JPS58168361A - デイジタル伝送方式用装置 - Google Patents

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】 本発明は適応スレショルド装置、特にディジタル伝送方
式で用いられるそのような装置に関する。

ディジタル伝送方式においては、その大きさと位置が常
に変化するいわゆる信号アイを発生し、これはシンボル
間干渉が生ずる領域１　・。

によって分離されている。このような信号アイはポ一時
間におけるすべての信号波形の集まりとして定義される
。ｎ個の信号レベルが存在するときには、ｎを整数とし
て、電圧時間領域でｎ−１個の垂直に積み上げられた信
号アイが形成される。理想化されたディジタル伝送方式
においては、すべての信号の変化は、信号アイの間に存
在する最適のサンプリング時点に収束する。これらの点
は以後収束点と呼ばれる。実際のディジタル伝送方式に
おいては、信号の歪みは変化し、また予測できないもの
である。この結果として、信号の変化は信号アイの間の
点には収束しない。

ディジタル伝送方式を使用するためには、伝送されて来
た信号が雑音のある拡散的な媒体を通って来た後で、こ
れを再生する必要がある。ディジタル信号の振幅をスレ
ショルドに関して検出するスレショルド回路は再生プロ
セスで使用される。望ましくは、スレショルド回路は適
応的である。すなわち、これはスレショルドを信号アイ
に対して一定の位置に自動的に保つようになっているこ
とが望ましい。

ある適応スレショルド回路の応用においては、スレショ
ルド回路の中の比較器が信号アイを通るスレショルドに
関してディジタル信号を検出する。比較器の出力はまた
、スレショルドを最小の再生誤りで信号アイの中の所定
の位置に自動的に保つフィードバック回路に結合される
。この所定の位置は典型的には信号アイの中心である。

ここに述べたような型の既存のスレショルド回路にはい
くつかの制約がある。第１に利用されるフィート７１７
２回路には正確なアナログ規準信号が必要である。第２
に、アナログ規準信号の選択はディジタル信号のパルス
波形を制御するのに使用されるアイキストフィルタの次
数によって影響を受ける。

他の信号再生の応用では、適応トランスバーサルフ・イ
ルタを駆動する誤差信号を生ずるためにスレショルド回
路が使用される。この誤差信号はサンプリング点におけ
る実際のディジタル信号と理想化されたディジタル信号
の差の極性として定義される。この第２の応用で使用さ
れる回路は先に述べた制約を受けるし、さらに適応的で
はない。

本発明に従えば与えられたディジタル信号が電圧一時間
領域でシンポル間干渉領域にとりかこ捷れた少くともひ
とつの繰返し生ずる信号アイを形成するようなディジタ
ル伝送方式で使用する装置が実現される。該装置は信号
アイと一致する離散的な時点でスレショルドと相対的に
ディジタル信号の振幅を検出する手段と、検出された振
幅に応動して該スレショルドを該シンポル間干渉領域だ
けを通る所定のレベルに向けて駆動する修正信号を発生
する手段とを含んでいる。

本発明の一実施例に従えば、適応スレショルド装置はデ
ィジタル信号の振幅を信号アイと一致するサンプリング
時点でスレショルドと比較する。望ましくは、これらの
サンプリンク時点はアイの開きが最大である時点と一致
していることが望ましい。この比較によつて２レベルの
出力信号が与えられる。この出力信号はまたスレショル
ドを信号アイをとり囲むシンポル間干渉の領域のみを通
る所定のレベルに駆動する修正信号を発生するのに使用
される。典型的には、この所定のレベルは理想化された
信号アイのパターンにおける収束点に対応する点を通過
する。従って、本発明は所定のサンプリング時点におい
てディジタル信号のレベルの間を区別するためだけでな
く、適応トランスバーサルフィルタを駆動するだめの理
想的な信号を与えるために利用することができる。

本発明の特徴に従えば、修正信号の発生のためには正確
なアナログ規準信号は必要でない。

本発明の一実施例について、以下図面を参照して説明す
るものとする。

本発明に従う適応スレショルド回路の一例を第１図に示
す。比較器１０２の入力リート１０１は４値化号のよう
なディジタル信号を受信する。比較器１０２はリード１
０３上のスレショルド振幅との関連でディジタル信号の
振幅を検出してリード１０４上に出力信号を発生する。

もしディジタル信号の振幅がスレショルドより高ければ
、リート１０４上の出力信号の振幅は第１の状態、例え
ば高レベルすなわち論理電１〃　となり、もしディジタ
ル信号の振幅がスレショルド振幅より低ければ、第２の
状態、例えば低レベルすなわち論理％　Ｑ　ＬＬ　　と
なる。出力リート１０４はフリップフロップ１０５のＤ
入力に接続される。フリップフロップ１０５のＣすなわ
ちクロック人力にはり一ト１０６上のクロック信号が与
えられる。このクロック信号は４値化号の送信シンホル
周波数（符号速度）に等しい周波数を持っており、典型
的にはり−ド１０１上の信号からラインクロックを回復
することによって発生される。従って、出力信号はフリ
ップ７０ツブ１０５のリード１０７に発生され、これは
クロックパルスの変化時点における比較器の出力信号の
写しとなっている。このような変化は信号アイと一致し
、望ましくは最大のアイの開きの時点と一致している。

ラインクロックパルスの変化を最大の信号アイの開きと
一致させる操作は、例えば、周知のタイミング回復回路
を使用することによって容易に実現できる。

後述するように、第１図の残りの回路はスレショルドの
振幅を受信ディジタル信号によって発生された信号アイ
パターンのシンポル間干渉領域だけを通る予め定められ
たレベルに向けて駆動する修正信号を与える。もちろん
、本発明は４値化号に限定されるものではなく、２値あ
るいはそれ以上の信号レベルを持つディジタルシステム
で使用できるものである。

ここで第２図、第３図および第４図を参照されたい。例
として示した４値化号は、第２図で示すように、最適サ
ンプリング時点で±１ボルトおよび±３ボルトで表わさ
れる４レヘルの信号である。

現在の伝送システムでは、これらの信号レベルは一定で
はなく伝送路の損失の変動、信号路上の要素の利得の制
御でき々い変化のような柿々の要因によって公称の電圧
値のまわりで変動する。

信号の変動が存在しなければ、４値化号によって、電圧
一時間領域で第３図の理想的な信号アイパターンが形成
される。信号アイはホ一時間におけるすべての可能な信
号変化の集合として定義される。信号アイパターンは残
光時間が長い陰極線管オツシロスコープの画面に４値化
号の部分を表示し、その上に連続した４値化号を重ねて
示すことによって観１１１１１することができる。従っ
て、信号アイはどのような瞬間にも存在するものではな
く、発生するすべての可能なディジタル符号の組合せに
ついて、充分長い時間かけて生ずるものである。

第３図を参照すれば、第２図の４値化号から三つの垂直
に積み上げられた信号アイ３０１．３０２．３０３の連
続が発生されている。

３０８の５印は最大のアイの開きの時点である最適サン
プリング時点を示している。一般にｎを整数としてｎ個
の信号レベルを持ったディジタル信号については、ｎ−
１個の垂直に積み重さなった信号アイが形成される。寄
生的な信号の変動は存在しないものとしているから、す
べての信号の遷移点は各信号アイの上と下に集中してい
る。これらの点は収束点と呼ばれ、図示した４値化号の
場合は３０４．３０５．３０６および３０７と名付けら
れ、＋３．−１．−１および一３ボルトのそれぞれの電
圧振幅を有している。これらの収束点は望ましいスレシ
ョルドである。例えば、遠隔通信システムの受信機で到
来ディジタル信号の振幅を収束点に同期したスレショル
ド振幅と比較すれば、適応ディジタルフィルタを駆動す
る理想的信号が与えられる。しかし、問題はシンポル間
干渉やその他の要因によって、第３図のような信号アイ
パターンは実際のディジタル伝送方式では存在しないと
いうことである。

各々が±ｄまでの雑音で劣化している＋３および＋１ボ
ルトの信号レベルを持つ４値化号によって形成される典
型的な信号アイパターンを示している。３個の垂直に重
ねられた信号アイ４０１．４０２および４０３は形成さ
れるが、すべての信号の遷移は予め選択された点に収束
することはない。実際に、形成される信号アイは静止し
ておらず、位置も太きさも変化している。このような変
化は時間的にゆっくりと生ずる。従って、垂直の信号ア
イのスタック４２０は次のスタック４２１と同期せず、
これはまだ次のスタック４２２と回期していない。シン
ポル間干渉の領域はまた各々の信号アイを完全にとりか
こんでいる。一方策４図では収束点３０４．３０５．３
０６および３０７は存在せず、第４図のそれに対応する
点はシンポル間干渉の領域に入つている。規準点４０４
．４０５．４０６および４０７と名付けられた対応する
位置は信号アイ４０１と４０２あるいは＋０２と４０３
の間の距離４０９の半分に等しい量４０８だけ各々の信
号アイの境界からずれている。規準点４０４．４０５．
４０６および４０７は壕だ最大の信号アイの開き４２０
の時点に同期している。信号アイ４０１．４０２および
４０３の大きさと位置は時間の関数として変化するから
、距離４０９従って規準点４Ｇ＋、４０５．４０６およ
び４０７の位置もまた時間の関数として変化することを
理解されたい。

第１図を再び参照すれば、フィードバック回路１２０は
、比較器１０２の入力リート上のスレショルド振幅が規
準点４０４．４０５．４０６あるいは４０７と合ったと
きに、リート１０７上の論理式１〃の統計的に期待され
る周波数に依存する周波数を有する規準信号をリート１
０９上に発生する。

スレショルド振幅が点４０４と合っている場合を考えて
見よう。リ−ｈ’　１０７上の論理ｔｔ　１　ｔｔの統
計的に予期される周波数Ｅ　（ｒ）は実際のディジタル
信号の統計に周知の統計的手法を適用することによって
決定できる。ここに示す実施例においてはＥ　（ｆ）は
信号レベルの確率が均等であることを仮定して決定され
る。従って、サンプリング時点においては、すなわちリ
ート１０６上のクロックパルスの前縁あるいは後縁につ
いては、４値化号が＋３ボルトの最高の信号レベルにあ
る確率は１７４である。ディジタル信号がこのレベルに
あるときはいつでも、有限の大きさのシンポル間干渉が
生ずると、４値化号を半分の時間の間規準点４０４の上
にし、半分の時間の間規準点４０４の下にする。この正
味の結果として、１／２の１／４すなわち時間の１／３
の間、平均としてリード１０７上に論理１Ａ１〃が現わ
れることになる。スレショルドが低すぎれば、’）−）
’１Ｇ？上に論理Ｉｌｌ　１　ｔｔが生ずる確率は＾く
なり、スレショルドが高すぎれば、論理ＮＩＮが生ずる
確率は低くなる。゛この方法を用いれば、信号アイと一
致する時点でスレショルドより大きいディジタル信号振
幅がシンポル間干渉領域だけを通る予期される周波数は ここでＸはシンポル間干渉の特定の規準点以上の信号レ
ベルの数 ｎは信号レベルの総数 −はｏ　＜　ｐ／ｑ　＜　１である有理数の比例定数で
あり、規準点４０４．４０５． ４０６および４０７と同期したス レショルドでは、−は１／２に等し い。

式（１１はリート１０７上の論理ｓ１ｚ　の統計的に期
待、される周波数であ“る。一般に、式（１）で決定さ
れたＥ　（ｆ）の値は、クロックをｑｎで分割すること
によって規準信号を発生するのに使用される。この規準
信号はｑｘ＋ｐ　で分割されたフリップ７０ツブ１０５
のＱ出力における信号と比較される。

Ｑ出力信号をｑｘ＋ｐ　　で分割するプロセスは、フリ
ップフロップ１０５の出力における論理ｓｔ　１　ｔｒ
　　と一致するｑｘ＋ｐ　　クロックサイクルごとにｑ
ｘ十ｐ　　分割器の出力に完全なサイクルを有する信号
を発生するものと定義される３、比較器のスレショルド
を所望の位置に保つために、この比較によって修正信号
が発生される。。

この手法によって、正確なアナログ規準電圧を必要とす
る従来技術の欠点を除くことができる。Ｅ　（ｆ）　−
１／ｓの場合には、論理ＳＳ　Ｑ　／７と論理ＸＸ１〃
の間の差の１／８にセットされ、論理（Ｓ　１　ｔｔ　
よりも値にする平均電圧を持つ規準信号が発生される。

この方法は有効であり、論理ｔｔ　□　ｔｔ　と論理％
１〃の間の１／８の規準電圧を発生できるが、いくつか
の問題が残る。

第１に論理ＳＳ　Ｑ　ｌ／　のレベルと論理Ｎ１〃　の
レベルは典型的な場合には、あまり正確に制御できない
。第２に、アナログ電圧の分割は不正確である。最後に
、フィードバックループのオフセットは結果として得ら
れる修正信号のオフセットとして現われる。

再び第１図を参照しよう。点４０４を通るｑｘ　＋　ｐ
　＝　１　　である。８分割回路１０８の出力の！ｊ−
ト１０９には規準信号が現われる。

８分割回路１０８への入力はリート１０６上のクロック
信号である。ｑｘ　＋　ｐ　＝　１　　であるから、ｑ
ｘ　＋　ｐ　　分割回路をフリップ７０ツブ１０５の出
力に接続する必要はなく、第１図には図示していない。

望ましくはＮ分割回路（Ｎは例えば１６程度の大きい値
）が検出器１１０の入力路に挿入される。Ｎ分割回路を
使用することによって比較される周波、数あるいは位相
差が検出器１１０の動作範囲を越える可能性を減少する
。フリップフロップ１０５のＱ出力信号をＮで分割する
プロセスはフリップ７０ツブ１０５の出力の論理ｕ　１
　ｔｔ　　と一致したＮクロックサイクルごとにＮ分割
回路１１２の出力に完全なサイクルを持つ信号を発生き
せるプロセスである。

検出器１１０は周波数差を検出し、リート１１５と１１
６の信号の間の周波数差と共に変化する直流成分を持つ
信号をリート１１３上に生ずる。スレショルドをシンポ
ル間干渉の領域に移動するためには、周波数差の検出機
能が必要である。これは位相制御ループの引き込み過程
と似ている。位相検出プロセスによってまたリート１１
３上にはり−ト１１５と１１６の信号の間の位相差に従
って変化する直流成分を有する信号が発生する。位相差
によって発生される直流成分によって、引き込み過程が
一度完成したあと、すなわちロックが完成したあとでは
、スレショルド位置が保たれることになる。これは位相
制御ループの追尾に似ている。検出器１１０の上述した
機能はモトローラセミコンダクター社の位相−周波数検
出器ＭＣ１２０４０のような市販の回路を用いて実現す
ることができる。

リート１１３上の直流信号成分はループフィルタ１１４
を通った後リート１０３の供給される。ループフィルタ
１１４は第１図の回路に２次のループ構成を与える高利
得アクティブフィルタであることが望ましい。フィルタ
１１３はアクティブでもパッシブでもよく、もし必要で
あれば積分器を含んでいても良い。

全体の回路の性能は位相制御ループと同一の周知の式に
よって支配される。

上述した説明は規準点４０４に関する適応スレショルド
回路の動作に関連している。第１図の説明図は規準点４
０５．４０６および４０７に関する動作に容易に変形す
ることができる。式（１）を適用すれば、リート１０７
上の値Ｅ　（ｊ）はそれぞれ３／８　、　５／８　、　
７／８　　となる。従って、規準点４０５．４０６およ
び４０７に関する動作に対してはフリップ７０ツブ１０
５のＱ出力とリート１１６の間に３分割、５分割あるい
は７分割の回路を追加する必要がある。もちろん、任意
の数のレベルを持つディジタル信号によって形成される
スタックされた信号アイの間のシンホル間干渉領域中の
任意の点のまわりの回路動作のためには８分割回路１０
８もまだ変更しなければならないことが理解されるであ
ろう。最も一般的な場合には、フリップ７０ツブ１０５
のＱ出力とリート１１６の間にはｑｘ　十ｐ　　分割回
路が用いられ、８分割回路１０８の代りにはｑｎ分割回
路が使用される。これらの一般的に定義される分割回路
を使用することによって、検出器１１０に与えられる信
号は、スレショルドが所望のレベルにあるとき同一のＪ
Ｕ波数を持つことが保証されることになる。

さらに、もしフリップフロップ１０５のＱ出力における
論理協１〃の発生の期待される周波数の代りに、フリッ
プ７０ツブ１０５の亘出力における論理％　Ｑ　Ｉ／の
発生の予期される周波数に動作かもとすいていたとして
も、本発明の動作原理は不変である。この場合には、論
理蟻１〃の発生の予期される周波数をすべて論理嘔０〃
の発生する予期される周波数に置換し、値Ｘを所望の規
準レベル以上のレベルの数と定義し直せば、上述の説明
はすべて成立する。

また本発明は信号アイを通るスレショルドを与えるため
にも利用できることに注意されたい。このような応用に
おいては、スレショルドが通ることが望ましい信号アイ
の上およびＦのシンポル間干渉領域で動作するスレショ
ルド回路のリート１０３に電圧分割器を接続するたけで
良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う適応スレショルド回路の説明的フ
ロック図； 第２図は典型的な４値デイジタル波形の図；第３図は第
２図の４値化号によって形成される理想的な信号アイパ
ターンの図： 不　　　　第４図は第２図の４値化号によって形成され
る実際の信号アイパターンの図である。 〔主要部分の符号の説明〕 請求範囲中の名称　　　　　符号　　明細書中の名称相
対関係を検出する手段　　１０２　　比較器修正信号発
生手段　　　　　１１０　　　周波数、位相検出器用　
願　人　　　ウェスターン　エレクトリックカムパニー
、インコーポレーテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　使用するディジタル信号が、電圧一時間領域でシ
   ンボル間干渉の領域にとり囲まれた少くともひとつの繰
   返し生ずる信号アイを形成するようなディジタル伝送方
   式で使用する装置であって、該装置は、該信号アイと一
   致した離散的な時点でスレショルドとディジタル信号の
   振幅の相対関係を検出する手段と、該検出された振幅に
   応動して該スレショルドを該シンボル間干渉領域だけを
   通る予め定められたレベルに駆動する修正信号を発生す
   る手段とを含むことを特徴とするディジタル伝送方式用
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、該予
   め定められたレベルは収束点に対応する該シンボル間干
   渉領域中の位置だけを通ることを特徴とする装置。 ３、　特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の装置に
   おいて、離散的時点は最大の信号アイの開きの時点と一
   致することを特徴とする装置。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、該検
   知手段は該離散的時点で第１（例えば論理「１」）又は
   第２（例えば論理「０」）の状態を有する出力信号を発
   生することを特徴とする装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載の装置において、該修正
   信号発生手段は該第１の状態の数をｑｘ＋ｐで分割し、
   該離散的時点をｑｎで分割し、ここでＸは該予め定めら
   れだレベル以上の信号レベルの数、ｎはディジタル信号
   レベルの総数、１）／ｑはＯ＜ｐ／ｑ＜１であるような
   有理数であることを特徴とする装置。 ６、　特許請求の範囲第４項に記載の装置において、該
   修正信号発生手段、は該第２の状態の数をｑｘ＋ｐ　　
   で分割し、該離散的な時点をｑｎで分割し、ここでＸは
   該所定のレベル以下の信号レベルの数、ｎはディジタル
   信号レベルの総数、ｐ／ｑ　Ｉｒｉ　Ｏ＜　ｐ／ｑ　＜
   　１であるような有理数であることを特徴とする装置。 ７、特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の装置にお
   いて、ｐ／’ｑは１／２に等しいことを特徴とする装置
   。 ８、特許請求の範囲第７項に記載の装置において、該離
   散的な時点は最大の信号の開きの時点に一致することを
   特徴とする装置。