JP5612626B2

JP5612626B2 - エンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法

Info

Publication number: JP5612626B2
Application number: JP2012069528A
Authority: JP
Inventors: 崇村上; 浩輔佐々木; 健望月; 望月　　健
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: CN103368877A; US8855182B2; JP2013201661A; US20130251015A1; CN103368877B

Description

本発明は、例えばケーブル、コネクタ、フィルタ、固定減衰器などの各種パッシブデバイスを含む伝送路（アクティブデバイスを除く）を対象システムとし、この対象システムである伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスの設定値の最適化を図ることができるエンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法に関する。

近年、デジタル通信の高速化に伴い、例えば２５Ｇｂｉｔ／ｓといった超高速デジタル信号を直接装置内部にあるＰＣＢ(Printed-Circuit Board) 上や基盤間を接続する高速コネクタ上を伝送することが一般的になってきている。

ところで、上記のような２５Ｇｂｉｔ／ｓといった超高速デジタル信号がＰＣＢや高速コネクタなどの伝送路上を伝送した場合、伝送路を長くするとエラーが生じたり、伝送帯域不足に起因する伝送損失によって波形が大きく歪んでしまい、通信の品質を悪化させてしまう。このため、その対応策として、近年ではデジタル信号に対してエンファシスを付加するということが使用されてきている。

そして、このデジタル信号に付加されるエンファシスを生成する手法としては、例えば下記特許文献１に開示される適応型プリエンファシス装置及び方法が知られている。この特許文献１に開示される装置及び方法では、デジタル・データ・パターン波形を表すデジタル・データを含む入力ファイルを受けて、Ｆｓ／Ｆｄのレートでアップ・サンプルし、アップ・サンプルされたデジタル・データを用いてステップ応答を生成し、生成したステップ応答を微分し、プリエンファシス・フィルタの係数を生成し、この係数をデジタル・データ・パターン波形入力信号と畳み込み積分し、プリエンファイスされたデジタル・データ・パターンを生成している。これにより、種々のデータ発生装置によるプリエンファシスされた信号の生成を実現している。

ところで、伝送路上を伝送されるデジタル信号にエンファシスを付加する場合、タップ幅と各タップ毎の強度値（変調量）を決定して最適値を設定する必要があった。なお、エンファシスを付加する際には、送信元で予めエンファシスを付加した状態で伝送路を伝送することにより受信端での波形品質を改善させるプリエンファシスと、受信する直前でエンファシスを付加することにより受信直前の波形品質を改善させるデエンファシスとが知られている。

特開２００８−２７１５５２号公報

しかしながら、デジタル信号へのエンファシスの付加による品質改善具合は、上述したプリエンファシスとデエンファシスの何れの場合においてもタップ幅と各タップ毎の強度値（変調量）によって大きく異なってくる。

しかも、エンファシスの最適設定値というものは、適応するシステムによって異なる。このため、エンファシスを適応させるには、各パラメータを設定し、波形やＢＥＲ(Bit Error Rate)を観測しながらエンファシスの最適値を模索し、タップ幅と各タップ毎の強度値（変調量）を設定するといった面倒な作業を伴っていた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、従来のような面倒な作業を伴わずにエンファシスの最適設定値を得ることができるエンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載されたエンファシス最適化装置は、伝送路の振幅特性を測定する機能を有するエンファシス最適化装置１であって、
測定した前記伝送路の振幅特性から該振幅特性の逆特性を算出する逆特性算出手段２と、
前記伝送路の振幅特性の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を求める逆フーリエ変換手段３と、
前記インパルス応答から前記伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスに必要なタップ数分のインパルス応答を切り出すインパルス応答切出手段４と、
前記切り出したインパルス応答を前記エンファシスの値に変換して前記伝送路の逆特性となる設定値を算出する設定値算出手段５とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載されたエンファシス最適化方法は、伝送路の振幅特性を測定するステップと、
測定した前記伝送路の振幅特性から該振幅特性の逆特性を算出するステップと、
前記伝送路の振幅特性の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を求めるステップと、
前記インパルス応答から前記伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスに必要なタップ数分のインパルス応答を切り出すステップと、
前記切り出したインパルス応答を前記エンファシスの値に変換して前記伝送路の逆特性となる設定値を算出するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、対象システムである伝送路の振幅特性さえ測定できれば、その伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスとして理論的に最適な設定値を瞬時に求めることができる。これにより、従来のようなエンファシスの最適設定値を模索するといった面倒な作業を伴うことなく、対象システムである伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスの設定値の最適化を図ることができる。

本発明に係るエンファシス最適化装置の概略構成を示すブロック構成図である。エンファシス波形の説明図である。本発明に係るエンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法によって算出される伝送路の逆特性の一例を示す図である。図３の逆特性から算出されるインパルス応答を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれる。

本発明に係るエンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法は、例えばケーブル、コネクタ、フィルタ、固定減衰器などの各種パッシブデバイスを含む伝送路（アクティブデバイスを除く）を対象システムとしており、この対象システムである伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスの設定値の最適化を図るものである。

エンファシスは、複数のｂｉｔ（一般的には２〜４ｂｉｔ）を対象とし、１ｂｉｔ単位で波形をそれぞれ強調させることで波形に対してフィルタリングを行う技術であり、一種のデジタルフィルタとみなすことができる。例えば強調するｂｉｔ幅を３ｂｉｔとした場合、遅延量が１ｂｉｔの４タップデジタルフィルタと考えることができる。

図２はエンファシス波形の説明図であり、横軸を時間、縦軸を変調量とするプリエンファシス波形イメージの一例を示している。このプリエンファシス波形イメージ１１において、基準波形（矩形波）の振幅電圧値であるＥｙｅ−Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ１２に対し、振幅量の増減によりビットを強調させることができる箇所をタップ１３と称している。そして、図２の例では、波形の繰り返し周期内の６箇所のタップ１３に移動可能なカーソル１４を配置している。タップ１３毎の各カーソル１４の変調量（エンファシス強度値）は、基準波形の振幅電圧値に対し、プリエンファシスをかける量に対応して予め決められた範囲で増減される振幅量（変動量）である。

そして、エンファシスをデジタルフィルタとみなした場合には、対象システムである伝送路の逆特性となる設定値が最適な値であり、最も効果的であると考えられる。

そこで、本発明では、対象システムである伝送路の振幅特性を入力データとし、下記の（１）〜（４）に示す処理によりエンファシスの設定値の最適化を図っている。
（１）入力データ（伝送路の振幅特性）から伝送路の振幅特性の逆特性を算出する。
（２）算出した逆特性を逆フーリエ変換し、インパルス応答を求める。
（３）求めたインパルス応答において、エンファシスのタップ数分だけインパルス応答を切り出す。
（４）切り出したインパルス応答からエンファシスの最適値を算出する。

そして、本例のエンファシス最適化装置１は、上記エンファシスの設定値の最適化を図るための機能実現手段として、図１に示すように、逆特性算出手段２、逆フーリエ変換手段３、インパルス応答切出手段４、エンファシス最適設定値算出手段５を備えている。

逆特性算出手段２は、対象システムである伝送路の振幅特性を入力とし、この入力される伝送路の振幅特性の逆特性を算出している。具体的には、最適化したい対象システムである伝送路の振幅特性をＨ（ｆ）とすると、１／Ｈ（ｆ）を計算することにより、対象システムである伝送路の振幅特性の逆特性を算出することができる。

ここで、上記逆特性算出手段２に入力される対象システムである伝送路の振幅特性は、予め測定によって得られる実測値、データが公表されている場合にはその数値に基づくデータ（振幅特性）が入力される。

なお、本例のエンファシス最適化装置１に対象システムである伝送路の振幅特性を測定する機能を付加する構成とし、測定した伝送路の振幅特性を逆特性算出手段２に入力しても良い。この構成によれば、入力として必要な対象システムである伝送路の振幅特性の測定から最終確認としての波形確認までを１台のエンファシス最適化装置１により実施可能となり、エンファシスの最適設定値を非常に簡単なステップで検証することが可能となる。

逆フーリエ変換手段３は、逆特性算出手段２で算出された対象システムである伝送路の振幅特性の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を求めている。具体的には、逆特性算出手段２で算出された対象システムである伝送路の振幅特性の逆特性１／Ｈ（ｆ）をＧ（ｆ）とすると、Ｆ^-1｛Ｇ（ｆ）｝を計算することにより、対象システムである伝送路の振幅特性の逆特性のインパルス応答を求めることができる。

インパルス応答切出手段４は、逆フーリエ変換手段３によって求めたインパルス応答から所望とするエンファシスに必要なタップ数分のインパルス応答だけを切り出している。逆フーリエ変換手段３によって求めたインパルス応答は、所望とするエンファシスのタップ数よりも長い範囲になるため、実際に必要なタップ数分のインパルス応答だけが切り出される。

エンファシス最適設定値算出手段５は、インパルス応答切出手段４によって切り出されたインパルス応答からエンファシスの最適設定値を算出している。具体的に、エンファシスの値は、インパルス応答切出手段４で切り出されたインパルス応答の値から一意に求めることができる。

次に、上記構成によるエンファシス最適化装置１を用いて対象システムである伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加されるエンファシスの最適設定値を算出するためのエンファシス最適化方法について説明する。

・ステップ１：逆特性算出手段２により、入力される対象システムである伝送路の振幅特性から逆特性を算出する。例えば、最適化したい対象システムである伝送路の振幅特性が図３の実線の波形として表現されているものとする。この場合、対象システムである伝送路の振幅特性の逆特性は、伝送路の振幅特性をＨ（ｆ）とすると、１／Ｈ（ｆ）を計算することで求めることができる。

・ステップ２：逆フーリエ変換手段３により、ステップ１で算出された逆特性を逆フーリエ変換し、インパルス応答を求める。逆特性のインパルス応答は、ステップ１で算出された逆特性１／Ｈ（ｆ）をＧ（ｆ）とすると、逆フーリエ変換を用いることにより、Ｆ^-1｛Ｇ（ｆ）｝の計算によって求めることができる。

・ステップ３：インパルス応答切出手段４により、ステップ２で求めたインパルス応答から実際にエンファシスに必要なタップ数分のインパルス応答だけを切り出す。例えば、ステップ２で求めたインパルス応答の一例を図４に示す。このインパルス応答は、所望とするエンファシスに必要なタップ数よりも長い範囲になっているので、実際に必要なタップのみのインパルス応答を抽出する。図４の例では、２タップ−エンファシスの場合の一例を示している。図４の例の場合には、基本波と１次インパルス応答の値のみが必要となるので、図４の四角の破線で囲まれた切出範囲１５のインパルス応答を抽出して切り出す。

・ステップ４：エンファシス最適設定値算出手段５により、ステップ３で切り出したインパルス応答からエンファシスの最適設定値を算出する。ステップ３で求めたインパルス応答をエンファシスの値に変換する。具体的には、図４の例で抽出した切出範囲１５のインパルス応答を基本波α、１次インパルス応答の値をβとすると、求めるエンファシスの最適設定値（ｄＢ）は、２０ｌｏｇ｛（α−β）／（α＋β）｝の式によって算出される。

ここで、具体的な数値例を示すと、上述した手法を用いてシステム対象の伝送路上を伝送される１０ＧｂｉｔｓのＰＲＢＳ７(Pseudo random binary sequence：擬似ランダムパターン) のデジタル信号に２Ｐｏｓｔ／１Ｐｒｅのエンファシスを付加する場合は、エンファシスの各タップ値がＰｏｓｔ１＝４．１ｄＢ、Ｐｏｓｔ２＝−０．３ｄＢと算出され、これらの値がエンファシス付加量の最適設定値となる。

このように、本発明に係るエンファシス最適化装置およびエンファシス最適化方法によれば、対象システムである伝送路の振幅特性さえ測定できれば、その伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスとして理論的に最適な設定値を瞬時に求めることができる。これにより、従来のようなエンファシスの最適設定値を模索するといった面倒な作業を伴うことなく、対象システムである伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスの設定値の最適化を図ることができる。

１エンファシス最適化装置
２逆特性算出手段
３逆フーリエ変換手段
４インパルス応答切出手段
５エンファシス最適設定値算出手段
１１プリエンファシス波形イメージ
１２Ｅｙｅ−Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ
１３タップ
１４カーソル
１５切出範囲

Claims

伝送路の振幅特性を測定する機能を有するエンファシス最適化装置（１）であって、
測定した前記伝送路の振幅特性から該振幅特性の逆特性を算出する逆特性算出手段（２）と、
前記伝送路の振幅特性の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を求める逆フーリエ変換手段（３）と、
前記インパルス応答から前記伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスに必要なタップ数分のインパルス応答を切り出すインパルス応答切出手段（４）と、
前記切り出したインパルス応答を前記エンファシスの値に変換して前記伝送路の逆特性となる設定値を算出する設定値算出手段（５）とを備えたことを特徴とするエンファシス最適化装置。
伝送路の振幅特性を測定するステップと、
測定した前記伝送路の振幅特性から該振幅特性の逆特性を算出するステップと、
前記伝送路の振幅特性の逆特性を逆フーリエ変換してインパルス応答を求めるステップと、
前記インパルス応答から前記伝送路上を伝送されるデジタル信号に付加するエンファシスに必要なタップ数分のインパルス応答を切り出すステップと、
前記切り出したインパルス応答を前記エンファシスの値に変換して前記伝送路の逆特性となる設定値を算出するステップとを含むことを特徴とするエンファシス最適化方法。