JPH042025B2 - - Google Patents

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JPH042025B2
JPH042025B2 JP13617983A JP13617983A JPH042025B2 JP H042025 B2 JPH042025 B2 JP H042025B2 JP 13617983 A JP13617983 A JP 13617983A JP 13617983 A JP13617983 A JP 13617983A JP H042025 B2 JPH042025 B2 JP H042025B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <3・1> 発明の分野 この発明は、デイジタル信号伝送系にインパル
ス性雑音が及ぼす影響を改善するために、適用す
る通信路のインパルス性雑音の確率密度関数(p.
f.d)を予め分析・把握しておき、それをパラメ
ータとして最尤検定を行なうことにより、受信側
単独で伝送特性を改善する同期系の最適受信方式
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] <3.1> Field of the Invention The present invention provides a probability density function (p .
The present invention relates to an optimal reception method for a synchronous system that improves transmission characteristics on the receiving side alone by analyzing and understanding fd) in advance and performing a maximum likelihood test using it as a parameter.

<3・2> 発明の背景 デイジタル信号伝送系に雑音が及ぼす影響ある
いはそれに対する改善を考える場合、従来、その
ほとんどはガウス雑音が対象とされてきた。
<3.2> Background of the Invention When considering the influence of noise on digital signal transmission systems or improvements thereto, Gaussian noise has conventionally been considered in most cases.

一方、最近特に都市部で顕著な人工雑音の多く
はインパルス的な性質を持ち、これらをガウス雑
音として取り扱うのは無理がある。しかしなが
ら、インパルス性雑音は、その統計的な性質が非
常に複雑であることから、インパルス性雑音が伝
送特性に与える影響についての研究は若干あるも
のの(参考文献1、2、3)、その特性改善に関
する検討はあまりされていない。
On the other hand, many of the artificial noises that are noticeable these days, especially in urban areas, have impulse-like characteristics, and it is unreasonable to treat them as Gaussian noise. However, impulsive noise has extremely complex statistical properties, and although there are some studies on the influence of impulsive noise on transmission characteristics (References 1, 2, and 3), it is difficult to improve its characteristics. There has not been much study on this.

インパルス性雑音に対する特性改善の方策とし
て、伝送系の途中に非線形デバイスを挿入した場
合についての解析はBello(参考文献4)や本発明
者ら(参考文献5)が行なつている。しかし、イ
ンパルス性雑音に対して最適な動作をする最適受
信機に関する考察はほとんどなされていない。
Bello (Reference 4) and the present inventors (Reference 5) have analyzed the case where a nonlinear device is inserted in the middle of a transmission system as a measure to improve characteristics against impulsive noise. However, little consideration has been given to optimal receivers that operate optimally against impulsive noise.

<3・3> 発明の目的 この発明の目的は、インパルス性雑音の統計モ
デルとして知られているMiddleton(参考文献6)
のクラスA型インパルス性雑音モデルを導入し、
最尤検定を行なう同期式の最適受信機において、
入力ならびに同期信号波に対して線形演算とか2
乗演算のように、物理的・回路的に実現容易な処
理によつて良好な受信特性が得られるようにした
最適受信方式を提供することにある。
<3.3> Purpose of the invention The purpose of the present invention is to use Middleton (Reference 6), which is known as a statistical model for impulsive noise.
Introducing the class A type impulsive noise model of
In a synchronous optimal receiver that performs a maximum likelihood test,
Linear calculations and 2 for input and synchronization signal waves
It is an object of the present invention to provide an optimal reception method that allows good reception characteristics to be obtained through processing that is easy to implement in terms of physical and circuit aspects, such as multiplication operations.

<3・4> 発明の要点 この発明は上記目的を達成するために、以下に
順次詳述する式(2・1)で表わされる
MiddletonのクラスA型インパルス性雑音モデル
の確率密度関数P(z)を、インパルス指数Aが
小さい(インパルス性が顕著な場合)という条件
のもとで、式(2・2)に示すようにm=2まで
の項でP〓(z)と近似し、更にこのP〓(z)につい
てその3つの項の最大値からなる分布を考え、式
(2・3)の示すP^(z)で近似し、この簡略化さ
れたP^(z)を尤度比検定式に適用することを特
徴とする。その際に、サンプル値に対する処理が
線形もしくは2乗操作に限定され、かつ、雑音の
統計的性質から得られるパラメータがサンプル値
に対する演算過程においては定数項になつてしま
う最尤検定式(3・8)を求め、演算回路を容易
に実現できるようにしたことを特徴とする。
<3.4> Key points of the invention In order to achieve the above object, this invention is expressed by formula (2.1), which will be described in detail below.
The probability density function P(z) of Middleton's class A type impulsive noise model is expressed as m as shown in equation (2.2) under the condition that the impulse index A is small (when impulsiveness is significant) Approximating P〓(z) with the terms up to =2, and further considering the distribution consisting of the maximum value of the three terms for this P〓(z), P^(z) shown in equations (2 and 3) It is characterized by approximating and applying this simplified P^(z) to the likelihood ratio test formula. In this case, the processing for sample values is limited to linear or square operations, and the parameters obtained from the statistical properties of noise become constant terms in the calculation process for sample values. 8), and is characterized by being able to easily realize an arithmetic circuit.

<3・5> 発明の構成の理論的背景 <3・5・1> 尤度比検定による最適受信機 一般に、対象とする雑音の確率密度関数(p.
d.f)がP(z)で与えられる場合、同期式の最
適受信機は、データ1ビツトの時間幅Tの間に
2値の同期信号S1(t)、S2(t)と受信信号x
(t)をN回サンプリングし、式(1・1)に
表わされる操作で最尤検定を行なうことによつ
て実現されることが良く知られている。
<3.5> Theoretical background of the structure of the invention <3.5.1> Optimal receiver using likelihood ratio test In general, the probability density function of the target noise (p.
df) is given by P(z), the optimal synchronous receiver uses the binary synchronizing signals S 1 (t), S 2 (t) and the received signal x during the time width T of 1 data bit.
It is well known that this can be achieved by sampling (t) N times and performing a maximum likelihood test using the operation expressed by equation (1.1).

ここで、Λ(〓)は尤度比であり、Λが1よ
り小さいときに仮説H1(S1が送られた)を選択
し、Λが1以上のときには仮説H2(S2が送られ
た)を選択することを式(1・1)は示してい
る。また、xnは受信信号波のn番目のサンプ
ル値であり、S1n・S2nは同期信号のn番目の
サンプル値で、 Xn=S1n+Zn(信号がS1) =S2n+Zn(信号がS2) …(1・2) なる関係にある。ここでZnは雑音を表わす確
率変数である。
Here, Λ(〓) is the likelihood ratio; when Λ is less than 1, hypothesis H 1 (S 1 was sent) is selected, and when Λ is greater than or equal to 1, hypothesis H 2 (S 2 was sent) is selected. Equation (1.1) shows that the following is selected. Also, xn is the nth sample value of the received signal wave, S 1 n・S 2 n is the nth sample value of the synchronization signal, and Xn=S 1 n+Zn(signal is S 1 )=S 2 n+Zn( The relationship between the signals is S 2 )...(1・2). Here, Zn is a random variable representing noise.

<3・5・2> MiddletonのクラスA雑音モデ
ルの簡略化 インパルス性雑音は、Middletonの統計モデ
ルにおいて、その帯域幅によつてクラスA・ク
ラスB・クラスCに分類される。受信機のフロ
ントエンドの帯域幅より雑音の帯域幅が狭いも
のがクラスA、広いものがクラスB、両方を含
むものがクラスCである。この発明による最適
受信方式では、その中でクラスAに属する雑音
をインパルス性雑音モデルとして導入してい
る。
<3.5.2> Simplification of Middleton's class A noise model Impulsive noise is classified into class A, class B, and class C according to its bandwidth in Middleton's statistical model. Class A has a noise bandwidth narrower than the front end bandwidth of the receiver, class B has a noise bandwidth wider than the bandwidth of the front end of the receiver, and class C has both. In the optimal reception system according to the present invention, noise belonging to class A is introduced as an impulsive noise model.

クラスA型インパルス性雑音の確率密度関数
(p・d・f)は、次式(2・1)で表わされ
る。
The probability density function (p·d·f) of class A type impulsive noise is expressed by the following equation (2·1).

ここでZは実効値(√2 G2A)で正規化さ
れた雑音振幅である。ただしδ2 Gはガウス雑音電
力、Ω2Aはインパルス雑音電力である。またA
はインパルス指数と呼ばれ、単位時間当りに受
信機に入射するインパルス雑音の平均個数とイ
ンパルスの平均持続時間との積である。また、 ′=δ2 G/Ω2Aとすると、 δ2 G=m/A+′/1+′である。
Here Z is the noise amplitude normalized by the effective value (√ 2 G + 2A ). However, δ 2 G is Gaussian noise power, and Ω 2A is impulse noise power. Also A
is called the impulse index and is the product of the average number of impulse noises incident on the receiver per unit time and the average duration of the impulses. Furthermore, if ′=δ 2 G2A , then δ 2 G =m/A+′/1+′.

式(2・1)は、mが無限大の項まで含むな
ど、実際に最適受信機の構成に適用するには複
雑であり、物理的にも実現が困難である。
Equation (2.1) is complicated to actually apply to the configuration of an optimal receiver, including a term where m is infinite, and is physically difficult to realize.

そこで式(2・1)がAm/m!で重み付さ
れたガウス分布の和の形をなしていることに着
目し、インパルス指数Aが小さい(インパルス
性が顕著な場合)という条件をつけることで、
この式(2・1)をm=2までの項でP〓(z)
と近似する。
Therefore, the formula (2.1) is A m /m! By focusing on the fact that it has the form of a sum of Gaussian distributions weighted by
This formula (2・1) is expressed as P〓(z) in terms up to m=2.
Approximate it as

ここで、 δ2 0=′/1+′ δ2 1=1/A+′/1+′ δ2 2=2/A+′/1+′である。 Here, δ 2 0 =′/1+′ δ 2 1 =1/A+′/1+′ δ 2 2 =2/A+′/1+′.

更に式(2・2)における3つの項の最大値
からなる分布を考え、式(2・3)に示すP^
(z)とおく。
Furthermore, considering the distribution consisting of the maximum values of the three terms in equation (2.2), P^ shown in equation (2.3)
(z).

すなわち、 である。ここでa、b(>0)は、 P^0(a)=P^1(a) P^1(b)=P^2(b) を満たし、また次式(2・5)の関係にある。 That is, It is. Here, a and b (>0) satisfy P^ 0 (a)=P^ 1 (a) P^ 1 (b)=P^ 2 (b), and the relationship of the following equation (2.5) is satisfied. It is in.

<3・5・3> 簡略式の尤度比検定式への適用 最適受信機を実現するために尤度比検定を行
なう場合、インパルス性雑音の確率密度関数
(p・d・f)として式(2・1)のP(z)を
適用するのが理想的である。しかし、それは既
に述べたように、mが無限大の項まで含むな
ど、実際に受信機を物理的に実現するのが困難
である。
<3.5.3> Application of the simplified formula to the likelihood ratio test formula When performing the likelihood ratio test to realize an optimal receiver, the probability density function (p・d・f) of impulsive noise is Ideally, P(z) of (2.1) should be applied. However, as mentioned above, it is difficult to actually physically realize a receiver because it includes terms where m is infinite.

そこで、式(2・3)もしくは式(2・4)
に示す先に求めた近似のp.d.f.P^(z)を適用し
て、式(1・1)の尤度比検定式を整理してみ
る。P^(z)を適用した場合の尤度比検定式を
次式(3・1)に示す。
Therefore, formula (2.3) or formula (2.4)
Let's organize the likelihood ratio test formula of equation (1.1) by applying the approximation pdfP^(z) obtained earlier shown in . The likelihood ratio test formula when P^(z) is applied is shown in the following formula (3.1).

これの両辺の対数をとると、次式(3・2)
となる。
Taking the logarithm of both sides of this, we get the following formula (3.2)
becomes.

y=logΛ(〓) ここでP^(z)=√2eAP(z)としておくと、
上式(3・2)は次式(3・4)のように書換
えられる。
y=logΛ(〓) Here, if we set P^(z)=√2e A P(z),
The above equation (3.2) can be rewritten as the following equation (3.4).

これを更に変形すると次のようになる。 Further modification of this results in the following.

y=logP^(x1−S21)xP^(x2−S22)x…xP
^(xN−S2N)/P(x1−S11)xP(x2−S12)x…xP(xN
−S1N)H1 〓 H20 =logP^(x1−S21)/P(x1−S11)+l
ogP^(x2−S22)/P(x2−S12)+…+logP^(xN−S2N
)/P(xN−S1N)H1 〓 H20 =Nn=1 logP^(xn−S2n)/P(xn−S1n)H1 〓 H20 =Nn=1 {logP^(xn−S2n)−P^(xn−S1n)}H1 〓 H20 ……(3・4) P^(z)=√2eAP^(z)であるから、式(2・
3)(2・4)によりP^(z)は次式のようにな
る。
y=logP^( x1S21 )xP^( x2S22 )x…xP
^(x N −S 2N )/P(x 1 −S 11 )xP(x 2 −S 12 )x…xP(x N
−S 1N ) H 1 〓 H 2 0 = logP^(x 1 −S 21 )/P(x 1 −S 11 )+l
ogP^(x 2 −S 22 )/P(x 2 −S 12 )+…+logP^(x N −S 2N
)/P(x N −S 1N )H 1 〓 H 2 0 = Nn=1 logP^(xn−S 2 n)/P(xn−S 1 n)H 1 〓 H 2 0 = Nn =1 {logP^(xn−S 2 n)−P^(xn−S 1 n)}H 1 〓 H 2 0 ……(3・4) P^(z)=√2e A P^(z) Therefore, the formula (2・
3) According to (2.4), P^(z) becomes as follows.

対数関数が単調増加関数であることを考慮す
ると、式(3・5)の対数をとることで、次式
(3・7)のように書換えられる。
Considering that the logarithmic function is a monotonically increasing function, by taking the logarithm of the equation (3.5), it can be rewritten as the following equation (3.7).

ここで、係数Km、Lmは統計的雑音モデル
のパラメータが定まると一義的に定まる定数項
になつていることが判る。従つて、先に尤度比
検定式を変形して求めた式(3・4)に上記の
式(3・7)を入れると、次のような関係式が
求められる。
Here, it can be seen that the coefficients Km and Lm are constant terms that are uniquely determined once the parameters of the statistical noise model are determined. Therefore, by inserting the above equation (3.7) into the equation (3.4) obtained by transforming the likelihood ratio test equation, the following relational expression is obtained.

y=Nn=1 〔 Maxm=0,1,2 {Km(xn-S2n)2+Lm} − Maxm=0,1,2 {Km(xn-S1n)2+Ln}〕H1 〓 H20 …(3・8) この尤度比検定式(3・8)において、
Km、Lmは先に説明したように、統計的雑音
モデルのパラメータδm、Aが定まると一義的
に定まる定数項である。また、受信信号波のサ
ンプル値xn、同期信号のサンプル値S1n・S2n
に対しては、線形演算と2乗操作のみで処理で
きることが容易に判る。従つて、この式(3・
8)に基づく最適受信機は、物理的・回路的に
容易に構成することができる。
y= Nn=1 [Max m=0,1,2 {Km(xn-S 2 n) 2 +Lm} − Max m=0,1,2 {Km(xn-S 1 n) 2 +Ln} ]H 1 〓 H 2 0 …(3・8) In this likelihood ratio test formula (3・8),
As explained above, Km and Lm are constant terms that are uniquely determined when the parameters δm and A of the statistical noise model are determined. In addition, the sample value xn of the received signal wave, the sample value S 1 n・S 2 n of the synchronization signal
It is easy to see that it can be processed using only linear operations and squaring operations. Therefore, this formula (3・
The optimal receiver based on 8) can be easily constructed physically and circuit-wise.

<3・6> 実施例の説明 第1図はこの発明を適用した最適受信機の基本
的な構成を示している。この図の構成は、先に詳
述した理論式(3・8)をそのまま演算回路に展
開したものであり、9個の加算回路・2個の2乗
回路・6個の掛算回路・2個の最大値検出回路・
1個の統計回路からなり、xn・S1n・S2nを入力
して線形演算および2乗演算を行ない、その結果
の出力yが0よりも小さければ仮説H1(S1が送ら
れた)を、yが0以上であれば仮説H2(S2が送ら
れた)を選択する、という動作をするようになつ
ている。
<3.6> Description of Embodiments FIG. 1 shows the basic configuration of an optimal receiver to which the present invention is applied. The configuration of this figure is the expansion of the theoretical formula (3.8) described in detail earlier into an arithmetic circuit, and includes 9 adder circuits, 2 squaring circuits, 6 multiplier circuits, and 2 multiplication circuits. Maximum value detection circuit
It consists of one statistical circuit, which inputs xn・S 1 n・S 2 n and performs linear calculation and square calculation. If the resulting output y is smaller than 0, the hypothesis H 1 (S 1 is sent ), and if y is greater than or equal to 0, then hypothesis H 2 (S 2 was sent) is selected.

データ伝送速度のN倍の速度でそれぞれサンプ
リングされた受信信号波xnおよび同期信号波
S1n・S2nは、各々、加算回路1および加算回路
2に加えられる。加算回路1において(xn−
S2n)が演算され、加算回路2において(xn−
S1n)が演算される。加算回路1と2の出力はそ
れぞれ2乗回路3と4において2乗され、(xn−
S2n)2、(xn−S1n)2が2乗回路3,4からそれぞ
れ出力される。
Received signal wave xn and synchronization signal wave each sampled at a rate N times the data transmission rate
S 1 n and S 2 n are applied to adder circuit 1 and adder circuit 2, respectively. In addition circuit 1, (xn−
S 2 n) is calculated, and in the adder circuit 2, (xn−
S 1 n) is calculated. The outputs of adder circuits 1 and 2 are squared in squaring circuits 3 and 4, respectively, and (xn−
S 2 n) 2 and (xn−S 1 n) 2 are output from the square circuits 3 and 4, respectively.

掛算回路50と80には係数K0=−1/2δ2 0
設定され、加算回路60と90には係数L0=log
(1/δ0)が設定されている。また、掛算回路5
1と81には係数K1=−1/2δ2 1が設定され、加
算回路61と91には係数L1=log(A/δ1)が設
定されている。また、掛算回路52と82には係
数K2=−1/2δ2 2が設定され、加算回路62と9
2には係数L2=log(A2/2δ2)が設定されてい
る。
The multiplier circuits 50 and 80 are set with a coefficient K 0 =-1/2δ 2 0 , and the adder circuits 60 and 90 are set with a coefficient L 0 =log.
(1/δ 0 ) is set. Also, the multiplication circuit 5
1 and 81 are set to a coefficient K 1 =-1/2δ 2 1 , and adder circuits 61 and 91 are set to a coefficient L 1 =log(A/δ 1 ). Further, a coefficient K 2 =−1/2δ 2 2 is set in the multiplication circuits 52 and 82, and a coefficient K 2 =−1/2δ 2 2 is set in the multiplication circuits 52 and 82, and
2 has a coefficient L 2 =log(A 2 /2δ 2 ) set.

掛算回路50と加算回路60により、2乗回路
3の出力から信号{K0(xn−S2n)2+L0}が演算
される。また掛算回路51と加算回路61によ
り、信号{K1(xn−S2n)2+L1}が演算される。
また掛算回路52と加算回路62により、信号
{K2(xn−S2n)2+L2}が演算される。これら3つ
の信号は最大値検出回路7に入力され、これらの
うちの最大値が抽出される。
A signal {K 0 (xn−S 2 n) 2 +L 0 } is calculated from the output of the squaring circuit 3 by the multiplication circuit 50 and the addition circuit 60 . Furthermore, the signal {K 1 (xn−S 2 n) 2 +L 1 } is calculated by the multiplication circuit 51 and the addition circuit 61.
Further, the signal {K 2 (xn−S 2 n) 2 +L 2 } is calculated by the multiplication circuit 52 and the addition circuit 62. These three signals are input to the maximum value detection circuit 7, and the maximum value among them is extracted.

同様に、掛算回路80と加算回路90により、
2乗回路4の出力から信号{K0(xn−S1n)2+L0
が演算される。また掛算回路81と加算回路91
により、信号{K1(xn−S1n)2+L1}が演算され
る。また掛算回路82と加算回路92により、信
号{K2(xn−S1n)2+L2}が演算される。これら
3つの信号は最大値検出回路10に入力され、こ
れらのうちの最大値が抽出される。
Similarly, by the multiplication circuit 80 and addition circuit 90,
Signal from the output of the square circuit 4 {K 0 (xn−S 1 n) 2 +L 0 }
is calculated. Also, a multiplication circuit 81 and an addition circuit 91
Accordingly, the signal {K 1 (xn−S 1 n) 2 +L 1 } is calculated. Further, the signal {K 2 (xn−S 1 n) 2 +L 2 } is calculated by the multiplication circuit 82 and the addition circuit 92. These three signals are input to the maximum value detection circuit 10, and the maximum value among them is extracted.

最大値検出回路7および10の両出力の差が加
算回路11で演算され、その差信号が総計回路1
2に入力されて累算される。この総計回路12か
ら1ビツトデータ長毎に判定出力を取り出し、そ
の出力が0より小さいか0以上かの判定を行な
い、信号S1が送られたか信号S2が送られたかを検
定する。
The difference between the outputs of the maximum value detection circuits 7 and 10 is calculated in the adder circuit 11, and the difference signal is sent to the summation circuit 1.
2 and is accumulated. A determination output is taken out from this summation circuit 12 for each 1-bit data length, and it is determined whether the output is smaller than 0 or greater than 0, and it is verified whether the signal S 1 or the signal S 2 has been sent.

ここで係数K0、K1、K2、L0、L1、L2は既に述
べた通り、インパルス性雑音のp.d.fのパラメー
タ′およびAが予め判つていれば一義的に定ま
り、事前に回路調整より適切に設定しておくこと
は容易である。
Here, the coefficients K 0 , K 1 , K 2 , L 0 , L 1 , and L 2 are uniquely determined if the parameters ′ and A of the impulsive noise pdf are known in advance, and It is easier to set it appropriately than by adjusting the circuit.

第2図と第3図は第1図の最適受信機より具体
的な構成で示している。
FIGS. 2 and 3 show a more specific configuration of the optimal receiver shown in FIG. 1.

第2図に示すように、加算回路1,2,11は
OPアンプ(演算増幅器)を使つて容易に実現で
きる。また、掛算回路50と加算回路60も第3
図に示すように、OPアンプを用いて容易に構成
することができる。第3図において、掛算回路5
0の係数K0は、可変抵抗器VR1にてOPアンプの
ゲインを調整することで、容易に設定することが
できる。また加算回路60の係数L0は、可変抵
抗器VR2にてOPアンプの一方の入力電圧を調整
することで、容易に設定することができる。な
お、回路51と61、回路52と62、回路80
と90、回路81と91、回路82と92も第3
図のように構成される。
As shown in FIG. 2, the adder circuits 1, 2, and 11 are
This can be easily achieved using an OP amplifier (operational amplifier). Further, the multiplication circuit 50 and the addition circuit 60 are also connected to the third
As shown in the figure, it can be easily configured using an OP amplifier. In FIG. 3, the multiplication circuit 5
The coefficient K 0 of 0 can be easily set by adjusting the gain of the OP amplifier with the variable resistor VR 1 . Further, the coefficient L 0 of the adder circuit 60 can be easily set by adjusting one input voltage of the OP amplifier with the variable resistor VR 2 . Note that the circuits 51 and 61, the circuits 52 and 62, and the circuit 80
and 90, circuits 81 and 91, and circuits 82 and 92 are also the third
It is configured as shown in the figure.

また第2図に示すように、最大値検出回路7と
10はそれぞれ3つのダイオードを用いて簡単に
構成することができる。また総計回路12は、積
分回路で置き換え可能であり、第2図に示すよう
に、データ伝送速度に応じた適宜な時定数のCR
積分回路で簡単に実現できる。この積分回路12
の出力をOVラインを基準にしたレベル弁別回路
13で2値化することで、最尤検定が行なえる。
Further, as shown in FIG. 2, maximum value detection circuits 7 and 10 can be easily constructed using three diodes each. In addition, the summing circuit 12 can be replaced with an integrating circuit, and as shown in FIG.
This can be easily achieved using an integrating circuit. This integrating circuit 12
A maximum likelihood test can be performed by binarizing the output by a level discrimination circuit 13 using the OV line as a reference.

<3・7> 発明の効果 この発明による最適受信方式は、インパルス性
雑音の性質をMiddletonのクラスA型雑音モデル
に従つて統計的に把握し、そのパラメータを最尤
検定回路の動作パラメータという形でフイードバ
ツクして動作させる方式であり、受信側のみで伝
送特性を改善することができる。
<3.7> Effects of the invention The optimal reception method according to the invention statistically grasps the properties of impulsive noise according to Middleton's class A noise model, and uses the parameters in the form of operating parameters of a maximum likelihood test circuit. This method operates by providing feedback on the receiving side, and can improve transmission characteristics only on the receiving side.

MiddletonのクラスA型雑音モデルの近似式
に、インパルス指数Aが小さい(例えばA<
0.25)という条件をつけることでm=2の項まで
の近似式を適用でき、しかも演算が線形および2
乗演算に限定できたために、簡単なアナログ回路
(OPアンプの組合せ)により最尤検定回路が実現
できる。
In the approximation formula for Middleton's class A noise model, the impulse index A is small (for example, A<
0.25), it is possible to apply the approximation formula up to the term m = 2, and the calculation is linear and
Since it can be limited to multiplication operations, a maximum likelihood test circuit can be realized using a simple analog circuit (a combination of OP amplifiers).

最尤検定式として式(3・8)を採用するの
で、SN比の大小にかかわらず最適受信機として
動作し、実用上LOBD方式(SN比が小さい領域
でのみ最適受信機と言える)よりも優位である。
Since Equation (3.8) is adopted as the maximum likelihood test formula, it operates as an optimal receiver regardless of the size of the SN ratio, and is more practical than the LOBD method (which can be said to be an optimal receiver only in areas where the SN ratio is small). It is superior.

最尤検定の回路がアナログ演算回路であり、演
算速度に対する制限が少なく、かなり高周波のキ
ヤリア周波数レベルでの対応が可能である。その
結果、最適受信機に入力される以前の周波数変換
段などを省略するこどができるなどの利点を生じ
る。
The circuit for the maximum likelihood test is an analog calculation circuit, which has few restrictions on calculation speed and can handle fairly high carrier frequency levels. As a result, there are advantages such as the ability to omit a frequency conversion stage before being input to the optimum receiver.

雑音状態のフイードバツクは、OPアンプのゲ
イン調整、OPアンプの加算入力電圧調整という
形で行なえる。これは簡単な調整・設定である。
Noise feedback can be provided in the form of OP amp gain adjustment and OP amp summing input voltage adjustment. This is a simple adjustment/setting.

この発明による最尤検定回路は、同期信号波を
得ることができれば、2相PSK(位相シフトキー
イング)に限らず、2値FSK(周波数シフトキー
イング)でも動作し、幅広い変復調方式に適用す
ることができる。
The maximum likelihood test circuit according to the present invention can operate not only with two-phase PSK (phase shift keying) but also with binary FSK (frequency shift keying) if a synchronized signal wave can be obtained, and can be applied to a wide range of modulation and demodulation methods. can.

<参考文献> (1) R.E.Ztemer:“Character Error
Probabilities for M−ary Signaling in
Impulsive Noise Emvironments” IEEE
Trans.Commun.Vol.COM−15、No.1、P.32、
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Method for Calulating Probabilities of
Errors Due to Impulsive Noise” IEEE
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June 1969. (3) 草尾寛、岡育生、森永規彦、滑川敏彦:“イ
ンパルス性電磁干渉下におけるPSK信号の誤
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月12月 (4) A.Bello and R.Esposito:“Error
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Linear and Hard−Limited DPSK
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ンパルス性電磁干渉下におけるハードリミタ型
中継器におるPSK信号伝送特性” 信学技報
EMCJ81−77 1982年1月 (6) D.Middleton:“Statistical−Phisical
Models of Electromagnetic Interference”
IEEE Trans.Electoromag.Compat、Vol.1
EMC−19、No.3、P.106、August 1977.
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June 1969. (3) Hiroshi Kusao, Ikuo Oka, Norihiko Morinaga, and Toshihiko Namekawa: “Error rate characteristics of PSK signals under impulsive electromagnetic interference” Information Theory and Its Applications Research Series 1981
December (4) A.Bello and R.Esposito: “Error
Probabilities Due to Impulsive Noise in
Linear and Hard−Limited DPSK
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-19, No. 1, P. 14, February 1971. (5) Hiroshi Kusao, Ikuo Oka, Norihiko Morinaga, Toshihiko Namekawa: “PSK signal transmission characteristics in a hard limiter type repeater under impulsive electromagnetic interference” IEICE Tech. Information
EMCJ81−77 January 1982 (6) D.Middleton: “Statistical−Physical
Models of Electromagnetic Interference”
IEEE Trans.Electoromag.Compat, Vol.1
EMC-19, No. 3, P. 106, August 1977.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明を適用した最適受信機の要部
である最尤検定回路部分の基本構成を示すブロツ
ク図、第2図は第1図の構成をより具体的に示し
たブロツク図、第3図は第2図における一部の回
路の具体例を示すブロツク図である。 1,2,60,61,62,90,91,9
2,11……加算回路、3,4……2乗回路、5
0,51,52,80,81,82……掛算回
路、7,10……最大値検出回路、12……総計
回路。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the maximum likelihood test circuit, which is the main part of an optimal receiver to which the present invention is applied; FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of FIG. 1 in more detail; FIG. 3 is a block diagram showing a specific example of some of the circuits in FIG. 2. 1, 2, 60, 61, 62, 90, 91, 9
2, 11... Addition circuit, 3, 4... Square circuit, 5
0, 51, 52, 80, 81, 82... multiplication circuit, 7, 10... maximum value detection circuit, 12... totalization circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 デイジタル信号伝送系にインパルス性雑音が
及ぼす影響を改善するために、対象とする雑音の
確率密度関数を予め把握しておき、データ1ビツ
ト時間幅Tの間に受信信号x(t)および2値の
同期信号S1(t)とS2(t)をN回サンプリング
し、式(1・1)に表わされる操作で最尤検定を
行なう最適受信方式において、 〔ここで、Λ(〓)は尤度比であり、Λが1より
小さいときに仮説H1(S1が送られた)を、Λが1
以上のときには仮説H2(S2が送られた)をそれぞ
れ選択することを式(1・1)は示している。 また、xnは受信信号のn番目のサンプル値で
あり、S1n・S2nは同期信号のn番目のサンプル
値で、 xn=S1n+Zn(信号がS1) =S2n+Zn(信号がS2) なる関係にある。Znは雑音を表わす確率変数で
ある。〕 雑音の統計モデルとして式(2・1)に表わさ
れるMiddletonのクラスA型インパルス雑音モデ
ルを導入し、 〔ここでZは実効値(√2 G2A)で正規化され
た雑音振幅である。ただしδ2 Gはガウス雑音電力、
Ω2Aはインパルス雑音電力である。Aはインパル
ス指数で、単位時間当りに受信機に入射するイン
パルス雑音の平均個数とインパルスの平均持続時
間との積である。また、 ′=δ2 G/Ω2Aとすると、 δ2 n=m/A+′/1+′である。〕 このP(z)で表わされる雑音の確率密度関数
(p.d.f)を上記最尤検定式に確率変数として適用
するに際して、インパルス指数Aが小さいという
条件のもとに、式(2・2)に示すように、m=
2までの項でP〓(z)と近似し、 この近似式P〓(z)を更に式(2・3)に示す
ように、その3つの項の最大値よりなる分布P^
(z)にて近似し、 この簡略化された近似式P^(z)について、式
(1・1)から式(3・8)に示すように変換さ
れた最尤検定式を適用し、 y=Nn=1 〔 Maxm=0,1,2 {Km(xn−S2n)2+Lm} − Maxm=0,1,2 {Km(xn-S1n)2+Lm}〕H1 〓 H20 …(3・8) 〔ただし、 Km=−(1/2δ2 n) Lm=log(Am/m!・δm) である。〕 この最尤検定の操作を行なつて信号を抽出する
ことを特徴とするインパルス性雑音に対する最適
受信方式。
[Claims] 1. In order to improve the influence of impulsive noise on a digital signal transmission system, the probability density function of the target noise is known in advance, and the received signal is In an optimal reception method in which x(t) and binary synchronization signals S 1 (t) and S 2 (t) are sampled N times and a maximum likelihood test is performed using the operation expressed in equation (1.1), [Here, Λ(〓) is the likelihood ratio, and when Λ is smaller than 1, the hypothesis H 1 (S 1 was sent) is
Equation (1.1) shows that in the above cases, hypothesis H 2 (S 2 was sent) is selected. Also, xn is the nth sample value of the received signal, S 1 n・S 2 n is the nth sample value of the synchronization signal, xn=S 1 n + Zn (signal is S 1 ) = S 2 n + Zn (signal is S 2 ). Zn is a random variable representing noise. ] Introducing Middleton's class A type impulse noise model expressed by equation (2.1) as a statistical model of noise, [Here, Z is the noise amplitude normalized by the effective value (√ 2 G + 2A ). However, δ 2 G is Gaussian noise power,
Ω 2A is the impulse noise power. A is the impulse index, which is the product of the average number of impulse noises incident on the receiver per unit time and the average duration of the impulses. Furthermore, if ′=δ 2 G2A , then δ 2 n =m/A+′/1+′. ] When applying the probability density function (pdf) of the noise represented by P(z) as a random variable to the above maximum likelihood test equation, under the condition that the impulse index A is small, equation (2.2) is As shown, m=
Approximating P〓(z) with terms up to 2, As shown in equations (2 and 3), this approximate formula P〓(z) is further transformed into a distribution P^ consisting of the maximum value of the three terms.
Approximate by (z), For this simplified approximation formula P^(z), apply the maximum likelihood test formula converted from formula (1.1) to formula (3.8), and obtain y= Nn=1 [ Max m=0,1,2 {Km(xn−S 2 n) 2 +Lm} − Max m=0,1,2 {Km(xn−S 1 n) 2 +Lm}〕H 1 〓 H 2 0 … (3・8) [However, Km=−(1/2δ 2 n ) Lm=log(Am/ m !・δm). ] An optimal reception method for impulsive noise characterized by extracting a signal by performing this maximum likelihood test.
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