JPH03110930A - 自動等化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動等化器に関し、特にデジタル無線通信シ
ステムの復調装置において。

フェージングによる伝搬路の波形歪や、他無線システム
からの干渉を自動的に除去する。デジタル自動等化器に
関する。

［従来の技術］ 近年、デジタル無線通信方式において、周波数の利用効
率を高めるため、変調方式の多値化が進んでいる。一方
、多値数が増すにつれて、フェージングによる伝搬路の
波形歪や、交差偏波間の干渉（コチャネル干渉）や他無
線システムからの干渉（ＦＭ干渉等）等の影響が大きく
なり、これらの線形歪や干渉を除去する自動等化器の開
発が進められている。この自動等化器の１つとして５　
トランスバーサルΦフィルタのタップ係数を適応制御す
るトランスバーサル形等化器が実用化されている。従来
の全デジタル形トランスバーサル等化器の一例を、第２
図に示す。第２図に示す様に。

従来の全デジタル形トランスバーサル等化器は圧縮器１
１．アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２、トラン
スバーサル・フィルタ１３．伸長器１４、およびタップ
係数制御回路１５から成る。

端子１に入力された。復調器（図示せず）からの入力ベ
ースパント信号は、圧縮器１１に入力されて、所定の圧
縮率で圧縮された後、Ａ／Ｄ変換器１２に入力される。

このとき、圧縮器１１の圧縮率は、伝搬路でのフェージ
ングによる波形歪が発生しても、Ａ／Ｄ変換器の許容入
力レベル範囲（ダイナミック・レンジ）を超えない様に
設定される。ここでその圧縮率を（圧縮後の振幅／圧縮
前の振幅）と定義する。仮に８　フェージングによる波
形歪の無い状態で、Ａ／Ｄ変換器１２のダイナミック・
レンジいっばいに圧縮器１１の出力を設定した場合は、
フェージング発生時にダイナミック・レンジを超えた信
号がＡ／Ｄ変換′ｒｉ１２に人力される為、Ａ／Ｄ変換
変換弁線形歪が発生し正しい波形等化を行うことができ
ない。

次に、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号は、全デジタル形
トランスバーサル・フィルタ１３に入力され、タップ係
数制御回路１５からのタップ係数制御信号により自動等
化されて、伸長器１４に入力される。伸長器１４におい
ては、前記圧縮器１１によって圧縮された原信号を復元
するため。

入力信号に圧縮率の逆数に等しい伸長率を乗じた出力信
号を端子２に出力する。

前記トランスバーサル・フィルタ１３のタップ係数制御
の為に、タップ係数制御回路１５は伸長器１４の出力信
号のうちの送信信号の推定値と等化器のデジタル信号の
差を表わす誤差信号Ｅと。

Ａ／Ｄ変換器１２の判定出力信号りとを入力とし。

誤差信号Ｅと判定出力信号りの相関をとり、その時間平
均値をタップ係数としてトランスバーサル・フィルタ１
３に出力する。尚、この適応形自動等化アルゴリズムに
は、様々な実施形態がありそれらは文献等（例えば「デ
ィジタル信号処理」７電子通信学会編、昭和５０年、２
４１頁表１１゜２）に詳述されているので、ここでは省
略するが。

たとえば前記Ａ／Ｄ変換器の判定出力のかわりに。

前記信号レベル変換回路の判定出力をＤとするアルゴリ
ズムも存在する。

上記の全デジタル形トランスバーサル等化器の動作のう
ち、圧縮器１１における信号レベルの圧縮と、伸長器１
４における信号レベルの復元について、以下に例を上げ
、第３図を参照して説明する。人力信号の例として、４
値ベ一スバンド信号を用いる。これは１６値直交振幅変
ｇ（１６ＱＡＭ）のベースバンド信号として用いられる
。

第３図（ａ）において点Ａ、、Ｂ、、Ｃ，，Ｄ。

（・で示す）は、圧縮前の４値ベ一スバンド信号の信号
レベルを表わし、右の表はＡ／Ｄ変換器の出力を表わす
。今、フェージングによる波形歪によって１点Ａ１近傍
の信号が２倍になったと仮定すると、その信号レベルは
Ａ／Ｄ変換器許容入力範囲を超えてしまう為、Ａ／Ｄ変
換器出力は１〕−・・・１１（すべて１）となり飽和し
てしまう。これを避ける為１点Ａ＋、Ｂｌ、Ｃ＋、Ｄｒ
の各点が点Ａ２　、Ｂ２　、Ｃ２、Ｄ２の各位置になる
ように予め、信号レベルを１／２に圧縮しておけば、フ
エージングによる波形歪が生じても、Ａ／Ｄ変換器１２
の入力信号レベルは飽和しない。

次に１点Ａ２　、Ｂ２　、Ｃ２、Ｄ２の信号レベルは本
来点Ａ工、Ｂ＋　、Ｃ１，Ｄ＋の信号レベルでなければ
正しい判定出力とならないので、信号レベル変換回路１
４によって１点Ａ２　、　　Ｂ２　、　　Ｃ２。

Ｄ２に対応するデジタル信号は第３図（ｂ）の表に示す
様に変換される。この変換は具体的には、ＲＯＭ　（Ｒ
ｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｌｌｌｌｏｒｙ）　、デジタル
乗算器、論理回路等によって実現できる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の自動等止器は、振幅圧縮率が固定である
ため、フェージングの発生による波形歪が無い間は、圧
縮によるＡ／Ｄ変換器の量子化精度の減少による誤り小
時性の劣化が起こるという欠点を有する。また、当初の
予想を超える大きなフェージング歪が生じた場合、圧縮
率の不足から。

Ａ／Ｄ変換器入力が飽和状態となり、十分な等化特性が
得られないという欠点を有する。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので。

フェージングによる波形歪の大きさが変化しても。

Ａ／Ｄ変換器のダイナミック・レンジを有効に活用しつ
つ十分な等化特性が発揮できる自動等化器を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ デジタル無線通信方式の復調装置に用いられる自動等化
器であって。

前記復調装置の復調器からの多値ベースバンド信号のレ
ベルを所定の圧縮率で調整するレベル調整手段と、該レ
ベル調整手段から出力されるレベル調整された前記多値
ベースバンド信号をデジタル信号に変換するアナログ・
デジタル変換器と。

前記デジタル信号をタップ係数制御信号に基づき自動等
化するタップ係数可変デジタル形トランスバーサルフィ
ルタと１等化された前記デジタル信号を前記圧縮率の逆
数である伸長率で伸長する伸長器と、前記アナログ・デ
ジタル変換器又は前記伸長器のいずれか一方の判定出力
を第１の入力信号とし、前記伸長器の出力のうち送信信
号の推定値と前記等化されたデジタル信号との誤差分を
表す誤差信号を第２の入力信号として前記第１の入力信
号と前記第２の入力信号に基づいて前記タップ係数制御
信号を生成し出力するタップ係数制御回路とを備えた自
動等化器において。

前記レベル調整手段及び前記伸長器を、それぞれ可変型
とし、フェージングの大小を検出して前記可変型レベル
調整手段の圧縮率と可変型伸長器の伸長率とを制御する
圧縮伸長小制御装置を設けたことを特徴とする自動等化
器。

［実施例］ 以下１本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例のトランスバーサル形自
動等化器であり、トランスバーサル・フィルタとしては
簡単の為に３タツプのものを使用している。

まず端子１に入力された復調器（図示せず）からの多値
ベースバンド信号は、可変減衰器２１に入力される。可
変減衰器２１は、後述する圧縮伸長率制御回路２３から
の圧縮率制御信号（ＣＯＭＰ）により、その出力信号レ
ベルが、フェージングによる波形歪が生じても後置され
るアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２の許容信号
入力レベルを超えない様に、自動的に圧縮率Ｘが設定さ
れ、入力多値ベースバンド信号の持つ波形情報を正確に
Ａ／Ｄ変換器１２へ出力する機能を有する。

次に、前記可変減衰器２１の出力信号は、　Ａ／Ｄ変換
器１２に人力されて、標本・量子化され２送信号列に変
換され、トランスバーサル・フィルタ１３に入力される
。

トランスバーサル・フィルタ１３は遅延回路１３１．１
３２．乗算器１３３，１３４，１３５゜加算器１３６よ
り構成される３タツプ形で、主タップ１３８の他に一１
タップ１３７及び＋１タツプ１３９を有する。それぞれ
のタップ出力信号は乗算器１３４，１３３，１３５にそ
れぞれ入力され、タップ係数Ｃ８＋　Ｃ−Ｉｎ　ＣＩが
乗ぜられて。

加算器１３６に入力される。加算器１３６の出力はフェ
ージングによる符号量干渉が除去されたものとなり、ト
ランスバーサル・フィルタ１３の出力となる。このトラ
ンスバーサル・フィルタ１３の出力は、可変伸長器２２
に入力され、伸長率Ｙで伸長され前記可変減衰器２１で
圧縮された原信号レベルが復元される。伸長率Ｙは、一
般には圧縮率Ｘの逆数（Ｙ−１／Ｘ）に設定される。

以上の様にして、トランスバーサル参フィルタ１３で符
号量干渉が除去され、可変伸長器２２において信号レベ
ルが復元された可変伸長器２２の出力信号が端子２に出
力される。一方、Ａ／Ｄ変換器１２の判定出力り及び可
変伸長器２２の出力のうち送信信号と等化後信号の誤差
を表わす誤差信号Ｅは、タップ係数制御回路１５に入力
され。

デジタル演算によってＤとＥの相間がとられ、その時間
平均値がタップ係数としてトランスバーサル・フィルタ
１３の乗算器１３３，１３４，１３５に人力される。こ
のことは従来の実施例で説明したのと同様である。ここ
で、タップ係数Ｃ，（ｎは整数）は。

Ｃ，−Ｅ　Ｉ　＋Ｄ　＊　＋但しｎ　−ｋ　−ｊ−（１
）で得られる。なお、　　　　　は時間平均を表わす。

この詳細は前記文献に詳しいので、ここでは省略する。

タップ係数の大小は、伝搬路のフェージングの大小に対
応して変化する。従って、このタップ係数の変化に基づ
いて、その後の伝搬路のフェージングの大小を推定する
ことができる。そこで本実施例ではタップ係数制御回路
１５から出力されるタップ係数値信号Ｃ−，、Ｃ，を利
用して圧縮率Ｘを決定する。

圧縮伸長率制御回路２３はタップ係数値信号Ｃ−３，及
びＣ１が入力されると後述のようにして圧縮率Ｘを決定
し、可変減衰器２１に圧縮率制御信号ＣＯＭＰを出力す
る。同時に圧縮率Ｘの逆数を伸長率Ｙとして可変伸長器
２２に伸長率制御信号ＥＸＰを出力する。

以下にフェージングとタップ係数との関係を説明すると
共に圧縮率Ｘを決定する方法を説明する。

第４図に直接波と反射波（遅延波）の２波干渉によって
周波数選択性フェージングが発生した場合の、端子１に
入力される４値ベ一スバンド信号のアイ・パターンと対
応するトランスバーサル・フィルタのタップ係数を示す
。この場合可変減衰器２１の圧縮率を１とする。

第４図（ａ）はフェージングが全く無い場合で。

この時アイ・パターンのレベルはＡ／Ｄ変換器のダイナ
ミック・レンジ内に収まっており、タップ係数も主タッ
プＣ６のみ１で他は零である。

次にフェージングが発生すると、フェージングが小さい
場合は第４図（ｂ）に示す様に、アイ・パターンには波
形歪が表われるが標本点における信号レベルはＡ／Ｄ変
換器のダイナミック・レンジを超えるには至らず、また
タップ係数Ｃ−１及びＣＩの絶対値も比較的小さい。

さらにフェージングが大きくなると、　第４図（Ｃ）に
示す様にアイ・パターンの波形歪は極めて大きいものと
なり、標本点における入力ベースパント信号の信号レベ
ルはＡ／Ｄ変換器のダイナミック・レンジを超えるとと
もに、タップ係数も極めて大きくなり、１に近づく。従
って第４図（Ｃ）の場合には、圧縮率を１から、たとえ
ば１／２に変更すれば第５図（ｂ）に示す様に、入力ベ
ースパント信号は、Ａ／Ｄ変換器のダイナミック・レン
ジ内に収まることとなる。この時、伸長率は２となり、
トランスバーサル中フィルタ１３の出力は可変伸長器２
２で２倍に伸長されて端子２に出力される。

可変減衰器２１．可変伸長器２２及び圧縮伸長率制御回
路２３は１例えば第６図に示す様に構成される。可変減
衰器２１は１／２減衰器３１を有し、復調器からの入力
信号をそのまま出力するか。

又は１／２減衰器３１の出力を出力するかを切替器３２
によって制御する。また可変伸長器２２はトランスバー
サル中フィルタの出力が接続されるデジタル乗算器３３
を有し９乗算係数１を選ぶか２を選ぶかを切替器３４で
選択する。

前記切替器３２及び３４は、圧縮伸長率制御回路２３の
出力で制御される。圧縮伸長率制御回路２３へは、タッ
プ係数Ｃ−＋及びＣ８の絶対値Ｃ−１（及びＩＣ１１が
入力され、タップ係数の絶対値が基準値ＣＲよりも大き
いか小さいかを比較器３５，３６でそれぞれ判定し、そ
の結果を論理和回路３７に出力する。論理和回路３７は
Ｉｃ−＋ＩとＩＣ１１のいづれか一方でも、前記基準値
を超えていれば、フェージングが十分大きいと判定し１
判定出力を前記可変減衰器２１及び可変伸長器２２に切
替制御信号として出力する。こうして、フェージングが
基準値より大きい時は。

入力ベースパント信号は圧縮されてＡ／Ｄ変換器１２に
入力されるので、Ａ／Ｄ変換時に非線形歪は発生せず、
トランスバーサル・フィルタで正しい波形等化が行なわ
れる。

上記の圧縮伸長率制御回路２３では、圧縮率及び伸長率
を２段階に変化させているが、圧縮率及び伸長率を連続
的に変化させて、さらにきめ細かな制御をする事も可能
である。この場合の可変減衰器２１．可変伸長器２２及
び圧縮伸長率制御回路２３の第２の実施例を第７図に示
す。

可変減衰器２１はアナログ乗算器４１を有し。

増幅回路の出力の端子１に入力されたベースバンド信号
に圧縮率制御信号ＣＯＭＰを乗じてＡ／Ｄ変換器１２に
出力する。また可変伸長器２２はデジタル乗算器３３を
有し、トランスバーサル・フィルタ１３の出力デジタル
信号に伸長率制御信号ＥＸＰを乗じて出力する。前記圧
縮率制御信号ＣＯＭＰ及び伸長率制御信号ＥＸＰは、圧
縮伸長小側ｍ回路２３より出力される。圧縮伸長率制御
回路２３では、タップ係数Ｃ−＋及びＣ４を入力として
、係数変換回路４２においてタップ係数の変化に対応し
た。圧縮率Ｘが連続的に得られる。係数変換回路４２は
またとえばＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ’Ｍｅｍｏｒ
ｙ）等の記憶素子を用いて容易に実現できる。

係数変換回路４２の出力の圧縮率判定信号Ｘはデジタル
信号であるので、アナログ乗算器４１に入力する前に、
デジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）４３に入力し
アナログ信号の圧縮率制御信号に変換して、アナログ乗
算器４１に入力される。

一方、可変伸長器２２内のデジタル乗算器３３には、前
記圧縮率判定信号Ｘが１逆数変換回路４４で逆数ＥＸＰ
−Ｘ−１に変換されて、デジタルの伸長率制御信号ＥＸ
Ｐとして出力される。

以上の構成により、可変圧縮器２１及び可変伸長器２２
は、フェージングの変化により連続的に制御されるため
、なめならかな動作が期待できる。

尚、第７図の例において、可変減衰器２１をいわゆる自
動利得制御回路（ＡＧＣ）におきかえる事も可能である
。この方法を用いた本発明の第３の実施例を第８図に示
す。第２の実施例と異なるのは、第７図の可変減衰器２
１のかわりに、入力ベースパント信号のレベルを制御す
る自動利得回路（ＡＧＣ）２４が用いられ、前記ＡＧＣ
２４の出力がＡ／Ｄ変換器１２に入力されている点と。

第７図の可変減衰器２１の制御信号ＣＯＭＰと。

ＣＯＭＰを発生するＤ／Ａ変換器４３が削除され。

かわりに前記ＡＧＣ回路２４を制御するＡＧＣ制御回路
４５が用いられている点である。

本実施例では、ＡＧＣ制御は、前記可変伸長器２２の出
力信号が一定となる様に動作するため。

フェージングが大きくなって可変伸長器２２の伸長率が
１より大きくなれば、ＡＧＣ回路２４の利得が１より減
少してＡ／Ｄ変換器１２へ入力される信号レベルの飽和
を防止する。逆にフェージングが小さくなれば、可変伸
長器２２の伸長率が１に近づき、ＡＧＣ回路２４の利得
も１に近づくため、Ａ／Ｄ変換器１２のダイナミック・
レンジを十分に利用できる入力レベルがＡ／Ｄ変換器１
２に印加され、Ａ／Ｄ変換のＳ／Ｎが良くなり、誤り小
時性の劣化も起こりにくくなる。

以上９本発明の自動等止器を特定の実施例について説明
したが本発明ではトランスバーサル・フィルタの構成は
どのような構成でも良く、またタップ係数制御アルゴリ
ズムも前記文献にあげられているゼロ・フォーシング法
でも最小誤差法でも良く、アルゴリズムにより左右され
るものではない。

また前記実施例では、フェージングの大小をトランスバ
ーサル０フイルタのタップ係数より判定しているが、も
ちろん他の情報、たとえばスペクトラムによるフェージ
ングのノツチ量検出等による方法でフェージングの大小
を判定しても良い事は明らかである。

本発明の特徴は、可変減衰器の圧縮率又は自動利得回路
の利得及び可変伸長器の伸長率をフェージングの大小に
より自動制御して、Ａ／Ｄ変換器の入力ダイナミック・
レンジを有効に使用する事にある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、フェージングによ
る波形歪の大小を検出する事により、可変減衰器又はＡ
ＧＣ回路及び可変伸長器を制御して、フェージングが大
きな時はベースバンド信号を圧縮してＡ／Ｄ変換器に印
加する事により波形歪によるＡ／Ｄ変換器の非線形歪を
防止して自動等止器として十分な等化能力を発揮させ、
フェージングが小さい時はベースバンド信号を圧縮せず
にＡ／Ｄ変換器に印加する事によりＡ／Ｄ変換器の量子
化精度を減少させない様にしＡ／Ｄ出力のＳ／Ｎを改善
し誤り小時性の劣化を防止することができる。またいづ
れの場合も、自動制御される可変伸長器によって本等化
器の出力信号レベルは圧縮率によらず一定となるため、
誤差信号の抽出も容易でトランスバーサル・フィルタの
制御のみならず復調器の自動利得制御や自動位相制御も
容易に行なえ、また後続の再生データ信号の各種信号処
理も簡単になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の自動等化器の第１の実施例を示すブロ
ック図、第２図は従来の自動等化器を示すブロック図、
第３図（ａ）及び（ｂ）は信号レベル変換を説明するた
めの図で（ａ）は圧縮前、（ｂ）は圧縮後を示す、第４
図（ａ）　、　（ｂ）及び（ｃ）はフェージングによる
波形歪の大小とタップ係数の絶対直の大きさを説明する
ための図で、（ａ）はフェージング無し、（ｂ）はフェ
ージング小、（Ｃ）はフェージング大の場合を示す、第
５図は、波形歪時のベースバンド信号の圧縮の効果を説
明するための図。 第６図は第１図の自動等化器に用いられる可変減衰器、
可変伸長器、及び圧縮伸長率制御回路の具体的ブロック
図、第７図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、
第８図は本発明の第３の実施例を示すブロック図である
。 １１・・・圧縮器、１２・・・Ａ／Ｄ変換器、１３・・
・トランスバーサル・フィルタ、１４・・・伸長器、１
５・・・タップ係数制御回路、２１・・・可変減衰器、
２２・・・可変伸長器、２３・・・圧縮、伸長率制御回
路、２４・・・自動利得回路（ＡＧＣ）、４５・・・Ａ
ＧＣ制御回路。 圧縮前４［ベースバンド信号 １ （Ｇ） 第３ １圧縮後 ４ｆｉベ一スバンド信号 ２−１　２−２２−３−−−２−ｎ （ｂ） 第５ｚ 標本点 標本点 （ａ） 圧縮率 （ｂ） 圧縮率ｉ 第６図 手続補正書（自発） 平成１年１２月１１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、デジタル無線通信方式の復調装置に用いられる自動
   等化器であって、 前記復調装置の復調器からの多値ベースバンド信号のレ
   ベルを所定の圧縮率で調整するレベル調整手段と、該レ
   ベル調整手段から出力されるレベル調整された前記多値
   ベースバンド信号をデジタル信号に変換するアナログ・
   デジタル変換器と、前記デジタル信号をタップ係数制御
   信号に基づき自動等化するタップ係数可変デジタル形ト
   ランスバーサルフィルタと、等化された前記デジタル信
   号を前記圧縮率の逆数である伸長率で伸長する伸長器と
   、前記アナログ・デジタル変換器又は前記伸長器のいず
   れか一方の判定出力を第１の入力信号とし、前記伸長器
   の出力のうち送信信号の推定値と前記等化されたデジタ
   ル信号との誤差分を表す誤差信号を第２の入力信号とし
   て前記第１の入力信号と前記第２の入力信号に基づいて
   前記タップ係数制御信号を生成し出力するタップ係数制
   御回路とを備えた自動等化器において、 前記レベル調整手段及び前記伸長器を、それぞれ可変型
   とし、フェージングの大小を検出して前記可変型レベル
   調整手段の圧縮率と可変型伸長器の伸長率とを制御する
   圧縮伸長率制御装置を設けたことを特徴とする自動等化
   器。 ２、前記可変型レベル調整手段として可変減衰器を用い
   ることを特徴とする請求項１記載の自動等化器。 ３、前記可変レベル調整手段として自動利得制御回路を
   用いたことを特徴とする請求項１記載の自動等化器。 ４、前記可変減衰器が乗算器であることを特徴とする請
   求項２記載の自動等化器。