JP3181577B2 - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

通信システム及び通信方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はデジタル通信に係り、特に、あらゆる誤り訂
正技法に係る理論符号化利得を実質的に実現可能なもの
とする技法に関する。
[従来技術の説明] 通信システムは、多対一あるいは一対一のいずれか、
という観点から分類されうる。一対一のシステムにおい
ては、任意のトランスミッタ/レシーバユニットが、他
の1つのトランスミッタ/レシーバユニットと通信する
のみであるが、多対一のシステムにおいては、中央トラ
ンスミッタ/レシーバユニットは、他の複数個のトラン
スミッタ/レシーバユニットと通信することが可能であ
る。通信システムは、さらに、情報の流れに基づいて区
分されうる。単方向(ユニディレクショナル)システム
においては、情報は、ある位置(ロケーション)に存在
するトランスミッタから別の位置(ロケーション)に存
在するレシーバへと流れるのみである。警報あるいは監
視システムが、この種の単方向システムの例である。他
方、双方向(バイディレクショナル)システムは、2以
上のロケーション間で、各方向とも同一の、あるいは同
一でない通信速度で情報をやりとりする。この種の分類
にかかわらず、媒体を介して伝送される情報信号を用意
するために用いられる相異なった符号化方式が数多く存
在する。レシーバユニットにおける情報信号の正確な回
復の確率を増大させるために、多くの符号化方式は、歪
補償装置や誤り訂正を用いる。
イコライザ(等化器)は、通信チャンネルにおける歪
を補償するために通信システムにおいて用いられるデバ
イスの一分類である。等化器は、広義には、固定(フィ
クスト)および調整可能(アジャタブル)の2つのカテ
ゴリーに分けられる。固定等化器においては、通信チャ
ネルの平均的な電気的特性が決定されており、固定量の
等化を行うように等化器が設計され、平均的なチャネル
の歪特性を補償する。調整可能等化器においては、当該
チャネルがモニタされており、等化器によってなされる
等化が、モニタしている時点で存在している歪特性に合
致するために必要なものとなるように変化させられる。
この種のモニタリングは、利用者によって制御された情
報シンボルが送信されている間になされ、等化器は、1
つあるいはそれ以上のシンボルが受信された後に連続的
に調整される。このような場合には、調整可能等化器
は、適応型(アダプティブ)等化器と呼称される。等化
器の調整が、所定の実質的に隔てられた時間間隔で送信
される、トレーニングシーケンスと呼称される既知のシ
ンボルシーケンスの伝送に応答してなされる場合には、
調整可能等化器はオートマチック等化器と呼称される。
誤り訂正は、ブロック符号化あるいは畳込み符号化の
いずれかによって実現される。ブロック符号化において
は、1以上の誤り訂正ビットが1以上の情報ビットより
なるブロックとともに伝送される。これらの誤り訂正ビ
ットのそれぞれは、関連するブロックにおける情報ビッ
トの値によって決定される値を有している。誤り訂正ビ
ットを伝送するというプロセスは、畳込み符号化におい
ても用いられるが、ブロック符号化とは異なり、畳込み
符号化における各誤り訂正ビットの値は、関連するブロ
ックおよび既に伝送されたある所定の数のブロックにお
ける情報ビットの関数である。
符号化利得という語は、誤り訂正の使用によって生じ
た性能の向上を意味している。これは、誤り訂正を用い
ているシステムに対する信号雑音比を、当該システムの
ビット誤り訂正を用いない場合の同一のシステムのビッ
ト誤り率と等しくなるまで悪化させる量、として定義さ
れる。この項は、あらゆるシステムに対して解析的に計
算されうるものであり、本明細書においては、このよう
に解析的に導出された量を理論符号化利得と呼称する。
誤り訂正を用いる実際のシステムにおいては、理論符
号化利得と実際の測定から決定されたものとの間に実質
的差異が存在することが観測されてきている。例えば、
ある音声帯域伝送システムにおいては、理論符号化利得
は3〜4dBであるのに対し、実測された符号化利得は1
〜2dBである。この差異は、システムの性能を目標以下
に劣化させ、特に高速伝送システムで問題となる。
この欠点を修正するための、従来技術に係る技法は、
トランスミッタにおける、順に送信されることになって
いるシンボルシーケンスの順序を並べ変える装置の利用
に集中している。レシーバにおいても、元のシンボルシ
ーケンスを回復する装置が付加される。この技法は、あ
る種のアプリケーションにおいては、満足しうる成果を
あげているが、当該技法が信号伝送に対してかなりの遅
延を加え、さらに、当然のことながら、レシーバおよび
トランスミッタの双方の回路を相当複雑にしてしまうた
めに、他の多くのアプリケーションに対しては不適当で
ある。さらに、付加された遅延および回路の複雑さは、
歪のレベルが増大するにつれてより悪化する。その結
果、従来技術に係る技法の利用は著しく制限されてい
る。それゆえ、チャネル歪の程度にかかわらずに、誤り
訂正に係る理論符号化利得を現実のシステムにおいて実
現しうる技法が開発されることが非常に望まれている。
このことが、トランスミッタおよびレシーバ回路を著し
く複雑にすることなく実現されれば、特に有益である。
[発明の概要] 本発明は、デジタル通信システムにおいて用いられる
ブロックあるいは畳込み誤り訂正技法のいずれにおいて
も符号化利得を実際に向上させうるものである。本発明
の一側面においては、当該符号化利得向上は、一対一
(ポイント・ツー・ポイント)デジタル通信システムに
おけるトランスミッタ等化の利用によって実現される。
本発明の他の側面においては、符号化利得向上は、中央
ロケーションから、あらゆるリモートロケーションへの
通信を行う一対多(マルチポイント)通信におけるトラ
ンスミッタ等化の利用によって達成される。
より詳細に述べれば、本発明の一具体例に従って、ト
レーニング(試行)シーケンスが、通信システムのレシ
ーバ内の等化器に対する最適調整量を決定するために、
用いられる。当該通信システムは、所定の誤り訂正技法
を組み込んでおり、2以上のロケーションにトランスミ
ッタ/レシーバを有し、相異なったロケーションにおけ
るトランスミッタ/レシーバは、通信媒体によって相互
に接続されている。
最適等化器調整量が決定されると、レシーバ内の等化
器は停止させられ、レシーバ等化器に対する最適調整量
が、通信媒体の他端に位置するトランスミッタ内の等化
器へ伝送される。トランスミッタ等化器は、前記媒体に
よって誘起されるのと反対方向に、伝送さるべき信号を
あらかじめ歪ませる。
本発明の別の具体例においては、トレーニングシーケ
ンスは用いられず、レシーバにおける等化器は、“ブラ
インド”等化により調整される。第1の具体例における
のと同様、生成された等化器係数はトランスミッタ等化
器に返送され、トランスミッタ等化器は、第1の具体例
におけるのと同様、伝送さるべき信号をあらかじめ歪ま
せる。
いずれの具体例においても、レシーバとトランスミッ
タの間での等化関数の交換は、レシーバデコーダへの入
力における雑音がガウシアン(ガウス型)かつ白色であ
ることを補償する。その結果、適用されている誤り訂正
に係る理論符号化利得は、本質的に実現される。有利な
ことに、本発明に係る技法は、一対一あるいは多対一配
置をとるように配置された、双方向および単方向通信シ
ステムの双方に対して適用可能である。
[実施例] 第1図において、一対一デジタル通信システム100
は、通信媒体105を介してデータステーション103および
104をそれぞれ相互に接続しているモデム101および102
を有している。本明細書において、デジタルという語
は、システム100において通信される情報がディスクリ
ートレベル(離散値)で伝送される、という概念を表現
している。媒体105は、電線、大気、光ファイバ等の形
態をとりうる。システム100はユニディレクショナルで
ありうるが、説明のため、ここではシステム100はバイ
ンディレクショナルであり、各データステーションがデ
ジタル情報を生成・受信能力を有している、ということ
が仮定されている。
各データステーションは多様な形態をとることが出来
る。例えば、それぞれのデータステーションは、データ
入力端末、ビデオディスプレイユニット、あるいはリモ
ートデータ取込みデバイス等である。モデム101および1
02は、公知の技法を用いて、媒体105を介して伝送され
るデジタル情報を準備するように機能する。各モデム
は、さらに、等化器および誤り訂正を用いる符号器/復
号器(コーダ/デコーダ)を有している(双方とも図示
されていない)。これらのデバイスは、歪が存在する場
合においても、レシーバにおける伝送された情報の回復
の妥当性を向上させる。
第2図は、本発明に係る多対一(マルチポイント)デ
ジタル通信システムの具体例を示したものであり、デー
タプロセッサ20が、中央モデム21およびリモートモデム
23a−23nを介して、データステーションのうちの1つに
関連している。この種のデータステーションは、既に第
1図におけるのと同様、各モデムは、媒体25a−25nを介
して伝送される情報を準備するよう機能する。媒体25a
−25nのそれぞれは、第1図におけるのと同様、相異な
った形態をとることが可能であり、互いに同一あるいは
相異なる。
リモートモデムから対応する通信媒体を介して伝送さ
れた信号は、中央モデム21に接続されているポーリング
デバイス22に印加される。当該ポーリングデバイスは、
媒体25a−25nのそれぞれを周期的にスキャンして、入力
信号が存在するか否かをチェックする。入力信号が存在
する場合には、ポーリングデバイスは、当該信号にロッ
クし、当該信号を中央モデム21へ接続する。伝送が完了
すると、ポーリングデバイスは媒体のスキャンを再開
し、別の入力情報が検出されるまでスキャンを継続す
る。中央モデムからある特定のリモートモデムへの信号
送信が要求される場合には、ポーリングデバイスに対し
て要求されているリモートモデムのアドレスが与えら
れ、当該デバイスは当該リモートモデムへ接続されてい
る適切な媒体を選択する。当該ポーリングデバイスの動
作は、当該ポーリングデバイス内に組み込まれたロジッ
クシーケンサユニットあるいはプロセッサによって制御
されうる、あるいは、第2図に示されているように、デ
ータプロセッサ20によって外部から制御されうる。
以上より理解されるように、データステーションが通
信媒体を介して接続されているような、ポーリングを利
用するモデム配置においては、各媒体の伝送特性は時間
とともに変化し、かつ、媒体ごとに変化しうる。このこ
とは、前記相異なった媒体が電話ネットワークの一部で
ある場合に特に生じ易くなる。このようなネットワーク
においては、通信が設定されるごとに、あるモデムを他
のモデムと相互接続している通信経路の電気的特性が、
それ以前のものと異なるものになりがちである。これら
の通信における歪および性能の劣化を防止し、かつ、そ
れらを介してのデータ伝送を最適化するために、この種
の歪を修正もしくは補償するある種の調整が必要であ
る。このため、第2図の各モデムは、さらに、誤り訂正
を行う等化器およびコーダ/デコーダを有している。
以下により詳細に記述されるように、本発明に係る1
つの具体例においては、誤り訂正を行う一対一(ポイン
ト・ツー・ポイント)あるいは多対一(マルチ・ポイン
ト)デジタルシステムにおける等化は、各モデムのトラ
ンスミッタにおける自動等化器の利用によって実現され
る。さらに、従来技術とは異なり、トランスミッタ等化
器の利用は、一方向あるいは双方向一対一システム、お
よび、多対一システムにおける中央ロケーションから一
以上のリモートロケーションへの通信に対して適用され
る。これらの等化器は、それぞれ、トレーニングシーケ
ンスの利用、すなわち、所定のシンボルのあるモデムか
ら他のモデムへの、所定の期間における伝送、によって
調節される。この期間は、トランスミッタの等化器は停
止され、トレーニングシーケンスを受信する側のモデム
における等化器が、トレーニングシーケンスの最適回復
を与えるよう調整される。その後、このようによって求
められた、レシーバ等化器の最適調整がトランスミッタ
へ通信されて、トランスミッタ内の等化器を調整するた
めに用いられる。トレーニング期間の後、受信する側の
モデムにおける等化器が停止され、等化はトランスミッ
タ等化器によって行われる。本発明の中心に位置するの
は、等化関数のレシーバからトランスミッタへの前述の
ような交換が、レシーバデコーダの入力における雑音が
ガウシアンかつ白色であることを保証する、という事実
の実現である。その結果、システムにおいて用いられて
いる誤り訂正に係る理論符号化利得が実質的に実現され
る。同様の利点が、本発明に係る別の具体例においても
存在する。当該具体例においては、トレーニングシーケ
ンスがレシーバ等化器を調整するために用いられない、
という点を除いて、上述されたものと同様の手続きがな
される。当該等化器は、トレーニングシーケンスを用い
る代わりに、ブランインド等化を利用して調整される。
すなわち、当該等化器は、受信されたその値があらかじ
め知られてはいない信号に応じて調整される。
第3図は、一方のモデムのレシーバから他方のモデム
のトランスミッタへの等化関数交換を実現するための回
路を示したものである。以下の説明のために、第1図お
よび第2図のモデムが自動等化器によって実施される直
交振幅(quadrature amplitude)変調および通常帯域等
化を用いていることが仮定される。当然、パルス符号変
調、パルス振幅変調、位相シフトキーイング等の他のあ
らゆるデジタル変調フォーマットも、本発明とともに用
いられうる。
第3図には、それぞれ、同一のトランスミッタ300お
よび350、および同一のレシーバ325および375を有する
2組のモデム330および340が示されている。モデム330
のトランスミッタ300には、スイッチ302によって、リー
ド301あるいはトレーニングシーケンスジェネレータ303
のいずれかからの2進情報が与えられる。トレーニング
期間においては、トレーニイング期間を示す制御信号に
応じて動作させられているスイッチ302が、トレーニン
グシーケンスジェネレータ303からの、所定のトレーニ
ングシーケンスを生成している2進信号を接続する。ト
レーニングシーケンスは、通常、数回反復される、ある
いは、レシーバにおける等化器が最適に調整されるまで
反復される。いずれの手続きも当業者にとって公知であ
り、ここでは詳述されない。別の場合には、スイッチ30
2は、リード301上の2進信号をエンコーダ(符号器)30
4へ接続する。
スイッチ302によって接続された2進信号は、誤り訂
正を実施するエンコーダ304に与えられる。種々の相異
なった形態で実現されうるエンコーダ304は、レシーバ
における伝送された情報の回復の信頼性を向上するため
に、所定の、ブロックあるいは畳込み誤り訂正技法を実
施する。数多くの、この種の誤り訂正技法は既知であ
る。一般に用いられている技法の一例は、トレリス符号
化として知られているものである。いずれの場合におい
ても、用いられている誤り訂正技法および入力信号がリ
ード301あるいはトレーニングシーケンスジェネレータ3
03のいずれからであるかに関わらず、エンコーダ304
は、同相(in−phase)符号化および直交(quadratur
e)符号化成分信号として知られている、一対の符号化
出力を、それぞれリード305および306上に出力する。こ
れらの符号化成分信号は、Kビットの連続したグループ
に対応して生成される。ここで、Kは整数である。K=
4およびビットレートが9600ビット/秒と仮定すると、
新たなビット群すなわちシンボル群は、毎秒9600/4すな
わち2400回受容される。1秒あたりにシンボルが生成さ
れる個数は、ボーレートとして知られているものであ
り、本明細書においてTで示されている前記ボーレート
の逆数は、ボーデュレーションあるいはボーインターバ
ル(ボー間隔)として知られているものである。前述の
アーキテクチャにおいては、前記符号化成分信号は、時
刻nTにおいてのみ変化する。振幅の離散値の組、という
形態のみをとる。ここで、nは、ボーンターバル指数を
表わす整数である。
変調器307は、同相および直交符号化成分信号に、そ
れぞれ、cosω0nTおよび−sinω0nTを乗ずる。この種の
乗算は、デジタル的に実行させることが有利であり、生
成された積は、2極スイッチ308および309を介して接続
される。スイッチ308および309は、スイッチ302を制御
しているものと同一の制御信号に応じて動作させられ
る。トレーニイングシーケンス期間には、当該スイッチ
は、変調された同相および直交成分信号を、それぞれ、
パスバンドナイキスト(Nyquist)フィルタ310および31
1へと導く。これらのフィルタは、前記成分信号のスペ
クトルを、連続する、変調されたシンボル間の干渉を最
小にするような公知の方法によって整える。他の場合に
は、スイッチ308および309は、変調された同相および直
交成分信号を、パスバンドT/4線形等化器312および313
へ導く。T/4という語は、各等化器が、ボーインターバ
ルごとに4つの変調されたサンプルに対して機能する、
等化器であることを示している。エンコーダ304が、ボ
ーインターバルごとに各等化器に対して1つのシンボル
サンプルしか与えないために、各等化器は、受信した変
調されたシンボルサンプルの後に、公知の方法で、3つ
の0を充填してボーインターバルごとに4サンプルを生
成する。T/4等化器を用いることによって、他に2組の
等化器、2組の総和器(summer)、および2組のヒルベ
ルト(Hilbert)変換フィルタを必要とせずに済むた
め、等化ストラクチャが簡潔になる。これらの付加回路
は、それぞれの符号化された成分信号における、他の符
号化された成分信号によって誘起された干渉を補償する
ために必要となる。ナイキストのサンプリング理論を満
足する他の等化器も用いられうる。もちろん、その代わ
りに、T/2等化器を用いた交互接続構造も用いられう
る。
総和器314は図示されているように、フィルタ310およ
び311の出力、あるいは等化器312および313の出力を組
合せ、QAM信号のデジタル表現を生成する。この表現
は、連続QAM波形を生成する。A/Dコンバータおよび変調
された信号スペクトルを通過させるローパスフィルタを
有する再構成フィルタ315を通過させられる。その後、
出力信号は、具体的には、伝送特性Q(t)を有するボ
ックスとして示されている通信媒体へと与えられる。
通信媒体を通過後、変調された信号は、パスバンドフ
ィルタ376によって濾波され、A/Dコンバータ377によっ
てデジタル信号に変換される。コンバータ377は、ボー
レートの4倍のクロック周波数で動作させられている。
このようにして生成されたデジタル信号は、ナイキスト
フィルタ378および379あるいはパスバンドT/4線形等化
器380および381を介して接続される。その動作が、スイ
ッチ302、308および309と同じ方式で制御されている2
極スイッチ382および383は、入力信号が等化器対あるい
はナイキストフィルタ対の等化器380および381を通じて
接続され、ナイキストフィルタ378および379はバイパス
される。等化器380および381は、それぞれ、受信された
信号のうちの同相および直交成分信号における雑音およ
び歪を低減し、トランスミッタ等化器の場合と同じく、
ボーレートの4倍でシンボルに作用する。トレーニング
期間以外は、トランスミッタにおいて実行される等化と
同様、受信された信号はナイキストフィルタ378および3
79によってそのスペクトルを整えられる。
ポーレートに同期させられたサンプラ384は、デジタ
ル信号サンプルをデジタル復調器385に与え、リード301
あるいはトレーニングシーケンスジェネレータ303から
結合された2進データより符号化された各シンボルサン
プルに続く、充填された等化サンプルを排除する。これ
らのサンプルには、デジタル復調器内でcosω0nTおよび
−sinω0nTが乗算されて、同相および直交成分信号が回
復される。エンコーダ304において用いられたものと同
一の誤り訂正技法を用いるデコーダ386は、符号化成分
信号を受信し、トランスミッタ300によって符号化され
た元の2進入力を回復する。この回復された入力は、リ
ード387上に現れる。
上述の具体例においては、トランスミッタおよびレシ
ーバにおける調整可能等化器は、それぞれ、自動等化器
であり、それ自体が特定の通信媒体に対して最適に調整
されうるものである、ということに留意されたい。それ
ぞれの調整は、各等化器の係数の値を規定することによ
って特徴づけられ、これらの値は、通信媒体の伝送特性
の時間による変化を反映するよう調整されうる。この種
の調整は、その後の別のトレーニングシーケンスの伝
送、および、レシーバ、等化器を、当該トレーニングシ
ーケンスを最適に回復するように調整することによって
実現される。
既に記述されているように、レシーバ等化器は、あら
かじめ知られているトレーニングシンボルに応じた最適
設定値に調整される。各等化器に対する最適調整が決定
されると、当該調整は、通信媒体を介して接続されてい
るトランスミッタ内の等化器に返信され、システム性能
に影響を及ぼすことなく、一方のモデムのレシーバから
他方のモデムのトランスミッタへの等化変換が実現され
る。この手続きは既知であり、以下に要約のみ示され
る。第3図に示されているように、レシーバ375内の各
等化器に対する最適係数値は、バス388を介して、モデ
ム340のトランスミッタ350に結合される。当該等化器係
数値は、モデム330内のレシーバ325に再返送され、バス
388および389を介して、トランスミッタ300内の等化器3
12および313へ再返送される。この手続きは双方向通信
システムの他の方向に対しても適用され、レシーバ325
内の等化器に対して決定された係数値がトランスミッタ
350に返送される。等化器係数がトランスミッタへ返送
される際に通過する通信媒体は、元のデジタル信号がレ
シーバに対して伝送されたのと同一の媒体、もしくは完
全に相異なった媒体である。通信システムにおけるこの
種の相異なった媒体の例は、ツイストペア線と同軸ケー
ブル、ツイストペア線と同軸ケーブルと無線、あるい
は、同軸ケーブル、ツイストペア線、および光ファイバ
ーである。
上述の、等化器係数の決定は、各伝送方向に対して独
立になされる。結果として、通信媒体の伝送特性は、そ
れぞれの伝送方向に対して相異なったものでありうる。
各モデムのトランスミッタは同一であり、それぞれ、ト
レーニングシーケンスジェネレータを有している。もち
ろん、このような、各モデムにおけるトレーニングシー
ケンスジェネレータの重複は、1つのトレーニングシー
ケンスを、双方向の伝送に係る等化器を調整するために
利用することにより、排除されうる。当該方法において
は、トレーニングシンボルは、第1のモデムから第2の
モデムへ伝送される。第2モデムにおいては、トレーニ
ングシンボルは、当該モデム内の等化器を調整するため
に利用される。その後、これらの等化器が調整されてト
レーニングシンボルが回復されると、当該シンボルは第
2モデムのトランスミッタに“ループバック”され、第
1モデムのレシーバへ返送される。当該ループバックに
より、第2モデム内の等化器を調整するために用いられ
たトレーニングシンボルが、第1モデム内の等化器を調
整するために“再利用”される。従って、各トランスミ
ッタ内にトレーニングシーケンスジェネレータが存在し
なければならない、ということはなくなる。
以上に記述された信号処理を振り返ると、等化が、ト
レーニング期間にレシーバ内で実現され、ナイキストフ
ィルタリングがトランスミッタ内で実現されることが理
解される。他の場合には、等化とナイキストフィルタリ
ングの位置が反転される、すなわち、等化がトランスミ
ッタ内で実現され、ナイキストフィルタリングがレシー
バで実現される。既に本明細書において既述されている
ように、等化関数の、レシーバからトランスミッタへの
交換は、デコーダ386の入力における雑音がガウス型お
よび白色であることを保証し、その結果、理論符号化利
得が実現されるが、ナイキストフィルタリングの、トラ
ンスミッタからレシーバへの交換は無関係に思われる。
しかしながら、以下に議論されるように、等化およびナ
イキストフィルタリングの同時交換は、等化およびナイ
キストフィルタリングの双方に対して単一のハードウェ
アストラクチャを再利用することを可能にしている。そ
れゆえ、等化およびナイキストフィルタリングの同時交
換は、それによって回路の複雑さおよび費用が低減され
るため、望ましいことである。
第3図においては、信号が、モデムのトランスミッタ
およびレシーバ内のナイキストフィルタあるいはパスバ
ンド等化器のいずれを通過するかを決定する素子として
機械的スイッチが示されているが、等化器、ナイキスト
フィルタ、およびスイッチよりなる上記組合せは、他の
同等の等化器構造によって置換されうる。最初には、ナ
イキストフィルタおよびパスバンド等化器が共通のスト
ラクチャによってデジタル的に実現され、等化あるいは
ナイキストフィルタリングは、所定のフィルタリングあ
るいは等化を実現するための適切な係数を規定すること
によって、当該ストラクチャにより実現されうる。第4
図には、共通フィルタ/等化器ストラクチャおよびメモ
リ403および404を有する、この種の具体例の一例を示し
ている。まず、トランスミッタ内の動作が記述される。
第3図において、スイッチの動作を制御するために用い
られ、トレーニング期間を示す制御信号に応じて、ナイ
キストフィルタ係数がメモリ403および404から読み出さ
れ、ストラクチャ401および402に与えられる。トレーニ
ング期間以外の場合には、等化器係数がメモリ403およ
び404より読み出され、ストラクチャ401および402に与
えられる。最適係数値は、バス389を介してメモリ403お
よび404に与えられる。ストラクチャ401および402、お
よびメモリ403および404は、モデムのレシーバ内の、サ
ンプラ384とA/Dコンバータ377との間にも配置されう
る。当該応用例においては、リード405および406を介し
ての、メモリへの係数値の更新は必要とされず、等化器
およびナイキストフィルタ係数の読み出しは、トランス
ミッタ動作に対して記述されているものの逆となる。
一対一(ポイント・ツー・ポイント)デジタル通信に
おける理論符号化利得を実現するためのオペレーション
シーケンスが第5図にまとめられている。等化交換が完
了すると、試行用ではないデータが伝送される(ステッ
プ506)。多対一通信システムにおいては、理論符号化
利得が中央モデムと接続している各回線に対して希望さ
れている場合には、ステップ501から504までが、当該各
回線に対して反復される。この場合には、中央モデム
は、各通信回線に対する最適等化器係数をストアしてい
なければならず、特定の回線に係る係数が、当該回線を
通じての伝送がなされるごとに読み出されなければなら
ない。あるいは、中央モデムと接続している複数の通信
回線のそれぞれを通じての伝送に対して、個別の等化器
が用いられる。
本発明に係る、他の具体例においては、トレーニング
シーケンスの使用を除いて、第3図および第4図に示さ
れているものと同一の装置および手続きが利用されてい
る。
よって、トレーニングシーケンスジェネレータ303およ
びスイッチ302は削除されうる。あらかじめ知られてい
るシンボルを含有するトレーニングシーケンスを用いる
代わりに、レシーバ等化器は、リード301上の、その値
があらかじめ知られていないデータ信号に応答して調整
されうる。ブラインド等化の利点は、トレーニングシー
ケンスの利用と比較して、レシーバ等化器が最適係数値
に収束するために、より長い時間間隔を必要とする。実
際、通信経路に歪が存在する場合には、等化器係数が収
束しそこなうあるいは誤った値に収束する可能性があ
る。しかしながら、ブラインド等化は、適切なシステム
アプリケーションにおいては充分に機能可能である。
本明細書においては、本発明が、上述の具体例に関し
て記述されているが、当業者にとっては、代替配置が明
らかであることに留意されたい。例えば、第1に、本発
明はモデムに関して例示されているが、本発明は誤り訂
正を用いるあらゆるデジタル通信システムに対して適用
可能である。もちろん、情報が表現しているものとは無
関係であり、デジタル情報は、例えば、音声、データ、
映像、ファクシミリ等を表現可能である。第2に、本発
明は、単一方向および双方向通信システムに対して適用
可能である。さらに、双方向通信システムにおいては、
レシーバからトランスミッタへの等化交換は、それぞれ
の伝送方向に対して、あるい一方向のみに対してなされ
うる。後者は、例えば、第1方向に対する伝送速度ある
いはシステム要求が第2方向に対するものより低く、そ
れゆえ、理論符号化利得の実現が第1方向に対して必要
でない場合も起こりうる。第3に、レシーバからトラン
スミッタへのベースバンド等化の交換が示されている
が、本発明はレシーバからトランスミッタへのベースバ
ンド等化器の交換に対しても適用されうる。加えて、ベ
ースバンド等化器に対する最適係数は、パスバンド等化
器に対するものへ変換可能で、かつその逆も可能である
ため、レシーバからトランスミッタへの等化交換は、ト
ランスミッタおよびレシーバにおける等化器が、ベース
バンド型、あるいはパスバンド型、あるいは双方の組合
せのいずれであるかに無関係に適用されうる。もちろ
ん、回路側の視点からは、双方の等化器が同一の型、す
なわちパスバンド型かベースバンド型の一方であること
が一般的には望ましい。第4に、トランスミッタおよび
レシーバとしてデジタル方式によるものを用いた例が記
述されているが、本発明の原理は、それぞれ、変調フォ
ーマットに依存して1個以上の等化器を用いるような、
デジタルもしくはアナログ方式によるトランスミッタお
よびレシーバに対して適用可能である。最後に、本明細
書に記載されている具体例においては、等化器係数が、
利用者情報に対して用いられものと同一の通信媒体によ
って送出されるが、これらの係数は、レシーバ等化器か
らトランスミッタ等化器へ別の媒体によって、あるい
は、利用者情報に対して用いられるものと同一媒体の2
次チャンネルによって結合されうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を用いる一対一デジタル通信システム
を簡潔に表現した図、 第2図は、本発明を用いる多対一デジタル通信システム
を簡潔に表現した図、 第3図は、第1図および第2図のシステムで用いられ
る、本発明に従うトランスミッタおよびレシーバ構造を
示すブロック図、 第4図は、本発明を用いる、メモリに基づくフィルタお
よび等化器構造の具体例を示すブロック図、および、 第5図は、本発明に従う等化を実現するステップを示す
流れ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジン―ダー ワン アメリカ合衆国,07724 ニュージャー ジィ イートンタウン,カントリー ク ラブ ロード27 アパートメント261 (56)参考文献 特開 昭61−181224(JP,A) 特開 昭49−46487(JP,A)

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変動する伝送特性を有する通信媒体(10
    5)を介して、第1ロケーションからただ一つの第2ロ
    ケーションへデジタル信号を伝送するポイントツーポイ
    ント通信システム(100)において、 前記第1ロケーションにある第1モデムにおいて、前記
    通信媒体内での振幅および位相歪を補償する第1調整可
    能等化器(312,313)と、 前記第2ロケーションにおいて前記第1モデムとは独立
    に信号エネルギーを送信する第2モデムにおいて、前記
    通信媒体内での振幅および位相歪を補償する第2調整可
    能等化器(380,381)と、 前記第2ロケーションで受信されたデジタル信号に応答
    して、前記振幅および位相歪を補償するのに適した、前
    記第2調整可能等化器に対する等化係数を生成し、該等
    化係数を前記第2ロケーションから前記第1調整可能等
    化器へ送信する生成送信手段(380,381,350)と、 前記第1ロケーションにおけるナイキストフィルタ(31
    0,311)と、 前記第2ロケーションにおけるナイキストフィルタ(37
    8,379)と、 いつの時点においても、前記第1調整可能等化器および
    前記第2調整可能等化器のうちのいずれか一方のみが動
    作するとともに、前記第1ロケーションにおけるナイキ
    ストフィルタおよび前記第2ロケーションにおけるナイ
    キストフィルタのうちのいずれか一方のみが動作するこ
    とを保証する制御手段とからなることを特徴とする通信
    システム。
  2. 【請求項2】前記生成送信手段は、前記等化係数を前記
    第1調整可能等化器へ前記通信媒体を介して送信するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3. 【請求項3】前記生成送信手段は、前記等化係数を前記
    第1調整可能等化器へ前記通信媒体とは別の第2通信媒
    体を介して送信することを特徴とする請求項1に記載の
    通信システム。
  4. 【請求項4】トレーニングシーケンスを生成し、該トレ
    ーニングシーケンスを前記第1ロケーションから前記第
    2ロケーションへ送信する手段(303,304,307,310,311,
    314,315)をさらに有し、 前記生成送信手段が応答する受信されたデジタル信号
    は、前記トレーニングシーケンスであることを特徴とす
    る請求項1に記載の通信システム。
  5. 【請求項5】前記第2ロケーションにおいて前記トレー
    ニングシーケンスを回復し、該トレーニングシーケンス
    を前記第2ロケーションから前記第1ロケーションへ送
    信する手段(376,377,380,381,350)と、 前記第1ロケーションで回復されたトレーニングシーケ
    ンスに応答して、前記変動する伝送特性を補償するのに
    適した、前記第1ロケーションにおける第3調整可能等
    化器に対する等化係数を生成し、該等化係数を、前記第
    1ロケーションから前記第2ロケーションにおける第4
    調整可能等化器に送信する手段(325,300)とをさらに
    有することを特徴とする請求項4に記載の通信システ
    ム。
  6. 【請求項6】前記第1ロケーションにおける前記第1調
    整可能等化器に接続された、誤り訂正機能を有する符号
    器(304)と、 前記第2ロケーションにおける前記第2調整可能等化器
    に接続された、前記誤り訂正機能を有する復号器(38
    6)とをさらに有することを特徴とする請求項1に記載
    の通信システム。
  7. 【請求項7】前記トレーニングシーケンスは、少なくと
    も一つの所定の時刻に送信され、かつ、前記制御手段
    は、それぞれの該所定の時刻において、前記第2調整可
    能等化器が機能中であるとともに前記第1調整可能等化
    器の等化機能が停止していることを保証することを特徴
    とする請求項4に記載の通信システム。
  8. 【請求項8】前記制御手段は、それぞれの前記所定の時
    刻以外の時刻において、前記第1調整可能等化器が待機
    中であるとともに前記第2調整可能等化器の等化機能が
    停止していることを保証することを特徴とする請求項7
    に記載の通信システム。
  9. 【請求項9】それぞれの前記所定の時刻において、前記
    第1ロケーションにおけるナイキストフィルタが機能中
    であるとともに前記第2ロケーションにおけるナイキス
    トフィルタの機能が停止していることを保証し、かつ、
    それぞれの前記所定の時刻以外の時刻において、前記第
    2ロケーションにおけるナイキストフィルタが機能中で
    あるとともに前記第1ロケーションにおけるナイキスト
    フィルタの機能が停止していることを保証する第2制御
    手段をさらに有することを特徴とする請求項8に記載の
    通信システム。
  10. 【請求項10】前記通信システムにおいて、デジタル信
    号は、前記第2ロケーションから前記第1ロケーション
    へも送信され、 前記第1ロケーションにおいて受信されたデジタル信号
    に応答して、該受信された信号における歪を補償するの
    に適した、前記第1ロケーションにおける第3調整可能
    等化器に対する等化係数を生成し、該等化係数を、前記
    第1ロケーションから前記第2ロケーションにおける第
    4調整可能等化器へ送信する第3等化器係数生成送信手
    段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の通
    信システム。
  11. 【請求項11】前記送信手段は、前記等化係数を前記第
    4調整可能等化器へ前記通信媒体を介して伝送すること
    を特徴とする請求項10に記載の通信システム。
  12. 【請求項12】前記送信手段は、前記等化係数を前記第
    4調整可能等化器へ前記通信媒体とは別の第2通信媒体
    を介して送信することを特徴とする請求項10に記載の通
    信システム。
  13. 【請求項13】第2トレーニングシーケンスを生成し、
    該第2トレーニングシーケンスを前記第2ロケーション
    から前記第1ロケーションへ送信する手段をさらに有
    し、 前記第3等化器係数生成送信手段が応答する受信された
    デジタル信号は、前記第2トレーニングシーケンスであ
    ることを特徴とする請求項10に記載の通信システム。
  14. 【請求項14】変動する伝送特性を有する通信媒体を介
    して、第1ロケーションからただ一つの第2ロケーショ
    ンへデジタル信号を伝送するポイントツーポイント通信
    システムにおいて用いられる誤り訂正技法の理論符号化
    利得を実現する通信方法において、 前記第1ロケーションで受信されたデジタル信号に応答
    して、前記通信媒体内における振幅および位相歪を補償
    するのに適した、前記第1ロケーションにおける第1調
    整可能等化器に対する等化係数を生成するステップと、 前記第2ロケーションで受信されたデジタル信号に応答
    して、前記通信媒体内における振幅および位相歪を補償
    するのに適した、前記第2ロケーションにおける第2調
    整可能等化器に対する等化係数を生成するステップと、 前記第1調整可能等化器に対する等化係数を、前記第1
    ロケーションから前記第2ロケーションに送信するステ
    ップと、 前記第2調整可能等化器に対する等化係数を、前記第2
    ロケーションから前記第1ロケーションに送信するステ
    ップとからなることを特徴とする通信方法。
  15. 【請求項15】中央ロケーションからのデジタル信号が
    複数のリモートロケーションへ、それぞれ変動する伝送
    特性を有する個別の通信経路を介して伝送されるマルチ
    ポイント通信システムにおいて、該通信システムは、 前記通信経路のうちの関連する通信経路における振幅お
    よび位相歪を補償する、一つのリモートロケーションに
    おける調整可能等化器(312,313)と、 前記通信経路のうちの前記関連する通信経路における振
    幅および位相歪を補償する、前記中央ロケーションにお
    ける調整可能等化器(380,381)と、 前記一つのリモートロケーションにおいて受信されたデ
    ジタル信号に応答して、前記通信経路のうちの前記関連
    する通信経路における振幅および位相歪を補償するのに
    適した、前記一つのリモートロケーションにおける調整
    可能等化器に対する等化係数を生成し、該等化係数を前
    記一つのリモートロケーションから前記中央ロケーショ
    ンにおける調整可能等化器へ送信する生成送信手段(38
    0,381,350)と、 いつの時点においても、前記一つのリモートロケーショ
    ンにおける調整可能等化器または前記中央ロケーション
    における調整可能等化器のいずれか一方が、デジタル信
    号に応答して動作することを保証する制御手段(308,30
    9,382,383)と、 前記一つのリモートロケーションにおけるナイキストフ
    ィルタ(310,311)と、 前記中央ロケーションにおけるナイキストフィルタ(37
    8,379)とからなり、 前記トレーニングシーケンスは、少なくとも一つの所定
    の時刻に送信され、かつ、前記制御手段は、それぞれの
    該所定の時刻において、前記一つのリモートロケーショ
    ンにおける調整可能等化器が機能中であるとともに前記
    中央ロケーションにおける調整可能等化器の等化機能が
    停止していることを保証し、 前記制御手段は、それぞれの前記所定の時刻以外の時刻
    において、前記中央ロケーションにおける調整可能等化
    器が機能中であるとともに前記一つのリモートロケーシ
    ョンにおける調整可能等化器の等化機能が停止している
    ことを保証し、 前記制御手段は、それぞれの前記所定の時刻において、
    前記中央ロケーションにおけるナイキストフィルタが機
    能中であるとともに前記一つのリモートロケーションに
    おけるナイキストフィルタの機能が停止していることを
    保証し、かつ、それぞれの前記所定の時刻以外の時刻に
    おいて、前記一つのリモートロケーションにおけるナイ
    キストフィルタが機能中であるとともに前記中央ロケー
    ションにおけるナイキストフィルタの機能が停止してい
    ることを保証することを特徴とする通信システム。
  16. 【請求項16】中央ロケーションからのデジタル信号が
    複数のリモートロケーションへ、それぞれ変動する伝送
    特性を有する個別の通信経路を介して伝送され、デジタ
    ル信号は、リモートロケーションから前記中央ロケーシ
    ョンへも送信されるマルチポイント通信システムにおい
    て、 前記通信経路のうちの関連する通信経路における振幅お
    よび位相歪を補償する、一つのリモートロケーションに
    おける調整可能等化器(312,313)と、 前記通信経路のうちの前記関連する通信経路における振
    幅および位相歪を補償する、前記中央ロケーションにお
    ける調整可能等化器(380,381)と、 前記一つのリモートロケーションにおいて受信されたデ
    ジタル信号に応答して、前記通信経路のうちの前記関連
    する通信経路における振幅および位相歪を補償するのに
    適した、前記一つのリモートロケーションにおける調整
    可能等化器に対する等化係数を生成し、該等化係数を前
    記一つのリモートロケーションから前記中央ロケーショ
    ンにおける調整可能等化器へ送信する生成送信手段(38
    0,381,350)と、 前記中央ロケーションにおいて受信されたデジタル信号
    に応答して、該受信されたデジタル信号における歪を補
    償するのに適した、前記中央ロケーションにおける第3
    調整可能等化器に対する等化係数を生成し、該等化係数
    を前記中央ロケーションから前記一つのリモートロケー
    ションにおける第4調整可能等化器へ送信する第3等化
    器係数生成送信手段とからなることを特徴とする通信シ
    ステム。
  17. 【請求項17】第2トレーニングシーケンスを生成し、
    該第2トレーニングシーケンスを前記一つのリモートロ
    ケーションから前記中央ロケーションへ送信する手段を
    さらに有し、 前記第3等化器係数生成送信手段が応答する受信された
    デジタル信号は、前記第2トレーニングシーケンスであ
    ることを特徴とする請求項16に記載の通信システム。
  18. 【請求項18】前記等化係数は、前記一つのリモートロ
    ケーションへ前記通信媒体を介して送信されることを特
    徴とする請求項16に記載の通信システム。
  19. 【請求項19】前記等化係数は、前記一つのリモートロ
    ケーションへ前記通信媒体とは別の第2通信媒体を介し
    て送信されることを特徴とする請求項16に記載の通信シ
    ステム。
  20. 【請求項20】中央ロケーションからのデジタル信号が
    複数のリモートロケーションへ、それぞれ変動する伝送
    特性を有する個別の通信経路を介して伝送されるマルチ
    ポイント通信システムにおいて、該通信システムは、 前記通信経路のうちの関連する通信経路における振幅お
    よび位相歪を補償する、一つのリモートロケーションに
    おける調整可能等化器(312,313)と、 前記通信経路のうちの前記関連する通信経路における振
    幅および位相歪を補償する、前記中央ロケーションにお
    ける調整可能等化器(380,381)と、 前記一つのリモートロケーションにおいて受信されたデ
    ジタル信号に応答して、前記通信経路のうちの前記関連
    する通信経路における振幅および位相歪を補償するのに
    適した、前記一つのリモートロケーションにおける調整
    可能等化器に対する等化係数を生成し、該等化係数を前
    記一つのリモートロケーションから前記中央ロケーショ
    ンにおける調整可能等化器へ送信する生成送信手段(38
    0,381,350)と、 トレーニングシーケンスを生成し、該トレーニングシー
    ケンスを前記中央ロケーションから前記一つのリモート
    ロケーションへ送信する手段(303,304,307,310,311,31
    4,315)と、 前記一つのリモートロケーションにおいて前記トレーニ
    ングシーケンスを回復し、該トレーニングシーケンスを
    前記中央ロケーションへ返送する手段と、 前記中央ロケーションで回復されたトレーニングシーケ
    ンスに応答して、歪の補償に適した、前記中央ロケーシ
    ョンにおける第3調整可能等化器に対する等化係数を生
    成し、該等化係数を、前記中央ロケーションから前記一
    つのリモートロケーションにおける第4調整可能等化器
    へ送信する手段とからなり、 前記生成送信手段が応答する受信されたデジタル信号
    は、前記トレーニングシーケンスであることを特徴とす
    る通信システム。
  21. 【請求項21】中央ロケーションからのデジタル信号が
    複数のリモートロケーションへ、それぞれ変動する伝送
    特性を有する個別の通信経路を介して伝送されるマルチ
    ポイント通信システムにおいて、 前記通信経路のうちの関連する通信経路における振幅お
    よび位相歪を補償する、一つのリモートロケーションに
    おける調整可能等化器(312,313)と、 前記通信経路のうちの前記関連する通信経路における振
    幅および位相歪を補償する、前記中央ロケーションにお
    ける調整可能等化器(380,381)と、 前記一つのリモートロケーションにおいて受信されたデ
    ジタル信号に応答して、前記通信経路のうちの前記関連
    する通信経路における振幅および位相歪を補償するのに
    適した、前記一つのリモートロケーションにおける調整
    可能等化器に対する等化係数を生成し、該等化係数を前
    記一つのリモートロケーションから前記中央ロケーショ
    ンにおける調整可能等化器へ送信する生成送信手段(38
    0,381,350)と、 前記中央ロケーションにおける調整可能等化器に接続さ
    れた、誤り訂正機能を有する符号器と、 前記一つのリモートロケーションにおける調整可能等化
    器に接続された、誤り訂正機能を有する復号器とからな
    ることを特徴とする通信システム。
  22. 【請求項22】変動する伝送特性を有する通信媒体を介
    して、第1ロケーションからただ一つの第2ロケーショ
    ンへデジタル信号を伝送するポイントツーポイント通信
    システムにおいて用いられる誤り訂正技法の理論符号化
    利得を実現する通信方法において、 前記第2ロケーションで受信されたデジタル信号に応答
    して、前記通信媒体内における振幅および位相歪を補償
    するのに適した、前記第2ロケーションにおける調整可
    能等化器に対する等化係数を生成するステップと、 前記等化係数を、前記第2ロケーションから前記第1ロ
    ケーションにおける調整可能等化器に送信するステップ
    とからなることを特徴とする通信方法。
  23. 【請求項23】変動する特性を有する通信媒体を介し
    て、第1ロケーションからただ一つの第2ロケーション
    へデジタル信号を伝送するポイントツーポイント通信シ
    ステムにおいて、 前記第1ロケーションにある第1モデムにおいて、前記
    通信媒体内での振幅および位相歪を補償する第1調整可
    能等化器と、 前記第2ロケーションにおいて前記第1モデムとは独立
    に信号エネルギーを送信する第2モデムにおいて、前記
    通信媒体内での振幅および位相歪を補償する第2調整可
    能等化器と、 前記第1ロケーションで受信されたデジタル信号に応答
    して、前記振幅および位相歪を補償するのに適した、前
    記第1調整可能等化器に対する等化係数を生成し、該等
    化係数を前記第1ロケーションから前記第2ロケーショ
    ンへ送信する手段と、 前記第2ロケーションで受信されたデジタル信号に応答
    して、前記振幅および位相歪を補償するのに適した、前
    記第2調整可能等化器に対する等化係数を生成し、該等
    化係数を前記第2ロケーションから前記第1ロケーショ
    ンへ送信する手段とからなることを特徴とする通信シス
    テム。
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