JPH042026B2 - - Google Patents

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JPH042026B2
JPH042026B2 JP17469183A JP17469183A JPH042026B2 JP H042026 B2 JPH042026 B2 JP H042026B2 JP 17469183 A JP17469183 A JP 17469183A JP 17469183 A JP17469183 A JP 17469183A JP H042026 B2 JPH042026 B2 JP H042026B2
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    • 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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  • Power Engineering (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
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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機に
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 receiver 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、マイクロプロセツサにて実現容
易な処理によつて良好な受信特性が得られるよう
にした最適受信機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
The object of the present invention is to provide an optimal receiver that can obtain good reception characteristics through processing that can be easily implemented using a microprocessor, 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
小さくて(インパルス性が顕著な場合)、係数
Am/m!が充分に小さいという条件のもとで、
式(2・2)に示すようにm=M≧3までの項で
P〓(z)と近似し、更にこのP〓(z)についてその
(M+1)個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、演算処理を
マイクロプロセツサにて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 calculated by the coefficient
A m /m! Under the condition that is sufficiently small,
As shown in equation (2.2), in terms up to m=M≧3
Approximating P〓(z), and further considering the distribution consisting of the maximum value of its (M+1) terms for this P〓(z),
It is characterized in that it is approximated by P^(z) shown in equations (2 and 3), and this simplified P^(z) is applied 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 the calculation process can be easily realized using a microprocessor.

<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
受信機では、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 wider noise bandwidth, and Class C has both. In the optimal receiver 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 n=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 n =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が小さくて(インパル
ス性が顕著な場合)、係数Am/m!が充分に小
さい(10-5以下程度)という条件をつけること
で、この式(2・1)をm=M≧3までの項で
P〓(z)と近似する。
Therefore, the formula (2.1) is A m /m! Noting that it has the form of a sum of Gaussian distributions weighted by By adding the condition that is sufficiently small (approximately 10 -5 or less), this equation (2.1) can be modified in terms up to m=M≧3.
Approximate it as P〓(z).

更に式(2・2)におけるM+1個の項の最
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 value of M+1 terms in equation (2.2), it is shown in equation (2.3).
Let it be P^(z).

<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 already mentioned, it is difficult to actually physically realize a receiver because it includes terms where m is infinite.

そこで、式(2・3)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, by applying the previously obtained approximate pdfP^(z) shown in Equation (2.3), we will rearrange the likelihood ratio test formula in Equation (1.1). 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)=√2πeAP^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 P^(z)=√2πe A P^, 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)によりP^(z)は次式のようになる。
y=logP( x1 - S21 )xP( x2 - S22 )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), 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=1Nn=1 Nn=1 {Km(xn-S2m)2+Lm} −Nn=1 Nn=1 {Km(xn-S1n)2+Lm}〕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、マイクロプロセツ
サを用いて容易に構成することができる。
y= Nn=1 [ Nn=1 Nn=1 {Km(xn-S 2 m) 2 +Lm} − Nn=1 Nn=1 {Km(xn-S 1 n ) 2 +Lm}〓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・
An optimal receiver based on 8) can be easily constructed using a microprocessor.

<3・6> 実施例の説明 第1図はこの発明による最適受信機の構成を示
している。受信入力x(t)はA/D変換回路1
によつてサンプリングされるとともにデイジタル
化され、そのサンプル値xnがマイクロプロセツ
サ(以下CPUと称する)3のIN端子に入力され
る。
<3.6> Description of Embodiments FIG. 1 shows the configuration of an optimal receiver according to the present invention. Reception input x(t) is A/D conversion circuit 1
The sample value xn is sampled and digitized by the microprocessor (hereinafter referred to as CPU) 3 and input to the IN terminal.

同期クロツクCKは伝送速度を示すクロツクで、
その周期は伝送データの1ビツト時間幅Tに等し
い。この同期クロツクCKはCPU3の割込み端子
INT2に印加されるとともに、周波数逓倍回路2
に入力されてN倍の周波数に変換される。この逓
倍回路2の出力はCPU3の割込み端子INT1に印
加されるとともに、上記A/D変換回路1のタイ
ミング信号として印加される。つまり受信入力x
(t)は、逓倍回路2の出力に同期して、同期ク
ロツクCKのN倍の速度で(データ伝送速度のN
倍で)サンプリングされる。またこのサンプリン
グタイミング信号がCPU3の割込み端子INT1
も印加される。
The synchronous clock CK is a clock that indicates the transmission speed.
The period is equal to the 1-bit time width T of the transmitted data. This synchronous clock CK is the interrupt pin of CPU3.
Applied to INT 2 and frequency multiplier circuit 2
The signal is inputted into the system and converted to a frequency N times higher. The output of the multiplier circuit 2 is applied to the interrupt terminal INT 1 of the CPU 3 and is also applied as a timing signal to the A/D conversion circuit 1. In other words, receive input x
(t) is synchronized with the output of the multiplier circuit 2 at a speed N times the synchronous clock CK (N times the data transmission speed).
sampled). This sampling timing signal is also applied to the interrupt terminal INT 1 of the CPU 3.

CPU3は、プログラムメモリ5に格納された
命令に従い、またデータメモリ4のデータを参照
して、以下に説明する最尤検定の処理を実行し、
その検定結果を示す信号を端子RDに出力する。
The CPU 3 executes the maximum likelihood test process described below in accordance with the instructions stored in the program memory 5 and with reference to the data in the data memory 4.
A signal indicating the test result is output to terminal RD.

上記データメモリ4には、雑音パラメータ設定
エリア41と、同期信号S1,S2の波形データ設定
エリア42が含まれる。雑音パラメータエリア設
定41には、前述したインパルス指数Aおよびイ
ンパルス雑音電力比′の具体的な値が予め設定
される。また波形データ設定エリア42には、同
期信号S1とS2のそれぞれについて、1周期分の信
号波形を等間隔にN点でサンプリングしてデイジ
タル化したデータS1n、S2n(n=1、2、…、
N)がテーブルの形で予め設定される。
The data memory 4 includes a noise parameter setting area 41 and a waveform data setting area 42 for synchronizing signals S 1 and S 2 . In the noise parameter area setting 41, specific values of the above-mentioned impulse index A and impulse noise power ratio' are set in advance. In addition, the waveform data setting area 42 contains data S 1 n, S 2 n (n= 1, 2,...
N) is set in advance in the form of a table.

第2図はCPU3によつて実行される最尤検定
の処理内容を示すフローチヤートである。以下こ
の図に従つてCPU3の動作を順番に説明する。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the maximum likelihood test executed by the CPU 3. The operation of the CPU 3 will be explained below in order according to this figure.

動作開始時のイニシヤル処理として、前掲の尤
度比検定式(3・8)におけるmの上限数Mおよ
び係数KmとLm(m=0、1、2、…、M)を雑
音パラメータに基づいて求める。つまり、まず割
込を禁止し、データメモリ4の雑音パラメータ設
定エリア41から前述のインパルス指数Aを読取
る(ステツプ201)。次にその値Aに基づいて、
Am/m!を10-5以下にする最も小さい整数mを
求め、その整数を前記Mとして記憶しておく(ス
テツプ202)。次にメモリ4のエリア41から読取
つたインパルス指数Aおよびインパルス雑音電力
比′に基づいて、前掲の係数Km、Lmをそれぞ
れm=0、1、2、…、Mについて計算し、記憶
しておく(ステツプ203)。以上の処理の後、
INT1およびINT2の割込を許可し、割込み待ちと
する(ステツプ204)。
As an initial process at the start of operation, the upper limit number M of m and the coefficients Km and Lm (m = 0, 1, 2, ..., M) in the above-mentioned likelihood ratio test formula (3.8) are determined based on the noise parameters. demand. That is, first, interrupts are prohibited, and the above-mentioned impulse index A is read from the noise parameter setting area 41 of the data memory 4 (step 201). Next, based on that value A,
A m /m! Find the smallest integer m that makes 10 -5 or less, and store that integer as M (step 202). Next, based on the impulse index A and the impulse noise power ratio' read from the area 41 of the memory 4, calculate the coefficients Km and Lm mentioned above for m=0, 1, 2, ..., M, respectively, and store them. (Step 203). After the above processing,
Enable INT 1 and INT 2 interrupts and wait for the interrupt (step 204).

端子INT1に割込み信号が印加されると、まず
CPU3内のサンプリング回数カウンタnを歩進
する(ステツプ206)。続いてその時点のA/D変
換回路1の出力、すなわち受信入力x(t)のサ
ンプル値xnを読取り、所定のレジスタにストア
する(ステツプ207)。次に、前記波形データ設定
エリア42の同期信号S1とS2の波形データテーブ
ルから、上記サンプリング回数カウンタの係数値
nを引き数として、データS1nおよびS2nを読取
る(ステツプ208)。
When an interrupt signal is applied to terminal INT 1 , first
The sampling number counter n in the CPU 3 is incremented (step 206). Next, the output of the A/D conversion circuit 1 at that time, that is, the sample value xn of the received input x(t) is read and stored in a predetermined register (step 207). Next, data S 1 n and S 2 n are read from the waveform data table of the synchronizing signals S 1 and S 2 in the waveform data setting area 42, using the coefficient value n of the sampling number counter as an argument (step 208). .

次に、前述のよう読取つたxn、S1n、S2nに基
づいて、 C=(xn−S2n)2 D=(xn−S1n)2 を計算する(ステツプ209)。次に、計算したC、
Dと先のステツプ203で求めた係数Km、Lmに基
づいて Em=Km・C+Lm Fm=Km・D+Lm をm=0、1、2、…、Mまでについてそれぞれ
計算する(ステツプ210)。次に、計算したEmの
最大値とFmの最大値の差、すなわち yn=Max(E0、E1、E2、…EM) −Max(F0、F1、F2、…FM) を計算し、このynを所定のレジスタに記憶して
おく(ステツプ211)。
Next, based on xn, S 1 n, and S 2 n read as described above, C=(xn-S 2 n) 2 D=(xn-S 1 n) 2 is calculated (step 209). Next, the calculated C,
Em=Km.C+Lm Fm=Km.D+Lm are calculated for m=0, 1, 2, . . . , M, respectively, based on D and the coefficients Km and Lm obtained in the previous step 203 (step 210). Next, the difference between the calculated maximum value of Em and the maximum value of Fm, that is, yn = Max (E 0 , E 1 , E 2 , ...E M ) - Max (F 0 , F 1 , F 2 , ...F M ) and store this yn in a predetermined register (step 211).

以上が1回の割込みINT1に応答した処理であ
り、この処理が割込み信号INT1の発生のたびに
実行され、その結果データy1、y2、y3…が順次蓄
えられる。そして、前記サンプリング回数カウン
タnの計数値が前記Nになると、前述した逓倍回
路2の作用から明らかなように、CPU3に割込
み信号INT2が印加される。
The above is the processing in response to one interrupt INT 1 , and this processing is executed every time the interrupt signal INT 1 occurs, and as a result, data y 1 , y 2 , y 3 , . . . are sequentially stored. When the count value of the sampling number counter n reaches the N value, an interrupt signal INT2 is applied to the CPU 3, as is clear from the operation of the multiplier circuit 2 described above.

割込み信号INT2が印加されると、まず割込み
INT1を禁止する(ステツプ212)。続いて、動作
開始後の最初の割込みINT2を除き、それまでの
ステツプ211のN回の実行によつて蓄えられたy1
y2、y3、…yNの合計値、 y=Nn=1 yn を計算し、かつその値yを0と比較する(ステツ
プ214、215)。そして、y≧0のときは仮説H2
(S2が送られた)を採用し、y<0のときは仮説
H1(S1が送られた)を採用し、その判定結果を出
力端子RDに出力する(ステツプ216、217、
218)。その後、前記サンプリング回数カウンタn
をクリヤするとともに、割込みINT1の禁止を解
除し、割込み待ちとする(ステツプ219)。以上の
処理を繰り返す。
When the interrupt signal INT 2 is applied, the interrupt is first
Inhibit INT 1 (step 212). Next, except for the first interrupt INT 2 after the start of operation, y 1 , which has been accumulated by executing step 211 N times, is
The total value of y 2 , y 3 , . And when y≧0, hypothesis H 2
(S 2 was sent) is adopted, and when y<0, the hypothesis
H 1 (S 1 was sent) is adopted, and the judgment result is output to the output terminal RD (steps 216, 217,
218). After that, the sampling number counter n
At the same time, the interrupt INT 1 is cleared and the interrupt is set to wait (step 219). Repeat the above process.

<3・7> 発明の効果 この発明による最適受信機は、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 receiver 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
を、その係数Am/m!が充分に小さい(例えば
10-5以下)として3以上のM次項までとること
で、近似式が適用できるインパルス指数Aの範囲
が拡がる(例えばAが0.25以上の場合にも近似式
が適用可能となる。) 最尤検定式として式(3・8)を採用すること
で、CPUでの演算は線形並びに2乗演算に限定
され、1回の受信データサンプリング毎の演算ル
ーチンも簡単であるため、小規模で低速のCPU
でも実用可能である。
The approximate formula for Middleton's class A type noise model is its coefficient Am/m! is sufficiently small (e.g.
10 -5 or less) and up to M-order terms of 3 or more, the range of impulse index A to which the approximation formula can be applied expands (for example, the approximation formula can be applied even when A is 0.25 or more.) Maximum likelihood test By adopting equations (3 and 8) as equations, calculations on the CPU are limited to linear and square calculations, and the calculation routine for each sampling of received data is simple, so it can be used on small-scale and low-speed CPUs.
But it is practical.

雑音の統計的パラメータのフイードバツクは、
インパルス指数Aとインパルス雑音電力比′の
みで良く、雑音状態の変化に対する対応が簡単で
ある。
The feedback of the statistical parameters of the noise is
Only the impulse index A and the impulse noise power ratio' are required, making it easy to respond to changes in the noise state.

この発明の最尤検定式では、SN比の大小に制
限がついてないため、SN比の大小にかかわらず
最適受信機として動作するため、LOBD方式
(SN比が小さい領域でのみ最適)よりも有利であ
る。
The maximum likelihood test formula of this invention has no restrictions on the size of the SN ratio, so it operates as an optimal receiver regardless of the size of the SN ratio, so it is more advantageous than the LOBD method (optimal only in areas where the SN ratio is small). It is.

この発明では、同期クロツクを得ることができ
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)であつ
ても動作し、幅広い変復調方式に適用することが
できる。
The present invention operates not only in two-phase PSK (phase shift keying) but also in binary FSK (frequency shift keying) if a synchronized clock can be obtained, and can be applied to a wide range of modulation and demodulation systems.

<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、
February 1967. (2) P.A.Bello and R.Espsito:“A New
Method for Calulating Probabilities of
Errors Due to Impulsive Noise” IEEE
Trans.Commun.Vol.COM−17、No.3、P.368、
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
り率特性” 情報理論とその応用研究回 1981
月12月 (4) A.Bello and R.Esposito:“Error
Probabilities Due to Impulsive Noise in
Linear and Hard−Limited DPSK
Systems” IEEE Trans.Commun.Vol.COM
−19、No.1、P.14、February 1971. (5) 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.
<References> (1) REZtemer: “Character Error
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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 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図はこの発明に係る最適受信機の要部構成
を示すブロツク図、第2図は第1図における
CPUによつて実行される最尤検定処理の内容を
示すフローチヤートである。 1……A/D変換回路、2……周波数逓倍回
路、3……CPU(マイクロプロセツサ)、4……
データメモリ、5……プログラムメモリ。
FIG. 1 is a block diagram showing the main part configuration of an optimal receiver according to the present invention, and FIG.
7 is a flowchart showing the contents of maximum likelihood test processing executed by the CPU. 1...A/D conversion circuit, 2...Frequency multiplier circuit, 3...CPU (microprocessor), 4...
Data memory, 5...program memory.

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
行なう最適受信機において、 〔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) 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、係数Am/m!が充分に小さいと
いう条件のもとに、式(2・2)に示すように、
m=M≧3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(M+1)個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 Ln=log(Am/m!・δm) である。〕 この式(3・8)の演算をマイクロプロセツサ
によつて行なうことを特徴とするインパルス性雑
音に対する最適受信機。
[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 receiver that samples x(t) and binary synchronization signals S 1 (t) and S 2 (t) N times and performs a maximum likelihood test 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 wave, 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 formula, the coefficient A m /m! Under the condition that is sufficiently small, as shown in equation (2.2),
Approximate as P〓(z) with terms up to m=M≧3, This approximation formula P〓(z) is further approximated by a distribution P^(z) consisting of the maximum value of its (M+1) terms, as shown in equations (2 and 3), 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 L n =log(A m /m!・δm).] This equation (3・8) is calculated by a microprocessor. Optimal receiver for impulsive noise characterized by:
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US4682230A (en) * 1986-03-21 1987-07-21 Rca Corporation Adaptive median filter system
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