JPH03280611A - 適応等化器 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ディジタル通信の受信において伝送路の歪み
を補償し、信号誤り率を改善する装置、すなわち適応等
化器に関する。

［従来の技術］ ディジタル通信においては、伝送路による波形歪みを適
応的に補償し、受信データを再生するために適応等化器
が採用されている。

第３図には、従来における適応等化器のＱＰＳに変調に
係る一例構成が示されている。

この従来例は、受信信号を取り込み波形歪みの補償を行
って等化信号を出力する適応フィルタ部１０と、等化信
号の同相成分及び直交相成分につき所定の判定基準に基
づき判定を行い、再生信号を出力する判定器１２と、判
定器１２の入力に係る等化信号と出力に係る再生信号を
比較して誤差信号を生成する誤差算出部１４と、誤差信
号に基づき適応フィルタ部１０のフィルタ係数を更新す
る係数更新部１６と、から構成されている。

また、適応フィルタ部１０は、ラダー接続された分子側
の遅延回路１８及び乗算器２０、同様にラダー接続され
た分母側の遅延回路２２及び乗算器２４及び乗算器２０
の出力を加算し乗算器２４の出力を減算して等化信号を
生成する加算器２６から構成されており、係数更新部１
６は、乗算器２０及び２４の係数（フィルタ係数）を更
新制御し、判定器１２は再生信号を分母側の遅延回路２
２に供給する。

次に、この従来例の動作について説明する。

まず、伝送路から信号が受信されると、受信された受信
信号は適応フィルタ部１０に入力される。

受信信号は、適応フィルタ部１０から等化信号として出
力され、判定器１２に入力される。判定器１２は、等化
信号につき判定を行い、再生信号を出力する。さらに誤
差算出部１４は、等化信号と再生信号に基づき誤差信号
を生成する。

第４図には、ＱＰＳＫ変調における誤差信号の生成原理
が示されている。

ＱＰＳＫ変調では、変調された信号は図において１００
で示されるような値をとる。伝送路において信号に歪み
が生じた場合、ＩＱ平面上でシンボルが１００−１から
ずれた位置２００に移動する。

判定器１２は、等化信号の同相成分及び直交相成分を判
定し、第４図におけるシンボル１００−１〜１００−４
のいずれであるかを判定する。この判定結果は、判定器
１２から再生信号として出力される。

誤差検出部１４は、等化信号から再生信号を減算して、
誤差信号を生成する。すなわち、等化信号が例えば第４
図において２００で表される値を示している状態で判定
器１２が良好に判定を行った場合、判定器１２からはシ
ンボル１００−１を示す再生信号が出力される。これら
等化信号及び再生信号が誤差検出部１４に供給され、加
減算が行われると、第４図においてベクトル３００で示
される誤差信号が生成されることになる。

このようにして生成された誤差信号は、係数更新部１６
に入力される。係数更新部１６は、誤差信号に応じて適
応フィルタ部１０の乗算器２０及び２２の係数を更新す
る。更新は、誤差信号が十分小さくなるよう、言い換え
れば等化信号の波形歪みが小さくなるよう、行われる。

すなわち、伝送路の伝送特性を第５図に示されるように
伝達関数Ｈ（ｚ）　　（ｚ−ｅ”）であると見なし、こ
の伝達関数Ｈ（ｚ）による波形歪みが十分小さくなるよ
う、適応フィルタ部１０のフィルタ係数を誤差信号の値
に応じて更新する。適応フィルタ部１０の特性は、フィ
ルタ係数及びサンプリング周期Ｔ（遅延回路１８及び２
２の遅延時間に相当）により決定されるため、第５図の
伝送路２６の伝達関数Ｈ（ｚ）による波形歪みが補償さ
れることになる。

なお、この場合における伝送路２６は、適応等化器前段
の回路、例えば周波数変換回路等を含むものである。す
なわち、伝送路２６には一般に第６図に示されるように
送信側周波数変換部２８及び受信側周波数変換部３０が
含まれている。

このように、従来の適応等化器においては、伝送路の特
性による波形歪みを補償可能であった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、伝送路の伝達関数Ｈ（ｚ）は実際には線
形特性であるとは限らない。すなわち、定誤差的な波形
歪みのみが発生するような特性になるとは限らず、一定
の要因により位相が回転するような特性になる場合があ
る。

例えば、第６図において周波数変換部２８及び３０の基
準周波数がずれていれるような事態が発生したり、ある
いは伝送路においてフェージングが発生しているような
場合には、第４図の１軸、Ｑ軸が回転してしまう。この
ような場合には、従来の適応等什器では追従することが
困難であり、誤差信号の生成困難による係数更新上の支
障、信号誤り率の低減困難等の支障が生じてしまう。

周波数変換部２８及び３０の基準周波数のずれの発生は
、例えば遅延検波により補償可能である。

遅延検波においては現在の受信信号とｎ（ｎ：整数）シ
ンボル時間前の受信信号との積によりベースバンド信号
を生成しているため、フェージングにも強く、比較的良
好な信号誤り率を得ることができる。しかし、このよう
にして生成されるベースバンド信号では、すでに線形性
が失われているために、第３図のような適応等化器を適
用することが不可能である。従って、この場合には、適
応等化された再生信号を得ることはできない。

本発明は、この様な問題点を解決することを課題として
なされたものであり、伝送路の特性による周波数ずれに
も拘らず、良好な信号誤り率を確保して、適応等化を実
行することが可能な適応等化器を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、受信信号
を取り込み等化信号として出力する適応フィルタ部と、
等化信号を直交／極座標変換して位相成分を出力する第
１の座標変換回路と、位相成分を所定シンボル時間だけ
遅延させて遅延位相成分を生成する遅延素子と、位相成
分と遅延位相成分との位相差を算出し回転位相成分とし
て出力する位相差算出部と、回転位相成分に基づき所定
の判定基準により判定を行い、シンボルを再生して再生
信号として出力する判定器と、再生信号と遅延位相成分
とを比較して現在のずれ位相成分を算出する位相位置算
出部と、現在のずれ位相成分を極／直交座標変換してず
れ位相の同相成分及び直交相成分を生成する第２の座標
変換回路と、ずれ位相の同相成分及び直交相成分と等化
信号とに基づき誤差信号を生成する誤差算出部と、誤差
信号に基づき適応フィルタ部のフィルタ係数を更新する
係数更新部と、を含むことを特徴とする。

また、請求項（２）記載の適応等化器は、誤差信号に係
る情報を収集観測して受信信号に含まれる周波数ずれを
検出して出力する周波数ずれ検出部を含むことを特徴と
する。

［作用］ 本発明の適応等化器においては、適応フィルタ部に受信
信号が取り込まれ等化信号として出力されると、この等
化信号は第１の座標変換回路により直交／極座標変換さ
れ、位相成分が出力される。

さらに、遅延素子により、位相成分が所定シンボル時間
だけ遅延され、遅延位相成分として生成される。

これら位相成分及び遅延位相成分は、位相差算出部に取
り込まれ、その位相差が算出される。この位相差、すな
わち回転位相成分は、前回と今回のシンボルの位相差の
他、誤差成分として波形歪みの成分、雑音成分、周波数
ずれ成分を含んでいる。

この回転位相成分は、判定器に取り込まれ、判定器は回
転位相成分に基づき所定の判定基準により判定を行う。

この判定により、現在の受信信号に対応するシンボルが
再生され、再生信号として出力される。

一方、位相位置算出部は、再生信号と遅延位相成分とを
比較して、現在のずれ位相成分を算出する。この現在の
ずれ位相成分は、第２の座標変換回路により極／直交座
標変換される。この結果、ずれ位相の同相成分及び直交
相成分が生成される。

さらに、このずれ位相の同相成分及び直交相成分は、誤
差算出部に供給され、これと等化信号とに基づき誤差信
号が生成される。そして、係数更新部により誤差信号に
基づき適応フィルタ部のフィルタ係数か更新される。

従って、受信信号に周波数変換部の周波数ずれ等の影響
があり、位相が回転している場合にも、直交／極座標変
換によりこの影響を併せ評価して、適応等化動作が実現
される。

また、請求項（２）においては、誤差信号に係る情報が
周波数ずれ検出部により収集観測され、受信信号に含ま
れる周波数ずれが検出・出力される。

［実施例］ 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明
する。なお、第３図乃至第６図に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。

第１図には、本発明の一実施例に係る適応等什器の構成
が示されている。

この図に示される適応等化器は、前述の従来例と同様、
適応フィルタ部１０、誤差算出部１４及び係数更新部１
６を備えると共に、適応フィルタ部１０の出力である等
化信号を直交／極座標変換する座標変換回路（１）３２
と、座標変換回路（１）３２から出力される信号の位相
成分を所定時間ｎＴ（ｎ：整数）だけ遅延させる遅延素
子３４と、座標変換回路（１）３２からの位相成分と遅
延素子３４からの位相成分との位相差を求める位相差算
出部３６と、位相差算出部３６から出力される位相差に
基づき、現在の等化信号ひいては受信信号の表すシンボ
ルを判定再生する判定器３８と、を含んでいる。

さらに、この実施例においては、遅延素子３４により遅
延された位相成分及び判定器３８により再生された再生
信号を取り込み現在のずれ位相成分を算出する位相位置
算出部４０と、位相位置算出部４０により算出されたず
れ位相成分を極／直交座標変換して、同相成分及び直交
相成分を生成する座標変換回路（２）４２と、が設けら
れている。座標変換回路（２）４２は、誤差算出部１４
に接続されており、誤差算出部１４は係数更新部１６の
他、周波数ずれ検出部４４に接続されている。

次に、この実施例の動作について説明する。

まず、適応フィルタ部１０に取り込まれた受信信号は、
係数更新部１６により更新されるフィルタ係数で等化処
理を施された上で、等化信号として座標変換回路（１）
３２に供給される。座標変換回路（１）３２は、この等
化信号について本発明の特徴に係る直交／極座標変換を
施し、位相成分を抽出する。

座標変換回路（１）３２から出力された位相成分は位相
差算出部３６においてｎシンボル時間前め位相（遅延素
子３４により遅延された位相成分）との差が求められ、
判定器３８に入力される。ここで判定器３８の動作を周
波数ずれかない場合とある場合について説明する。なお
、ここでは説明のため波形歪み及び雑音はないものとす
る。

第２図には、本実施例の動作が、周波数ずれかない場合
とある場合とに分けて示されており、第２図（ａ）〜（
Ｃ）には周波数ずれかない場合、第２図（ｄ）〜（ｆ）
には、ある場合が示されている。また、これらの図のう
ち、第２図（ａ）及び（ｄ）には時刻１−０の、第２図
（ｂ）及び（ｅ）には時刻ｔｍｎＴの、第２図（ｃ）及
び（ｆ）には時刻ｔ〜２ｎＴの信号配置がそれぞれ示さ
れている。

まず、周波数ずれかない場合、各時刻の位相をＱ’　　
　ｎＴ、　　２ｎＴとすると、ｔ−ｎＴ、　　ｔθ　　
θ　　　θ 一２ｎＴにおける位相差は（θ。Ｔ−θｏ）。

（θ２ｎＴ−〇ｎＴ）となる。このようにｎＴ前との位
相差を求めると、雑音等がない理想的な場合には、その
位相差は０６９０°　１８０゜２７０°の４種類の値を
とることになり、求めた位相差がこの４種類のうちどの
値に最も近いかにより判定を行うことができる。図に示
した場合では、ｔ−ｎＴでは２７０’　　　ｔ−２ｎＴ
では１８０″と判定される。

次に、周波数ずれがある場合について説明する。

この場合にも同様に位相差を求め、それを判定する。第
２図（ｅ）に示される時刻ｔ−−ｎ　Ｔの場合には、ｎ
Ｔ前の位相位置１１０−４からずれているものの、周波
数ずれかない場合と同じ判定結果が得られる。一方、第
２図（ｆ）に示される時刻ｔ＝２ｎＴの場合においては
、位相位置１１０２からのずれにより、前述の判定方法
では判定誤りが発生してしまう。

このように判定された判定器３８の出力は、ｎシンボル
時間前の位相とともに位相位置算出部４０に入力される
。位相位置算出部４０においては、判定器３８の出力を
基に現在の位相の位置か推定される。

第２図（ｅ）の場合を例にとると、ｔ−０（ｎＴ前）の
位相位置１１０−１と判定結果（２７０″）とから位相
位置は４１０の点であることが推定される。従ってこの
ときの誤差はベクトル５１０で表される。同様に、第２
図（、ｆ　）の場合には推定される位相位置は４２０、
誤差はベクトル５２０となる。この図の場合では波形歪
み、雑音がないことを仮定しているため、求められる誤
差は周波数ずれの成分のみとなり、ｔ−ｎＴの場合とｔ
−２ｎＴの場合の誤差は等しくなる。波形歪み、雑音が
ある場合には、周波数ずれ成分にこれらの値が加わった
ものが誤差として求められる。

座標変換回路（２）４２は、この位相位置の推定値を直
交座標系に変換し、対応する同相成分及び直交相成分を
生成する。誤差算出部１４は、この同相成分及び直交相
成分と、現在の等化信号と、を取り込み、両者の位相差
に対応する誤差信号を生成する。これらは係数更新部１
６に誤差信号として供給され、係数更新部１６は従来と
同様の方法により適応フィルタ部１００乗算器２０及び
２４の係数を更新する。この場合、誤差信号は第２図（
Ｃ）に示されるベクトル５１０に対応する。

従って、この実施例における誤差信号は、従来例によっ
ても補償可能な伝送路の伝送歪によって生じる成分の他
、周波数ずれによる位相ずれ分を含んでいる。

なお、実際には雑音による位相ずれも存在するが、雑音
はガウス的であると見なせるため、ある程度の期間観測
すればその影響を除去可能である。

さらに、この実施例においては、周波数ずれ検出部４４
により位相差に対応する誤差信号が取り込まれ、一定時
間この誤差信号が観測され、周波数ずれによる位相ずれ
から周波数ずれが検出される。周波数ずれ検出部４４は
、この周波数ずれに係る情報を外部に出力し、この情報
により例えば周波数変換部の周波数補正が可能になる。

なお、以上の説明はＱＰＳＫ変調により行ったが、他の
変調方式でも良いことはいうまでもない。

また、適応フィルタ部１０としては以上の説明のＩＩＲ
フィルタにかえ、ＦＩＲフィルタを用いてもよい。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、等化信号を直交
／極座標変換して極座標系により判定し、さらに回転角
を求めて直交座標系により誤差信号を生成するようにし
たため、周波数ずれ等によって生じる位相ずれを含めて
誤差信号を生成することかでき、周波数ずれの発生時に
も適応等化を行ってより良好にシンボルを再生すること
が可能になる。

また、請求項（２）においては、周波数すれを検出して
外部に報知し、周波数補正等に供することが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る適応等什器の構成を
示すブロック図、 第２図は、この実施例における判定、誤差算出動作を示
す図であって、第２図（ａ）、第２図（ｂ）、第２図（
ｃ）は、それぞれ時刻ｔ−Ｑ。 ｎＴ、２ｎＴにおける周波数ずれかない場合のＩＱ平面
図、第２図（ｄ）、第２図（ｅ）、第２図（ｆ）は、そ
れぞれ時刻ｔ−Ｑ、ｎＴ、２ｎＴにおける周波数ずれが
ある場合のＩＱ平面図、第３図は、従来における適応等
化器の一例構成を示すブロック図、 第４図は、この従来例における誤差算出動作を示す図、 第５図は、この従来例において仮定する伝送路モデル図
、 第６図は、実際の伝送路の構成図である。 １０　・・・　適応フィルタ部 １４　・・・　誤差算出部 ３２　・・・　座標変換回路（１） ３４　・・・　遅延素子 ３６　・−・　位相差算出部 ３８　・・・　判定器 ４０　・・・　位相位置算出部 ４２　・・・　座標変換回路（２） ４４　・・・　周波数ずれ検出部 Ｑ （０）η大１丈（゛叡■↑・０ （ｄ）用浪Ｆず収ありｔ・０ （ｂ）　司；皮ｔ、ず＊ＡＬｚ　７ｇ６Ｔ（ｅ）　４Ｌ
Ｙ（−ｍｈｙ　ｔ−ｎＴ （ｃ）Ｍ７ｆ−′″’ｆ’？＜’、ｉｂ　ｔ□２ｎＴ　
　　（ｆ）４１Ｂ（，３，νｔ　＝　２ｎＴｊｖｆｇａ
い浸講淋を 第２図 欽」才・」、ＪｔＪＡ 第３図 ＡＬわ）Ｍ１工 第４図 り菱〕ト例つＡ云止−ｖトＬチル 第５図 χ庁りちム各 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）受信信号を取り込み等化信号として出力する適応
   フィルタ部と、 等化信号を直交／極座標変換して位相成分を出力する第
   １の座標変換回路と、 位相成分を所定シンボル時間だけ遅延させて遅延位相成
   分を生成する遅延素子と、 位相成分と遅延位相成分との位相差を算出し回転位相成
   分として出力する位相差算出部と、回転位相成分に基づ
   き所定の判定基準により判定を行い、シンボルを再生し
   て再生信号として出力する判定器と、 再生信号と遅延位相成分とを比較して現在のずれ位相成
   分を算出する位相位置算出部と、 現在のずれ位相成分を極／直交座標変換して位相ずれの
   同相成分及び直交相成分を生成する第２の座標変換回路
   と、 位相ずれの同相成分及び直交相成分と等化信号とに基づ
   き誤差信号を生成する誤差算出部と、誤差信号に基づき
   適応フィルタ部のフィルタ係数を更新する係数更新部と
   、 を含むことを特徴とする適応等化器。
2. （２）請求項（１）記載の適応等化器において、前記誤
   差信号に係る情報を収集観測して、受信信号に含まれる
   周波数ずれを検出して出力する周波数ずれ検出部を含む
   ことを特徴とする適応等化器。