JPH08335894A - Ｑａｍ復調器における波形等化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＱＡＭ復調器での波形等化において、高速かつ
長時間安定に波形等化動作を行えるようにすることを目
的とする。 【構成】直交検波手段１０１は、入力信号をＩ信号とＱ
信号に復調する。ＴＲＦ１０２〜１０５は、前記Ｉ信号
と前記Ｑ信号を入力し歪みを除去する信号を生成する。
加算器１０７、１０８は、ＴＲＦ１０２〜１０５の出力
を加算または減算し、歪みを除去したＩ信号とＱ信号を
出力する。制御手段１０６は、直交復調器１０１の出力
と加算器１０７、１０８の出力を入力し、その時点での
誤差の大きさを評価し、帰還定数を変化させながらＴＲ
Ｆ１０２〜１０５へ与えるタップ係数を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルＣＡＴＶ、
ディジタル放送、ディジタル通信等のＱＡＭ復調器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＱＡＭ復調器等のディジタル復調器にお
いて、基準信号を使用しない波形等化手法として、ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃ．ｖｏｌ．
４０，Ｊｕｎｅ，１９９２，１３８３頁から１３９８頁
の”Ｊｏｉｎｔ ＢｌｉｎｄＥｑｕａｌｉｚａｔｉｏ
ｎ，Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，ａｎｄ Ｔｉ
ｍｉｎｇ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｏｒ
ｄｅｒ ＱＡＭ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔ
ｉｏｎ”において論じられているように、数種類のブラ
インド等化アルゴリズムが知られている。

【０００３】従来の波形等化方法では、電子通信学会技
術報告、１９８４−１０、３３頁から４０頁のＣＳ８４
−８２「自動波形等化器の長時間不安定性に関する検
討」において論じられているように、長時間の等化動作
でタップ係数が増大してゆき不安定になる発散と呼ばれ
る現象が問題となることがあったが、通信での波形等化
では、長時間連続して使用する必要性がなく、動作が不
安定になる危険は少なかった。また、データを破壊して
も再送信することができた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放送に
使用する場合には、長時間連続的に使用するため、途中
で発散する危険があった。しかも、途中でデータを再送
信することができないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点を解決し、長
時間安定に波形等化動作を行うことができる波形等化方
法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、変調信号を
直交検波する直交検波手段と、前記直交検波手段の出力
から歪みを除去するトランスバーサルフィルタと、前記
トランスバーサルフィルタの出力を加算または、減算す
る加算器と、前記直交検波手段の出力を保持するメモリ
１と、前記メモリ１の出力を入力する識別手段と、前記
メモリ１の出力と前記識別手段の出力を入力する誤差計
算手段と、前記誤差計算手段の出力を入力する評価手段
と、前記加算器の出力を保持するメモリ２と、前記メモ
リ２の出力と前記誤差計算手段の出力を入力する相関演
算手段と、前記相関演算手段の出力と前記評価手段の出
力を入力し、前記トランスバーサルフィルタに与えるタ
ップ係数を演算するタップ係数計算手段を備えることに
より達成できる。

【０００７】

【作用】前記直交検波手段は、直交振幅変調された信号
を入力し、直交検波して出力する。前記トランスバーサ
ルフィルタは、前記直交検波手段の出力を入力し、遅延
波による歪みを除去する信号を生成する。前記加算器
は、前記トランスバーサルフィルタの出力を加算または
減算し、歪みを除去する。前記メモリ１は、前記直交検
波手段の出力を保持する。前記識別手段は、前記メモリ
１に保持するデータを送信データの多値数にあわせて識
別する。前記誤差計算手段は、前記メモリ１の出力と前
記識別手段の出力の差を計算する。前記メモリ２は、前
記加算器の出力を保持する。前記相関演算手段は、前記
メモリ２の保持するデータと前記誤差計算手段の出力と
の相関演算を行う。前記タップ係数計算手段は、前記相
関演算手段の出力を入力し、前記評価手段に制御されて
タップ係数を逐次的に計算して出力する。前記評価手段
は、前記誤差計算手段の出力を入力して、その状態に応
じて、前記トランスバーサルフィルタのタップ係数を逐
次修正する１回の修正量を変化させて、前記トランスバ
ーサルフィルタを制御する。

【０００８】

【実施例】図１に、本発明の全体の実施例を示す。１０
１は直交検波手段、１０２〜１０５はトランスバーサル
フィルタ（以下ＴＲＦと略す）、１０６は制御手段、１
０７、１０８は、加算器、１０９、１１０はメモリ、１
１１は識別手段、１１２は誤差計算手段、１１３は相関
演算手段、１１４は評価手段、１１５はタップ係数計算
手段である。

【０００９】直交検波手段（１０１）は、直交振幅変調
された信号を入力し、直交検波した２系統の信号を出力
する。直交検波手段（１０１）の一方の出力をＩ信号、
もう一方の出力をＱ信号とする。

【００１０】ＴＲＦ１（１０２）は、Ｉ信号に含まれる
Ｉ信号の遅延信号を除去して出力する。ＴＲＦ２（１０
３）は、Ｑ信号に含まれるＩ信号のクロストーク成分を
除去する信号を生成して出力する。ＴＲＦ３（１０４）
は、Ｉ信号に含まれるＱ信号のクロストーク成分を除去
する信号を生成して出力する。ＴＲＦ４（１０５）は、
Ｑ信号に含まれるＱ信号の遅延信号を除去して出力す
る。

【００１１】加算器（１０７）は、ＴＲＦ１（１０２）
の出力からＴＲＦ３（１０４）の出力を減算し歪みの無
いＩ信号を出力する。加算器（１０８）は、ＴＲＦ２
（１０３）とＴＲＦ４（１０５）の出力を加算し歪みの
無いＱ信号を出力する。

【００１２】制御手段（１０６）は、直交検波手段（１
０１）の出力と、加算器（１０７、１０８）の出力を入
力し、ＴＲＦ１〜４（１０２〜１０５）を制御する。

【００１３】次に、制御手段１０６の内部を説明する。

【００１４】メモリ１（１０９）は、加算器（１０７、
１０８）の出力を入力し保持する。メモリ２（１１０）
は直交検波手段（１０１）の出力を入力し保持する。識
別手段（１１１）はメモリ１（１０９）の出力を入力
し、１６値ＱＡＭならば４値に、６４値ＱＡＭならば８
値というように変調方式の多値数にあわせて識別した値
を出力する。誤差計算手段（１１２）はメモリ１（１０
９）の出力と識別手段（１１１）の出力の差を計算して
出力する。

【００１５】評価手段（１１４）は、誤差計算手段（１
１２）の出力を入力しタップ計算手段（１１５）でのタ
ップ係数の逐次修正における１回の修正量を制御する。

【００１６】相関演算手段（１１３）は、メモリ２（１
１０）の出力と誤差計算手段（１１２）の出力の相関演
算を行い、その結果を出力する。タップ係数計算手段
（１１５）は、相関演算手段（１１３）の出力を入力
し、評価手段（１１４）に制御されてＴＲＦ１〜４（１
０２〜１０５）へ与えるタップ係数を計算して出力す
る。タップ係数の計算は、以下の式のように行う。右辺
第２項は、相関演算手段（１１３）の演算結果に帰還定
数αを乗じたものである。

【００１７】

【数１】ｔａｐ（ｉ，ｎ）＝ｔａｐ（ｉ，ｎ−１）−α
・Σｅ（ｋ）・ｘ（ｋ−ｉ） ｔａｐ（ｉ，ｎ）：ｉ番目のタップのｎ回目のタップ係
数 ｅ（ｋ） ：誤差計算手段（１１２）の出力する
ｋ番目のデータ ｘ（ｋ−ｉ） ：メモリ２（１１０）に保持するｋ−
ｉ番目のデータ α ：帰還定数 上式で帰還定数αの値を大きくすれば収束が早くなる
が、収束時の誤差が大きく発散しやすくなる。逆にαの
値を小さくすると収束が遅くなるが、収束時の誤差は小
さく発散しにくくなる。また、α＝０にすれば、タップ
係数は更新されず一定になる。伝送系の状態が大きく変
化していなければ、タップ係数一定でよいため、収束時
点でα＝０にしてタップ係数の修正を停止すれば、発散
することなく安定な動作を行うことができる。そこで評
価手段（１１３）は、上記のαの値を変化させて、タッ
プ係数計算を制御することで、高速にかつ安定に波形等
化動作を行わせることができる。

【００１８】図２は、評価手段（１１４）の構成例を示
すブロック図である。２０１は絶対値変換手段、２０２
は比較手段、２０３は記憶手段、２０４は条件判断手
段、２０５はタップ計算制御手段である。評価関数は、
次式に示すように誤差の絶対値の最大値を使用する。

【００１９】

【数２】Ｊ＝ｍａｘ（｜ｅ（ｋ）｜） 絶対値変換手段（２０１）は、誤差計算手段（１１２）
の出力を入力し、絶対値に変換して出力する。比較手段
（２０２）は、絶対値変換手段（２０１）の出力を入力
し、記憶手段（２０３）の出力と比較して大きいほうの
データを出力する。記憶手段（２０３）は、比較手段
（２０２）の出力を保持する。条件判断手段（２０４）
は、記憶手段（２０３）の保持するデータを評価関数と
して入力して、一定の条件を満たしている場合に、信号
を出力する。タップ計算制御手段（２０５）は、条件判
断手段（２０４）の出力を記憶しておき、タップ係数の
修正回数と記憶しているデータから、タップ係数計算手
段（１１５）で用いる帰還定数αを変化させる。

【００２０】これにより、評価関数を単純な比較計算だ
けで求めることができ、単純な構成で、最適な帰還定数
を用いた波形等化を行うことができる。

【００２１】図３は、評価手段（１１４）の図２とは別
の構成例を示すブロック図である。３０１は絶対値変換
手段、３０２は加算器、３０３は記憶手段、３０４は条
件判断手段、３０５はタップ計算制御手段である。評価
関数は、次式に示すように誤差の絶対値の総和を使用す
る。

【００２２】

【数３】Ｊ＝Σ｜ｅ（ｋ）｜ 絶対値変換手段（３０１）は、誤差計算手段（１１２）
の出力を入力し、絶対値に変換して出力する。加算器
（３０２）は、絶対値変換手段（３０１）の出力を入力
し、記憶手段（３０３）の出力と加算してその結果を出
力する。記憶手段（３０３）は、加算器（３０２）の出
力を保持する。条件判断手段（３０４）は、記憶手段
（３０３）の保持するデータを評価関数として入力し、
一定の条件を満たしているときに、信号を出力する。タ
ップ計算制御手段（３０５）は、条件判断手段（３０
４）の出力を記憶しておき、タップ係数の修正回数と記
憶しているデータから、タップ係数計算手段（１１５）
で用いる帰還定数αを変化させる。

【００２３】この構成例では、多数のデータを平均化し
て評価関数を求めるため、図２の構成例よりも雑音の影
響を小さくすることができ、雑音が多い場合にも使用で
きる。

【００２４】図４に、制御手段（１０６）をソフトウェ
アで実現する場合の、処理の流れを示すフローチャート
を示す。初期設定の後、必要なデータを取り込む。その
データを用いて誤差計算を行う。その結果からタップ係
数を計算する。また、誤差計算の結果を用いて評価関数
の計算を行い、評価関数が一定の範囲内にあるときは、
それが何回続くか数え、一定回数に達したときに帰還定
数αの値を減少する。設定している範囲内に評価関数が
無い場合、αが０まで減少していなければそのまま動作
を続け、αが０の場合は、伝送系の状態が変化したもの
とみなし、αの値を増加する。それ以外の場合は、αを
変化させずにそのまま動作を続行する。この場合、従来
の波形等化装置のソフトウェアを入れ替えるだけで実現
できる。

【００２５】図５にタップ係数の修正回数に対する評価
関数値の例を図示する。

【００２６】帰還定数の初期値をα１、次の値をα２と
する。α１の状態で波形等化を行うと誤差が減少するた
め、評価関数の値も減少していくが、一定のレベルに収
束する。このとき収束したことを判断するために、ｂ１
の範囲に評価関数が入る回数を数え、一定回数に達した
ときに、帰還定数をα２に切換える。これにより、さら
に、誤差を減少することができる。この場合も、収束し
たことを判定するために、ｂ２の範囲に評価関数が入る
回数を数え、一定回数に達したときに、収束と判定し、
αを０にする。この時点で、評価関数は計算するが、タ
ップ係数の修正は行わなくなる。次に、伝送系の状態が
変化し、誤差が増加してくると、評価関数の値も増加を
はじめ、ａ３時点でｂ２の範囲を越える。ここで、帰還
定数をα２に戻すことにより、再びタップ係数を最適な
状態に修正する。

【００２７】なお、この例では、帰還定数をα１、α
２、０の３段階にしているが、使用する伝送系の状態に
応じて、もっと細分化してもよい。また、α２から０へ
の切換と、０からα２への切換を、ともにｂ２の範囲で
行っているが、この範囲に差を持たせたり、入力信号の
状態に応じて範囲を変えてもよい。さらに、０から切換
える帰還定数をα２以外の値にすることもできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、誤差の量に応じて帰還
定数を変化させることにより、誤差が大きいときは、タ
ップ係数の修正量を大きくして高速に波形等化を行い、
誤差が小さくなったときは必要以上にタップ係数の値を
変化させないことで、高速かつ安定に波形等化動作を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の評価手段の一構成例を示すブロック図で
ある。

【図３】図１の評価手段の一構成例を示すブロック図で
ある。

【図４】図１の制御手段を、ソフトウェアで実現する場
合の処理の流れを示すフローチャートである。

【図５】タップ係数の修正回数に対する評価関数の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１０１…直交検波手段、１０２、１０３、１０４、１０
５…トランスバーサルフィルタ、１０６…制御手段、１
０７、１０８…加算器、１０９、１１０…メモリ、１１
１…識別手段、１１２…誤差計算手段、１１３…相関演
算手段、１１４…評価手段、１１５…タップ係数計算手
段、２０１、３０１…絶対値変換手段、２０２…比較手
段、２０３、３０３…記憶手段、２０４、３０４…条件
判断手段、２０５、３０５…タップ計算制御手段、３０
２…加算器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 直 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立画像情報システム内 (72)発明者 城杉 孝敏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 野田 勉 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの直交する搬送波によって変調された
   Ｉ信号とＱ信号を合成した伝送信号から、前記Ｉ信号と
   Ｑ信号を再生する直交復調器において、前記伝送信号を
   入力しＩ信号とＱ信号を出力する直交検波手段と、前記
   直交検波手段の出力するＩ信号を入力し自分自信の遅延
   波による歪みを除去するトランスバーサルフィルタ１
   と、Ｑ信号を入力し自分自信の遅延波による歪みを除去
   するトランスバーサルフィルタ２と、Ｉ信号からＱ信号
   へのクロストークを除去する信号を生成するトランスバ
   ーサルフィルタ３と、Ｑ信号からＩ信号へのクロストー
   クを除去する信号を生成するトランスバーサルフィルタ
   ４と、前記トランスバーサルフィルタ１の出力から前記
   トランスバーサルフィルタ３の出力を減算しクロストー
   クを除去したＩ信号を出力する第１の加算器と、前記ト
   ランスバーサルフィルタ２、４の出力を加算しクロスト
   ークを除去したＱ信号を出力する第２の加算器と、前記
   第１、第２の加算器の出力と前記直交検波手段の出力を
   入力して、前記トランスバーサルフィルタ１〜４を制御
   する制御手段を具備し、 前記制御手段は、前記直交検波手段の出力を保持するた
   めのメモリ１と、前記加算器の出力を保持するメモリ２
   と、前記メモリ１の保持するデータを識別する識別手段
   と、前記メモリ１の出力と前記識別手段の出力の差を計
   算する誤差計算手段と、前記メモリ２に保持されたデー
   タと前記誤差計算手段の出力を入力し相関演算を行う相
   関演算手段と、前記相関演算手段の出力から前記トラン
   スバーサルフィルタへ与える制御データを計算するタッ
   プ係数計算手段と、前記誤差計算手段の出力を入力し評
   価して前記タップ係数計算手段の制御量を可変する評価
   手段とを備え、前記タップ係数計算手段の制御量を変化
   させて波形等化を行うことを特徴とするＱＡＭ復調器に
   おける波形等化方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の評価手段は、入力データ
   を絶対値に変換する絶対値変換手段と、前記絶対値変換
   手段の出力するデータの大きさを比較する比較手段と、
   前記比較手段の出力を保持する記憶手段と、前記記憶手
   段の保持するデータが一定の条件を満たしているか判断
   する条件判断手段と、前記条件判断手段の出力を入力
   し、一定の条件を満たしたときに、前記タップ係数計算
   手段の制御量を変化させるタップ計算制御手段を備え、
   誤差の絶対値の最大値を評価関数として前記タップ係数
   計算手段の制御量を変化させることを特徴とするＱＡＭ
   復調器における波形等化方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の評価手段は、入力データ
   を絶対値に変換する絶対値変換手段と、前記絶対値変換
   手段の出力するデータを一定の個数だけ加算する第３の
   加算器と、前記加算器の出力を記憶する記憶手段と、前
   記記憶手段に保持するデータが一定の条件を満たしてい
   るか判断する条件判断手段と、前記条件判断手段の出力
   を入力し、一定の条件を満たしたときに、前記タップ係
   数計算手段の制御量を変化させるタップ計算制御手段を
   備え、誤差の絶対値の総和を評価関数として前記タップ
   係数計算手段の制御量を変化させることを特徴とするＱ
   ＡＭ復調器における波形等化方法。