JPH03173228A

JPH03173228A - モデム装置

Info

Publication number: JPH03173228A
Application number: JP1310515A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yaguchi; 達也矢口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1991-07-26
Also published as: US5153527A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はモデム装置、特に伝送路の通過周波数特性と逆
特性の等化特性を形成する自動等化器を有し、データ受
イ３に先立って所定の同期信号を受信することにより前
記自動等化器の調整を行ない、その後所定のデータパタ
ーンを受信することにより等化結果を評価するモデム装
置に関するものである。

［従来の技術１デジタル信号データを一般公衆回線（アナログ回線）を
介して伝達する場合、デジタル信号を所望のアナログ信
号に変換したり、その逆変換を行なう変復調装置（モデ
ム）が必要になる。このモデムの概要を第５図（Ｂ）に
示す、また、第５図（Ａ）に送信側の構成を示す。

第５図（Ａ）、（Ｂ）中、点線で囲んだ部分がＤＳＰ　
（デジタル信号処理プロセッサ）で構成される部分であ
り、符号１００は送信デジタル信号を発生する送信端末
、符号１１ｇは受信端末である、符号ｌｏｔは同一デー
タの連続出力を防止するため、データをランダム化する
スクランブラで、符号１０２はスクランブラ１０１から
の信号をトリビット、グイビットごとなどに符号を割り
付ける符号器、符号１０３は信号の符号量干渉を防ぐ波
形整形フィルタ（ロールオフフィルタ）、符号１０４は
信号を変調する変調器である。

この変調方式はデータ転送スピードなどによって多数考
えられるが、その代表的なものには搬送波の位相を変化
させる位相変調、周波数を変化させる周波数変調（ＦＳ
Ｋ）、振幅を変化させる振幅変調（ＡＭ）、および振幅
、位相を変化させる直交振幅変調（ＱＡＭ）がある。

こうして変調された信号はアナログ回線に送出すべく　
Ｄ／Ａ変換器１０５でアナログ信号に変換され、ローパ
スフィルタ１０６によって余分な高調波成分が取り除か
れて伝送路へ伝送される。

次に受信側において、伝送信号はその伝送帯域以外の成
分がバンドパスフィルタｌｌＯで除去され、受信側で扱
う信号レベルにＡＧＣＩＩＩで制御され、さらにＡ／Ｄ
変換器１１２でデジタル信号化され、復調器１１３によ
ってもとの信号（変調前の信号）に復調される。ここで
、符号１１４は、伝送された信号から伝送路で受けた歪
み成分を除去する等止器で、これによって本来の送信信
号が抽出される。

この等止器１１４の出力信号は判定器１１５で符号ポイ
ントに判定され、復号器１１６で復号され、スクランブ
ラｌｏｔでランダム化された信号をもとに戻すためのデ
イスクランブラ１１７によって送信端末１００で発生さ
れた信号に戻されて受イ８端末１１８で受信される。

以上のようなモデムを用いることによって５般の公衆回
線を介して信号の伝送が可能になる。

以上のモデムにおいて、重要な構成要素となるのが等止
器で、回線上で歪みを受けたデータをもとの発信状態に
戻すものである。第６図および第７図を用いて、この等
化動作を簡単に説明する。

第６図において符号２００は伝送路で、その周波数特性
を第７図（Ａ）に示す、また、符号２０１は上記の等止
器で、この周波数特性は第７図（Ｂ）に示すように設定
される。

回線２００の周波数特性および等止器２０１の周波数特
性は１図示のように逆特性となっており、その合成特性
は第７図（Ｃ）（両特性をたたみ込んだもの：周波数領
域では単なる乗算）に示すように使用帯域内でフラット
になり、その結果歪みのない信号伝送が可能になる。

すなわち、等止器２０１の役割は回線の通過特性の逆特
性を作り出すことにあるといえる０通常のデータ通信に
おいては、データ伝送に先立って送受信間で既知のデー
タ（トレーニングデータ）であらかじめ等止器によって
回線逆特性を作成（トレーニング）シ、その後回線の緩
やかな時間変動にも追従するように等止器特性を変化さ
せてい（（自動等化または適応等化）制御を行なってい
る。

第８図に、従来の等止器の構成例を示す。一般に等止器
はトランスバーサルフィルタであり、符号４００は受信
データＲｋを一定時間遅延させる遅延素子で、受信デー
タシフトレジスタＳＲの各フリップフロップにより構成
される。符号４０１は直上の遅延受信データと乗算器群
Ｍの各乗算器４０２により乗算されるタップゲインＣ−
Ｎ−ＣＮを記憶するレジスタでタップゲインレジスフＴ
ＧＲを構成する。周知のように、このタップゲインを時
間軸に示したのが単位インパルス応答と呼ばれ、これを
フーリエ変換したものが第７図（Ｂ）に示した等止器の
周波数特性となる。

また、符号４０３は遅延受信データとタップゲインとの
乗算結果の総和をとる加算器で、その結果、等化器出力
信号Ｙ、は次式に示すようになる。

ゲインをＭ　ＳＥ　（ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏ
ｒ　：平均自乗誤差）法による以下の式で逐次計算する
ことによって、回線の逆特性に適応していく。

ただし、Ｃ１°１　：γ＋１回目に計算されるＬタップゲイン値ａ″Ｘｋ＝Ｘｋ＝判定値で、受信データａｋの推測値で
あり、トレーニング期間中は８つ＝ａ工α：収束系数（
一般にα〈〈ｌ）Ｙ　ｂ　　ａ　＋＋　：誤差信号（Ｃ８）上記ＭＳＥ法
は自乗誤差信号ｅｋ２を最小にするアルゴリズムであり
、特にこのモデムにおいてはこの等化動作の速度および
精密さが要求され、それ自体がモデムの性能を決定する
といっても過言ではない。

第９図に、従来のモデムにおいて等化結果を評価する回
路の構成を示す。

第９図においてＲｉは復調複素信号であり、受信系の復
調部（第５図の復調器１１３）より供給される。符号５
００は等什器で、回線上で歪みを受けたデータを元の送
信状態に戻すものであり、第８図の構成を有する。

ｊθ Ｙｉ＝Ａｌｅ　　　は、等什器５００のｉ番目の出力を
極座標表現したものである。符号５０３は乗算器で、複
素数発生器５０５の出力ｅ・−１と等什器出力Ｙｉ＝Ａ
ｘｅ　　　が掛は合わされ、Ｚ　ｉ　＝　Ｙ　ｉ　ｅ−
”−’　　＝　Ａ　ｉ　ｅ””−中＝−）、して出力さ
れる。

符号５１０は判定器で、乗算器５０３の出力である受信
信号点から最も近い距離にある符号点Ａｉとして判定さ
れる。符号５１１は減算器であり、受信信号点から判定
点が減算されて誤差信号Ｅｉ＝Ｚｌ−Ａｉが出力される
。

続いて、誤差信号Ｅｉは複素数発生器５０２の出力ｅ　
　と掛は合わされ、Ｅ　ｉ　ｅ’ψ・−１が得られｊφ
、−１で等什器５００にフィードバックされる。ここで、ｅｊ
（′；−１は位相補正贋である。

次に、第９図中に点線で示された位相制御部について説
明する。符号５０９は割算器で、ＺｉＡｊ（θｂ−１．
−Ｉ〕とＡ１との割算の結果、近似的に　ｅ　　が求められる
。符号５０８は虚部抽出器で、ｓｉｎ　（θｉ−φ、−
１）が出力される。ｓｉｎ　（θ。

φ−１）は、θ、）φ１−１の時、近似的にθ。

φ１−１　に等しくなる。

符号５０６，５０７は通常のＰＬＬの構成要素であるＶ
ＣＯ並びにローパスフィルタで、入力位相誤差をキャン
セルすべ（位相値−φ、−１を出力する。

続いて、複素数発生器５０５．５０２、複素数発生器５
０４によってｅ−ｊφｉ、−１’　　ｊＩ＝−＋　が出
力さ、　　ｅれ、それぞれ乗算器５０３と５０１の入力となって系全
体の位相誤差を打ち消している。

ファクシミリ通信などの公衆電話回線を使用したデータ
通信においては、以上説明してきたような方法でチャン
ネル等化が行なわれる。

次に、チャンネル等化のために、ファクシミリ画像デー
タの送受信に先立って実際に使用される同明信号につい
て説明する。ＣＣＩ　ＴＴ勧告Ｖ２９の同期信号を下表
に示す。

上表の同期信号をセグメントごとに各機能を説明する。

セグメントｌはセグメント２以降の送信準備期間で、こ
こではキャリアを送出しない、セグメント２はＶ２９勧
告規定の星座パターンを交互に伝達し、ＡＧＣ、タイミ
ング抽出などの基本的な受信動作条件の設定をする期間
である。

セグメント３は等什器の初期設定を目的としており、等
什器のすみやかな収斂を可能にするために、疑似ランダ
ムパターンが使用されている。セグメント４はスクラン
ブラにセグメントｌを入力した時の出力信号を送出し、
デイスクランブラの同期を確立するための期間である。

ファクシミリ通信では、同期信号受イ８の結果、チャン
ネル特性が良好に等化されたかどうかを確認するために
ＴＣＰ　（１−レーニングチェック）と呼ばれる１、５
±１０％間の”Ｏ”連続信号が送出される。従って、モ
デム装置に接続されている受信端末では一般にチャンネ
ル等化度の基準として、ＴＣＰ受信期間中、例えば１秒
間エラーがないかどうかをチエツクし、エラーがあれば
チャンネル等化不充分と見なして送信機１１１にＦＴＴ
　（トレーニスグ失敗）を返してフォールバックする。

また、エラーがなければ送信機側にＣＦＲ（受信確認信
号）を送出し、フォールバックせずに受信同期信号と同
じ伝送速度で画像データの送受信を行なう。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来例では回線等化率の基準として
ＴＣＰ受信期間中のエラー数カウントを行なっているだ
けなので、回線等化率が良好な場合でも、インパルスノ
イズあるいは瞬断が同期期間中に発生しただけでフォー
ルバックしてしまう欠点があった。

また、従来はＴＣＰチエツクをモデム装置に接続されて
いる受信端末で行なっていたために、受信端末の制御部
に余分な負荷がかかっていた。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、インパルスノイ
ズや、信号瞬断なとの外乱がある場合でも等化失敗と判
断することなく、高信頼度の等化率評価を行なえるモデ
ム装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１以上の課題を解決するために、本発明においては、伝送
路の通過周波数特性と逆特性の等化特注を形成する自動
等化器を有し、データ受信に先立って所定の同期信号を
受信することにより前記自動等化器の調整を行ない、そ
の後所定のデータパターンを受信することにより等化結
果を評価するモデム装置において、前記自動等化器の調
整後、前記所定のデータパターン受信中に自動等化器出
力から等化誤差のｆ均自乗誤差を算出し、モデム装置と
接続された受信装置に出力する手段を設けた構成を採用
した。

［作　用］以上の構成によれば、受信装置は、所定のデータパター
ン受信により自動等化器の調整結果を判定する際、エラ
ー数測定よりも信頼度の高い等化誤差の平均自乗誤差に
より等化結果を評価できる。また、従来同様に前記所定
のデータパターン受信中に前記自動等化器出力から等化
エラー数を算出し、受信装置に出力する方式と併用する
。あるいはこれと上記方式を選択できるようにすること
により、さらに等止器調整結果の評価をより高い信頼度
で実行できる。

［実施例１以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。以下では、ファクシミリ装置などに使用される受
信モデムを実施例とし、また、その基本構成は第４図に
関して後述するように第５図の従来構造と同じである。

ここでは、まず、第１図に第９図の従来構成に相当する
等化出力の評価に関する構成を示す。

第１図は本発明を実施した平均自乗誤差算出器、ＴＣＦ
エラーカウンタ付Ｐ　Ｌ　Ｌ自動等化第３の構成を示し
ている。

図において、符号６００〜６１１の部材は第９図の符号
５００〜５１１の部材とそれぞれ同一の機能を有するの
で、ここでは説明を省略する。

第１図において、減算器６１１の出力Ｅｉ　＝Ｚ　１−
Ａ　ｌは絶対値自乗回路６１２を経て、ＩＤＥ（加ＴＪ
−Ｍ分団路）６１３でフィルタリングされる。このＩ　
ＤＦ６１３については、第２図で説明する。絶対値２東
回路６１２においては、受信信号点とγ１１定点との距
離の自乗が求められる。

続いて、Ｉ　ＤＦ６１３では絶対値２東回路６１２の出
力が設計各が設定した回ＩＮＱ（シンボルインターバル
）だけ累積され、ＱＬとして出力される。ＱＬは回線等
化率がよく１回線雑音屓が少なければＯに近づき、逆に
回線等化率が悪く、回線雑音量が多ければ増大する。

次に、第２図を用いて第１図Ｉ　ＤＦ６１３について説
明する。第２図において、符号７００は加算器、符号７
０１は遅延器、符号７０２はサンブラである。

まず、加算器７００において第１図絶対値２東回路６１
２の出力が遅延器７０１の出力と加算される。この動作
は、絶対値２乗回路６１２の出力周期、すなわちシンボ
ルインターバルごとに繰り返される。サンプラ７０２で
は設計者が求めた値ＮＱごとに加Ｏ器の出力がサンプル
され、続いて遅延器７０１の値が初期化される。つまり
、同回路では絶対値２東回路６１２の出力をＮｑ個個分
累加加算ていることになる。

次に等止器判定出力Ａ１は差動復号器６１６に人力され
、多値から２値へ作動復号される（例えば、ＣＣＩ　Ｔ
Ｔ勧告Ｖ２９（７）通信速度９６００ｂｐＳの場合は１
シンボルが４ビツトのｉｎ報に変換される）。

差動復号器６１６の出力はデイスクランブラ６１７によ
ってデイスクランブルされ、エラーカウンタ６１８に人
力される。エラーカウンタ６１８ではＴ　ＣＩ”信号受
信期間中、設計とが設定した回ｒＱＮＱシンボルインタ
ーバル分デイスクランブル結果をチエツクして、“１”
が何個あるかをカウントしてその結果をＱｅとして出力
する。

次に以上の構成における動作について、第３図のフロー
チャート図を参照して説明する。

まず、ステップ５８００においてはモデム装置が同期信
号に続いてトレーニングチエツク信号を受信したかどう
かの判断を行ない、受信したらステップ５８０１に、受
信していなければトレーニングチエツク信号待ちの状態
となる。ステップ５８０１では、ループカウンタＮの初
期化を行なう。ループカウンタはトレーニングチエツク
信号受信中自乗誤差を累積加算し、同時にエラーカウン
トを行なうためのシンボル数カウンタである。

従って、ＮをＮＱに設定するとＮＱ回自乗誤差が累積加
算され、またＮＱシンボル個の中に何個エラーがあった
かを算出する。

ステップ５８０２では等化器出力と推定シンボルの差（
誤差ベクトル）の絶対値の自乗を計算し、ステップ５８
０３で計算結果が累積加算される。

続いて、ステップ５８０４では推定シンボルが差動復号
されて２値データに変換される。２１【αデータは、ス
テップ５８０５でデイスクランブルされる。Ｔ　ＣＰ受
信中であるので、デイスクランブルされた結果はエラー
がなければ”０″でなければならない。

ステップ８８０６では、ＮＱシンボル団間中１″が何個
あるかをカウントするためのエラカウントを行なう。ス
テップ５８０７．８８０８はステップ５８０２〜５８０
６の処理がＮＱ回実行されたかどうかの’Ｉ’ｌ＋断を
行なうためのものであり、ＮＱ回処理が終了したならば
ステップ５８０９に進むが、処理が未終了ならばスミ−
ツブ８８０２〜ステツプ５８０６を再度繰り返す。

ステップ５８０９では、自乗誤差累積値を出力し、ステ
ップ５８１０ではエラー数を出力して全ての処理を終了
する。

次に本発明を実施したモデムの構成を第４図（Ａ）、（
Ｂ）に示す。

第４図（Ａ）、（１３）中、符ｊ−ｉ　９００〜９０６
の送信側の構成、および、符号９０１〜９１２の受信…
１１バンドパスフィルタ、ＡＧＣ，Ａ／Ｄ変換器の構成
は、第５図（Ａ）、（Ｂ）のものと同一なので、ここで
は詳細な説明を省略する。

第５図との相違は、右下の破線内のブロックで、等止器
９１４の動作を評価する自乗誤差累ＭＪ３９１９（前述
の絶対ｆａ　２乗回路６１２、ＩＤ「６Ｉ３により構成
される）、エラーカウンタ９２０、およびこれらの出力
を受信端末９１８に人力するデータｉ９１．９２である
。

データ受信の際、自乗誤差累積器９１９は、上述のよう
にして等化２３９１４の誤差ベクトルの絶対値を求め、
ＴＣＰ受信受信中間中積加算を行なう。この累積加算結
果はデータ線９１を介して受１、：端末９【８に人力さ
れる。

一方、エラーカウンタ９２０はＴＣＰ受信期間中、デイ
スクランブラ９１７から出力されるデータ”１”の個数
を累Ｆ１１加算する。この加算結果はデータ線９２を介
して受信端末９１８に入力される。

以上の構成によれば、モデムの等化部の誤差信号検出回
路とともに、平均自乗累積誤差を求める演算部（第４図
では自乗誤差累積器９１９）を設け、一方、デイスクラ
ンブラの出力にエラーカウンタを設けることにより、回
線等化に関して平均自乗誤差および累積誤差という２種
類の回線等化率の基準となる情報を出力できる。

このため、ファクシミリ機器など受信端末は、回線等化
率の基準として、ＴＣＰ受信期間中のエラーカウント数
だけでな（、平均自乗誤差Ｍ差をも含めて等化率を判断
することができ、インパルスノイズ、信号瞬断なとの外
乱がある場合にもより一層正確に回線等化率を判定でき
る。

また、第４図の構成によれば、従来、モデムに接続され
るファクシミリ機器など受信端末が行なっていたＴＣＰ
チエツクをモデム側で行なえるので、受信端末側の制御
装置の負担を軽減できる。

受信端末は、平均自乗誤差と、エラーカウント結果の両
方を適宜組み合せて等什器調整結果を評価することがで
きる。なお、スイッチ設定などにより必要に応じて両者
のうち所望の一方のみを使用して等什器調整結果を評価
するようにしてもよい。

上述の実施例では、等化率を測定する尺度として自乗誤
差を使用したが、受信信号点と推定信号点との距離の絶
対値などを用いても同様の構成を実現できる。

また、上記実施例では、ＣＣＩＴＴ勧告Ｖ２９に合致す
るモデムを実施例としたが、同勧告Ｖ２７しｅｒ、Ｖ３
３などの複数の伝送速度を有するモデムであれば同様の
構成を容易に適用することができる。

また、前記実施例では、シンボル数ＮＱ４！−として自
乗誤差を累ｈ’ｚ　Ｌ／たが、ＣＣＩＴＴ勧告Ｔ３０の
伝送制御手順により、１５秒以内であれば累積回数は制
限されるものではない。

また、累積回路としてはＩＤＦ（加算積分フィルタ）を
用いたが、通常のローパスフィルタなどを用いても同様
の構成を実現できるのはいうまでもない。

さらに、上記実施例では、平均自乗誤差、エラーカウン
トを行なうためのシンボル数をＮＱに固定したが、イン
パルスノイズ、信号瞬断なとの外乱が多く発生する回線
に対して、回線等化率を信頼性よく判断するために受信
端末側から所定のＮＱの値をモデム側に入力するように
構成してもよい。

［発明の効果］以上から明らかなように、本発明によれば、伝送路の通
過周波数特性と逆特性の等化特性を形成する自動等化器
を有し、データ受信に先立って所定の同期信号を受信す
ることにより前記自動等化器の調整を行ない、その後所
定のデータパターンを受信することにより等化結果を評
価するモデム装置において、前記自動等化器の調整後、
前記所定のデータパターン受信中に自動等化器出力から
等化誤差の平均自乗誤差を算出し、モデム装置と接続さ
れた受信装置に出力する手段を設けた構成を採用してい
る。

このため、受信装置は、所定のデータパターン受信によ
り自動等化器の調整結果を判定する際、エラー数測定よ
りも信頼度の高い等化誤差の平均自乗誤差により等化結
果を評価するため、インパルスノイズ、信号瞬断なとの
外乱がある場合にも正確に等化結果を評価でき、無駄な
通信速度フォーノしバックなと゛を生じることがない。

また、従来同様に前記所定のデータパターン受信中に前
記自動等化器出力から等化エラー数を算出し、受信装置
に出力する方式と併用する、あるいはこれと上記方式を
選択できるようにすることにより、さらに等什器調整結
果の評価をより高い信頼度で実行できるなどの優れた少
力果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した自動等化器の構成を示したブ
ロック図、第２図は第１図のＩＤＥのブロック図、第３
図は本発明の等化率評価手順を示したフローチャート図
、第４図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ送信側装置および本
発明を採用した受信側モデムの構成を示すブロック図、
第５図（△）、（Ｂ）はそれぞれ従来の送信側装置及び
受信側モデムの構成を示したブロック図、第６図、第７
図（Ａ１−（Ｃ）は従来のモデムの動作を示した説明図
、第８図は自動等化器の構成を示したブロック図、第９
図はＰＬＬ付自動等化器のブロック図である。６００．９１４・・−等化器６０２．６０５・・・複素数発生器６０３・・・乗算器　　　　　６１１−・・減算器６１
２・・・絶対値２乗回路　６１３・・・ＩＤＦ６１６・
・・差動復号器６１７−・・デイスクランブラ６１８・・・エラーカウンタ９００・・・送信端末９０１・・・スクランブラ　　９０４・・・変Ａ器９０
５−・・Ｄ／Ａ変換器９０６・・・ローパスフィルタ９１０・・・バンドパスフィルタ９１１・・・ＡＧＣ回路９１２・・−Ａ／Ｄ変換器　　９１３・・・復調器ｌ　
４　・・・　ｒり定器　　　　　　　　　　　　　９１
１７・・・デイスクランブラＩ８・・・受信端末１９・・・自乗誤差累積器６・・−復号器

Claims

【特許請求の範囲】１）伝送路の通過周波数特性と逆特性の等化特性を形成
する自動等化器を有し、データ受信に先立って所定の同
期信号を受信することにより前記自動等化器の調整を行
ない、その後所定のデータパターンを受信することによ
り等化結果を評価するモデム装置において、前記自動等化器の調整後、前記所定のデータパターン受
信中に自動等化器出力から等化誤差の平均自乗誤差を算
出し、モデム装置と接続された受信装置に出力する手段
を設けたことを特徴とするモデム装置。２）前記自動等化器の調整後、前記所定のデータパター
ン受信中に前記自動等化器出力から等化エラー数を算出
しモデム装置と接続された受信装置に出力する手段を設
けたことを特徴とする請求項第１項に記載のモデム装置
。