，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，…，１１Ｆと、乗算器１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，…，１２Ｆと、加算部１４とを有している。
遅延器１１Ａ〜１１Ｆは、例えばレジスタであって、各レジスタの出力が、次段のレジスタの入力に接続されている。遅延器１１Ａ〜１１Ｆは、それぞれに入力された信号を遅延ＴＳだけ遅延させて出力する。遅延器１１Ａの入力をタップＴＰ０とし、遅延器１１Ａ〜１１Ｆの出力をタップＴＰ１，ＴＰ２，…，ＴＰｎ（ｎは自然数）とする。タップＴＰ０〜ＴＰｎには、タップ係数Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎがそれぞれ対応している。ＩＩＲフィルタ２０も、タップ数やタップ係数が異なる他は、図２のＦＩＲフィルタ１０とほぼ同様に構成されている。
乗算器１２Ａ〜１２Ｆは、タップＴＰ０〜ＴＰｎの値のそれぞれと、タップ係数Ｃ０〜Ｃｎの対応するものとの間で乗算を行い、乗算結果を加算部１４に出力する。加算部１４は、乗算器１２Ａ〜１２Ｆで求められた乗算結果を全て加算して、得られた結果を出力ＦＳとして加算部４４に出力する。
初期タップ係数生成部３６におけるタップ係数の初期値の生成について説明する。主波に対応する正規化後の相関値をＳｎとし、主波よりもｋＴＳ前の信号（ｋは整数）に対応する正規化後の相関値をＳｎ−ｋとする。また、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数Ｃｎには主波を、タップ係数Ｃｎ−ｋには主波よりもｋＴＳ前の信号を対応させる。
初期タップ係数生成部３６は、主波に対する所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数、例えば、タップＴＰｍ（ｍは、０≦ｍ＜ｎを満たす整数）からタップＴＰｎまでのタップ係数Ｃｍ，Ｃｍ＋１，…，Ｃｎの初期値として、Ｃｍ＝Ｓｎ／２，Ｃｍ＋１＝Ｓｎ−１，Ｃｍ＋２＝Ｓｎ−２，…，Ｃｎ＝Ｓｍを求め、タップ係数更新部４２に与える。すなわち、初期タップ係数生成部３６は、主波に対する遅延−（ｎ−ｍ）ＴＳ，−（ｎ−ｍ−１）ＴＳ，…，ＴＳ，０に対応する正規化後の相関値Ｓｍ，Ｓｍ＋１，…，Ｓｎの順序を反転させ、タップ係数Ｃｍ，Ｃｍ＋１，…，Ｃｎのそれぞれの初期値として求める。このとき、相関値のうち、主波に対応する相関値Ｓｎが最大値であるとし、この相関値Ｓｎには０．５を乗じる。初期タップ係数生成部３６は、タップ係数Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｍ−１の初期値としては、０を与える。
また、初期タップ係数生成部３６は、正規化後の相関値Ｓｎ＋１，Ｓｎ＋２，…，Ｓｎ＋ｐ（ｐはＩＩＲフィルタ２０のタップ数）の符号を反転させて、ＩＩＲフィルタ２０のタップ係数のそれぞれの初期値として求め、得られた値をタップ係数更新部４２に与える。このように、０以下の遅延に対応する相関値はＦＩＲフィルタ１０のタップ係数に対応し、ＴＳ以上の遅延に対応する相関値はＩＩＲフィルタ２０のタップ係数に対応する。
図１の波形等化装置の動作の例について説明する。主波Ｅに対してＴシンボル前に信号強度Ａ（Ａ＜１）のゴースト信号が存在する場合には、伝送路特性ＧをＧ＝Ａ＋Ｚ−Ｔと表すことができ、入力信号Ｘは、
Ｘ ＝ ＧＥ ＝ （Ａ＋Ｚ−Ｔ）Ｅ
で表される。
この場合、相関演算部３４で求められた相関値に基づいて、正規化後の相関値Ｓｎ−Ｔ，ＳｎとしてＳｎ−Ｔ＝Ａ，Ｓｎ＝１が求められるので、初期タップ係数生成部３６は、相関値Ｓｎ−Ｔ，Ｓｎの順序を反転し、主波に対応する相関値Ｓｎを２で割り、相関値Ｓｎ／２，Ｓｎ−Ｔをタップ係数Ｃｎ−Ｔ，Ｃｎのそれぞれの初期値とする。このとき、図１の波形等化装置の伝達関数の初期値Ｉは、
Ｉ ＝ （０．５＋ＡＺ−Ｔ）
となる。出力信号Ｙは、
Ｙ ＝ ＸＩ ＝ （Ａ＋Ｚ−Ｔ）Ｅ×（０．５＋ＡＺ−Ｔ）
＝ ｛０．５Ａ＋（Ａ２＋０．５）Ｚ−Ｔ＋ＡＺ−２Ｔ｝Ｅ
となる。
例として、Ａ＝０．７，Ｔ＝２０とすると、
入力信号：Ｘ ＝ （０．７＋Ｚ−２０）Ｅ
初期値 ：Ｉ ＝ （０．５＋０．７Ｚ−２０）
出力信号：Ｙ ＝ ０．３５＋０．９９Ｚ−２０＋０．７Ｚ−４０
となる。
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１の波形等化装置について、入力信号Ｘ、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数の初期値、及び出力信号Ｙの例をそれぞれ示すグラフである。ＦＩＲフィルタ１０の所定の範囲のタップのタップ係数の初期値として図３（ｂ）のような値を与えると、図３（ａ）のような入力信号Ｘから図３（ｃ）のような出力信号Ｙが得られる。すなわち、図３（ａ）のように前ゴースト信号を含んでいる信号を、図３（ｃ）のように等化し易い後ゴースト信号を含んでいる信号へ変換することができる。
以上のように、本実施形態によれば、大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を受信した場合においても、後ゴースト信号を含んでいる信号へ変換するようなタップ係数を初期値として与えるので、タップ係数の最適な値への収束が可能となる。このため、タップ係数の誤った値への収束を防止し、収束時間の短縮を行うことが可能となる。また、ＦＩＲフィルタが与える遅延が小さくて済むので、回路面積を小さくすることができる。
なお、初期タップ係数生成部３６は、ＩＩＲフィルタ２０のタップ係数の初期値の大きさが所定の閾値未満である場合には、そのタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６は、ＩＩＲフィルタ２０の全てのタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６は、所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数のうち、相関値のうちの最大値に対応するタップ係数以外のタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６は、所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数の初期値が所定の閾値未満である場合には、そのタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６が、相関値のうちの最大値に０．５を乗じる場合について説明したが、０．５を乗じずに、最大値をそのまま用いるようにしてもよい。
また、相関値のうちの最大値に１未満の所定の係数を乗じるようにしてもよい。すると、大きな前ゴースト信号を含んだ信号を受信した場合にも、タップ係数の誤った値への収束を防止し、タップ係数の収束に要する時間の短縮を行うことが可能となる。
また、ＦＩＲフィルタ１０は、少なくとも、所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数に関しては、畳み込み演算を複素演算で行うようにしてもよい。すると、タップ係数の収束に要する時間を短縮し、波形等化の精度を高くすることができる。
（第１の変形例）
本実施形態の第１の変形例について説明する。この変形例では、初期タップ係数生成部は、相関演算部３４で求められた相関値のそれぞれを、相関値の最大値で正規化した後、正規化後の相関値のそれぞれを２乗する。初期タップ係数生成部は、その後は、正規化後の相関値に代えて、２乗された正規化後の相関値を用いて、図１の場合と同様の処理を行う。
図４（ａ）は、実際に受信されたＶＳＢ信号から求められた正規化後の相関値の例を示すグラフである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の正規化後の相関値のそれぞれを２乗した結果を示すグラフである。横軸は主波からの遅延をシンボル間隔ＴＳを単位として表している。
多数のゴースト信号及びノイズを含む信号を受信した場合には、求められる相関値は図４（ａ）のように多数のノイズを含むので、これをそのままタップ係数の初期値として用いると、タップ係数の収束が妨害され、収束に要する時間の増大に繋がる。そこで、正規化後の相関値のそれぞれを２乗すると、図４（ｂ）のように、大きなゴースト信号以外の相関値をほぼ０にすることができる。
このように、本変形例によれば、相関値に多数のノイズが混入した信号を受信した場合にも、タップ係数の誤った値への収束を防止し、タップ係数の収束に要する時間の短縮を行うことが可能となる。
（第２の変形例）
本実施形態の第２の変形例について説明する。この変形例では、初期タップ係数生成部は、相関値のうち所定の閾値以上の相関値を含むように、順序が反転させられる相関値Ｓｍ，Ｓｍ＋１，…，Ｓｎに対応する遅延の範囲を決定する。すなわち、初期タップ係数生成部は、主波よりＤＴＳ前（Ｄは自然数）に閾値Ｔｈ以上の正規化後の相関値がある場合には、その相関値を含むように、このような遅延の範囲を０から（Ｄ＋Ｓ）ＴＳ前（Ｓは自然数の定数）までにする。主波より前に閾値Ｔｈより大きい正規化後の相関値がない場合には、Ｄ＝０とする。その他の点は、既に説明した実施形態と同様である。
図５（ａ）は、正規化後の相関値を示すグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合にＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０に与えられるタップ係数の初期値を示すグラフである。横軸は主波に対する遅延を示している。
例として、閾値Ｔｈ＝０．５とし、定数Ｓ＝４とする。図５（ａ）では、主波に対して１５ＴＳ（１５タップ）前に０．５以上の正規化後の相関値があるので、Ｄ＝１５とする。順序が反転させられる相関値Ｓｍ，Ｓｍ＋１，…，Ｓｎに対応する遅延の範囲は、０から（Ｄ＋Ｓ）ＴＳ＝（１５＋４）ＴＳ＝１９ＴＳまでとなる。
そこで、初期タップ係数生成部は、この範囲にある正規化後の相関値、すなわち、遅延が０から−１９ＴＳまでの正規化後の相関値の順序を反転し、符号は変更せず、ＦＩＲフィルタ１０の対応するタップ係数の初期値とする。また、初期タップ係数生成部は、遅延がＴＳ以上の正規化後の相関値の符号を反転し、ＩＩＲフィルタ２０の対応するタップ係数の初期値とする。以上のようにして算出した初期値は、図５（ｂ）のようになる。
以上のように、本変形例によると、受信信号に含まれる前ゴースト信号の大きさや、主波に対する時間差に応じて、タップ係数の最適な初期値を求めることができるので、主波から大きく離れた前ゴースト信号を含んだ信号を等化することができる。大きな前ゴースト信号がない時には、順序が反転させられる相関値に対応する遅延の範囲が小さくなる。このため、主波に対応する相関値（図５（ａ）における最大の係数）を０に近い遅延に対応するタップ係数にすることができ、主波からより離れた前ゴースト信号を除去することも可能になる。
以上説明したように、本発明は、大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を受信する場合においても、波形等化のためのフィルタのタップ係数を最適な値に速く収束させることができるので、波形等化装置等について有用である。
本発明は、放送や無線通信におけるマルチパス妨害を除去する波形等化装置に関する。
放送や無線通信の受信機には、マルチパス妨害を除去するため波形等化装置を搭載しているものがある。マルチパス妨害とは、放送波が主たる経路とその他の経路とを別々に経由して受信機に到達し、主たる経路を経由した主波とその他の経路を経由した反射波等（ゴースト信号）との間の干渉波が受信機において観測される現象である。波形等化装置は、マルチパス妨害を受けた干渉波から、受信したい主波を復元する。
ＦＩＲ（finite impulse response）フィルタとＩＩＲ（infinite impulse response）フィルタとを有する波形等化装置において、等化を行って前ゴースト信号及び後ゴースト信号を除去する際のフィルタのタップ係数に関して説明する。
ＦＩＲフィルタの特性をＧＦＩＲ（ｚ）、ＩＩＲフィルタの特性をＧＩＩＲ（ｚ）、波形等化装置の入力信号及び出力信号をそれぞれＸ，Ｙとすると、
Ｘ・ＧＦＩＲ（ｚ）＋Ｙ・ＧＩＩＲ（ｚ） ＝ Ｙ
という関係が成り立つ。波形等化装置の特性をＧとすると、この式は、
Ｙ ＝ ＧＸ ＝ ｛ＧＦＩＲ（ｚ）／（１−ＧＩＩＲ（ｚ））｝Ｘ
のように変形することができる。
主波Ｅに対して５シンボル遅延した信号強度Ａ（Ａ＜１）の後ゴースト信号が存在する場合には、入力信号Ｘは、
Ｘ ＝ （１＋ＡＺ−５）Ｅ
で表される。この時、ＧＦＩＲ（ｚ）＝１，ＧＩＩＲ（ｚ）＝−ＡＺ−５とすると、
Ｙ ＝ ｛１／（１＋ＡＺ−５）｝（１＋ＡＺ−５）Ｅ ＝ Ｅ …（１）
となる。すなわち、ＩＩＲフィルタの５番目のタップのタップ係数に−Ａを与えることにより、入力信号Ｘの等化が可能となる。
次に、主波に対して５シンボル前に信号強度Ａの前ゴースト信号が存在する場合には、入力信号Ｘは、
Ｘ ＝ （Ａ＋Ｚ−５）Ｅ
で表される。この時、ＦＩＲフィルタが２０タップを有するフィルタであるとし、ＧＩＩＲ（ｚ）＝０，ＧＦＩＲ（ｚ）＝Ａ４−Ａ３Ｚ−５＋Ａ２Ｚ−１０−ＡＺ−１５＋Ｚ−２０とすると、
Ｙ ＝ ｛Ａ４−Ａ３Ｚ−５＋Ａ２Ｚ−１０−ＡＺ−１５＋Ｚ−２０｝（Ａ＋Ｚ−５）Ｅ …（２）
＝ （Ａ５＋Ｚ−２５）Ｅ
となる。すなわち、ＦＩＲフィルタに、０番目、５番目、１０番目、１５番目、及び２０番目のタップのタップ係数として、Ａ４，−Ａ３，Ａ２，−Ａ，及び１をそれぞれ与え、かつ、Ａ５が十分に小さいと考えることにより、入力信号Ｘの等化が可能となる。
このように、前ゴースト信号を除去する際には、後ゴースト信号を除去する場合よりも多くの適切なタップ係数をフィルタに与える必要があり、後ゴースト信号に比べ前ゴースト信号が存在する場合の等化は一般的に難しいとされている。また、信号強度Ａの値が大きい場合、又はＦＩＲフィルタのタップ数が十分ではない場合には、前ゴースト信号を含んでいる信号の等化は非常に困難である。
タップ係数の最適値は、適応アルゴリズム（例えば、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム）により探し出される。ＬＭＳアルゴリズムは、前回のタップ係数からその次の回のタップ係数を生成するアルゴリズムであり、タップ係数は更新を重ねるにつれて徐々に最適値に近づいていく。したがって、タップ係数の初期値が最適値に近いほど、ＬＭＳアルゴリズムの収束時間が短縮される。
例えばＶＳＢ（Vestigial Side Band）変調された信号を復調する場合、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとで構成される波形等化装置は、タップ係数が最適値に収束するまでに時間がかかる。そこで、ＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタとに、主波以外の波を打ち消すようにタップ係数の初期値を与えるようにした波形等化装置が知られている（特許文献１参照）。また、伝送路特性の推定結果に応じてタップ係数を求めるフィルタを設け、求められたタップ係数を用いて波形等化を行うようにした装置が知られている（非特許文献１参照）。
特開２０００−２４４７７７号公報 Yiyan Wu 他著「マルチパス及び分散伝送環境に対するロバスト性を向上させたATSC DTV受信機(An ATSC DTV Receiver With Improved Robustness to Multipath and Distributed Transmission Environments)」，（米国），IEEE TRANSACTIONS ON BROADCASTING，IEEE，２００４年３月，第５０巻，第１号，ｐｐ．３２−４１
しかし、大きな前ゴースト信号、又は複数の前ゴースト信号を含んでいる信号を受信する場合には、最適なタップ係数の初期値を求めることが難しいので、タップ係数の収束に要する時間が増大したり、タップ係数が誤った値に収束し、波形等化性能が劣化する。また、タップ係数の初期値を求める際には受信信号と所定の信号との間で相関を求めるが、その結果にノイズが多数発生する場合には、タップ係数の収束に要する時間の増大や誤った値への収束を引き起こす。
大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を等化する際には、必要となるＦＩＲフィルタの遅延量も大きくなるので、回路面積が増大する。また、非特許文献１のように、波形等化装置の前段に、前ゴースト信号を小さくするようなフィルタを備えるようにした場合には、このフィルタへのタップ係数の与え方によっては波形等化性能の劣化を招き、更に回路面積も増大してしまう。
本発明は、大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を受信する場合においても、ゴースト信号を除去するためのフィルタのタップ係数が誤った値へ収束することによる波形等化性能の劣化を防止し、タップ係数を最適な値に短時間で収束させることを目的とする。
本発明に係る波形等化装置は、入力信号に波形等化を行い、その結果を出力信号として出力する波形等化装置であって、前記入力信号と複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を出力するＦＩＲ（finite impulse response）フィルタと、前記出力信号と複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を出力するＩＩＲ（infinite impulse response）フィルタと、前記ＦＩＲフィルタの出力と前記ＩＩＲフィルタの出力とを加算し、その結果を前記出力信号として出力する加算部と、前記出力信号の誤差を検出して誤差情報として出力する誤差検出部と、所定のパターン信号を生成するパターン信号生成部と、前記入力信号と前記パターン信号との間で畳み込み演算を行い、互いに異なる遅延にそれぞれ対応する複数の相関値を求めて出力する相関演算部と、前記複数の相関値に基づいて、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を求めて出力する初期タップ係数生成部と、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタに出力し、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数を前記誤差情報に基づいて更新するタップ係数更新部とを有する。前記初期タップ係数生成部は、前記複数の相関値のうち、所定の範囲の遅延に対応する値の順序を反転し、その結果を、前記所定の範囲の遅延に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求め、かつ、前記複数の相関値のうち、前記所定の範囲より大きい遅延に対応する値の符号を反転し、前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求める。
これによると、複数の相関値のうち、所定の範囲の遅延に対応する値の順序を反転し、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値とするので、前ゴースト信号を後ゴースト信号に変換することができる。このため、大きな前ゴースト信号を含む信号を受信する場合においても、フィルタのタップ係数が誤った値へ収束することによる波形等化性能の劣化を防止することができ、かつ、タップ係数の収束に要する時間を短縮することができる。
本発明によれば、大きな前ゴースト信号を含んだ信号やノイズが混入した信号を受信する場合においても、フィルタのタップ係数が誤った値へ収束することによる波形等化性能の劣化を防止し、タップ係数を最適な値に短時間で収束させることが可能となる。また、フィルタのタップ数を削減できるので、回路面積を小さくすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る波形等化装置の構成を示すブロック図である。図１の波形等化装置は、ＦＩＲフィルタ１０と、ＩＩＲフィルタ２０と、パターン信号生成部３２と、相関演算部３４と、初期タップ係数生成部３６と、誤差検出部３８と、タップ係数更新部４２と、加算部４４とを有している。この波形等化装置は、例えば、ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee） ＶＳＢ（vestigial-sideband）受信機において用いられる。
ＦＩＲフィルタ１０は、入力信号ＩＳを遅延させて、互いに所定の時間ずつ異なる遅延を受けた複数のタップ値を求める。ＦＩＲフィルタ１０は、得られた複数のタップ値を用いて、入力信号ＩＳとこれらのタップ値にそれぞれ対応する複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を加算部４４に出力する。ＩＩＲフィルタ２０は、出力信号ＥＳを遅延させて、互いに所定の時間ずつ異なる遅延を受けた複数のタップ値を求める。ＩＩＲフィルタ２０は、得られた複数のタップ値を用いて、出力信号ＥＳとこれらのタップ値にそれぞれ対応する複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を加算部４４に出力する。
加算部４４は、ＦＩＲフィルタ１０の出力とＩＩＲフィルタ２０の出力とを加算して、その結果を出力信号ＥＳとして出力する。誤差検出部３８は、出力信号ＥＳの誤差を検出し、得られた誤差を誤差情報としてタップ係数更新部４２に出力する。
パターン信号生成部３２は、所定のパターンを有するパターン信号を生成し、相関演算部３４に出力する。相関演算部３４は、パターン信号生成部３２で生成されたパターン信号と入力信号ＩＳ中のパターン信号との間で畳み込み演算を行って、相関値の列を求め、初期タップ係数生成部３６に出力する。これらの相関値は伝送路特性を表しており、各相関値Ｒｉ（ｉは整数）は、主波に対する互いに異なる遅延ｉＴＳ（ＴＳはシンボル間隔）に対応する。
初期タップ係数生成部３６は、相関演算部３４で求められた複数の相関値Ｒｉを、これらの相関値のうちの最大値で正規化し、得られた複数の正規化後の相関値Ｓｉに基づいてＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０のタップ係数の初期値を求め、タップ係数更新部４２に出力する。
タップ係数更新部４２は、初期タップ係数生成部３６から受け取った初期値を、ＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０にタップ係数として出力する。タップ係数更新部４２は、例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて、誤差検出部３８で求められた誤差に従ってタップ係数を更新し、得られた新たなタップ係数をＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０に出力する。
図２は、図１のＦＩＲフィルタ１０の構成を示すブロック図である。ＦＩＲフィルタ１０は、遅延器１１Ａ，１１Ｂ，…，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，…，１１Ｆと、乗算器１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，…，１２Ｆと、加算部１４とを有している。
遅延器１１Ａ〜１１Ｆは、例えばレジスタであって、各レジスタの出力が、次段のレジスタの入力に接続されている。遅延器１１Ａ〜１１Ｆは、それぞれに入力された信号を遅延ＴＳだけ遅延させて出力する。遅延器１１Ａの入力をタップＴＰ０とし、遅延器１１Ａ〜１１Ｆの出力をタップＴＰ１，ＴＰ２，…，ＴＰｎ（ｎは自然数）とする。タップＴＰ０〜ＴＰｎには、タップ係数Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｎがそれぞれ対応している。ＩＩＲフィルタ２０も、タップ数やタップ係数が異なる他は、図２のＦＩＲフィルタ１０とほぼ同様に構成されている。
乗算器１２Ａ〜１２Ｆは、タップＴＰ０〜ＴＰｎの値のそれぞれと、タップ係数Ｃ０〜Ｃｎの対応するものとの間で乗算を行い、乗算結果を加算部１４に出力する。加算部１４は、乗算器１２Ａ〜１２Ｆで求められた乗算結果を全て加算して、得られた結果を出力ＦＳとして加算部４４に出力する。
初期タップ係数生成部３６におけるタップ係数の初期値の生成について説明する。主波に対応する正規化後の相関値をＳｎとし、主波よりもｋＴＳ前の信号（ｋは整数）に対応する正規化後の相関値をＳｎ−ｋとする。また、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数Ｃｎには主波を、タップ係数Ｃｎ−ｋには主波よりもｋＴＳ前の信号を対応させる。
初期タップ係数生成部３６は、主波に対する所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数、例えば、タップＴＰｍ（ｍは、０≦ｍ＜ｎを満たす整数）からタップＴＰｎまでのタップ係数Ｃｍ，Ｃｍ＋１，…，Ｃｎの初期値として、Ｃｍ＝Ｓｎ／２，Ｃｍ＋１＝Ｓｎ−１，Ｃｍ＋２＝Ｓｎ−２，…，Ｃｎ＝Ｓｍを求め、タップ係数更新部４２に与える。すなわち、初期タップ係数生成部３６は、主波に対する遅延−（ｎ−ｍ）ＴＳ，−（ｎ−ｍ−１）ＴＳ，…，ＴＳ，０に対応する正規化後の相関値Ｓｍ，Ｓｍ＋１，…，Ｓｎの順序を反転させ、タップ係数Ｃｍ，Ｃｍ＋１，…，Ｃｎのそれぞれの初期値として求める。このとき、相関値のうち、主波に対応する相関値Ｓｎが最大値であるとし、この相関値Ｓｎには０．５を乗じる。初期タップ係数生成部３６は、タップ係数Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｍ−１の初期値としては、０を与える。
また、初期タップ係数生成部３６は、正規化後の相関値Ｓｎ＋１，Ｓｎ＋２，…，Ｓｎ＋ｐ（ｐはＩＩＲフィルタ２０のタップ数）の符号を反転させて、ＩＩＲフィルタ２０のタップ係数のそれぞれの初期値として求め、得られた値をタップ係数更新部４２に与える。このように、０以下の遅延に対応する相関値はＦＩＲフィルタ１０のタップ係数に対応し、ＴＳ以上の遅延に対応する相関値はＩＩＲフィルタ２０のタップ係数に対応する。
図１の波形等化装置の動作の例について説明する。主波Ｅに対してＴシンボル前に信号強度Ａ（Ａ＜１）のゴースト信号が存在する場合には、伝送路特性ＧをＧ＝Ａ＋Ｚ−Ｔと表すことができ、入力信号Ｘは、
Ｘ ＝ ＧＥ ＝ （Ａ＋Ｚ−Ｔ）Ｅ
で表される。
この場合、相関演算部３４で求められた相関値に基づいて、正規化後の相関値Ｓｎ−Ｔ，ＳｎとしてＳｎ−Ｔ＝Ａ，Ｓｎ＝１が求められるので、初期タップ係数生成部３６は、相関値Ｓｎ−Ｔ，Ｓｎの順序を反転し、主波に対応する相関値Ｓｎを２で割り、相関値Ｓｎ／２，Ｓｎ−Ｔをタップ係数Ｃｎ−Ｔ，Ｃｎのそれぞれの初期値とする。このとき、図１の波形等化装置の伝達関数の初期値Ｉは、
Ｉ ＝ （０．５＋ＡＺ−Ｔ）
となる。出力信号Ｙは、
Ｙ ＝ ＸＩ ＝ （Ａ＋Ｚ−Ｔ）Ｅ×（０．５＋ＡＺ−Ｔ）
＝ ｛０．５Ａ＋（Ａ２＋０．５）Ｚ−Ｔ＋ＡＺ−２Ｔ｝Ｅ
となる。
例として、Ａ＝０．７，Ｔ＝２０とすると、
入力信号：Ｘ ＝ （０．７＋Ｚ−２０）Ｅ
初期値 ：Ｉ ＝ （０．５＋０．７Ｚ−２０）
出力信号：Ｙ ＝ ０．３５＋０．９９Ｚ−２０＋０．７Ｚ−４０
となる。
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１の波形等化装置について、入力信号Ｘ、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数の初期値、及び出力信号Ｙの例をそれぞれ示すグラフである。ＦＩＲフィルタ１０の所定の範囲のタップのタップ係数の初期値として図３（ｂ）のような値を与えると、図３（ａ）のような入力信号Ｘから図３（ｃ）のような出力信号Ｙが得られる。すなわち、図３（ａ）のように前ゴースト信号を含んでいる信号を、図３（ｃ）のように等化し易い後ゴースト信号を含んでいる信号へ変換することができる。
以上のように、本実施形態によれば、大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を受信した場合においても、後ゴースト信号を含んでいる信号へ変換するようなタップ係数を初期値として与えるので、タップ係数の最適な値への収束が可能となる。このため、タップ係数の誤った値への収束を防止し、収束時間の短縮を行うことが可能となる。また、ＦＩＲフィルタが与える遅延が小さくて済むので、回路面積を小さくすることができる。
なお、初期タップ係数生成部３６は、ＩＩＲフィルタ２０のタップ係数の初期値の大きさが所定の閾値未満である場合には、そのタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６は、ＩＩＲフィルタ２０の全てのタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６は、所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数のうち、相関値のうちの最大値に対応するタップ係数以外のタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６は、所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数の初期値が所定の閾値未満である場合には、そのタップ係数の初期値として０を出力してもよい。
また、初期タップ係数生成部３６が、相関値のうちの最大値に０．５を乗じる場合について説明したが、０．５を乗じずに、最大値をそのまま用いるようにしてもよい。
また、相関値のうちの最大値に１未満の所定の係数を乗じるようにしてもよい。すると、大きな前ゴースト信号を含んだ信号を受信した場合にも、タップ係数の誤った値への収束を防止し、タップ係数の収束に要する時間の短縮を行うことが可能となる。
また、ＦＩＲフィルタ１０は、少なくとも、所定の範囲の遅延に対応する、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数に関しては、畳み込み演算を複素演算で行うようにしてもよい。すると、タップ係数の収束に要する時間を短縮し、波形等化の精度を高くすることができる。
（第１の変形例）
本実施形態の第１の変形例について説明する。この変形例では、初期タップ係数生成部は、相関演算部３４で求められた相関値のそれぞれを、相関値の最大値で正規化した後、正規化後の相関値のそれぞれを２乗する。初期タップ係数生成部は、その後は、正規化後の相関値に代えて、２乗された正規化後の相関値を用いて、図１の場合と同様の処理を行う。
図４（ａ）は、実際に受信されたＶＳＢ信号から求められた正規化後の相関値の例を示すグラフである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の正規化後の相関値のそれぞれを２乗した結果を示すグラフである。横軸は主波からの遅延をシンボル間隔ＴＳを単位として表している。
多数のゴースト信号及びノイズを含む信号を受信した場合には、求められる相関値は図４（ａ）のように多数のノイズを含むので、これをそのままタップ係数の初期値として用いると、タップ係数の収束が妨害され、収束に要する時間の増大に繋がる。そこで、正規化後の相関値のそれぞれを２乗すると、図４（ｂ）のように、大きなゴースト信号以外の相関値をほぼ０にすることができる。
このように、本変形例によれば、相関値に多数のノイズが混入した信号を受信した場合にも、タップ係数の誤った値への収束を防止し、タップ係数の収束に要する時間の短縮を行うことが可能となる。
（第２の変形例）
本実施形態の第２の変形例について説明する。この変形例では、初期タップ係数生成部は、相関値のうち所定の閾値以上の相関値を含むように、順序が反転させられる相関値Ｓｍ，Ｓｍ＋１，…，Ｓｎに対応する遅延の範囲を決定する。すなわち、初期タップ係数生成部は、主波よりＤＴＳ前（Ｄは自然数）に閾値Ｔｈ以上の正規化後の相関値がある場合には、その相関値を含むように、このような遅延の範囲を０から（Ｄ＋Ｓ）ＴＳ前（Ｓは自然数の定数）までにする。主波より前に閾値Ｔｈより大きい正規化後の相関値がない場合には、Ｄ＝０とする。その他の点は、既に説明した実施形態と同様である。
図５（ａ）は、正規化後の相関値を示すグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合にＦＩＲフィルタ１０及びＩＩＲフィルタ２０に与えられるタップ係数の初期値を示すグラフである。横軸は主波に対する遅延を示している。
例として、閾値Ｔｈ＝０．５とし、定数Ｓ＝４とする。図５（ａ）では、主波に対して１５ＴＳ（１５タップ）前に０．５以上の正規化後の相関値があるので、Ｄ＝１５とする。順序が反転させられる相関値Ｓｍ，Ｓｍ＋１，…，Ｓｎに対応する遅延の範囲は、０から（Ｄ＋Ｓ）ＴＳ＝（１５＋４）ＴＳ＝１９ＴＳまでとなる。
そこで、初期タップ係数生成部は、この範囲にある正規化後の相関値、すなわち、遅延が０から−１９ＴＳまでの正規化後の相関値の順序を反転し、符号は変更せず、ＦＩＲフィルタ１０の対応するタップ係数の初期値とする。また、初期タップ係数生成部は、遅延がＴＳ以上の正規化後の相関値の符号を反転し、ＩＩＲフィルタ２０の対応するタップ係数の初期値とする。以上のようにして算出した初期値は、図５（ｂ）のようになる。
以上のように、本変形例によると、受信信号に含まれる前ゴースト信号の大きさや、主波に対する時間差に応じて、タップ係数の最適な初期値を求めることができるので、主波から大きく離れた前ゴースト信号を含んだ信号を等化することができる。大きな前ゴースト信号がない時には、順序が反転させられる相関値に対応する遅延の範囲が小さくなる。このため、主波に対応する相関値（図５（ａ）における最大の係数）を０に近い遅延に対応するタップ係数にすることができ、主波からより離れた前ゴースト信号を除去することも可能になる。
以上説明したように、本発明は、大きな前ゴースト信号を含んでいる信号を受信する場合においても、波形等化のためのフィルタのタップ係数を最適な値に速く収束させることができるので、波形等化装置等について有用である。
図１は、本発明の実施形態に係る波形等化装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１のＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。 図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ）は、図１の波形等化装置について、入力信号Ｘ、ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値、及び出力信号Ｙの例をそれぞれ示すグラフである。 図４（ａ）は、実際に受信されたＶＳＢ信号から求められた正規化後の相関値の例を示すグラフである。図４（ｂ）は、図４（ａ）の正規化後の相関値のそれぞれを２乗した結果を示すグラフである。 図５（ａ）は、正規化後の相関値を示すグラフである。図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合にＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタに与えられるタップ係数の初期値を示すグラフである。
符号の説明
１０ ＦＩＲフィルタ
２０ ＩＩＲフィルタ
３２ パターン信号生成部
３４ 相関演算部
３６ 初期タップ係数生成部
３８ 誤差検出部
４２ タップ係数更新部
４４ 加算部

Claims (10)

  1. 入力信号に波形等化を行い、その結果を出力信号として出力する波形等化装置であって、
    前記入力信号と複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を出力するＦＩＲ（finite impulse response）フィルタと、
    前記出力信号と複数のタップ係数との間で畳み込み演算を行い、その結果を出力するＩＩＲ（infinite impulse response）フィルタと、
    前記ＦＩＲフィルタの出力と前記ＩＩＲフィルタの出力とを加算し、その結果を前記出力信号として出力する加算部と、
    前記出力信号の誤差を検出して誤差情報として出力する誤差検出部と、
    所定のパターン信号を生成するパターン信号生成部と、
    前記入力信号と前記パターン信号との間で畳み込み演算を行い、互いに異なる遅延にそれぞれ対応する複数の相関値を求めて出力する相関演算部と、
    前記複数の相関値に基づいて、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を求めて出力する初期タップ係数生成部と、
    前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値を前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタに出力し、前記ＦＩＲフィルタ及び前記ＩＩＲフィルタのタップ係数を前記誤差情報に基づいて更新するタップ係数更新部とを備え、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記複数の相関値のうち、所定の範囲の遅延に対応する値の順序を反転し、その結果を、前記所定の範囲の遅延に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求め、かつ、前記複数の相関値のうち、前記所定の範囲より大きい遅延に対応する値の符号を反転し、前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値として求めるものである
    波形等化装置。
  2. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記複数の相関値を、前記複数の相関値のうちの最大値で正規化して用いる
    ことを特徴とする波形等化装置。
  3. 請求項２に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記複数の正規化後の相関値のそれぞれを、２乗して用いる
    ことを特徴とする波形等化装置。
  4. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記ＩＩＲフィルタのタップ係数の初期値の大きさが所定の閾値未満である場合には、そのタップ係数の初期値として０を出力する
    ことを特徴とする波形等化装置。
  5. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記ＩＩＲフィルタの全てのタップ係数の初期値として０を出力する
    ことを特徴とする波形等化装置。
  6. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記所定の範囲の遅延時間に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数のうち、前記相関値のうちの最大値に対応するタップ係数以外のタップ係数の初期値として０を出力する
    ことを特徴とする波形等化装置。
  7. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記所定の範囲の遅延時間に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数の初期値が所定の閾値未満である場合には、そのタップ係数の初期値として０を出力する
    ことを特徴とする波形等化装置。
  8. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記相関値のうちの最大値に、１未満の所定の係数を乗じる
    ことを特徴とする波形等化装置。
  9. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記初期タップ係数生成部は、
    前記相関値のうち所定の閾値以上の相関値を含むように、前記所定の範囲を決定する
    ことを特徴とする波形等化装置。
  10. 請求項１に記載の波形等化装置において、
    前記ＦＩＲフィルタは、
    少なくとも、前記所定の範囲の遅延に対応する、前記ＦＩＲフィルタのタップ係数に関しては、前記畳み込み演算を複素演算で行う
    ことを特徴とする波形等化装置。
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