JPS59141814A - 自動等化器 - 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】 （技術分野） 本発明は線路の伝送特性をその特性変動に追従して等化
することのできる自動等化器に関するものである。

（従来技術） 従来から多用されてきたトランスパーサル形自動等化器
を第１図に示す。第１図において１は信号入力端子、２
は信号出力端子、３はタップ付遅延線、４はタップの重
み係数、５は加算器、６は重み係数を信号入力に追従し
て自動的に最適値に到達させる為の推定制御部、７は識
別判定部である。信号入力端子１からの被等化信号はタ
ップ付遅延線３．タッグ重み係数４を介して加算され、
被等化信号の波形歪を最小にするように操作される。信
号入力端子１からの入力信号は一般に伝送線路等を通過
してきた波形歪の大きいアナログ信号である。従ってタ
ップ付き遅延線３はアナログ遅延線によ多構成する必要
がおる。アナログ遅延線の実現方法としては、メカニカ
ルな遅延線を用いる方法、Ｌ、Ｃ，Ｒ等の電気素子によ
る方法、電荷転送素子（ＣＴＤ　）を用いる方法等が公
知であるが、ＬＳＩ化が困難であること、ダイナミック
レンジが狭いこと、非線形歪が大きいこと等の理由によ
シ小型化、高性能化が困難であった。又、タップ重み係
数４とタップ付遅延線３を通過してきた信号の乗算にア
ナログ乗算器が必要とされ、ＬＳＩ化が困難なこと、消
費電力が大きいこと、非線形歪が大きい等の欠点があっ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、これらの欠点を解決する為に、Ｃ，Ｒ
回路網群および梯子状に配置された容量アレイを用いた
ものであシ、以下詳細に説明する。

−（発明の構成） 本発明の自動等化量は、インパルス応答が指数関数の線
形和であられされる直交関数系を用いたタップ係数演算
部と、該タップ係数演算部よシ得られたタップ係数をＣ
，Ｒよシなる１次回路網のタップ係数に変換する変換部
と、複数の容量よシなる容量アレイを用い前記変換後の
タップ係数の乗算を行う乗算部とから構成される。

（発明の原理） 先ず、本発明の原理について説明する。本発明は等化す
べき時間関数として時間領域における指数関数形直交関
数を用いるものである。以下−例として１次独立な関数
系を次式で与える。

ｆｉ（ｔ）＝８　”　　　（１””１　＋２＋”’＋　
ｋ＋　”’　＋　ｍ）　　”・（１）（１）式より直交
関数ψｋ（ｔ）をつくると、となる。

いま、等化すべき目的関数をξ（１）とした時であられ
される。但しａｋは である。

（２）式を用いた自動等化器の構成は第２図であられさ
れる。第２図において、１は信号入力端子、２は信号出
力端子、５，５５は加算器、７は識別判定部、。１７は
伝送路、１８は乗算器１．（１）は等化器入力信号、ｙ
（ｔ）は等化器出力信号、ｇ　（ｔ）は識別判定部７に
おける識別判定後の信号１．　（１）は誤差信号、ｇｏ
（ｔ）は送信信号、８１〜８ｍはタップ係数である。

伝送路１７の伝送関数をＨ（句とすればである。

以下−例としてタップ係数更新アルゴリズムとして最大
傾斜法を用いた場合について説明する。

評価関数として誤差の二乗平均を考える。以下ｎは離散
値を示す。

上式において−はｎについての平均操作を示す。

一方ｙ　は第２図よシ （６）　、　（７）式よシ Ａ　ａ＝　［ａｌ　□　ａ２””ｋ□　”’　”ｉｎ−
’　”　ｐ＝　［ｐｌｎ”２ｎ’　””　ｐｋｎ”””
ｍｎ　−”ｂ””　〔ｐｉｎｇｎ’　ｐ２ｎｇｎ　’・
・・”ｋｎｇｎ　’・・・’Ｐｍｎｇｎ−’′と置き、
ａ／。

ｐ’　、　ｂ’を各々の転置行列とすると（以下′は転
置をあられす）、 となる。（９）式においてタップベクトルは平均すべき
時間内で一定であるから ここでＡ＝ｌ）Ｉ）’　、　　Ｂ＝ｂ となる。

しかるにＡは（７）式よシ正定埴であるから、Ｄはａに
関し下に凸となる。その最小値はＤのａに関する微係数
を零とおくことにより求めることができる。すなわち である。（８）式よシ 識別判定誤シが生じない範囲において、ばｇｎは送信信
号ｇ　と同一であシ、 ｅｎ ０→式においてｐｉｎ、ΣａｉＴ’ｉｎ　　はベクトル
（Ａａ）の１＝１ 第１行の要素であ知；はベクトルＢの 第１行の要素である。従って、αη式はｇｒａｄ　Ｄ　
＝　２（Ａａ　−Ｂ　）’　　　　　　　　−α埠で表
わすことができる。よってｇｒａｄＤ＝Ｏを与えるタッ
プベクトルは９１式よシ ａ＝Ａ’・Ｂ　　　　　　　　　　　　・・・σゆで求
められる。このａが最適値ａ。ｐｔである。この時りは
９１式に９１式を代入することにより、Ｄｍ、ｎ＝ａＱ
、、　Ａａｏ、ｔ−２ａ’。、、Ｂ　＋　ｇ員＝（Ａ　
’　Ｂ）’Ａ（Ａ−１Ｂ）−２（Ａ　’　Ｂ）’Ｂ十ｇ
孟−Ｂ′（Ａ’）、’Ａ（Ａ−”　Ｂ）　−２Ｂ’（Ａ
−１）’Ｂ　＋　ｇ、ｉ　　・・・（１→となる。しか
るに Ａ−（ａｊｊ）　＝　（ｐｉｎ　ｐｊｎ）　＝　（ｐｊ
ｌ　ｐｉｎ）　＝　（ａｊρ　・・・α時であるからＡ
は対称行列である。従って（Ａ−’）’−Ａ７”　テロ
　ルｏαＧ式はＤｒｎ、ｎ＝　Ｂ’Ａ　”　ＡＡ−’　
Ｂ　−２８’Ａ−’　Ｂ　＋　ｇ２＝　Ｂ′Ａ−’　Ｂ
　−２８’Ａ　”　Ｂ十ｇ２＝ｇ２−Ｂ’Ａ　’　Ｂ　
−・・α乃ｎ　　　　　ｎ となる。α時式を用いればａ。ｐ、は計算できるが、ハ
ード規模の観点からすれば、行列Ａを計算し、更にその
逆行列を計算する必要があシ、その規模が膨大となる。

これを避ける為、ａを少しづつＤの最急勾配の方向に変
化させる最大傾斜法がある。

すなわち、 ここでΔは１回の修正幅を決定する微小定数でθＤ ある。（８）式よシーをｅｎを用いて表示すれば、ａ （６）　、　（７）式よシ ＝２ｅｎｐｉｎｌａ、＝、、（シー１）−２ｕ１（ｙ−
１）　　、、、α９）従って、α樽、αつ式よυ ８（Ｉ／）＝ａ（シー１）−ΔＵ（シー１）・・・（イ
）となる。翰式よりν回目のタップベクトルは（シー１
）回目の相関ベクトルｕ（−１）を計算して、その時の
ａから減算するのみで計算でき、最終到達値はＵ（“）
＝０すなわち秒＝Ｏを満たすａであシ、α時式の差Δａ
（１／ｌは次式であられされる。

Ａａ”　＝　（Ｉｆ−ΔＡ〕’−Ｃａ　−ａ　　ｔ〕＝
−（２３）ｏ　　　　ｏｐ （２３）式で■は単位行列、ａｏはａの初期ベクトルで
ある。（２３）式よシ収束速度を犬とするには、小さい
ν（シ＝１．２，３．・・・、Ｎ）で〔■−ΔＡ）　Ｉ
／を零に収束させる必要がある。このためには行列Ａが
対角行列に近いことが必要である。例えば、””（ａｉ
　ｊ）＝（ｐｉｎ’ｐｊｎ）においてａ、＝Ｑ（ｉ”ｑ
コ）、ａ９．＝ａ　（ｉ＝ｊ）の時、（２３）式よυ明
らかなようにＩＪ　　　　Ｏ Δ−尤に選べば〔トΔＡ）Ｌ′＝［ｌ］　−ｎ］’＝ｏ
　（ν≧１）Ｏ となシ、ν＝１でａはａ。ｐｔに収束する。（２）式で
示した直交関数ψｋ（ｔ）を用いることは直交関数の出
力ｐｉｎ、ｐｊ’ｎに対して ｐｉｎ　ｐｊｎ　Ｈ＝ｊ＞＞　ｐｉｎ　ｐｊｎ　ｔｈ＃
ｊ・・・（２４）を満たすことが可能であシ、小さいν
の値でａはａｏｐ、に収束するという特長をもっている
。また、α■、（社）式で示したタップベクトル更新ア
ルゴリズムは開式のｅｎ、ｐ、ｎをその符号即ちＩｌｌ
　ｇ　ｎ　（ｅ　ｎ　）　ｒｓｇｎ（ｐ、ｎ）あるいは
そのどちらかの符号をとって得られる（２５）〜（２７
）式の公知のアルゴリズムに変換できる。

（２５）〜（２７）式のアルゴリズムを用いれば、ｅ　
＋ｐｉｎのアナログ量同志のアナログ乗算器は不要にで
きる。しかしながら、０榎式で計算されたタップベクト
ルａ（＋／ｌはアナログ量であシ、とのａ（１／ｌとｐ
・ｎ のアナログ量同志の乗算が必要とされる。すなわち、本
発明においては、直交関数ｔｌ（ｔ）を用いることによ
る収束速度の早い特長をそのまま生がし、更にタップベ
クトルａ（１／）とｐ、の乗算にアナログｎ 乗算器を用いない、Ｌｓ工化の容易な自動等化量を提供
するものである。

（第１の実施例） 次に本発明の詳細な説明する。第３図は本発明の第１の
実施り０であって、２２は直交関数回路、８．８８は直
交関数回路２２の出力ｐ、の符号をｎ とる符号器、１１，１９．２０は乗算器、９は乗算器１
９による符号器８の出力Ｓｇｎ（ｐｉｎ）と識別判定部
７における誤差信号ｅｎとの積ｎについての和をとる積
分器、１０は（１）式で示されるインパルスレスポンス
を有するＣＲ回路、１５は演算部であって、他の記号は
第２図と同じである。直交関数回路２２の出力ｐ、ｎと
誤差信号ｅｎの相関は（２５）式に従って行われる。直
交関数回路２２の出力ｐｉｎの符号によシ、積分器９へ
の入力となる誤差信号ｅ　の極性を変えてやれば良い。

ｎについての和は等化すべき時間領域の広さよシ決定さ
れる。

更に積分器９の出力は符号器８８でその符号がとられて
、ａ椴式で示される微小定数Δが乗算器２０で乗算さ・
れ、１回の更新量ｕ（＋／−１）が決定される。

この時積分器９の出力の符号と微小定数Δの乗算は微小
定数Δをたとえばｑビットのディジタル量としてメモ！
Ｊ（ＲｏＭ）に記憶させておけば、ｕ（１／−１）はｑ
ビットのディジタル量として出力され、α枠式よｐａ（
Ｌ’ｌが決定される。しかるに（２）式よシ明らかなよ
うに、ψｋ（ｔ）は複数のＣ，Ｒ回路の線形和としくν
） てあられされるから、咋・飄（ｔ）も同様に複数のＣ，
Ｒ回路の線形和となる。

ゝ） 直交関数の数を第２図のようにｍ個とすれば、１次Ｃ，
Ｒ回路に乗算すべきタップ係数Ｃ９は（２８）式％式％
（２９） ］ となる。−例としてｍ　＝　２とすれば（２８）式よシ
ｄ（１）−〆Ｈａ（ｇ　、　　ｄＦ＝　　、　、　ａ４
１／）　、　　４ｚ）＝　６．　ａ５，１／）　　であ
るから（２９）式よシ となる。

決定されたａ、ｊｌ／）から１次Ｃ，Ｒ回路に乗算すべ
きタップ係数ｃ＜ｖ）は（２９）　、　（３０）式の如
く簡単カディジタル線形演算で計算できるが演算部１５
ではこの演算を行う。

第４図は第３図に示しだＣ，Ｒ回路１０の構成を示す。

第４図の回路のイン・ぐルスレスポンスは周知のように
（２８）式であられされる。

次に乗算器１１について説明する。第５図はその構成を
示し、１２は加算器、１３は演算増幅器、１４．２４は
スイッチである。直列に配置された容量２ｃを通過する
ごとに１次Ｃ，Ｒ回路の出力ｑｋｎは１／２倍され、ｋ
個の容量２Ｃを通過することによシ２−に倍される。第
５図に示す本実施例のスイッチ１４の位置によれば、タ
ップ係数°に＝が′−“′−″）１５加算６″″１８量
Ｃはタップ係数ｃｋのダイナミックレンジから決定され
る。陣の極性は利得の演算増幅器１３への入力の極−性
をスイッチ２４により切替えて実現することができる。

この時、第５図中ａ点より容量アレイを見込だ容量はス
イッチ１４の位置によらず一定値Ｃになシ第４図と等価
である。

第６図は（２）式で示される直交関数ψｋ　（ｔ）（ｋ
−＝１　、２　、・・・、ｍ）を実現するための回路例
、すなわち直交関数回路２２を示す。同図において２１
は乗算器、２５は加算器である。

上述の説明をまとめると次の通シである。・まず、誤差
信号ｅｎと直交関数ψｋ（ｔ）の出力ｐｋｎの相関演算
（（２５）式）を行い、←→式よυ直交関数ψｋ（ｔ）
のタップ係数ａｋ　を計算する。次に、求めたタップ係
数ａｄ→を・・−ド化の容易な１次Ｃ，Ｒ回路のタップ
係数ｃｄ′）に変換（演算）シ、ディジタル量であるＣ
「により直接第５図の容量アレイを切シ替え目標を達成
するものである。

以上説明したように、第３図の構成によれば、直交関数
ψｋ（１）を用いることによるタップ係数の収束が早い
という特長を生かすことができ、更にり、プ係数陣と１
次Ｃ，Ｒ回路の出力の乗算にアナログ乗算器を用いるこ
となく、ディジタル処理に適したＬＳＩ化の容易な自動
等止器を実現することが可能である。

（他の実施例） 第７図は本発明の第２の実施例を示すものであシ、図中
の記号は第３図と同じものを示す。アルゴリズムは（２
６）式による自動等化器であシ、その動作は上述の（２
５）式を用いた第１の実施例（第３図）と同一である。

第８図は本発明の第３の実施例全示すものであシ、１６
はディジタルアップダウンカウンタであυ、他の記号は
第３図と同じものを示す。アルコ８リズムは（２７）式
による自動等化器でちり、その動作は第１の実施例（第
３図）と同一である。

（発明の効果） 本発明はタップ係数の演算に直交関数を用いているため
にその収束速度が早いという利点があシ、更に上述のタ
ップ係数を１次Ｃ，Ｒ回路として必要とされるタップ係
数に変換することによシ、ディジタル化、　ＬＳＩ化が
容易という利点を兼ね備えだ自動等化器である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来実施例におけるトランスパーサル形自動等
化器の説明図、第２図は本発明の詳細な説明する為の説
明図、第３図は本発明の第１の実施例を示す説明図、第
４図はＣＲ回路１０の構成図、第５図は乗算器１１の構
成図、第６図は直交関数回路２２０回路図、第７図は本
発明の第２の実施例を示す説明図、第８図は本発明の第
３の実施例を示す説明図。 １・・・信号入力端子、２・・・信号出力端子、５．５
５，１２．２５・・・加算器、７・・・識別判定部、８
．８８・・・符号器、９・・・積分器、１０・・・ＣＲ
回路、１１．１Ｂ、１９．２０・・・乗算器、１３・・
・演算増幅器、１４．２４・・・スイッチ、１５・・・
演算部、１６・・・ディジタルアップダウンカウンタ、
１７・・・伝送路、２２・・・直交関数回路。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 第４図 第６図 手続補正書（睦） ５８．５．１６ 昭和　　年　　月　　日 特許庁長官　殿 １、事件の表示 昭和５８年　特　許　　願第０１５４８０号２、発明の
名称 自動等止器 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特　許　出　願　人住　所（
〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号４、
代理人 住　所（〒１０５）　　東京都港区虎ノ門１丁目７番１
２号６、補正の内容 （１）明細書第５頁の式（７）を次のとおシ補正する。 （２）　　明細書第１５頁第４行目からの「タウン０係
数Ｃｉ−”−（２−’＋２−　’）である。」とあるの
をと補正する。 （３）　　同書第１５頁第７行目に「ｃｋの極性は利得
の」とあるのを［ｃｋの極性は利得１の」と補正する。 （４）図面「第３図」と「第８図」を別紙のとおシ補正
する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インパルス応答が指数関数の線形和であられされる直交
   関数系を用いたタップ係数演算部ど、該タップ係数演算
   部よシ得られたタップ係数をＣ１Ｒよシなる１次回路網
   のタップ係数に変換する変換部と、複数の容量よシなる
   容量アレイを用い前記変換後のタッグ係数の乗算を行う
   乗算部とから構成されることを特徴とする自動等化器。