(57)【要約】【課題】等化処理による発散を排除するとともに、等化器の高速な収束を可能とする自動等化システムを提供する。【解決手段】ディジタル無線通信システムの受信装置のベースバンド信号を自動等化し自動等化されたディジタル信号を出力する自動等化システムにおいて、ベースバンド信号の波形を受けて自動等化を行う自動等化器３０２と、ベースバンド信号を受ける遅延器３０３と、自動等化器３０２の出力信号の自己相関度を計算する相関器３０４と、相関器３０４で計算された自己相関度に応じて、自動等化器３０２の出力信号と遅延器３０３の信号出力信号を選択する判定器３０５とを備えることで、受信動作の安定度を高めた自動等化システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル無線通信システムの受信装置のベースバンド信号を自動等化し自動等化されたディジタル信号を出力する自動等化システムにおいて、前記ベースバンド信号の波形を受けて自動等化を行う自動等化器と、前記ベースバンド信号を受ける遅延器と、前記自動等化器の出力信号の自己相関度を計算する相関器と、前記相関器で計算された自己相関度に応じて、前記自動等化器の出力信号と前記遅延器の出力信号を選択する判定器と、を備えたことを特徴とする自動等化システム。
【請求項２】
請求項１記載の自動等化システムにおいて、自動等化の異常機能を検出する手段として、前記相関器の出力の自己相関度を所定のしきい値と比較し、そのしきい値範囲を超えた場合、前記判定器にて、前記自動等化器の出力は異常信号と判断し、等化処理されていない前記遅延器の出力信号を選択することを特徴とする自動等化システム。
【請求項３】
請求項１記載の自動等化システムにおいて、自動等化の異常機能を検出する手段として、前記相関器の出力の自己相関度を所定のしきい値と比較し、そのしきい値範囲を超えた場合、前記判定器にて、前記自動等化器の出力は異常信号と判断し、自動等化器のフィルタタップ係数を初期化することを特徴とする自動等化システム。
【請求項４】
請求項１記載の自動等化システムにおいて、自動等化の異常機能を検出する手段として、前記相関器の出力の自己相関度を所定のしきい値と比較し、そのしきい値範囲を超えた場合、前記判定器にて、前記自動等化器の出力は異常信号と判断し、自動等化器のフィルタタップ係数更新を一時的に停止することを特徴とする自動等化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル無線通信システムにおいて、受信時に受信信号を波形等化するための自動等化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンド通信の普及にともない、家庭内やオフィスで簡単にネットワークを構築して大量なデータのやりとりを行う通信が可能となってきた。また、データを手軽に扱える通信手段として無線による通信が機器の低価格化、および小型化により急速に普及してきている。このような通信技術の発展により、パソコン等の情報データから家庭内の画像、音声データまで無線通信による情報のやりとりが容易に実現する環境が整いつつある。しかし、無線通信では、通信環境によってデータ転送の品質が左右され、壁などの障害物や電子レンジ等の外部電波によって所望の電波に乗せた情報の欠如やエラーの発生が顕著である。このような環境化で無線通信データを確実に転送するデータ受信方法として（特許文献１）に記載された自動等化器の異常検出方法がある。
【０００３】
図１０は、従来の自動等化システムの構成図である。ＲＦで復調された受信信号４０１はＡＧＣ４０２、Ａ／Ｄ変換器４０３を経由して、ディジタル信号に変換される。ロールオフフィルタ４０４で信号の振幅情報をもとにＡＧＣ４０２に制御情報をフィードバックすることで、信号の振幅情報を一定に保つ自動振幅制御が施される。ディジタル処理されたデータはメモリ部４０５に蓄えられ、ＦＦ形等化器４０６に出力される。自動等化器動作中に伝送路の変化に応じ、等化器制御部４０７でタップ係数が計算され、ＦＦ形等化器４０６を逐次更新していく。タップ係数のうち、値の一番大きな中心タップ係数に着目し、受信信号４０１の入力電界レベルの判定パラメータとして採用する。判定器４０８では、ある一定のしきい値をもとに、受信信号４０１が上限値と加減値を超えた場合はＦＦ形等化器４０６の機能発散と判断し、タップ係数を初期化する。これにより、出力信号４０９の発散傾向を速やかに解除する。
【特許文献１】特開２００２−２８０９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の方法は、自動等化器の発散による伝送路の破綻を、タップ係数をもとに判断しているため、正確な発散具合を監視することが容易でない問題があった。無線通信においては、時間の経過に応じて通信エラーの状況や干渉の傾向が変化していくため、これらの傾向を正確に監視する方法が求められていた。
【０００５】
本発明は、等化処理による発散を排除するとともに、等化器の高速な収束を可能とする自動等化システム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】
【０００６】
本発明は、無線通信方式の通信処理で用いられる拡散符号の相関器を等化処理にも採用し、等化処理の成否判定を行うことで、等化処理による伝送路データの破綻傾向を事前に予測し、障害の除去と対処を早めることにより、等化処理による発散を排除するとともに、自動等化器の高速な収束を可能とすることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の自動等化システムは、時々刻々と変化する無線通信環境において、自動等化処理を施した結果を例えば無線ＬＡＮシステムで用いられる拡散符号、つまりバーカーコードの復号データをもとに自動等化器の発散傾向を正確に監視することが可能となるため、自動等化回路による突発的な信号エラーによるタップ係数の発散傾向をなくすとともに、フェージング環境等による長時間の受信データエラーによる自動等化器のタップ数発散傾向もなくす効果を有しているため、無線通信環境に応じた通信制御を常にリアルタイムに追従させることが可能となり、通信品質を損なうことなく効率的な無線通信を提供する効果をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、等化処理による発散を排除するとともに、等化器の高速な収束を可能とする自動等化システムを提供するという目的を、無線通信方式の通信処理で用いられる拡散符号の相関器を等化処理にも採用し、等化処理の成否判定を行うことで、等化処理による伝送路データの破綻傾向を事前に予測し、障害の除去と対処を早めることにより実現した。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、ディジタル無線通信システムの受信装置のベースバンド信号を自動等化し自動等化されたディジタル信号を出力する自動等化システムにおいて、ベースバンド信号の波形を受けて、自動等化を行う自動等化器と、ベースバンド信号を受ける遅延器と、自動等化器の出力信号の自己相関度を計算する相関器と、相関器で計算された自己相関度に応じて、自動等化器の出力信号と遅延器の出力信号を選択する判定器と、を備えたことにより、受信動作の安定度を高めたものである。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明の自動等化システムにおいて、自動等化の異常機能を検出する手段として、相関器出力の自己相関度を所定のしきい値と比較し、そのしきい値範囲を超えた場合、判定器にて、自動等化器の出力は異常信号と判断し、等化処理されていない遅延器の出力信号を選択することとしたものであり、これにより、受信動作の安定性を高めることができる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１の発明の自動等化システムにおいて、自動等化の異常機能を検出する手段として、相関器の出力の自己相関度を所定のしきい値と比較し、そのしきい値範囲を超えた場合、判定器にて、自動等化器の出力は異常信号と判断し、自動等化器のフィルタタップ係数を初期化することとしたものであり、これにより、自動等化器の発散を排除することで、正常動作に高速に収束するシステムが実現できる。
【００１２】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１の発明の自動等化システムにおいて、自動等化の異常機能を検出する手段として、相関器の出力の自己相関度を所定のしきい値と比較し、そのしきい値範囲を超えた場合、判定器にて、自動等化器の出力は異常信号と判断し、自動等化器のフィルタタップ係数更新を一時的に停止することとしたものであり、これにより、突発的な異常信号による自動等化器の発散を排除することで、正常動作を維持するシステムが実現できる。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１〜図７を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１による無線通信システム構成図、図２は本発明の実施の形態１による無線通信のパケット構成図、図３は本発明の実施の形態１〜３による自動等化システム構成図、図４は本発明の実施の形態１による自動等化器のフィルタ係数演算部を示した図、図５は本発明の実施の形態１による相関器のバーカーコードを示した図、図６は本発明の実施の形態１による相関器の自己相関特性を示した図、図７は本発明の実施の形態１による等化器の正否判定を相関器データを用いたフローチャートである。
【００１４】
本実施の形態における自動等化システムは、例えば家庭内や比較的小規模オフィス内などで映像データ、音声データやコンピュータ用データなどの送受信を行うシステムとして構成された無線ネットワークシステムに使われる無線ＬＡＮの通信方式を用いたシステムに適用したものである。ここでは、無線通信システムとして代表的な無線ＬＡＮシステムを例に説明を行う。
【００１５】
まず、無線通信システム全般のシステム構成を示す図１において、送信機１０１で通信するための送信データ１０３は送信制御部１０４にて、図２に示される通信用のパケットデータに形成される。
【００１６】
一般的な無線通信は図２で構成される物理層パケットデータ２０１を１つの塊として通信される。図２で示されたパケット構成において、まず１つの塊としての物理層パケットデータ２０１は、受信のタイミング同期を調整するプリアンブル部２０２、パケットの送信先アドレス等制御情報である物理層ヘッダ部２０３、実際の物理層データであるペイロード部２０４から構成される。また前記物理層データであるペイロード部２０４はデータリンク層パケット２０５であり、制御情報であるデータリンク層ヘッダ部２０６と送信するユーザーデータであるパケットボディ２０７とパケットの誤り検査を行うＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｈｅｃｋ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）２０８から構成される。
【００１７】
物理層パケットデータ２０１を送信高周波部１０５で無線通信用にディジタル変調と無線周波数変調を行い、無線キャリア周波数に乗せて送信アンテナ１０６で空間上に電波１０７として伝送する。受信機１０２では、送信機１０１で生成された電波１０７による信号を受信機側の受信アンテナ１０８で受信し、受信高周波部１０９で無線変調された信号を復調し、受信制御部１１０でディジタル復調を行い、物理層パケットデータ２０１を復調する。この物理層パケットデータ２０１から受信データ１１１を再生することで、無線通信が実現される。
【００１８】
しかし、空間上で通信される無線通信においては、伝送路上におけるマルチパスによるフェージングや周波数・位相特性の劣化が起こるとともに、同一周波数の干渉による信号劣化等様々な信号劣化が時々刻々と起こることが想定される。この信号劣化を克服する手段として重要な役割を果たす信号処理手段として、自動等化器があり、この自動等化器の性能向上が必須である。
【００１９】
本発明の自働等化システムの構成図を図３に示す。これは、図１の受信制御部１１０の波形成形処理を行う自動等化システムであり、ディジタル受信信号３０１を自動等化器３０２で等化処理を行い、また遅延器３０３で等化器処理の信号遅延とタイミングが一致したディジタル受信信号３０１を生成し、等化器出力データとともに判定器３０５に入力する。相関器３０４で自動等化器３０２のデータの自己相関特性を求め、この相関特性をもとに判定器３０５で自動等化器３０２の出力データまたは遅延器３０３の出力データを選択してデータ出力信号３０６を出力する。また、自動等化器３０２のフィルタ係数更新手段としては、図４に示される構成で逐次フィルタ係数の更新が実行される。ここでは、フィルタ係数が５タップの自動等化器の例を取り上げる。ただし、本実施の形態では３タップ以上の任意のタップ数の自動等化器に適用される。
【００２０】
図４において、入力信号は５つのシフトレジスタ３１０により５つのタップ係数３１１に入力され、その値は加算器３１２で加算され、判定回路３１３と係数演算部３１４に出力される。自動等化器のタップ係数３１１は、入力側からＣｎ−２、Ｃｎ−１、Ｃｎ、Ｃｎ＋１、Ｃｎ＋２と続き、自動等化器動作中に伝送路の変化に応じ、下記の数式でタップ係数が計算される。
【００２１】
Ｃk+1（ｎ）＝Ｃk（ｎ）−α×Ｅｒｒ×Ｚk（ｎ）  （０≦α≦１）・・・（数１）
ここで、Ｃk（ｎ）は現フィルタタップ係数の値、Ｅｒｒは図４の判定回路３１３で演算された値、Ｚk（ｎ）は各Ｚ-1のシフトレジスタ３１０に蓄えられた値、Ｃk+1（ｎ）は次のシフトタイミングで使われるタップ係数を表している。
【００２２】
また、ここで使われる相関器３０４の相関データには、無線ＬＡＮシステムにおいてバーカーコードが使われる。このバーカーコードは、図５に示す１１チップの固定パターンを持ち、１１ビットの符号長を受信信号と同一のデータで演算し、自己相関信号を導く拡散符号および逆拡散符号系列である。この相関符号を用いて、自動等化器３０２出力データについて、１１ビットごとに自己相関特性を求め、図６に見られるように、第一のピーク値と第二のピーク値との差分をパラメータとして自己相関特性を導く。通常の等化器出力再生データでは、図６（ａ）に示すように、１１ビットごとに高い自己相関データが出力され、差分データとして高いデータが出力される。しかし、受信データが劣化した場合には信号誤りが発生し、等化器出力データにおいても波形成形処理の失敗が発生することで、自己相関特性の劣化、図６（ｂ）に見られるように差分データの低下が発生する。この特性を活用して、自動等化器３０２の正否判定を行い、正常データを判定器３０５で常に選択することを行うシステムである。
【００２３】
次に、図７のフローチャートにもとづき、処理の流れを説明する。受信機で受信されたデータは、無線高周波部で復調され、ベースバンド信号に受信データが復調された後、自動等化器にて波形成形が施される（Ｓ１１）。この信号は相関器にてデータ復号され（Ｓ１２）、自己相関特性が評価される。この自己相関特性をもとに波形成形の正否判定が行われ（Ｓ１３）、成功の場合は受信データとして、等化器処理データが選ばれる。また、判定機にて成功と判断されない場合は、等化処理の遅延時間分データ遅延された、等化処理前のデータが選択され、復号処理へ出力される（Ｓ１４）。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図３、図８を用いて説明する。
【００２５】
本実施の形態における自動等化システムは、現在無線通信システムとして使われている無線システムの受信信号波形成形を行う通信処理である。ここでは、無線通信システムとして代表的な無線ＬＡＮシステムを例に説明を行う。
【００２６】
自動等化システムの全体構成としては、実施の形態１で用いられた自動等化システム（図３参照）と共通である。本実施の形態では、自動等化システムの相関器３０４の出力結果によって自己相関信号の傾向を図６（ａ）、（ｂ）に示される１１ビット内の第一のピークデータと第二のピークデータの差分から等化係数のタップ係数データの発散程度を判断する。たとえば差分データが低い場合は（ある一定しきい値以下）、自動等化システムの係数が発散とみなされ、受信データ処理は正常動作が不能と認められる。この場合、自動等化処理のフィルタ係数を初期化することにより自動等化処理の発散を解除し、これ以降のシステム動作の不具合を止め、早期に復帰に向かうように制御する。この結果、受信レベルの不具合による自動等化回路の係数発散が検出され、高速にシステム動作の復帰が可能となる。
【００２７】
図８の本発明の実施の形態２による等化器の正否判定によってフィルタ係数を初期化するフローチャートにもとづき、本処理の流れを説明する。受信機で受信されたデータは、無線高周波部で復調され、ベースバンド信号に受信データが復調された後、自動等化器にて波形成形が施される（Ｓ２１）。この信号は相関器にてデータ復号され（Ｓ２２）、自己相関特性が評価される。この自己相関特性をもとに波形成形の正否判定が行われ（Ｓ２３）、成功の場合は受信データとして、等化器処理データが選ばれるとともに、等化器のフィルタタップ係数演算は継続される。しかし、空間電波環境上で、フェージングや干渉信号等で信号劣化が発生し、自動等化処理にて波形成形が正常に行われない傾向が明らかになった場合には、自動等化処理のフィルタ係数を初期化し（Ｓ２４）、正常動作に高速に復旧することを可能としたものである。
【００２８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図３、図９を用いて説明する。
【００２９】
本実施の形態における自動等化システムは、現在無線通信システムとして使われている無線システムの受信信号波形成形を行う通信処理である。ここでは、無線通信システムとして代表的な無線ＬＡＮシステムを例に説明を行う。
【００３０】
自動等化システムの全体構成としては、実施の形態１で用いられた自動等化システム（図３参照）と共通である。本実施の形態では、自動等化システムの相関器３０４の出力結果によって自己相関信号の傾向を図６（ａ）、（ｂ）に示される１１ビット内の第一のピークデータと第二のピークデータの差分から判断し、一時的に自動等化システムの係数の発散を検知し、自動等化処理のフィルタ係数を一時的に止めることで自動等化処理の発散を抑え、正常動作に高速に収束することができる。
【００３１】
図９の本発明の実施の形態３による等化器の正否判定によってフィルタ係数更新を一時的に停止するフローチャートにもとづき、本処理の流れを説明する。受信機で受信されたデータは、無線高周波部で復調され、ベースバンド信号に受信データが復調された後、自動等化器にて波形成形が施される（Ｓ３１）。この信号は相関器にてデータ復号され（Ｓ３２）、自己相関特性が評価される。この自己相関特性をもとに波形成形の正否判定が行われ（Ｓ３３）、成功の場合は受信データとして、等化器処理データが選ばれるとともに、等化器のフィルタタップ係数演算は継続される。しかし、空間電波環境上で、フェージングや干渉信号等で信号劣化が一時的に発生し、自動等化処理にて波形成形が正常に行われない傾向が明らかになった場合には、自動等化処理のフィルタ係数の更新を一時的に止めて（Ｓ３４）、相関器で正常データと判断されるまで、同一の係数を使って自動等化処理を行う。この結果、一時的な信号劣化において、自動等化器のフィルタ係数更新の異常を排除することが可能となり、正常動作に高速に復旧することを可能としたものである。
【００３２】
実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３に示す自動等化システムの制御については、画像や音声といった通信の時間に制約のあるリアルタイム通信において、一定期間内に一定データ量のデータ転送が必要な通信端末に対して、時々刻々と変化する無線通信環境においても好適な通信制御を行うシステムを提供するものであり、通信不具合を事前に検知し、適切な処理を施すことにより、通信データの正常化を保つ、または高速に正常化に復旧するシステムを提供するものである。
【００３３】
以上のように、本発明の自動等化システムは、時間の経過に応じて通信エラーの状況や干渉の傾向が変化していく無線通信環境に対しても、波形成形処理を行う自動等化処理を、拡散処理を行う相関器処理を用いて実行することにより、自動等化器の正否判定を正確に行うことが可能となり、等化器の正常動作を保つことが可能となる。この結果、限られた通信帯域を有効に利用することが可能となるとともに、画像や音声などリアルタイムな通信システムに対しても好適な通信を提供することが可能となる。
【００３４】
さらに、本発明は無線通信システムに関するものであるが、家庭内にある画像、音声等のパッケージメディア（ＣＤ等）に限定するものでなく、データ通信やディジタル放送等のリアルタイム通信や電話等の双方向性リアルタイム通信であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ用の電子機器、家庭内データ配信装置（ＳＴＢ）はもとより、画像、音声、データ、電話等を無線で配信する無線通信システムを実現する用途にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１による無線通信システム構成図
【図２】本発明の実施の形態１による無線通信のパケット構成図
【図３】本発明の実施の形態１〜３による自動等化システム構成図
【図４】本発明の実施の形態１による自動等化器のフィルタ係数演算部を示した図
【図５】本発明の実施の形態１による相関器のバーカーコードを示した図
【図６】本発明の実施の形態１による相関器の自己相関特性を示した図
【図７】本発明の実施の形態１による等化器の正否判定を相関器データを用いたフローチャート
【図８】本発明の実施の形態２による等化器の正否判定によってフィルタ係数を初期化するフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３による等化器の正否判定によってフィルタ係数更新を一時的に停止するフローチャート
【図１０】従来の自動等化システムの構成図
【符号の説明】
【００３７】
１０１    送信機
１０２    受信機
１０３    送信データ
１０４    送信制御部
１０５    送信高周波部
１０６    送信アンテナ
１０７    電波
１０８    受信アンテナ
１０９    受信高周波部
１１０    受信制御部
１１１    受信データ
２０１    物理層パケットデータ
２０２    プリアンブル部
２０３    物理層ヘッダ部
２０４    ペイロード部
２０５    データリンク層パケット
２０６    データリンク層ヘッダ部
２０７    パケットボディ
２０８    ＦＣＳ
３０１    ディジタル受信信号
３０２    自動等化器
３０３    遅延器
３０４    相関器
３０５    判定器
３０６    データ出力信号
４０１    受信信号
４０２    ＡＧＣ
４０３    Ａ／Ｄ変換器
４０４    ロールオフフィルタ
４０５    メモリ部
４０６    ＦＦ形等化器
４０７    等化器制御部
４０８    判定器
４０９    出力信号
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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