JPH08321795A - 分数間隔の等化回路および等化方法 - Google Patents

分数間隔の等化回路および等化方法

Info

Publication number
JPH08321795A
JPH08321795A JP8038483A JP3848396A JPH08321795A JP H08321795 A JPH08321795 A JP H08321795A JP 8038483 A JP8038483 A JP 8038483A JP 3848396 A JP3848396 A JP 3848396A JP H08321795 A JPH08321795 A JP H08321795A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
adaptive
filter
equalizer
whitening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8038483A
Other languages
English (en)
Inventor
Franco Guglielmi
フランコ・グッグリエルミ
Carlo Luschi
カルロ・ルスキ
Arnaldo Spalvieri
アルナルド・スパルビエリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent Italia SpA
Original Assignee
Alcatel Italia SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel Italia SpA filed Critical Alcatel Italia SpA
Publication of JPH08321795A publication Critical patent/JPH08321795A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03012—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
    • H04L25/03019—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
    • H04L25/03038—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a non-recursive structure
    • H04L25/03044—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a non-recursive structure using fractionally spaced delay lines or combinations of fractionally integrally spaced taps
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/03433—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by equaliser structure
    • H04L2025/03439—Fixed structures
    • H04L2025/03445—Time domain
    • H04L2025/03471—Tapped delay lines
    • H04L2025/03509—Tapped delay lines fractionally spaced
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/03592—Adaptation methods
    • H04L2025/03598—Algorithms
    • H04L2025/03611—Iterative algorithms
    • H04L2025/03617—Time recursive algorithms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、実数または複素数の信号の分数間隔
の等化を行う等化器の長期的な不安定性と、低いコンバ
ージェンス率を改善する方法およびそのための関連回路
を提供することを目的とする。 【解決手段】チャンネルにより導入される歪みの分数間
隔の適応等化のために、予め信号の白色化を行い、受信
信号に対して信号インターバルの逆数に等しい反復周期
で反復されるパワースペクトル密度が一定であるように
信号を処理することを特徴とするものであり、分数間隔
の等化を行う適応性フィルタＦＥＳの上流に白色化フィ
ルタを配置して、信号インターバルの逆数に等しい反復
周期で反復されたパワースペクトル密度が一定であるよ
うに処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は相対的等化器と、受
信機と、このような等化器を含んだ通信システムへの分
数間隔の適応性等化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】適応性等化は一般的な送信システムのチ
ャンネルの歪み効果を補償するために通常使用される技
術である。従来の技術は、信号間隔または符号時間に等
しい量だけの時間間隔を有する可変係数により、有限イ
ンパルス応答（ＦＩＲ）フィルタによって達成される同
期等化器を使用する（一般的なＦＩＲフィルタのブロッ
ク図である図２を参照し、ここでＴ´は信号間隔に等し
い）。このような等化器の性能は受信側で再構成される
符号同期の位相に敏感に依存する。性能の改良は信号の
分数間隔の係数を有する適応性のＦＩＲフィルタにより
構成される（図２を参照し、この図ではＴ´は信号呼び
間隔の分数間隔に等しい）いわゆる分数間隔の等価器
（ＦＳＥ）を使用して達成される。（十分に高い係数を
有する）分数間隔の等化器の性能は、伝送チャンネルの
位相特性および受信において再構成される符号同期の位
相とは実際的に独立している。より一般的には、ＦＳＥ
は適応性方法と単一の装置、つまり適応されたフィルタ
処理と等化の関数として、即ち最適な線形受信機で達成
することができる（このことに関しては文献（G.Ungerb
oeckの“Fractional Tap-Spacing Equalizer and Conse
quences for Clock Recovery on Data Modems ”、IEEE
Transactons on Communicatons 、COM-14巻、No.8、19
76年８月、856 〜864 頁）と文献（S.U.H.Qureshi とG.
D.Forney Jr.の“Performance and Properties of a T/
2 Equalizer ”、Conf. Rec.、Nat. Telecommun. Con
f.、1977年12月、11：1-9 ）参照）。しかしながら、分
数間隔の等化器は本質的に２つの問題、即ち（ａ）タッ
プドリフト現象、（ｂ）低コンバージェンス率を有す
る。これらの２つの局面は、同期等化器で生じることと
は反対に、ＦＳＥが通常、同一の平均二乗誤差（ＭＳ
Ｅ）値に対応する係数についてのより多数の形態を有す
ることに依存する。換言すると、平均二乗誤差は係数の
最適な形態に対応する点の周囲ではそれ程に変化しない
（ある方向に沿って）。経験により、制御回路で生じる
必然的な偏波のためにデジタル的に構成されたＦＳＥは
長期間の安定性を有することが発見されている。このよ
うな性質は等化器を非常に高い係数値で動作させるの
で、結果的に性能の劣化により、レジスタのオーバーフ
ロー現象または係数の飽和を生じる。十分にＦＳＥを開
発するため、係数のドリフト現象を避け、コンバージェ
ンス率を増加することができる一般的な制御アルゴリズ
ムの適切な安定化技術を使用することが必要である。こ
のことに関しては、１９８０年代前半に文献で（G.D.Gi
tlinとH.C.Meadors Jr. とS.B.Weinstein の“The Tap-
Leakage Algorithm ：An Algorithm for the Stable Op
eration of a Digitally Implemented, Fractionally S
paced Adaptive Equalizer”、Bell System Technical
Journal 、61巻、No.8、1982年10月、1817〜1839頁）は
制御された量の疑似白色雑音（タップ漏洩技術）の導入
によるＦＳＥ制御アルゴリズムの変化を提案した。この
ような技術はタップドリフトに対する対策として有効で
あり、コンバージェンス率を改良するがＦＳＥ性能の劣
化を含んでいる。スペクトルに関しては、バンド外の疑
似雑音は信号スペクトルのロールオフ領域の外側で等化
器の伝達関数を制御するが、バンド内雑音は係数の最適
形態の達成を調節する。結果的に、文献（T.Uyematsuと
K.Sakaniwaの“A New Tap-Adjustment Algorithm for t
he Fractionally Spaced Equalizer”、Conf. Rec.、GL
OBECOM'85 、1985年12月、1420〜1423頁）では、信号パ
ワースペクトル密度がナルである周波数帯域で排他的な
疑似雑音の導入からなるタップ漏洩アルゴリズムの変化
が提案されている。このような方法で、無限の長さのＦ
ＳＥの伝達関数は性能の劣化について価格が付加されず
に受信信号のロールオフ領域外でゼロにされる。価格は
構成されるアルゴリズムの複雑性の顕著な増加からな
る。T.UyematsuとK.Sakaniwaの技術の欠点は、信号のロ
ールオフ領域に応じて、ナイキスト（Nyquist ）規定を
満足させる、即ち同じＭＳＥに対応した等化器に無数の
伝達関数が存在することである。ナイキスト周波数周辺
のＦＳＥ伝達関数の成形は補間技術に対するリコースを
有することにより結合されることができる。この手段は
最初に文献（J.M.CioffiとT.Kailath の“An Efficient
Exact-Least Squares Fractionally Spaced Equalizer
Using Intersymbol Interpolation”、IEEE Journal o
n Selected Areas in Communicatins 出版、SAC-5 、N
o.5、1984年９月、743 〜755 頁）で提案され、コンバ
ージェンス率の増加を目的としている。このアイディア
は根本的に等化信号とサンプル周波数で送信されたデー
タの補間の間の差に基づいた適切な価格関数の最小化か
らなる。後に文献（C.A.SillerとW.Debus の“On Train
ing Fractionally Spaced Equalizers Using Intersymb
ol Interpolation”、IEEE Transactions on Communic
atins 出版、37巻、No.10 、1989年10月、1096〜1099
頁）では最適の補間フィルタを決定し、文献（“Decisi
on-Directed Fractionally Spaced Equalizer Control
Using Time-Domain Interpolation ”、IEEE Transacti
ons on Communicatins 、39巻、No.2、1991年２月、18
2 〜186 頁）では係数ドリフト現象に対する補間技術の
効率を指摘している。補間による安定化の欠点は、ＦＳ
Ｅがサンプル周波数で動作しなければならないことであ
り、これは構成または処理速度の実行の複雑性を増加す
ることになる。さらに、信号帯域外としての等化器の伝
達関数は決定されていないので、補間技術はタップドリ
フト現象を完全に除去しない。最近、文献（P.Moreauと
H.Sariの“Stabilizing Fractonally-Spaced Equalizer
s ”、Conf. Rec.、GLOBECOM '91、1991年、1807〜1811
頁）はUyematsu氏とSakaniwa氏のアルゴリズムと組合わ
せた補間技術の使用を提案している。このような方法は
性能の損失なしにＦＳＥの安定化を可能にするが、受信
機を構成するときの複雑性のため、価格の顕著な増加を
招く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知
の技術の欠点を克服することができる方法および関連回
路を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この目
的は請求項１に記載されている特徴と、請求項７に記載
されている等化器と、請求項１３に記載されている受信
機と、請求項１４に記載されている通信システムによっ
て達成される。さらに本発明の特徴は従属の請求項で説
明されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述したように、既知の
技術の主な欠点は、一般的な分数間隔の等化器の長期的
な不安定性と、低いコンバージェンス率である。概念上
の観点から見ると、本発明は信号インターバルの逆数に
等しい周期で反復された受信信号のパワースペクトル密
度が一定であるとき、（または同様に、多数の信号間隔
の瞬時にサンプルされた受信信号の相関関数が衝撃的で
あるとき）タップ漏洩アルゴリズムは特性の劣化を導入
しないという考察に基づいている。特別の場合として、
先の観察に基づいて、タップ漏洩アルゴリズムは受信信
号が白色であるとき特性の劣化を導入しない結果とな
り、白色信号はパワースペクトル密度が一定である信号
である。それ故、（白色化フィルタが出力信号のパワー
スペクトル密度を信号インターバルの逆数に等しい周期
で反復させることができる一般的な装置であるとき一定
である）タップ漏洩技術で安定化されるＦＳＥの入力で
信号の白色化フィルタを単に導入することにより、安定
である限定された複雑性を有する分数間隔の等化装置を
得ることが可能であり、これは良好なコンバージェンス
率を有し、最適の性能の受信機に関して劣化を含まな
い。後述するように、このような手段は予備白色化とし
て区別される。重要なことは、提案された技術は受信機
の複雑性の増加を招くことが非常に少ないことである。
予備白色化技術における安定性とコンバージェンス率の
前述の特性は符号期間に等しい間隔を有する非常に少な
い数の係数を有する適応性ＦＩＲフィルタにより白色化
フィルタを構成することにより得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、添付図面を参照にした
以下の実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろ
う。しかし本発明はそれらの実施形態に限定されるもの
ではない。
【０００７】ＦＳＥの不安定の基礎となる現象の合成解
釈を与えるため、価格関数の平均二乗誤差（ＭＭＳＥア
ルゴリズム）の最小化に応じて適応された等化器を考慮
する。信号間隔Ｔの分数であるサンプル期間Ｔsa、即ち
Ｔsa＝Ｔ／ｎを仮定する、ここでｎは１より大きい整数
である。するとＦＳＥの入力における信号のｋ番目のサ
ンプルは次式のように定められる。
【０００８】
【数１】 送信された符号は独立し均等に分布されたと仮定され、
ゼロ平均と単位変化を有する複素ランダム変数ａi によ
り表される。複素関数ｇ（ｔ）はＦＳＥの入力における
等価の衝撃応答を表しており、このフーリエ変換Ｇ
（ｆ）は間隔（−ｎ／２Ｔ，ｎ／２Ｔ）の限定された帯
域にあると仮定される。目的値ｎ（ｔ）は帯域（−ｎ／
２Ｔ，ｎ／２Ｔ）でパワースペクトル密度Ｎ0 ／２であ
り、その他の帯域ではゼロである一定の雑音プロセスを
示している。ｃi がＦＳＥのｉ番目の係数を示すものと
すると、ｔ＝ｋＴの瞬時の等化器の出力は次式のように
なる。
【０００９】
【数２】 ＭＳＥの価格関数は次式で定められる。
【００１０】 Ｆ＝Ｅ｛｜ｙ（ｉｔ）−ａi ｜2 ｝＝Ｅ｛｜ｅi ｜2 ｝ （３） ここでＥ｛．｝は符号に関する平均動作を示し、ｅi は
ｔ＝ｉＴに対する等化器の出力におけるエラーを表して
いる。ｒ（ｉＴ）を列ベクトルとし、そのｋ番目の素子
はｒ（ｉＴ−Ｔsa）により与えられ、ｋ＝−Ｌ，…，Ｌ
である。さらに、チャンネルの自己相関マトリックスは
次式により限められる。
【００１１】 Ａ＝Ｅ｛ｒ* （ｉＴ）ｒT （ｉＴ）｝ （４） ここで上付き文字Ｔはベクトルの置換を示しており、星
印は複素共役動作を示している。ｋ，ｌ＝−Ｌ，…，Ｌ
のＡの素子（ｋ，ｌ）は次式により与えられる。
【００１２】
【数３】 ここでσ2 ＝Ｎ0 ／２Ｔsaは雑音変化であり、δk はク
ロネッカー（Kronecker）デルタ関数を表している。ｖ
は次式のように限定されるチャンネルベクトルを示すも
のとする。
【００１３】 ｖ＝Ｅ｛ａi ｒ* （ｉＴ）｝ （６） ｖのｋ番目の素子はｖk ＝ｇ* （−ｋＴsa）により与え
られる。前述の式によりＭＳＥは次式のように表される
ことができる。
【００１４】 Ｅ｛｜ｅi ｜2 ｝＝１＋ｃT*Ａｃ−２Ｒ（ｃT*ｖ） （７） ここでｃはＦＳＥ係数の列ベクトルを表し、T * は共役
置換動作を示している。最適の係数のベクトルおよび対
応するＭＳＥは次式により与えられる。
【００１５】 Ｃopt ＝Ａ-1ｖ （８） マトリックスＡが単数でないならば、 Ｆopt ＝１−ｖT Ａ-1ｖ （９） 同期的な等化器の場合とは対称的に、マトリックスＡは
トープリッツ（Toeplitz）マトリックスではないことに
留意する（トープリッツマトリックスの定義については
文献（“Adaptive Filter Theory”、Prentice-Hall 、
Englewood Cliffs、48頁）参照）。式（８）の特有性は
特に雑音のパワーがゼロに接近するとき、有限長の、分
数間隔の等化装置で確実にされる（このことに関しては
文献（“The Tap-Leakage Algorithm : An Algorithm f
or the Stable Operation of a Digitally Implemente
d, Fractionally Spaced Adaptive Equalizer”、Bell
System Technical Journal 、61巻、No.8、1982年10
月、1817〜1839頁）参照）。最適な形態の係数は確率的
勾配アルゴリズムに基づいて得られることができ、これ
は次式により表される。
【００１６】 ｃ（ｉ＋１）＝ｃ（ｉ）−γｅi ｒ* （ｉＴ） （１０） γ＞０はステップサイズであり、ｃ（ｉ）はｔ＝ｉＴに
おける係数ベクトルを表している。式（１０）に応じて
更新された分数間隔の等化器は係数のドリフトを受ける
ことが発見されている。等化器の通常の動作状態から開
始し、ある期間後、係数値は増加し始め、漸進的に性能
の耐えがたい劣化になる。このような性質は等化器の制
御回路のデジタル構成に不可避に存在する極化のために
決定論的成分に帰することができる。極化は係数値の増
加を生じ、これは１以上の係数値の部分的合計または飽
和のオバーフローの可能性を含んでいる。前述した機構
は研究室の試験期間中に観察された性能の劣化に基づい
ている。等化器制御アルゴリズムの極化効果は文献
（“The Tap-Leakage Algorithm : An Algorithm for t
heStable Operation of a Digitally Implemented, Fra
ctionally Spaced Adaptive Equalizer”、Bell System
Technical Journal 、61巻、No.8、1982年10月、1817
〜1839頁）で研究されており、ここでは定常状態のエラ
ーはマトリックスＡの固有値の逆数に依存していること
が示されている。このような結果の質的な解釈はマトリ
ックスＡの固有値の大きさと誤調節状態の大きさとの間
の関連に基づき、Ｌ--> ∞で、σ2 --> ０で、ｎ＝２な
らば、Ａの固有値の半分はゼロに近接し、従ってＭＳＥ
価格関数のスロープは前記固有値に関係する固有ベクト
ルに応じた方向でゼロに近接する。このような状態で
は、アルゴリズムの小さい極化でさえも最適の構造から
の係数のかなりのシフトを発生することができる。価格
関数の低いスロープはさらに、等化器のコンバージェン
ス速度にさらに影響を有する。スペクトルに関しては、
雑音がない状態で、信号スペクトルのロールオフ領域外
の等化器により実行される伝達関数は出力された平均二
乗誤差に影響を有さず、ナイキスト周波数では、同一の
ＭＳＥに対応して無数の伝達関数が存在する事実に機能
の低スロープは関連されることができる。Ｆ（ｉ）がｉ
番目の反復の平均二乗誤差を示すものとすると、決定論
的勾配アルゴリズムの場合、ＭＳＥの上部境界は文献
（“Data Communication Principles ”、Plenum Pres
s、ニューヨーク、1992年、540 頁）で与えられ、 Ｆ（ｉ＋１）−Ｆopt ≦（１−ρ-2）i （Ｆ（０）−Ｆopt ） （１１） ここでρは固有値Ａの最大値と最小値の比率を示し、ス
テップサイズは最適値に固定される。後述する固有値拡
大と呼ばれるパラメータρはマトリックスＡの誤調節の
尺度と仮定され、ρ＝１であるとき、マトリックスは完
璧に調節され、勾配アルゴリズムは特有の反復に集中
し、反対に、ρ--> ∞ならば、マトリックスは誤調節さ
れ、これは等化器の誤機能を含んでいる。確率勾配アル
ゴリズムの場合、等化器の係数の数を考慮する補正機能
が導入されるならば、前述の考察は有効である（文献
“Data Communication Principles ”、Plenum Press、
ニューヨーク、1992年、552 頁参照）。
【００１７】前述の論述を基礎として分数間隔の等化器
の不安定と低いコンバージェンス速度がチャンネルＡの
自己相関マトリックスの誤調節から得られることが理解
されるであろう。ＦＳＥの故障は、最小にされるように
価格関数（７）でマトリックスＡの代りに次式のように
考慮することによって限定されることができる。
【００１８】 Ａ´＝Ａ＋μＢ （１２） μは正の実数である。このような変更された価格関数の
最小化の確率的勾配アルゴリズムは次式で与えられる。
【００１９】 Ｃ（ｉ＋１）＝Ｃ（ｉ）−γ（ｅi ｒ* （ｉＴ）＋μＢｃ（ｉ）） （１３） トープリッツマトリックスと仮定されるマトリックスＢ
は、等化器が最適の関数とは異なった伝達関数を合成す
るこれらの状態にペナルティーを課すように設計されな
ければならない。式（１３）によるアルゴリズム変形の
効果は自己相関マトリックスμＢによる付加的な仮想擾
乱の導入に対応する。擾乱は受信信号に実際は存在しな
い意味で“仮想”である。望ましいことは価格関数のこ
のような変形が性能の劣化につながることに注意する点
であり、実際、μ--> ∞では、等化器は符号間干渉を考
慮せずに仮想擾乱の成形に対応する適応したフィルタを
合成する。タップ漏洩アルゴリズムは、マトリックスＢ
が識別マトリックスに等しく白色仮想擾乱の導入に対応
する場合、式（１３）により与えられる。等化器は決定
論的要因（１−γμ）のそれぞれの反復で単一係数をシ
フトすることにより安定化される。
【００２０】拡大された固有値Ａ´は（λmax ＋μ）／
（λmin ＋μ）であり、λmax とλmin はそれぞれ固有
値Ａの最大値と最小値である。それ故、値μの適切な選
択によりマトリックスＡ´の誤調節を制御することが可
能である。定常状態のＦＳＥの係数のベクトルは、等化
器の入力における雑音パワーがσ2 ＋μである場合に、
得られるベクトルに対応する。それ故、選択的なフェー
ディングがない場合、漏洩の唯一の効果は性能を劣化せ
ずに等化信号の圧縮と、容易に再生可能なＦＳＥの下方
流を導入することである。反対に、選択的なフェーディ
ングがある場合、等化器により合成された伝達関数はμ
が増加するとき漸進的に大幅に最適値とは異なり、従っ
てＭＳＥに関してかなりの劣化を含むことになる。結論
的には、タップ漏洩技術はタップドリフトに対する対策
として効果的であり、非選択的な伝送チャンネル状況で
のみ受信機の性能を劣化せずにＦＳＥのコンバージェン
ス速度を改良することができる。特に、劣化を防ぐため
入力信号により遭遇される条件はｋＴでサンプルされた
自己相関関数がインパルス的であり、即ち、期間１／Ｔ
で反復されるそのパワースペクトル密度が一定である状
況である。このような条件はＦＳＥの入力で信号の白色
化フィルタを単に導入する（前白色化フィルタ）ことに
より満足されることができ、この意味で一般的な装置は
出力信号のパワースペクトル密度を期間１／Ｔで一定に
反復させることができる。受信機の結果的な構造の概略
ブロック図が図１で示されており、ここで参照された符
号も示されている。この図面では伝送フィルタおよび伝
播チャンネルを表したブロックが存在し、相対的な出力
信号ｘ（ｔ）は白色化フィルタにより処理され、その出
力ｒ（ｔ）は瞬間ｋＴsaでサンプルされ、続いてタップ
漏洩アルゴリズムで更新されるＦＳＥの入力に接続さ
れ、ＦＳＥの出力は最終的にｉＴにおいてサブサンプル
され、このようにして得られたサンプルは等化器制御ア
ルゴリズムで使用されることに加えて適切な決定回路に
送信される。前述の式にしたがって白色化フィルタは非
常に低い数の係数で適応性のＦＩＲフィルタを通じて行
われることができ、Ｔの間隔で隔てられ、それ故、受信
機の複雑性の比較的低い増加を起こす。後述するよう
に、白色化原理にしたがったＦＳＥ安定化手段の解析的
説明が与えられ、形式的な方法で基本的な結果が得られ
る。Ｂが恒等マトリックスＩと等しいものと仮定し、熱
雑音がなく、無限長の等化器の場合を考える。さらに、
Ｇ（ｆ）とＨ（ｆ）はＦＳＥの入力と出力におけるそれ
ぞれ伝送システムの等化の伝達関数を示し、Ｃ∞（ｆ）
は等化器の伝達関数を示している。古典的な理論（R.D.
GitlinとJ.E.Hayes とS.B.Weinstein の“Data Communi
cation Principles”、Plenum Press、ニューヨーク、1
992年、496 頁参照）の結果は最適な受信フィルタ（Ｍ
ＭＳＥ）の伝達関数は次式のように表されることができ
る。
【００２１】
【数４】 もしも、次式のようになるならば、
【数５】 エネルギＧ（ｆ）がεG で示され、式（14）、（15）か
ら次式が得られる。
【００２２】
【数６】 式（15）、（16）はＨ（ｆ）がナイキストであることを
限定する。その結果、ｉ≠０であると、ｈ（ｉＴ）＝Ｆ
-1［Ｈ（ｆ）］＝０であり、ｈ（０）＝εG ／（μ＋ε
G ）である。式（15）が証明されたとき、値ｕとは独立
して（ＦＳＥの容易に発見された下流であるスケール要
素とは別に）式（16）から出力信号が完璧に等化される
結果となることが確認される。漸近的に（μ--> ∞，ρ
--> １では）完璧な等化状態と等化器の完璧な調節との
両者が達成される。｜Ｇ（ｆ）｜がその位相特性とは独
立してナイキストフィルタの二乗根であるならば、状況
（15）は証明される。先の状況はｒ（ｔ）のパワースペ
クトル密度の期間１／Ｔによる反復が一定である（εG
に等しい）要求に等しい。それ故、等化器の入力で信号
を白色化し（即ち前述の状況に応じてパワースペクトル
密度を一定にし）係数の更新のためにタップ漏洩アルゴ
リズムを同時に採用することがここで提案される。白色
化フィルタとしてピッチＴを有する横断カジュアルフィ
ルタが指示的に仮定されることができる。等化器の入力
における信号は次式で示される。
【００２３】
【数７】 ここでｘ（ｔ）はｉ番目の係数Ｓi を有する白色化フィ
ルタの入力における信号を示している。シクロステーシ
ョナリ信号ｘ（ｔ）とｒ（ｔ）の間の相互相関は次式に
より定められる。
【００２４】
【数８】 白色化フィルタの最適の係数は価格関数の最小化により
得られることができる。
【００２５】 Ｊ＝Ｒrr（０） （１９） フィルタ係数に関するＪの偏導関数をゼロに設定するこ
とにより、次式が得られる。
【００２６】 ｓ＝Ｄ-1ｕ （２０） トープリッツマトリックスＤの素子（ｋ，ｌ）はＤkl＝
Ｒxx［（ｌ−ｋ）Ｔ］により与えられ、ｕのｋ番目の素
子は、ｕk ＝−Ｒxx（−ｋＴ）である。
【００２７】式（20）はユール・ウォーカー（Ｙule-Ｗ
alker ）として知られている（文献J.G.Proakis の“Di
gital Communications”、McGraw-Hill 、ニューヨー
ク、1983年、417 頁参照）。Ｐ--> ∞では、ｒ（ｔ）の
パワースペクトル密度の期間１／Ｔの反復が実効的に一
定であることが容易に証明されることができる。この量
はサンプルＲrr（ｉＴ）がｉ＝０を除いて全て無効であ
ることを示す。このことに関して、式（20）は次式のよ
うに書直されることができる。
【００２８】 Ｒ* xr（ｉＴ）＝０，ｉ＝１，２…Ｐ （２１） 次式を観察し、
【数９】 式（21）を考慮すると、Ｐ--> ∞のとき、ｒ（ｔ）の自
己相関のｔ＝ｉＴにおけるサンプルはそれぞれｉ≠０で
無効であり、Ｒrr（０）＝Ｒxr（０）＝εG ／Ｔであ
る。
【００２９】結果として、パワースペクトル密度ｒ
（ｔ）の１／Ｔにおける反復は一定であり、εG に等し
い。白色化フィルタがデジタルの場合は次式により与え
られる。
【００３０】
【数１０】 ポアッソンの公式を使用することにより、白色化フィル
タの入力と出力間の相互相関のサンプルは次式のように
計算されることを示すことができる。
【００３１】
【数１１】 式（23）の右側が式（18）の右側の代りに使用されるな
らば、式（19）乃至（22）はサンプル信号の場合に妥当
である。それ故、方法の妥当性は白色化フィルタと等化
器の回路構成（アナログまたはデジタル）の形式により
調節されない。
【００３２】構成 本発明を限定するものではない特別の実施形態が図３で
示されており、以後説明する。図１の概略図に関して、
白色化フィルタはデジタル形態で構成され、ベースバン
ド受信信号のｋＴ／２におけるサンプルを処理し、従っ
て図３の文脈では、図１の白色化フィルタの出力におけ
るｋＴsaにおけるサンプラーは無用であり、それ故省略
されている。さらに、図１に関して白色化フィルタの制
御回路は図３で強調されている。ベースバンド受信信号
（実数または複素数）１は信号周波数１／Ｔの２倍に等
しいサンプリング周波数で装置２によりサンプルされ
る。結果的なデジタル信号３は適応性のＴ間隔のフィル
タにより構成されたブロック４の入力に接続され、その
フィルタ係数（実数または複素数）はユール・ウォーカ
ーの式（20）にしたがって各符号時間Ｔにおいて更新さ
れる。それ故、式（20）乃至（22）によると、信号のパ
ワースペクトル密度の期間１／Ｔで一定に反復を行う意
味で、ブロック４は入力信号の白色化フィルタである。
従って、得られた信号５は分数間隔の等化器６の入力に
供給され、その係数は各符号時間Ｔで更新される。この
ために、ＦＳＥ６の出力におけるサンプル７はサンプリ
ング周波数１／Ｔで装置８によりサブサンプルされる。
このようにして得られたサンプル９は等化器の制御アル
ゴリズムで使用される。定常状態では、ＦＳＥはタップ
漏洩技術を通して適切に安定化されたＭＭＳＥアルゴリ
ズムで更新され、これはこの場合では信号５の最適に与
えられたスペクトル特性に関して性能の劣化を含まな
い。獲得期間中、分数間隔の等化器の係数の適応性アル
ゴリズムはデータとは独立した一般的なアルゴリズムに
切換えられ、良好なコンバージェンス速度を確実にする
タップ漏洩技術を通じて適切に安定化される。データの
知識に依存しないで式（20）により示されている白色化
フィルタの制御アルゴリズムは過渡状態および定常状態
との両者の状態で係数を正確に更新することができる。
タップ漏洩技術で安定化された白色化フィルタおよびＦ
ＳＥの構成は分数間隔の等化器を形成し、これは適応性
係数の数が十分に大きいならば、最適の受信機に関して
性能の劣化を招くことなく完全に安定である。実際上、
完全に無視できる性能の劣化を伴った１つの同期等化器
と等価な安定性の程度は、（複素数信号の場合）２つの
適応性の複素数係数プラス固定した実数の係数からなる
白色化フィルタを使用することにより達成されることが
できる。結論として、図３の回路の適切な自動利得制御
の下流により容易に再生可能なスケール要素を除いて、
信号９は完全に等化される。図３の回路の個々のブロッ
クは当業者に知られている装置と対応し、それを実現す
るには回路の詳細をこれ以上に必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】白色化技術を実行した受信機構造の概略ブロッ
ク図。
【図２】ＦＩＲフィルタのブロック図。
【図３】白色化技術で安定化された結果的に分数間隔の
等化器のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルナルド・スパルビエリ イタリア国、20125 ミラノ、ビアレ・モ ンツァ 24

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャンネルにより導入される歪みの一般
    的な分数間隔の等化を行うステップを含んでいる伝送チ
    ャンネルからの実数または複素数の信号の分数間隔の適
    応等化方法において、 適応等化の前に受信信号の信号インターバルの逆数に等
    しい反復周期で反復されるパワースペクトル密度が一定
    であるように受信信号を処理するに対して実行信号の白
    色化を行うことを特徴とする適応等化方法。
  2. 【請求項２】 信号白色化ステップが適応性フィルタ処
    理から構成されることを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記適応性フィルタ処理が信号インター
    バルに等しい間隔を有する形式のＦＩＲであることを特
    徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 白色化ステップに関連する適応性フィル
    タ処理の係数の更新が、式ｓ＝Ｄ-1ｕのシステムにした
    がったユール・ウォーカー公式に基づくことを特徴とす
    る請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 分数間隔の等化のステップが、適切に安
    定化された分数間隔の適応性ＦＩＲフィルタ処理によっ
    て得られることを特徴とする請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記適切な安定化がタップ漏洩技術の適
    用による係数の更新において仮想雑音の導入によって得
    られることを特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 チャンネルにより導入された歪みに対し
    て分数間隔の等化を行う適応性フィルタを含んでいる分
    数間隔の適応性等化器において、 さらに、前記フィルタの上流に配置した白色化フィルタ
    を具備しており、信号インターバルの逆数に等しい反復
    周期で反復されたパワースペクトル密度が一定であるよ
    うに受信信号を処理することを特徴とする伝送チャンネ
    ルからの実数または複素数信号の分数間隔の適応性等化
    器。
  8. 【請求項８】 白色化フィルタが適応性フィルタである
    ことを特徴とする請求項７記載の適応性等化器。
  9. 【請求項９】 前記白色化適応性フィルタが信号インタ
    ーバルに等しい間隔を有する形式のＦＩＲであることを
    特徴とする請求項８記載の適応性等化器。
  10. 【請求項１０】 白色化適応性フィルタの更新が式ｓ＝
    Ｄ-1ｕのシステムにしたがったユール・ウォーカー公式
    に基づいていることを特徴とする請求項８記載の方法。
  11. 【請求項１１】 チャンネルにより導入される歪みに対
    して分数間隔の等化を実行するフィルタが適切に安定化
    された分数間隔の形態の適応性ＦＩＲであることを特徴
    とする請求項７記載の適応性等化器。
  12. 【請求項１２】 前記適切な安定化が、タップ漏洩技術
    の適用による係数の更新において仮想雑音の導入によっ
    て得られることを特徴とする請求項１１記載の適応性等
    化器。
  13. 【請求項１３】 一般的な伝送チャンネルからの実数ま
    たは複素数信号の等化器を含み、チャンネルにより導入
    された歪みの分数間隔の等化を実行する適応性フィルタ
    を含んでいる受信機において、 さらに、前記適応性フィルタの上流に配置された白色化
    フィルタを具備し、信号インターバルの逆数に等しい反
    復周期で反復されるパワースペクトル密度が一定である
    ように受信信号を処理することを特徴とする受信機。
  14. 【請求項１４】 チャンネルにより導入される歪みに対
    する分数間隔の等化を実行する適応性フィルタを具備し
    た一般的な伝送チャンネルからの実数または複素数信号
    の等化器を含んでいる通信システムにおいて、 さらに前記適応性フィルタの上流に配置された白色化フ
    ィルタを含んでおり、信号インターバルの逆数に等しい
    反復周期で反復されるパワースペクトル密度が一定であ
    るように受信信号を処理することを特徴とする通信シス
    テム。
JP8038483A 1995-02-24 1996-02-26 分数間隔の等化回路および等化方法 Pending JPH08321795A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT95A000355 1995-02-24
ITMI950355A IT1273963B (it) 1995-02-24 1995-02-24 Metodo e circuiti di equalizzazione a spaziatura frazionata

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08321795A true JPH08321795A (ja) 1996-12-03

Family

ID=11370680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8038483A Pending JPH08321795A (ja) 1995-02-24 1996-02-26 分数間隔の等化回路および等化方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5751768A (ja)
EP (1) EP0729254B1 (ja)
JP (1) JPH08321795A (ja)
CN (1) CN1078983C (ja)
BR (1) BR9600786A (ja)
CA (1) CA2170195A1 (ja)
DE (1) DE69625397T2 (ja)
IT (1) IT1273963B (ja)
NO (1) NO960575L (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014868A1 (en) * 1997-09-16 1999-03-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Echo elimination method, echo canceler and voice switch
JP2003515972A (ja) * 1999-11-24 2003-05-07 エリクソン インコーポレイテッド 通信信号内の信号外乱を白色化する方法と受信装置とシステム
JP2009506469A (ja) * 2005-08-26 2009-02-12 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 非同期サンプリングおよび同期等化の読み出しチャネル装置

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09294095A (ja) * 1996-04-26 1997-11-11 Oki Electric Ind Co Ltd 適応等化器
CA2260839A1 (en) * 1996-07-19 1998-01-29 Libit Signal Processing Limited Blind acquisition of digital communication signals
US6952444B1 (en) 1996-07-19 2005-10-04 Texas Instruments Incorporated Blind DFE and phase correction
US7190720B2 (en) * 2001-07-03 2007-03-13 Zenith Electronics Corporation Tap weight initializer for an adaptive equalizer
CA2206661C (en) * 1997-05-29 2004-07-20 Telecommunications Research Laboratories A duplex decision feedback equalization system
IT1294878B1 (it) 1997-09-19 1999-04-23 Alsthom Cge Alcatel Metodo per la stabilizzazione del funzionamento di equalizzatori a spaziatura frazionata e relativo sistema di implementazione.
DE69841213D1 (de) * 1998-02-26 2009-11-19 Italtel Spa Folgeschätzung für phasenstetig modulierte Signale
JP2000032069A (ja) * 1998-07-08 2000-01-28 Nec Corp パケット構成方法及びパケット受信器
EP1018816A1 (en) * 1998-10-19 2000-07-12 Lucent Technologies Inc. Accumulative ARQ method and system
US6442198B1 (en) 1998-10-30 2002-08-27 Agere Systems Guardian Corp. Method and apparatus for stabilizing a decision feedback equalizer
EP1032170B1 (en) * 1999-02-23 2005-01-12 Lucent Technologies Inc. Process and apparatus for receiving signals transmitted over a distorted channel
US6862326B1 (en) 2001-02-20 2005-03-01 Comsys Communication & Signal Processing Ltd. Whitening matched filter for use in a communications receiver
WO2004008705A1 (en) * 2002-07-17 2004-01-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Noise whitening
US7830956B2 (en) * 2003-02-05 2010-11-09 Fujitsu Limited Method and system for processing a sampled signal
US7257377B2 (en) * 2003-02-18 2007-08-14 Qualcomm, Incorporated Systems and methods for improving channel estimation
US20040161057A1 (en) * 2003-02-18 2004-08-19 Malladi Durga Prasad Communication receiver with a rake-based adaptive equalizer
US7272176B2 (en) * 2003-02-18 2007-09-18 Qualcomm Incorporated Communication receiver with an adaptive equalizer
US7711035B2 (en) * 2004-09-17 2010-05-04 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for suppressing communication signal interference
US7596176B2 (en) * 2005-10-31 2009-09-29 International Business Machines Corporation Apparatus, system, and method for adaptive asynchronous equalization using leakage
US8160189B2 (en) * 2007-01-26 2012-04-17 Raytheon Company Method and system for communication channel characterization
US8743946B2 (en) * 2011-09-08 2014-06-03 Texas Instruments Incorporated Frequency-domain equalization and combining for single carrier transmission
US8971447B1 (en) 2013-10-17 2015-03-03 Fujitsu Limited Variable delay of data signals

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376308A (en) * 1981-04-01 1983-03-08 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Control of coefficient drift for fractionally spaced equalizers
US4550415A (en) * 1983-11-16 1985-10-29 At&T Bell Laboratories Fractionally spaced equalization using nyquist-rate coefficient updating
US4852036A (en) * 1987-01-07 1989-07-25 Oki Electric Industry Co., Ltd. Adaptive digital filter and an echo canceler incorporating the same
US5031195A (en) * 1989-06-05 1991-07-09 International Business Machines Corporation Fully adaptive modem receiver using whitening matched filtering
DE68915762T2 (de) * 1989-08-21 1994-12-08 Ibm Taktsteuerung für Modemempfänger.
US5095497A (en) * 1989-10-02 1992-03-10 At & T Bell Laboratories Technique for achieving the full coding gain of encoded digital signals
US5267266A (en) * 1992-05-11 1993-11-30 Bell Communications Research, Inc. Fast converging adaptive equalizer using pilot adaptive filters
US5309484A (en) * 1992-09-01 1994-05-03 Motorola, Inc. Method and apparatus for asynchronous timing recovery using interpolation filter
US5481565A (en) * 1993-10-18 1996-01-02 At&T Corp. Method and apparatus for channel equalization
US5414733A (en) * 1993-12-20 1995-05-09 Adtran Decision feedback equalizer employing fixed ratio postcursor taps for minimizing noise and intersymbol interference in signals conveyed over high speed data service loop

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014868A1 (en) * 1997-09-16 1999-03-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Echo elimination method, echo canceler and voice switch
US6868157B1 (en) 1997-09-16 2005-03-15 Sanyo Electric Co., Ltd. Echo canceling method, echo canceller and voice switch
JP2003515972A (ja) * 1999-11-24 2003-05-07 エリクソン インコーポレイテッド 通信信号内の信号外乱を白色化する方法と受信装置とシステム
JP2009506469A (ja) * 2005-08-26 2009-02-12 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 非同期サンプリングおよび同期等化の読み出しチャネル装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE69625397T2 (de) 2003-10-09
CA2170195A1 (en) 1996-08-25
DE69625397D1 (de) 2003-01-30
CN1138251A (zh) 1996-12-18
CN1078983C (zh) 2002-02-06
EP0729254A3 (en) 2000-07-05
NO960575D0 (no) 1996-02-14
US5751768A (en) 1998-05-12
ITMI950355A1 (it) 1996-08-24
EP0729254B1 (en) 2002-12-18
IT1273963B (it) 1997-07-11
EP0729254A2 (en) 1996-08-28
BR9600786A (pt) 1997-12-23
NO960575L (no) 1996-08-26
ITMI950355A0 (it) 1995-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08321795A (ja) 分数間隔の等化回路および等化方法
Gersho Adaptive equalization of highly dispersive channels for data transmission
EP1430672B1 (en) Fast computation of decision feedback equalizer coefficients
US7120193B2 (en) Decision feedback equalizer with dynamic feedback control
US4053837A (en) Quadriphase shift keyed adaptive equalizer
CN108712353B (zh) 软迭代信道估计方法
JPH05226975A (ja) 複素適応イコライザーにおける係数を変更するための方法及び装置
GB2414147A (en) Equaliser comprising a first filter for adapting filter coefficients and a second filter for equalising data using the adapted coefficients
Mueller A New, Fast‐Converging Mean‐Square Algorithm for Adaptive Equalizers With Partial‐Response Signaling
JPS643370B2 (ja)
Yang et al. A vector constant modulus algorithm for shaped constellation equalization
CN110213184A (zh) 一种基于修正代价函数的自适应信道盲均衡方法
EP0905945B1 (en) A method for stabilizing the operation of fractionally spaced equalizers in digital signal receivers
KR100801669B1 (ko) 적응형 주파수 영역 등화기 및 주파수 영역 등화 방법
CN114268525B (zh) 一种基于wdtb突发信号的自适应盲均衡方法及系统
Xie et al. Decision feedback equalizer with frequency domain bidirectional noise prediction for MIMO-SCFDE System
Cruickshank et al. Performance of equalizers with dynamic length
Zoltowski et al. Conjugate-gradient-based decision feedback equalization with structured channel estimation for digital television
Spalvieri et al. Stabilizing the fractionally spaced equalizer by prewhitening
Pal Fractionally spaced semi-blind decision feedback equalization of wireless channels
KR100354899B1 (ko) 간섭신호 억제를 위한 범용 후처리기
KR19990009211A (ko) 가변 적응 상수를 이용한 채널 등화기 및 채널 등화기의 탭 계수 갱신방법
Du et al. A variable step size LMS equalization algorithm in the satellite communication system
Harris et al. Joint zero-forcing and matched filter processing in an adaptive equalizer using the linearly-constrained least-mean square (LC-LMS) algorithm
WO2002028040A1 (en) Adaptive filters