JP2573590B2 - 自動等化器 - Google Patents

自動等化器

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動等化器に関し、特にトランスバーサル・
フィルタを用いて多値周波数シフト・キーイング信号を
等化する自動等化器に関する。
〔従来の技術〕 ディジタル信号で変調された多値周波数シフト・キー
イング(Frequency Shift Keying;FSK)信号、多値位相
シフト・キーイング(Phase Shift Keying;PSK)信号、
直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation;QA
M)信号のように同相信号と直交信号とをもつ変調信号
は、一般に、伝送路で同相歪の外直交歪をも受ける。
第2図は、このような変調信号を伝送する伝送路の伝
達関数を説明するための説明図である。
第2図(a)に示すように同相信号・直交信号を送端
においてXp・Xq,受端において▲X ▼・▲X
とすると、伝送路の伝達関数T(w)は同送伝達関数Hp
(w)・直交伝達関数Hq(w)を用いて第2図(b)の
ように表現できる。同送伝達関数Hp(w)の1からのず
れが同相歪、直交伝達関数Hq(w)の0からのずれが直
交歪に発生する。T(w)・Hp(w)・Hq(w)は、い
ずれも一般に時間的に変化する関数である。
第2図に示す伝達関数T(w)(の伝送路)で歪を受
けた多値PSK信号・QAM信号を等化するのに複素形のトラ
ンスバーサル・フィルタ(Transversal Filter)を用い
た自動等化器が使用されている。
多値PSK信号やQAM信号は (Xp+jXq)・ejwct ……(1) ただし (Xp+jXq):等価ベースバンド信号 wc:搬送波角周波数 t:時間 と等価低域表現でき、受端においても同相成分および直
交成分の二つのベースバンド信号が得られ、これら、二
つのベースバンド信号をそれぞれ識別して得た二つのデ
ータから伝送されたデータが再構成される。
二つのベースバンド信号のそれぞれの正規値からのず
れを表わす二つの誤差信号と二つのベースバンド信号
(または二つのデータ)との相関のとり、これら相関値
に基づきトランスバーサル・フィルタの各可変タップの
タップ係数を決定することにより、トランスバーサル・
フィルタの伝達関数E(w)が T(w)・E(w)=1 ……(2) の条件、すなわち等化の条件を満足するようにできる。
このようなタップ係数の決定アルゴリズム(等化アルゴ
リズム)として、ZF(Zero Forcing)法・MSE(Mean Sq
uate Error)法等が知られている(例えば、電子通信学
会編「ディジタル信号処理の応用」(昭56−5−20)コ
ロナ社p.160−163)。
ところで、多値FSK方式は変復調器が簡単になるので
広く使用されている。多値FSK信号も、複素形のトラン
スバーサル・フィルタを用いた自動等化器で等化できる
はずである。しかか、多値FSK方式は非直線変調方式の
一種であり、(1)式のような等価低域表現ができず、
受端においてもベースバンド信号を同相成分・直交成分
に分けて得ることはできない。そのため、従来知られた
等化アルゴリズムが適用できないので、多値FSK信号を
等化できる、複素形のトランスバーサル・フィルタを用
いた自動等化器は従来提案されていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上説明したように複素形のトランスバーサル・フィ
ルタを用いた従来の自動等化器は、多値FSK信号を等化
できないという欠点がある。
本発明の目的は、上記欠点を解決して複素形のトラン
スバーサル・フィルタを用い、しかも多値FSK信号を等
化できる自動等化器を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の自動等化器は、2値を含む多値周波数シフト
・キーイング信号を自動等化する自動等化器において、 センタータップと(n−1)個(nは3以上の奇数)
の同相可変タップ及び(n−1)個の直交可変タップと
を有するn段の複素形のトランスバーサル・フィルタ
と、 前記トランスバーサル・フィルタの出力信号を弁別し
て得たベースバンド信号と前記ベースバンド信号を識別
して得られたデータとの誤差信号を検出する誤差信号検
出手段と、 前記誤差信号を入力し前記ベースバンド信号の正規値
からのズレが最小となるように前記可変タップ毎にタッ
プ係数を決定する[2・(n−1)+1]個のタップ係
数決定回路とを有し、 前記タップ係数決定回路は、前記誤差信号と摂動法に
基づき発振する摂動発振器の出力との掛け算をする第1
の掛け算器と、 前記摂動発振器の出力と前記誤差信号を低減ろ波器を
通した信号とを掛け算する第2の掛け算器と、 前記第1の掛け算器の出力を積分する積分器と、 前記積分器の反転信号と前記第2の掛け算器の出力と
を加える加算器とを有し、 前記加算器の出力を前記トランスバーサル・フィルタ
の可変タップの係数とすることを特徴とする。
〔実施例〕
以下実施例を示す図面を参照して本発明について詳細
に説明する。
第1図(a)は本発明の自動等化器の一実施例を用い
た受信系のブロック図、第1図(b)は第1図(a)に
おけるタップ係数決定回路の一つを示すブロック図であ
る。
第1図(a)に示す受信系は、本発明の一実施例であ
る自動等化器1と、自動等化器1が出力する出力信号S0
を入力しベースバンド信号Bを出力する弁別器2と、ベ
ースバンド信号Bを入力しデータDを出力する識別器3
とを具備して構成されている。自動等化器1は、ベース
バンド信号B・データDを入力し誤差信号E1を出力する
減算器10と、誤差信号E1を入力し誤差信号E2を出力する
全波整流器20と、誤差信号E2を入力しタップ係数Ri・Ii
を出力するタップ係数決定回路3i・4i(iは(n+1)
/2を除く1〜nの整数、ただしnは3以上の奇数)と、
入力信号Sinならびにタップ係数Ri・Iiを入力し出力信
号S0を出力するトランスバーサル・フィルタ50とを備え
て構成されている。トランスバーサル・フィルタ50はn
段の複素形であり、センター(固定)タップと、(n−
1)個と同相可変タップと、(n−1)個の直交可変タ
ップとを有している。i段目の同相可変タップ係数はRi
であり、i段目の直交可変タップのタップ係数はIiであ
る。
第1図(a)に示す受信系は、送端(図示せず)にお
いてデータDで多値FSKされた変調信号が伝送路(図示
せず)により伝送された信号である入力信号Sinからデ
ータDを得る系である。
弁別器2は、自動等化器1のトランスバーサルフィル
タ50が出力した信号S0を多値周波数弁別してベースバン
ド信号Bを出力する。識別器3は、ベースバンド信号B
を多値識別してデータDを出力する。
自動等化器1において、減算器10はベースバンド信号
BとデータD(に対応するベースバンド信号の正規値)
との差を誤差信号E1として出力する。誤差信号E1はベー
スバンド信号Bの正規値からのずれを表わす信号になっ
ている。全波整流器20は、誤差信号E1を全波整流し誤差
信号E2として出力する。タップ係数決定回路3i,4iは、
次に詳述するように、誤差信号E2に基づいて、誤差信号
E1(の絶対値)が最少になるようにタップ係数Ri.Iiを
決定する。その結果トランスバーサル・フィルタ50は、
入力信号Sinを等化し出力信号S0として出力する。
トランスバーサルフィルタ50の構成は、第1図(c)
に示される通りである。本図は一例として5段の複素系
トランスバーサルフィルタのブロック図である。同図に
おいて、入力信号Sinを帯域制限する帯域ろ波器501と、
帯域ろ波器501の出力を遅延させる遅延回路511から514
と、各遅延回路の出力を分岐して実数部の演算を行う同
相演算用重み付け回路502から506及び虚数部の演算を行
う直交演算用重み付け回路507から510と、同相演算用重
み付け回路502から506の出力と直交演算用重み付け回路
507から510の出力を各々合成する合成回路515、516と、
合成回路515、516の出力を直交合成し複素数データとし
て出力信号S0を出力する直交位相器517から構成され
る。本図に示されるように、ハードウェアの構成上、入
力信号Sinの各タップ出力に対して直接複素演算をする
のは困難なので、複素数データを各タップ出力に実数部
の演算を行う(同相部分の演算を行う)同相演算部と虚
数部の演算を行う(直交部分の演算を行う)直交演算部
にとに分けて各々の出力の合計を取った後、直交合成し
て再び複素数データに戻している。
タップ係数決定回路31は、第1図(b)に示すよう
に、角周波数ωの信号A1を発生する摂動発振器61と、
誤差信号E2を入力し信号A2を出力する低域波器62と、
信号A1・A2を入力し信号A3を出力する掛け算器63と、誤
差信号E2・信号A1を入力し信号A4を出力する掛け算器64
と、信号A4を入力する積分器65と、積分器65の出力信号
を入力し信号A5を出力する反転回路66と、信号A3・A5
入力しタップ係数R1を出力する加算器67とを有して構成
されている。
その他のタップ係数決定回路も、角周波数ωがそれ
ぞれ異なることを除いて、タップ係数決定回路31と同じ
構成である。
低域波器62は、誤差信号E2から(すべてのタップ係
数決定回路の)角周波数ωの成分を除去する。E2≧0
であるから、誤差信号E2が常に0である場合を除いて信
号A2は正になり、信号A3は信号A1と同相で変化する信号
になる。後に述べるように、信号A5も角周波数ωのよ
うな高い周波数の周期的変化はしないので、タップ係数
R1も信号A1と同相で変化する信号になる。
タップ係数R1の直流点が最適値より正側にずれている
とすると、誤差信号E1の絶対値は、タップ係数R1が角周
波数ωで正側に変化する半周期で大きくなり、負側に
変化する半周期で小さくなる。その結果、誤差信号E2
信号A1と同相の変化成分を含む。掛け算器64は誤差信号
E2を信号A1で同期検波するから、信号A4は正になり、積
分器65の出力信号は正側に増大し、更に反転回路66で極
性が反転されるので、信号A5は正側に減少する。その結
果、タップ係数R1の直流点は負側に、すなわち、最適値
の方にずれされる。逆に、タップ係数R1の直流点が最適
値より負側にずれていると、誤差信号E2の変化成分は信
号A1と逆相になり、信号A4が負になり、信号A5が正側に
増大して、タップ係数R1は最適値の方にずらされる。
以上説明したようにタップ係数決定回路31は、誤差信
号E2が常に0である場合を除いて、タップ係数R1を信号
A1と同相に変化(摂動)させ、タップ係数R1の直流点を
最適値にする。その他のタップ係数決定回路も、同様に
して、タップ係数Ri・Iiの直流点を最適値にする。すべ
てのタップ係数Ri・Iiの直流点が最適値になり、トラン
スバーサル・フィルタ50の等化が最適化されると、誤差
信号E1は0なり、誤差信号E2・信号A2・信号A3も0にな
り、タップ係数Ri・Iiの角周波数ωの成分(摂動成
分)がなくなって、トランスバーサル・フィルタ50の等
化が収束する。タップ係数Ri・Iiが伝送路の伝達関数の
変化に追従できるように角周波数ωを設定する。
角周波数ωをそれぞれのタップ係数決定回路ごとに
異ならせているので、それぞれのタップ係数決定回路の
動作が相互に干渉することはない。
上述したような摂動信号を重み付け係数に付加するこ
とによって生じた誤差信号と、摂動信号との相関をとる
ことにより最適な重み付け係数に修正していくことによ
り最適重み付け係数を得て誤差信号を零にする原理及び
動作は、特開昭57−170643号公報(特公昭63−36691号
公報)「交差偏波干渉除去回路」に詳述されている。即
ち、同公報には摂動発振器の微小出力信号をη0sinω0t
とし、誤差信号との相関値Rを求めることが記載されて
いる。また、重み付け係数ηは、この相関値を重み係数
の最適値からのズレηの極性と逆方向に増減すること
により最適重み付け係数に収束することが記載されてお
り、本願発明はこの原理に基づき構成されている。な
お、摂動の概念及び摂動として微小出力信号η0sinω0t
なる正弦波を用いることは特開昭58−13036号(特公平
4−1534号)公報に記載されている。
なお、受信系の種々のパラメータのドリフトの補償な
どに用いるため、識別器3が誤差信号E1や誤差信号E2
発生することもある。識別器3が誤差信号E1を発生して
いる場合、自動等化器1の減算器10は不要であり、誤差
信号E2を発生している場合、全波整流器20も不要であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したよりに本発明の自動等化器は、それぞれ
異なる摂動周波数の用いるタップ係数決定手段によって
摂動法により複素形のトランスバーサル・フィルタのそ
れぞれの可変タップのタップ係数を最適化するので、複
素形のトランスバーサル・フィルタによる2値を含む多
値FSK信号を等化できる効果があり、本発明の自動等化
器を多値FSK方式の通信システムに用いれば、伝送品質
を飛躍的に向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明の自動等化器の一実施例を用い
た受信系のブロック図、 第1図(b)は、第1図(a)におけるタップ係数決定
回路の一つを示すブロック図、 第1図(c)は、第1図(a)におけるトランスバーサ
ルフィルタ50の構成を示すブロック図である。 第2図は、伝送路の伝達関数を説明するための説明図で
ある。 1……自動等化器、10……減算器、20……全波整流器、
31〜3n・41〜4n……タップ係数決定回路、50……トラン
スバーサル・フイルタ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2値を含む多値周波数シフト・キーイング
    信号を自動等化する自動等化器において、 センタータップと(n−1)個(nは3以上の奇数)の
    同相可変タップ及び(n−1)個の直交可変タップとを
    有するn段の複素形のトランスバーサル・フィルタと、 前記トランスバーサル・フィルタの出力信号を弁別して
    得たベースバンド信号と前記ベースバンド信号を識別し
    て得られたデータとの誤差信号を検出する誤差信号検出
    手段と、 前記誤差信号を入力し前記ベースバンド信号の正規値か
    らのズレが最小となるように前記可変タップ毎にタップ
    係数を決定する[2・(n−1)+1]個のタップ係数
    決定回路とを有し、 前記タップ係数決定回路は、前記誤差信号と摂動法に基
    づき発振する摂動発振器の出力との掛け算をする第1の
    掛け算器と、 前記摂動発振器の出力と前記誤差信号を低減ろ波器を通
    した信号とを掛け算する第2の掛け算器と、 前記第1の掛け算器の出力を積分する積分器と、 前記積分器の反転信号と前記第2の掛け算器の出力とを
    加える加算器とを有し、 前記加算器の出力を前記トランスバーサル・フィルタの
    可変タップの係数とすることを特徴とする自動等化器。
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