JPH06120856A - 波形等化器およびダイバーシティ受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】現在の伝搬路の状況に応じて必要とする波形等
化器の更新アルゴリズムや等化ダイバーシティの動作モ
ードを知らせることによって、消費電力の予測をし残り
通話時間の正確な予測をおこなう。 【構成】アルゴリズム選択器からの切り換え信号を一定
期間保持する切換信号保持回路回路を設け、波形等化器
の外部の制御回路へその保持した信号を伝えることを可
能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル無線伝送を行
う移動体通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル無線通信装置は例えば図１に
示すような構成を持つ。１は送話器、２は音声符号器、
３は送信信号処理回路、４は変調器、５は送信ミクサ、
６は送信電力増幅器、７は送受分波器、８はアンテナ、
９は受信ミクサ、１０は増幅器、１１は復調器、１２は
受信信号処理回路、１３は音声復号器、１４は受話器、
１５は周波数シンセサイザ、１６は制御回路、１７は表
示装置、１８はキー入力装置である。

【０００３】送話音声は送話器１で送話信号に変換さ
れ、音声符号器２でディジタル信号に変換された後、圧
縮、符号化される。次に送信信号処理回路３に送られ、
誤り訂正符号などを付加されたのちディジタル信号の送
信フォーマットに変換されて変調器４に送られる。変調
器４ではたとえばπ／４シフトＱＰＳＫ変調がおこなわ
れ、送信ミクサ５、送信電力増幅器６、送受分波器７を
経てアンテナ８から送信波として空間に送出される。一
方、受信波はアンテナ８で受信されて、送受分波器７を
経て受信ミクサ９でＩＦ信号に変換され、増幅器１０で
増幅されたのち復調器１１に入力される。復調器１１で
はＩＦ信号は検波されベースバンド信号に変換された後
ディジタル信号に復調され、受信信号処理回路１２で、
受信データフォーマットからデータを抽出し、誤り訂正
処理を行う。その後、音声復号器１３で音声信号を復号
し受話器１４で受話信号に再生される。周波数シンセサ
イザ１５は局発周波数を送信ミキサ５、受信ミクサ９に
あたえるもので、それぞれ送信、受信周波数を一定の間
隔で設定することができる。制御回路１６は装置全体を
制御するものであり、シンセサイザ１５の周波数設定、
送信信号処理回路３、受信信号処理回路１２の制御、表
示装置１７やキー入力装置１８の入出力制御、通信プロ
トコル制御などを行う。一般に、この制御回路はＣＰＵ
で構成される。

【０００４】このディジタル伝送方式の無線通信装置で
は複数の伝搬路を経てきた受信波によってマルチパスフ
ェージングが起こり波形歪が生じる。この波形歪によっ
て伝送誤りが生じる。この伝送誤りはある一定以上の誤
りが生じるとその後の誤り訂正回路でも訂正不可能とな
り、その結果として音声品質の劣化やデータ誤りが生じ
る。この対策として波形等化器を用いる方式が検討され
ている。この波形等化器は受信波からマルチパスフェー
ジングによる波形歪を打ち消し、伝送誤りの劣化を防止
することが可能である。この波形等化器を設ける位置と
して様々な方式が考えられているが、たとえば復調部に
設ける方式がある。この一例として、例えば適応型のト
ランスバーサルフィルタを使用した判定帰還型波形等化
器が知られている（アイ・イー・イー・イー・トランザ
クションズ・オン・コミュニケーションズ（ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡ
ＴＩＯＮＳ）ＣＯＭ−１９巻３号、１９７１年、２８１
〜２９３ページ）。

【０００５】波形等化器を用いた復調器の構成の一例を
図２に示す。図２は同期検波方式と呼ばれている検波回
路をもちいて上記波形等化器を接続し、復調器を構成し
たものである。２１は乗算器、２２は発振器、２３は移
相器、２４は低域通過フィルタ、２５はＡ／Ｄ変換器、
２６はメモリ、２７は波形等化器である。入力のＩＦ信
号は例えば４５５ｋＨｚの変調がかかっており、受信機
が持つ４５５ｋＨｚの発振器２２から生成される信号お
よびそれをπ／２だけ移相器２３で移相された信号とそ
れぞれ２つの乗算器２１において乗算する。その後、そ
れぞれ低域通過フィルタ２４を経て複素ベースバンド信
号に変換される。さらにＡ／Ｄ変換器２５においてそれ
ぞれの値をディジタル信号へ変換され、一定期間だけメ
モリ２６に記憶される。その後このディジタル信号を波
形等化器２６に入力し波形等化処理をおこなって、受信
データを復調する。このとき、メモリ２６に記憶された
信号は必要に応じて幾度も読み出して波形等化器２７に
送ることができる。

【０００６】次に波形等化器の具体的な一例を示す。図
３は波形等化器の一つである判定帰還型波形等化器のブ
ロック図である。判定帰還型波形等化器は前方等化器３
０、後方等化器３１を持ち、これらはそれぞれ２つのト
ランスバーサルフィルタ３２、３３、これらのフィルタ
のタップ係数をそれぞれ更新する２つのタップ係数更新
器３４、３５から構成される。また、トランスバーサル
フィルタ３２の出力信号からトランスバーサルフィルタ
３３の信号を減算する減算器３６、誤差信号算出器３８
とデータ判定器３７と参照信号メモリ３９ならびにデー
タ復号器４０をもつ。

【０００７】波形等化器への入力信号である受信信号
は、トランスバーサルフィルタ３２に入力され、ここ
で、タップ係数との畳み込み積分によって出力信号が作
成される。その出力信号は、加算器３６においてトラン
スバーサルフィルタ３３で作成された出力信号と加算さ
れて、いわゆる推定信号が作成される。推定信号はデー
タ判定器３７および誤差信号算出器３８に入力される。
データ判定器３７では推定信号の値を変調方式に応じて
レベル比較などをおこなうことによってデータ判定し、
理想的な値に変換される。この値はトランスバーサルフ
ィルタ３３に入力されるとともに、誤差信号算出器３８
に入力される。トランスバーサルフィルタ３３では、ト
ランスバーサルフィルタ３２と同様に畳み込み積分によ
って出力信号が作成され、加算器３６に入力される。ま
た、データ復号器４０ではデータ判定器３７の出力信号
を復調データ信号に変換して出力される。

【０００８】このとき、トランスバーサルフィルタ３２
および３３のタップ係数は、伝搬路の変動に追従するよ
う適応的に更新される。更新アルゴリズムとしては様々
な方式が提案されているが、代表的なものとしてＬＭＳ
(Least Mean Square)法やＲＬＳ(Recursive Least Squa
re)法がある。これらのタップ係数更新アルゴリズムに
よってタップ係数は伝搬路変動に適応的に収束し、入力
信号との畳み込み積分で算出される信号は、マルチパス
による波形歪を適応的に補償した信号となる。すなわち
タップ係数が収束した状態での推定信号は受信信号から
マルチパスフェージングに起因する波形歪が除去された
ものである。こうして波形等化器を用いることによって
マルチパスフェージングに起因する歪を補償し、伝送誤
り率の向上がはかれる。

【０００９】上記に述べた２つの更新アルゴリズムで、
ＲＬＳはＬＭＳに比較し高速な伝搬路変動での追従能力
に優れているものの、大きな演算量を要しそれを実現す
るにあたって、ＬＭＳより多くの消費電力を要する。

【００１０】一方で、伝搬路の状況を見てみると、伝搬
路の変動の速度から更新アルゴリズムはＲＬＳが必要な
場合とＬＭＳで充分な場合に分けられる。さらにはマル
チパスがほとんどなく等化器を用いないでも充分良好な
伝搬路である場合がある。したがって、等化器は必要最
小限の動作を行うことによって、低消費電力化を図り、
電池で駆動する携帯端末に於いては小型軽量化と通話時
間の増加をもたらすことができる。

【００１１】ところで、電池で駆動する携帯端末にとっ
て、残り通話時間は大きな問題であり、それをユーザに
知らせる事ができると通話途中で回線が切れることを未
然に防ぐことができ非常に便利である。この残り時間を
算出するにあたり、通常は今までの通話時間の積算をお
こなって表示し残り通話時間の予測をユーザに判断させ
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、残り電池容量
が正確に分かっていても、伝搬路の状態によって等化ア
ルゴリズムを切り換えることによって消費電力が大きく
異なる動作をおこなう回路があると、残り通話時間の正
確な予測が難しい。

【００１３】本発明の目的は伝搬路の状態によって消費
電力が大きく異なる等化動作を行う波形等化器を用いた
場合でも、消費電力の予測を正確に行い、残り通話時間
を正確にユーザに知らせることのできる携帯端末を提供
することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、等化器のタップ係数更新アルゴリズムを選択するア
ルゴリズム選択器４１とその切り換え信号を保持する選
択情報保持回路４２を設け、その保持した信号をＣＰＵ
などの消費電力を算出する制御回路に伝送することを可
能とする。

【００１５】

【作用】上記、等化器のアルゴリズム選択器４１の切り
換え信号を一定期間保持し、それをＣＰＵ等の制御手段
に伝送する。ＣＰＵなどの制御回路は上記等化器の動作
している更新アルゴリズムを知る事によって、等化器の
消費電力を知る事が出来、残りの電池容量から残り通話
時間を算出し、表示装置などにその残り通話時間を表示
する。

【００１６】それによって、ユーザは例えば通話前に残
り通話時間を知る事によって、通話中に電池切れによる
回線の切断を予防する事ができる。

【００１７】

【実施例】図４は本発明の第一の実施例を示したブロッ
ク図である。４３は判定帰還型波形等化器、４１はアル
ゴリズム選択器、４２は選択情報保持回路である。

【００１８】次に、図４を用いて、本実施例の動作を説
明する。基本動作は従来の技術の項で述べた判定帰還型
等化器の動作と同一である。まずＬＭＳでの更新アルゴ
リズムでタップ係数の収束動作をおこなう。このときア
ルゴリズム選択器４１において、誤差信号算出器３８か
ら算出される誤差信号の大きさがある一定値より大であ
れば、伝搬路の変動が激しくＬＭＳでの更新が間に合わ
ないと判断し、更新アルゴリズムをＲＬＳへ切り替える
信号を発生する。その信号をうけて、タップ係数更新器
３４、３５において、更新アルゴリズムをＲＬＳへ切り
替える。また、ＬＭＳでの誤差信号の大きさが一定値よ
り小さい場合には等化動作を行わない場合の誤差信号を
もとめ、その誤差信号が一定値より小さい値であれば等
化動作を行わない。このとき、選択情報保持回路４２に
おいてその選択した信号を１スロット期間保持する。例
えばＬＭＳでは１、ＲＬＳでは２の値を、また、等化動
作を行わない場合は０などの値を保持する。その保持し
た信号を等化器４３から外部の回路、例えばＣＰＵなど
の制御回路へと伝えることを可能とする。ＣＰＵなどの
制御回路はその値に対応した消費電力の大きさをあらか
じめ記憶しておくことによって、現在の波形等化器の消
費電力の大きさを知ることができる。すなわち、更新ア
ルゴリズムの違い、あるいは等化動作を行うか、行わな
いかの違いによって異なる波形等化器の消費電力の大き
さをＣＰＵなどの制御回路に伝えることができる。その
結果、ＣＰＵ等の制御回路は、残りの電池容量、または
今までの通話時間などから残り通話時間を正確に予測す
ることができ、携帯端末が持っている表示装置１７にそ
の残り通話時間を表示することによってユーザに知らせ
ることができる。

【００１９】また、第二の実施例として図５に示したよ
うに選択情報保持回路４２の代わりに、ＬＭＳ平均動作
率算出器４４と、ＲＬＳ平均動作率算出器４５を設ける
ことによって、一定時間でのＬＭＳとＲＬＳの平均動作
率を算出し、この値をＣＰＵなどの制御回路に伝えるよ
うにする。これによって、ＣＰＵなどの制御回路はＬＭ
Ｓ、ＲＬＳの平均動作率ならびに等化動作を行わない非
動作率を知ることができ、頻繁にアルゴリズムの切り替
えが行われる伝搬路の場合においても、正確に残り通話
時間の予測を行うことができる。また、図４に示した第
一の実施例においてもＣＰＵなどの制御回路において、
一定時間での平均動作率を算出する事によっても、第二
の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２０】本発明は異なる２つのアンテナと受信回路
をもったダイバーシティ受信機において、伝搬路の状況
に応じて消費電力が異なる複数のダイバーシティ方式を
切り換える場合にも同様の効果をもたらすことができ
る。それを第三の実施例として等化ダイバーシティを用
いた例を図６に示す。

【００２１】まず、ダイバーシティの構成と動作につい
て説明する。３０ａはブランチ＃１の受信信号を入力と
する前方等化器、３０ｂはブランチ＃２の受信信号を入
力とする前方等化器である。３６ａ、３６ｂは加算器、
５１はブランチ選択器、５２は切替情報保持回路であ
る。

【００２２】メモリから読み出されたブランチ＃１及び
ブランチ＃２の受信信号はそれぞれ前方等化器３０ａ、
３０ｂに入力され、それらの出力は加算器３６ａで加算
される。また、その結果と後方等化器３１の出力信号と
を加算器３６ｂにおいて加算されいわゆる推定信号が算
出される。この推定信号をデータ判定器３７に入力し、
変調方式に応じてレベル判定などでデータ判定を行っ
て、理想的な信号に変換する。これをデータ復号器４０
において復調データに変換する。このときデータ判定器
の前後の差分信号がいわゆる誤差信号であり、この誤差
信号をもとに、従来の技術の項で挙げたタップ係数の更
新アルゴリズムによって、前方等化器及び後方等化器の
タップ係数を更新し収束動作を行う。

【００２３】この様な、構成での等化ダイバーシティ受
信機では等化ダイバーシティ方式には様々な方式が提案
されている。そのひとつである等化合成ダイバーシティ
方式では例えば、図７に示すように、２系統のブランチ
の信号と帰還信号を一つのトランスバーサルフィルタと
みなして一つの更新アルゴリズムによって一括してタッ
プ係数の更新をおこなう。図７では２ブランチの前方等
化器３０ａおよび３０ｂ、さらに後方等化器３１を一つ
にまとめて示してある。それぞれの前方等化器３０ａお
よび３０ｂと、後方等化器３１では遅延素子５４及び５
５と乗算器５６、加算器５３から構成される。加算器５
３はそれぞれのトランスバーサルフィルタの加算器と図
６での加算器３６ａ、３６ｂとをまとめたものである。
それぞれのトランスバーサルフィルタでは入力信号と係
数Ｃ10〜Ｃ3nとの畳み込み積分が行われ、それぞれの畳
み込み積分の和、すなわち推定信号が算出さる。この結
果、トランスバーサルフィルタのタップ数はダイバーシ
ティによるブランチ数の増加にともなって長くなり、そ
の結果演算量の増大を招く欠点がある。

【００２４】また、２つの前方等化器のいずれか一方、
例えば、信号レベルの大きい方の前方等化器のみの動作
を行い、他方の前方等化器は動作を停止させることによ
って通常の一つのブランチのみの判定帰還型波形等化器
の動作のように動作させる選択等化ダイバーシティ方式
もある。選択等化ダイバーシティ方式では等化合成ダイ
バーシティの方式に比較するとデータ誤り率の点で劣る
ものの、演算量はダイバーシティを用いない判定帰還型
波形等化器と同一の演算量で済むために、消費電力の点
で優れている。

【００２５】したがって、伝搬路の状況に応じてこれら
のダイバーシティ方式切り換えて用い、必要最小限の消
費電力で動作させた方が通話時間の増加を図ることがで
きる。

【００２６】つぎに、この２つの等化ダイバーシティ方
式の選択手順を第８図に示したフローで説明する。

【００２７】まずブランチ＃１の受信信号のレベルと一
定値（Ｌ１）を比較する。ブランチ＃１の受信信号レベ
ルが大きければ、つぎにブランチ＃１とブランチ＃２の
受信信号レベルを比較し、それぞれ、大きい方のブラン
チの受信信号のみを用いた波形等化動作を行う。また、
ブランチ＃１の受信信号が一定値（Ｌ１）より、小さい
場合は、次にブランチ＃２の受信信号レベルと一定値
（Ｌ１）の比較をおこない、ブランチ＃２の受信信号レ
ベルの方がおおきければ、ブランチ＃２の受信信号を用
いた波形等化動作を行う。一定値（Ｌ１）の信号の方が
大きければ、２つのブランチの受信信号を用いた合成ダ
イバーシティ方式を選択する。すなわち、ブランチ＃１
およびブランチ＃２の受信レベルを調べ、いずれか少な
くとも一方のブランチの受信レベルが一定値（Ｌ１）よ
り大きければ、大きい方のブランチを用いた波形等化器
を採用する。２つのブランチともに、一定値（Ｌ１）よ
り小さければ、２つのブランチを用いた等化ダイバーシ
ティ方式を用いて、等化動作を行う。このとき一定値Ｌ
１についてはあらかじめ設定されているものとする。こ
のような処理の流れによって伝送路の状態が良い場合は
消費電力の大きな等化ダイバーシティ方式の動作を避
け、必要最小限度の消費電力で動作させることができ
る。

【００２８】このとき、波形等化器とダイバーシティを
用いた復調器において複数の動作を伝搬路の状態によっ
て選択的に変化させる場合、その動作状態を切り換え情
報保持回路５２にその選択した信号を１スロット期間保
持する。

【００２９】例えば、ブランチ＃１の受信信号を用いた
波形等化動作では１、ブランチ＃２の受信信号を用いた
波形等化動作では２の値を、等化合成ダイバーシティ方
式では０などの値を保持する。さらにその保持した信号
を等化器４３から外部の回路、例えばＣＰＵなどの制御
回路へと伝えることを可能とする。ＣＰＵなどの制御回
路はその値に対応した消費電力の大きさをあらかじめ記
憶しておくことによって、現在の消費電力の大きさを知
ることができる。すなわち、ダイバーシティ方式の違い
によって異なる復調器の消費電力の大きさをＣＰＵなど
の制御回路に伝えることができる。その結果、ＣＰＵ等
の制御回路は、残りの電池容量、または今までの通話時
間などから、残り通話時間を正確に予測することがで
き、携帯端末が持っている表示装置１７にその残り通話
時間を表示することによってユーザに知らせることがで
きる。

【００３０】第３の実施例では２ブランチのダイバーシ
ティについて説明したが、３ブランチ以上を有するダイ
バーシティについても本実施例を適用することができ
る。さらには第２の実施例で述べたように複数のダイバ
ーシティ方式の平均動作率をそれぞれ算出する回路を設
けてそれをＣＰＵ等の制御回路に伝える方法や、あるい
は第一の実施例で述べた等化ダイバーシティの波形等化
器のタップ係数の更新アルゴリズムを切り換える方法を
つけ加える方法も考えられる。これらは、いずれも本発
明に含まれるものである。

【００３１】以上の３つの実施例を挙げて説明したよう
に、波形等化器やダイバーシティの動作モードの状態を
ＣＰＵなどの制御回路に知らせるようにすることによっ
て消費電力の予測を正確に計算する事が可能となる。そ
の結果、電池で駆動するの携帯端末などに於いて残り通
話時間の予測を正確に行う事が可能となる。

【００３２】なお、実施例で示した波形等化器の具体的
実現手段として、ディジタル回路で実現する方法、ある
いはＭＰＵ(Micro Processing Unit)やＤＳＰ(Digital
Signal Processer)をもちいてソフトウェアで実現する
方法、あるいは双方を組み合わせた形で実現する方法が
ある。しかしいずれも、本実施例で示した信号処理の流
れで実現されるものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、波形等化器の更新アル
ゴリズム、またはダイバーシティの動作モードをＣＰＵ
等の制御部が知る事が可能となり、正確な消費電力の予
測を行う事によって、電池を用いる携帯電話機において
残り通話時間または、残り待ち受け時間の予測が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディジタル無線通信装置の構成を示したブロッ
ク図である。

【図２】復調器の構成を示したブロック図である。

【図３】従来の判定帰還型等化器のブロック図である。

【図４】本発明の第一の実施例を示したブロック図であ
る。

【図５】本発明の第二の実施例を示したブロック図であ
る。

【図６】本発明の第三の実施例を示したブロック図であ
る。

【図７】本発明の第三の実施例におけるトランスバーサ
ルフィルタの構成を示したブロック図である。

【図８】本発明の第三の実施例における方式選択の流れ
を示した図である。

【符号の説明】

３０…前方等化器、 ３１…後方等化器、 ３８…誤差信号算出器、 ３２、３３…トランスバーサルフィルタ、 ３４、３５…タップ係数更新器、 ４１…アルゴリズム選択器、 ４２…ＬＭＳ平均動作率算出器、 ４３…ＲＬＳ平均動作率算出器、 ４４…判定帰還型等化器のブロック図、 ４５…選択情報保持回路、 ５０…等化ダイバーシティのブロック図、 ５１…ブランチ選択器、 ５２…切換情報保持回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】適応フィルタと、前記適応フィルタのタッ
   プ係数を更新する複数のアルゴリズムとを有し、前記複
   数のアルゴリズムを伝搬路の状況に応じて切り換える波
   形等化器において、その切り替え信号を報知する手段を
   持つ事を特徴とする波形等化器。
2. 【請求項２】伝搬路の状況に応じて等化器の動作を行う
   か停止するかを切り換える波形等化器において、その切
   り換え信号を報知する手段を持つことを特徴とする波形
   等化器。
3. 【請求項３】複数の伝搬路を経てきた信号受信を復調す
   る機能をもち、伝搬路の状況に応じて、消費電力の異な
   る複数のダイバーシティ方式を切り替えるダイバーシテ
   ィ受信装置において、その切り替え信号を報知する手段
   を持つ事を特徴とするダイバーシティ受信装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２及び３に記載の等化器およ
   びダイバーシティ受信復調器において、複数の動作方式
   の平均動作率をそれぞれ算出し報知する手段を持つこと
   を特徴とする波形等化器およびダイバーシティ受信装置
5. 【請求項５】波形等化器またはそれを備えたダイバーシ
   ティ受信装置から報知される切り換え信号または平均動
   作率から消費電力を算出することを特徴とする請求項４
   に記載の波形等化器およびダイバーシティ受信装置