(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その各フレームがディジタルのデータ信号と固定パターンを持つトレーニング信号とから成るディジタル送信信号を無線伝送系を介して受信した受信信号を等化するための判定帰還型の等化方法であって、
そのタップ係数を可変制御可能なトランスバーサル型の第１、第２、及び第３フィルタと、等化信号とその信号を判定してディジタル化したディジタル信号との差である誤差信号を入力として前記第１、第２、及び第３フィルタのタップ係数を制御するタップ制御器とを設け、
受信信号がトレーニング信号である期間には、受信信号を入力としたときの前記第１フィルタの出力と前記トレーニング信号の固定パターンを入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ制御器は前記第１フィルタのタップ係数を制御するとともに、
前記受信信号がデータ信号である期間には、受信信号を前記第１フィルタへ入力し、その出力を前記第２フィルタへの入力としたときの出力と、等化信号を判定した後のディジタル信号を入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ係数制御器は前記第２及び第３フィルタのタップ係数を制御するようにしたことを特徴とする判定帰還型の等化方法。
【請求項２】
その各フレームがディジタルのデータ信号と固定パターンを持つトレーニング信号とから成るディジタル送信信号を無線信号に変換して送信する送信装置と、前記無線信号を受信し、波形等化手段により波形等化を行ったのち前記データ信号を復調して取り出す受信装置とから成る送受信装置において、
前記波形等化信号は、そのタップ係数を可変制御可能なトランスバーサル型の第１、第２、及び第３フィルタと、
等化信号とその信号を判定してディジタル化したディジタル信号との差である誤差信号を入力として前記第１、第２、及び第３フィルタのタップ係数を制御するタップ制御器と、
受信装置の受信信号がトレーニング信号である期間には、受信信号を入力としたときの前記第１フィルタの出力と前記トレーニング信号の固定パターンを入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ制御器は前記第１フィルタのタップ係数を制御するとともに、前記受信信号がデータ信号である期間には、受信信号を前記第１フィルタへ入力し、その出力を前記第２フィルタへの入力としたときの出力と、等化信号を判定した後のディジタル信号を入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ係数制御器は前記第２及び第３フィルタのタップ係数を制御するためのスイッチ手段と、
を備えて成ることを特徴とする送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、判定帰還型の等化方法と送受信装置に係り、特にアナログ音声伝送用の無線機を利用して無線伝送されたディジタル信号の波形等化に適した判定帰還型の等化方法と送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声信号をアナログ信号のままで無線搬送波にのせて送受信する無線機では、受信電界変動に対処するためのＡＧＣ回路や、送信増幅器のダイナミックレンジをこえた入力を抑制するためのリミッタ回路等が用いられている。一方、このような無線機を利用して、より高品質な音声伝送を行ったり、無線機間のチャネルを多重利用して複数の音声チャネルを構成するために、音声信号をディジタル化して例えば１６ＱＡＭの変調波を音声帯域に生成し、これを従来のアナログ式無線機で送受信することがある。このようにすると、無線チャネルを有効に利用でき、伝送品質の向上や音声信号の秘話化、音声チャネルの多重化等が容易になる。また、ディジタル化した音声信号に代わってパソコン等のデータ端末からのデータ信号の送信も容易であり、音声信号の送信と同様な効果がある。
【０００３】
図２は、１６ＱＡＭ変調方式を用いて音声信号の変調波を生成し、それを、アナログ式の無線機で送受信するシステムの送信側の構成例を示すブロック図である。マイク２０１から入力されたアナログ音声信号がＡ／Ｄ変換器２０２によってディジタル信号に変換され、音声符号化器２０３によってデータの符号化が行われ、バッファメモリ２０４に格納される。通話者の操作によってＰＴＴ（Press Talk Timing）制御器２０５からＰＴＴ制御信号が出力されると、フレーム生成器２０６は、バッファメモリ２０４から所定長の符号化データＤＴとトレーニング信号メモリ２０７に格納されたトレーニング信号ＴＳとから送信フレームを構成する。図４はこのフレーム構成を示している。ここでトレーニング信号ＴＳは、固定パターンの信号で、通常はフレーム同期等のための同期信号を含んでいる。フレーム化された信号はデータマッピング器２０８に入力され、４ビットデータを１シンボルとした１６値データに変換され、この変換された１６値データは符号化変調するために信号空間上にマッピングされ、変調側Ｉ／Ｑ信号として出力される。この変調側Ｉ／Ｑ信号は、直交変調器２０９で位相がπ／２異なる２つの搬送波の各々を位相変調し、１６ＱＡＭのディジタル変調信号が生成される。このディジタル変調信号はＤ／Ａ変換器２１０で音声帯域のアナログ信号とされ、アナログ式の無線機２１１はＤ／Ａ変換器２１０からのアナログ信号を無線信号に変換して送信する。
【０００４】
図３は、１６ＱＡＭ変調された無線信号の受信側の構成例を示すブロック図である。相手局の無線機２１１から送信された無線信号はアナログ式の無線機３０１で受信されて音声帯域信号に変換され、この音声帯域信号はＡ／Ｄ変換器３０２によってディジタル受信信号に変換される。このディジタル受信信号は直交検波器３０３で直交検波されて復調側Ｉ／Ｑ信号が取り出され、これは同期処理器３０４に入力され、フレーム同期・シンボル同期処理でデータの先頭を検出され、再構成されたフレームデータが出力される。等化器３０５は、無線伝送路で発生する多重波成分により生じる波形歪みを除去するための等化処理を行う判定帰還型等化器である。等化後のＩ／Ｑ信号はデータマッピング器３０６に入力され、１シンボルが４ビットの信号に変換され、バッファメモリ３０７に格納される。このバッファメモリ３０７の信号は音声復号器３０８で音声復号処理され、再生音声信号として出力される。再生音声信号はＤ／Ａ変換器３０９によってアナログ音声信号に変換され、スピーカ３１０から出力される。
【０００５】
図５は、判定帰還型の等化器３０５の構成を示すブロック図で、直交検波後のＩ、Ｑ相信号がトランスバーサル型のＦＦフィルタ（Feed Forward Filter）５０１へ入力され、その出力と同じくトランスバーサル型のＦＢフィルタ（Feed Back Filter）５０２の出力との差が（複素）加算器５０３で求められる。その出力は等化誤差判定器５０４で判定されて等化Ｉ／Ｑ信号として入力されるとともに、スイッチ５０５の１つの入力端へ入力される。スイッチ５０５の他の入力端にはトレーニング信号５０６が入力されており、スイッチ５０５の選択出力はＦＢフィルタ５０２へ入力される。等化誤差判定器５０４の入力と出力の差が加算器５０７で求められ、その出力値に応じてタップ係数制御部５０８が加算器５０７出力を最小とするようにＦＦフィルタ５０１及びＦＢフィルタ５０２のタップ係数を制御する。但しトレーニング信号５０６は送信側でフレームに挿入されたものと同じ固定パターンである。
【０００６】
以上の図５の等化器では、ＦＦフィルタ５０１は多重伝播路で発生する遅延波が直接波に重なって生じる干渉成分を除去するダイバーシチ効果を得るための整合処理を実行し、ＦＢフィルタ５０２は等化誤差判定器５０４の判定出力又はトレーニング信号５０６を用いることにより残留遅延波の除去を行う。この場合、入力されるＩ／Ｑ信号がトレーニング信号のときはスイッチ５０５はトレーニング信号５０６を選び、データ信号のときは等化誤差判定器５０４の判定出力を選んでＦＢフィルタ５０２へ入力することにより、少なくともトレーニング信号の間は誤りのない判定結果の信号がＦＢフィルタへ入力される。従って各フィルタのタップ係数の最適値への収束をより確実に、短い時間で実現できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２、図３で示したシステムによれば、アナログ式の無線機２１１、３０１のみで通信する場合には得られなかったダイバーシチ効果等が実現でき、伝送品質の向上やチャネルの多重化等が実現できる。これらの効果は１６ＱＡＭ方式による周波数の有効利用や等化器の作用によりもたらされるものであるが、１６ＱＡＭ方式による変調波は搬送波の位相と振幅の双方に情報が含まれており、従って無線回線では、振幅、位相ともに歪みが生じないように送信する必要がある。しかし、図２、図３のアナログ式無線機には、前述したようにＡＧＣやリミッタ機能が備えられているため、特に振幅成分に対する歪みが避けられない。特にアナログ式無線機２１１、３０１と他の回路成分（モデム部分）とは必ずしも固定したペアで設計されているとは限らず、利用可能なアナログ式無線機とモデム部分が適宜組み合わせて使用される場合には、無線機のＡＧＣ動作、リミッタ動作による振幅歪みや、無線機の送信増幅器のダイナミックレンジをこえた入力による歪みが大きくなることがあり、伝送品質の劣化を招く。このようなアナログ無線機で発生する歪みは、図５に示した判定帰還型等化器では十分補償できない。
【０００８】
本発明の目的は、ダイバーシチ効果を有するとともに、アナログ式無線機のＡＧＣやリミッタ等による歪みが生じても、それらを等化してディジタル信号をより確実に受信できる判定帰還型の等化方法とその方法を具備した送受信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その各フレームがディジタルのデータ信号と固定パターンを持つトレーニング信号とから成るディジタル送信信号を無線伝送系を介して受信した受信信号を等化するための判定帰還型の等化方法であって、
そのタップ係数を可変制御可能なトランスバーサル型の第１、第２、及び第３フィルタと、等化信号とその信号を判定してディジタル化したディジタル信号との差である誤差信号を入力として前記第１、第２、及び第３フィルタのタップ係数を制御するタップ制御器とを設け、
受信信号がトレーニング信号である期間には、受信信号を入力としたときの前記第１フィルタの出力と前記トレーニング信号の固定パターンを入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ制御器は前記第１フィルタのタップ係数を制御するとともに、
前記受信信号がデータ信号である期間には、受信信号を前記第１フィルタへ入力し、その出力を前記第２フィルタへの入力としたときの出力と、等化信号を判定した後のディジタル信号を入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ係数制御器は前記第２及び第３フィルタのタップ係数を制御するようにしたことを特徴とする判定帰還型の等化方法を開示する。
【００１０】
更に本発明は、その各フレームがディジタルのデータ信号と固定パターンを持つトレーニング信号とから成るディジタル送信信号を無線信号に変換して送信する送信装置と、前記無線信号を受信し、波形等化手段により波形等化を行ったのち前記データ信号を復調して取り出す受信装置とから成る送受信装置において、前記波形等化信号は、そのタップ係数を可変制御可能なトランスバーサル型の第１、第２、及び第３フィルタと、
等化信号とその信号を判定してディジタル化したディジタル信号との差である誤差信号を入力として前記第１、第２、及び第３フィルタのタップ係数を制御するタップ制御器と、
受信装置の受信信号がトレーニング信号である期間には、受信信号を入力としたときの前記第１フィルタの出力と前記トレーニング信号の固定パターンを入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ制御器は前記第１フィルタのタップ係数を制御するとともに、前記受信信号がデータ信号である期間には、受信信号を前記第１フィルタへ入力し、その出力を前記第２フィルタへの入力としたときの出力と、等化信号を判定した後のディジタル信号を入力としたときの前記第３フィルタの出力との差を前記等化信号とし、そのときの前記誤差信号が最小となるように前記タップ係数制御器は前記第２及び第３フィルタのタップ係数を制御するためのスイッチ手段とを備えて成ることを特徴とする送受信装置を開示する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明になる判定帰還型等化器の構成例を示すブロック図で、図３の等化器３０５として用いるものである。この等化器のＦＢフィルタ１０２、加算器１０３、等化誤差判定器１０４、スイッチ１０５、トレーニング信号バッファ１０６、及び加算器１０７が図５で示した同名の部品５０２〜５０７とそれぞれ対応し、また第２ＦＦフィルタ１０１と図５のＦＦフィルタ５０１とが対応している。これらの部品はタップ係数制御器１１５の一部機能とともに図５と同様の動作、即ち伝播路歪みを補償するダイバーシチ効果を持つ。更に本発明では、アナログ式無線機で発生する歪みを補償するために第１ＦＦフィルタ１１１とスイッチ１１２、１１４が設けられ、またタップ係数制御器１１５は第１ＦＦフィルタ１１１の最適タップ係数の算出も行う機能を持っている。以下動作を詳しく述べる。
【００１２】
図１の等化器の動作は２つのインターバルに分けられ、その制御は同期信号ＳＹＣにより行われる。この同期信号ＳＹＣは、図３の同期処理器３０４で検出された受信フレームに同期した信号で、例えば受信フレームの先頭から始まるトレーニング信号の間は“ОＮ”、その後のデータ信号の間は“ОＦＦ”となる信号である。このようなトレーニング信号は、トレーニング信号の長さが決まっているから、フレーム同期信号から容易に生成できる。スイッチ１０５、１１２、１１３及び１１４は、同期信号ＳＹＣ“ОＮ”のときはａ側接点へ、“ОＦＦ”のときはｂ側接点へ接続され、各インターバルにおける処理が実行される。
【００１３】
まず同期信号ＳＹＣが“ОＮ”のときをトレーニング過程と呼ぶことにすると、このインターバルではトレーニング信号の受信中であり、入力されたＩ／Ｑ信号は第１ＦＦフィルタ１１１で処理されてその出力はスイッチ１１２、１１４を経由して加算器１０３へ入力される。この第１ＦＦフィルタも他のフィルタと同様にトランスバーサル型のフィルタで、そのタップ係数は可変制御可能である。一方、ＦＢフィルタ１０２にはトレーニング信号バッファ１０６からのトレーニング信号がスイッチ１０５を経由して入力され、その出力と第１ＦＦフィルタ１１１で処理された出力との差が加算器１０３で算出され、その出力が等化誤差判定器１０４で判定されて等化Ｉ／Ｑ信号として出力される。等化誤差判定器１０４の入力と出力の差が誤差信号として加算器１０７で算出され、この誤差信号が最小となるような第１ＦＦフィルタ１１１のタップ係数がタップ係数制御器１１５で算出され、これによってスイッチ１１３を経由して第１ＦＦフィルタ１１１のタップ係数が制御される。以上のトレーニング過程にて、第１ＦＦフィルタ１１１のタップ係数の初期値としては、アナログ無線機のＡＧＣやリミッタ等のために発生する固定的な（伝播路状態に依らない）波形歪みを補償する値を予め求めておいてそれを設定しておく。そうすると第１ＦＦフィルタ１１１のタップ係数は上記固定的な波形歪みを補償する値に収束し、かつＦＢフィルタ１０２へはトレーニング信号を入力しているので、伝送誤りに影響されずに高速な収束が行われる。
【００１４】
次に同期信号ＳＹＣが“ОＦＦ”のときをトラッキング過程と呼ぶことにすると、このインターバルではデータ信号ＤＴの受信中であり、入力されたＩ／Ｑ信号はやはり第１ＦＦフィルタへ入力される。このトラッキング過程ではスイッチ１０４、１１２〜１１４は全てｂ側接点へ接続されている。従って第１ＦＦフィルタ１１１のタップ係数制御は行われず、直前のトレーニング過程で更新された値に固定されているので、入力データ信号ＤＴ中の、無線機で生じた固定的歪み成分が第１ＦＦフィルタ１１１で等化され、除去される。この等化されたデータ信号はスイッチ１１２、第２ＦＦフィルタ１０１、スイッチ１１４を経由して加算器１０３へ入力される。このときＦＢフィルタ１０２へは等化誤差判定器１０４からの特定結果の信号が入力され、また等化誤差判定器１０４の入出力差である誤差信号に基づいてタップ係数制御器１１５は第２ＦＦフィルタ１０１、ＦＢフィルタ１０２のタップ係数を算出してこれら各フィルタのタップ係数をスイッチ１１３を経由して制御している。この状態は従来技術で説明した図５の回路での、トラッキング過程と同じ回路構成で、従って同じ動作をする。即ち、無線伝送路で発生する多重波由来の干渉波の除去動作を行う。
【００１５】
尚、以上の実施の形態では、送信されるディジタル信号は１６ＱＡＭ変調信号として説明したが、１６ＱＡＭ方式以外でも、振幅変化に情報が対応しているような変調方式であれば本発明が有効であることは明らかである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に依れば、無線伝送路で発生する多重波歪みを除去するダイバーシチ効果と、アナログ無線機のＡＧＣやリミッタ動作のために固定的に発生する波形歪みを除去することのできる判定帰還型等化器をコンパクトな一体構成で実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる判定帰還型等化器の構成例を示すブロック図である。
【図２】１６ＱＡＭ変調したディジタル信号をアナログ無線機で送信するシステムの構成例を示すブロック図である。
【図３】アナログ無線機で受信した１６ＱＡＭディジタル信号を復調するシステムの構成例を示すブロックである。
【図４】送信ディジタルデータのフレーム構成を示す図である。
【図５】従来の判定帰還型等化器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  第２ＦＦフィルタ
１０２  ＦＢフィルタ
１０３、１０７  加算器
１０４  等化誤差判定器
１０５、１１２、１１３、１１４  スイッチ
１０６  トレーニング信号バッファ
１１１  第１ＦＦフィルタ
１１５  タップ係数制御器
２１１、３０１  無線機
【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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