JPH04208707A - 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］ この発明は、高速ディジタル移動体通信において、周波
数選択性フェージングによる波形歪によってもたらす伝
送特性の劣化を抑える目的で使用する適応等化器に関す
るものである。

（従来の技術〕 移動体通信のような伝送路の速い変動に追従し、等化器
の初期設定が短時間のトレーニングプロセスで行えるベ
ースバンド波形適応等化器の種類の一つとして「判定帰
還形通応等化器による陸上６動通信の周波数選択性フェ
ージング補償特性」　（電子情報通信学会論文誌Ｂ−１
１、Ｖｏｌ。

Ｊ７２−Ｂ−１１、Ｎｏ、１０　　ｐｐ、５１３−５２
３１９８９年１０月）に記載されている判定帰還形適応
等化器が知られている。

′ｔＳ７図は上記の如く判定帰還形通応等化器を示す構
成図である。図において、（１）はタップ間隔が一定遅
延時間丁ｐ秒でタップがＬ個であるフィードフォワード
部のトランスバーサルフィルタ（以下ＦＦ部と称す）、
（２）はタップ間隔が一定遅延時間Ｔ秒でタップ数が（
Ｍ−Ｌ）個であるフィードバック部のトランスバーサル
フィルタ（以下ＦＢ部と称す）、（３）はＦＦ部（１）
の出力データとＦＢ部（２）の出力データを加算する加
算器、（４）は加算器（３）の出力信号系列を１秒毎に
識別する判定器、（５）はＦＦ部（１）とＦＢ部（２）
のタップ係数を１秒毎に定めるタップ係数更新回路、（
６）はＦＢ部（２）の入力信号系列を判定器（４）の出
力信号系列と既知信号系列とに切り替えるスイッチ回路
、（７）はＦＦ部（１）の入力信号系列入力端子、（８
）は既知信号系列入力端子、（９）は判定帰還形適応等
化器の出力信号端子である。

また、第８図は上記構成の判定帰還形適応等化器を用い
た受信系の構成を示すもので、図において、（１０）は
受信アンテナ、（１１）は検波部、（１２）はＡ／Ｄ変
換器、（１３）はフレーム同期回路、（１４）はクロッ
ク再生回路、（１５）はバッファメモリ回路、（１６）
は第１図に示す判定帰還形適応等化器を含む等化部、（
１７）は出力端子である。

さらに、第９図は移動体通信等に用いられる信号のバー
ストフォーマットの例で、（１８）は判定帰還形通応等
化器のトレーニングやフレーム同期をとるために用いる
既知信号系列、（１９）はランダムデータ部である。

次に動作について説明する。第８図において、受信波は
受信アンテナ（ｌＯ）によって取り込まれ検波部（１１
）でベースバント信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器（
１２）によってディジタル信号に変換される。そして、
この信号はバッファメモリ回路（１５）に取り込まれ、
フレーム同期回路（１３）でフレーム同期を行った後に
等化部（１６）に送られる。

このとき、クロック再生回路（１４）で再生したクロッ
クは、バッファメモリ回路（１５）、等化部（１６）に
供給されている。

等化部（１６）内の第７図に示す判定帰還形適応等化器
では、バースト先頭の既知信号系列（１８）を用いて伝
送路の特性を推定しくトレーニングモート）、その後に
ランダムデータ部（１９）の等化を行う（トラッキング
モード）。このとき、ＦＢ部（２）の入力信号系列はス
イッチ回路（６）にて、トレーニングモード時では既知
信号系列入力端子より人力される既知信号系列、トラッ
キングモード時には判定器（４）の出力信号系列とに切
り換えられる。

タップ係数更新回路（５）では、判定帰還形適応等化器
の入力信号系列、既知信号系列または判定器（４）の出
力信号系列、加算器（３）の出力信号系列を用い、カル
マンフィルタアルゴリズム（ＲＬＳアルゴリズム）に従
い、１シンボル毎にＦＦ部（１）とＦＢ部（２）のタッ
プ係数を更新する。

次に、このタップ係数更新アルゴリズムについて説明す
る。時刻ｔ＝ｎＴにおける等化量への入力信号ベクトル
をＸ、（ｎ）　、タップ係数をＣＭ（ｎ）　、等止器出
力をＩ　（ｎ）、希望出力をｄ　（ｎ）、誤差信号をｅ
　（ｎ）とする。ここで、ＸＭ　（ｎ）　、ＣＭ　（ｎ
）　、　Ｉ　（ｎ）、ｄ　（ｎ）は、同相、直交チャネ
ルを示す複素数となる。また、判定帰還形適応等化器の
ＦＦ部（１）のタップ数をし、総タップ数をＭとすると
ｘＭ（ｎ）　＝　［ｙ＋”　（ｎ）　、ｙ２”　（ｎ）
　、　−、ｙＬ”　（ｎ）　。

ｄ、責ｎ）　、ｄ２”　（ｎ）　、　−、ｄＭ−シ責ｎ
）］”　（１）ｃｉｉ（ｎ）　　＝　［Ｃ＋”（ｎ）、
Ｃ２’（ｎ）、　・、ＣＭ″（ｒ＋）］　　　（２）１
（ｎ）　　＝ＣＭ″（ｎ−１）　ＸＭ　（ｎ）　　　　
　　　　　（３）ｅ（ｎ／ｎ−１）　＝　ｄ（ｎ）　−
１（ｎ）　＝　ｄ（ｎ）　−Ｃｉｉ’（ｎ−１）　Ｘｍ
（ｎ）となる。ここで（”）は、複素共役転置行列（又
はベクトル）を表す。また、ｄ　（ｎ）は、トレーニン
グモートでは既知信号系列となり、トラッキングモード
では判定器（４）　の出力信号系列となる。そして、次
式で表される評価間数εを最小にするタップ係数ＣＭ　
（ｎ）が求める値となる。

ε＝Σ　λ０すｅ″（ｉ／ｎ）　　ｅ　（ｉ／ｎ）　　
　　　　（５）＋１１１ ここで、人は忘却係数（０＜λ≦１）を表す。

（５）式を最小にするＣＭ　（ｎ）は、ＣＭ　（ｎ）　
＝　Ｒ−’　（ｎ）　Ｄ　（ｎ）　　　　　　　　　　
　（６）ｐ−’　（ｎ）　＝　Ｒ（ｎ）　＝Σ　λ’−
’　ＸＭ　（ｉ）　ＸＭ’　（ｉ）＋δλ’Ｉ　　（δ
：正定数）（７） Ｄ（ｎ）−Σ　　λ’−’　ＸＭ　（ｉ）　ｄ’　（ｉ
）　　　　　　　（８）１＝１ となり、さらに時刻ｔ　＝　（ｎ−１）　Ｔの時のＣＭ
（ｎ−１）、Ｐ　（ｎ−１）から時刻ｔ＝ｎＴの時のＣ
Ｍ　（ｎ）を漸化的に求めるアルゴリズムは、以下のよ
うになる。

Ｋ　（ｎ）　＝　Ｐ　（ｎ−１）　ＸＭ　（ｎ）　／　
［λ＋ＸＭ”（ｎ）　Ｐ（ｎ−１）　ＸＭ（ｎ）］ｐ　
（ｎ）　＝　［Ｐ　（ｎ−１）　−Ｋ　（ｎ）　ＸＭ″
（ｎ）　Ｐ　（ｎ−１）］　　　　（１０１ＣＭ（ｎ）
　＝　Ｃｉｉ　（ｎ−１）十Ｋ（ｎ）　ｅ責ｎ／ｎ−１
）　　　　　（１１）Ｐ（０）−δ−’Ｉ、　（：Ｍ（
０）＝　Ｏ（１２）ここて、Ｋ　（ｎ）はカルマンケイ
ン、Ｐ　（ｎ）はタップ係数の推定誤差共分散行列とな
る。

上記アルゴリズム中の忘却係数えは、伝送路変動へのア
ルゴリズムの追従性を決定するパラメータであり、λく
１とすることによって、過去のデータの影響は指数関数
的に減少してゆき、λを小さくすることによって伝送路
の速い変動に追従可能となる。しかし、λが小さくなる
につれて今度は、ＣＭ　（ｎ）の推定に用いるデータ量
が少なくなることにより、等化誤差が増えて行く。

その結果、伝送路の変動の速度及び受信信号の１ビット
当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏの
違いによって、それぞれ等化特性が最適になる忘却係数
λが存在する。第１θ図は受信信号の１ビット当りの信
号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ、第１１図
は伝送路の変動速度を表すドツプラー周波数ｆ、ｉをパ
ラメータとしたときの忘却係数λに対する誤り率特性の
変化の一例を示す。第１Ｏ図に示すように、受信信号の
１ビット当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ
／Ｎｏが低い程、最適な忘却係数λは大きくなり、また
、第１１図に示すように、ドツプラー周波数ｆ、が大き
い程最適な忘却係数えは小さくなることがわかる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の適応等止器においては、上記忘却
係数λの値を一定値としていたので、移動体通信のよう
に、受信信号の１ビット当りのイエ号エネルギーと雑音
電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ、ドツプラー周波数ｆｄが使用
状況によって大きく変化する場合は最適な等化特性が得
られないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、伝送路の状態が使用状況によりて大きく変
化する場合でも、伝送路の状態を表す受信信号の１ビッ
ト当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ
、ドツプラー周波数ｆ、を推定し、その状態に応じてタ
ップ係数更新アルゴリズム中の忘却係数λを選択し、等
化特性がその伝送路に対して最も良くなる適応等化器を
得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る適応等化器は、タップ付き遅延回路を有
し、該タップ付き遅延回路の各タップ出力にタップ係数
を乗じて加算し該加算結果に基づいて受信波の等化を行
うように構成された適応等化器において、フィルタのカ
ップ係数値から伝送路の変動速度を推定する伝送路変動
速度推定回路と、受信信号の所定情報の値とタップ係数
値と入力信号の積和との差である誤差から受信信号と雑
音の電力比を推定する電力比推定回路と、上記伝送路変
動速度推定回路による伝送路変動速度推定値と上記電力
比推定回路による電力比推定値とからデータの時間に対
する重み付け係数を求める忘却係数設定回路と、受信信
号の所定情報の値とタップ係数価と入力信号の積和との
差と忘却係数とに基づいてフィルタのタップ係数の更新
を行うタップ係数更新回路とを備えたものである。

また、この発明に係る適応等化器は、受信信号の電界強
度を計測する電解強度計測回路と、その計測値に基づい
て伝送路の変動速度を推定する伝送路変動速度推定回路
と、上記電界強度計測回路の計測値と上記伝送路変動速
度推定値とを用いてデータの時間に対する重み付け係数
を求める忘却係数設定回路と、上記忘却係数設定回路で
設定した忘却係数を用いて受信信号の等化を行う等化部
とを備えたものである。

〔作用〕

この発明における適応等止器は、適応等化器での演算結
果であるタップ係数ＣＭと誤差信号ｅを用い、伝送路の
変動の速さをタップ係数Ｃイの変動により推定し、また
受信信号の１ビット当りの信号エネルギーと雑音電力密
度の比Ｅｂ／Ｎｏを誤差信号ｅの値によって推定するこ
とによって、伝送路の状態を把握し、その状態に応じて
適応等化器の等化特性が最も良くなると思われる忘却係
数を選択することによって等化特性を改善する。

また、この発明に係る適応等化器は、電界強度計測回路
による計測値に基づき伝送路変動速度推定により伝送路
の変動の速さを推定することによって、適応等化器の等
化特性が最も良くなると思われる忘却係数を選択するこ
とによって等化特性を改善する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本実施例に係る適応等化器の構成図を示し、第７図
と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。第
１図において、新たな構成として、（２０）はタップ係
数更新回路、（２１）はこのタップ係数更新回路（２０
）の演算結果の一つである誤差信号を入力信号とする電
力比推定回路、（２２）はタップ係数更新回路（２０）
の演算結果の−っであるタップ係数値を入力信号とする
伝送路変動速度推定回路、（２３）は電力比推定回路（
２１）および伝送路変動速度推定回路（２２）の演算結
果を人力する忘却係数設定回路を示し、上記伝送路変動
速度推定回路（２２）には第２図に示す如く分散値６１
〜δ６に対するドツプラー周波数ｆｄの対応テーブルが
、また、上記忘却係数設定回路（２３）には受信信号の
１ビット当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ
／Ｎｏとドツプラー周波数ｆｄに対応する忘却係数え１
〜λ１３の対応テーブルがそれぞれ備えられる。

次に動作について第４図に示すフローチャートを参照し
て説明する。タップ係数更新回路（２ｏ）では、従来の
技術の項で説明したように、式（４）において誤差信号
ｅ　（ｎ／ｎ−１）、式（１１）においてタップ係数Ｃ
Ｍ　（ｎ）が計算される（Ｓｌ）。タップ係数更新回路
（２０）では、受信信号の１シンボル時間毎に求めた誤
差信号ｅ　（ｎ／ｎ−１）、タップ係数ＣＭ　（ｎ）を
電力比推定回路（２１）、伝送路変動速度推定回路（２
２）にそれぞれ送出する。電力比推定回路（２１）にお
いては、上記誤差信号から受信信号の１ビツトあたりの
信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏを推定す
る。

カルマンフィルタアルゴリズム（ＲＬＳアルゴリズム）
を用いたタップ係数値の推定においては、トレーニング
モードで伝送路の推定が終了し、タップ係数値がある程
度の収束した時点での誤差値が受信信号の１ビット当り
の信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ値とな
るので、この電力比推定回路（２１）では、トレーニン
グモード時の最後の５シンボル程度の誤差の平均値を求
めその値をＥｂ／Ｎｏ推定値とし忘却係数設定回路（２
３）に送出する（５２〜５４）。

伝送路変動速度推定回路（２２）においては、トラッキ
ングモード時のＦＦ部（１）のタップ係数値の平均値を
求め、次に、その平均値の絶対値が一番犬きいタップ係
数値に対して分散を求め、そのバーストにおける伝送路
の変化量を定量的に求める。そして、第２図に示すよう
な計算機シミュレーション等で定めておいたその分散値
とドツプラー周波数ｆｄの対応表により伝送路の変動速
度を推定し、忘却係数設定回路（２３）に送出する（５
５〜Ｓ９）。

忘却係数設定回路（２３）では、第３図に示すような計
算機シミュレーション等で定めておいた忘却係数設定表
に従い、その伝送路の状態で適応等化器の等化特性が最
良になる忘却係数を決定し、その値をタップ係数更新回
路（２ｏ）に送出する（Ｓ　１０　。

５１１）。

タップ係数更新回路（２０）では、次のバーストによる
受信信号系列に対してはこの忘却係数の値を用いてタッ
プ係数更新アルゴリズムを計算する（Ｓｌｌ−５ｌｌ）
。なお、通常の高速ディジタル自動車ｍｌシステムでは
このバースト間隔は２０ｍ５ｅｃ程度なので、その間の
受信信号の１ビット当りの信号エネルギーと雑音電力密
度の比Ｅｂ／Ｎｏの変動、伝送路変動速度の変化による
最適忘却係数の変化は、忘却係数の設定精度に比べて十
分小さいと考えられるので一回前のバースト受信時の伝
送路の特性から求めた忘却係数を次バーストに使用する
ことに問題はない。

上記実施例では、受信信号の１ビット当りの信号エネル
ギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ、及び伝送路変動速
度の推定をタップ係数更新回路（２０）の演算結果より
行っていたが、この推定を他の回路の出力結果を用いて
行ってもよい。以下、そのような実施例を第５図につい
て示す。第５図は第８図と同様な受信機の構成を示し、
同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。第５
図において、（２４）は電界強度計測回路、（２５）は
電界強度計測回路（２４）を含む検波部、（２６）は電
界強度計測回路（２４）の出力信号を人力とする伝送路
変動速度推定回路、（２７）は電界強度計測回路（２４
）の出力信号と伝送路変動速度推定回路（２６）の出力
信号を入力信号とし、伝送路の状態に通した忘却係数を
選択する忘却係数設定回路、（２８）は忘却係数設定回
路（２７）で設定した忘却係数を用いて受信入力信号の
等化を従来例で示したカルマンフィルタアルゴリズムに
従って行う等化部である。

次に、上記実施例における動作を第６図に示すフローチ
ャートを参照して説明する。電界強度計測回路（２４）
等の受信信号レヘ、ル検出器は、自動車電話システムに
おけるゾーン切り替え時の指標として不可欠なものであ
り、忘却係数設定回路（２７）では受信信号の１ビット
当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏが
受信電界強度に比例するものとして、受信信号の１ビッ
ト当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ
を推定する。

伝送路変動速度推定回路（２Ｂ）では電界強度計測回路
（２４）の出力信号かある一定しベルを単位時間に交差
する回数をカウントすることによって伝送路の変動の速
さを推定しそれをドツプラー周波数ｆｄて表した後に忘
却係数設定回路（２７）にその値を伝送する（Ｓｌｌ〜
５１５）。

忘却係数設定回路（２７）では、受信信号の１ビット当
りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ、及
びドツプラー周波数ｆｄの推定値から前述した実施例の
項と同様に忘却係数を設定し、その値を等化部（２８）
に送る（５１６〜５１９）。

なお、上記実施例では、判定帰還形適応等化器の場合に
ついて示したが、ＦＢ部（２）、加算器（３）、判定器
（４）、スイッチ回路（６）、既知信号系列入力端子（
８）がない適応等化量の場合でもよい。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、受信信号の１ヒツト
当りの信号エネルギーと雑音電力密度の比Ｅｂ／Ｎｏ及
び伝送路の変動速度を推定し、伝送路の状態に応じて適
応等化器の等化特性が最良になるように適応等化器の忘
却係数の設定を行うように構成したので、等化特性の良
い適応等化器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による適応等化器の構成図
、第２図は第１図の伝送路変動速度推定回路（２２）に
備えられるドツプラー周波数推定テーブルの説明図、第
３図は第１図の忘却係数設定回路（２３）に備えらねる
忘却係数設定表のテーブルの説明図、第４図は第１図の
一実施例の全体の処理の流れ及び各回路の内部の動作を
示すフローチャート、第５図はこの発明の他の実施例を
示す構成図、第６図は第５図の実施例の全体の処理の流
わ及び各回路の内部の動作を示すフローチャート、第７
図は従来の判定帰還形適応等化器の構成図、第８図は第
７図の判定帰還形適応等化器を用いた受信機の構成図、
第９図は受信信号のバーストフォーマット図、第１０図
は受信信号の１ビット当りの信号エネルギーと雑音電力
密度の比Ｅｂ／Ｎ。 をパラメータとしたてときの判定帰還形適応等化器の忘
却係数に対する誤り率特性曲線図、第１１図はドツプラ
ー周波数をパラメータとしたときの判定帰還形適応等化
器の忘却係数に対する誤り率特性的線図である。 （２０）はタップ係数更新回路、（２１）は電力比推定
回路、（２２）は伝送路変動速度推定回路、（２３）は
忘却係数設定回路、（２４）は電界強度計測回路、（２
６）は伝送路変動速度推定回路、（２７）は忘却係数設
定回路、（２８）は等北部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　山　　崎　　宗　　秋　　−−一”１〜−二
」 ＠１図 箪２図　　　第３図 第４図 第５図 第１０図　　　　　　第１１図 １Ｎ６図 第７図 ノ 第　　８　ｒｌ！Ｊ　１３ ノ 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タップ付き遅延回路を有し、該タップ付き遅延回
   路の各タップ出力にタップ係数を乗じて加算し該加算結
   果に基づいて受信波の等化を行うように構成された適応
   等化器において、フィルタのカップ係数値から伝送路の
   変動速度を推定する伝送路変動速度推定回路と、受信信
   号の所定情報の値とタップ係数値と入力信号の積和との
   差である誤差から受信信号と雑音の電力比を推定する電
   力比推定回路と、上記伝送路変動速度推定回路による伝
   送路変動速度推定値と上記電力比推定回路による電力比
   推定値とからデータの時間に対する重み付け係数を求め
   る忘却係数設定回路と、受信信号の所定情報の値とタッ
   プ係数値と入力信号の積和との差と忘却係数とに基づい
   てフィルタのタップ係数の更新を行うタップ係数更新回
   路とを備えたことを特徴とする適応等化器。
2. （２）受信信号の電界強度を計測する電解強度計測回路
   と、その計測値に基づいて伝送路の変動速度を推定する
   伝送路変動速度推定回路と、上記電界強度計測回路の計
   測値と上記伝送路変動速度推定値とを用いてデータの時
   間に対する重み付け係数を求める忘却係数設定回路と、
   上記忘却係数設定回路で設定した忘却係数を用いて受信
   信号の等化を行う等化部とを備えたことを特徴とする適
   応等化器。