(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ素子から構成されるアレーアンテナのアレーアンテナ出力信号にアレーアンテナ重み付け係数を複素乗算してその振幅と位相を制御し、これら乗算出力信号を合成してアレーアンテナ合成信号を出力するアダプティブアレーアンテナと、Ｌは２以上の整数であり、
上記アレーアンテナ合成信号を入力とし、フィードフォワードフィルタリング重み付け係数で重み付けされるＮタップのトランスバーサルフィルタを備え、上記Ｎタップの信号を第１タップ入力信号として出力すると共に、フィルタリング出力信号を出力するフィードフォワードフィルタと、Ｎは２以上の整数であり、
適応等化重み付け係数により重み付けされたＭタップのレプリカ生成器を有し、シンボル系列が入力された上記適応等化回路のＭタップからの信号を第２タップ入力信号として出力すると共に、上記レプリカ生成器の出力に基づいて受信シンボルに対する推定誤差信号を出力し、かつ判定シンボル信号を出力する適応等化器と、Ｍは１以上の整数であり、
上記アレーアンテナ出力信号と上記第２タップ入力信号と上記推定誤差信号から上記アレーアンテナ重み付け係数と上記適応等化重み付け係数を算出する第１タップ係数算出手段と、
上記第１及び第２タップ入力信号と上記推定誤差信号から上記フィードフォワードフィルタリング重み付け係数と上記適応等化重み付け係数を算出する第２タップ係数算出手段と、
上記第１タップ係数算出手段からの上記適応等化重み付け係数と上記第２タップ係数算出手段からの上記適応等化重み付け係数のいずれかを選択出力する適応等化重み付け係数選択手段と、
上記第１及び第２タップ係数算出手段による収束演算により受信品質が所望の品質に達したと推定される回数上記収束演算を繰り返し実行させる受信品質推定手段、
を含むことを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項２】
請求項１記載の時間空間等化装置において、上記受信品質推定手段は、上記推定誤差信号が規定値より小さいかを判定することにより上記受信品質が所定品質に達したかを判定する手段であることを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項３】
請求項１記載の時間空間等化装置において、上記受信品質推定手段は、上記第１及び第２タップ係数算出手段の収束演算を２回以上の予め決めた回数繰り返させることにより上記受信品質が所定品質に達したと判定する手段であることを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項４】
請求項１記載の時間空間等化装置において、上記レプリカ生成器はシンボル系列が入力され、それらのシンボルにそれぞれ上記上記適応等化重み付け係数を乗算するＭ個の乗算器と、それらＭ個の乗算器の乗算結果を合成し、合成結果を上記受信シンボルに対するレプリカとして出力する合成器とを含み、上記適応等化器は、上記フィルタリング出力信号と上記レプリカとの差を上記推定誤差信号として出力する減算器と、シンボル系列候補を生成し、上記推定誤差信号に基づいて最尤系列推定を行い判定シンボルを出力する最尤系列推定器と、予め決めたシンボル系列をトレーニング信号として記憶しているトレーニング信号メモリと、受信信号のトレーニング信号区間に上記トレーニング信号メモリから読み出した上記トレーニング信号を選択し、上記受信信号のデータ信号区間において上記最尤系列推定器からの上記シンボル系列候補を選択し、選択したシンボル系列を上記レプリカ生成器に与えると共に、上記第１タップ入力信号として上記第１及び第２タップ係数算出手段に与えるスイッチとを含むことを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項５】
請求項４記載の時間空間等化装置において、上記最尤系列推定器は上記シンボル系列候補として、現時点から過去に遡ってＭ個のシンボルからなるシンボル系列を生成することを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項６】
請求項４記載の時間空間等化装置において、上記最尤系列推定器は上記シンボル候補として、m1，m2をそれぞれ１以上の整数とすると、未来のm1個のシンボルと、現時点から過去に遡ってm2個のシンボルとのあわせてＭ個のシンボルから成るシンボル系列を生成することを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項７】
請求項１記載の時間空間等化装置において、上記レプリカ生成器はそれぞれがシンボル周期と等しい遅延時間を有する縦続接続された複数の遅延素子と、それらの遅延素子の出力と上記適応等化重み付け係数をそれぞれ乗算する複数の乗算器と、それらの乗算器の出力を合成する合成器と、上記合成器の出力と上記フィルタリング出力信号との差を出力する第１減算器と、上記第１減算器の出力をレベル判定して上記判定シンボルを出力する判定器と、上記判定シンボルと上記第１減算器の出力の差を上記推定誤差信号として出力する第２減算器と、予め決めたシンボル系列のトレーニング信号を記憶するトレーニング信号メモリと、受信信号のトレーニング信号区間において上記トレーニング信号メモリから上記トレーニング信号のシンボルを順次選択し、上記受信信号のデータ信号区間において上記判定シンボルを選択し、選択したシンボルを順次上記遅延素子の縦続接続に与えるスイッチとを含むことを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれかに記載の時間空間等化装置において、上記アダプティブアレーアンテナは、上記Ｌ素子のアレーアンテナからの受信信号をそれぞれ復調する復調器と、上記復調器の復調出力を上記アレーアンテナ重み付け係数を複素乗算して乗算結果を合成し上記アレーアンテナ合成信号を出力するアレーアンテナ出力合成手段とを含むことを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項９】
請求項８記載の時間空間等化装置において、上記復調器の復調受信信号を一時的に記憶する受信信号記憶手段が設けられ、上記第１及び第２タップ係数算出手段の処理は、上記受信信号記憶手段から読み出された復調信号に対して行われることを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項１０】
請求項４乃至７のいずれかに記載の時間空間等化装置において、上記アダプティブアレーアンテナは、上記Ｌ素子のアレーアンテナからの受信信号に上記アレーアンテナ重み付け係数を複素乗算して乗算結果を合成するアレーアンテナ出力合成手段と、その合成出力を復調し、その復調出力を上記アレーアンテナ合成信号信号として出力する復調器とを含むことを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の時間空間等化装置において、上記アレーアンテナからの受信信号を一時的に記憶する受信信号記憶手段が設けられ、上記第１及び第２タップ係数算出手段の処理は、上記受信信号記憶手段から読み出された受信信号に対して行われることを特徴とする時間空間等化装置。
【請求項１２】
アレーアンテナを有するアダプティブアレーアンテナの出力をフィードフォワードフィルタにより同期ずれ補償し、適応等化器でシンボル判定する時間空間等化方法において、
(a) 上記アレーアンテナからの受信信号と、上記適応等化器からの第１タップ入力信号及び推定誤差信号とに基づいてアレーアンテナ出力に対するアレーアンテナ重み付け係数と、適応等化重み付け係数を算出するステップと、
(b) 上記フィードフォワードフィルタのタップ出力から与えられる第２タップ入力信号と、上記第１タップ入力信号と上記推定誤差信号とに基づいて上記フィードフォワードフィルタのそれぞれのタップに対するフィードフォワードフィルタリング重み付け係数と、上記適応等化器の適応等化重み付け係数を算出するステップと、
(c) 上記ステップ(a), (b)で求められた上記アレーアンテナ重み付け係数、上記フィードフォワードフィルタリング重み付け係数、及び上記適応等化重み付け係数を使用して上記適応等化器における推定誤差を計算するステップと、
(d) 上記推定誤差が所定の値より小さいか判定し、小さくなければ上記ステップ(a), (b)を繰り返すステップ、
とを含むことを特徴とする時間空間等化方法。
【請求項１３】
アレーアンテナを有するアダプティブアレーアンテナの出力をフィードフォワードフィルタにより同期ずれ補償し、適応等化器でシンボル判定する時間空間等化方法において、
(a) 上記アレーアンテナからの受信信号と、上記適応等化器からの第１タップ入力信号及び推定誤差信号とに基づいてアレーアンテナ出力に対するアレーアンテナ重み付け係数と、適応等化重み付け係数を算出するステップと、
(b) 上記フィードフォワードフィルタのタップ出力から与えられる第２タップ入力信号と、上記第１タップ入力信号と上記推定誤差信号とに基づいて上記フィードフォワードフィルタのそれぞれのタップに対するフィードフォワードフィルタリング重み付け係数と、上記適応等化器の適応等化重み付け係数を算出するステップと、
(c) 上記ステップ(a), (b)の処理回数が２以上の所定回数に達したか判定し、達していなければ上記ステップ(a), (b)を繰り返すステップ、
とを含むことを特徴とする時間空間等化方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の時間空間等化方法において、上記ステップ(a) と(b) は、受信信号のトレーニング信号区間の前半と後半に対し、それぞれ演算処理を行なうことを特徴とする時間空間等化方法。
【請求項１５】
請求項１２又は１３記載の時間空間等化方法において、バースト状に受信された信号を記憶手段に記憶するステップを含み、上記ステップ(a) と(b) は、それぞれ上記記憶手段から受信信号の同じトレーニング信号区間を読み出して、演算処理を行なうことを特徴とする時間空間等化方法。
【請求項１６】
請求項１２又は１３記載の時間空間等化方法において、上記ステップ(a) のタップ係数収束処理時には、フィードフォワードフィルタをスルーに設定し、上記ステップ(b) の第２タップ係数収束処理時には、上記ステップ(a) で算出した上記アレーアンテナ重み付け係数を固定し、上記適応等化重み付け係数を初期値とし、上記フィードフォワードフィルタリング重み付け係数と上記適応等化重み付け係数を算出することを特徴とする時間空間等化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば移動通信で用いることができる、アダプティブアレーアンテナと適応等化器を融合させた時間空間等化装置及び等化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信において干渉を除去する有力な手段として、アダプティブアレーアンテナと適応等化器がある。アダプティブアレーアンテナは自分が受信したい信号である希望波の方向に、アンテナ利得が相対的に高いビーム（指向特性パターンの主ローブ）を向け、他ユーザの信号などの干渉波に対し、相対的に利得が著しく低くなる、指向特性パターンのヌルを向けるようにビームパターン（指向特性パターン）を適応的に生成するものである。このアダプティブアレーアンテナは空間上での信号処理を行なうものであり、希望波と同一の周波数（チャネル）の干渉波、即ち同一チャネル干渉を除去するために有効な手段である。
【０００３】
適応等化器は、時間軸上での信号処理により、同一希望波ではあるが時間的に遅れてくる遅延波を除去する、即ち符号間干渉を除去するために従来から用いられている。このアダプティブアレーアンテナと適応等化器を組み合わせたものが時間空間等化器である。
例えば斉藤等の「時空等化分離処理に関する一検討」信学技報DSP99-178, SAT99-133, RCS99-183 (2000-01), pp.25-30, （文献１）、及び府川の「アダプティブアレイとMISE検波器との縦続構成法とその特性」信学技報A-P97-146(1997-11), pp.85-92（文献２）に示されている従来の時間空間等化器を図１０に示す。この装置は、アダプティブアレーアンテナ１０の各素子Ａ1 ，Ａ2 ，…，ＡL に同期ずれを補償するためのフィードフォワードフィルタ（Feed Forward Filter：ＦＦＦ）Ｆ1 ，Ｆ2 ，…，ＦL がそれぞれ備えられている。適応等化器１１では、受信信号との同期ずれがあった場合、特性が劣化することが多く、このようなフィードフォワードフィルタＦ1 〜ＦL を備えることにより特性の劣化を防ぐことができる。このフィードフォワードフィルタＦ1 〜ＦL をそれぞれ構成するトランスバーサルフィルタのタップは、伝送されるシンボル周期Ｔよりも短い時間間隔に設ける必要があり、通常、Ｔ／２間隔に設定される。フィードフォワードフィルタＦ1 〜ＦL の各出力は合成器１２で合成されて適応等化器１１へ供給される。この時間空間等化器では、アダプティブアレー１５Ａのそれぞれのアンテナ素子Ａ1〜ＡLに接続されたフィードフォワードフィルタＦ1 〜ＦL と適応等化器１１の各タップ係数はタップ係数算出手段１３により一括して同時に算出、設定される。このように一括算出され、同時に設定できるので、全体的に最適な係数に収束させることができる。収束させるためには、通常、受信側で送信シンボルパターンが既知であるような、いわゆるトレーニング信号を用いる。図１０の構成では、フィードフォワードフィルタＦ1〜ＦLの全タップ数が非常に多くなるため、タップ係数算出部１３におけるタップ係数算出演算処理量が増大し、タップ係数の収束時間が長くなる問題がある。
【０００４】
前記文献１には図１０の構成を簡略化した時間空間等化器も示されている。この構成を図１１に示す。この装置では、フィードフォワードフィルタＦ1 〜ＦL を設ける代わりに、図１１に示すようにアンテナ素子Ａ1〜ＡLの出力に乗算器Ｍ1〜ＭLにより重み（タップ係数）を乗算し、その乗算出力を合成器１２で合成した後に１つのフィードフォワードフィルタ１４を設けることにより、合計のタップ数を減らしている。つまりフィードフォワードフィルタ１４を合成器１２と適応等化器１１の間に設け、各アンテナ素子Ａ1 〜ＡL にそれぞれ重み（タップ係数）を複素乗算して位相と振幅を制御する乗算器Ｍ1 〜ＭL が設けられている。ただし、この構成においては一括でタップ係数の推定処理を行った場合、アダプティブアレーアンテナ１０の乗算器Ｍ1〜ＭLに対するタップ係数とフィードフォワードフィルタ１４のタップ係数が積の形となるため、十分な収束が得られない。このためタップ係数の算出については分離して行うこととなる。
【０００５】
まず、アダプティブアレーアンテナ１０に対する重み（タップ係数）と適応等化器１１のタップ係数をトレーニング信号の前半を用いてタップ係数算出手段１６により同時に収束させる。このときフィードフォワードフィルタ１４については伝達関数が１即ち信号がスルー（そのまま通過）されるようにタップ係数算出手段１７によりタップ係数を設定する。次に同様にトレーニング信号の後半を用いてフィードフォワードフィルタ１４のタップ係数と適応等化器１１のタップ係数をタップ係数算出手段１７を用いて同時に収束させる。従って適応等化器１１に対するタップ係数の設定はスイッチ１８により切替えてタップ係数算出手段１６又は１７により行う。
【０００６】
上記のような処理により、図１０，１１のいずれの構成においてもアダプティブアレーアンテナ１０では空間的に異なる他ユーザの干渉波と、適応等化器１１で等化できない長い遅延波とを除去し、符号間干渉のような時間領域で等化可能な短い遅延波を適応等化器１１で処理するようにタップ係数が算出されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した一括で処理する図１０の構成では、アダプティブアレーアンテナ１０の各素子にフィードフォワードフィルタFFFを持つ構成となるため、アダプティブアレーアンテナ１０の素子数の増加とともに総タップ数は飛躍的に増大し、演算量が増大する。この結果、ハードウェア化が困難となり、実現できない。また、タップ係数を収束させるために、長いトレーニング信号区間が必要となり、伝送効率が著しく低下する。
【０００８】
また、図１１の処理方法では、アダプティブアレーアンテナ１０、フィードフォワードフィルタ１４、適応等化器１１の各タップ係数を分離して収束させるため、必ずしも最適な収束結果が得られず、一括で処理する場合と比較して受信特性が劣化する。また、アダプティブアレーアンテナ１０のタップ係数収束時には、フィードフォワードフィルタ１４はスルーとなっているため、同期ずれがあった場合、十分な収束が得られない場合がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、演算量を著しく増大させることなく、かつタップ係数を最適に収束可能な時間空間等化装置及びその投下方法を提供することである。
この発明による時間空間等化装置は、
Ｌ素子から構成されるアレーアンテナのアレーアンテナ出力信号にアレーアンテナ重み付け係数を複素乗算してその振幅と位相を制御し、これら乗算出力信号を合成してアレーアンテナ合成信号を出力するアダプティブアレーアンテナと、Ｌは２以上の整数であり、
上記アレーアンテナ合成信号を入力とし、フィードフォワードフィルタリング重み付け係数で重み付けされるＮタップのトランスバーサルフィルタを備え、上記Ｎタップの信号を第１タップ入力信号として出力すると共に、フィルタリング出力信号を出力するフィードフォワードフィルタと、Ｎは２以上の整数であり、伝送路特性を模擬する、適応等化重み付け係数により重み付けされたＭタップの適応等化回路を有し、シンボル系列が入力された上記適応等化回路のＭタップからの信号を第２タップ入力信号として出力すると共に、上記適応等化回路の出力に基づいて受信シンボルに対する推定誤差信号を出力し、かつ判定シンボル信号を出力する適応等化器と、
上記アレーアンテナ出力信号と上記第２タップ入力信号と上記推定誤差信号から上記アレーアンテナ重み付け係数と上記適応等化重み付け係数を算出する第１タップ係数算出手段と、
上記第１及び第２タップ入力信号と上記推定誤差信号から上記フィードフォワードフィルタリング重み付け係数と上記適応等化重み付け係数を算出する第２タップ係数算出手段と、
上記第１タップ係数算出手段からの上記適応等化重み付け係数と上記第２タップ係数算出手段からの上記適応等化重み付け係数のいずれかを選択出力する適応等化重み付け係数選択手段と、
上記第１及び第２タップ係数算出手段による収束演算により受信品質が所望の品質に達したと推定される回数上記収束演算を繰り返し実行させる受信品質推定手段、
とを含むように構成されている。
【００１０】
この発明による時間空間等化方法は、以下のステップを含む：
(a) アレーアンテナからの受信信号と、適応等化器からの第１タップ入力信号及び推定誤差信号とに基づいてアレーアンテナ出力に対するアレーアンテナ重み付け係数と、適応等化重み付け係数を算出し、
(b) フィードフォワードフィルタのタップ出力から与えられる第２タップ入力信号と、上記第１タップ入力信号と上記推定誤差信号とに基づいて上記フィードフォワードフィルタのそれぞれのタップに対するフィードフォワードフィルタリング重み付け係数と、上記適応等化器の適応等化重み付け係数を算出し、
(c) 上記ステップ(a), (b)で求められた上記アレーアンテナ重み付け係数、上記フィードフォワードフィルタリング重み付け係数、及び上記適応等化重み付け係数を使用して上記適応等化器における推定誤差を計算し、
(d) 上記推定誤差が所定の値より小さいか判定し、小さくなければ上記ステップ(a), (b)を繰り返す。
【００１１】
あるいは、上記ステップ(c) において、推定誤差を計算せず、上記ステップ(a), (b)の繰り返し数が２以上の所定回数に達したか判定し、ステップ(d) において所定回数に達したら処理を終了する。
作用
受信品質推定手段を備えることにより、収束が十分か否か判定することができるため、タップ係数が十分収束するまで計算を行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１実施例
この発明の第１実施例を図１に示す。この発明による時間空間等化装置は図１１の従来技術を改善したものであり、従って、基本構成として図１１と同様にアダプティブアレーアンテナ１０、フィードフォワードフィルタ２２、適応等化器２３、タップ係数算出手段２４及び２５とを有する。アダプティブアンテナアレイ１０内のアレーアンテナ２１は図１１におけるアンテナ素子Ａ1〜ＡLに対応し、アレーアンテナ出力合成手段２８は後述する図２に示すように図１１の乗算器Ｍ1〜ＭLと合成器１２に対応する。また、フィードフォワードフィルタ２２、適応等化器２３、タップ係数算出手段２４，２５はそれぞれ図１１におけるフィードフォワードフィルタ１４、適応等化器１１、タップ係数算出手段１６，１７に対応する。
【００１３】
この発明では新たに受信品質を推定する手段２６を備えている。また、重み付け係数選択手段２７は、この発明ではタップ係数の算出を分離して行うため、各々の算出手段２４，２５でそれぞれ求めた適応等化重み付け係数を、時間的にスイッチングして選択して適応等化器２３に設定するものである。
受信信号はＬ素子（Ｌは２以上の整数）のアレーアンテナ２１で受信され、Ｌ系列のアレーアンテナ出力信号となる。これらの信号はこの例ではＬ個の復調器２０でそれぞれ復調された場合である。これら復調された信号ＳRはアレーアンテナ出力合成手段２８に入力される。アレーアンテナ出力合成手段２８の構成例を図２に示す。入力されたＬ系列のアレーアンテナ出力復調信号ＳA1〜ＳALはアレーアンテナ重み付け係数ＷA1〜ＷALと乗算器ＭA1〜ＭALでそれぞれ複素乗算される。さらにこれらの乗算信号はアレーアンテナ出力合成器１２で合成され、アレーアンテナ合成信号ＳCとして出力される。
【００１４】
アレーアンテナ合成信号ＳCはフィードフォワードフィルタ２２に入力される。フィードフォワードフィルタ２２の構成例を図３に示す。アレーアンテナ合成信号ＳCは単位遅延素子Ｄ1 〜ＤN-1 の直列回路に入力される。単位遅延素子Ｄ1〜ＤN-1 の各遅延時間は、この例では、シンボル伝送周期Ｔの１／２に設定している。フィードフォワードフィルタ２２では、遅延素子Ｄ1 〜ＤN-1 の各入出力信号Ｓi1〜ＳiNにフィードフォワードフィルタリング重み付け係数ＷF1〜ＷFNをそれぞれ乗算器ＭF1〜ＭFNで複素乗算し、これらの乗算結果を合成器２９で合成して、フィルタリング出力信号ＳFとして出力する。つまりフィードフォワードフィルタ２２はＮタップ（Ｎは２以上の整数）のトランスバーサルフィルタで構成される。また遅延素子入出力信号Ｓi1〜ＳiNはタップ入力信号Ｓt1 としてタップ係数算出手段２５に与えられる。
【００１５】
適応等化器２３では、このフィルタリング出力信号ＳFを入力とし、等化処理を行う。適応等化器２３の構成例を図４Ａに示す。この構成はＭＬＳＥ型と呼ばれるもので、最尤系列推定（Maximum Likelihood Sequence Estimation：ＭＬＳＥ）を行うものである。この適応等化器２３では、まず受信信号のシンボル系列候補信号SSSC=[S1, ..., SN]を最尤系列推定器３１から取得し、レプリカ生成器３２においてこのシンボル系列候補信号SSSCに適応等化重み付け係数WE1〜WEMを複素乗算する。つまりレプリカ生成器３２は図４Ｂに示すように入力されたシンボル系列候補信号SSSC=[Ｓ1, ..., ＳM] に適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEMをそれぞれ乗算器ＭE1〜ＭEMで複素乗算し、これら乗算出力を合成器３３で合成して、受信信号のレプリカ信号SRPLとして出力する。このように適応等化器２３はＭタップ（Ｍは１以上の整数）のトランスバーサルフィルタをレプリカ生成器３２として備えている。
【００１６】
またこの適応等化器２３の例では、シンボル系列候補信号SSSCがタップ入力信号Ｓt2として出力され、タップ係数算出手段２４，２５に与えられる。適応等化器２３においてレプリカ信号SRPLと、適応等化器２３の入力信号であるフィルタリング信号ＳFとの差が引算器３４でとられ、推定誤差信号εが生成される。この推定誤差信号εの絶対値の２乗が２乗器３５で演算され、その二乗値｜ε｜2は最尤系列推定器３１でビタビアルゴリズムにおけるブランチメトリックとして用いられる。ビタビアルゴリズムで求められる最も確からしいシンボルパターンが判定シンボルとして最尤系列推定器３１から出力されて、受信信号の復号が行われる。
【００１７】
入力信号はバースト信号として受信され、各バースト信号は先頭にトレーニング信号区間が設けられ、それに続いてデータ区間が設けられたフレーム構成とされている。まず最初に各重み付け係数の算出に当って、スイッチＳＷによりレプリカ生成器３２の入力側を最尤系列推定器３１からトレーニング信号メモリ３６側に切替り、予め決めたシンボルシーケンスのトレーニング信号ＳTRをレプリカ生成器３２に与える。タップ係数算出手段２４では、トレーニング信号受信時のフィルタリングされた受信信号ＳFに対するレプリカ信号SRPLの推定誤差信号と、アレーアンテナ出力復調信号ＳRと、タップ入力信号Ｓi2、つまりトレーニング信号、とを用いてアダプティブアレーアンテナ１０に対する重み付け係数、即ち乗算器MA1〜MALに対応するアレーアンテナ重み付け係数WA1〜WAL、及び適応等化器２３に対する重み付け係数WE1〜WEMを初期値から伝送路状況に応じて収束させるタップ係数収束処理が行われる。
【００１８】
ここでは、適応等化器２３から出力される推定誤差信号のレベルが最小となるようにトレーニング信号区間で重み付け係数WE1〜WEM及びWA1〜WALを収束させる。このときフィードフォワードフィルタ２２は信号がスルー（そのまま通過）できるように設定する。具体的にはフィードフォワードフィルタリング重み付け係数ＷF1〜ＷFNについて、タップの１番に対するＷF1のみ１とし、他のＷF2〜ＷFNを０とすればよい。収束アルゴリズムとしては、従来からあるＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳアルゴリズムを用いることができる。例えばRLSアルゴリズムを使った場合のタップ係数Ｗ=[WA1〜WAL, WE1〜WEM]を求める演算を次に示す。
【００１９】
【数式１】
0003866049.tif 000002
【００２０】
ここで、λは１以下の正の忘却係数であり、U(i)はタップ入力信号ベクトルであり、St2とSt2を要素とする。P(i)はU(i)の相関行列であり、α*(i)は推定誤差信号εを表している。また、Ｈは複素共役転置を表す。適応等化器２３に対してはすべてのタップ係数が０とならないように、適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEM中の１つを１に固定して他の適応等化重み付け係数を収束処理すればよい。タップ係数は漸化式で表されており、ｉの値を順次増加させることにより、タップ係数Ｗは収束していく。このように，タップ入力信号と推定誤差を入力すれば，タップ係数Wを漸化的に求めることができる。
【００２１】
次にタップ係数算出手段２５では、推定誤差信号εと、タップ入力信号Ｓt1（受信信号Ｓi1〜ＳiN）と、タップ入力信号Ｓt2（トレーニング信号STR）とを用いてフィードフォワードフィルタリング重み付け係数ＷF1〜ＷFN及び適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEMについてタップ係数収束処理が行われる。ここでも、式(1)〜(4)を使って適応等化器２３から出力される推定誤差信号のレベルが最小となるようにトレーニング信号区間で重み付け係数ＷF1〜ＷFW，ＷE1〜ＷEMを収束させる。この場合、P(i)はフィードフォワードフィルタ２２からのタップ入力信号St1とタップ入力信号St2の相関行列の逆行列である。この計算時には、アレーアンテナの重み付け係数ＷA1〜ＷALは、タップ係数算出手段２４におけるタップ係数収束処理時の最後の算出値に固定する。また、適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEMの初期値は、タップ係数算出手段２４におけるタップ係数収束処理時の最後の算出値を用いることにより速く収束させることができる。
【００２２】
このようにして得られたタップ係数算出手段２４による適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEMの収束処理結果は、更にタップ係数算出手段２５に引き継がれて収束処理される。重み付け係数選択手段２７はタップ係数算出手段２４による収束処理が終了するとタップ係数算出手段２５側に時間的に切り替えることとする。
受信品質推定手段２６では、まず、適応等化器２３が出力する推定誤差信号の大きさを評価する。次にその大きさが受信信号電力と比較して十分小さいと判定できる場合には、タップ係数の収束が完了していると判定し、トレーニング信号区間でのタップ係数収束処理を完了するような受信品質推定信号を出力する。この場合の判定基準としては受信信号電力に対し例えば−２０ｄＢ以下、あるいは−３０ｄＢ以下など伝送路の状態に応じて変化させる。つまり例えばＳ／Ｎが比較的悪い場合は推定誤差信号を小さくするのに限度があるから、比較的大きな値とする。
【００２３】
一方、推定誤差信号が大きく、タップ係数の収束が不十分と判定される場合には、再度、トレーニング信号を用いてタップ係数収束処理を行うことを指定する受信品質推定信号ＳQを出力する。これにより、トレーニング信号区間でのタップ係数算出手段２４及び２５によるタップ係数収束処理が再度行われる。この繰り返し時には、タップ係数算出手段２４及び２５で用いるアレーアンテナ重み付け係数、フィードフォワードフィルタリング重み付け係数及び適応等化重み付け係数の各初期値としては、その前のタップ係数算出手段２４及び２５でのタップ係数収束処理時の最終算出値を用いることとする。受信電力値は、例えば図４のMLSE型等化器では、レプリカ生成器３２の出力電力で代用できる。また、図９の判定帰還形等化器では、希望波受信電力を１にするようにタップ係数を制御するため、受信電力は１とすればよい。
【００２４】
以上述べたタップ係数算出手段２４及び２５のタップ係数収束処理について、タップ係数収束が完了していると判定されるまで繰り返す。受信品質推定手段２８は受信品質推定信号として、例えばタップ係数算出手段２４によりタップ係数収束処理を行わせる場合は(1, 0)を送り、タップ係数算出手段２５によりタップ係数収束処理を行わせる場合は(0, 1)を送り、タップ係数の収束処理の完了を示す場合は(1, 1)を送る。従って受信品質推定信号(1, 0)が受信品質推定手段２６から送出されると、タップ係数算出手段２４は処理を開始し、タップ係数算出手段２５は処理を停止し、受信品質推定信号(0, 1)が送出されると、タップ係数算出手段２４は処理を停止し、タップ係数算出手段２５は処理を開始し、受信品質推定信号(1, 1)が出力されると、データ信号区間に対しタップ係数算出手段２４，２５は適応等化器２３からのシンボル系列候補信号を用いてタップ係数算出処理を行う。
【００２５】
推定誤差信号が前述した判定基準以下になるまで、タップ係数算出手段２４と２５に対しタップ係数収束処理を繰り返し行う。図１の実施例では、バッファとしての記憶手段２９が設けられており、バースト信号が受信されると、復調器２０よりのＬ個のアンテナ素子出力の各復調出力が記憶手段２９に蓄積される。タップ係数収束処理はこの記憶手段２９に蓄積されている受信トレーニング信号を繰り返し使用することができる。これによりトレーニング信号としては特に長いものを用いる必要はない。タップ係数収束処理が終了した後のデータ部分の復号処理も記憶手段２９に記憶した受信信号に対して行う。
【００２６】
タップ係数算出手段２４と２５によるタップ係数収束処理はトレーニング信号の区間を２分して、前半を係数算出手段２４により、後半を係数算出手段２５により行うようにしてもよい。あるいはトレーニング信号の区間を４分割して、４つの４分の１区間を係数算出手段２４と２５が順次交互に行うようにしてもよい。何れにしてもタップ係数算出手段２５の係数収束処理を行った後は、推定誤差信号の大きさが所定値以下になったか否かを判定し、所定値以下になるまで係数算出手段２４，２５の収束処理を繰り返す。
【００２７】
収束が完了したと判断された場合、レプリカ生成器３２（図４Ａ）の入力側を最尤系列推定器３１側に切替えて引き続いてデータ信号区間での処理を開始する。通常、伝送路の時間変動と比較して、受信信号の到来方向の時間変動は遅いので、データ信号区間では、アレーアンテナ重み付け係数ＷA1〜ＷALはタップ係数算出手段２４でのタップ係数収束処理時の最終算出値に固定し、フィードフォワードフィルタリング重み付け係数ＷF1〜ＷFNと適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEMだけを更新することにより伝送路の時間変動に追従させる。即ち、タップ係数算出手段２５のみを動作させればよい。また、伝送速度が伝送路の時間変動に対して十分高速とみなせるような、例えば数10Mシンボル/sの伝送では、データ区間ではタップ係数算出手段２４，２５のタップ係数更新を停止し、トレーニング区間の最後のタップ係数を用いてデータ区間のシンボル復調を行えばよい。以上の処理により、適応等化器２３から判定シンボル信号が出力され、受信信号の復号が行われる。
【００２８】
図５は上述したこの発明による実施例の時間空間等化処理手順の例を示す。
ステップＳ１：受信されたトレーニング信号区間に対し、タップ係数算出手段２４はトレーニング信号メモリ３６（図４Ａ）からタップ入力信号St2としてのトレーニング信号STRと、減算器３４からの推定誤差信号εと、記憶手段２９からの復号トレーニング信号とから推定誤差信号レベルが最小となるようアレーアンテナ重み付け係数WA1〜WALと適応等化重み付け係数WE1〜WEMの収束処理を行なう。即ち、アダプティブアレーアンテナ（AAAと表す）１０と適応等化器２３のタップ係数収束処理を行う。
ステップＳ２：タップ係数算出手段２４による収束処理が１回目であるか判定する。
ステップＳ３：タップ係数算出処理が１回目である場合、空のフィードフォワードフィルタ（FFフィルタ、あるいはFFFと表す）２２に現時点までのアレーアンテナ合成信号出力を転送する。
ステップＳ４：タップ係数算出手段２４の処理が２回目又はそれ以降の場合は、タップ係数算出手段２５はフィードフォワードフィルタ２２のそれぞれのタップからタップ入力信号St1としての信号Si1〜SiN（図３）と、減算器３４からの推定誤差信号εと、トレーニング信号メモリ３６からのタップ入力信号St2してのトレーニング信号STRとから推定誤差信号レベルが最小となるようフィードフォワードフィルタリング重み付け係数WF1〜WFNと適応等化重み付け係数WE1〜WEMの収束処理を行なう。即ち、フィードフォワードフィルタ２２と適応等化器２３のタップ係数収束処理を行う。
ステップＳ５：収束処理後の重み付け係数（タップ係数）をアレーアンテナ出力合成手段２８、フィードフォワードフィルタ２２、レプリカ生成器３２に設定し、推定誤差信号を算出する。
ステップＳ６：算出した推定誤差信号が所定値より小さいか判定する。
ステップＳ７：推定誤差信号が所定値以上であれば現在の処理回数に１を加算してステップＳ１に戻り、以下ステップＳ２〜S６を繰り返し、所定値より小さければステップＳ８に移る。
ステップＳ８：データ信号区間においてタップ係数の更新を行なう。
ステップＳ９：データ信号区間の復号処理を行なう。
【００２９】
図５の処理手順において、収束処理回数が所定回数以上となっても推定誤差が規定値より小とならない、即ち、受信品質がよくならない場合は、その受信信号を破棄し、送信側に信号の再送信を要求するようにしてもよい。その場合の処理手順を図６に示す。この処理手順は、図５の処理手順に対しステップＳ７の後にステップＳ１０を設け、処理回数が所定値より小さいか判定し、小さければステップＳ１に戻り、小さくなければステップＳ１１で送信側に再送要求を行う。
図５の処理手順において、ステップＳ６で推定誤差が所定値より小さくなるか判定する変わりに、図７に示すように２回以上の予め決めた回数だけ収束処理を繰り返したかをステップＳ６′で判定し、所定回数に達していなければステップＳ７を経て再びステップＳ１に戻って処理を繰り返すようにしてもよい。
【００３０】
上述の実施例で、トレーニング信号についてはタップ係数算出手段２４とタップ係数算出手段２５で同じ信号を繰り返し用いることができる。その場合、記憶手段２９に取り込まれた復調信号のトレーニング信号区間を繰り返し使用するが、タップ係数算出手段２４とタップ係数算出手段２５で別々のトレーニング信号を用いる場合と比較してトレーニング信号の合計の長さを短くすることができる。このため、情報伝送効率という点で有利となる。
第２実施例
通常、復調器では、復調に用いるシンボルタイミングは受信信号の先行波(最も早く到着するパス)のタイミングに合わせる。図４Ａに示した最も優れた受信特性が得られるMLSE型等化器では、このタイミングの時刻を０とし、時刻０のシンボル候補及び過去のシンボル候補(-T,-2T,…)からレプリカ信号を生成し等化を行っている。
【００３１】
しかしながら、復調器側で再生したシンボルタイミングに同期誤差があった場合や、先行波より遅延波の受信レベルが著しく大きかった場合には、受信信号にシンボルタイミングの時刻より未来のシンボルの成分が符号間干渉として含まれることとなるが、このような成分は等化器で生成するレプリカ信号に含まれないため推定誤差が増大し、受信特性の劣化を招く。
適応等化器２３の前段にアダブティブアレーアンテナ１０がある場合には、このような未来のシンボルが符号間干渉として含まれるようなタイミングのずれたパスは干渉成分としてみなされ、そのパスの到来方向へはヌルを向けるようなパターンがアダプティブアレーアンテナ１０により形成されることとなる。このため、適応等化器２３に入力される希望信号成分がトータルとして減少し、十分な受信特性が得られない可能性がある。
【００３２】
そこで、このような同期ずれによる受信特性の劣化を改善したレプリカ生成器の構成を図８に示す。
前述の第１実施例における図４Ｂに示したレプリカ生成器３２を構成するトランスバーサルフィルタでは、Ｍ個のタップには、時刻0,-T,-2T,…，-(M-1)Tに対応するシンボル候補S1, S2, …, SMが入力される。これに対して図８では、Ｍ個のタップには、+m1T,・・・,+T,0,-T,-2T,‥・，-(m2-1)Tに対応するシンボル候補S1, S2, …, SMが入力され、Ｍ個の乗算器ME1〜MEMによりＭ個の適応化重み付け係数WE1〜WEMとそれぞれ乗算され、乗算結果が加算器３３で加算されてレプリカ信号SRPLが得られる。ただし、Ｍ=m1+m2であり、T, 2T, …, m1Tのm1個のシンボル候補が未来の信号に相当する。ただし、m1，m2はそれぞれ１以上の整数である。またこの実施例におけるＭは図４ＢにおけるＭと同じである必要はない。
【００３３】
トレーニング信号区間のタップ係数初期収束処理では、以下の手順で信号処理を行なう。
(a)： アダプティブアレーアンテナ（AAAと表す）１０及び適応等化器２３のタップ係数を収束させる。このときの適応等化器レプリカ生成時には、時間的に未来のシンボルに対しでも信号候補を出力してレプリカを生成する。
(b)： フィードフォワードフィルタ（FFフィルタあるいはFFFと表す）２２及び適応等化器２３のタッブ係数を収束させる。
【００３４】
(c)： (a)及び(b)の処理を操り返す。
受信信号に対する処理手順の全体は図５で示した処理手順と同様であるが、異なるのは、適応等化器のレプリカ生成時に、未来のシンボルに対しても信号候補を出力してレプリカを生成する点である。
未来のシンボル候補については、トレーニング信号区間では、シンボルパターンが既知であるため容易に生成できる。また、本実施例により、シンボル同期が不完全で、符号間干渉として未来の時刻のシンボル成分も受信信号に含まれる場合にも、精度よくレプリカ信号が生成でき、受信特性が改善できる。
【００３５】
本実施例を用いる場合、(a) の処理後、未来側のタッブ係数の値を調べ、十分小さい場合には同期ずれによる未来のシンボルからの干渉がないと判断し、その後の処理で未来のシンボルをレブリカヘ含めることをやめることが可能である。これにより、演算量の削減が可能である。
また、(a) の処理後、未来側のタツブ係数の値を調べ、あるー定以上の値があり、同期ずれによる未来のシンボルからの干渉があると判断できる場合には、シンボルタイミングを調整し、未来のシンボルからの干渉を低減するという方法も考えられる。更に、シンボルタイミング調整後、再び(a) の処理を行い、未来側のタップ係数の値が十分小さくなるまでシンボルタイミング調整及び(a) の処理を操り返してもよい。
【００３６】
一方、フィードフォワードフィルタ２２にはシンボル同期ずれを調整する効果があるため、(a) の処理後(b)の処理時の適応等化器レプリカ生成時に未来のシンボルを含めないことによりフィードフォワードフィルタ２２で自動的に同期ずれの調整が行える。これにより、それ以降の処理時には、未来のシンボルをレブリカヘ含める必要はなくなる。
データ区間で上記の手法を用いるためには、シンボルパターンが確定していないため、シンボル候補が１通りとならないが、他のシンボル候補と同様に受信する可能性のあるすべてのシンボルパターンを状態として設定することにより適用可能である。
【００３７】
未来のシンボルも含めたトレリスを構成し系列推定することは困難であるが、シンボルごとのブランチメトリック計算時にのみ未来のシンボルに関する状態も考慮し、この状態数の増加はトレリス遷移には反映せず、パス履歴に含めないような処理、即ち未来のシンボルに関しては系列推定ではなく１シンボルごとの処理を行なうことにより実現できる。
第３実施例
図１の実施例における適応等化器２３の構成例として、判定帰還型等化器（Decision Feedback Equalizer:ＤＦＥ）を用いることもできる。この構成例を図９に示す。この場合には、最尤系列推定型等化器で用いていたシンボル候補信号の代わりに、判定シンボル信号をフィードバックして用いる。つまり、現受信シンボルより以前の受信シンボルの遅延成分のレプリカがレプリカ生成器３２’により生成され、引算器３４Ａでフィードフォワードフィルタ２２からのフィルタリング出力信号（受信信号）ＳFから遅延成分のレプリカが差し引かれ、その出力が判定器４２で２値の何れかであるかの判定が行われる。
【００３８】
その判定結果は復号シンボルとし出力されると共に、１シンボル周期Ｔの遅延時間をもつ単位遅延素子ＤU1〜ＤUM-1の直列回路に入力される。その各遅延素子ＤU1〜ＤUM-1の各出力信号に対し適応等化重み付け係数ＷE1〜ＷEM-1が乗算器ＭE1〜ＭEM-1でそれぞれ複素乗算される。その乗算出力は合成器３３で合成され、現受信シンボルより前の受信シンボルの伝送路による遅延成分が推定されて引算器３４Ａへ供給される。即ち、レプリカ生成器３２’を構成する遅延素子ＤU1〜ＤUM-1と、乗算器ＭE1〜ＭEM-1と、合成器３３とにより現受信シンボルより前の受信シンボルの遅延成分のレプリカを生成する。また遅延素子ＤU1〜ＤUM-1の各出力信号がタップ入力信号Ｓt2 として用いられ、図１におけるタップ係数算出手段２４、２５に与えられる。また判定器４２の入力信号と出力信号との差が引算器３４Ｂでとられ、推定誤差信号として用いられる。
【００３９】
なお、図１の実施例では、アダプティブアレーアンテナの重み付けを復調出力に対し行う場合を示したが、アダプティブアレーアンテナの重み付けをＲＦ信号に対して行うことも可能である。その場合には、タップ係数算出手段２４に入力する信号を別途復調する必要がある。即ち、構成としては、図１でアレーアンテナ２１の出力側のＬ系統の復調器２０を削除し、アレーアンテナ出力信号合成手段２８の出力側に１系統の復調器を挿入すると共に、アレーアンテナ２１から出力され、タップ係数算出手段２４に入力される信号の部分にＬ系統の復調器を挿入する。
【００４０】
ただし、この場合には、記憶手段２９はＲＦ信号を記憶することとなるので、同じトレーニングを再利用するより、トレーニング区間を分割して利用する方が現実的である。
また、図９の第３実施例は図８の第２実施例と組み合わせて実施してもよい。上述の第１，第２及び第３実施例における図２のアレーアンテナ出力合成手段２８、図３のフィードフォワ−ドフィルタ２２、図４，８のレプリカ生成器３２、図９の適応等化器２３ではタップ係数（あるいは重み付け係数）の数だけ乗算器を設け、乗算器による演算を同時に実施する場合を示したが、１つの乗算器を繰り返し使用して順次乗算を行ってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
この発明の構成により、簡略な構成で時間空間等化器を構成することができ、かつ、タップ係数算出処理をアダプティブアレーアンテナ、フィードフォワードフィルタ、適応等化器について分離して行っても演算量を著しく増大させることなく十分な収束が得られ、構成がより複雑な一括で処理する構成の場合と同等な受信特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施例の機能構成を示す図。
【図２】  図１中のアレーアンテナ出力信号合成手段２８の構成例を示す図。
【図３】図１中のフィードフォワードフィルタ２２の構成例を示す図。
【図４】Ａは図１中の適応等化器２３の構成例を示す図、ＢはＡ中のレプリカ生成器３２の構成例を示す図である。
【図５】この発明の時間空間等化処理ステップを示すフローチャート。
【図６】図５の時間空間等化処理の変形例を示すフローチャート。
【図７】図５の時間空間等化処理の他の変形例を示すフローチャート。
【図８】図１の適応等化器２３におけるレプリカ生成器３２を未来のシンボルも考慮してレプリカを生成するように変形したレプリカ生成器を示す図。
【図９】図１中の適応等化器２３の他の構成例を示す図。
【図１０】従来の時間空間等化器の構成を示す図。
【図１１】従来の時間空間等化器の他の構成を示す図。
【図１】
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【図２】
0003866049.tif 000004
【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】
0003866049.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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