JP2006222884A - データ伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 適応等化器をより早く収束させることができるデータ伝送装置を提供する。
【解決手段】 データ伝送装置は、他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続される。トレーニング信号生成部は、トレーニング信号を生成する。信号送信部は、トレーニング信号を含む信号を他のデータ伝送装置に送信する。信号受信部は、他のデータ伝送装置から送信されてくる信号を受信する。教師信号生成部は、トレーニング信号と同じ信号パターンを有する教師信号を生成する。適応等化部は、信号受信部によって受信された信号を等化する。等化判定部は、適応等化部によって等化された等化信号が、所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する。適応等化部は、等化信号が所定の条件で等化されていないと判定された場合、フィルタ係数の適応速度を調整するパラメータの値を変更して、データ送信装置から再度送信されてくる信号に対して再度の等化を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、データ伝送装置に関し、より特定的には、受信した信号を適応等化器によって等化するデータ伝送装置に関する。

従来、受信した信号を適応等化器によって元の信号（送信時の信号）に等化するデータ伝送装置が考えられている。ここで、適応等化器は、既知の信号パターンを有するトレーニング信号によってトレーニングされる。すなわち、特定の信号パターンの信号を送信側から送信し、受信側ではそれと同じパターンの信号を生成して、送信されてくる信号と生成された信号とを用いて適応等化器のフィルタ係数を更新するのである。なお、従来においては、伝送路でノイズが入ること等によって適応等化器が発散状態となった場合、受信側から送信側へトレーニング信号の再送を要求してトレーニングを最初からやり直している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−４６０７３号公報

しかしながら、従来の技術では適応等化器の調整をせずにトレーニング信号の再送を要求するので、トレーニングをやり直しても再度同じように適応等化器が発散してしまう可能性がある。このような場合、適応等化器を短時間で収束させることができない。

それ故、本発明は、適応等化器をより早く収束させることができるデータ伝送装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、第１の発明は、伝送路を介してデータ送信装置と接続されるデータ受信装置であって、データ送信装置から送信されてくる信号を受信する信号受信部と、信号受信部によって受信された信号を、データ送信装置において送信されたときの元の信号になるようにフィルタ係数を適応的に変化させて等化する適応等化部と、適応等化部によって等化された等化信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する等化判定部とを備えている。また、適応等化部は、等化判定部によって等化信号が所定の条件で等化されていないと判定された場合、フィルタ係数の収束速度を調整するパラメータの値を変更して、データ送信装置から再度送信されてくる信号に対して再度の等化を行う。

また、第２の発明は、データ送信装置と伝送路を介して接続されるデータ受信装置であって、データ送信装置は、トレーニング信号を複数回連続して送信した後、送信すべきデータを含む送信データ信号を送信し、データ送信装置から送信されてくる信号を受信する信号受信部と、信号受信部によって受信された信号を、データ送信装置において送信されたときの元の信号になるようにフィルタ係数を適応的に変化させて等化する適応等化部と、適応等化部によって等化されたトレーニング信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する等化判定部とを備えている。適応等化部は、フィルタ係数の収束速度を調整するパラメータの値をトレーニング信号毎に変更してフィルタ係数を更新する処理を行い、送信データ信号を等化するために用いるパラメータの値を等化判定部によるトレーニング信号毎の判定結果に基づいて決定する。

また、第３の発明は、他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続されるデータ伝送装置であって、所定の信号パターンを有するトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部と、トレーニング信号を含む信号を他のデータ伝送装置に送信する信号送信部と、他のデータ伝送装置から送信されてくる信号を受信する信号受信部と、トレーニング信号と同じ信号パターンを有する教師信号を生成する教師信号生成部と、信号受信部によって受信された信号を、データ送信装置において送信されたときの元の信号になるように教師信号に基づいてフィルタ係数を適応的に変化させて等化する適応等化部と、適応等化部によって等化された等化信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する等化判定部とを備えている。適応等化部は、等化判定部によって等化信号が所定の条件で等化されていないと判定された場合、フィルタ係数の収束速度を調整するパラメータの値を変更して、データ送信装置から再度送信されてくる信号に対して再度の等化を行う。

第１および第３の発明によれば、所定の判定条件を満たす範囲で等化されていない場合、すなわち、適応等化器が所望の等化性能を満たさなかった場合、適応等化器のパラメータを変更して再トレーニングを行う。したがって、再トレーニングでは再び同じ状態となってしまう可能性が低くなり、所望の等化性能を満たすまでの時間を早めることができる。

また、第２の発明によれば、トレーニング信号を受信した回数だけ行われる等化判定のうち、最も良い結果が得られたときのパラメータを用いてデータ通信を行うことができる。したがって、データ受信装置および送信装置をリセットしてトレーニングを最初からやり直す可能性が低くなるので、所望の等化性能を満たすまでの時間を早めることができる。

図１は、本発明の実施の形態１における複数のデータ伝送装置により構成されるデータ伝送システムを示すブロック図である。図１において、データ伝送システムは、物理的なトポロジをリング・トポロジとし、複数のノードをリング・トポロジで接続することによって一方向のリング型ＬＡＮを形成している。図１においては、データ伝送システムの一例として、各ノードを６段のデータ伝送装置１ａ〜１ｆによって構成し、各データ伝送装置が伝送路８ａ〜８ｆによってリング型に接続され、伝送されるデータが伝送路８ａ〜８ｆを介して一方向に伝送されるデータ伝送システムを説明する。なお、各データ伝送装置１ａ〜１ｆは、それぞれ同様の構成であり、以下において各データ伝送装置１ａ〜１ｆを特に区別しない場合には「データ伝送装置１」と記載する。また、各伝送路８ａ〜８ｆを特に区別しない場合には「伝送路８」と記載する。

各データ伝送装置１ａ〜１ｆには、接続機器１１ａ〜１１ｆが１つずつ接続されている。接続機器１１ａ〜１１ｆは、データ伝送システムにおいて伝送されたデータに基づいて処理を行い、その結果をデータ伝送システムに出力する機器（例えば、オーディオ機器、ナビゲーション機器、あるいは情報端末機器等）である。なお、一般的なハードウェアの形態としては、データ伝送装置１とそれに接続される接続機器が一体的に構成される。なお、以下において各接続機器１１ａ〜１１ｆを特に区別しない場合には「接続機器１１」と記載する。

データ伝送装置１ａは、伝送路８ａを介してデータ伝送装置１ｂに対してデータを出力する。データ伝送装置１ｂは、伝送路８ｂを介してデータ伝送装置１ｃに対してデータを出力する。データ伝送装置１ｃは、伝送路８ｃを介してデータ伝送装置１ｄに対してデータを出力する。データ伝送装置１ｄは、伝送路８ｄを介してデータ伝送装置１ｅに対してデータを出力する。データ伝送装置１ｅは、伝送路８ｅを介してデータ伝送装置１ｆに対してデータを出力する。データ伝送装置１ｆは、伝送路８ｆを介してデータ伝送装置１ａに対してデータを出力する。伝送路８ａ〜８ｆにはツイストペア線や同軸ケーブルのような安価なケーブルが用いられ、各データ伝送装置１ａ〜１ｆは、互いに電気通信を行う。本実施の形態では、データ伝送装置１ａが自装置のクロックによりデータを送信するマスタであり、他のデータ伝送装置１ｂ〜１ｆがマスタで生成されるクロックに同期するスレーブである。

図２はデータ伝送装置の構成を示すブロック図である。図２において、データ伝送装置１は、送信処理部２、受信処理部３、およびクロック再生部４を有している。送信処理部２は、データを送信するための処理を行う。受信処理部３は、データを受信するための処理を行う。クロック再生部４は、送信処理部２および受信処理部３における動作クロックを生成する。以下、データ伝送装置１の各部について説明する。

送信処理部２は、信号送信部２１、送信データ選択部２２、ロック信号生成部２３、ヘッダ信号生成部２４、およびトレーニング信号生成部２５を有している。送信処理部２は、他のデータ伝送装置へ送信すべきデジタルデータをアナログ電気信号に変換して伝送路８に出力する。本実施の形態では、送信処理部２は、デジタルデータを多値マッピングした信号レベルを有するアナログ電気信号に変換する。つまり、アナログ電気信号の信号レベルに対してデジタル値が多値マッピングされる。なお、説明を具体的にするために、以下では、１６値マッピングしたアナログ電気信号を送信処理部２が出力する場合について説明する。

信号送信部２１は、送信データ選択部２２から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号の強度を増幅して差動信号に変換して伝送路８に送出する。信号送信部２１は、伝送路８が有する２本１組の導線の一方側（プラス側）の導線に送信すべき電気信号を入力するとともに、当該電気信号と正負反対の電気信号を伝送路８の他方側（マイナス側）の導線に入力する。これによって、伝送路８には、プラス側とマイナス側との電気信号が１つのペアとして伝送されるので、互いの電気信号の変化を互いの電気信号が打ち消しあい、伝送路８からの放射ノイズおよび外部からの電気的影響を軽減することができる。

送信データ選択部２２は、ロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、および接続機器１１からの出力される送信データ信号のいずれかを選択して信号送信部２１に出力する。送信データ選択部２２から出力される信号は、ロック信号、ヘッダ信号、トレーニング信号、送信データ信号の順に、途切れることなく連続的に出力される。ここで、ロック信号は、自装置がマスタのときは、自装置が保持する基準クロックとの同期が確立した後に出力が開始される。また、自装置がスレーブのときは、他の装置からロック信号を受信してクロック同期が確立した後に出力が開始される。また、ヘッダ信号は、自装置がマスタのときは、他の装置からロック信号を受信してクロック同期が確立した後に出力が開始され、自装置がスレーブのときは、前段のデータ伝送装置からのヘッダ信号を受信検出した後に出力が開始される。

また、送信データ選択部２２は、４ビット１６種類のデータシンボルを１６個の信号レベルにマッピングする。シンボルは、「＋１５」、「＋１３」、「＋１１」、「＋９」、「＋７」、「＋５」、「＋３」、「＋１」、「−１」、「−３」、「−５」、「−７」、「−９」、「−１１」、「−１３」、「−１５」の１６個の信号レベルの値（シンボル値）のいずれかにマッピングされる。本実施の形態では、送信側の装置と受信側の装置との間における直流成分の変動や差の影響を除外するために、送信シンボルのシンボル値とその１つ前のシンボル値との差分を用いてマッピングが行われる。

図３は、差分を用いたマッピングのテーブルを示す図である。図３に示すように、例えば、あるシンボルに対して送信データ「０００１」をマッピングする場合、その前のシンボルのシンボル値が「＋１」であれば、マッピングされるシンボルのシンボル値は「＋３」となる。図３に示すように、例えば、シンボルのシンボル値と前のシンボル値との差分値が「＋２」の場合、送信データは必ず「０００１」である。つまり、あるシンボルのシンボル値と１つ前のシンボルのシンボル値との差分値に対して、送信データが一意に決まるようにマッピングが行われる。

図４は、送信データ選択部２２から出力されるデータのフレームフォーマットを示す図である。図４に示すように、送信信号は所定シンボル毎（この場合２５６シンボル毎）に、受信側がクロック再生を行うためのクロック同期パターンが挿入される。クロック同期パターンには、信号レベルの値が「−１５」と「＋１５」とが交互に繰り返された信号が用いられる。

図２の説明に戻り、ロック信号生成部２３は、ロック信号を生成するためのデータを送信データ選択部２２に出力する。ロック信号は、各データ伝送装置１が初期動作時にクロック同期を取るときに用いられる信号である。図５は、ロック信号の伝送波形を示す図である。図５に示すように、本実施の形態では、ロック信号は、クロック同期パターンと同様、信号レベルの値が「−１５」と「＋１５」とが交互に繰り返された信号である。なお、上述のクロック同期パターンおよびロック信号は、クロック成分が含まれているパターンであればどのようなパターンであってもよい。

図２の説明に戻り、ヘッダ信号生成部２４は、ヘッダ信号を生成するためのデータを送信データ選択部２２に出力する。ヘッダ信号は、ロック信号と後述するトレーニング信号との間に配置され、双方を区別するために設けられた信号である。図６は、ヘッダ信号の伝送波形の例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態では、ヘッダ信号は、信号レベルの値が順に「＋１５」、「＋１３」、「＋１５」、「＋１３」、「＋１５」、「−１５」、「−１３」、「−１５」、「−１３」、「−１５」となるパターンの信号である。ヘッダ信号は、ロック信号と同様、前シンボルとの差分値の正負が交互となっており、他のデータ伝送装置１が同期を確立するためのクロック成分が含まれている。上述のロック信号は、前シンボルとの差分値が「＋３０」または「−３０」となるパターンであったのに対し、ヘッダ信号は、差分値が「＋２」または「−２」となるパターンが含まれている。したがって、受信側ではヘッダ信号を容易に検出することができる。なお、ヘッダ信号は、同期のためのクロック成分が含まれており、かつ、ロック信号と区別のつくパターンであれば、他のパターン、例えば、信号レベルの値が「＋１３」および「＋１５」を交互に繰り返すパターンであってもかまわない。

トレーニング信号生成部２５は、トレーニング信号を生成するためのデータを送信データ選択部２２に出力する。トレーニング信号は、後段のデータ伝送装置１におけるトレーニングに用いられる信号である。なお、トレーニングとは、受信処理部３に含まれる適応等化器のパラメータ（後述する調整パラメータ）の変更など、受信したデータを正確に再生するための調整を行う処理である。トレーニング信号には例えばＰＮ系列の信号が用いられ、トレーニング信号の長さは固定長である。トレーニング信号は、上述した１６値マッピングに従ってマッピングされ、接続機器１１から出力されるデータと同様に、所定シンボル毎に、上述したクロック同期パターン（図４参照）が挿入される。また、本実施の形態においては、トレーニング信号は、複数回連続して送信される。同じパターンのトレーニング信号を複数回続けて送信することで、後段のデータ伝送装置１の受信処理部３は、受信したデータを正確に再生するための調整（適応等化器のパラメータの変更など）を、パラメータを変えて複数回行うことができる。

受信処理部３は、信号受信部３１、ヘッダ信号検出部３２、適応等化器３３、教師信号生成部３４、および等化判定部３５を有している。信号受信部３１は、伝送路８から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

クロック再生部４は、信号受信部３１から出力される信号のクロック成分を再生して、他のデータ伝送装置とのクロック同期を確立し、受信信号のシンボルタイミングを検出する。また、クロック再生部４は、受信データのフレームフォーマットが例えば図４に示すようなフォーマットであった場合、クロック同期パターンのみを用いて、周期的に一定期間のシンボルを用いて間欠的にクロック再生を行う。以下、クロック再生部４の動作をより詳細に説明する。

初期動作の際、クロック再生部４は、受信されたロック信号を用いてクロック再生を行う。また、ロック信号受信時においては、クロック再生部４は、周期的に一定期間のシンボルを用いて間欠的にクロック再生を行う。クロック再生を行うタイミングは、クロック再生部４が自走で動作したタイミングである。図５に示したように、ロック信号には常にクロック成分が含まれているため、どのタイミングで動作してもクロック再生を正常に行うことができる。一方、トレーニング信号および送信データ信号（接続機器１１からの出力される信号）の受信時には、クロック再生部４は、上記クロック同期パターンを用いてクロック再生を行う。クロック同期パターンを受信するタイミングは、ヘッダ信号の受信タイミングによって検出される。すなわち、ヘッダ信号の受信から固定シンボル毎にクロック同期パターンが受信されるので、ヘッダ信号の受信を検出することにより、クロック同期パターンの受信タイミングに対し同期することができる。なお、クロック再生部４は、自走のタイミングでクロック再生を行っているので、ヘッダ信号がクロック再生に用いられる場合もある。上述のとおり、ヘッダ信号にもクロック成分が含まれているので、クロック同期が外れる等の誤動作を防止することができる。

ヘッダ信号検出部３２は、ロック信号に続いて受信されるヘッダ信号の検出を行う。すなわち、ヘッダ信号検出部３２は、ヘッダ信号を検出するタイミングを示す信号を、クロック再生部４、教師信号生成部３４、送信データ選択部２２に出力する。

適応等化器３３は、トランスバーサル型ＦＩＲフィルタで構成され、受信した信号と本来受信すべき理想信号との誤差が小さくなるように適応的にフィルタ係数を更新することによって、受信信号を自動的に等化する。適応アルゴリズムとしては例えば最急降下法に基づくＬＭＳアルゴリズムを用いる。理想信号としては、トレーニング信号受信時には、教師信号生成部３４によって生成された教師信号が用いられる。また、データ通信時には、等化信号を多値判定したデータが理想信号として用いられる。図７は、多値判定のテーブルを示す図である。上述のとおり、送信データは「＋１５」から「−１５」までの１６個の信号レベルにマッピングされるので、図７に示すように、差分値の信号点は「＋３０」から「−３０」までの３１個となる。データ通信時において、適応等化器３３は、その出力が「＋３０」から「−３０」までの３１個の信号点のどれに最も近いかを判定し、判定した信号レベルを理想信号として用いる。なお、トレーニング信号は固定長であるため、トレーニング信号終了のタイミングは、トレーニング信号受信開始から所定シンボル経過後となる。なお、フィルタの構成や適応アルゴリズムは、受信信号を自動的に等化するものであればどのようなものでも構わない。

教師信号生成部３４は、ヘッダ信号検出部３２がヘッダ信号を検出することに応じて、トレーニング信号と同じ信号系列である教師信号を適応等化器３３に出力する。

等化判定部３５は、トレーニング信号終了のタイミングで、適応等化器３３によって等化された信号と教師信号生成部３４によって生成された教師信号とに基づいて、適応等化器３３が所望の等化性能を満足しているか否かを判定する。例えば、教師信号の信号点に対する、等化された信号の信号点の標準偏差が所定範囲に入っているか否かを判定する。なお、等化判定部３５における判定の条件は等化の度合いを判断することができるものであればどのようなものでもよく、例えば、誤差の最大値や誤り率を用いたものでもよい。

等化判定部３５による判定結果は、送信データ選択部２２および接続機器１１に伝えられる。これによって、接続機器１１は、判定結果に基づいて通信を行うことが可能となる。所望の等化性能を満たせていないと判定された場合、送信データ選択部２２は一定時間データ送信を停止し、その後、データ伝送装置１は再起動する。

また、等化判定部３５により所望の等化性能が得られていないと判定された場合、適応等化器３３は、フィルタ係数の収束速度（等化の適応速度）を調整するパラメータ（以下、調整パラメータと呼ぶ）を変更して再トレーニングを行う。調整パラメータの値を変更して再トレーニングすることによって、前回のトレーニング時以上の等化性能を実現する可能性を高めるのである。また、上述したように、トレーニング信号は、複数回連続して送信される。このとき、適応等化器３３は、調整パラメータの値をトレーニング信号ごとに変更して複数回トレーニングを行う。そして、当該複数回のトレーニングが終了すると、適応等化器３３は、後述する信号等化判定部３５の判定結果が最も良かった回の調整パラメータを採用する。初期設定の調整パラメータの値が適切でない場合、何度かトレーニングを行ううちに、所望の等化性能が得られていないと等化判定部３５によって判定されることがある。ここで、一度に複数回のトレーニングを行うことによって、適切でない調整パラメータの値を再トレーニングによって変更するまでの時間を短縮することができる。

以下、本実施の形態に係るデータ伝送装置における動作を、図８および図９を用いて説明する。図８は、マスタに設定されたデータ伝送装置の動作を示すフローチャートであり、図９は、スレーブに設定されたデータ伝送装置の動作を示すフローチャートである。なお、図８および図９においては、データ通信を開始するまで、すなわち、送信すべき送信データが送信側から受信側へ送信されるまでの動作を主に示す。なお、図１に示したように、データ伝送装置１ａがマスタ、他のデータ伝送装置１ｂ〜１ｆがスレーブであり、各データ伝送装置のうちの特定のデータ伝送装置の構成要素を示す場合は、それぞれの参照符号にａ〜ｆを付与する。また、各データ伝送装置の任意のデータ伝送装置の構成要素を示す場合は、参照符号にａ〜ｆを付与せずに記載するものとする。

図８において、まず、データ伝送システムに接続された全てのデータ伝送装置１ａ〜１ｆの電源がオンされることによって、データ伝送システムのパワーがオンになる（ステップＳ１１およびＳ５１）。このステップＳ１１およびＳ５１によって、ステップＳ１２およびＳ５２以降の処理が開始される。ステップＳ１２およびＳ５２以降の処理を開始するトリガとなる処理は、データ伝送システム全体の電源がオンされる他に、データ伝送システムのリセット状態を解除する処理等でもよい。

ステップＳ１１の次に、マスタのデータ伝送装置１ａは、自装置の基準クロックとの同期を確立した後、同期が確立したクロックを用いてロック信号を送信する（ステップＳ１２）。すなわち、送信データ選択部２２ａは、ロック信号生成部２３ａによって生成されたロック信号を信号送信部２１ａに出力し、信号送信部２１ａは当該ロック信号をアナログ信号に変換して伝送路８ａに送出する。

一方、スレーブのデータ伝送装置１ｂは、上記ステップＳ５１の次に、前段のデータ伝送装置１ａから送信されてくるロック信号を受信するために待機する。すなわち、ロック信号を受信したか否かの判定を所定時間間隔で行う（ステップＳ５２）。この判定は、ロック信号を受信するまで所定時間間隔で行われる。そして、データ伝送装置１ａからのロック信号が受信される（ステップＳ５２でＹＥＳ）と、次のステップＳ５３が行われる。

ステップＳ５３において、データ伝送装置１ｂは、受信したロック信号を用いてクロック同期処理を行う。データ伝送装置１ａから送信されてきたロック信号は、データ伝送装置１ｂの信号受信部３１ｂで所定の処理が施されて、クロック再生部４ｂに出力される。クロック再生部４ｂは、入力されたロック信号に含まれるクロック成分を再生する。クロック再生部４ｂは、周期的に、一定期間のシンボルを用いて間欠的にクロック再生を行う。クロック再生を行うタイミングは、クロック再生部４ｂが自走で動作したタイミングとなる。

クロック再生部４ｂは、クロック同期が確立すると、クロック同期が確率した旨を示す信号ＳＹを送信データ選択部２２ｂに出力する。送信データ選択部２２ｂは、信号ＳＹを受け取るとロック信号を出力する（ステップＳ５４）。ステップＳ５４によって、データ伝送装置１ｂから後段のデータ伝送装置１ｃにロック信号が送信される。スレーブのデータ伝送装置１ｃ〜１ｆにおいても、データ伝送装置１ｂの動作として説明した上記ステップＳ５２〜Ｓ５４の処理がデータ伝送装置１ｂと同様に行われる。そして、データ伝送装置１ｆは、ロック信号をマスタのデータ伝送装置１ａに送信する。

データ伝送装置１ａは、上記ステップＳ１２の後、前段のデータ伝送装置１ｆから送信されてくるロック信号を受信するために待機する。すなわち、ロック信号を受信したか否かの判定を行う（ステップＳ１３）。この判定は、ロック信号を受信するまで所定時間間隔で行う。そして、データ伝送装置１ｆからのロック信号が受信される（ステップＳ１３でＹＥＳ）と、次のステップＳ１４が行われる。ステップＳ１４の処理は、上記ステップＳ５３の処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。ここまでの初期化動作によって、データ伝送システムにおけるクロック同期処理が完了する。

次に、マスタのデータ伝送装置１ａは、ヘッダ信号およびトレーニング信号を後段のデータ伝送装置１ｂに送信する（ステップＳ１５）。具体的には、送信データ選択部２２ａは、上記ステップＳ１４のクロック同期処理の完了を確認すると、まず、ヘッダ信号を出力する。すなわち、送信データ選択部２２ａは、ヘッダ信号生成部２４ａによって生成されたヘッダ信号を信号送信部２１ａに出力する。続いて、ヘッダ信号を送信する処理を行ってから所定時間が経過した後、送信データ選択部２２ａは、トレーニング信号を送信する処理を行う。すなわち、送信データ選択部２２ａは、トレーニング信号生成部２５ａによって生成されたトレーニング信号を信号送信部２１ａに出力する。なお、本実施の形態においては、トレーニング信号は複数回連続して送信される。また、上述したようにヘッダ信号は固定長であるため、トレーニング信号を送信する処理への切り替えは、時間経過に基づいて自動的に行われる。送信データ選択部２２ａから出力されたヘッダ信号およびトレーニング信号は、信号送信部２１ａにおいて所定の処理が施された後、後段のデータ伝送装置１ｂへ送信される。

一方、スレーブのデータ伝送装置１ｂは、上記ステップＳ５４の処理の後、前段のデータ伝送装置１ａから送信されてくるヘッダ信号を受信するために待機する。すなわち、ヘッダ信号を受信したか否かの判定を行う（ステップＳ５５）。この判定は、ヘッダ信号を受信するまで所定時間間隔で行う。

ここで、ヘッダ信号が受信された際にスレーブのデータ伝送装置１ｂで行われる処理について詳述する。データ伝送装置１ａから送信されてきたヘッダ信号は、データ伝送装置１ｂのデータ受信部３１ｂで所定の処理が施されてヘッダ信号検出部３２ｂに出力される。ヘッダ信号検出部３２ｂは、ヘッダの検出が完了すると、ヘッダ信号を検出した旨を示す信号を送信データ選択部２２ｂ、クロック再生部４ｂ、および教師信号生成部３４ｂに出力する。クロック再生部４ｂでは、ヘッダ信号が検出されたタイミングに応じて、トレーニング信号および送信データ信号に挿入されているクロック同期パターンの受信タイミングを検出する。すなわち、ヘッダ信号の後に送信されてくる信号については所定のシンボル毎にクロック同期パターンが含まれるので、ヘッダ信号の受信を検出することにより、クロック同期パターンの受信タイミングに対して同期することができる。なお、ヘッダ信号が検出されるまでの間は、クロック再生部４ｂは自走のタイミングでクロック再生を行っているため、ヘッダ信号がクロック再生に用いられる場合もあるが、上述のとおりヘッダ信号にもクロック成分が含まれているため、クロック同期が外れる等の誤動作を防止することができる。以上に示したヘッダ信号の受信処理が終了すると、次のステップＳ５６が行われる。

次に、データ伝送装置１ｂは、ヘッダ信号およびトレーニング信号を後段のデータ伝送装置１ｃへ送信する（ステップＳ５６）。なお、ステップＳ５６で行われる処理は、上記ステップＳ１５と同様であるので、詳細な説明を省略する。

また、教師信号生成部３４ｂは、ヘッダ信号検出部３２ｂからヘッダ検出を示す信号を受け取ることに応じて、トレーニング信号と同じ信号系列である教師信号を生成して適応等化器３３ｂおよび等化判定部３５ｂに出力する。適応等化器３３ｂは、信号受信部３１ｂから入力されたトレーニング信号および教師信号を用いてトレーニングを行う（ステップＳ５７）。すなわち、信号受信部３１ｂによって受信された信号が、データ送信装置１ａにおいて送信されたときの元の信号になるように、フィルタ係数を更新する。また、適応等化器３３ｂは、信号受信部３１ｂから入力されたトレーニング信号をフィルタ係数に従って等化する。等化されたトレーニング信号は、等化判定部３５ｂに出力される。なお、１回のトレーニング信号は固定長であるので、トレーニング信号の送信および適応等化器のトレーニング処理の終了は、時間経過に基づいて自動的に行われる。

１回のトレーニングが終了すると、等化判定部３５ｂは、適応等化器３３ｂによって等化されたトレーニング信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する（ステップＳ５８）。すなわち、等化判定部３５ｂは、適応等化器３３ｂによって等化されたトレーニング信号と教師信号生成部３４ｂによって生成された教師信号とを用いて等化判定を行う。等化判定は、例えば、教師信号における各理想信号点（教師信号における各シンボルの位置）に対するトレーニング信号におけるシンボル位置の各信号点の標準偏差を用いて行われる。すなわち、標準偏差が予め定められた所定範囲の値である場合、判定条件を満たす範囲で等化されていると判定し、標準偏差が予め定められた所定範囲の値をとらない場合、判定条件を満たす範囲で等化されていないと判定する。

なお、ステップＳ５８の判定は、所望の等化性能が得られているか否かを判定する方法であれば、どのような方法であってもよい。例えば、上記の他に、等化後のトレーニング信号のエラー率を用いて判定してもよいし、トレーニング信号と教師信号との差分（誤差）を用いて判定してもよいし、発散しているか否かを判定するようにしてもよい。また、本実施の形態においては、教師信号生成部３４によって教師信号を生成したが、他の実施の形態においては、教師信号の理想信号点を示すデータのみを記憶しておき、当該データとトレーニング信号とを比較することによってステップＳ５８の判定を行うようにしてもよい。また、教師信号生成部３４およびトレーニング信号生成部２５は、同一の構成として実現されてもよい。

ステップＳ５８の後、データ伝送装置１ｂは、トレーニングを終了するか否かを判定する（ステップＳ５９）。すなわち、連続して送信されてくる複数のトレーニング信号の全てについてトレーニングを行ったか否かを判定する。ステップＳ５９において、トレーニングを終了しない場合、適応等化器３３ｂは、上記調整パラメータの値を変更する（ステップＳ６０）。なお、当該調整パラメータの変更後の値は予め定められている。また、適応等化器３３ｂは、フィルタ係数の値を初期状態に戻す。このステップＳ６０の後、ステップＳ５８の処理、すなわち、トレーニングが再度行われる。このトレーニングにおいては、前回のトレーニングにおいて用いられたトレーニング信号の次に送信されてくるトレーニング信号が用いられる。そして、ステップＳ５８の次のステップＳ５９において、再度行われたトレーニングに対して等化判定が再度行われる。以上のように、適応等化器３３ｂは、信号受信部３１ｂによって受信されるトレーニング信号毎にトレーニングを行う。

一方、ステップＳ５９において、トレーニングを終了する場合、ステップＳ５８の等化判定において少なくとも１回は判定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ６１）。ステップＳ６１の判定において、少なくとも１回は判定条件が満たされたと判定された場合、データ伝送装置１ｂは、データ通信を行う（ステップＳ６２）。すなわち、信号受信部３１ｂによって送信データ信号が受信され、受信された送信データ信号は適応等化器３３ｂによって等化されて接続機器１１ｂに出力される。このとき、適応等化器３３ｂは、等化判定部３５ｂの判定結果が最も良かったときの調整パラメータの値およびフィルタ係数の値を採用して、送信データ信号の等化を行う。つまり、適応等化器３３ｂは、送信データ信号を等化するために用いる調整パラメータの値を、等化判定部３５ｂによる判定の結果に基づいて決定する。

一方、ステップＳ６１の判定において、上記等化判定において判定条件が満たされたと１回も判定されなかった場合、データ伝送装置１ｂは、調整パラメータの値を再設定する（ステップＳ６３）。ここで、適応等化器３３ｂは、上記ステップＳ５８で変更した値とは異なる値を再設定する。典型的には、ステップＳ６３で再設定される値は、より確実に発散を防止するため、ステップＳ５８で変更した値よりも等化の適応速度が遅くなるような値を設定する。また、適応等化器３３ｂは、フィルタ係数を初期状態の値に戻す。次に、データ伝送装置１ｂは、所定時間の間、データの送信を停止する（ステップＳ６４）。ステップＳ６４の後、データ伝送装置１ｂは、ステップＳ５２に戻って処理を行う。

なお、他のスレーブのデータ伝送装置１ｃ〜１ｆにおいても、データ伝送装置１ｂの動作で説明した上記ステップＳ５５〜Ｓ６４の処理が行われる。マスタのデータ伝送装置１ａは、上記ステップＳ１５の処理の後、前段のデータ伝送装置１ｆから送信されてくるヘッダ信号を受信するために待機する。すなわち、ヘッダ信号を受信したか否かの判定を行う（ステップＳ１６）。なお、この判定は、ヘッダ信号を受信するまで所定時間間隔で行われる。そして、データ伝送装置１ｆから送信されてきたヘッダ信号を受信すると、処理を次のステップＳ１７へ進める。なお、ステップＳ１６で行われる処理は、上記ステップＳ５５と同様であるので、詳細な説明を省略する。また、ステップＳ１７〜Ｓ２４の処理は、上記ステップＳ５７〜Ｓ６４と同様であるので、詳細な説明を省略する。

ここで、データ伝送装置１は、当該所定時間の間データが受信されない場合、データの送信を当該所定時間の間停止し、適応等化器の調整パラメータ以外を電源投入時の初期状態へ戻して再起動する。したがって、あるデータ伝送装置１の適応等化器３３が所望の等化性能を満たせていない場合には、当該データ伝送装置からのデータの送信を所定時間の間停止される。この結果、後段に接続されているデータ伝送装置１は次々とデータの送信を停止し、最終的にはリング・トポロジで接続されている全てのデータ伝送装置１が再起動され、上記調整パラメータを除いて電源投入時の初期状態へ戻ることとなる。この後、マスタのデータ伝送装置１はステップＳ１２から、スレーブのデータ伝送装置１はステップＳ５２から上述の一連のステップを再び行う。ここで、再度行われるステップＳ１２およびＳ５２以降の処理においては、所望の等化性能が得られていないと判定された適応等化器３３の調整パラメータの値は、ステップＳ２３またはＳ６３の処理によって変更されている。したがって、再度行われるトレーニングでは前回のトレーニングとは異なる等化性能を得ることが期待できる。

以上のように、本実施の形態によれば、適応等化器において所望の等化性能が得られなかった結果、トレーニングを最初からやり直す際、適応等化器のパラメータの値が変更される。したがって、再度のトレーニングを行う際には、所望の等化性能が得られる可能性が前回よりも高くなるので、従来よりも早く適応等化器のフィルタ係数を収束させることができる。

また、本実施の形態によれば、トレーニング信号を複数回連続して送信し、トレーニング信号毎に異なる値の調整パラメータを用いてトレーニングを行う。そして、トレーニング信号を送信した回数だけ行われる等化判定のうち、最も良い結果が得られたときの調整パラメータを用いてデータ通信が行われる。したがって、システム全体をリセットしてトレーニングを最初からやり直す可能性が低くなるので、従来よりも早く適応等化器のフィルタ係数を収束させることができる。

なお、上記実施の形態において、再トレーニングの上限回数や時間制限を設定することが望ましく、設定しない場合はトレーニングの終了時間は保障されない。

以上のように、本発明にかかるデータ伝送装置は、例えば複数のデータ伝送装置によってネットワークを構成するシステムにおいて、適応等化器をより早く収束させることができるデータ伝送装置を提供すること等を目的として利用することができる。

本発明の実施の形態における複数のデータ伝送装置により構成されたデータ伝送システムのブロック図 本実施の形態におけるデータ伝送装置の構成を示すブロック図 本実施の形態における１６値マッピングのマッピングテーブル 本実施の形態における送信データ信号のフレームフォーマット 本実施の形態におけるロック信号の伝送波形の例 本実施の形態におけるヘッダ信号の伝送波形の例 本実施の形態における多値判定の判定テーブル 図１のデータ伝送システムにおいてマスタに設定されたデータ伝送装置において行われる動作を示すフローチャート 図１のデータ伝送システムにおいてスレーブに設定されたデータ伝送装置において行われる動作を示すフローチャート

符号の説明

１ データ伝送装置
２ 送信処理部
３ 受信処理部
４ クロック再生部
１１ 接続機器
２１ 信号送信部
２２ 送信データ選択部
２３ ロック信号生成部
２４ ヘッダ信号生成部
２５ トレーニング信号生成部
３１ 信号受信部
３２ ヘッダ信号検出部
３３ 適応等化器
３４ 教師信号生成部
３５ 等化判定部
８ 伝送路

Claims (10)

1. 伝送路を介してデータ送信装置と接続されるデータ受信装置であって、
   前記データ送信装置から送信されてくる信号を受信する信号受信部と、
   前記信号受信部によって受信された信号を、前記データ送信装置において送信されたときの元の信号になるようにフィルタ係数を適応的に変化させて等化する適応等化部と、
   前記適応等化部によって等化された等化信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する等化判定部とを備え、
   前記適応等化部は、前記等化判定部によって前記等化信号が所定の条件で等化されていないと判定された場合、前記フィルタ係数の収束速度を調整するパラメータの値を変更して、前記データ送信装置から再度送信されてくる信号に対して再度の等化を行う、データ受信装置。
2. 前記データ送信装置から送信されてくる信号には、所定の信号パターンを有するトレーニング信号が含まれており、
   前記データ受信装置は、前記トレーニング信号と同じ信号パターンを有する教師信号を生成する教師信号生成部をさらに備え、
   前記適応等化部は、前記フィルタ係数を前記教師信号に基づいて変化させる、請求項１に記載のデータ受信装置。
3. 前記等化判定部は、前記適応等化部によって等化された等化トレーニング信号と前記教師信号との誤差に関する条件を前記判定条件とする、請求項２記載のデータ受信装置。
4. 前記等化判定部は、前記教師信号に対する前記等化トレーニング信号の標準偏差に関する条件を前記判定条件とする、請求項２記載のデータ受信装置。
5. 前記データ送信装置は、前記トレーニング信号を複数回連続して送信した後、送信すべきデータを含む送信データ信号を送信し、
   前記適応等化部は、前記信号受信部によって受信されるトレーニング信号毎に前記パラメータの値を変更して前記フィルタ係数を変化させる処理を行い、送信データ信号を等化するために用いるパラメータの値を前記等化判定部による判定の結果に基づいて決定する、請求項２に記載のデータ受信装置。
6. 前記等化判定部は、前記等化信号の発散状態に関する条件を前記判定条件とする、請求項１または２に記載のデータ受信装置。
7. 前記データ受信装置には、当該データ受信装置を介してデータを受信する接続機器が接続されており、
   前記等化判定部は、判定の結果を前記接続機器に通知する、請求項１から６のいずれかに記載のデータ受信装置。
8. データ送信装置と伝送路を介して接続されるデータ受信装置であって、
   前記データ送信装置は、前記トレーニング信号を複数回連続して送信した後、送信すべきデータを含む送信データ信号を送信し、
   前記データ送信装置から送信されてくる信号を受信する信号受信部と、
   前記信号受信部によって受信された信号を、前記データ送信装置において送信されたときの元の信号になるようにフィルタ係数を適応的に変化させて等化する適応等化部と、
   前記適応等化部によって等化されたトレーニング信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する等化判定部とを備え、
   前記適応等化部は、前記フィルタ係数の収束速度を調整するパラメータの値を前記トレーニング信号毎に変更して前記フィルタ係数を更新する処理を行い、前記送信データ信号を等化するために用いるパラメータの値を前記等化判定部による前記トレーニング信号毎の判定結果に基づいて決定する、データ受信装置。
9. 他のデータ伝送装置と伝送路を介して接続されるデータ伝送装置であって、
   所定の信号パターンを有するトレーニング信号を生成するトレーニング信号生成部と、
   前記トレーニング信号を含む信号を他のデータ伝送装置に送信する信号送信部と、
   前記他のデータ伝送装置から送信されてくる信号を受信する信号受信部と、
   前記トレーニング信号と同じ信号パターンを有する教師信号を生成する教師信号生成部と、
   前記信号受信部によって受信された信号を、前記データ送信装置において送信されたときの元の信号になるように前記教師信号に基づいてフィルタ係数を適応的に変化させて等化する適応等化部と、
   前記適応等化部によって等化された等化信号が、予め定められた所定の判定条件を満たす範囲で等化されているか否かを判定する等化判定部とを備え、
   前記適応等化部は、前記等化判定部によって前記等化信号が所定の条件で等化されていないと判定された場合、前記フィルタ係数の収束速度を調整するパラメータの値を変更して、前記データ送信装置から再度送信されてくる信号に対して再度の等化を行う、データ伝送装置。
10. 前記データ伝送装置は、他のデータ伝送装置とリング型のネットワークによって接続されており、
    前記信号送信部は、前記信号受信部で所定時間信号が受信されない場合、または、前記等化判定部によって前記等化信号が所定の条件で等化されていないと判定された場合、信号の送信を当該所定時間の間停止する、請求項９に記載のデータ伝送装置。
    
    

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