JPH0385846A - 時間的変動歪み信号用受信器 - 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】 本発明は、イコライザーと、データ信号とともに送られ
たトレーニング信号及び受信器に記憶されたトレーニン
グ信号のイメージによりチャンネル情報信号を生成しこ
の信号をイコライザーに印加するチャンネルエステイメ
ータとより成り、イコライザーにより検出されたデータ
によりチャンネル情報につき補正値を生成するチャンネ
ルトラッキング用装置を含む、時間的変動歪みデータ信
号用受信器に係り、例えば移動無線局に用いられる。

分散性伝送チャンネルより成るディジタル伝送システム
においては、データ記号の形式でセンド情報を含む伝送
信号は遅延及び位相ずれにおける差により伝送チャンネ
ルを通過する際に歪まされる。これらの歪みの結果、受
信信号に含まれるデータ記号は先行するデータ記号によ
り影響を受ける（記号間干渉）。

分散性伝送チャンネルは無線伝送システムにも誘導伝送
にもみられる。たとえば、反射により、及び無線伝送シ
ステムでは多重通路伝搬により、遅延差及び位相ずれが
生じる。たとえば移動無線システムにおいて送信及び受
信局が携帯可能な無線伝送システムにおいては特に、こ
れら歪みはさらに、時間的に変動する。信号の当初のデ
ータ内容を修復するために、受信信号を等化することが
必要になる。イコライザーが等化を実行するためのチャ
ンネル情報が伝送チャンネルの時間依存変化を追跡する
ことになるため、時間的変動歪みはその際に特殊な問題
を生じさせる。

アルフレッド・バイアーによるｒＴＤＭＡ移動無線シス
テム用適応ヴイタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）・イコライザー
における相関及び反復チャンネル評価」（ＩＴＧ報告　
１０７．１９８９年４月１２〜１４日、ニュルンベルク
、ＩＴＧ専門家会議「情報技術におけるストカスティッ
ク（Ｓｔｏｅｈａｓｔｉｓｃｈｅ）モデル及び方法ｊ３
６３〜３６８頁）と題する記事において、イコライザー
が等化の間にそれに従って追跡されるような移動無線シ
ステム用イコライザーが示されている。

受信器は、システムデータが時分割多重アクセス方法に
より伝送される複数送受信者用のディジタル伝送システ
ムの一部をなす。伝送さるべきデータはしたがって有効
データと呼ばれる。有効データの他に、いわゆるトレー
ニングシーケンスとして受信器に即時に知られるさらに
別のデータが各タイムスロットバーストでチャンネル評
価のために伝送される。ベースバンド変換及びその後の
サンプル化により、直角分Ｉ及びＱが受信入力信号から
形成され、信号ＲＡＭで緩衝される。チャンネルエステ
イメータは各タイムスロットバーストに存在するトレー
ニングシーケンスからチャンネルインパルス応答を決定
する。このチャンネルインパルス応答は係数Ｒ，Ａ　Ｍ
において緩衝され、ヴイタビ・イコライザー及びチャン
ネルトラッキング装置に印加される。記号間干渉により
歪まされた信号についてのヴイタビ・等化の原理は、Ｇ
。

Ｄ、フォーネイ「記号間干渉の存在下でのディジタルシ
ーケンスの最大可能性シーケンス評価」（１，９７２年
Ｉ　ＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓ、　ｒｎｆ、　Ｔｈ、　Ｉ　
Ｔ　−１８巻３号３６３〜３７８頁）に示されている。

ヴイタビ・イコライザーが１タイムスロツトにつき計算
されたチャンネルインパルス応答を受信すると、信号Ｒ
ＡＭにおいて緩衝された受信信号（サンプル値）の■及
びＱ要素は段階的に読み出され、ヴイタビ・イコライザ
ーにより等化される。

等比は次にヴイタビ・イコライザーにおいて実行される
受信データシーケンスの最大可能性検出の潜在的部分と
なる。ヴイタビ・イコライザーはその出力でデータ信号
と対応するデータ記号を直接供給する。、 受信信号の段階的に読み出されたサンプル値も有効デー
タの検出データ記号も、チャンネルトラッキング装置に
印加される。各サンプル値につき充分な際もしくは種々
のサンプル値の後、それぞれ、チャンネルトラッキング
装置は上記の記事に論述されている勾配アルゴリズムに
よりチャンネルインパルス応答についての新しい評価値
を決定する。チャンネルインパルス応答毎に形成される
評価値は係数ＲＡＭを介して、チャンネルトラッキング
装置及びヴイタビ・イコライザーの両者へ割当てられる
。追跡されたチャンネルインパルス応答が、一定の状況
下で、イコライザーで等化さるべきサンプル値に割り当
てられると、種々のデータ記号のシーケンス長の時間依
存のずれが考慮に入れられる。このようにして、ヴイタ
ビ・イコライザーに印加される評価値は実際のチャンネ
ルインパルス応答に極めてよく対応し、ヴイタビ・イコ
ライザーから出る等化された有効データのピットエラー
レ−１・は小さくなっている。

送信器と受信器の間の相幻速度を非常に高くしても（た
とえば移動無線器が自動車で操作される時に２００ｋｍ
／ｈ）、これはビットエラー１ノートの低下に帰結する
こととなる。

本発明の目的は、冒頭で述べたような形式の受信器での
、また送信器・受信器間の相対速度が極めて高い場合に
、受信信号におけるピットエラーレートを最小化するこ
とである。

この目的は、トレーニング信号に基づいて決定されるチ
ャンネル情報が等化及び検出さるべきデータ信号の前に
送信された後に、少なくとも一部のまたは完全な受信ト
レーニング信号がチャンネルトラッキング用装置に印加
されることにおいて達成される。

ピットエラーレートが検出データ記号の位置から独立で
あることが本発明の利点である。このようにして、有効
データシーケンスの始めでのピットエラーレートは検出
有効データシーケンスの終わりでのものと同じくらい小
さい。

以下図面を参照しながら本発明の実施例を示す。

本発明の一実施例として、各周波数チャンネルが８個の
タイムスロット０．．，７（第１図）を有するタイムス
ロット多重アクセス構成を有するような移動無線システ
ム中の受信器が選択される。

タイムスロットバーストはいわゆる通常バースト、周波
数補正バースト、同期バーストまたはアクセスバースト
を含む。第１図では通常バーストは、バーストが有効な
データ記号を伝送するのに使用される状態がタイムスロ
ット３で示される。有効なデータ記号は２個の有効デー
タシーケンスＤＩ及びＤ２においてタイムスロットに埋
め込まれる。

タイムスロットの中間にはトレーニングデータシーケン
スＴが有効データシーケンスＤＩ及びＤ２に囲まれる。

タイムスロットのデータ内容はガウス・ミニマム・シフ
ト・キイーング技術（ＧＭＳＫ）により変調される。そ
の結果、また分散性伝送チャンネルが通過されなければ
ならないので、データ信号はオリジナルデータ記号が別
々に解像されないような受信器に到達する。必要であれ
ば、データ信号は当初に送られたデータ記号に割り当て
られ、トレーニング信号は当初に送られたトレーニング
データのデータ記号に割り当てられるような時間依存評
価可能領域が与えられる。当初に送られたデータ記号を
検出するために、分散性伝送チャンネルの歪みが除去さ
れなければならない。

この目的に相応しい受信器は第２図に示される。

受信された搬送周波数信号は直角ミキサ２３により、そ
れが入力段２０を通過すると帯域周波数信号に変換され
る。そこでは、受信された信号は中間周波数ミキサ２１
及び中間周波数増幅器２２を通過、した後に増幅され選
択される。直角ミキサ２３により生成された直角信号■
及びＱはザンプルホールド回路２４によりサンプル化さ
れ、アナログ−ディジタル変換器２５によりディジタル
値に変換される。この結果、他の固有の信号処理がディ
ジタル形式で実行できる。同期装置及びトラッキングコ
ントローラ２６により、ディジタル化されたサンプル値
Ｉ及びＱは想定される受信器により処理されるべきタイ
ムスロットバーストの期間中各回毎に、第１のランダム
・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２７に記憶される。次に
処理さるべきタイムスロットバーストが到達するまでの
時間はＲＡＭ２７で得られるサンプル値の他の処理に利
用できる。

ディジタル信号処理は等化及び検出、タイムスロットバ
ーストによる相関チャンネル評価、及び反復チャンネル
トラッキングにさらに分割される。

ヴイタビ・イコライザー２９は等化及び検出に用いられ
、該イコライザーは受信器において即時チャンネル特性
についての知識を実現しながらＲＡＭに記憶された■及
びＱ要素のサンプル値から送信器により送られた有効デ
ィジタルデータを復元する。

チャンネルエステイメータ２８は各タイムスロットバー
ストに含まれるトレーニングシーケンスを評価する。ト
レーニングデータの当初送られたデータ記号シーケンス
は続出専用記憶装置（ＲＯＭ）３０において各受信器に
記憶される。トレーニングシーケンスはそれがパルス状
自己相関関数を有するように選択される。このようにし
て、チャンネルエステイメータ２８は周知のアルゴリズ
ムを実行することにより受信された信号におけるトレー
ニングシーケンスの位置を簡単に決めることができる。

ヴイタビ・イコライザーについてのこの形式のチャンネ
ルエステイメータの構成は、たとえば、Ａ、バイアー、
Ｇ、ハインリッヒ、Ｕ。

ウエレンス「狭帯域ＴＤＭＡディジタル移動無線システ
ム用の適応ヴイタビ・イコライザーにおけるビット同期
とタイミング感度Ｊ（ＩｒＩＥＥＥヴイーキュラー・テ
クニカル・コンファランス、フィラデルフィア、１９８
８年６月１５〜１７日１３７７〜３８４頁）と題する記
事に示されている。

分散性伝送チャンネルを通じて送信機からの信号ｒ　（
ｔ）は重畳され、したがってこの信号の前に既に送られ
た信号ｒ（ｔ　　ｊ＋）、、、、ｒ（ｔ−ｔ２）の受信
器に遅延されて到達した信号部分により歪まされる。伝
送チャンネルの特性に依存する一定の時間の後に、遅延
して受信器に到達した信号部分の効果はもはや重要では
なく、等化について考慮に入れる必要はない。考慮さる
べき遅延はこの間隔の間に送られたデータシーケンスの
数ｎとして表される。入力信号に含まれる歪んだトレー
ニングシーケンスのＲＯＭ３０に記憶される歪んでいな
いトレーニングシーケンスとの相関のため、チャンネル
エステイメータ２８は種より成るチャンネルインパルス
応答Ｈ（０）を決定する。これに関連して、パラメータ
の数には、１ビット間隔につき１サンプル値が形成され
るとすると、等化につき考慮されるべきデータ記号の数
ｎに対応する。

１ビット間隔につきそれ以上のサンプル値については、
ｋを得るために、ｎは１ビット間隔についてのサンプル
値の数により乗算されなければならない。この評価され
たチャンネルインパルス応答Ｈ（０）は入力パラメータ
のベクトルとしてヴイタビ・イコライザーに印加される
。

しかし、そのチャンネル特性が非常に急速に、即ちｌタ
イムスロットバーストの期間中に既に変化する伝送チャ
ンネルを有する時分割多重システムにおいては、タイム
スロットバースト中でそれに応じてチャンネルインパル
ス応答を追跡することが必要となる。次のトレーニング
信号の到達、したがってインパルス応答の新しい評価を
形成する可能性があるまで、実際のチャンネルインパル
ス応答は既にこの形式の時分割多重アクセスシステムに
おいて相当に変化している。

この目的のため、実施例は反復チャンネルトラッキング
３１用の挿入装置より成り、該装置は反復トラッキング
アルゴリズムにより、この評価を、現在のタイムスロッ
トにおいて決定されたチャンネルインパルス応答Ｈ６（
０）の評価値に基づいてタイムスロット中の各位置での
現在のチャンネルインパルス応答Ｈ＋（０）の変化に適
応させる。

本発明の実施例に含まれる反復チャンネルトラッキング
用装置は本明細書の導入部分で述べた記事で紙数を割い
て議論している。

ヴイタビ・イコライザーにより検出された有効データｂ
　（ｉ）はトランスバーサルフィルタの入力データとし
て書き込まれ、ｉ時での該フィルタ係数はインパルス応
答係数ｈｈ　　（ｉ）に対応する。

このフィルタの合成出力信号ｓ　（ｉ）はＲＯＭに記憶
された実際のサンプル値１　　（ｉ）及びＱ（ｉ）と比
較され、より複合されたエラーサイズｅ　　（ｉ）＝Ｉ
　　（ｉ）’＋ｊＱ　（ｉ）−ｓ　　（ｉ）が形成され
る。このエラーサイズｅ　（ｆ）から、どの方向にチャ
ンネルインパルス応答Ｅ（Ｉ　　（ｏ）が変化されてエ
ラーを最小化するかを示す勾配ベクトルが計算される。

この勾配ベクトルに比例する相関値ベクトルをそれぞれ
の直前に評価されたチャンネルインパルス応答Ｈｉ　　
（ｏ）に加えることにより、新しい評価値Ｈ１＋１．が
チャンネルインパルス応答につき形成される。これは実
際のチャンネルインパルス応答の充分な評価を与えるも
のである。

第３図は、ビットエラーは概してかなり多数の評価タイ
ムスロットバースト上の検出されたデータ記号の位置に
関連させられるようなビットエラー曲線を示す。垂直方
向にプロットされているのは、ピットエラーレートＢＥ
Ｒであり、水平方向のものは時間軸ｔである。このダイ
ヤグラムの上半分は時間軸に沿った再分割に時間におい
て対応するタイムスロットバーストを示す。示されたタ
イムスロットのトレーニングシーケンスＴの始めと終わ
りの各回の有効データバーストの評価の始めでのピット
エラーレートが、示されたタイムスロットの始めと終わ
りでの有効データシーケンスの処理の終わりに対して高
ければ高い程明瞭に認識できる。

トレーニング信号に基づいて決定される最初の評価Ｈ（
０）は、チャンネルインパルス応答が時間的に変動する
ので、有効データバーストの始めに存在する実際のチャ
ンネルインパルス応答を正確に示すことはできない。し
たがって、本発明の実施例では、このトレーニング信号
は、チャンネルインパルス応答の評価Ｈ（０）がＲＯＭ
に記憶されたトレーニングシーケンスの第２処理段階に
おける受信されたトレーニング信号との相関により第１
処理段階で決定された後に、有効データバーストの前に
配置される。第３処理段階では、上述の如く、有効デー
タバーストの等化及び検出、及びチャンネルインパルス
応答の関連するトラッキングが実行されるが、今はトレ
ーニング信号の全シーケンスと有効データシーケンスの
それが行われる。処理段階の順序は中央制御器２６によ
り制御される。

トレーニング信号のトラッキング中、ヴイタビ・イコラ
イザにより与えられる等化データシーケンスではなく　
ＲＯＭ３０において受信器で記憶されたトレーニングデ
ータシーケンスがチャンネルトラッキング装置に印加さ
れる。これは第２図において、中央制御器２６により制
御される切り換えスイッチ３２により象徴的に示され、
このスイッチはＲＯＭ３０の出力を反復チャンネルトラ
ッキング３１用装置のデータ入力に接続する。トラッキ
ングアルゴリズムが有効データ部分に到達したなら、ヴ
イタビ・イコライザー２９により等化・検出された有効
データ記号すがチャンネルトラッキング用装置に印加さ
れる。スイッチ３２は次に第２図に示される状態をとる
。これは、チャンネルトラッキング動作中にトレーニン
グ信号においてエラーのないデータ記号が反復チャンネ
ルトラッキングに用いられることが保証されるという点
で有利である。また、これはこの場合のイコライザーは
トレーニング信号を等化及び検出しなくてもよいという
点でさらに有利である。中央制御器２６により制御され
たイコライザー／検出器２９は、受信信号のこの部分は
省略する。これにより、処理時間と電力消費が可能な限
り節約される。

実施例においては、トレーニング信号は２つの有効デー
タシーケンスの間に挿入される。かくて示された処理は
実施例において２回実行される。

他方、トレーニング信号に続く有効データシーケンスＵ
２を等化するため、上述の如く、トレーニング信号有効
データシーケンスの前に配置され、反復チャンネルトラ
ッキングがトレーニング信号の始めで開始される。トレ
ーニングシーケンスの前にある第１データ信号Ｄ１を処
理するため、トレーニング信号はこれら第１データ信号
Ｄ１の後に配置され、結果として生じた全シーケンスは
ミラー反転され、ミラー反転されたトレーニング信号は
また等化さるべき全信号の始めに配置される。

このミラー反転された全信号はまた上述の方法で処理さ
れる一方、この時に反復チャンネルトラッキング動作ト
レーニング信号の終わりとともに開始し、全信号はほぼ
逆に処理される。

データ信号ＤＩ及びＤ２は、検出されたデータ信号ＤＩ
及びＤ２がそこに印加される他の処理段階（図示せず）
により再度組合されて当初のデータシーケンスになる。

第４図はタイムスロット中の実際のチャンネルインパル
ス応答Ｈ，（０）の変化を曲線によりダイヤグラムで示
したものである。チャンネルインパルス応答の評価Ｈ，
（ｏ）はそれぞれ小さな×印または小さな丸で表されて
いる。チャンネルインパルス応答はに個の各パラメータ
より成るので、この表示は概略的なものにすぎない。明
瞭にするために、チャンネルインパルス応答のトラッキ
ングＨ（０）は第２の有効データ信号Ｄ２についてのみ
表される。Ｈ（０）はトレーニング信号の間にチャンネ
ルエステイメータにより決定される伝送チャンネルのチ
ャンネルインパルス応答の評価を示す。

この評価Ｈ（０）はそれでもトレーニング信号Ｔの間の
チャンネルインパルス応答の変化の平均値と対応するこ
とは明らかである。反復チャンネルトラッキングがこの
評価（ｉ＝１３）から開始されると、これは小さな×印
で表される追跡チャンネルインパルス応答の変化に帰結
する。これら×印は、複数のトラッキング（ｉ＝１６）
の後までチャンネルインパルス応答の実際の変化に接近
しない。初期値Ｈ（０）がトレーニング信号（１９）の
始まりとともに開始される場合には、チャンネルインパ
ルス応答の評価は小さな×印により形成される評価曲線
から現れる。

チャンネルインパルス応答につき決定された初期評価と
最後のトレーニング信号が処理されるまでの実際のチャ
ンネルインパルス応答の間の差は反復チャンネルトラッ
キング用装置により減少することが明らかに認められる
。したがって、第２有効データシーケンスＤ２　（ｉ＝
１３）の処理が開始されると、チャンネルインパルス応
答の各評価と実際のチャンネルインパルス応答の差は有
効データ評価の曲線に示されるのと同じ位小さくなる。

チャンネルインパルス応答の時間的変動に依存して、特
定の状況下では、トレーニング信号の一部（約半分また
は最後の３分の１）で反復チャンネルトラッキングを実
行することでも充分である。

通例、単一の処理装置が等化及び検出、チャンネル評価
及び反復チャンネルトラッキングその他これに直結した
ディジタル信号処理に用いられる。

上述の処理は、この形式の信号処理装置が用いられる受
信器でもまた簡単に実現しつる。たとえば、反復チャン
ネルトラッキングのプログラムの一部を実行する際、ま
ずＲＯＭに記憶されたトレーニングデータシーケンスが
、またこの段階が終了すると、ＲＡＭに記憶されたサン
プル値が、たとえばアドレス情報信号を伝送することに
より信号処理装置に印加される。

【図面の簡単な説明】

第１図は時分割多重フレーム及び時分割多重フレームの
タイムスロットの系統図、 第２図は受信器の回路配置の系統図、 第３図はビットエラー速度ダイヤグラム、第４図はチャ
ンネルインパルス応答曲線の変化を示す図である。 ２０−人力段、２１　・中間周波数ミキサ、２２中間周
波数増幅器、２３　゛直角ミキサ、２４　・−サンプル
ホールド回路、２５−・アナログ−ディジタル変換器、
２６　＝中央制御器、２７・・・ランダムアクセス記憶
装置（Ｒ，ＡＭ）　、２８−チャンネルヱスティメータ
、２９−・ヴイタビ・イコライザー３０　読出専用メモ
リ（ＲＯＭ）　、３１−反復チャンネルトラッキング装
置、３２−・切り換えスイッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）イコライザーと、データ信号とともに送られたト
   レーニング信号及び受信器に記憶されたトレーニング信
   号のイメージによりチャンネル情報信号を生成しこの信
   号をイコライザーに印加するチャンネルエスティメータ
   とより成り、イコライザーにより検出されたデータによ
   りチャンネル情報信号用の補正値を生成するチャンネル
   トラッキング用装置を含む受信器であって、等化及び検
   出さるべきデータ信号の前に、少なくとも一部のまたは
   完全な受信トレーニング信号がチャンネルトラッキング
   用装置に印加されることを特徴とする時間的変動歪みデ
   ータ信号用受信器。
2. （２）チャンネルトラッキング装置に印加されるトレー
   ニング信号は受信器に記憶されたトレーニング信号であ
   ることを特徴とする請求項１記載の受信器。
3. （３）チャンネルトラッキング装置においてトレーニン
   グ信号の処理中に復元されるイコライザー／検出器（２
   ９）のデータは評価されないことを特徴とする請求項１
   又は２記載の受信器。