JP3168729B2 - 自動等化回路 - Google Patents

自動等化回路

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JP3168729B2
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタルデータ通信や
記録装置で復調に用いられる等化器の、タップ係数を入
力信号の歪にあわせて自動的に補正し、アナログ回路で
実現可能な自動等化回路を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】タップ係数Cj(j=0,・・・,n)の
トランスバーサルフィルタに入力系列{ak}を加えた
ときの出力rkは、(数1)のようになる。
【0003】
【数1】
【0004】次に、フィルタ出力rkと理想出力skの近
似の良さを表す評価関数として、両者の2乗平均誤差を
求める。平均操作をE[・]として(数2)のようにな
る。
【0005】
【数2】
【0006】最大傾斜法によれば、タップ係数を最適値
に近づけるには、(数3)にしたがって係数を更新すれ
ば良い。
【0007】
【数3】
【0008】dD/dCjは(数2)を用いて、次のよ
うになる。
【0009】
【数4】
【0010】よって、(数3)は
【0011】
【数5】
【0012】となる。3タップトランスバーサルフィル
タに(数5)を適応したものを図7に示す。図7におい
て、401,402は遅延素子、403,404,40
5は係数乗算器、406は加算器、407は比較器、4
09は引算器、410,411,412は乗算器、41
3,414,415は積算器である。
【0013】入力信号は遅延素子401,402と係数
乗算器403,404,405と加算器406により構
成されるトランスバーサルフィルタを通過した後、比較
器407によって検出点での参照値skを求め、引算器
409によりトランスバーサルフィルタ出力rkと上記
参照値skとの誤差ekを求める。
【0014】この誤差と遅延線出力との積ek・ak-j
乗算器410,411,412によって求め、積算器4
13,414,415で積算し、適当な係数がかけられ
たものを増分として、タップ係数Cjを更新する。
【0015】上記操作を何回も繰り返すことにより、誤
差が減少する方向にタップ係数が変化し、トランスバー
サルフィルタより等化された出力を得ることができる
(参考文献:電子通信学会「ディジタル信号処理」,1
1.適応ディジタル信号処理と自動等化)。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、参照値skは比較器407によって求めるた
め、検出点でのみ有効な値になる。そのため検出点タイ
ミング用のPLLクロックによって、系全体の動作を制
御する必要がある。この検出点タイミングで係数更新を
行う回路系はディジタル回路でしか実現できず、ハード
ウェア規模の増大をまねいている。また、検出点タイミ
ングでのみ係数更新を行うため、全時間で係数更新を行
うよりも係数の収束が遅いという問題点を有していた。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明の自動等化回路では、Nタップのトランスバー
サルフィルタと、トランスバーサルフィルタの出力を入
力とする第1および第2の比較回路と、第1および第2
の比較回路の出力を加算する加算器と、加算器の出力と
トランスバーサルフィルタの出力の差を求める第1の引
算器と、第1の引算器の出力とトランスバーサルフィル
タの各段の出力を入力とするN個の乗算器と、N個の乗
算器の出力をそれぞれ平滑するN個の平滑回路とを備
え、N個の平滑回路の出力をNタップのトランスバーサ
ルフィルタの各段のタップ係数とし、第1および第2の
比較回路はそれぞれ、第1の比較器と、入力信号のビッ
ト反転間隔Tに等しい時間の遅延を施す遅延素子と、遅
延素子の出力を入力とする第2の比較器と、第2の比較
器の出力をリセット入力、第1の比較器の出力をセット
入力とするセットリセットフリップフロップと、セット
リセットフリップフロップの出力と第1の比較器の出力
との差を求める第2の引算器と、第2の引算器の出力を
積分する積分器とを有し、積分器の出力を第1の比較器
と第2の比較器のしきい値とし、トランスバーサルフィ
ルタの出力を第1の比較器と遅延素子に入力し、第1の
比較器の出力を第1および第2の比較回路の出力とする
ものである。
【0018】
【作用】上記手段を用いて構成される本発明の自動等化
回路は、すべてアナログ回路で実現することが可能であ
り、従来のディジタル自動等化回路より少ないハードウ
ェアで実現できる。また、全時間で係数更新を行うた
め、検出点でのみ係数更新を行う従来のディジタル自動
等化回路よりも係数の収束がはやい。
【0019】
【実施例】本発明の自動等化回路の前提技術を第1の実
施例として図1,図2を用いて説明する。まず、図1は
3タップトランスバーサルフィルタに本発明を適用した
ものである。図1は従来の技術の説明に用いた図7の積
算器413,414,415を、平滑回路113,11
4,115に置き換え、コンパレータ119と加算器1
08を追加したものになっている。
【0020】図2を用いて図1の動作を説明する。図2
の(1)は3タップトランスバーサルフィルタを構成す
る101〜106の最終段の加算器106の出力、図2
の(2)は正側のしきい値を持つコンパレータ107の
出力、図2の(3)は負側のしきい値を持つコンパレー
タ119の出力である。
【0021】図2の(4)は後段の加算器108の出力
であり、その周波数特性はコンパレータ107,119
の出力パルス幅を信号のビット反転間隔Tに等しく設計
すれば、図2の(5)のようになり、周波数1/T以下
ではコサインロールオフファクタ1のスペクトルに近似
したものとなる。
【0022】よって、この加算器108の出力とトラン
スバーサルフィルタの最終段の加算器106の出力の差
をとれば、検出点のみでなく全てのタイミングで有効な
誤差信号を得ることができる。
【0023】これにより、比較器109および、それに
続く乗算器110〜112、平滑回路113〜115を
連続時間で動作するアナログ回路で構成することがで
き、従来例に示したようなディジタル回路で構成したも
のよりも回路規模を小さくすることができる。
【0024】また、全てのタイミングで誤差信号を得
て、タップ係数の更新を行うことができるため、タップ
係数の収束もはやくなる。
【0025】なお、平滑回路113,114,115は
ローパスフィルタや積分器で構成され、そのゲインやゲ
インゼロ点周波数によって、系の残留誤差や応答速度を
調整することができる。
【0026】また、図1は3タップのトランスバーサル
フィルタでの実施例だが、4タップ以上でも同様の構成
で実現できる。
【0027】次に、本発明の第2の実施例を図3,図4
を用いて説明する。図3は図1の構成に遅延素子21
9、波線で囲んだ回路ブロック226,229を加えた
ものである。回路ブロック226,229は、コンパレ
ータ207,228の出力パルス幅を信号のビット反転
間隔Tに等しくなるように、そのしきい値を最適に保つ
ものである。
【0028】プラス側のコンパレータ207のしきい値
を最適に保つ回路ブロック226の動作を図4を用いて
説明する。図4において、(1)が201〜206によ
って構成される3タップトランスバーサルフィルタの出
力とすると、時間Tの遅延量を持つ遅延素子219の出
力は(2)となる。図中破線で示したしきい値で打ち抜
いて、コンパレータ207の出力が(3)、コンパレー
タ220の出力が(4)となり、その後段のセットリセ
ットフリップフロップ221の出力は(5)となる。こ
のセットリセットフリップフロップ221とコンパレー
タ207の差をとる減算器222の出力は(6)のよう
に、コンパレータ207の出力(3)のパルス幅がTよ
り広ければ、Tとの差のパルス幅を持つ正のパルスにな
り、Tより狭ければ、Tとの差のパルス幅を持つ負のパ
ルスになる。これを積分器223に通した出力が(7)
であり、コンパレータ207,220のしきい値に用い
れば、出力のパルス幅がTより広い場合、その分しきい
値が大きくなるためパルス幅は減少し、出力のパルス幅
がTより狭い場合、その分しきい値が小さくなるためパ
ルス幅は増加する。
【0029】また、マイナス側のコンパレータ228の
しきい値を最適に保つ回路ブロック229も同一構成で
同一動作である。
【0030】このようにして、入力信号の振幅が変化し
てもコンパレータの出力パルス幅は自動的にTに保た
れ、第1の実施例に述べたように周波数1/T以下でコ
サインロールオフファクタ1のスペクトルに近似した基
準波形を得ることができる。
【0031】次に、本発明の第3の実施例を図5を用い
て説明する。図5は図3の構成に加算器330を追加し
たものである。(1,0,−1)のパーシャルレスポン
ス系列は復調に1+Dのデコーダを必要とする。これは
元の信号とそれを信号のビット反転間隔と同じ時間だけ
遅らせた信号を加算するものであり、図5では遅延素子
319と加算器330で構成している。遅延素子319
を第2の実施例で述べた遅延素子219と兼用すること
によって、回路規模の減少をはかることができる。
【0032】次に、本発明の第4の実施例を図6を用い
て説明する。図6において、磁気記録媒体600には、
パーシャルレスポンス(1,0,−1)のプリコーダに
よって変調されたディジタル信号が記録されている。磁
気記録媒体600の再生信号を、信号のビット反転間隔
の1/2の遅延時間を有する遅延素子から成るサイン型
のトランスバーサルフィルタ602に通し、次に信号の
ビット反転間隔の1/2の遅延時間を有する遅延素子か
ら成るコサイン型のトランスバーサルフィルタ603に
通して波形等化を行う。そして、周波数1/T以上の高
域成分をローパスフィルタ604で除去した後、第1の
実施例の構成の自動等化回路605に通して残留する等
化誤差を除去し、更に1+Dのデコーダ606に通して
パーシャルレスポンス(1,0,−1)の再生信号を得
る。
【0033】このような構成をとれば、ヘッドのばらつ
きなど装置に起因する等化誤差は、装置の出荷時までに
トランスバーサルフィルタ602,603によって調整
し、運用時にテープ互換等によって生じる等化誤差は、
自動等化回路605によって自動的に吸収することがで
き、常に安定した再生信号を得ることができる。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明の自動等化回路は、
比較器出力のパルス幅が信号のビット反転間隔に等しく
なるように、比較器のスライスレベルを制御し、比較器
出力とトランスバーサルフィルタ出力の差を誤差信号と
することによって全時間で有効な値を持つ誤差信号を作
る。このため、全てアナログ回路で実現することが可能
であり、従来のディジタル自動等化回路より少ないハー
ドウェアで実現できる。また、全時間で係数更新を行う
ため、検出点でのみ係数更新を行う従来のディジタル自
動等化回路よりも係数の収束がはやい。
【0035】また、入力信号の振幅が変化しても、比較
器のスライスレベルを最適に保つことによって、比較器
出力のパルス幅を一定に保ち、常に理想的な基準波形を
得ることができる。
【0036】更に、(1,0,−1)のパーシャルレス
ポンス系列の復調に用いられる1+Dのデコーダの遅延
素子を他の回路と兼用することによって、回路規模を減
少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における自動等化回路の
構成を示すブロック図
【図2】同第1の実施例の動作を説明するための波形図
【図3】本発明の第2の実施例における自動等化回路の
構成を示すブロック図
【図4】同第2の実施例の動作を説明するための波形図
【図5】本発明の第3の実施例における自動等化回路の
構成を示すブロック図
【図6】本発明の第4の実施例における自動等化回路の
構成を示すブロック図
【図7】従来の自動等化回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
101,102,201,202,219,319 遅
延素子 103〜105,203〜205 係数器 106,206,227,330 加算器 107,119,207,220,228 コンパレー
タ 113〜115,213〜215 平滑回路 109,209,222 引算器 110〜112,210〜212 乗算器 223 積分器 221 セットリセットフリップフロップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H03H 17/06 635 H03H 17/06 635D 21/00 21/00 H04B 3/14 H04B 3/14 (56)参考文献 特開 昭48−17241(JP,A) 特開 昭54−54559(JP,A) 特開 昭60−75134(JP,A) 特開 昭59−22426(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 15/00 G11B 5/035 G11B 20/10 321 H03H 17/02 601 H03H 17/06 635 H03H 21/00 H04B 3/14 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3値の微分波形を入力とするNタップのト
    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を入力とする第1
    および第2の比較回路と、 前記第1の比較回路と第2の比較回路の出力を加算する
    加算器と、 前記加算器の出力と前記トランスバーサルフィルタの出
    力の差を求める第1の引算器と、 前記第1の引算器の出力と前記トランスバーサルフィル
    タの各段の出力を入力とするN個の乗算器と、 前記N個の乗算器の出力をそれぞれ平滑するN個の平滑
    回路とを備え、 前記N個の平滑回路の出力を前記Nタップのトランスバ
    ーサルフィルタの各段のタップ係数とし、 前記第1および第2の比較回路はそれぞれ、第1の比較
    器と、入力信号のビット反転間隔Tに等しい時間の遅延
    を施す遅延素子と、前記遅延素子の出力を入力とする第
    2の比較器と、前記第2の比較器の出力をリセット入
    力、前記第1の比較器の出力をセット入力とするセット
    リセットフリップフロップと、前記セットリセットフリ
    ップフロップの出力と前記第1の比較器の出力との差を
    求める第2の引算器と、前記第2の引算器の出力を積分
    する積分器とを有し、前記積分器の出力を前記第1の比
    較器と前記第2の比較器のしきい値とし、前記トランス
    バーサルフィルタの出力を前記第1の比較器と前記遅延
    素子に入力し、第1の比較器の出力を前記第1および第
    2の比較回路の出力とする 自動等化回路。
  2. 【請求項2】 入力信号が(1,0,−1)のパーシャル
    レスポンス信号であって、その復調に必要な1+Dのデ
    コーダをNタップのトランスバーサルフィルタの出力に
    接続し、前記デコーダに用いられる遅延素子を請求項1
    に記載の遅延素子と兼用することを特徴とする自動等化
    回路。
  3. 【請求項3】 パーシャルレスポンス(1,0,−1)の
    プリコーダによって変調されたディジタル信号が記録さ
    れている磁気記録媒体からの再生信号を波形等化する、
    信号のビット反転期間の1/2の遅延時間を有する遅延
    素子から成るサイン型のトランスバーサルフィルタと、
    信号のビット反転間隔の1/2の遅延時間を有する遅延
    素子から成るコサイン型のトランスバーサルフィルタ
    と、 波形等化された信号の 周波数1/T以上の高域成分を
    去し、前記Nタップのトランスバーサルフィルタに出力
    するローパスフィルタと、 前記Nタップのトランスバーサルフィルタの出力を入力
    とし、パーシャルレスポンス(1,0,−1)の再生信
    号を得る1+Dのデコーダとを有する請求項1に記載の
    自動等化回路。
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