(57)【要約】【課題】搬送波電力対雑音電力比であるＣ／Ｎが変化しても、正確な収束判定を実施することができる適応等化器を得ることを目的とする。【解決手段】硬判定データと軟判定データの誤差に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定回路４を設けるように構成した。これにより、収束判定回路５がＣ／Ｎの値に応じた収束判定用の閾値で収束状態を判定することができるようになり、その結果、Ｃ／Ｎが変化しても、正確な収束判定を実施することができる効果を奏する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の信号列とタップ係数を積和演算して、その演算結果である軟判定データを出力する等化器と、上記等化器から出力された軟判定データに対する硬判定を実施し、その判定結果を示す硬判定データと当該軟判定データの誤差を計算する誤差計算手段と、上記誤差計算手段により計算された誤差に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定手段と、上記閾値設定手段により設定された閾値と上記タップ係数の変化量の差とを比較して収束判定を実施し、その判定結果を考慮して上記受信信号の信号列と上記誤差計算手段により計算された誤差から上記タップ係数を更新する係数更新手段とを備えた適応等化器。
【請求項２】
受信信号の信号列とタップ係数を積和演算して、その演算結果である軟判定データを出力する等化器と、上記等化器から出力された軟判定データに対する硬判定を実施し、その判定結果を示す硬判定データと当該軟判定データの誤差を計算する誤差計算手段と、上記誤差計算手段により計算された誤差に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定手段と、上記閾値設定手段により設定された閾値と上記誤差計算手段により計算された誤差の変化量とを比較して収束判定を実施し、その判定結果を考慮して上記受信信号の信号列と上記誤差計算手段により計算された誤差から上記タップ係数を更新する係数更新手段とを備えた適応等化器。
【請求項３】
閾値設定手段は、誤差計算手段により計算された誤差の絶対値が大きい程、大きな閾値を設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の適応等化器。
【請求項４】
誤差計算手段により計算された誤差の絶対値を算出する絶対値算出回路と、上記絶対値算出回路により算出された誤差の絶対値の平均値を求める平均化回路と、上記平均化回路により求められた平均値が大きい程、大きな閾値を設定する設定回路とから閾値設定手段が構成されていることを特徴とする請求項３記載の適応等化器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数選択性フェージング環境下におけるビット誤り率特性を改善する適応等化器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル無線通信においては、電波が周囲の地形や地物から反射、回折、散乱を受け、これらのマルチパス伝搬による多重遅延波の影響で周波数選択性フェージングが発生することがある。この周波数選択性フェージング環境下では、受信信号強度が周波数依存性を持ち、波形歪みを生じることから、通常の同期検波や遅延検波を行った場合には所望のビット誤り率特性を得ることは難しい。周波数選択性フェージング環境下での特性を改善するための技術の一つとして、適応等化器が知られている。
【０００３】
適応等化器を動作させるための適応アルゴリズムには、最小２乗平均アルゴリズム（以後、ＬＭＳアルゴリズムと称す）やゼロ・フォーシングアルゴリズムなどが知られている。これらのアルゴリズムには、ステップサイズパラメータと呼ばれる収束速度と残留誤差に係わるパラメータが存在する。ステップサイズパラメータを大きくすると収束速度が速くなるが残留誤差が大きくなり、ステップサイズパラメータを小さくすると残留誤差が小さくなるが収束速度が遅くなる。
【０００４】
そこで、適応等化器の収束状態を判定できれば、最初はステップサイズパラメータを大きく設定し、その後、適応等化器が収束したときにステップサイズパラメータを小さく設定することによって、残留誤差を小さく抑えながら、収束速度を改善することが可能となる。
適応等化器の収束判定には様々な手法が考えられるが、以下の特許文献１には、タップ係数の変化量の差を固定の閾値と比較することで収束判定を実施する適応等化器が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−１１６４３４号（第５頁から第６頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の適応等化器は以上のように構成されているので、タップ係数の変化量の差を固定の閾値と比較することで収束判定を実施する。しかし、搬送波電力対雑音電力比（以後、Ｃ／Ｎと称す）が変化したときにも、相対的にタップ係数の変化量が増減するため、そのタップ係数の変化量の差を固定の閾値と比較しても、正確な収束判定を行うことができなくなる課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、Ｃ／Ｎが変化しても、正確な収束判定を実施することができる適応等化器を得ることを目的とする。
【０００８】
【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、硬判定データと軟判定データの誤差に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定手段を設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による適応等化器を示す構成図であり、図において、等化器１は受信信号であるベースバンド信号の信号列とタップ係数更新回路６により更新されたタップ係数を積和演算して、その演算結果である軟判定データを出力する。判定器２は等化器１から出力された軟判定データに対する硬判定を実施し、その硬判定結果を示す硬判定データを出力する。複素減算器３は等化器１から出力された軟判定データと判定器２から出力された硬判定データとの複素減算を実施して、その減算結果である誤差信号を出力する。なお、判定器２及び複素減算器３から誤差計算手段が構成されている。
【００１０】
閾値設定回路４は複素減算器３から出力された誤差信号に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定手段を構成している。収束判定回路５は閾値設定回路４により設定された閾値とタップ係数更新回路６により更新されたタップ係数の変化量の差とを比較して収束判定を実施する。タップ係数更新回路６は収束判定回路５の判定結果を考慮して、ベースバンド信号の信号列と複素減算器３から出力された誤差信号とからタップ係数を更新する。なお、収束判定回路５及びタップ係数更新回路６から係数更新手段が構成されている。
【００１１】
図２は閾値設定回路４の内部構成を示す構成図であり、図において、絶対値算出回路１１は複素減算器３から出力された誤差信号の絶対値を算出し、平均化回路１２は絶対値算出回路１１により算出された誤差信号の絶対値の平均値を求める。設定回路１３は予め平均値と閾値の対応関係を示すテーブルを記憶し、そのテーブルを参照して、平均化回路１２により求められた平均値に対応する閾値を出力する。
【００１２】
図３は収束判定回路５の内部構成を示す構成図であり、図において、メモリ２１はタップ係数更新回路６により更新されたタップ係数を格納し、複素減算器２２はタップ係数更新回路６により更新された最新のタップ係数とメモリ２１に格納されている１単位時間前のタップ係数との複素減算を実施する。絶対値算出回路２３は複素減算器２２の複素減算結果であるタップ係数の変化量の絶対値を算出し、メモリ２４はタップ係数の変化量の絶対値を格納する。
【００１３】
減算器２５は絶対値算出回路２３により算出された最新のタップ係数の変化量の絶対値とメモリ２４に格納されている１単位時間前のタップ係数の変化量の絶対値との減算を実施して、その変化量の絶対値の差分を出力する。コンパレータ２６は減算器２５から出力された変化量の絶対値の差分と閾値設定回路４により設定された閾値を比較し、その変化量の絶対値の差分の方が小さい場合には“収束”、大きい場合には“未収束”を示す判定結果を出力する。
なお、メモリ２１、複素減算器２２、絶対値算出回路２３、メモリ２４、減算器２５及びコンパレータ２６は、タップ係数の個数と同数だけ用意されている。
多数決回路２７は各タップのコンパレータ２６から出力された判定結果の多数決判定を実施し、“収束”の判定結果の方が多い場合には“収束”、“未収束”の方が多い場合には“未収束”を示す判定結果をタップ係数更新回路６に出力する。
【００１４】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、説明の便宜上、変調方式として４相位相変調（以後、ＱＰＳＫと称す）を用いる場合を例にして説明する。
等化器１は、ベースバンド信号を受信すると、そのベースバンド信号を蓄積し、そのベースバンド信号におけるフェージングの影響を軽減するため、過去数シンボル分の信号列とタップ係数更新回路６により更新されたタップ係数を積和演算して、その演算結果である軟判定データを出力する。
【００１５】
ここで、時刻ｎにおけるベースバンド信号をｕ（ｎ）、時刻ｎにおけるｋ番目のタップ係数をｈ（ｋ，ｎ）、時刻ｎにおける軟判定データをｙ（ｎ）、等化器１のタップ数をＭとすると、ｙ（ｎ）は式（１）のように表される。ただし、＊は複素共役、×は複素乗算を表す。
【数１】
2004356741.tif 000003
【００１６】
判定器２は、等化器１から軟判定データを受けると、その軟判定データに対する硬判定を実施し、その硬判定結果を示す硬判定データを出力する。
例えば、ＱＰＳＫの信号点を（±Ｘ，±Ｘ）とすると、軟判定データの実部が正ならば硬判定データの実部を＋Ｘ、軟判定データの実部が負ならば硬判定データの実部を−Ｘとして出力する。また、軟判定データの虚部が正ならば硬判定データの虚部を＋Ｘ、軟判定データの虚部が負ならば硬判定データの虚部を−Ｘとして出力する。
【００１７】
複素減算器３は、判定器２が硬判定データを出力すると、等化器１から出力された軟判定データと判定器２から出力された硬判定データとの複素減算を実施して、その減算結果である誤差信号を出力する。
ここで、時刻ｎにおける硬判定データをｄ（ｎ）、時刻ｎにおける誤差信号をｅ（ｎ）とすると、ｅ（ｎ）は式（２）のように表される。ただし、−は複素減算を表している。
ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ（ｎ）                      （２）
【００１８】
閾値設定回路４は、複素減算器３から誤差信号を受けると、その誤差信号の絶対値が大きい程、大きな閾値を設定する。
即ち、閾値設定回路４の絶対値算出回路１１は、複素減算器３から出力された誤差信号の絶対値を算出する。
例えば、時刻ｎにおける誤差信号の実部をｅ＿Ｉ（ｎ）、虚部をｅ＿Ｑ（ｎ）、時刻ｎにおける誤差信号の絶対値を｜ｅ（ｎ）｜とすると、｜ｅ（ｎ）｜は式（３）のように表される。
【数２】
2004356741.tif 000004
ここでは、誤差信号の絶対値を用いる場合について説明したが、誤差信号の絶対値の２乗を用いるようにしてもよい。
【００１９】
閾値設定回路４の平均化回路１２は、絶対値算出回路１１が誤差信号の絶対値を算出すると、その誤差信号の絶対値の平均値を求める。
例えば、平均化にＫシンボルの移動平均を用いる場合、時刻ｎにおける誤差信号の絶対値の平均値を｜ｅ（ｎ）｜ａｖｅとすると、｜ｅ（ｎ）｜ａｖｅは式（４）のように表される。
【数３】
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【００２０】
閾値設定回路４の設定回路１３は、予め、平均値が大きい程、大きな閾値が対応付けられている平均値と閾値の対応関係を示すテーブルを記憶し、そのテーブルを参照して、平均化回路１２により求められた平均値に対応する閾値を出力する。
ここでは、テーブルを参照して、平均値に対応する閾値を出力するものについて示したが、これに限るものではなく、例えば、単調に増加する一次関数や二次関数に平均化回路１２により求められた平均値を代入して、その平均値に対応する閾値を算出するようにしてもよい。
【００２１】
収束判定回路５は、上記のようにして閾値設定回路４が閾値を設定すると、その閾値とタップ係数更新回路６により更新されたタップ係数の変化量の差とを比較して収束判定を実施する。
即ち、収束判定回路５の複素減算器２２は、タップ係数更新回路６により更新された最新のタップ係数とメモリ２１に格納されている１単位時間前のタップ係数との複素減算を実施する。
例えば、時刻ｎにおけるｋ番目のタップ係数の変化量をｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）とすると、ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）は式（５）のように表される。ただし、−は複素減算を表す。
ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）＝ｈ（ｋ，ｎ）−ｈ（ｋ，ｎ−１）  （５）
ｋ＝１，２，・・・，Ｍ
【００２２】
収束判定回路５の絶対値算出回路２３は、複素減算器２２の複素減算結果であるタップ係数の変化量の絶対値を算出し、そのタップ係数の変化量の絶対値をメモリ２４に格納する。
例えば、時刻ｎにおけるｋ番目のタップ係数の変化量の実部をｈｄｉｆ＿Ｉ（ｋ，ｎ）、虚部をｈｄｉｆ＿Ｑ（ｋ，ｎ）、時刻ｎにおけるｋ番目のタップ係数の変化量の絶対値を｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）｜とすると、｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）｜は式（６）のように表される。
【数４】
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【００２３】
収束判定回路５の減算器２５は、絶対値算出回路２３により算出された最新のタップ係数の変化量の絶対値とメモリ２４に格納されている１単位時間前のタップ係数の変化量の絶対値との減算を実施して、その変化量の絶対値の差分を出力する。
例えば、時刻ｎにおけるｋ番目のタップ係数変化量の絶対値の差を｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）｜ｄｉｆとすると、｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）｜ｄｉｆは式（７）のように表される。
｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）｜ｄｉｆ
＝｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ）｜−｜ｈｄｉｆ（ｋ，ｎ−１）｜  （７）
ｋ＝１，２，・・・，Ｍ
【００２４】
収束判定回路５のコンパレータ２６は、減算器２５から出力された変化量の絶対値の差分と閾値設定回路４により設定された閾値を比較し、その変化量の絶対値の差分の方が小さい場合には“収束”、大きい場合には“未収束”を示す判定結果を各タップの収束判定結果として出力する。
収束判定回路５の多数決回路２７は、各タップのコンパレータ２６から収束判定結果を受けると、それらの収束判定結果の多数決判定を実施し、“収束”の判定結果の方が多い場合には“収束”、“未収束”の方が多い場合には“未収束”を示す判定結果をタップ係数更新回路６に出力する。
【００２５】
タップ係数更新回路６は、収束判定回路５の判定結果を考慮して、ベースバンド信号の信号列と複素減算器３から出力された誤差信号とから、ＬＭＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムにしたがってタップ係数を更新する。適応アルゴリズムにＬＭＳアルゴリズムを用いる場合、タップ係数は式（８）に従って更新される。ただし、μはステップサイズパラメータ、＋は複素加算を表している。
ｈ（ｋ，ｎ＋１）＝ｈ（ｋ，ｎ）＋μ・ｕ（ｎ−ｋ＋１）×ｅ＊（ｎ）      （８）
ｋ＝１，２，・・・，Ｍ
【００２６】
なお、タップ係数更新回路６は、収束判定回路５の判定結果が“未収束”を示している間は、ステップサイズパラメータμを大きな値に設定し、収束判定回路５の判定結果が“収束”を示すと、ステップサイズパラメータμを小さな値に設定することにより、残留誤差を小さく抑えながら、収束速度を改善する。
収束判定回路５の判定結果は、ビットタイミング再生回路や搬送波再生回路など、他の復調回路の制御などにも利用可能である。
【００２７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、硬判定データと軟判定データの誤差に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定回路４を設けるように構成したので、収束判定回路５がＣ／Ｎの値に応じた収束判定用の閾値で収束状態を判定することができるようになり、その結果、Ｃ／Ｎが変化しても、正確な収束判定を実施することができる効果を奏する。
【００２８】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による適応等化器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
閾値設定回路４ａは図１の閾値設定回路４と同様にして収束判定用の閾値を設定する閾値設定手段を構成し、内部の平均化回路１２により求められた誤差信号の絶対値の平均値も出力する（図５を参照）。
収束判定回路７は閾値設定回路４ａにより設定された閾値と閾値設定回路４ａの平均化回路１２により求められた誤差信号の絶対値の平均値から収束判定を実施する。なお、収束判定回路７は係数更新手段を構成している。
【００２９】
図６は収束判定回路７の内部構成を示す構成図であり、図において、メモリ３１は閾値設定回路４ａの平均化回路１２により求められた誤差信号の絶対値の平均値を格納し、減算器３２は平均化回路１２により求められた最新の平均値とメモリ３１に格納されている１単位時間前の平均値との減算を実施して誤差信号の変化量を出力する。絶対値算出回路３３は減算器３２から出力された誤差信号の変化量の絶対値を算出する。平均化回路３４は絶対値算出回路３３により算出された誤差信号の変化量の絶対値を平均化し、その絶対値の平均値を出力する。コンパレータ３５は平均化回路３４から出力された絶対値の平均値と閾値設定回路４ａにより設定された閾値を比較し、その絶対値の平均値の方が小さい場合には“収束”、大きい場合には“未収束”を示す判定結果を出力する。
【００３０】
上記実施の形態１では、収束判定回路５が閾値設定回路４により設定された閾値とタップ係数更新回路６により更新されたタップ係数の変化量の差とを比較して収束判定を実施するものについて示したが、収束判定回路７が閾値設定回路４ａにより設定された閾値と誤差信号の変化量とを比較して収束判定を実施するようにしてもよい。
【００３１】
具体的には、収束判定回路７の減算器３２は、閾値設定回路４ａの平均化回路１２により求められた最新の誤差信号の絶対値の平均値と、メモリ３１に格納されている１単位時間前の平均値との減算を実施して、誤差信号の変化量を出力する。
収束判定回路７の絶対値算出回路３３は、減算器３２が誤差信号の変化量を出力すると、その誤差信号の変化量の絶対値を算出する。
例えば、時刻ｎにおける誤差信号の絶対値の平均値を｜ｅ（ｎ）｜ａｖｅ、時刻ｎにおける誤差信号の変化量の絶対値を｜ｅｄｉｆ（ｎ）｜とすると、｜ｅｄｉｆ（ｎ）｜は式（９）のように表される。
｜ｅｄｉｆ（ｎ）｜＝｜｜ｅ（ｎ）｜ａｖｅ−｜ｅ（ｎ−１）｜ａｖｅ｜  （９）
【００３２】
収束判定回路７の平均化回路３４は、絶対値算出回路３３が誤差信号の変化量の絶対値を算出すると、その誤差信号の変化量の絶対値を平均化して、その変化量の絶対値の平均値を出力する。例えば、平均化にＫ’シンボルの移動平均を用いる場合、時刻ｎにおける変化量の絶対値の平均値を｜ｅｄｉｆ（ｎ）｜ａｖｅとすると、｜ｅｄｉｆ（ｎ）｜ａｖｅは式（１０）のように表される。
【数５】
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【００３３】
収束判定回路７のコンパレータ３５は、平均化回路３４が変化量の絶対値の平均値を出力すると、その変化量の絶対値の平均値と閾値設定回路４ａにより設定された閾値を比較し、その絶対値の平均値の方が小さい場合には“収束”、大きい場合には“未収束”を示す判定結果をタップ係数更新回路６に出力する。
【００３４】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様に、Ｃ／Ｎが変化しても、正確な収束判定を実施することができる。
また、収束判定回路７は一組のコンパレータ３５等を搭載すればよく、上記実施の形態１における収束判定回路５のように、タップ係数の個数だけコンパレータ２６等の組を用意する必要がないので、上記実施の形態１よりも回路規模を小さくすることができる効果を奏する。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、硬判定データと軟判定データの誤差に応じて収束判定用の閾値を設定する閾値設定手段を設けるように構成したので、Ｃ／Ｎの値に応じた収束判定用の閾値で収束状態を判定することができるようになり、その結果、Ｃ／Ｎが変化しても、正確な収束判定を実施することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による適応等化器を示す構成図である。
【図２】閾値設定回路の内部構成を示す構成図である。
【図３】収束判定回路の内部構成を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による適応等化器を示す構成図である。
【図５】閾値設定回路の内部構成を示す構成図である。
【図６】収束判定回路の内部構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１  等化器、２  判定器（誤差計算手段）、３  複素減算器（誤差計算手段）、４  閾値設定回路（閾値設定手段）、４ａ  閾値設定回路（閾値設定手段）、５  収束判定回路（係数更新手段）、６  タップ係数更新回路（係数更新手段）、７  収束判定回路（係数更新手段）、１１  絶対値算出回路、１２  平均化回路、１３  設定回路、２１  メモリ、２２  複素減算器、２３  絶対値算出回路、２４  メモリ、２５  減算器、２６  コンパレータ、２７  多数決回路、３１メモリ、３２  減算器、３３  絶対値算出回路、３４  平均化回路、３５  コンパレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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