JPS6016129B2 - 適応形自動等化器 - Google Patents

適応形自動等化器

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JPS6016129B2
JPS6016129B2 JP4061875A JP4061875A JPS6016129B2 JP S6016129 B2 JPS6016129 B2 JP S6016129B2 JP 4061875 A JP4061875 A JP 4061875A JP 4061875 A JP4061875 A JP 4061875A JP S6016129 B2 JPS6016129 B2 JP S6016129B2
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JP
Japan
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filter
transversal filter
equalizer
decision feedback
output signal
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JP4061875A
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JPS51115754A (en
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卓哉 岩上
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03012Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
    • H04L25/03019Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランスバーサルフィルタを用いた適応形自動
等化器に係り、特に低域遮断のある伝送路に対して有効
な等化の行なえる、構成の比較的簡単な適応応形自動等
化器に関するものである。
一般に歪のある伝送路を通じてデータ伝送を行なう場合
、送信機より一定時間間隔で送出されるパルス系列(一
般には多値系列)を受信機において正しく識別するため
には、受信機内の等化器によって隣接シンボル同士の不
要な重なり合い、すなわち符号間干渉を識別に先立ち除
去しておく必要がある。伝送路の歪があらかじめわかっ
ている場合は等化器としてはこれを補償する伝達特性を
もった固定特性のものでも充分であるが、伝送路の歪が
未知の場合、あるいは伝送路の歪が時間的に変化する場
合には固定特性の等化器では不充分となる。この問題を
解決するものとしてトランスパーサルフィルタを用いた
適応形自動等化器が公知である。適応形自動化器は受信
されるデータ系列自身から等化器を制御する情報を抽出
する機能を有しており、等化器調整のためにデータ伝送
に先立って一定時間既知のテストパルス系列を伝送する
必要のある、いわゆるプリセット形の自動等化器と区別
される。トランスバーサルフィルタを用いた適応形自動
等化器においては等化の良さを表わす評価関数の選び方
により、異なった等化器調整アルゴリズムが存在する。
第1図は従来の適応形自動等化器の一例を示すもので、
等化の良さの評価関数として等化器の目標出力信号と実
際の出力信号間の平均自乗誤差をとった、いわゆるMS
E形の適応形自動等化器である。以下その動作原理を簡
単に説明する。第1図において、1は一定遅延時間T秒
間隔に複数個の(N個)のタップ2を有する遅延線、3
は各タップの出力信号に重みをつける複数個の係数器、
4は重みのっけられた各タップ出力信号を加算する加算
器であり、これらによってトランスバーサルフィルタが
構成されている。
5は等化された受信信号系列を識別する識別器(一般に
は送信機より送出されるパルス系列の多値数に応じた多
値識別器)、6は識別器の入力信号と出力信号との差を
とる減算器、7はこの差信号と各タップ出力信号間の相
関をとる複数個の相関器であり、これら相関器の出力信
号により各タップの係数器3が制御されて重みが変化す
る。
いま遅延線路1の入力信号x(t)をT秒毎にサンプル
した値×(nT)(n=.・・,一2,一1,0,1,
2,・・・)をxaと表わすことにする。同様にトラン
スバーサルフィルタの出力信号、>すなわち加算器4の
出力信号のサンプル値をアn,識別器5の出力信号(こ
れはすでに送出/ぐ小スの多値数と同じ数のレベルに量
子化されたパルス信号になっている)のサンプル値をa
m送信機より送出されるパルスのサンプル値をgnと表
わす。また各タップの係数を遅延線路1の入力側よりC
o,C,,C2,…C,,…CN)と表わせば、トラン
スバーサルフィルタの出力信号サンプル値ynは次式で
与えられる。N yn= 2 CkXn‐k mk
:Oまた目標出力波形のサンプル値はgnであるから、
自乗誤差のサンプル値Enは次式で表わされる。
En=(yn一gn)2 {21充分
多くのnの値について式■の平均をとったもの、すなわ
ち平均自乗誤差をEとして次式で表わす。
B=(yn−gn)2 ……{3’受信
側でgnをあらかじめ知ることはもちろん出来ないが、
伝送路の歪がそれほど大きくなくて識別誤りの生じる確
率がある程度小さいものと仮定すれば(通常実際の伝送
路について多くの場合この仮定は成立する)、gnのか
わりにanを用いることができる。
すなわちE=(yn−an)2 ……【
41等化器調整の方法としてはこのEの値をゼロに近づ
けるようにトランスバーサルフイルタの各タップ係数C
jを定めればよい。
式{心川よりであるから、Cjはつぎの繰返し調整法 Cfk‐I)=Cfk)−△en・×n−1 ……‘
61により、Eを最小化する最適値に逐次近づいてゆく
ここにk(=0,1,2.・・・)は調整繰返しの回数
を表わし、Cjは適当な初期値C(o)′j(例えば1
)から出発するものとする。また△は正の微小定数であ
り、en=yn−an ……{
7}とおいた。
第1図における減算器6は式{7}の演算を行うための
ものである。また同図の相関器7は式【5}の演算を行
うためのもので、乗算と平均化(積分)とを行なう機能
を有している。各係数器3は式【6}のアルゴリズムに
より調整され、各タップ係数Cjは一定時間後最適値に
収束する。以上がMSE形の適応形自動等化器の動作原
理である《}このようなトランスバーサルフイルタを用
いた適応形自動等化器の一般的特長は、前述のように未
知の伝送路歪や時間的に変動する伝送路歪(ただし等化
器の調整所要時間より充分緩やかに変動するものとする
)に対して効果的な筆化を行なえることである。
しかし低域遮断特性を有する伝送路を用いてベースバン
ド・データ伝送(変調を行なわずパルス符号列を直接伝
送路に送出するデータ伝送方法)を行なう場合(その典
型的な例は同軸ケーブルや平衡ケーブルを伝送路として
用いるベースバンドPCM伝送方式に見られる。この方
式では、各中継器の電源として端局から供V給される直
流電流が信号に重畳されて伝送されるため各中継器では
電力分離フィル夕によって直流と信号とを分離する必要
がある。このため信号路に対しては直流近傍の低域成分
が必然的に遮断されることになる)、トランスバーサル
フイルタを用いた適応形自動等化器では必ずしも充分な
等化が保証されない。これは伝送路の低域遮断による符
号間干渉は無限の時間にわたって続くのに対し、現実の
トランスバーサルフイルタは有限時間内の符号間干渉し
か等化し得ないからである。事実、トランスバーサルフ
イルタの全遅延時間長がNT秒のとき、その自動等化器
はほぼ1/NTHZ以下に存在する低域遮断特性を補償
することは不可能である。このような伝送路の低域遮断
特性を補償する方式として第2図に示すような判定帰還
形直流補償回路が公知である。
以下その原理を簡単に説明する。第2図において8は入
力信号の識別器(一般には多値識別器)、9は低域通過
形の固定フィル夕、10は加算器である。
第2図の回路において、入力点1 1に到来する信号は
伝送路の低域遮断を受けているものとする。いま識別器
8がこの到来信号を正しく識別し、送信機より送出され
たパルスに対応した出力パルスを出力点12に発生させ
たとすると、そのパルスは低域通過形の固定フィル夕9
によって整形された後加算器10により入力信号に加え
られて識別器の新しい入力となる。出力点12に発生す
るパルスは直流成分を有しているので、固定フィル夕9
の特性を適当に定めてその出力信号が伝送路の低域遮断
により失なわれた信号成分にちようど等しくなるように
することができる。このようにすれば識別器8の入力点
13における信号は(最初に到来した信号を除き)常に
直流成分が補償されることになる。固定フィル夕9の伝
達関数Q(s)(sは複素角周波数)は、第2図の入力
点11と加算器出力点13の間の伝達関数がちようど1
になるように定めればよい。簡単な例として伝送路の低
域遮断特性F(s)が次式F(S)=誌 .・・
.・側 で表わされるとき(aは正の定数)、 Q(S)=1−F(S)羊; ……‘91とすればよ
く、この特性は簡単な公知のフィル夕で実現できる。
以上が判定帰還形直流補償回路の原理である。判定帰還
形直流補償回路は伝送路の低域遮断特性を補償するのに
きわめて有効であるが、未知の伝送路歪やその時間的変
化をも同時に補償することはできない。
未知の伝送路歪とその時間的変化,伝送路の低域遮断特
性のいずれに対しても有効な等化器としては、D・A・
ジョージ,R・R・ポーェン,J・R・ストレィが19
71年6自発行の米国雑誌mEEトランザクションズ・
オン・ゴミユニケーシヨン・テクノロジー,COM−1
9巻第3号281頁〜293頁において提案した適応形
判定帰還等化器が公知であるが、これはここで説明した
MSE形の適応形自動等化器と判定帰還形直流補償回路
の原理を組合せて用いたもので、その構成は第3図に示
すごとく、第1図のMSE形の適応形自動化器にタップ
数Mのもう一つのトランスバーサルフイルタ14を付加
したものとなったいる。このトランスバーサルフィルタ
14,識別器15および加算器16は第2図と同様な判
定帰還形直流補償回路を形成しているが、トランスバー
サルフィルタ14はその特性を可変にしてある。第3図
の適応形判定帰還等化器においてはが等化器の出力信号
である。従って等化器出力信号の平均自乗誤差(yn−
an)2 を最小にするタップ係数Cj(i=1,2,
・・・・・・,N)およびC′i(i=1,2,……,
M)は、Cjについては式{61の、またCi′につい
ては式(11)の繰返しアルゴリズムにより求められる
。C′よk+・)=Cよk)−△en・an−j
…‐‐‐(11)この適応形判定帰還等化器は通常の
適応形自動等化器では不可能な伝送路の低域遮断特性の
補償をも行ない得るものであるが、反面通常の適応形自
動等化器にはなかった付加的なトランスバーサルフィル
タ(第3図の14)が必要となる。
このトランスバーサルフイルタのタップ数Mは、伝送路
の低域遮断の影響を完全に除くためには低域遮断周波数
ナcHZに対しナcご1/MTとする必要があり、とく
にナcが低い場合大きな値となってハードウェアの増大
を招くことになる。またハードヮェアの増加を避けるた
めに第3図のトランスバーサルフィルタ14を例えば式
■のような伝達関数をもつ固定フィル夕に暦換えること
はできない。何故なら、等化器出力の平均自乗誤差を最
小にするためにはトランスバーサルフイルタ14を単に
伝送路の低域遮断特性のみを完全に補償するような固定
フィル夕(例えば式‘91の伝達特性をもつフィル夕)
で置き換えたのでは駄目で、式(11)のアルゴリズム
で求まる最適のC′,を各係数とするトランスバーサル
フィルタと同一の伝達関数をもった固定フィル夕で置き
換えなければならないが、そのような最適なC′,は伝
送路の全歪が既知でない限りあらかじめ求めることが不
可能だからである。すなわち従釆の方法では、適応形自
動等化器の機能と判定帰還形直流補償回路の機能とを併
せ持つには、判定帰還形直流補償回路のみのときは固定
でよかった補償用フィル夕の伝送関数を可変にして、最
適値になるように制御する必要があった。本発明はこの
ような従来の適応形判定帰還等化器の欠点を除去すべく
なされたもので、本発明によれば第1図のMSE形の適
応形自動等化器にわずかの回路を付加するだけで、禾知
の伝送路歪やその時間的変化、低減遮断特性のいずれを
も完全に補償することができる。
第4図に本発明の実施例を示す。以下第4図を参照しな
がら本発明を詳細に説明する。第4図は第1図のMSE
形の適応形自動等化器に低域通過形の固定フィル夕17
,加算器18および高域通過形の固定フィル夕19を付
加したものである。
識別器20,固定フィル夕17および加算器18は第2
図と同様な判定帰還形直流補償回路24を形成しており
、トランスバーサルフイルタ21に縦続に接続されてい
る。固定フィル夕17の特性は、例えば式【91のよう
に、伝送路の低域遮断をちようど補償するように決める
。また固定フィルター9の伝達特性は、補償しようとす
る伝送路の低域遮断特性と同一になるように決める。も
ちろんこのフィル夕も公知の簡単な回路で実現でできる
。いまトランスバーサルフィルタ21の入力信号サンプ
ル値をXn,同出力信号サンプル値をy′n,識別器2
0の入力信号サンプル値をyn,同出力信号サンプル値
をan,フィル夕19の出力信号サンプル値をa′n,
減算器22の出力信号をe′nとし、またトランスバー
サルフィルタ21の出力信号y′,.とa′nとの間の
平均自乗誤差を8とする。すなわちE′=(y′n−a
′n)2 ・・・・・・(12)トラ
ンスバーサルフィルタ21のN個のタップ係数器28は
このE′を最小にするように、式‘6}と同様な式(1
3)の繰返しアルゴリズムに従ってその係数Cj(i=
1,2,…・・・,N)が調整される。
Cさk+1);C{k)−△e′n・Xn‐j
……(13)ただし、e′n=yn−をn
……(1のとする。
Cjが最適値に到達したとき、トランスバーサルフィル
タ21の出力信号y′nは、理想出力信号anが伝送路
と同じ低域遮断特性を受けたもの、すなわちa′nに最
も近くなる(平均自乗誤差最小の意味で)。換言すれば
トランスバーサルフィルタ21は伝送路の全歪量のうち
、固定的な低域遮断特性を除いたものだけを自動的に補
償するように動作する。従ってその出力信号y′nには
伝送路の低域遮断の影響がそのまま残っているが、これ
はトランスバーサルフイルタ21に縦碗に接続された判
定帰還形直流補償回路24により完全に補償器20の入
力信号(すなわち等化器の出力信号)ynとしては伝送
路のすべての歪が最適に補償されたものが得られるので
ある。以上の説明から明らかなように、本発明の回路は
従釆のMSE形の適応形自動等化器に固定フィル夕2個
と加算器1個という簡単な回路を付加したものであるが
、未知の伝送路歪やその時間的変化、低域遮断特性のい
ずれをも補償し得るという、構成の複雑な従来の適応形
判定帰還等化器と同等の機能を有するものであり、その
効用は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従釆のトランスバーサルフィルタを用いた適応
自動等化器を示し、1はタップ付遅延線、2はそのタッ
プ、3は係数器、4は加算器、5は識別器、6は減算器
、7は相関器である。 第2図は従来の判定帰還形直流補償回路を示し、8は識
別器、9は低域通過形固定フィル夕〜 1川ま加算器、
11は判定帰還形直流補償回路の入力点、12は同出力
点、13は識別器8の識別器8の入力点である。第3図
は従来の適応形判定帰還等化器を示し、14はトランス
バーサルフィルタ、15は識別器、16は加算器である
。第4図は本発明の実施例を示し、.17は低域通過形
固定フィル夕、18は加算器、19は高城通過形固定フ
ィル夕、20は識別器、21はトランスバーサルフィル
タ、22は減算器、23は係数器、24は判定帰還形直
流補償回路である。第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 各タツプ係数が可変な複数個のタツプを有するトラ
    ンスバーサルフイルタと、前記トランスバーサルフイル
    タに縦続に接続した判定帰還形直流補償回路と、低域遮
    断特性を有し前記判定帰還形直流補償回路の出力信号を
    その入力信号とする固定フイルタと、前記固定フイルタ
    の出力信号と前記トランスバーサルフイルタの出力信号
    の間の平均自乗誤差を最小化するように前記各タツプ係
    数制御する手段とを備え、前記トランスバーサルフイル
    タの入力点をその入力点とし前記判定帰還形直流補償回
    路の出力点をその出力点とすることを特徴とする適応形
    自動等化器。
JP4061875A 1975-04-03 1975-04-03 適応形自動等化器 Expired JPS6016129B2 (ja)

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JPS51115754A JPS51115754A (en) 1976-10-12
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JPS5642421A (en) * 1979-09-17 1981-04-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Waveform equalizer
JPS5795715A (en) * 1980-12-04 1982-06-14 Nec Corp Automatic equalizer
JPS59115612A (ja) * 1982-12-22 1984-07-04 Nec Corp 非線形自動等化器

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