JP2002300091A - Adjustment method for equalizing filter circuit for digital communication, and equalizing filter circuit for digital communication used for execution of the adjustment method - Google Patents

Adjustment method for equalizing filter circuit for digital communication, and equalizing filter circuit for digital communication used for execution of the adjustment method

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JP2002300091A
JP2002300091A JP2001100301A JP2001100301A JP2002300091A JP 2002300091 A JP2002300091 A JP 2002300091A JP 2001100301 A JP2001100301 A JP 2001100301A JP 2001100301 A JP2001100301 A JP 2001100301A JP 2002300091 A JP2002300091 A JP 2002300091A
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circuit
mutation
filter circuit
individuals
digital communication
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JP2001100301A
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Japanese (ja)
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Masahiro Murakawa
正宏 村川
Isamu Kajitani
勇 梶谷
Tetsuya Higuchi
哲也 樋口
Masahiko Kato
正彦 加藤
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Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Asahi Kasei Microdevices Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Asahi Kasei Microdevices Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adjustment method for an equalization filter circuit for digital communication with a compact circuit configuration able to be mounted on a small-sized LSI, that can efficiently adjust a plurality of adjustment points by means of a genetic algorithm. SOLUTION: The adjustment method is characterized by that first a plurality of objects each having a chromosome connecting optional digital initial values corresponding to each adjustment value of a plurality of adjustment points are selected to obtain an object group, two optional objects in the object group are selected as parents, two children are generated by applying a genetic operation including a cross processing and a mutation processing to the parents every repetitive input of an equalization signal, two objects, which have higher evaluation of adaptation of the signal after the equalization with respect to the equalizing signal, are selected among the two parents and the two children, and the processing of replacing the two parents with the selected objects and returning them to the object group, are repeated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、アナログフィル
タと、アナログ−デジタルコンバータと、デジタルフィ
ルタとを順次に接続されて具えるデジタル通信用等化フ
ィルタ回路の、前記アナログフィルタおよびデジタルフ
ィルタが有する複数の調整箇所を、デジタル通信前に通
信回線から前記アナログフィルタに繰り返し入力される
所定の等化用信号に基づいて前記デジタルフィルタが出
力する等化後信号の適応度の評価が高まるように遺伝的
アルゴリズムによって調整する際に用いて好適な、デジ
タル通信用等化フィルタ回路の調整方法および、その調
整方法の実施に使用するデジタル通信用等化フィルタ回
路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital communication equalization filter circuit comprising an analog filter, an analog-to-digital converter, and a digital filter which are sequentially connected to each other. Is adjusted so that the evaluation of the fitness of the post-equalization signal output by the digital filter based on a predetermined equalization signal repeatedly input from the communication line to the analog filter before digital communication is increased. The present invention relates to a method for adjusting an equalization filter circuit for digital communication, which is suitable for adjustment by an algorithm, and an equalization filter circuit for digital communication used for implementing the adjustment method.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】上述
の如きデジタル通信用等化フィルタ回路としては、IS
DN(IntegratedServices Digital Network)用のDS
U(Digital Service Unit)に用いられる等化フィルタ
回路があり、かかる等化フィルタ回路では、フィルタ係
数を変化させる複数の調整箇所のオンライン調整を行う
必要がある。また、かかる等化フィルタ回路は、LSI
(大規模集積回路チップ)に搭載できることが望まし
い。
2. Description of the Related Art As an equalizing filter circuit for digital communication as described above, IS
DS for Integrated Services Digital Network (DN)
There is an equalization filter circuit used for a U (Digital Service Unit), and in such an equalization filter circuit, it is necessary to perform online adjustment of a plurality of adjustment points for changing a filter coefficient. Further, such an equalizing filter circuit is an LSI
(A large-scale integrated circuit chip).

【0003】ところで、電子回路のオンライン調整に遺
伝的アルゴリズムを使用すると短時間で良好な調整を行
い得るということは、本願出願人が先に特開2000−
156627号公報にて開示している。しかしながら、
一般的に電子回路のオンライン調整にあたっては、より
小さなLSIに実装するために、調整のための回路をコ
ンパクトなものにする必要がある。よって、その調整回
路に遺伝的アルゴリズム(GA)を用いるためには、G
Aの各遺伝子操作をコンパクトな回路で実現する必要が
ある。以下に、コンパクトな回路でGAを実現する場合
の問題点を考察する。
[0003] By using a genetic algorithm for on-line adjustment of an electronic circuit, good adjustment can be performed in a short time.
It is disclosed in 156627. However,
Generally, in the on-line adjustment of an electronic circuit, it is necessary to make the adjustment circuit compact in order to mount it on a smaller LSI. Therefore, in order to use a genetic algorithm (GA) for the adjustment circuit, G
It is necessary to realize each genetic operation of A with a compact circuit. Hereinafter, problems in realizing the GA with a compact circuit will be considered.

【0004】従来のGAのハードウェア化の研究は、基
本的に遺伝子操作の高速化のみを目的としており、より
コンパクトに実装するうえでの問題点は論じられていな
い。そこでまず、GAの各遺伝子操作を小規模な回路と
して実現する時の問題点を考察し、この考察をもとに、
本発明では、最もハードウェア化に適した遺伝子操作を
提案する。
[0004] The research on the conventional GA hardware is basically aimed only at speeding up the genetic manipulation, and does not discuss the problem of more compact mounting. Therefore, first consider the problems when realizing each genetic operation of GA as a small-scale circuit, and based on this consideration,
The present invention proposes a genetic operation most suitable for hardware implementation.

【0005】GAの各処理をハードウェア化するときの
問題点として、先ず、各個体の染色体を保存するための
メモリ(染色体メモリ)の大きさについて述べ、次に、
選択処理と交叉処理のそれぞれについて考察する。
[0005] As a problem when each processing of the GA is implemented as hardware, first, the size of a memory (chromosome memory) for storing chromosomes of each individual is described.
Consider each of the selection process and the crossover process.

【0006】GAでは、一般に、遺伝子の個体数が大き
いほど効率良く探索が行えるという特徴がある。しかし
ながら効率良く探索するために個体数を大きくすると、
それに応じて、各個体の染色体を保存するために大きな
メモリが必要になる。そのため、より回路を小さくする
には、個体数は小さいほうがよい。従って、よりコンパ
クトに実装するには、個体数が小さくても効率良く探索
を行うことが可能な方式が必要である。
[0006] GA is generally characterized in that the larger the number of genes, the more efficient the search. However, if you increase the population to search efficiently,
Accordingly, a large memory is required to store the chromosomes of each individual. Therefore, in order to make the circuit smaller, the smaller the number of individuals, the better. Therefore, in order to implement more compactly, a method that can efficiently perform a search even if the number of individuals is small is required.

【0007】またGAでは、評価値の大きい個体を選択
し、それらの染色体に交叉処理と突然変異処理とを施し
て、より評価値の大きい個体を生成することで探索を行
っており、その個体を選択する方式としては、「世代モ
デル」と「非世代モデル」との二つの方式がある。「世
代モデル」では、全個体(N個体)の評価値を計算した
後、評価値に応じてそこからN個の個体を選択する。た
だし、評価値の大きい個体は複数回選択されることがあ
る。それゆえ、選択したN個体の染色体を保存するため
に余分なメモリが必要とされる。つまり、世代モデルで
は、選択前のN個体と選択後のN個体との合計2N個体
の染色体を保存するためのメモリが必要となる。
[0007] In the GA, an individual having a higher evaluation value is selected, crossover processing and mutation processing are performed on those chromosomes, and an individual having a higher evaluation value is generated to perform a search. There are two methods of selecting the “generation model” and “non-generation model”. In the “generation model”, after calculating evaluation values of all individuals (N individuals), N individuals are selected therefrom according to the evaluation values. However, an individual having a large evaluation value may be selected a plurality of times. Therefore, extra memory is needed to store the chromosomes of the selected N individuals. In other words, in the generation model, a memory is required for storing a total of 2N chromosomes of N individuals before selection and N individuals after selection.

【0008】これに対して「非世代モデル」では、一部
の個体の評価値を計算し、評価値を計算した個体の間だ
けで選択処理を施す。例えば、4個体ずつ選択処理を行
う場合は、先ず、4つの個体の評価値をそれぞれ計算
し、次に、それら4個体の中で評価値の大きい個体を選
択する。そのため、選択した個体の染色体を、小さなメ
モリやレジスタに保存することができる。例えば、上に
示した例では、4つの個体を保存するレジスタと、選択
前のN個体の染色体を保存するメモリがあればよい。つ
まり、「非世代モデル」を用いると、N個体の染色体を
保存するメモリと小さなレジスタだけが必要となるの
で、より小さく実装することが可能となる。
On the other hand, in the “non-generation model”, evaluation values of some individuals are calculated, and a selection process is performed only among the individuals for which the evaluation values have been calculated. For example, when the selection process is performed for each of four individuals, first, the evaluation values of the four individuals are calculated, and then the individual having the higher evaluation value is selected from the four individuals. Therefore, the chromosome of the selected individual can be stored in a small memory or register. For example, in the example shown above, it is sufficient if there is a register for storing four individuals and a memory for storing chromosomes of N individuals before selection. That is, when the “non-generation model” is used, only a memory for storing the chromosomes of N individuals and a small register are required, so that the implementation can be made smaller.

【0009】交叉処理は、二つの染色体の情報を組み換
える処理で、任意の一点(一点交叉)、あるいは複数点
(多点交叉)で染色体を切断し、それらの前後で情報を
組み換えるものであり、具体的には、染色体長を最大値
とする乱数に応じて組み換える点(交叉点)を決定し、
それらの交叉点の前後で染色体を組み換える。このた
め、交叉処理をハードウェアに実装するには、染色体長
を最大値とする乱数を発生させる回路が必要である。し
かしながら、ハードウェアに実装した乱数発生器はラン
ダムなビット列しか作れないため、その最大値は2M
限定されてしまう。このため、任意の最大値の乱数を作
るには正規化のための回路が必要となる。以上の考察か
ら、交叉処理用の回路を小さく設計するには、任意の最
大値の乱数を必要としない交叉方法が必要である。
The crossover process is a process of recombining information of two chromosomes, in which a chromosome is cut at an arbitrary point (single point crossover) or at a plurality of points (multipoint crossover), and information is recombined before and after them. Yes, specifically, determine the point (crossover point) to be recombined according to the random number that maximizes the chromosome length,
The chromosomes are recombined before and after those crossover points. For this reason, in order to implement the crossover processing in hardware, a circuit that generates a random number having a maximum chromosome length is required. However, since a random number generator implemented in hardware can generate only a random bit string, its maximum value is limited to 2M . Therefore, a circuit for normalization is required to generate a random number having an arbitrary maximum value. From the above considerations, in order to design a circuit for crossover processing to be small, a crossover method that does not require an arbitrary maximum random number is required.

【0010】これらの考察から、ハードウェア向きの遺
伝子操作は、次の三つの条件のうち一つ以上を満たすこ
とが望ましいという結論に、本願発明者は到達した。 1.小さい個体数に対しても効率の良い探索手法 2.非世代モデル 3.任意の最大値の乱数を必要としない交叉方法
[0010] From these considerations, the present inventors have reached the conclusion that it is desirable that genetic manipulation for hardware should satisfy at least one of the following three conditions. 1. 1. Efficient search method even for small populations Non-generation model 3. Crossover method that does not require random number of arbitrary maximum value

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を有利に解決する、この発明のデジタル通信用等
化フィルタ回路の調整方法は、アナログフィルタと、ア
ナログ−デジタルコンバータと、デジタルフィルタとを
順次に接続されて具えるデジタル通信用等化フィルタ回
路の、前記アナログフィルタおよびデジタルフィルタが
有する複数の調整箇所を、デジタル通信前に通信回線か
ら前記アナログフィルタに繰り返し入力される所定の等
化用信号に基づいて前記デジタルフィルタが出力する等
化後信号の適応度の評価が高まるように遺伝的アルゴリ
ズムによって調整するに際し、先ず、前記複数の調整箇
所の各調整値に対応させたデジタル値の任意の初期値を
繋げた染色体を持つ個体を複数準備して個体群とし、そ
の後、前記個体群中の任意の二つの個体を親として、前
記等化用信号が繰り返し入力される毎に、それらの親か
ら交叉処理および突然変異処理を含む遺伝子操作によっ
て二つの子を作り、それら二つの親と二つの子とのうち
から前記等化用信号に対する前記等化後信号の適応度の
評価が高い二つの個体を選択し、それら選択した個体で
前記二つの親を置換して前記個体群に戻す、という処理
を繰り返すことを特徴としている。
Means for Solving the Problems and Action / Effect Thereof The method for adjusting the equalization filter circuit for digital communication of the present invention, which advantageously solves the above problems, comprises an analog filter, an analog-digital converter, and a digital filter. A plurality of adjustment points of the analog filter and the digital filter of the equalization filter circuit for digital communication, which are sequentially connected, and a predetermined equalization that is repeatedly input from the communication line to the analog filter before digital communication. In adjusting by the genetic algorithm so that the evaluation of the fitness of the equalized signal output by the digital filter based on the use signal is increased, first, the digital value corresponding to each adjustment value of the plurality of adjustment points A plurality of individuals having chromosomes linked to arbitrary initial values are prepared as a population, and thereafter, the population Each time the equalization signal is input repeatedly, two children are created from the parents by genetic manipulation including crossover processing and mutation processing, and the two parents are From the two offspring, select two individuals with high evaluation of the fitness of the post-equalization signal for the equalization signal, and replace the two parents with the selected individuals to return to the population. Is repeated.

【0012】かかる方法によれば後述の如く、親と子の
間だけで選択処理を施すので、少ない個体数でも多様性
を維持でき、しかも「非世代モデル」を用いることか
ら、染色体メモリと選択処理用レジスタとが何れも小さ
なものですむので、LSIに搭載した回路でオンライン
調整を実行する場合に、そのLSIをコンパクトに構成
することができる。
According to such a method, the selection process is performed only between the parent and the child, as will be described later. Therefore, diversity can be maintained even with a small number of individuals, and since the "non-generation model" is used, the chromosome memory and the selection Since the processing registers are all small, the LSI can be made compact when online adjustment is performed by a circuit mounted on the LSI.

【0013】なお、前記交叉処理では、前記染色体と同
じ長さのランダムなビット列を作り、そのビット列に基
づき前記染色体の各遺伝子座毎に前記二つの親同士で5
0%の確率で遺伝子の情報を交換することとしても良
い。このようにすれば、染色体と同じ長さのランダムな
ビット列を用意するだけで足りるため、任意の最大値の
乱数を必要としないので、交叉処理用の回路を小さく設
計することができる。
In the crossover process, a random bit string having the same length as the chromosome is created, and the two parents are used for 5 loci at each locus of the chromosome based on the bit string.
Gene information may be exchanged with a probability of 0%. In this case, it is sufficient to prepare a random bit string having the same length as the chromosome, and a random number having an arbitrary maximum value is not required. Therefore, a circuit for crossover processing can be designed to be small.

【0014】また前記突然変異処理では、ビット列から
なる所定の突然変異率と、前記ビット列と同数ビットの
ランダムなビット列との下位の一または複数ビット同士
を比較して、突然変異率の方が大きく、かつ前記ランダ
ムなビット列の残りの上位のビットに1がない場合に1
を出力する、という処理を繰り返して、前記染色体と同
じ長さのビット列からなる突然変異用マスクを二つ作
り、前記交叉処理を行った二つの個体に対し、前記二つ
の突然変異用マスクでそれぞれ1が立っているビットに
対応する染色体座のデータを反転させるように突然変異
を生じさせることとしても良い。このようにすれば、突
然変異処理用の回路も小さく設計することができる。
In the mutation processing, a predetermined mutation rate composed of a bit string is compared with one or more lower bits of a random bit string having the same number of bits as the bit string, and the mutation rate is larger. And 1 if the remaining upper bits of the random bit string do not have a 1
Is repeated, to produce two mutation masks consisting of a bit string of the same length as the chromosome, and for the two individuals subjected to the crossover process, the two mutation masks are used, respectively. A mutation may be generated so that the data of the chromosome locus corresponding to the bit where 1 is set is inverted. In this way, the circuit for mutation processing can be designed to be small.

【0015】そして、前記調整方法の実施に使用するこ
の発明のデジタル通信用等化フィルタ回路は、アナログ
フィルタと、アナログ−デジタルコンバータと、デジタ
ルフィルタとを順次に接続されて具えるデジタル通信用
等化フィルタ回路において、前記突然変異処理に用いら
れる突然変異率を保持する突然変異率レジスタと、前記
個体群の複数の個体の染色体をそれらの染色体の適応度
と対応させて記憶する染色体メモリと、前記二つの親の
染色体をそれらの染色体の適応度と対応させて保持する
二つの親レジスタと、前記二つの子の染色体をそれらの
染色体の適応度と対応させて保持する二つの子レジスタ
と、前記遺伝子操作に用いられる遺伝子操作回路と、前
記二つの親の染色体の適応度を求めて前記親レジスタに
保持させるとともに前記二つの子の染色体の適応度を求
めて子レジスタに保持させる評価回路と、前記前記二つ
の親と二つの子とのうちで適応度の評価が高い二つの個
体を選択し、それら選択した個体で前記二つの親を置換
する選択淘汰回路と、を具えてなるものである。
An equalizing filter circuit for digital communication of the present invention used for carrying out the adjusting method is a digital communication equalizing filter circuit comprising an analog filter, an analog-digital converter, and a digital filter which are sequentially connected. In the conversion filter circuit, a mutation rate register that holds a mutation rate used for the mutation processing, a chromosome memory that stores chromosomes of a plurality of individuals of the population in association with the fitness of those chromosomes, Two parent registers that hold the two parent chromosomes in correspondence with the fitness of those chromosomes, and two child registers that hold the two child chromosomes in correspondence with the fitness of those chromosomes, A genetic manipulation circuit used for the genetic manipulation, and the fitness of the chromosomes of the two parents is obtained and held in the parent register. An evaluation circuit that obtains the fitness of the chromosomes of the two children and holds them in the child register, and selects two individuals with a high evaluation of fitness among the two parents and the two children, and selects them. A selection and selection circuit for replacing the two parents with an individual.

【0016】かかるデジタル通信用等化フィルタ回路に
よれば、前記したこの発明の調整方法をコンパクトな回
路構成で実施し得て、遺伝的アルゴリズムで適応調整を
行うデジタル通信用等化フィルタ回路を実装したLSI
をコンパクトなものとすることができる。
According to such an equalizing filter circuit for digital communication, the adjusting method of the present invention can be implemented with a compact circuit configuration, and the equalizing filter circuit for digital communication that performs adaptive adjustment by a genetic algorithm is mounted. LSI
Can be made compact.

【0017】なお、前記遺伝子操作回路は、前記ランダ
ムなビット列を作る乱数発生器と、前記交叉処理を行う
交叉回路と、前記突然変異用マスクを作るマスク生成回
路と、前記突然変異処理を行う突然変異回路とを有する
こととしても良い。
The gene manipulation circuit includes a random number generator for generating the random bit string, a crossover circuit for performing the crossover process, a mask generation circuit for generating the mutation mask, and a sudden generation process for performing the mutation process. It may have a mutation circuit.

【0018】また、前記デジタル通信用等化フィルタ回
路は、ISDN用DSUに用いられるLSIに搭載され
ていると、小さなLSIひいては安価なDSUを実現で
きるので好ましい。
It is preferable that the digital communication equalizing filter circuit is mounted on an LSI used for an ISDN DSU, since a small LSI and an inexpensive DSU can be realized.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づき説明する。本発明では、先の三つの条件
を満たすための遺伝操作として、MMG(Minimal Gene
ration Gapモデル)と、UC(Uniform Crossover:一
様交叉)と、それらの組合せとを提案する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, as a genetic operation for satisfying the above three conditions, MMG (Minimal Gene
ratio gap model), UC (Uniform Crossover), and a combination thereof.

【0020】MMGは、GAの各処理を簡単化し、か
つ、小さい個体数でも効率良く探索し得る方式である。
MMGは、非世代モデルで、図1に示すように、ステッ
プS1で個体群中から任意に選択した二つの個体(親
1,親2)と、ステップS2でそれらの親に遺伝子操作
を施して作った二つの個体(子1,子2)との間だけで
選択処理を施す。すなわちステップS3で子1,2の適
応度計算(評価)が完了した後、ステップS4で親個体
1,2と子個体1,2の4個体のうち適応度の値が高い
上位二つの個体を選び、ステップS5で親個体をそれら
選択した二つの個体で置換する。なお、初期集団の個体
すべては初めに評価を行い、適応度を定めておく。
The MMG is a system that simplifies each processing of the GA and enables efficient search even with a small number of individuals.
The MMG is a non-generation model. As shown in FIG. 1, two individuals (parent 1 and parent 2) arbitrarily selected from the population in step S1 and the parent in step S2 are subjected to genetic manipulation. The selection process is performed only between the two created individuals (child 1, child 2). That is, after the fitness calculation (evaluation) of the children 1 and 2 is completed in step S3, the top two individuals having the higher fitness values among the four individuals of parent individuals 1 and 2 and child individuals 1 and 2 are determined in step S4. Then, in step S5, the parent individual is replaced with the selected two individuals. Note that all individuals in the initial population are evaluated first, and the fitness is determined.

【0021】MMGは、親と子の間だけで選択処理を施
すので、少ない個体数でも多様性を維持でき、かつ、非
世代モデルであるので、先に述べた三つの条件のうち
1.の「小さい個体数に対しても効率の良い探索手法」
と2.の「非世代モデル」とを満たしている。
Since the MMG performs selection processing only between the parent and the child, diversity can be maintained even with a small number of individuals, and since it is a non-generation model, one of the three conditions described above. "Efficient search method for small populations"
And 2. Of "non-generation model".

【0022】また、UCは、染色体の各遺伝子座毎に5
0%の確率で遺伝子の情報を交換する方式である。この
方式では、交叉位置を決定する必要がなく、染色体と同
じ長さのランダムなビット列を用意すればよいため、先
に述べた三つの条件のうち3.「任意の最大値の乱数を
必要としない交叉方法」という条件を満たしている。
UC is 5 for each locus on the chromosome.
In this method, gene information is exchanged with a probability of 0%. In this method, it is not necessary to determine the crossover position, and it is sufficient to prepare a random bit string having the same length as the chromosome. It satisfies the condition "crossover method that does not require an arbitrary maximum random number".

【0023】このように、MMGとUCとを組み合わせ
れば、前述の3つの条件の全てを満たすことができる。
Thus, by combining MMG and UC, all of the above three conditions can be satisfied.

【0024】次に、上記MMGとUCとを高速で実行可
能な回路の一例をFPGA(FieldProgramable Gate Ar
ray)に実装してその回路規模と動作速度とを評価した
結果を示す。FPGAに実装した回路は、図2に示すよ
うに、親の個体の染色体用の二つのレジスタ(80ビッ
ト)(親1,親2)R1,R2と、子の個体の染色体用
の二つのレジスタ(80ビット)(子1,子2)R3,
R4と、突然変異率用の一つのレジスタR5と、後述す
る遺伝子操作回路GCとからなる。
Next, an example of a circuit that can execute the above MMG and UC at high speed is an FPGA (Field Programmable Gate Arrangement).
The result of evaluating the circuit scale and the operation speed by mounting on a (ray) is shown. As shown in FIG. 2, the circuit mounted on the FPGA has two registers (80 bits) R1 and R2 for the chromosome of the parent individual (parent and parent 2) R1 and R2, and two registers for the chromosome of the child individual. (80 bits) (child 1, child 2) R3
R4, one register R5 for the mutation rate, and a gene manipulation circuit GC described later.

【0025】このFPGAに実装した回路によれば、親
の染色体用の二つのレジスタR1,R2に80ビット単
位で染色体を書き込むことで、それらに対して遺伝子操
作が施されて子の染色体(80ビット)が二つでき、そ
れらが子の染色体用の二つのレジスタR3,R4に出力
される。
According to the circuit mounted on the FPGA, the chromosome is written into the two registers R1 and R2 for the parent chromosome in 80-bit units, and genetic manipulation is performed on them to make the child chromosome (80 Bits) are output to two registers R3 and R4 for the child chromosome.

【0026】遺伝操作用回路は、図3に示すように、交
叉用回路CC、突然変異用回路MC、突然変異用マスク
生成回路MD、そして乱数発生器RGの4つからなる。
As shown in FIG. 3, the genetic operation circuit comprises four circuits: a crossover circuit CC, a mutation circuit MC, a mutation mask generation circuit MD, and a random number generator RG.

【0027】交叉用回路CCは、図4に示すように、乱
数発生器RGから80ビットのランダムなビット列を受
け取り、1が立っているビットで、親の染色体の情報を
交換し、二つのビット列(C1,C2)を作る。このビ
ット列(C1,C2)は、突然変異用回路MCで突然変
異処理を施される。乱数発生器RGには、従来のGAの
ハードウェア化の研究で最も多く用いられているセルラ
オートマトンによる乱数発生器を用いる。
The crossover circuit CC receives an 80-bit random bit string from the random number generator RG, as shown in FIG. (C1, C2) is made. This bit string (C1, C2) is subjected to mutation processing by a mutation circuit MC. As the random number generator RG, a random number generator based on a cellular automaton, which is most often used in research on hardware implementation of a conventional GA, is used.

【0028】突然変異用回路MCは、図5に示すよう
に、突然変異用マスク生成回路MDから80ビットのビ
ット列(突然変異用マスク)二つ(M1,M2)を受け取
り、それぞれ、交叉用回路CCで作ったビット列(C
1,C2)とビット毎のXORをとる。つまり、M1,
M2のうち1が立っているビットで突然変異を生じさせ
る(1が立っているビットに対応する染色体座のデータ
を反転させ、0を1に、1を0にする)。
As shown in FIG. 5, the mutation circuit MC receives two 80-bit bit strings (mutation masks) (M1, M2) from the mutation mask generation circuit MD, and respectively receives the crossover circuits. Bit string made with CC (C
1, C2) and XOR for each bit. That is, M1,
Mutation is caused at a bit of M2 where 1 is set (data of a chromosome locus corresponding to a bit where 1 is set is inverted, and 0 is set to 1 and 1 is set to 0).

【0029】突然変異用マスク生成回路MDは、図6に
示すように、80ビットの各々について乱数と突然変異
率とを比較することで、各ビット毎に突然変異を施すか
どうか決定し、突然変異用のマスク(M1,M2)を作
る。一般的には、突然変異率(8ビット)と乱数(8ビ
ット)とを各ビット毎に比較する必要があるので、8ビ
ットの比較回路が必要となる。しかし、8ビットの比較
回路は大きいため、突然変異率の性質を考慮して、この
実施形態では次に示す方法を用いて回路を小さくする。
As shown in FIG. 6, the mutation mask generation circuit MD compares the random number with the mutation rate for each of the 80 bits to determine whether or not to perform mutation for each bit, and Create a mask for mutation (M1, M2). Generally, it is necessary to compare the mutation rate (8 bits) with the random number (8 bits) for each bit, so an 8-bit comparison circuit is required. However, since the 8-bit comparison circuit is large, taking into account the nature of the mutation rate, this embodiment uses the following method to reduce the size of the circuit.

【0030】突然変異率は、その値が大きいと探索がラ
ンダムサーチに近くなってしまうため、あまり大きい値
を採用することはない。つまり、突然変異率の上位ビッ
トは常に0であることが多い。そこでここでは、突然変
異率の上位ビットを0に固定し、下位の2ビットだけを
有効とすることにする。具体的には、図6に示すよう
に、乱数の下位2ビットだけを比較し、上位6ビットに
1がある場合は、突然変異率より大きいと判断する。
If the value of the mutation rate is large, the search becomes close to a random search, so that a very large value is not adopted. That is, the upper bit of the mutation rate is always 0 in many cases. Therefore, here, the upper bits of the mutation rate are fixed to 0, and only the lower 2 bits are made valid. Specifically, as shown in FIG. 6, only the lower 2 bits of the random number are compared, and if there is 1 in the upper 6 bits, it is determined that the random number is larger than the mutation rate.

【0031】この方式は、8ビットの比較回路が必要で
なく、2ビットの比較回路と6ビットの論理和だけで実
現可能であるので、回路を小さくすることができる。
Since this method does not require an 8-bit comparison circuit and can be realized only by a 2-bit comparison circuit and a 6-bit logical sum, the circuit can be made smaller.

【0032】上記実装した回路(図2参照)は、XC4
025(25000ゲート相当)のCLB(Configurab
le Logic Block)の65%(最大1024個中668
個)しか使用していない。使用CLBの数から正確なゲ
ート数を計算することはできないが、16250ゲート
(25000ゲートの65%)〜25000ゲート程度
の大きさである。
The mounted circuit (see FIG. 2) is an XC4
025 (equivalent to 25000 gates) CLB (Configurab
le Logic Block) 65% (668 out of a maximum of 1024)
Only). Although the exact number of gates cannot be calculated from the number of used CLBs, the size is about 16250 gates (65% of 25,000 gates) to about 25,000 gates.

【0033】また、上記実装した回路では、親1,親2
のレジスタから、子1,子2のレジスタまでの遅延は4
6.3[ns]であった。これに対して、同じ処理をサ
ン・マイクロシステムズ社製のいわゆるワークステーシ
ョン型コンピュータ(商標名)Ultra Sparc II (CP
U動作速度200MHz)によりソフトウェアで実行す
ると約3750[ns]必要であるので、実装した回路
は、約80倍高速に遺伝子操作を実行することができる
ことが判明した。
Also, in the circuit mounted above, the parent 1 and the parent 2
The delay from the first register to the first and second registers is 4
6.3 [ns]. On the other hand, the same processing is performed by a so-called workstation type computer (trade name) Ultra Sparc II (CP) manufactured by Sun Microsystems.
Approximately 3750 [ns] is required for software execution at a U operation speed of 200 MHz), and thus it has been found that the implemented circuit can perform genetic manipulation approximately 80 times faster.

【0034】[0034]

【実施例】次に、本発明の一実施例としての、ISDN
用DSUに用いられるLSIに搭載されるデジタル通信
用等化フィルタ回路について、図面に基づき説明する。
図7は、その実施例のデジタル通信用等化フィルタ回路
を示し、この等化フィルタ回路は、アナログフィルタ回
路AFと、アナログ−デジタルコンバータ回路ADC
と、デジタルフィルタ回路DFとを順次に接続されて具
えるとともに、アナログ−デジタルコンバータ回路AD
Cとデジタルフィルタ回路DFとの同期をとるフェーズ
ロックループ(PLL)回路PLCを具え、さらに、そ
れらアナログフィルタ回路AFとデジタルフィルタ回路
DFとを同時に調整する遺伝的アルゴリズム処理回路G
ACを具えている。
Next, an ISDN as an embodiment of the present invention will be described.
A digital communication equalizing filter circuit mounted on an LSI used in a DSU for digital communication will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 shows an equalizing filter circuit for digital communication according to the embodiment. The equalizing filter circuit includes an analog filter circuit AF and an analog-digital converter circuit ADC.
And a digital filter circuit DF, which are sequentially connected.
C and a digital filter circuit DF, and a phase locked loop (PLL) circuit PLC for synchronizing the digital filter circuit DF, and a genetic algorithm processing circuit G for simultaneously adjusting the analog filter circuit AF and the digital filter circuit DF.
AC equipped.

【0035】ここにおける遺伝的アルゴリズム処理回路
GACは、図7に示すようにデジタルフィルタ回路DF
からデジタルデータを受け取って、そのデジタルデータ
に基づき、通常のアナログフィルタを構成する上記アナ
ログフィルタ回路AF内に設けられて√f等化用に、そ
の濾波周波数特性を決めるフィルタ係数を変化させる調
整箇所としての3つのプログラマブルゲインアンプ(P
GA)にそれぞれ対応させてそれらの作動調整用の8ビ
ットのデジタル値からなる3つの調整値を供給すると同
時に、図8に示す如き通常の7段のFIRフィルタを構
成する上記デジタルフィルタ回路DFのブリッジタップ
等化用に、そのフィルタ係数を変化させる調整箇所とし
ての各段の調整部の作動調整用の8ビットのデジタル値
からなる7つのゲイン調整値a2〜a8をそれぞれ供給
して、それら二種類のフィルタ回路AF,DFを同時に
調整するものである。これにより、ここでの遺伝的アル
ゴリズムにおける遺伝子は8ビット×10個で80ビッ
トの染色体を持つ。なお、図8中a1は一定ゲイン値で
ある。
The genetic algorithm processing circuit GAC here has a digital filter circuit DF as shown in FIG.
And an adjusting portion for changing the filter coefficient for determining the filtering frequency characteristic for Δf equalization provided in the analog filter circuit AF constituting the normal analog filter based on the digital data. Three programmable gain amplifiers (P
GA), and supplies three adjustment values consisting of 8-bit digital values for adjusting their operation, respectively, and at the same time, the digital filter circuit DF of the above-mentioned digital filter circuit DF constituting an ordinary seven-stage FIR filter as shown in FIG. For bridge tap equalization, seven gain adjustment values a2 to a8 each consisting of an 8-bit digital value for operation adjustment of the adjustment unit of each stage as an adjustment part for changing the filter coefficient are supplied, and the two gain adjustment values are set. The filter circuits AF and DF are simultaneously adjusted. As a result, the genes in the genetic algorithm have 8 bits × 10 genes and have 80-bit chromosomes. Note that a1 in FIG. 8 is a constant gain value.

【0036】具体的には、この実施例では、日本のIS
DNの特徴であるピンポン方式という伝送方式において
電話局からプロトコルとしてDSUに送られてくる最初
のトレーニングシークエンスを利用して、遺伝的アルゴ
リズムにより上記実施例の等化フィルタ回路の、線路の
反射成分やノイズの除去機能の最適化を行う。
Specifically, in this embodiment, the IS
Using the first training sequence sent from the central office as a protocol to the DSU in the transmission method called ping-pong method, which is a feature of DN, the reflection component of the line of the equalizing filter circuit of the above embodiment is obtained by a genetic algorithm. Optimize the noise removal function.

【0037】図9は、そのトレーニングシークエンスに
おいて繰り返されるバーストパターンを示し、また図1
0(a),(b)は、そのバーストパターンにおける何
れも377ビット(16+8×45+1=377)の2
種類のトレーニングパターンを示す。なお、「M」は1
と0とが交番し、「P」はパリティビットを示す。
FIG. 9 shows the burst pattern repeated in the training sequence, and FIG.
0 (a) and (b) are 2 bits of 377 bits (16 + 8 × 45 + 1 = 377) in the burst pattern.
3 shows different types of training patterns. “M” is 1
And 0 alternate, and “P” indicates a parity bit.

【0038】システムの起動時間は通常250ms、最
悪300ms以内と規定されているので、線路等化(等
化フィルタ回路の最適化)のためのパラメータ決定に用
いるトレーニングシークエンスは100ms以内に終わ
るのが望ましい。しかして上記バーストパターンは2.
5msで繰り返されるから、100msでも40回、上
記トレーニングパターンを用いての調整を行うことがで
きる。そしてその調整は、377ビット全体を使用して
40回行っても良く、また、各回の8ビット×45回を
使用して40×45=1800回行うようにしても良
い。
Since the start-up time of the system is usually specified to be within 250 ms and the worst case within 300 ms, it is desirable that the training sequence used for determining the parameters for line equalization (optimization of the equalization filter circuit) should be completed within 100 ms. . Thus, the burst pattern is 2.
Since the repetition is performed at 5 ms, the adjustment using the training pattern can be performed 40 times even at 100 ms. The adjustment may be performed 40 times using the entire 377 bits, or may be performed 40 × 45 = 1800 times using 8 bits × 45 times each time.

【0039】図11は、上記遺伝的アルゴリズム処理回
路GACを示す構成図であり、ここにおける遺伝的アル
ゴリズム処理回路GACは、デジタルフィルタ回路DF
から上記トレーニングパターンの等化後データを受け取
って、あらかじめ保持した所定のトレーニングデータと
比較し、適応度としての正答数(あるいは誤答数)を出
力する比較回路CPCと、20〜50個体程度の個体群
を、各個体の染色体とその適応度とを対応させて記憶す
る染色体メモリGMと、図示しない通常の乱数発生器と
を具えている。
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the genetic algorithm processing circuit GAC. The genetic algorithm processing circuit GAC includes a digital filter circuit DF.
And a comparison circuit CPC that receives the equalized data of the above training pattern, compares it with predetermined training data held in advance, and outputs the number of correct answers (or the number of incorrect answers) as fitness. The system includes a chromosome memory GM for storing the individuals in association with the chromosomes of each individual and their fitness, and a normal random number generator (not shown).

【0040】加えて、ここにおける遺伝的アルゴリズム
処理回路GACは、図2に示す回路と同様にして、あら
かじめ与えられた突然変異率をレジスタR5に保存する
とともに、染色体メモリGMから取り出した二つの親個
体の染色体と遺伝子操作で作られた二つの子個体の遺伝
子とを四つのレジスタR1〜R4に保存し、さらに、そ
れら二つの親個体と二つの子個体との間で適応度を比較
して適応度の高い二つの個体を親個体として染色体メモ
リGMに戻し、トレーニングシークエンス後に染色体の
80ビットのデータを8ビット×3と8ビット×7とに
分けて上記アナログフィルタ回路AFと上記デジタルフ
ィルタ回路DFとにそれぞれ供給する選択淘汰回路SC
と、図3に示す回路と同様にして、選択淘汰回路SCか
ら供給された二つの親個体の染色体にこれも選択淘汰回
路SCから供給された突然変異率に基づき遺伝子操作処
理を行って二つの子個体を作り、それらの遺伝子を選択
淘汰回路SCに供給する遺伝子操作回路GCとを具えて
いる。
In addition, similar to the circuit shown in FIG. 2, the genetic algorithm processing circuit GAC stores the mutation rate given in advance in the register R5 and the two parental circuits extracted from the chromosome memory GM. The chromosome of the individual and the genes of the two offsprings created by genetic manipulation are stored in four registers R1 to R4, and the fitness is compared between the two parents and the two offsprings. The two individuals with high fitness are returned as parent individuals to the chromosome memory GM, and after the training sequence, the 80-bit data of the chromosome is divided into 8 bits × 3 and 8 bits × 7, and the analog filter circuit AF and the digital filter circuit are divided. Selection selection circuit SC to be supplied to DF and DF, respectively
Similarly to the circuit shown in FIG. 3, two chromosomes of two parent individuals supplied from the selection and selection circuit SC are subjected to genetic manipulation processing based on the mutation rate also supplied from the selection and selection circuit SC to obtain two chromosomes. And a gene manipulation circuit GC for producing offspring individuals and supplying those genes to a selection and selection circuit SC.

【0041】図12は、この実施例のデジタル通信用等
化フィルタ回路における、選択淘汰回路SCの作動を中
心とした遺伝的アルゴリズム処理回路GACの作動を示
すフローチャートであり、ここでは先ず、ステップS1
1で、乱数発生器が発生させた乱数によって任意に二つ
の親(親個体)1,2の識別番号を決定し、次のステッ
プS12で、それらの識別番号に対応する二つの親1,
2の染色体データを染色体メモリGMから取ってきてレ
ジスタR1,R2に保存し、続くステップS13で、そ
れら二つの親1,2の染色体データを遺伝子操作回路G
Cにセットする。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the genetic algorithm processing circuit GAC centering on the operation of the selection / selection circuit SC in the digital communication equalization filter circuit of this embodiment.
In step S1, the identification numbers of the two parents (parent individuals) 1 and 2 are arbitrarily determined based on the random numbers generated by the random number generator. In the next step S12, the two parents 1 and 2 corresponding to those identification numbers are determined.
2 is obtained from the chromosome memory GM and stored in the registers R1 and R2. In the subsequent step S13, the chromosome data of the two parents 1 and 2 are stored in the genetic operation circuit G.
Set to C.

【0042】次いで、ステップS14で、遺伝子操作回
路GCが上述の如くして交叉処理および突然変異処理を
行って上記二つの親1,2から作った二つの子(子個
体)の染色体データを遺伝子操作回路GCから取り出
し、次のステップS15で、先ず子1について、その染
色体データをアナログおよびデジタルフィルタ回路A
F,DFにセットし、トレーニングデータをアナログお
よびデジタルフィルタ回路AF,DFで等化(イコライ
ズ)し、その等化後のデジタルデータの正答数(あるい
は誤答数)を比較回路CPCで求め、子1の適応度を決
定してレジスタR3に保存する。そして続くステップS
16では、子2について、子1と同様にして適応度を決
定してレジスタR4に保存する。
Next, in step S14, the genetic manipulation circuit GC performs the crossover process and the mutation process as described above to convert the chromosome data of the two children (child individuals) created from the two parents 1 and 2 into the gene. It is taken out from the operation circuit GC, and in the next step S15, the chromosome data of the child 1 are first converted into analog and digital filter circuits A
F, DF, the training data is equalized (equalized) by the analog and digital filter circuits AF, DF, and the number of correct answers (or the number of incorrect answers) of the equalized digital data is obtained by the comparison circuit CPC. The fitness of 1 is determined and stored in the register R3. And the following step S
At 16, the fitness is determined for child 2 in the same manner as for child 1, and stored in register R4.

【0043】次いで、ステップS17で、二つの親と二
つの子との4個体のうち適応度が上位の(正答数が多い
か、もしくは誤答数が少ない)2個体を選択し、続くス
テップS18で、それら上位二つの個体の染色体データ
を染色体メモリGMの、ステップS11で決定した識別
番号の親1,2の位置に書き込む。そして続くステップ
S19で、例えば適応度が所定値を超えた、あるいはト
レーニングシークエンスが終了した等の、所定の終了条
件を具備したか否かを判定する終了判定を論理回路で行
い、終了条件を具備していない場合にはステップS20
からステップS11へ戻って上記処理を繰り返し、一
方、終了条件を具備している場合にはステップS20か
ら図示しない終了処理へ進んで、染色体メモリGM中
の、最終的に適応度が最も高かった個体の染色体データ
をアナログおよびデジタルフィルタ回路AF,DFにセ
ットし、最適化処理を終了する。
Next, in step S17, two individuals with higher fitness (high number of correct answers or small number of incorrect answers) are selected from the four individuals of two parents and two children, and the following step S18. Then, the chromosome data of the upper two individuals is written into the chromosome memory GM at the positions of the parents 1 and 2 of the identification numbers determined in step S11. Then, in the following step S19, the logic circuit makes an end determination to determine whether or not a predetermined end condition such as the fitness value exceeds a predetermined value or the training sequence has ended, and the end condition is satisfied. If not, step S20
And returns to step S11 to repeat the above-mentioned processing. On the other hand, when the termination condition is satisfied, the processing proceeds from step S20 to the termination processing (not shown), and the individual in the chromosome memory GM, which finally has the highest fitness, Is set in the analog and digital filter circuits AF and DF, and the optimization process is terminated.

【0044】かくしてこの実施例のデジタル通信用等化
フィルタ回路およびそれが実行する調整方法によれば、
親と子の間だけで選択処理を施すので、少ない個体数で
も多様性を維持でき、しかも「非世代モデル」を用いる
ことから、染色体メモリと選択処理用レジスタとが何れ
も小さなものですむので、LSIに実装する場合に、そ
のLSIをコンパクトに構成することができる。
Thus, according to the equalizing filter circuit for digital communication of this embodiment and the adjusting method executed by the same,
Since selection processing is performed only between the parent and the child, diversity can be maintained even with a small number of individuals, and since the "non-generation model" is used, both the chromosome memory and the selection processing register can be small. When mounted on an LSI, the LSI can be made compact.

【0045】しかもこの実施例のデジタル通信用等化フ
ィルタ回路およびそれが実行する調整方法によれば、交
叉処理で、染色体と同じ長さのランダムなビット列を作
り、そのビット列に基づき染色体の各遺伝子座毎に二つ
の親同士で50%の確率で遺伝子の情報を交換すること
から、染色体と同じ長さのランダムなビット列を用意す
るだけで足りるため、任意の最大値の乱数を必要としな
いので、交叉処理用の回路を小さく設計することができ
る。
Further, according to the equalizing filter circuit for digital communication of this embodiment and the adjusting method executed by the same, a random bit string having the same length as the chromosome is formed by the crossover process, and each gene of the chromosome is generated based on the bit string. Since two parents exchange gene information with a 50% probability for each locus, it is sufficient to prepare a random bit string of the same length as the chromosome, and it does not need an arbitrary maximum random number. The circuit for the crossover process can be designed to be small.

【0046】さらにこの実施例のデジタル通信用等化フ
ィルタ回路およびそれが実行する調整方法によれば、突
然変異処理で、ビット列からなる所定の突然変異率と、
そのビット列と同数ビットのランダムなビット列との下
位の一または複数ビット同士を比較して、突然変異率の
方が大きく、かつ前記ランダムなビット列の残りの上位
のビットに1がない場合に1を出力する、という処理を
繰り返して、染色体と同じ長さのビット列からなる突然
変異用マスクを二つ作り、上記交叉処理を行った二つの
個体に対し、二つの突然変異用マスクでそれぞれ1が立
っているビットに対応する染色体座のデータを反転させ
るように突然変異を生じさせるので、突然変異処理用の
回路も小さく設計することができる。
Further, according to the equalizing filter circuit for digital communication of the present embodiment and the adjusting method executed by the same, the mutation processing allows a predetermined mutation rate consisting of a bit string to be obtained,
One or a plurality of lower bits of the bit string and a random bit string of the same number of bits are compared with each other, and if the mutation rate is higher and there is no 1 in the remaining upper bits of the random bit string, 1 is set. By repeating the process of outputting, two mutation masks consisting of a bit string of the same length as the chromosome are created, and 1 is set for each of the two individuals subjected to the crossover process by the two mutation masks. Since the mutation is generated so as to invert the data of the chromosome locus corresponding to the bit, the circuit for the mutation processing can be designed small.

【0047】そしてこの実施例のデジタル通信用等化フ
ィルタ回路は、ISDN用DSUに用いられるLSIに
実装されるので、小さなLSIひいては安価なDSUを
実現することができる。
Since the digital communication equalization filter circuit of this embodiment is mounted on an LSI used for an ISDN DSU, it is possible to realize a small LSI and hence an inexpensive DSU.

【0048】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、ISDN用DS
U以外の用途にも適用し得ることはいうまでもない。
As described above, the present invention has been described based on the illustrated examples. However, the present invention is not limited to the above-described examples.
It goes without saying that the present invention can be applied to uses other than U.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のデジタル通信用等化フィルタ回路の
調整方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであ
る。
FIG. 1 is a flowchart showing a preferred embodiment of a method for adjusting an equalization filter circuit for digital communication according to the present invention.

【図2】 上記実施形態の調整方法の実施に使用するデ
ジタル通信用等化フィルタ回路の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a digital communication equalization filter circuit used for implementing the adjustment method of the embodiment.

【図3】 上記例の等化フィルタ回路における遺伝子操
作回路の一例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a gene manipulation circuit in the equalization filter circuit of the above example.

【図4】 上記例の遺伝子操作回路における交叉処理用
回路の一例を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a cross-processing circuit in the gene manipulation circuit of the above example.

【図5】 上記例の遺伝子操作回路における突然変異処
理用回路の一例を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an example of a mutation processing circuit in the gene manipulation circuit of the above example.

【図6】 上記例の遺伝子操作回路における突然変異用
マスク生成回路の一例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a mutation mask generation circuit in the gene manipulation circuit of the above example.

【図7】 上記実施形態の調整方法の実施に使用するデ
ジタル通信用等化フィルタ回路の具体的な一実施例とし
ての、ISDN用DSUに用いられるLSIに搭載され
るデジタル通信用等化フィルタ回路を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a digital communication equalization filter circuit mounted on an LSI used in an ISDN DSU as a specific example of a digital communication equalization filter circuit used for implementing the adjustment method of the embodiment. FIG.

【図8】 上記実施例の等化フィルタ回路におけるデジ
タルフィルタ回路の構成を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a digital filter circuit in the equalization filter circuit of the embodiment.

【図9】 電話局からDSUに送られてくる最初のトレ
ーニングシークエンスにおいて繰り返されるバーストパ
ターンを示すタイムチャートである。
FIG. 9 is a time chart showing a burst pattern repeated in the first training sequence sent from the central office to the DSU.

【図10】 (a),(b)は、そのバーストパターン
における何れも377ビットの2種類のトレーニングパ
ターンをそれぞれ示す説明図である。
FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams respectively showing two types of training patterns of 377 bits in the burst pattern.

【図11】 上記実施例の等化フィルタ回路における遺
伝的アルゴリズム処理回路を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a genetic algorithm processing circuit in the equalization filter circuit of the embodiment.

【図12】 上記実施例のデジタル通信用等化フィルタ
回路における、選択淘汰回路の作動を中心とした遺伝的
アルゴリズム処理回路の作動を示すフローチャートであ
る。
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the genetic algorithm processing circuit centering on the operation of the selection and selection circuit in the digital communication equalization filter circuit of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a1 一定ゲイン値 a2〜a8 ゲイン調整値 R1〜R5 レジスタ AF アナログフィルタ回路 CC 交叉処理回路 DF デジタルフィルタ回路 GC 遺伝子操作回路 GM 染色体メモリ MC 突然変異処理回路 MD 突然変異用マスク生成回路 RG 乱数発生器 SC 選択淘汰回路 ADC アナログ−デジタルコンバータ回路 CPC 比較回路 GAC 遺伝的アルゴリズム処理回路 PLC PLL回路 a1 Constant gain value a2 to a8 Gain adjustment value R1 to R5 Register AF Analog filter circuit CC Crossover processing circuit DF Digital filter circuit GC Gene manipulation circuit GM Chromosome memory MC Mutation processing circuit MD Mutation mask generation circuit RG Random number generator SC Selection and selection circuit ADC Analog-digital converter circuit CPC comparison circuit GAC Genetic algorithm processing circuit PLC PLL circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村川 正宏 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 梶谷 勇 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 樋口 哲也 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 加藤 正彦 東京都新宿区西新宿3丁目7番1号 旭化 成マイクロシステム株式会社内 Fターム(参考) 5K046 AA01 BA01 BA06 BB05 EE06 EE10 EF02 EF15 EF23 EF26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Murakawa 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref., Ministry of Economy, Trade and Industry (AIST) (72) Inventor Isamu Kajitani, Umezono, Tsukuba, Ibaraki 1-4-1 In-house Research Institute of Electronics and Technology, Ministry of Economy, Trade and Industry (72) Inventor Tetsuya Higuchi 1-4-1 Umezono, Tsukuba-city, Ibaraki Pref. (72) Inventor Masahiko Kato 3-7-1 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. F term (reference) 5K046 AA01 BA01 BA06 BB05 EE06 EE10 EF02 EF15 EF23 EF26

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログフィルタと、アナログ−デジタ
ルコンバータと、デジタルフィルタとを順次に接続され
て具えるデジタル通信用等化フィルタ回路の、前記アナ
ログフィルタおよびデジタルフィルタが有する複数の調
整箇所を、デジタル通信前に通信回線から前記アナログ
フィルタに繰り返し入力される所定の等化用信号に基づ
いて前記デジタルフィルタが出力する等化後信号の適応
度の評価が高まるように遺伝的アルゴリズムによって調
整するに際し、 先ず、前記複数の調整箇所の各調整値に対応させたデジ
タル値の任意の初期値を繋げた染色体を持つ個体を複数
準備して個体群とし、 その後、前記個体群中の任意の二つの個体を親として、
前記等化用信号が繰り返し入力される毎に、それらの親
から交叉処理および突然変異処理を含む遺伝子操作によ
って二つの子を作り、それら二つの親と二つの子とのう
ちから前記等化用信号に対する前記等化後信号の適応度
の評価が高い二つの個体を選択し、それら選択した個体
で前記二つの親を置換して前記個体群に戻す、という処
理を繰り返すことを特徴とする、デジタル通信用等化フ
ィルタ回路の調整方法。
1. A digital communication equalization filter circuit comprising an analog filter, an analog-to-digital converter, and a digital filter which are sequentially connected to each other. In adjusting by the genetic algorithm to increase the evaluation of the fitness of the post-equalization signal output by the digital filter based on a predetermined equalization signal repeatedly input to the analog filter from the communication line before communication, First, a plurality of individuals having chromosomes connected to arbitrary initial values of digital values corresponding to respective adjustment values of the plurality of adjustment points are prepared as an individual group, and then, any two individuals in the individual group As a parent,
Each time the equalization signal is repeatedly input, two children are created from their parents by genetic operations including crossover processing and mutation processing, and the two parents and two children are used for the equalization. Selecting two individuals with high evaluation of the fitness of the post-equalization signal for the signal, replacing the two parents with the selected individuals and returning to the population, repeating the process of How to adjust the equalization filter circuit for digital communication.
【請求項2】 前記交叉処理では、前記染色体と同じ長
さのランダムなビット列を作り、 そのビット列に基づき前記染色体の各遺伝子座毎に前記
二つの親同士で50%の確率で遺伝子の情報を交換する
こと特徴とする、請求項1記載のデジタル通信用等化フ
ィルタ回路の調整方法。
2. In the crossover process, a random bit string having the same length as the chromosome is created, and gene information is generated at a probability of 50% between the two parents at each locus of the chromosome based on the bit string. 2. The method for adjusting a digital communication equalization filter circuit according to claim 1, wherein the adjustment filter circuit is replaced.
【請求項3】 前記突然変異処理では、ビット列からな
る所定の突然変異率と、前記ビット列と同数ビットのラ
ンダムなビット列との下位の一または複数ビット同士を
比較して、突然変異率の方が大きく、かつ前記ランダム
なビット列の残りの上位のビットに1がない場合に1を
出力する、という処理を繰り返して、前記染色体と同じ
長さのビット列からなる突然変異用マスクを二つ作り、 前記交叉処理を行った二つの個体に対し、前記二つの突
然変異用マスクでそれぞれ1が立っているビットに対応
する染色体座のデータを反転させるように突然変異を生
じさせることを特徴とする、請求項2記載のデジタル通
信用等化フィルタ回路の調整方法。
3. In the mutation process, a predetermined mutation rate composed of a bit string is compared with one or more lower bits of a random bit string having the same number of bits as the bit string, and the mutation rate is determined to be higher. The process of outputting 1 when there is no 1 in the large and the remaining upper bits of the random bit string is repeated, and two mutation masks consisting of a bit string of the same length as the chromosome are created, Claims: Mutation is performed on two individuals that have been subjected to crossover processing so that data of a chromosome locus corresponding to a bit where 1 is set in each of the two mutation masks is inverted. Item 3. An adjustment method of the equalization filter circuit for digital communication according to Item 2.
【請求項4】 アナログフィルタと、アナログ−デジタ
ルコンバータと、デジタルフィルタとを順次に接続され
て具えるデジタル通信用等化フィルタ回路において、 前記突然変異処理に用いられる突然変異率を保持する突
然変異率レジスタと、 前記個体群の複数の個体の染色体をそれらの染色体の適
応度と対応させて記憶する染色体メモリと、 前記二つの親の染色体をそれらの染色体の適応度と対応
させて保持する二つの親レジスタと、 前記二つの子の染色体をそれらの染色体の適応度と対応
させて保持する二つの子レジスタと、 前記遺伝子操作に用いられる遺伝子操作回路と、 前記二つの親の染色体の適応度を求めて前記親レジスタ
に保持させるとともに前記二つの子の染色体の適応度を
求めて子レジスタに保持させる評価回路と、 前記二つの親と二つの子とのうちで適応度の評価が高い
二つの個体を選択し、それら選択した個体で前記二つの
親を置換する選択淘汰回路と、 を具えてなる、請求項1から請求項3までの何れか記載
の調整方法の実施に使用するデジタル通信用等化フィル
タ回路。
4. A digital communication equalization filter circuit comprising an analog filter, an analog-to-digital converter, and a digital filter connected in sequence, wherein a mutation maintaining a mutation rate used in the mutation processing is provided. A rate register, a chromosome memory for storing chromosomes of a plurality of individuals in the population in association with the fitness of those chromosomes, and a chromosome memory for retaining the chromosomes of the two parents in association with the fitness of those chromosomes. Two parent registers; two child registers for holding the two child chromosomes in association with the fitness of those chromosomes; a gene manipulation circuit used for the genetic manipulation; and a fitness of the two parent chromosomes An evaluation circuit for determining the fitness of the chromosomes of the two children and for storing the fitness of the chromosomes of the two children in the child register. A selection and selection circuit for selecting two individuals with high evaluation of fitness among two parents and two children, and replacing the two parents with the selected individuals. An equalizing filter circuit for digital communication used for implementing the adjusting method according to claim 3.
【請求項5】 前記遺伝子操作回路は、前記ランダムな
ビット列を作る乱数発生器と、前記交叉処理を行う交叉
回路と、前記突然変異用マスクを作るマスク生成回路
と、前記突然変異処理を行う突然変異回路とを有するこ
とを特徴とする、請求項4記載のデジタル通信用等化フ
ィルタ回路。
5. A genetic operation circuit comprising: a random number generator for generating the random bit string; a crossover circuit for performing the crossover processing; a mask generation circuit for generating the mutation mask; The equalization filter circuit for digital communication according to claim 4, further comprising a mutation circuit.
【請求項6】 前記デジタル通信用等化フィルタ回路
は、ISDN用DSUに用いられるLSIに搭載されて
いることを特徴とする、請求項4または5記載のデジタ
ル通信用等化フィルタ回路。
6. The digital communication equalization filter circuit according to claim 4, wherein the digital communication equalization filter circuit is mounted on an LSI used for an ISDN DSU.
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