JPH07235849A - ディジタルベースバンドライン等化器用自動利得制御回路 - Google Patents

ディジタルベースバンドライン等化器用自動利得制御回路

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JPH07235849A
JPH07235849A JP6296080A JP29608094A JPH07235849A JP H07235849 A JPH07235849 A JP H07235849A JP 6296080 A JP6296080 A JP 6296080A JP 29608094 A JP29608094 A JP 29608094A JP H07235849 A JPH07235849 A JP H07235849A
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JP6296080A
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Jeffrey L Sonntag
リー ソンタッグ ジェフレイ
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Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ディジタル電話通信に用いられる
中断器にみられるようなディジタルベースバンドライン
等化器用の自動利得制御回路に関する。 【構成】 自動利得制御回路は、3元出力信号を有する
ディジタルベースバンドライン等化器用の制御電圧を発
生する。この回路は、制御電圧を発生するために電荷を
蓄積するコンデンサと、3元出力信号の振幅が基準電圧
を超えた場合にコンデンサを充電する充電回路と、3元
出力信号が非ゼロレベルにあるときに限りコンデンサを
放電する放電回路を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【本件発明の分野】本発明は、ディジタル電話通信に用
いられる中継器に関し、これをさらに詳細に述べると、
T1またはE1中継器に見られるようなディジタルベー
スバンドライン等化器用の自動利得制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電話方式において、T1およびE1は、
ディジタル伝送標準である。T1は、米国で用いられて
いる標準であり、欧州で用いられているこれとよく似た
標準がE1である。ディジタル伝送システムの重要な構
成要素として、中継器が挙げられる。中継器は、信号を
再生するために伝送路に沿って一定の間隔をおきながら
設置されている。ディジタルベースバンドライン等化器
は、T1またはE1システムで用いられているものと同
様に、中継器のフロントエンドに例外なく用いられてい
る。等化器は、ケーブルの長さにわたって送信される間
にひずみが生じた信号を濾波し増幅する働きをする。
【0003】上記信号は、T1標準で1.544Mbi
ts/s、E1標準では2.04Mbits/sの速度
で送信される3元のディジタル信号である。3元とは、
信号が、「低」、「ゼロ」、「高」の3つの論理レベル
を有することを意味している。データは、論理0がゼロ
として送信され、かつ論理1が高電圧または低電圧とし
て送信される交互マーク反転符号(AMI)方式を用い
て符号化される。
【0004】上記中継器のフロントエンドで使用される
等化器は、一様でない回線状態に対応するため、等化器
の利得および周波数応答を変更する自動利得制御(AG
C)回路を具備している。AGC回路は、等化器の出力
信号の振幅を一定に保つためのものである。しかし、従
来のAGC回路は、出力信号の振幅が信号のデータ密度
の関数として変化する傾向がある。たとえば、データ信
号に多数のゼロが連続して現れた場合、正しい振幅のデ
ータストリームが受信されていても、従来のAGC回路
には利得の増大が必要であるように見える。このため、
回路の利得が、中継器で受信されるデータの内容、つま
りデータ密度に依存する傾向が生じる。したがって、デ
ータ密度に関係なく、振幅が一定の出力信号を発生する
等化器が必要とされている。
【0005】
【本件発明の概要】本発明は、ディジタルベースバンド
ライン等化器の制御電圧を発生する自動利得制御(AG
C)回路である。制御電圧は、等化器の利得および周波
数応答(等化)を制御する。制御回路は、制御電圧を発
生するために電荷を蓄積するコンデンサ、コンデンサを
充電する充電回路、およびコンデンサを放電する放電回
路を具備している。
【0006】充電回路は、等化器の3元出力信号の振幅
が基準電圧を超えた場合にコンデンサを充電するよう構
成されている。また、放電回路は、3元出力信号が非ゼ
ロレベルにある場合に限り、コンデンサを放電するよう
構成されている。つまり、3元出力信号にデータがない
場合には、コンデンサが放電されることはない。これに
より、出力信号にデータが存在しない間の利得は、ほぼ
一定に保たれる。
【0007】充電回路は、3元出力信号を監視し、かつ
3元出力信号の(正または負の)振幅が正または負の基
準電圧を超えた場合に、トリップ信号を発生する比較器
を2器具備している。トリップ信号は、コンデンサに充
電電流を供給する電流源を制御し、コンデンサは、3元
出力信号の振幅が基準電圧の振幅を超えた場合に限り、
充電される。
【0008】放電回路は、3元出力信号をスライスして
ひずみのない3元ディジタル信号に変換する比較器を2
器具備している。電流源は、3元出力信号にデータ(1
または−1)が存在する場合にのみ、コンデンサに放電
電流を供給する。また、放電回路中のフリップフロップ
により、制御電圧へのデータ密度の影響がさらに減少す
る。つまり、フリップフロップは、入力信号から再構成
されたクロック信号と同期化されて、放電電流源に対す
る一定のオン期間を発生する。その結果、制御回路は、
正確な制御電圧を等化器のAGC回路に供給することに
なる。このため、AGC回路の利得は、比較的雑音に影
響されず、またデータ密度にも左右されなくなる。本発
明の前記ならびに他の特徴および利益は、添付図面に示
す本発明の実施例に関する次の詳細な説明を読むと、明
らかになるであろう。
【0009】
【実施例の詳細な記述】本発明の好適な実施態様を、同
一参照番号が同一要素を示す図面を例にとって説明す
る。さらに、各参照番号の左端の数字は、その番号が最
初に現れた図の番号を表している。特定の部品番号なら
びに構成が説明されているが、これは、あくまでも説明
のためのものである。本発明の精神および範囲から逸脱
しない限り、他の部品および構成の利用が可能なこと
は、当業者によって理解されるであろう。
【0010】図1は、T1またはE1中継器に用いられ
るような代表的なディジタルベースバンドライン等化器
を示すブロック図である。等化器102は、入力信号1
01を受信して、3元の出力信号103を発生する。入
力信号101は、長い電話ケーブルを介した伝送によっ
て、例のごとくひずみを伴う。等化器102は、出力信
号103を発信するにあたって信号のひずみを等化す
る。「等化」は、増幅および/または補償することを意
味している。
【0011】一様でない回線状態には、種々の等化が必
要である。たとえば、回線長が長ければ、それだけディ
ジタル信号に対する低域フィルタの影響が大きくなる。
したがって、信号が回線長の長い回線から受信される
と、等化器は、高周波数で大幅な増幅を実行しなければ
ならない。回線長が短ければ、高周波減衰度が減少する
ため、等化器による高周波の強化がそれだけ少なくな
る。以下に述べるように、本発明による等化器は、利得
および周波数応答(すなわち、各極および/またはゼロ
の配置)を一様でない回線状態に適したものにする。
【0012】自動利得制御(AGC)回路104は、等
化器102の等化を制御する。AGC回路104は、出
力信号103の振幅を監視し、かつ出力信号103の振
幅の関数として制御電圧VAGC を発生する。発生した制
御電圧VAGC は、等化器102の制御入力105に用い
られる。
【0013】等化器102は、複数の増幅器ステージを
有しており、一つまたはそれ以上の増幅器ステージに関
する等化(利得特性対周波数特性)を変更する際に制御
電圧VAGC が用いられる。これは、当業者にとって明ら
かな若干の方法によって実施可能である。解説を行うた
め、次に単一の増幅ステージについて説明する。たとえ
ば、反転増幅器の構成では、可変コンダクタンス素子
(たとえば、MOSFET)とコンデンサを並列に配列
して増幅器の加算接続点への入力にすることができる。
また、DC利得とゼロの周波数は、制御電圧VAGC の関
数として可変コンダクタンス素子のコンダクタンスを変
化させることによって変更できる。図に示された実施例
では、VAGC の増大に対し、等化器102が利得を減少
させて小さい出力信号103を発生する。
【0014】図2は、従来のAGC回路104を示して
いる。AGC回路104は、比較回路202、スイッチ
210、充電電流源212、放電電流源214、および
コンデンサ216を具備している。さらに、比較回路2
02は、比較器204ならびに206、およびORゲー
ト208を具備している。
【0015】AGC回路104は、以下のように動作す
る。出力信号103は、比較器204により、正の基準
電圧と比較され、比較器206により、負の基準電圧と
比較される。出力信号103が正の基準電圧を超える
と、比較器204は高レベル信号を出力する。上記の通
り、出力信号103は、正、負、およびゼロの電圧レベ
ルを有する3元ディジタル信号である。
【0016】出力信号103の振幅が正の基準電圧を超
えると、比較器204は、トリップ信号を出力する。同
様に、出力信号103の振幅が負の基準電圧を超える
と、比較器206は、トリップ信号を出力する。つま
り、出力信号103の負の振幅が負の基準信号を上回っ
た場合に、比較器206は、引きはずしを行う。ORゲ
ート208は、比較器204ならびに206からの信号
の論理和を実行する。比較器204と比較器206のい
ずれか一つがトリップ信号を出力した場合、ORゲート
208は、スイッチ210を閉にする信号を出力する。
【0017】スイッチ210が閉になると、充電電流源
212は、充電電流Ic をコンデンサ216に供給する
が、コンデンサ216を充電すると、VAGC の振幅が増
大する。この状態のとき、比較回路202は、出力信号
103が大きすぎるため出力信号103の振幅が所望の
範囲内に入るように等化器の調整が必要であることを等
化器102に知らせている。この調整は、単に、DC利
得の調整にとどまらず、上記の通り、ゼロの周波数も変
更される。このように、等化器102は、感知された回
線状態の変化に対する等化に適している。
【0018】出力信号103の振幅が所望の範囲内にあ
るときは、比較器204と206のいずれも高レベル信
号を出力しない。この場合、スイッチ210は、開状態
のままであり、充電電流Ic はコンデンサ216を充電
しない。その結果、VAGC は増大しないことになる。
【0019】放電電流源214は、AGC回路104が
出力信号103の振幅の変化に反応できる状態を保てる
ように、一定のブリード、すなわち放電電流Id をコン
デンサ216に供給する。放電機構がなければ、コンデ
ンサ216が電荷を保持することから、その後の信号振
幅の増大に反応しなくなる。
【0020】T1またはE1中継器を用いた場合、出力
信号103は、たとえば、15または16サイクル連続
してゼロの水準にとどまることがある。つまり、出力信
号103が、全体の時間の90%もの間ゼロを発生して
いるようなデータ密度になることもあり得る。放電電流
d によりコンデンサ216が連続的に放電され、かつ
出力信号103にゼロが存在するときに充電電流Ic
流れない場合、VAGCは、ゆっくりと降下していく。こ
の降下に対して、等化器102による等化は増大する。
ただし、この増大は、出力信号103の振幅によるもの
ではなく、データ密度(すなわち、出力信号103にお
いて連続して発生するゼロの個数)の結果によるもので
ある。これは、望ましい効果とは言えない。機能的に正
しい等化器は、信号に含まれるデータの関数として変化
する信号ではなく、一定の振幅を伴った信号を発生しな
ければならない。また、放電電流源214によって発生
する放電電流Id の振幅を減少させることによって、デ
ータ密度に対するAGC回路の感度を低下させることは
可能である。しかし、この方法には、2つの問題点があ
る。まず第一に、集積回路内では、極めて小さい電流を
発生させ、かつそれを正確に保持するのが困難である。
第二に、放電電流Id が非常に小さい場合、出力信号1
03中の雑音が利得の急激な低下を引き起こしやすい。
このような影響が見られる理由について、以下に説明す
る。
【0021】放電電流Id に対する充電電流Ic の比率
によって、出力信号103が正または負の基準電圧を超
える時間率が定まる。その比率が極めて高い(すなわ
ち、充電電流Ic が放電電流Id よりはるかに大きい)
場合、出力信号103が正または負の基準電圧を超える
のは、低い率の時間に限られる。出力信号103が比較
的ひずみのない正弦波信号であれば、負および正のピー
ク電圧は、それぞれ正および負の基準電圧レベルに近く
なる。しかし、多量の雑音があった場合、重畳している
雑音を伴った出力信号103のピークのみが基準レベル
を超えるように等化器の等化が急激に減少する。このた
め、放電電流Id を非常に小さくした場合、等化のデー
タ密度に対する依存度は低下するが、雑音への依存度が
高まる。したがって、データ密度からも雑音からも影響
を受けることのない等化を行うことが望ましい。
【0022】本発明では、AGC回路104の代わりに
図3に示すAGC回路300を用いることによって上記
の問題を解消している。AGC回路300は、AGC回
路104とよく似ているが、スイッチ302が放電電流
源214と直列に挿入接続されている。スイッチ302
は、コンデンサ216に対する放電電流Id の印加を制
御する。また、スイッチ302は、比較回路304によ
って制御される。
【0023】比較器304は、比較回路202とほぼ同
一であり、比較回路304は、比較器306ならびに3
08およびORゲート310を具備しているが、さらに
比較回路304は、D型フリップフロップ314を具備
している。比較器306は、出力信号103を高レベル
すなわち正のスライス電圧と比較する。比較器308
は、出力信号103を低レベルすなわち負のスライス電
圧と比較する。出力信号103の振幅が正のスライス電
圧を超えた場合、比較器306は、高レベル信号を出力
する。出力信号103の振幅が負のスライス電圧を超え
た場合(すなわち、負のスライス電圧よりもさらに負の
方向に拡大した場合)、比較器308は、高レベル信号
を出力する。
【0024】比較器306または比較器308の出力が
ハイになると、ORゲート310は、フリップフロップ
314の入力Dにおいて高レベル信号を発生する。フリ
ップフロップ314の出力Qは、スイッチ302を制御
する。また、出力Qは、フリップフロップ314のクロ
ック入力上のクロック信号312によって制御されるこ
とから、入力D信号に従う。クロック信号312は入力
信号101から再構成されたものであり、当業者にとっ
て明らかなように、中継器で利用可能である。
【0025】フリップフロップ314の出力Qが「高」
のとき、スイッチ302は閉となり、電流源214から
の放電電流Id によってコンデンサ216が放電する。
正のスライス電圧の値が選択されると、出力信号103
の論理「高」を検出する。同様に、負のスライス電圧が
選択されると、比較器308が出力信号103の論理ロ
ーを検出する。このようにスライス電圧の選択によっ
て、比較器304が出力信号103中の非ゼロデータを
検出することが可能になる。したがって、スイッチ30
2が閉の状態になり、出力信号103に非ゼロデータが
存在する場合に限り、放電電流Id がコンデンサ216
に印加される。
【0026】T1またはE1などの中継器にAGC回路
300を使用する場合、比較器306および308はす
でに中継器内に存在している。前記両比較器は、ディジ
タル信号の再構成に用いられるスライシング回路内にあ
る。
【0027】本発明の変更態様によれば、フリップフロ
ップ314を取り外してORゲート310の出力をスイ
ッチ302の制御に用いることもできる。しかし、この
方法を用いた場合、入力信号101のデータ密度に対す
るAGC回路300の感度が高くなる。フリップフロッ
プ314は、制御電圧VAGC へのデータ密度の影響を小
さくする働きをする。フリップフロップ314は、クロ
ック信号312と同期化されて放電電流源214に対す
る一定のオン期間を発生する。
【0028】AGC回路300では、充電電流Ic と放
電電流Id との比によって、データ密度または雑音に対
する回線の感度が定まる。つまり、この両者間でデータ
密度と雑音による影響の大きさの交換条件が成り立つ。
本発明の好適な実施例によれば、上記比率が比較的低く
(2対1または3対1)設定されている。このため、A
GC回路300を使用すると、等化器102の等化は、
雑音による影響をあまり受けないうえに出力信号103
のデータ密度が利得に影響しないという結果が得られ
る。
【0029】ただし、等化器102の回路およびAGC
回路300には、問題点が一つ考えられる。入力信号1
01の振幅が極端に低いレベルに急降下した場合、AG
C回路300は、等化の増加を自動的に行わない。新た
に設置された中継器の始動中を除いては、通常、このよ
うな急降下は発生しないが、望ましくはこうした不測の
事態にも備えたい。これは、タイムアウト回路の付加に
よって実行可能である。このような回路では、たとえ
ば、ある一定の既定数(たとえば20)のゼロが連続的
に受信された場合に、等化器102の等化が自動的に増
大する。本発明の好適な実施態様によれば、比較回路2
02および304が、上記の通り具体的に示されてい
る。しかし、他の実施例においては、比較回路202お
よび/または比較回路304が、単一の比較器を用いて
実現可能である。3元データ信号は、ゼロ電圧基準を中
心にしてほぼ対称であることから、信号の正と負の両方
の動作範囲を検出する必要はない。たとえば、正の値だ
けを監視して、比較器204により、充電電流源212
を制御し、(必要に応じて、フリップフロップ314を
備えた)比較器306により放電電流源214を制御す
ることも可能である。
【0030】本発明は、好適な実施態様をいくつか参照
しながら詳細に例示され説明が行われてきたが、添付し
たクレームによって定義される本発明の精神および範囲
から逸脱しない限り、形状および細部について様々な変
形例が可能であることは、当業者にとって明らかであろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図1】等化器とAGC回路を示すブロック図である。
【図2】従来のAGC回路を示す略図である。
【図3】本発明のAGC回路を示す略図である。
【符号の説明】
202、304 比較回路 204、206、306、308 比較器 208、310 ORゲート 210、302 スイッチ 212、214 充電電流源 216 コンデンサ 314 D型フリップフロッ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電圧を発生するために電荷を蓄積す
    る蓄積手段と、 ディジタルベースバンドライン等化器の3元出力信号の
    振幅が基準電圧を超えた場合、第1電流を前記蓄積手段
    に供給する充電手段と、 3元の出力信号が非ゼロレベルにある場合に限り、前記
    第1電流の極性と反対の極性を有する第2電流を前記蓄
    積手段に供給する放電手段とからなる、前記3元の出力
    信号を有するディジタルライン等化器の等化を制御する
    ために前記制御電圧を発生する自動利得制御回路。
  2. 【請求項2】 前記蓄積手段がコンデンサを具備するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の自動利得制御回路。
  3. 【請求項3】 前記充電手段が、 前記3元の出力信号を監視し、かつ前記3元出力信号の
    振幅が前記基準電圧を超えた場合にトリップ信号を発生
    する第1の比較器と、 前記トリップ信号に対して、前記第1電流を前記コンデ
    ンサに供給する第1電流源とからなることを特徴とする
    請求項2に記載の自動利得制御回路。
  4. 【請求項4】 前記第1比較器が、 3元出力信号を高基準電圧と比較し、かつ3元出力信号
    の振幅が前記高基準電圧を超えた場合に高トリップ信号
    を発生するよう構成されている第1の比較器と、 3元出力信号を低基準電圧と比較し、かつ3元出力信号
    の振幅が前記低基準電圧を超えた場合に低トリップ信号
    を発生するよう構成されている第2の比較器と、 前記第1および第2比較器に接続され、かつ前記高トリ
    ップ信号および第2低トリップ信号の一つに対して前記
    トリップ信号を出力するよう構成されているORゲート
    とからなることを特徴とする請求項3に記載の自動利得
    制御回路。
  5. 【請求項5】 前記第1電流源が、 前記充電電流を発生するよう構成されている第1電流源
    と、 前記トリップ信号に対して前記充電電流を前記コンデン
    サに選択的に供給するため前記第1電流源に直列に接続
    されている第1スイッチとからなることを特徴とする請
    求項4に記載の自動利得制御回路。
  6. 【請求項6】 前記放電手段が、 3元出力信号を監視し、かつ3元出力信号の振幅がデー
    タスライス電圧を超えた場合にデータ有り信号を発生す
    る第2比較器と、 前記データ有り信号に対して前記第2電流を前記コンデ
    ンサに供給する第2電流源とからなることを特徴とする
    請求項5に記載の自動利得制御回路。
  7. 【請求項7】 前記第2比較器が、 前記3元出力信号を高スライス電圧と比較し、かつ前記
    3元出力信号の振幅が前記高スライス電圧を超えた場合
    に高データ有り信号を発生するよう構成されている第3
    比較器と、 3元出力信号を低スライス電圧と比較し、かつ3元出力
    信号の振幅が前記低スライス電圧を超えた場合にデータ
    低信号を発生するよう構成されている第4比較器と、 前記第3および第4比較器に接続され、かつ前記高スラ
    イス信号および前記低スライス信号の一つに対して前記
    データ有り信号を出力するよう構成されているORゲー
    トとからなることを特徴とする請求項6に記載の自動利
    得制御回路。
  8. 【請求項8】 前記第2電流源が、 前記放電電流を発生するよう構成されている第2電流源
    と、 前記データ有り信号に対して前記第2電流を前記コンデ
    ンサに選択的に供給するために前記第2電流源に直列に
    接続されている第2スイッチとからなることを特徴とす
    る請求項7に記載の自動利得制御回路。
  9. 【請求項9】 電荷を蓄積して制御電圧を生成するよう
    構成されているコンデンサと、 3元出力信号を監視して、かつ前記3元出力信号の振幅
    が基準電圧を超えた場合にトリップ信号を発生する第1
    比較器と、 前記トリップ信号に対して第1電流を前記コンデンサに
    供給する充電手段と、 前記3元出力信号を監視し、かつ前記3元出力信号の振
    幅がデータスライス電圧を超えた場合にデータ有り信号
    を発生する第2比較器と、 前記データ有り信号に対して前記第1電流とは逆の極性
    を有する第2電流を前記コンデンサに供給する放電手段
    とからなることを特徴とする前記3元出力信号を有する
    ディジタルベースバンドライン等化器用の制御電圧を生
    成する装置。
  10. 【請求項10】 前記第1比較器が、 前記3元出力信号を高基準電圧と比較して、かつ前記3
    元出力信号の振幅が前記高基準電圧を超えた場合に高ト
    リップ信号を発生するよう構成されている第1比較器
    と、 前記3元出力信号を低基準電圧と比較して、かつ前記3
    元出力信号の振幅が前記低基準電圧を超えた場合に低ト
    リップ信号を発生するよう構成されている第2比較器
    と、 前記第1および第2比較器に接続され、かつ前記高トリ
    ップ信号および前記低トリップ信号の一つに対して前記
    トリップ信号を出力するよう構成されているORゲート
    とからなることを特徴とする請求項9に記載の装置。
  11. 【請求項11】 前記充電手段が、 前記第1電流を発生するよう構成されている第1電流源
    と、 前記トリップ信号に対して前記第1電流を前記コンデン
    サに選択的に供給するため前記第1電流源と直列に接続
    されている第1スイッチとからなることを特徴とする請
    求項10に記載の装置。
  12. 【請求項12】 前記第2比較器が、 前記3元出力信号を高スライス電圧と比較して、かつ前
    記3元出力信号の振幅が前記高スライス電圧を超えた場
    合に高データ有り信号を発生するよう構成されている第
    3比較器と、 前記3元出力信号を低スライス電圧と比較して、かつ前
    記3元出力信号の振幅が前記低スライス電圧を超えた場
    合に低データ信号を発生するよう構成されている第4の
    比較器と、 前記第3および第4比較器に接続され、かつ前記高スラ
    イス信号および前記低スライス信号の一つに対して前記
    データ有り信号を出力するよう構成されているORゲー
    トとからなることを特徴とする請求項11に記載の装
    置。
  13. 【請求項13】 前記放電手段が、 前記放電電流を生成するよう構成されている第2電流源
    と、 前記データ有り信号に対して前記第2電流を前記コンデ
    ンサに選択的に供給するため前記第2電流源に直列に接
    続されている第2スイッチとからなることを特徴とする
    請求項12に記載の装置。
JP6296080A 1993-11-30 1994-11-30 ディジタルベースバンドライン等化器用自動利得制御回路 Pending JPH07235849A (ja)

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