JPH0681162B2 - デ−タ判定回路 - Google Patents

デ−タ判定回路

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JPH0681162B2
JPH0681162B2 JP6212484A JP6212484A JPH0681162B2 JP H0681162 B2 JPH0681162 B2 JP H0681162B2 JP 6212484 A JP6212484 A JP 6212484A JP 6212484 A JP6212484 A JP 6212484A JP H0681162 B2 JPH0681162 B2 JP H0681162B2
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俊雄 三木
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Toshiba Corp
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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
    • H04L25/06Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection
    • H04L25/061Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection providing hard decisions only; arrangements for tracking or suppressing unwanted low frequency components, e.g. removal of dc offset

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  • Signal Processing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、帯域制限により符号間干渉を受けたディジ
タル伝送信号のデータを安定に判定するデータ判定回路
に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 近年、移動通信では電源資源の有効利用の見地から、デ
ィジタル信号の伝送方式として狭帯域のFM方式が盛んに
検討されている。このような狭帯域化を図ったFM信号の
復調波形は、帯域制限のため大きな符号間干渉を生ず
る。このため、一定のS/Nに対する誤り率が大となる。
この問題を解決する一つの方策として、多閾値識別法
(文献1;電子通信学会技術報告 CS82−89 p105〜112
が知られている。これは異なる識別位相差に対応した複
数の閾値を用意し、過去の識別判定結果からのパターン
情報を基に最適な1つの閾値を選択し、それを判定閾値
として入力信号のデータ判定、すなわち“1",“0"の判
定を行なう方式である。
第1図に文献1に開示されている,各データ列の内容に
応じた入力信号の軌跡と、複数の閾値#1〜#4の設定
例を示す。これらの閾値#1〜#4の中から、入力信号
の軌跡に適合した1つの閾値が過去2ビットのデータ列
の判定結果に基いて選択される。例えば過去2回のデー
タ列の判定結果a(t−2),a(t−1)が“11"の場
合は、第2図(a)に示すように入力信号の軌跡はこれ
に続く2ビットのデータを含めた系列の判定結果a(t
−2),a(t−1),a(t),a(t+1)が“1111",11
10",“1101",“1100"のいずれであるかに応じて図示の
ごとく変化する。この場合、a(t)の判定のためには
閾値#1が最適となる。また、過去2回のデータ列の判
定結果a(t−2),a(t−1)が“01"の場合も、同
様にa(t−2),a(t−1),a(t),a(t+1)に
応じて第2図(b)のように入力信号の軌跡が変化し、
閾値#2が最適となる。以下同様に、a(t−2),a
(t−1)が“10"の場合は閾値#3,また“00"の場合は
閾値#4が最適となる。
このような原理を利用して入力信号のデータを判定する
回路として、文献2;電子通信学会技術報告 CS83−7
p47〜50に示されるように、過去2ビットのデータ列の
判定結果a(t−2),a(t−1)を記憶しておき、こ
れに基き4つの閾値#1〜#4の中から1つの閾値を選
択し比較器で入力信号と比較してデータの“1",“0"の
判定を行なう回路が知られている。
しかしながら、このようなデータ判定回路を前記の如く
移動無線通信機における受信信号の判定に適用した場合
には、次のような問題が生じる。すなわち、送信側で送
信データを低域通過フィルタ(LPF)を通して帯域を狭
めた後FM変調を施して送信し、受信側では周波数弁別器
でFM復調を行ない、その復調出力をさらに積分すること
によって第1図に示したような信号を得、これを先のよ
うにしてデータ判定した場合を考える。これにより得ら
れた判定結果は、文献2に示される如く単一の閾値で判
定した場合に比べ格段に誤り率が減少する。しかし、実
際には送信側における送信データの変化やLPFのゲイン
変動,および受信側における周波数弁別器の復調感度の
変動,積分器のゲイン変動といった要因により信号の交
流レベルが変動する。また、送信側における送信周波数
の変動や受信側における局部発振周波数の変動,周波数
弁別器の直流ドリフト等により、信号の直流レベルも変
動する。交流レベルが変動したときの信号レベルの軌跡
を第3図(a)に、また直流レベルが変動したときの信
号レベルの軌跡を同図(b)にそれぞれ示す。
このように信号のレベルが変動すると、閾値との間の余
裕が小さくるので、小さな雑音によって判定を誤ってし
まうことになり、誤り率が増大する。この結果、データ
や音声信号の正しい伝送が難しくなる。この対策として
周波数の安定化やゲインの一定化を図ろうとすると、ハ
ードウェアが大規模となり多大なコスト的負担が強いら
れるという問題がある。
[発明の目的] この発明の目的は、狭帯域FM方式によるディジタル伝送
路信号のような帯域制限により符号間干渉を受けた入力
信号のデータを、そのレベル変動に拘らず安定・正確に
判定することを可能としたデータ判定回路を提供するこ
とにある。
[発明の概要] この発明は、データ判定のための閾値を入力信号の過去
のデータ列の判定結果に基いて複数の閾値から選択する
とともに、その各閾値を入力信号のレベル変動に応じて
適応的に変化させて修正することによって、正確なデー
タ判定を行なうようにしたものである。
すなわち、この発明によるデータ判定回路ではそれぞれ
異なる閾値を発生する複数の閾値発生手段の各々が、そ
れぞれの発生閾値を判定閾値として入力信号を判定した
ときの判定結果が第1の状態の場合における入力信号と
判定閾値との差信号の平均値と、判定結果が第2の状態
の場合における該差信号の平均値との差信号をその発生
閾値の誤差信号として出力する演算手段と、この誤差信
号が最小となる方向に発生閾値を修正する修正手段とを
有することを特徴としている。
[発明の効果] この発明によれば、入力信号の交流レベルや直流レベル
の変動によって判定閾値が最適閾値からずれた所にあっ
ても、データ到来毎に判定閾値が修正されて最適値に収
束してゆき、収束後は正しいデータ判定を安定に行なう
ことが可能となる。
この結果誤り率が著しく減少し、データ伝送においては
データの信頼性の向上が図られ、音声や画像信号の伝送
においては非常に高品質な伝送を行なうことができる。
[発明の実施例] 第4図はこの発明の一実施例のデータ判定回路の構成を
示す図である。図において、端子1には入力信号として
例えば狭帯域FM方式によるディジタル伝送信号を受信側
でFM復調し積分して得られた、第1図に示すようなレベ
ル軌跡を有する信号が入力される。この入力信号は比較
器2に供給され、後述のようにして得られる判定閾値と
レベル比較されることにより、そのデータが判定され2
値のデータ信号となって、出力端子3に送出される。
比較器2の判定結果はさらに、判定閾値の選択のため3
段のシフトレジスタ4に供給される。このシフトレジス
タの入力をa(t)とすれば、シフトレジスタ4の各段
には過去3ビットのデータ列の判定結果a(t−1),a
(t−2),a(t−3)が記憶されている。これらの判
定結果のうちa(t−1),a(t−2)は第1の制御回
路5aに与えられ、a(t),a(t−1),a(t−2),a
(t−3)は第2の制御回路5bに与えられる。制御回路
5aは、4つの閾値発生回路6a〜6dが発生する閾値TH11,T
H10,TH01,TH00から1つの閾値を選択するための第1の
スイッチ7aを制御し、制御回路5bは閾値発生回路6a〜6d
に閾値修正のための信号を供給する第2のスイッチ7bを
制御する。すなわち、スイッチ回路7bには端子1への入
力信号と判定閾値との差信号を得る減算器8の出力が、
遅延回路9を介して適当なタイミングで供給される。な
お、減算器8の出力の差信号の極性は判定閾値より入力
信号レベルの方が高いとき正,また判定閾値より入力信
号レベルの方が小さいとき負となるものとする。
ここで、閾値判定回路6a〜6dの各々は例えば第5図のよ
うに構成されている。すなわち、閾値発生回路は2つの
入力端子11a,11bを有し、その各入力信号を平平均化回
路12a,12bで平均化して時間的な平均値をとり、さらに
減算器13で両平均値の差信号を得る。そしてこの差信号
を乗算器14でΔ倍した後、加算器15に供給して遅延回路
16の出力である以前の閾値と加算することによって、修
正された新たな閾値を出力端子17に出力する構成となっ
ている。
次に、この実施例の動作を説明する。今、過去の2ビッ
トのデータ列の判定結果a(t−2),a(t−1)が
“11"であるとすると、判定閾値としては第1図の閾値
#1〜#4のうち#1が最適であるため、スイッチ回路
7aは制御回路5aにより制御されて#1に相当する閾値発
生回路6aの発生閾値TH11を選択する。この閾値TH11が判
定閾値として比較器2に与えられる。
ここで、この閾値TH11が第2図(a)の#1からずれて
いる場合、例えば第3図(a)または(b)の位置にあ
るとすると、そのずれが検出されて閾値TH11が修正され
る。すなわち、減算器8で閾値TH11と入力信号との差信
号が検出され、この差信号が遅延回路9により一定時間
遅延される。この遅延時間は閾値TH11が判定閾値として
設定されてから、この閾値TH11に対応する2ビットのデ
ータ列に続く2ビットのデータ列の判定結果が比較器2
の出力に得られるまでに要する時間、つまり入力信号の
データレイトの約1.5倍の時間に設定される。スイッチ7
bは制御回路5bにより制御されて、遅延回路9の出力の
差信号をその相続く2ビットのデータの判定結果に対応
して、閾値発生回路6aの2つの入力端子11a,11bに選択
的に供給する。例えばa(t−3),a(t−2),a(t
−1),a(t)が“1110"となった場合、スイッチ7bは
差信号を端子11aに供給し、また“1101"となった場合は
端子11bに供給する。
こうして入力端子11a,11bに供給された差信号は平均化
回路12a,12bで平均値がとられ、さらに減算器13で両平
均値の差が検出される。すなわち、閾値TH11を判定閾値
として入力信号をデータ判定したときの判定結果である
a(t−1)とそれに続くa(t)が“10"(第1の状
態)の場合における,入力信号と判定閾値TH11との差信
号の平均値と、その判定結果が“01"(第2の状態)の
場合における,入力信号と判定閾値TH11との差信号の平
均値との差信号が検出される。この差信号は乗算器14で
Δ倍、例えば1/2倍された後、加算器15に入力されるこ
とにより閾値TH11を修正する。例えば第3図(a)に示
すようにTH11に相当する閾値#1が最適値より上にある
場合は、平均化回路12aの出力に得られる平均値(正極
性)より平均化回路12bの出力に得られる平均値(負極
性)の方が大きいため、減算器13の出力の差信号は負極
性となり、これが乗算器14を介して加算器15に供給され
て以前の閾値に加算されるので、閾値TH11はレベルが下
がり、最適値に近付く。この動作が判定閾値として閾値
TH11が選択される毎に繰返されることによって、閾値TH
11は逐次修正されて最適値に近付いてゆき、やがて収束
する。
同様にして、減算器8で得られた差信号を遅延回路9に
より遅延した後、a(t−3),a(t−2),a(t−
1),a(t)が“0110",“0101"の場合は閾値発生回路6
bの入力端子11a,11bに供給し、“1010",“1001"の場合
は閾値発生回路6cの入力端子11a,11bに供給し、“001
0",“0001"の場合は閾値発生回路6dの入力端子11a,11b
に供給することによって、閾値発生回路6b〜6dにおいて
も同様に閾値TH10,TH01,TH00の修正を行なう。
このようにして、各閾値発生回路6a〜6dはその各発生閾
値を判定閾値として比較器2で入力信号のデータを判定
したときに得られた判定結果が第1の状態の場合と第2
の状態の場合とにおける入力信号と判定閾値との2つの
差信号の平均値を求め、さらにこの2つの平均値の差信
号を求めてこれが最小となる方向に閾値を適応的に可変
し修正する。これにより、判定閾値が最適化されること
になる。
すなわち、直流レベルの変動や交流レベルの変動により
入力信号のレベルが変動しても、その変動に追従して閾
値発生回路6a〜6d内で閾値の修正が行なわれることによ
り判定閾値が入力信号レベルに対し最適に設定されるた
め、安定・正確なデータ判定が可能となる。また、平均
化回路で入力信号と判定閾値との差信号の平均化を行な
うことで雑音成分が除去されるので、雑音に対しても安
定な判定が可能である。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施が可能である。例
えば第4図のデータ判定回路はアナログ回路で構成され
ているが、入力端子1の後にサンプルホールド回路およ
びA/D変換器を置き、その後の処理を全てディジタル信
号処理により行なってもよい。その場合、平均化回路は
入力されるデイジタル差信号のNサンプル分をN段のシ
フトレジスタに入力し、このシフトレジスタの各段の出
力値を加算してNで除することで平均値を得ることがで
きる。また、ディジタル信号処理による場合は、各閾値
発生回路内の2つの平均化処理を1つの平均化回路で同
時に行なうことも可能であり、2系列のディジタル差信
号を2N段のシフトレジスタにNサンプル分ずつ入力しそ
の各段の出力値を加算した後2Nで除せばよい。このよう
にすると、第5図の減算器13に相当するものも不要とな
る。また平均化の他の方法としては、入力されるディジ
タル差信号のサンプルを加算してゆき、その加算値S
(t−1)のα倍(α<1)に新たなサンプルを加えた
新しい加算値S(t)をNで除して平均値としてもよ
い。また、平均化手段は一般にはローパスフィルタを用
いることができる。
さらに上記実施例では例えば閾値発生回路6aに注目する
と、その発生閾値TH11を判定結果a(t−3),a(t−
2),a(t−1),a(t)が“1110"と1101"のときの差
信号の平均値の差に基いて修正したが、“1111"と“110
0"のときの差信号の平均値の差により閾値TH11を修正し
ても全く同様な結果が得られる。また“1110"と“1101"
と“1111"と“1100"のときの差信号の平均値の差により
閾値TH11を修正してもよく、その場合は平均化処理が増
加することになるが、よりきめ細かな修正ができるので
最適値への収束が速くなる。さらにハードの簡単化のた
め、判定結果が“111"と“110"のときの差信号の平均値
の差を求めて閾値TH11を修正しても、収束は若干遅くな
るが一端収束した後は正しい判定が可能となる。
他の閾値発生回路6b,6c,6dにおける発生閾値TH10,TH01,
TH00の修正に関しても同様な変形が可能であり、要する
にそれぞれの発生閾値を判定閾値として判定回路で入力
信号のデータ判定を行なったときの判定結果の1ないし
数ビットの状態が第1の状態の場合と、第2の状態の場
合とにおける,入力信号と判定閾値との差信号の平均値
をそれぞれ求め、さらにこれら2つの平均値の差信号を
求めて閾値を修正すればよい。なお、第5図における乗
算器14で乗じる値Δは1/2に限られるものでなく、任意
に選ぶことができる。このΔの値を小さくすると閾値の
収束は遅くなるが、閾値の変動は少なくなる。
以上の説明では閾値を4つ用意する場合について述べた
が、さらに多い場合または少い場合でも同様にこの発明
の閾値修正手段を適用することができる。例えば第1図
における#1と#2,および#3と#4に相当する閾値を
それぞれ1つにまとめてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は狭帯域FM方式によるディジタル伝送信号の受信
復調波形のレベル軌跡とそのデータ判定に用いる4種の
閾値を示す図、第2図(a)(b)はその判定閾値の設
定例を示す図、第3図(a)(b)は交流レベルおよび
直流レベルが変動した場合のレベル軌跡を示す図、第4
図はこの発明の一実施例のデータ判定回路の構成図、第
5図は同実施例における閾値発生回路の内部構成を示す
図である。 1……入力端子、2……比較器(判定手段)、3……出
力端子、4……シフトレジスタ、5a,5b……制御回路、6
a〜6d……閾値発生回路、7a,7b……スイッチ、8……減
算器、9……遅延回路、12a,12b……平均化回路、13…
…減算器、14……乗算器、15……加算器、16……遅延回
路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ異なる閾値を発生する複数の閾値
    発生手段と、これら複数の閾値発生手段により発生され
    る閾値から、帯域制限により符号間干渉を受けた入力信
    号の連続した過去のデータ列の判定結果に対応した1つ
    の閾値を選択する閾値選択手段と、この閾値選択手段に
    より選択された閾値を判定閾値として前記入力信号のデ
    ータを判定する判定手段とからなるデータ判定回路にお
    いて、前記複数の閾値発生手段は、それぞれの発生閾値
    を判定閾値として前記判定手段で前記入力信号を判定し
    たときの判定結果が第1の状態の場合における前記入力
    信号と該判定閾値との差信号の平均値と、前記判定結果
    が第2の状態の場合における該差信号の平均値との差信
    号を発生閾値の誤差信号として出力する演算手段と、こ
    の演算手段から出力される前記誤差信号が最小となる方
    向に発生閾値を修正する修正手段とを有することを特徴
    とするデータ判定回路。
  2. 【請求項2】前記第1の状態は判定結果の1ビットが
    “1"の状態であり、前記第2の状態判定結果のビットが
    “0"の状態であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のデータ判定回路。
  3. 【請求項3】前記第1の状態は判定結果の相続く2ビッ
    トが“10"の状態であり、前記第2の状態は判定結果の
    相続く2ビットが“01"の状態であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のデータ判定回路。
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