JPH0936704A - 適応等化方法、ディジタル通信システム、セルラー電話通信システムおよびセルラー電話受信機 - Google Patents

適応等化方法、ディジタル通信システム、セルラー電話通信システムおよびセルラー電話受信機

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JPH0936704A
JPH0936704A JP8109886A JP10988696A JPH0936704A JP H0936704 A JPH0936704 A JP H0936704A JP 8109886 A JP8109886 A JP 8109886A JP 10988696 A JP10988696 A JP 10988696A JP H0936704 A JPH0936704 A JP H0936704A
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JP
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JP8109886A
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English (en)
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Giridhar K Boray
ケイ． ボレイ ギルダー
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Sharp Corp
Sharp Microelectronics Technology Inc
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Sharp Corp
Sharp Microelectronics Technology Inc
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Publication date
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    • 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
    • H04L25/03057—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a recursive structure

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  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算処理の複雑さ、数値不安定さおよび膨大
な記憶スペースを伴うことなく高速にシステムを適応さ
せて受信信号のたえず変化する歪みを補償する適応等化
方法を提供する。 【解決手段】 判定帰還等化器を用いるディジタル通信
システムにおいて用いられる適応等化方法であって、マ
ルチシンボル信号を受信するステップと、受信信号をフ
ィードフォワードフィルタおよびフィードバックフィル
タを通してフィードし、かつフィードフォワードタップ
およびフィードバックタップの対応する重みづけされた
出力を結合することによって受信信号を処理し、それに
よって信号を改良するステップと、共役勾配アルゴリズ
ムに従って、それぞれのシンボルに対する重み係数を逐
次的に発生するステップであって、それぞれのシンボル
の重み係数が、所定の誤差判定基準により変化する回数
だけ更新されるステップと、を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に通信に関す
る。特に本発明は通信システムにおける信号の帰還等化
に関し、より詳細には、適応共役勾配誤差収束アルゴリ
ズムを利用する自動判定帰還等化器を用いるディジタル
通信システムに関する。本発明は広い範囲で用いること
ができるが、無線通信における等化に特に好適であるこ
とがわかったので、ディジタルセルラー電話システムに
適用されるものとして以下の説明を進めることにする。
【０００２】
【従来の技術】通信チャネルを通して信号を送信すれ
ば、その信号が送られるチャネルの各種特性により決定
されるさまざまな要因により、受信信号に歪みが生じて
しまうことは、おそらく避けられないことであろう。例
えば、たえず変化する無線通信チャネルを通して信号が
送信されるセルラー電話システムにおいては、その信号
は、周波数選択性フェージング、マルチパス伝搬、およ
び加法的白色ガウス雑音のかたちの歪みを被ることにな
る。こうして歪みが生ずると、それによりシンボル間干
渉がもたらされ、さらにその結果、情報を取り出すと
き、および／またはその情報を解釈するときに誤りが発
生することになりうる。
【０００３】そのような誤りの発生を抑えるために、セ
ルラー電話システムはこれまで判定帰還等化器を用いて
きた。判定帰還等化器は、信号の歪みを推定し、かつ受
信信号の選択的に重みづけされた各成分の結合によりそ
のような歪みを補償することによって、実際に送られた
信号の近似値をつくるものである。「適応等化器」とし
ても知られているこれらの等化器は、典型的には、受信
信号の時間遅延されたバージョンを動的に改良する可変
重み係数を利用する。これらの重み係数は、チャネルの
たえず変化する状態に対処するために周期的に更新され
る。このような更新は、所定の誤差最小化アルゴリズム
（ここでは「誤差収束アルゴリズム」と呼ぶ）に応じて
なされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】広く用いられている誤
差最小化アルゴリズムとしては、例えば、最小平均２乗
（ＬＭＳ）アルゴリズムがある。このアルゴリズムに
は、演算処理が比較的単純で、誤差収束率が低いという
特徴がある。よく使われている別のアルゴリズムとして
は、また、逐次最小２乗（ＲＬＳ）アルゴリズムがあ
る。このアルゴリズムによれば、たしかに誤差収束率は
高くなるが、演算処理が複雑になり、しかもメモリ中に
膨大な記憶スペースが必要になってしまう。これらいず
れのアルゴリズムによっても、等化器の重み係数を有効
に更新することによってすばやく誤差を最小化する方法
を得ることはできない。したがって、今必要とされてい
るのは、演算処理が単純で、しかも誤差収束率が高いこ
とを特徴とする方法を用いるシステムである。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、通信システ
ム内での等化を改良されたかたちでおこなうことによ
り、演算処理の複雑さ、数値の不安定さ、および膨大な
記憶スペースといった問題の発生を最小限にとどめるこ
とができるようにすばやくそのシステムを適応させ、そ
れによって受信信号のたえず変化する歪みを補償できる
ようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による適応等化方
法は、複数の重みづけされたフィードフォワードタップ
を有するフィードフォワードフィルタと、複数の重みづ
けされたフィードバックタップを有するフィードバック
フィルタと、を有している判定帰還等化器を用いるディ
ジタル通信システムにおいて用いられる適応等化方法で
あって、マルチシンボル信号を受信するステップと、該
受信信号を該フィードフォワードフィルタおよび該フィ
ードバックフィルタを通してフィードし、かつ該フィー
ドフォワードタップおよび該フィードバックタップの対
応する重みづけされた出力を結合することによって該受
信信号を処理し、それによって該信号を改良するステッ
プと、共役勾配アルゴリズムに従って、それぞれのシン
ボルに対する重み係数を逐次的に発生するステップであ
って、それぞれのシンボルの該重み係数が、所定の誤差
判定基準により変化する回数だけ更新されるステップ
と、を含んでおり、そのことにより上記目的が達成され
る。
【０００７】ある実施例では、前記共役勾配アルゴリズ
ムにより、現在のシンボルについて重み係数がそれぞれ
更新される際の誤差値を決定し、かつ該決定されたそれ
ぞれの誤差値を該現在のシンボルの初期誤差値と比較す
る方法であって、該現在のシンボルに対する該重み係数
の更新が、該決定された誤差値が該初期誤差値の所定の
割合以下になった時に中断される。
【０００８】ある実施例では、前記所定の割合が１０パ
ーセントである。
【０００９】ある実施例では、各シンボルの前記重み係
数が、重み係数更新に関する所定の最大の回数以下の回
数だけ更新される。
【００１０】ある実施例では、前記重み係数更新に関す
る前記所定の最大の回数が、前記フィードフォワードタ
ップおよび前記フィードバックタップの総数に等しい。
【００１１】ある実施例では、前記誤差値が、シンボル
ｉに対する勾配関数Grad[Wk(i)]の２乗された大きさで
あり、該勾配関数が、以下の式
【００１２】
【数１３】
【００１３】（ここで、Ｅ[ｅ2(i)]は実際の等化器出力
と所望の等化器出力との間の誤差の２乗の平均であり、
かつＷk(i)は現在の重み係数のベクトルである）により
決定される。
【００１４】ある実施例では、前記誤差値が、シンボル
ｉに対する勾配関数Grad[Wk(i)]の２乗された大きさで
あり、該勾配関数が、以下の式
【００１５】
【数１４】
【００１６】（ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表す
スカラーであり、Ｗk(i)は現在の重み係数のベクトルで
あり、Ｑ(j)はｎｗの最も最近のフィードフォワードお
よびフィードバックフィルタの入力のベクトルであり、
かつＤ(j)は等化器のトレーニング中の既知である現在
のトレーニングシンボルおよびデータ通信中の決定され
た現在のデータシンボルを表すスカラーである）により
決定される。
【００１７】ある実施例では、前記重み係数が以下の式
【００１８】
【数１５】
【００１９】（ここで、ｋは重み係数更新回数であり、
Ｗk(i)はシンボルｉに対する現在の重み係数のベクトル
であり、Ｗk+1(i)はシンボルｉに対する更新された重み
係数のベクトルであり、ｎ(k)は誤差修正方向ベクトル
であり、かつａ(k)は可変ステップサイズである）によ
り更新される。
【００２０】ある実施例では、前記ステップサイズａ
(k)が以下の式
【００２１】
【数１６】
【００２２】（ここで、ｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に
等しい中間ベクトルである）により変化する。
【００２３】本発明による適応等化方法は、マルチシン
ボル信号を送る送信機と、劣化したマルチシンボル信号
を受信する受信機と、を用いるディジタルセルラー通信
システムにおいて用いられる適応等化方法において、該
受信機が、複数の重みづけされたフィードフォワードタ
ップを有するフィードフォワードフィルタと、複数の重
みづけされたフィードバックタップを有するフィードバ
ックフィルタと、を有している判定帰還等化器を含んで
いる、適応等化方法であって、該フィードフォワードタ
ップおよび該フィードバックタップについて推定された
重み係数を設定するステップと、通信チャネルを通して
シンボルを該受信機に送るステップであって、該シンボ
ルが該受信機に既知であるステップと、該通信チャネル
を通して送られた該シンボルから得られた劣化したシン
ボルを受信するステップと、該劣化したシンボルを該フ
ィードフォワードフィルタおよび該フィードバックフィ
ルタを通してフィードし、かつ該フィードフォワードタ
ップおよび該フィードバックタップの対応する重みづけ
された出力を結合することによって該劣化したシンボル
を処理し、それによって改良されたシンボルをつくるス
テップと、該改良されたシンボルを解析することによっ
て該送られたシンボルを推定するステップと、該改良さ
れたシンボルを対応する所望のシンボルと比較すること
によって、初期伝送誤りを決定するステップと、所定の
最大の回数の更新がなされるまで、あるいは最も最近に
更新された伝送誤りが該初期伝送誤りの所定の割合以下
になるまで、該重み係数を反復して更新し、かつ該伝送
誤りを反復して決定するステップと、を含んでおり、そ
のことにより上記目的が達成される。
【００２４】ある実施例では、前記受信機が、固定使用
あるいは移動使用のいずれかに選択的に適応される。
【００２５】ある実施例では、前記所定の割合が可変で
あり、前記受信機を第１の用途に適応させる場合には第
１の割合に設定され、該受信機を第２の異なる用途に適
応させる場合には第２の異なる割合に設定される。
【００２６】ある実施例では、前記第１の割合が前記第
２の割合よりも低い。
【００２７】ある実施例では、更新に関する前記所定の
最大の回数が、前記フィードフォワードタップおよび前
記フィードバックタップの総数に等しい。
【００２８】ある実施例では、前記伝送誤りが、シンボ
ルｉに対する重み係数ベクトルＷk(i)の勾配関数Grad[W
k(i)]の２乗された大きさであり、該勾配関数が、以下
の式
【００２９】
【数１７】
【００３０】（ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表す
スカラーであり、Ｑ(j)はｎｗの最も最近のフィードフ
ォワードおよびフィードバックフィルタの入力のベクト
ルであり、かつＤ(j)は既知のトレーニングシンボルを
表すスカラーである）により決定される。
【００３１】ある実施例では、前記重み係数が以下の式
【００３２】
【数１８】
【００３３】（ここで、ｋは重み係数更新回数であり、
Wk(i)はシンボルｉに対する現在の重み係数のベクトル
であり、Wk+1(i)はシンボルｉに対する更新された重み
係数のベクトルであり、ｎ(k)は誤差修正方向ベクトル
であり、かつａ(k)は可変ステップサイズである）によ
り更新される。
【００３４】ある実施例では、前記ステップサイズａ
(k)が以下の式
【００３５】
【数１９】
【００３６】（ここで、ｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に
等しい中間ベクトルである）により変化する。
【００３７】本発明によるディジタル通信システムは、
通信チャネルを通して送られ劣化したマルチシンボル信
号を受信するように特に構成された受信機を含むディジ
タル通信システムにおいて、該受信機が、該劣化した信
号を受け取るフィードフォワードフィルタであって、結
合されて中間フィードフォワード信号をつくる、複数の
時間可変され重みづけされたフィードフォワードタップ
を含んでいるフィードフォワードフィルタと、選択され
た出力信号を受け取るフィードバックフィルタであっ
て、結合されて中間フィードバック信号をつくる、複数
の時間可変され重みづけされたフィードバックタップを
含んでいるフィードバックフィルタと、該中間フィード
フォワード信号と該中間フィードバック信号を結合する
ことによって、該劣化した信号に対するシンボル間干渉
が低減された改良された信号をつくる加算器と、該改良
された信号を所定の信号判定基準と比較することによっ
て推定された出力信号をつくる検出器と、該改良された
信号を所望の出力信号と比較することによって、現在の
シンボルに対するタップ重みを初期的に更新するのに用
いられる初期伝送誤りを決定するタップ重み更新発生器
であって、該タップ重みが、所定の回数の更新がなされ
るまで、または対応する伝送誤りが該初期伝送誤りの所
定の割合以下になるまで、該対応する伝送誤りに基づい
て、各シンボルについてそれ以降逐次的に更新されてい
くタップ重み更新発生器と、を備えており、そのことに
より上記目的が達成される。
【００３８】ある実施例では、前記タップ重み更新発生
器が、以下の式
【００３９】
【数２０】
【００４０】に基づきシンボルｉに対してタップ重みを
逐次的に更新する通信システムにおいて、タップ重み更
新回数ｋに対する重み更新ステップサイズａ(k)が、
【００４１】
【数２１】
【００４２】に等しく、誤差修正方向ベクトルｎ(k)
が、
【００４３】
【数２２】
【００４４】に等しく、該タップ重み更新回数ｋの伝送
誤りは、以下に表現される勾配関数Grad[Wk(i)]の２乗
された大きさに等しく、
【００４５】
【数２３】
【００４６】また方向スケーリングファクタｂ(k-1)
が、
【００４７】
【数２４】
【００４８】（ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表す
スカラーであり、Ｑ(j)はｎｗの最も最近のフィードフ
ォワードおよびフィードバックフィルタの入力のベクト
ルであり、Ｄ(j)は所望のシンボルを表すスカラーであ
り、Ｗk(i)はシンボルｉに対する現在の重み係数のベク
トルであり、かつｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に等しい
中間ベクトルである）に等しい。
【００４９】本発明によるセルラー電話通信システム
は、通信チャネルを通して元のトレーニング信号を送信
するように構成された送信機と、該通信チャネルを通し
て送信されたことによって劣化した劣化トレーニング信
号を受信するように構成された受信機と、を含むセルラ
ー電話通信システムにおいて、該受信機が、該劣化トレ
ーニング信号を受け取るフィードフォワードフィルタ手
段であって、結合されて中間フィードフォワード信号を
つくる、複数の時間可変され重みづけされたフィードフ
ォワードタップを含んでいるフィードフォワードフィル
タ手段と、該受信機には既知である該元のトレーニング
信号を受け取るフィードバックフィルタ手段であって、
結合されて中間フィードバック信号をつくる、複数の時
間可変され重みづけされたフィードバックタップを含ん
でいるフィードバックフィルタ手段と、該中間フィード
フォワード信号と該中間フィードバック信号とを結合す
ることによって、シンボル間干渉が低減された改良され
た信号をつくる加算器手段と、該改良された入力を所定
の信号判定基準と比較することによって推定された出力
信号をつくる検出器手段と、該改良された入力信号を該
既知である元のトレーニング信号と比較することによっ
て、初期伝送誤りを決定するタップ重み更新発生器手段
であって、該タップ重みが、所定の回数の更新がなされ
るまで、または対応する伝送誤りが該初期伝送誤りの所
定の割合以下になるまで、該対応する伝送誤りに基づい
て、逐次的に更新されていく、タップ重み更新発生器手
段と、を備えており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
【００５０】本発明によるセルラー電話受信機は、通信
チャネルを通して送信されたことによって元の信号から
劣化した劣化信号を受信するのに用いられるセルラー電
話受信機であって、該劣化信号を受け取るフィードフォ
ワードフィルタであって、結合されて中間フィードフォ
ワード信号をつくる、複数の時間可変され重みづけされ
たフィードフォワードタップを含んでいるフィードフォ
ワードフィルタと、該元の信号を受け取るフィードバッ
クフィルタであって、結合されて中間フィードバック信
号をつくる、複数の時間可変され重みづけされたフィー
ドバックタップを含んでいるフィードバックフィルタ
と、該中間フィードフォワード信号と該中間フィードバ
ック信号とを結合することによって、シンボル間干渉が
低減され改良された信号をつくる加算器と、該改良され
た信号を所定の信号判定基準と比較することによって推
定された出力信号をつくる検出器と、該改良された入力
信号を所望の出力信号と比較することによって、初期伝
送誤りを決定するタップ重み更新発生器であって、該タ
ップ重みが、所定の回数の更新がなされるまで、または
対応する伝送誤りが該初期伝送誤りの所定の割合以下に
なるまで、該対応する伝送誤りに基づいて、逐次的に更
新されていく、タップ重み更新発生器と、を備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
【００５１】以下に、作用を説明する。上記目的を達成
するために、本発明によれば、従来ほど複雑ではない共
役勾配アルゴリズムを逐次的に用いることにより判定帰
還等化器の重み係数を発生させることができる等化方法
を用いる通信システムが提供される。このシステムは、
複数のフィードフォワードタップを有するフィードフォ
ワードフィルタと、複数のフィードバックタップを有す
るフィードバックフィルタと、を含んでいる。受信信号
の歪みを補償するために、これらのフィードフォワード
タップおよびフィードバックタップが共に重みづけさ
れ、これらのタップの出力が結合されることによって、
送られた信号に近似する、受信信号の改良されたバージ
ョンがつくられる。これらのタップは、可変重み係数に
より重みづけされる。そのような係数は、重み係数発生
器により決定される。重み係数発生器は、伝送誤りを決
定するために、改良された受信信号と所望の信号とを比
較する。次にこの伝送誤りを用いて、所定の誤差判定基
準（error criteria）が満たされるまで重み係数は逐次
的に更新される。このアルゴリズムはそれぞれのシンボ
ルについておこなわれるが、最も大きな改善は、トレー
ニング期間中に実現されることになる。このトレーニン
グ期間においては、送信される信号は、受信機側で既知
の信号である。
【００５２】したがって、本発明はディジタル通信シス
テムにおける適応等化方法であって、（１）通信チャネ
ルを介してマルチシンボル信号を受信するステップと、
（２）その受信信号をフィードフォワードフィルタおよ
びフィードバックフィルタを通してフィードし、かつフ
ィードフォワードタップおよびフィードバックタップの
対応する重みづけされた出力を結合することによってそ
の信号を処理し、それによってその信号を改良するステ
ップと、（３）共役勾配アルゴリズムに従ってそれぞれ
のシンボルについて重み係数を逐次的に発生することに
よって、それぞれのシンボルの重み係数を所定の誤差判
定基準によって変化する回数だけ反復して更新するステ
ップと、を含んでいることを特徴とする。ある実施形態
においては、フィードバック等化は、それぞれの重み係
数を更新するたびに誤差値を決定することと、決定され
た誤差の値を現在のシンボルの初期誤差値と比較するこ
とと、を伴う。この比較は、所定の誤差判定基準を識別
するのに役立つ。決定された誤差値が、現在のシンボル
の初期誤差値の所定の割合以下になったとき、重み係数
の更新は中断される。
【００５３】同様に、本発明は、通信チャネルを通して
送信され劣化したマルチシンボル信号を受信するように
特に構成された受信機を含む通信システムであることも
特徴とする。このような受信機は、典型的には、通信チ
ャネルを通して劣化した信号を受け取るフィードフォワ
ードフィルタと、既知であるトレーニング信号および以
前に推定したデータ信号の中から選択された信号を受け
取るフィードバックフィルタと、を含んでいる。フィー
ドフォワードフィルタは、好ましくは複数の時間可変さ
れたタップを含んでいる。これらのタップはそれぞれ重
みづけされて、複数の適応的フィードフォワードパスを
規定し、その複数のパスを結合することによって中間フ
ィードフォワード信号をつくる。同様に、フィードバッ
クフィルタは、好ましくは複数の時間可変されたタップ
を含んでいる。これらのタップはそれぞれ重みづけされ
て、複数の適応的フィードバックパスを規定し、その複
数のパスを結合することによって中間フィードバック信
号をつくる。加算器は、これら２つの中間信号を結合
し、シンボル間干渉が低減され改良された受信信号をつ
くる。タップ重み更新発生器は、この改良された信号を
既知である所望の受信信号と比較することによって、現
在のシンボルに対するタップ重みを初期的に更新するの
に用いられる初期伝送誤りを決定する。それ以降、これ
らのタップ重みは、典型的には、所定の回数の更新がな
されるまで、または対応する伝送誤りが初期伝送誤りの
所定の割合以下になるまで、対応する伝送誤りに基づい
て逐次的に更新されていく。
【００５４】本発明の以上に述べた目的および利点、な
らびその他の目的および利点は、以下に図面を参照しな
がら述べる好ましい実施形態の詳細な説明を検討するこ
とによってさらに容易に理解することができるであろ
う。
【００５５】
【発明の実施の形態】通信容量に対する要求が高まり続
けてきた結果、ここのところディジタル通信技術を採用
する傾向が目立ってきている。ディジタル通信技術によ
れば電波の有効利用を図ることができるからである。従
来とは異なりディジタル技術は、時間分割マルチプルア
クセス（ＴＤＭＡ）を含む、改善されたチャネルアクセ
ス方法を発展させた。このチャネルアクセス方法は、共
有された通信チャネル上で情報送信をおこなうことを伴
う。
【００５６】ＴＤＭＡ通信システムにおいては、通信チ
ャネルは、フレームおよびスロットタイミング構成を使
用することを通じて共有される。この構成によれば、単
一の無線周波数チャネル（セルラー電話通信においては
典型的には３０ｋＨｚの無線周波数チャネルである）
は、複数の連続したタイムフレームに分けられ、タイム
フレームのそれぞれは、複数の連続するタイムスロット
に分割される。それぞれのタイムスロットは、特定の通
信リンクに割り当てられ、そのタイムスロットの間、そ
のチャネルはそのリンクのためにとってある。したがっ
て、ユーザは、ユーザ自身に割り当てられたタイムスロ
ットの間だけ送受信することができる。典型的なフレー
ムおよびスロットタイミング構成は、図１の参照符号１
０で示されている。このような構成は、北米のディジタ
ルセルラー電話システムで広く用いられているものを模
している。上述のようなシステムを前提として本発明を
以下に説明する。しかし符号分割マルチプルアクセス
（ＣＤＭＡ）やその他のチャネルアクセス方法を含む、
互いに異なるさまざまな通信システムにおいても、本発
明が用いられうることは理解されたい。
【００５７】図示するように、タイミング構成１０は、
６つのタイムスロット（１〜６の番号が付されている）
をもつタイムフレームを含む。それぞれのタイムスロッ
トは、特定のユーザまたはソースからの情報を含む。タ
イムスロットは、所定のパケットに分割され、それぞれ
のパケットは、所定の長さのビットシーケンスを含む。
タイムスロット３は、例えば、参照符号２０にみられる
ように、トレーニングシーケンス２２、データシーケン
ス２４および雑情報シーケンス２６を含む。トレーニン
グシーケンスは、既知のトレーニングシンボルが並んだ
ものを含んでおり、これを用いて受信機を通信チャネル
に適応化させる。データシーケンスは、送信されたデー
タ（すなわちデータシンボル）を含む。雑情報シーケン
スは、アクノリッジシンボルのようなシンボルを含む。
【００５８】通信チャネルの影響で、送信されたシンボ
ルのすべては歪む、つまり劣化する。しかし実際に送信
されたトレーニングシンボルは、受信機には既知であ
る。よって、トレーニングシーケンスは、データシーケ
ンスおよび雑情報シーケンスのどちらよりも前に送ら
れ、受信機に情報を与える。それによってチャネルの影
響が決定され、初期適応において受信機は、チャネルの
影響から生じる信号の歪みを補償する。このようにし
て、データをより正確に取り出し、解釈することを確実
におこなうことができる。
【００５９】次に図２においては、無線通信システムの
動作を示すブロック図が示されている。図２は、本発明
により構成されたディジタル通信システム３０を示す。
なお、システム３０はセルラー電話システムであり、移
動受信機３６によって受信されるように、無線通信チャ
ネル３４を介してディジタル信号を送信する送信機３２
を含む。前述のように、信号は、チャネル３４を通る間
に典型的には歪むが、これはふつう、多数の信号伝搬通
路が存在することから生じるマルチパス伝搬のためであ
る。そのような伝搬路（path）として、３８ａおよび３
８ｂ（以下、図中の参照符号のアルファベットに付され
た下線は、明細書本文中では省略する）が図示されてい
る。伝搬路３８ａは、直接伝搬路（direct path）を表
す。伝搬路３８ｂは多くの異なる反射波の伝搬路のうち
の１つの伝搬路を表す。当業者には、そのようなマルチ
パス伝搬によって、複数の反射波の信号が時間遅延され
て受信され、その結果、異なる信号成分がオーバラップ
することがわかるだろう。送信された信号は、チャネル
状態が変化することによって生じる周波数選択性フェー
ジングによって、また一般に白色ガウス雑音のかたちを
とる加法的雑音によっても歪む、つまり劣化する。
【００６０】図示されるように送信機３２は、典型的に
は、マルチシンボル（multi-symbol）ディジタル信号Ｓ
（ｔ）を受け取り、その信号を変調してパルス整形フィ
ルタ４２ａに出力する変調器４０ａを用いる。信号Ｓ
（ｔ）は、ディジタル化された音声信号のかたちをとる
か、または単にコンピュータやファクシミリ装置などか
らのディジタル情報を含むことを理解されたい。フィル
タ４２ａは、典型的には、平方根レイズドコサイン（sq
uare root raised cosine）パルス整形器のかたちをと
り、パルス整形された信号をベースバンド／ＲＦ変換器
４４ａに出力する。ベースバンド／ＲＦ変換器４４ａ
は、パルス整形された信号をＲＦ波のかたちに変換し、
変換された信号を上述と同様に分けられた通信チャネル
を介して送信する。
【００６１】信号は、受信機においてアンテナ４６によ
って受信され、ＲＦ／ベースバンド変換器４４ｂに出力
され、ＲＦのかたちからベースバンドのかたちへと変換
される。受信され変換された信号は、次にマッチドフィ
ルタ４２ｂに出力される。マッチドフィルタ４２ｂは、
パルス整形フィルタ４２ａの動作をマッチさせる（matc
h）ことによってマルチシンボル受信信号Ｘ（ｔ）をつ
くる。受信された信号Ｘ（ｔ）は、マルチパス伝搬、周
波数選択性フェージングおよび加法的雑音（加法的雑音
が加わることは、参照符号４８によって図示されてい
る）のような要因により歪んでいることを特徴とするこ
とがわかるだろう。Ｘ（ｔ）は、復調器４０ｂに送ら
れ、復調器４０ｂで処理されてディジタル信号Ｕ（ｔ）
として出力される。
【００６２】図３を参照すると、通信システムの復調器
４０ｂがより具体的に詳細に示される。この復調器は、
フィードフォワードフィルタ５２およびフィードバック
フィルタ５４を有する判定帰還等化器５０のかたちで適
応等化器を含む。復調器は、受信され等化された信号を
推定（estimate）する検出器５６と、周期的に判定帰還
等化器を適応させることによって、たえず変化する通信
チャネルの影響に対処する共役勾配プロセッサ５８と、
を有する。好ましい実施形態では、等化器は、新しいシ
ンボル（トレーニングまたはデータ）が導入されるたび
に適応され、この新しいシンボルは、複数回サンプリン
グされる。
【００６３】まずフィードフォワードフィルタ５２を詳
しくみれば、フィードフォワードフィルタへの入力Ｘ
（ｔ）が、ＲＦ／ベースバンド変換器４４ｂによってベ
ースバンドにダウンコンバートされて、マッチドフィル
タ４２ｂを通った、受信されたデータによって規定され
ることがわかるだろう。図示したディジタルセルラー電
話システムにおいては、Ｘ（ｔ）は、上述のものに類似
したマルチシンボルトレーニングおよびデータシーケン
スを含むマルチシンボル信号（multi-symbol signal）
のかたちをとる。典型的には、フィードフォワードフィ
ルタ５２は、受信信号Ｘ（ｔ）の複数の時間遅延された
バージョンを規定するように動作するシフトレジスタ６
０として実現できる。乗算器６２は、信号Ｘ（ｔ）のそ
れぞれの時間遅延されたバージョンに重みづけすること
によって、重みづけされた信号成分をつくる。これらの
重みづけされた信号成分は、その後、加算器６４によっ
て結合されて中間フィードフォワード信号をつくる。
【００６４】図示された実施形態において、シフトレジ
スタ６０は、複数の時間遅延要素６０ａ、６０ｂ、６０
ｃを含み、これらのそれぞれは、入力信号を所定の時間
Ｔ／２（ここでＴは、１つのシンボルの持続時間（time
duration）である）だけ遅延させる。時間遅延は、受
信信号の時間遅延されたバージョンをこのようにつく
る。時間遅延されたバージョンのそれぞれがタップで分
岐され（tapped）ることによって、複数のフィードフォ
ワードパス６１ａ、６１ｂ、６１ｃが規定できる。同様
に、実際の信号はタップで分岐されることによって、さ
らに別のフィードフォワードパス６１が規定できる。こ
のパスは、受信信号Ｘ（ｔ）の遅延のないマルチパス成
分を表す。フィードフォワードパス６１、６１ａ、６１
ｂ、６１ｃは、ここでは総称してフィードフォワードタ
ップとよぶ。４つのフィードフォワードタップが示され
ているが、当業者であれば実際には何個のフィードフォ
ワードタップを用いてもよいことがわかるだろう。
【００６５】乗算器６２をみれば、このような乗算器
は、実際には乗算器要素６３、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ
の直列接続であり、それぞれの乗算器要素は、特定のフ
ィードフォワードタップと接続されていることがわかる
だろう。乗算器要素は、さまざまなマルチパス信号成分
を重みづけするのに有用であり、それぞれの乗算器要素
は、対応する重みづけ要素ｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3を受け取
る。後で詳しく説明するように、重み係数は、共役勾配
プロセッサ５８によって決定（identify）され、かつ周
期的に更新される。
【００６６】フィードバックフィルタ５４は、時間遅延
要素７０ａおよび７０ｂの直列接続によって規定される
シフトレジスタ７０を同様に含んでおり、それぞれは、
フィードバック入力信号Ｄ（ｔ）を所定の時間Ｔ（ここ
でＴは、シンボルの持続時間（time duration）であ
る）だけ遅延させる。時間遅延要素は、このようにして
フィードバック入力信号Ｄ（ｔ）の時間遅延されたバー
ジョンをつくる。これらの時間遅延されたバージョンが
タップで分岐されることによって、フィードバックパス
７１ａおよび７１ｂが規定できる。これらのパスは、こ
こでは総称してフィードバックタップとよぶ。フィード
バックタップは、乗算器要素７３ａおよび７３ｂを含む
乗算器７２によって重みづけされる。これらの乗算器要
素のそれぞれは、対応する信号成分をフィードバック重
み係数ｄ1およびｄ2によって乗算する。これらの積は、
加算器７４によって和がとられて中間フィードバック出
力をつくる。共役勾配プロセッサ５８によって、重み係
数ｄ1およびｄ2は決定され、かつ周期的に更新される。
２つのフィードバックタップが示されているが、当業者
であれば実際には何個のフィードバックタップを用いて
もよいことがわかるだろう。
【００６７】フィードバック入力信号Ｄ（ｔ）は、実際
には、検出器５６から与えられ既に決定された所望のシ
ンボル（すなわち検出されたシンボルＵ（ｔ））、また
はトレーニングメモリから与えられ既に決定された所望
のシンボル（すなわち既知のトレーニングシンボルｄ
（ｔ））を表していることは理解されたい。したがっ
て、セレクタ７６は、現在のタイムスロットに対して等
化器のトレーニングが既におこなわれているかどうかに
よって、検出されたシンボルおよびトレーニングシンボ
ルのいずれかを選択する。これらのトレーニングシンボ
ルは、未知のチャネル歪みの補償を目的として等化器を
初期的に適応させるのに用いられる基準を与えるために
用いられる。トレーニングシーケンス持続時間（すなわ
ち、利用可能なデータシーケンスを実現するのに必要な
トレーニングシンボルの個数）が、本発明を実施するこ
とにより最小化することができることは理解できるだろ
う。
【００６８】図示する判定帰還等化器の動作に伴って、
中間フィードフォワード信号と中間フィードバック信号
とが、加算器８０を用いて結合される（実際には、中間
フィードバック出力は中間フィードフォワード出力から
減算される）ことによって、受信信号Ｘ（ｔ）における
歪みを補償する。次に、得られた結果すなわち改良され
た信号Ｚ（ｔ）は、検出器５６に出力される。検出器５
６は、改良された信号を所定の信号判定基準と比較する
ことによって、推定された出力信号Ｕ（ｔ）をつくる。
通信チャネルの影響に対処するために重み係数を更新す
ることによって、Ｚ（ｔ）における歪みを減少させるこ
とができる。Ｚ（ｔ）における歪みが減少していくにつ
れて、推定された出力信号Ｕ（ｔ）における誤差もまた
減少していく。したがって、Ｕ（ｔ）は送信された信号
Ｓ（ｔ）にますます近くなる正確な近似値となる。この
ように、通信チャネルの影響に対処するために等化器が
徐々に適応されていくにつれて、推定された出力信号Ｕ
（ｔ）における誤差は誤差の最小値に収束することにな
る。
【００６９】本発明によれば、等化器の重み係数ｃ0、
ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｄ1、ｄ2を最適化することをとおして
誤差の収束を実現することができる。このような係数
は、共役勾配プロセッサ５８により選択される。なお、
この共役勾配プロセッサは、改良された信号Ｚ（ｔ）を
所望の信号Ｄ（ｔ）と比較することによって決定される
伝送誤りに基づいて重み係数を逐次的に発生させる適応
等化方法を用いる。典型的には、これらの重み係数は、
それぞれのシンボル（または複数のシンボルからなるそ
れぞれのグループ）毎に更新される。それぞれの更新
は、以下に説明する従来ほど複雑ではない共役勾配アル
ゴリズムを逐次的におこなうことによって実現される。
【００７０】ここで、適応等化器５０の共役勾配プロセ
ッサ５０を詳しくみれば、シンボルｉに対し更新反復回
数がｋであるとき重み係数ｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｄ1、
ｄ2を含むベクトルＷk(i)を重み係数が規定すると考え
られることは理解できるだろう。したがって、Ｗk(i)は
以下のようにも表現することができる。
【００７１】
【数２５】
【００７２】Ｗk(i)をＷk(i)'に転置すれば、同様に次
のように表現することができる。
【００７３】
【数２６】
【００７４】これらの重み係数は、それぞれのシンボル
毎に更新される。更新の回数は、従来ほど複雑ではない
共役勾配誤差収束アルゴリズムに応じて決定される。重
み係数は、以下の式に従って更新される。
【００７５】
【数２７】
【００７６】ここで、ｋは重み係数の更新反復回数であ
り、Ｗk(i)はシンボルｉに対する現在の重み係数のベク
トルであり、Ｗk+1(i)はシンボルｉに対して更新された
重み係数のベクトルであり、ｎ(k)は誤差修正方向ベク
トルであり、かつａ(k)は可変ステップサイズである。
【００７７】ａ(k)およびｎ(k)は共に、現在の更新に対
する伝送誤りを表す誤差値に依存する。本実施形態にお
いて重み係数を更新するのに用いられる誤差値は、勾配
関数Grad[Wk(i)]の２乗された大きさである。勾配関数
は、以下の式
【００７８】
【数２８】
【００７９】（ここで、E[e2(i)]は実際の等化器出力
（改良された信号Ｚ（ｔ））と所望の等化器出力（フィ
ードバック信号Ｄ（ｔ））との間の誤差を２乗したもの
の平均である）により決定される。また、勾配関数は以
下のように表現することもできる。
【００８０】
【数２９】
【００８１】ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表すス
カラーであり、Ｗk(i)はシンボルｉに対する現在の重み
係数のベクトルであり、Ｑ(j)はｎｗの最も最近のフィ
ードフォワードおよびフィードバックフィルタの入力の
ベクトルであり、かつＤ(j)は等化器のトレーニング中
の既知である現在のトレーニングシンボルおよびデータ
通信中の決定された現在のデータシンボルを表すスカラ
ーである。
【００８２】ステップサイズａ(k)は、以下の式に従っ
て変化する。
【００８３】
【数３０】
【００８４】ここで、ｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に等
しい中間ベクトルであり、誤差修正方向ベクトルｎ(k)
は、−Grad[Wk(i)]＋b(k-1)n(k-1)に等しい。ｂ(k-1)
は、Grad[Wk(i)]'Grad[Wk(i)]／Grad[Wk-1(i)]'Grad[W
k-1(i)]に等しい方向スケーリングファクタである。
【００８５】それぞれのシンボルの重み係数は、いかに
すばやく誤差収束が達成されるかに応じて変わる回数だ
け反復して更新される。本実施形態における共役勾配ア
ルゴリズムにおいては、重み係数が更新されるたびにそ
れに関する誤差値が決定され、決定された誤差値は現在
のシンボルの初期誤差値と比較される。このシンボルに
対する重み係数の更新は、決定された誤差値が初期誤差
値の所定の割合（すなわち１０パーセント）以下になっ
たとき中断される。共役勾配プロセッサは、それぞれの
シンボルに対する重み係数の更新を所定の最大反復回数
ｋmax以下に限定することもできる。この最大反復回数
は、一般にフィードフォワードタップおよびフィードバ
ックタップの総数に等しい。図に示す実施形態において
は、重み係数の更新は、更新が６回反復された後、また
は誤差値が初期誤差値の１０パーセントにまで低下した
後に中断されることになる。
【００８６】したがって、マルチシンボル信号を送信す
る送信機と、その送信の結果劣化したマルチシンボル信
号を受信する受信機と、を含んでいるディジタルセルラ
ー電話システムに用いられる改善された適応等化方法が
提供される。明らかにいえることは、この方法が、複数
の重みづけされたフィードフォワードタップを含んでい
るフィードフォワードフィルタと、複数の重みづけされ
たフィードバックタップを含んでいるフィードバックフ
ィルタと、を有する判定帰還等化器を用いる受信機によ
り実施されることである。
【００８７】この方法は、フィードフォワードタップお
よびフィードバックタップについて推定された（estima
ted）重み係数を設定するステップと、通信チャネルを
通してシンボルを受信機に送るステップと、通信チャネ
ルを通して送られたシンボルから得られた劣化したシン
ボルを受信するステップと、劣化したシンボルをフィー
ドフォワードフィルタおよびフィードバックフィルタを
通してフィードし、かつフィードフォワードタップおよ
びフィードバックタップの対応する重みづけされた出力
を結合することによって劣化したシンボルを処理し、そ
れによって改良されたシンボルをつくるステップと、改
良されたシンボルを解析することによって送られたシン
ボルを推定するステップと、改良されたシンボルを対応
する所望のシンボルと比較することによって、初期伝送
誤りを決定するステップと、所定の最大の回数の更新が
なされるまで、あるいは最も最近に更新された伝送誤り
が初期伝送誤りの所定の割合以下になるまで、重み係数
の更新を反復し、かつ伝送誤りの決定を反復するステッ
プと、を含んでいる。
【００８８】これらの重み係数は、共役勾配プロセッサ
（すなわちタップ重み更新発生器）により更新される。
この共役勾配プロセッサは、従来ほど複雑ではない共役
勾配誤差収束アルゴリズムに従って逐次的に重み係数を
発生することによって、たえず変化する通信チャネルの
影響による歪みを補償する。
【００８９】本発明により提案された従来ほど複雑では
ない共役勾配誤差収束アルゴリズムは、図４において参
照符号１００によりその全体が示されている。この方法
は、１１０において開始される。図示しているように、
このアルゴリズムは、まず１１２において更新反復回数
ｋを０にリセットし、次に１１４において、フィードフ
ォワードタップおよびフィードバックタップの重み係数
を初期重み係数推定値Ｗ0(i)に設定する。これらの重み
係数は、１１６において初期勾配Grad[W0(i)]を演算す
るのに用いられる。この初期勾配は、シンボルｉの初期
推定値に対する初期伝送誤り値を決定するのに用いるこ
とができる。初期伝送誤り値は、勾配Grad[W0(i)]の２
乗された大きさである。
【００９０】次に、１１８において重み係数は、以下の
式により以前の伝送誤り値に基づいて更新される。
【００９１】
【数３１】
【００９２】ここで、Ｗk+1(i)は更新された重み係数の
ベクトルであり、またａ(k)およびｎ(k)は以前に規定し
たとおりである。次に１２０において、新しい勾配Grad
[Wk+1(i)]が演算され、それによってシンボルｉの更新
ｋ＋１に対する伝送誤り値が決定される。更新ｋ＋１の
伝送誤り値は、勾配Grad[Wk+1(i)]の２乗された大きさ
である。
【００９３】新しい勾配が演算され、かつ対応する伝送
誤り値が決定された後で、新たに演算された伝送誤り値
が初期伝送誤り値と比較され、それによって所定の誤差
判定基準が満たされているかどうかが判定される。具体
的には、決定された誤差値が初期誤差値と比較されるこ
とによって、決定された誤差値が初期誤差値の所定の割
合以下であるかどうかが判定される。図に示す実施形態
においては、この比較は参照符号１２２により示されて
おり、また以下の式により表現される。
【００９４】
【数３２】
【００９５】ここで、閾値は初期誤差値の所定の割合で
ある。本実施形態においては、閾値は１０パーセントに
設定されているが、明細書中に述べられている本発明の
範囲を超えることなく、２０パーセント、３０パーセン
トなどの別の閾値を同様に選択することもできる。
【００９６】もし（１２２からＹＥＳの線で示されてい
るように）誤差判定基準が満たされていれば、１２４に
おいて示されているように現在のシンボルに対する重み
係数の更新は停止される。一方、もし（１２２からＮＯ
の線で示されているように）誤差判定基準が満たされて
いなければ、１２６において更新回数は増分された後、
１２８において許容できる最大限の更新回数である最大
更新回数ｋmaxと比較される。本実施形態においては、
ｋmaxは等化器により用いられるフィードフォワードタ
ップおよびフィードバックタップの総数に等しい。ま
た、もし（１２８からＹＥＳの線で示されているよう
に）ｋ＝ｋmaxならば、１２４において示されているよ
うに現在のシンボルに対する重み係数の更新は停止され
る。また、もしｋがｋma x未満ならば、重み係数は再び
更新され、新しい勾配が演算され、かつ新たに演算され
た勾配が初期勾配と比較されることによって、所定の誤
差判定基準が満たされているかどうかが再び判定され
る。
【００９７】受信機は、一般にユーザの期待・需要に応
じて所定の割合を設定することにより、さまざまな種類
のチャネルにあらかじめ選択的に適応させることができ
る。例えば、受信機は（家庭用、オフィス用などの）固
定使用にも、（自動車用などの）移動使用にも予め適応
させることができる。したがって、更新が停止される所
定の割合（閾値）は、受信機が第１の用途（すなわち固
定使用）に適応されるときには第１の割合に設定し、受
信機が第２の異なる用途（すなわち移動使用）に適応さ
れるときには第２の異なる割合に設定することができ
る。典型的には、固定使用の閾値となる割合は、移動使
用の閾値となる割合よりも低くなる。なぜなら、固定用
受信機の通信チャネルの安定度は移動用の場合よりも高
いからであり、また、固定用受信機のユーザの期待は移
動用の場合よりも高いからである。さらには、移動使
用、固定使用はそれぞれ、互いに異なるカテゴリーの使
用法をいくつか含んでおり、またそれらの使用法がそれ
ぞれ独特の性格のものであると考えられることもその原
因の１つである。例えば、歩行者がセルラー電話通信シ
ステムにかける期待は、自動車で移動しているユーザよ
りも高い可能性がある。とはいえ、いずれの場合も移動
体のユーザには違いない。したがって、それぞれ異なる
３つ以上の状況に対処するためには、それぞれ異なる３
つ以上の閾値となる割合を設定できるように受信機を予
め適応させればよい。
【００９８】このように、所定の最大の回数の更新がな
されるまで、または最も最近に更新された伝送誤りが初
期伝送誤り値の所定の割合以下となるまで、重み係数の
更新が反復され、伝送誤りの決定が反復される。適応的
等化方法は、典型的には、トレーニングシンボルやデー
タシンボルを含む各種シンボルのそれぞれについて反復
しておこなわれる。しかしながら、１つのシンボルの多
数のサンプルは、各サンプルについて重み係数を逐次的
に更新しなくても、考えることができることには留意さ
れたい。
【００９９】次に図５を参照する。図５は、参照符号９
０によりその全体が示されているグラフである。このグ
ラフは、上述したような従来ほど複雑ではない共役勾配
アルゴリズムを含む、異なる複数の誤差収束アルゴリズ
ムについて、平均２乗誤差とシンボル計数値との関係を
プロットしている。したがって、本発明により提供され
る利点のいくつか例証することを目的に、各種誤差収束
アルゴリズムのそれぞれ異なる誤差変換率を比較する機
会がこのグラフにより得られる。線９２は、最小平均２
乗（ＬＭＳ）誤差収束アルゴリズムを用いる受信機の誤
差収束を表している。線９４は、勾配平均窓ｎｗが２
（ＣＧ（２））に等しい共役勾配誤差収束アルゴリズム
を用いる受信機の誤差収束を表している。線９６は、勾
配平均窓ｎｗが３（ＣＧ（３））に等しい共役勾配誤差
収束アルゴリズムを用いる受信機の誤差収束を表してい
る。線９８は、勾配平均窓ｎｗが３（低減されたＣＧ
（３））に等しい、従来ほど複雑ではない共役勾配アル
ゴリズムを用いる受信機の誤差収束を表している。
【０１００】線９２により示されている誤差収束率をつ
くるために用いられたＬＭＳアルゴリズムをおこなう
と、共役勾配誤差収束アルゴリズムＣＧ（２）、ＣＧ
（３）および低減されたＣＧ（３）ほどすばやく収束し
ない平均２乗誤差が得られることがわかる。したがっ
て、これらの共役勾配誤差収束アルゴリズムはすべて、
ＬＭＳアルゴリズムのパフォーマンスの改善に寄与する
ことができる。図には示していないが、ＲＬＳ誤差収束
アルゴリズムは、比較的、速い速度で誤差収束をつく
る。しかしながら、その場合、複雑な演算処理と膨大な
記憶スペースという極めて高価な代償を支払わねばなら
なくなる。
【０１０１】演算処理の複雑さは、各種共役勾配誤差収
束アルゴリズムについても比較をおこなうべきである。
例えば、ＣＧ（２）アルゴリズムを用いる等化器は、お
よそ３０のシンボルの後に収束し、かつその複雑さのオ
ーダーはＯ（２４）である。ここで複雑さのオーダー
は、式Ｏ（kmax＊nw＊nw）（ここでｎｗ＝２でありｋ
max＝６である）により規定される。ＣＧ（３）の方法
によれば、誤差収束は１５シンボル以内に発生するが、
ｎｗが２から３に増えるために複雑さのオーダーもＯ
（５４）に増大する。低減されたＣＧ（３）アルゴリズ
ムによれば、およそ２０シンボル以内に誤差収束を達成
できるが、複雑さのオーダーはわずかにＯ（３６）であ
る。これは、低減されたＣＧ（３）アルゴリズムの複雑
さのオーダーが、式Ｏ（kmax＊nw＊ｋ）（ここでｎｗ＝
３であり、ｋmax＝６であり、ｋ＝２である）により規
定されるからである（これにより、所定の誤差判定基準
が満たされる以前の平均更新回数を表すことができ
る）。したがって、低減されたＣＧ（３）アルゴリズム
により、演算処理の複雑さを緩和した上で、速い誤差収
束を実現することができる。
【０１０２】したがって、以上に本発明を好ましい方法
および装置に関して説明したが、添付の請求の範囲によ
り規定される本発明の着想および範囲を超えることな
く、その他の改変を本発明の形式および細部に加えるこ
とが可能であることは、当業者には自明であろう。
【０１０３】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも以下の効果
が得られる。通信システム内での等化を改良されたかた
ちでおこなうことにより、演算処理の複雑さ、数値の不
安定さ、および膨大な記憶スペースといった問題の発生
を最小限にとどめることができるように、すばやくその
システムを適応させ、それによって受信信号のたえず変
化する歪みを補償できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な時間分割マルチプルアクセス（ＴＤＭ
Ａ）通信システムにおいて用いられるフレームおよびタ
イミングスロット構成を示す図である。
【図２】本発明により構成された通信システムの概略を
示すブロック図である。
【図３】図２に示す復調器をさらに詳細に示すブロック
図である。
【図４】図２に示す通信システムの適応帰還等化に用い
られる、従来ほど複雑ではない共役勾配誤差収束アルゴ
リズムを説明するフローチャートである。
【図５】各種誤差収束アルゴリズムを用いている複数の
システムについて、各誤差収束率間の比較をおこなうた
めに、平均２乗誤差とシンボル計数値との関係をプロッ
トするグラフである。
【符号の説明】
３０ ディジタル通信システム ３２ 送信機 ３４ 無線通信チャネル ３６ 移動受信機 ３８ａ 直接伝搬路 ３８ｂ 反射伝搬路 ４０ａ 変調器 ４０ｂ 復調器 ４２ａ パルス整形フィルタ ４２ｂ マッチドフィルタ ４４ａ ベースバンド／ＲＦ変換器 ４４ｂ ＲＦ／ベースバンド変換器 ４６ アンテナ ４８ 加算

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の重みづけされたフィードフォワー
    ドタップを有するフィードフォワードフィルタと、複数
    の重みづけされたフィードバックタップを有するフィー
    ドバックフィルタと、を有している判定帰還等化器を用
    いるディジタル通信システムにおいて用いられる適応等
    化方法であって、 マルチシンボル信号を受信するステップと、 該受信信号を該フィードフォワードフィルタおよび該フ
    ィードバックフィルタを通してフィードし、かつ該フィ
    ードフォワードタップおよび該フィードバックタップの
    対応する重みづけされた出力を結合することによって該
    受信信号を処理し、それによって該信号を改良するステ
    ップと、 共役勾配アルゴリズムに従って、それぞれのシンボルに
    対する重み係数を逐次的に発生するステップであって、
    それぞれのシンボルの該重み係数が、所定の誤差判定基
    準により変化する回数だけ更新されるステップと、を含
    んでいる適応等化方法。
  2. 【請求項２】 前記共役勾配アルゴリズムにより、現在
    のシンボルについて重み係数がそれぞれ更新される際の
    誤差値を決定し、かつ該決定されたそれぞれの誤差値を
    該現在のシンボルの初期誤差値と比較する方法であっ
    て、該現在のシンボルに対する該重み係数の更新が、該
    決定された誤差値が該初期誤差値の所定の割合以下にな
    った時に中断される、請求項１に記載の適応等化方法。
  3. 【請求項３】 前記所定の割合が１０パーセントであ
    る、請求項２に記載の適応等化方法。
  4. 【請求項４】 各シンボルの前記重み係数が、重み係数
    更新に関する所定の最大の回数以下の回数だけ更新され
    る、請求項２に記載の適応等化方法。
  5. 【請求項５】 前記重み係数更新に関する前記所定の最
    大の回数が、前記フィードフォワードタップおよび前記
    フィードバックタップの総数に等しい、請求項４に記載
    の適応等化方法。
  6. 【請求項６】 前記誤差値が、シンボルｉに対する勾配
    関数Grad[Wk(i)]の２乗された大きさであり、該勾配関
    数が、以下の式 【数１】 （ここで、Ｅ[ｅ2(i)]は実際の等化器出力と所望の等化
    器出力との間の誤差の２乗の平均であり、かつＷk(i)は
    現在の重み係数のベクトルである）により決定される、
    請求項２に記載の適応等化方法。
  7. 【請求項７】 前記誤差値が、シンボルｉに対する勾配
    関数Grad[Wk(i)]の２乗された大きさであり、該勾配関
    数が、以下の式 【数２】 （ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表すスカラーであ
    り、Ｗk(i)は現在の重み係数のベクトルであり、Ｑ(j)
    はｎｗの最も最近のフィードフォワードおよびフィード
    バックフィルタの入力のベクトルであり、かつＤ(j)は
    等化器のトレーニング中の既知である現在のトレーニン
    グシンボルおよびデータ通信中の決定された現在のデー
    タシンボルを表すスカラーである）により決定される、
    請求項２に記載の適応等化方法。
  8. 【請求項８】 前記重み係数が以下の式 【数３】 （ここで、ｋは重み係数更新回数であり、Ｗk(i)はシン
    ボルｉに対する現在の重み係数のベクトルであり、Ｗ
    k+1(i)はシンボルｉに対する更新された重み係数のベク
    トルであり、ｎ(k)は誤差修正方向ベクトルであり、か
    つａ(k)は可変ステップサイズである）により更新され
    る、請求項７に記載の適応等化方法。
  9. 【請求項９】 前記ステップサイズａ(k)が以下の式 【数４】 （ここで、ｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に等しい中間ベ
    クトルである）により変化する、請求項８に記載の適応
    等化方法。
  10. 【請求項１０】 マルチシンボル信号を送る送信機と、
    劣化したマルチシンボル信号を受信する受信機と、を用
    いるディジタルセルラー通信システムにおいて用いられ
    る適応等化方法において、該受信機が、複数の重みづけ
    されたフィードフォワードタップを有するフィードフォ
    ワードフィルタと、複数の重みづけされたフィードバッ
    クタップを有するフィードバックフィルタと、を有して
    いる判定帰還等化器を含んでいる、適応等化方法であっ
    て、 該フィードフォワードタップおよび該フィードバックタ
    ップについて推定された重み係数を設定するステップ
    と、 通信チャネルを通してシンボルを該受信機に送るステッ
    プであって、該シンボルが該受信機に既知であるステッ
    プと、 該通信チャネルを通して送られた該シンボルから得られ
    た劣化したシンボルを受信するステップと、 該劣化したシンボルを該フィードフォワードフィルタお
    よび該フィードバックフィルタを通してフィードし、か
    つ該フィードフォワードタップおよび該フィードバック
    タップの対応する重みづけされた出力を結合することに
    よって該劣化したシンボルを処理し、それによって改良
    されたシンボルをつくるステップと、 該改良されたシンボルを解析することによって該送られ
    たシンボルを推定するステップと、 該改良されたシンボルを対応する所望のシンボルと比較
    することによって、初期伝送誤りを決定するステップ
    と、 所定の最大の回数の更新がなされるまで、あるいは最も
    最近に更新された伝送誤りが該初期伝送誤りの所定の割
    合以下になるまで、該重み係数を反復して更新し、かつ
    該伝送誤りを反復して決定するステップと、を含んでい
    る適応等化方法。
  11. 【請求項１１】 前記受信機が、固定使用あるいは移動
    使用のいずれかに選択的に適応される、請求項１０に記
    載の適応等化方法。
  12. 【請求項１２】 前記所定の割合が可変であり、前記受
    信機を第１の用途に適応させる場合には第１の割合に設
    定され、該受信機を第２の異なる用途に適応させる場合
    には第２の異なる割合に設定される、請求項１０に記載
    の適応等化方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１の割合が前記第２の割合より
    も低い、請求項１２に記載の適応等化方法。
  14. 【請求項１４】 更新に関する前記所定の最大の回数
    が、前記フィードフォワードタップおよび前記フィード
    バックタップの総数に等しい、請求項１０に記載の適応
    等化方法。
  15. 【請求項１５】 前記伝送誤りが、シンボルｉに対する
    重み係数ベクトルＷk(i)の勾配関数Grad[Wk(i)]の２乗
    された大きさであり、該勾配関数が、以下の式 【数５】 （ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表すスカラーであ
    り、Ｑ(j)はｎｗの最も最近のフィードフォワードおよ
    びフィードバックフィルタの入力のベクトルであり、か
    つＤ(j)は既知のトレーニングシンボルを表すスカラー
    である）により決定される、請求項１０に記載の適応等
    化方法。
  16. 【請求項１６】 前記重み係数が以下の式 【数６】 （ここで、ｋは重み係数更新回数であり、Wk(i)はシン
    ボルｉに対する現在の重み係数のベクトルであり、Wk+1
    (i)はシンボルｉに対する更新された重み係数のベクト
    ルであり、ｎ(k)は誤差修正方向ベクトルであり、かつ
    ａ(k)は可変ステップサイズである）により更新され
    る、請求項１５に記載の適応等化方法。
  17. 【請求項１７】 前記ステップサイズａ(k)が以下の式 【数７】 （ここで、ｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に等しい中間ベ
    クトルである）により変化する、請求項１６に記載の適
    応等化方法。
  18. 【請求項１８】 通信チャネルを通して送られ劣化した
    マルチシンボル信号を受信するように特に構成された受
    信機を含むディジタル通信システムにおいて、該受信機
    が、 該劣化した信号を受け取るフィードフォワードフィルタ
    であって、結合されて中間フィードフォワード信号をつ
    くる、複数の時間可変され重みづけされたフィードフォ
    ワードタップを含んでいるフィードフォワードフィルタ
    と、 選択された出力信号を受け取るフィードバックフィルタ
    であって、結合されて中間フィードバック信号をつく
    る、複数の時間可変され重みづけされたフィードバック
    タップを含んでいるフィードバックフィルタと、 該中間フィードフォワード信号と該中間フィードバック
    信号を結合することによって、該劣化した信号に対する
    シンボル間干渉が低減された改良された信号をつくる加
    算器と、 該改良された信号を所定の信号判定基準と比較すること
    によって推定された出力信号をつくる検出器と、 該改良された信号を所望の出力信号と比較することによ
    って、現在のシンボルに対するタップ重みを初期的に更
    新するのに用いられる初期伝送誤りを決定するタップ重
    み更新発生器であって、該タップ重みが、所定の回数の
    更新がなされるまで、または対応する伝送誤りが該初期
    伝送誤りの所定の割合以下になるまで、該対応する伝送
    誤りに基づいて、各シンボルについてそれ以降逐次的に
    更新されていくタップ重み更新発生器と、を備えている
    ディジタル通信システム。
  19. 【請求項１９】 前記タップ重み更新発生器が、以下の
    式 【数８】 に基づきシンボルｉに対してタップ重みを逐次的に更新
    する通信システムにおいて、タップ重み更新回数ｋに対
    する重み更新ステップサイズａ(k)が、 【数９】 に等しく、誤差修正方向ベクトルｎ(k)が、 【数１０】 に等しく、該タップ重み更新回数ｋの伝送誤りは、以下
    に表現される勾配関数Grad[Wk(i)]の２乗された大きさ
    に等しく、 【数１１】 また方向スケーリングファクタｂ(k-1)が、 【数１２】 （ここで、ｎｗは勾配平均窓サイズを表すスカラーであ
    り、Ｑ(j)はｎｗの最も最近のフィードフォワードおよ
    びフィードバックフィルタの入力のベクトルであり、Ｄ
    (j)は所望のシンボルを表すスカラーであり、Ｗk(i)は
    シンボルｉに対する現在の重み係数のベクトルであり、
    かつｙ(k)はWk(i)−Grad[Wk(i)]に等しい中間ベクトル
    である）に等しい、請求項１８に記載の通信システム。
  20. 【請求項２０】 通信チャネルを通して元のトレーニン
    グ信号を送信するように構成された送信機と、該通信チ
    ャネルを通して送信されたことによって劣化した劣化ト
    レーニング信号を受信するように構成された受信機と、
    を含むセルラー電話通信システムにおいて、該受信機
    が、 該劣化トレーニング信号を受け取るフィードフォワード
    フィルタ手段であって、結合されて中間フィードフォワ
    ード信号をつくる、複数の時間可変され重みづけされた
    フィードフォワードタップを含んでいるフィードフォワ
    ードフィルタ手段と、 該受信機には既知である該元のトレーニング信号を受け
    取るフィードバックフィルタ手段であって、結合されて
    中間フィードバック信号をつくる、複数の時間可変され
    重みづけされたフィードバックタップを含んでいるフィ
    ードバックフィルタ手段と、 該中間フィードフォワード信号と該中間フィードバック
    信号とを結合することによって、シンボル間干渉が低減
    された改良された信号をつくる加算器手段と、 該改良された入力を所定の信号判定基準と比較すること
    によって推定された出力信号をつくる検出器手段と、 該改良された入力信号を該既知である元のトレーニング
    信号と比較することによって、初期伝送誤りを決定する
    タップ重み更新発生器手段であって、該タップ重みが、
    所定の回数の更新がなされるまで、または対応する伝送
    誤りが該初期伝送誤りの所定の割合以下になるまで、該
    対応する伝送誤りに基づいて、逐次的に更新されてい
    く、タップ重み更新発生器手段と、を備えているセルラ
    ー電話通信システム。
  21. 【請求項２１】 通信チャネルを通して送信されたこと
    によって元の信号から劣化した劣化信号を受信するのに
    用いられるセルラー電話受信機であって、 該劣化信号を受け取るフィードフォワードフィルタであ
    って、結合されて中間フィードフォワード信号をつく
    る、複数の時間可変され重みづけされたフィードフォワ
    ードタップを含んでいるフィードフォワードフィルタ
    と、 該元の信号を受け取るフィードバックフィルタであっ
    て、結合されて中間フィードバック信号をつくる、複数
    の時間可変され重みづけされたフィードバックタップを
    含んでいるフィードバックフィルタと、 該中間フィードフォワード信号と該中間フィードバック
    信号とを結合することによって、シンボル間干渉が低減
    され改良された信号をつくる加算器と、 該改良された信号を所定の信号判定基準と比較すること
    によって推定された出力信号をつくる検出器と、 該改良された入力信号を所望の出力信号と比較すること
    によって、初期伝送誤りを決定するタップ重み更新発生
    器であって、該タップ重みが、所定の回数の更新がなさ
    れるまで、または対応する伝送誤りが該初期伝送誤りの
    所定の割合以下になるまで、該対応する伝送誤りに基づ
    いて、逐次的に更新されていく、タップ重み更新発生器
    と、を備えているセルラー電話受信機。
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