JPS605086B2 - 相関符号化デ−タ伝送における適応型自動等化器 - Google Patents

相関符号化デ−タ伝送における適応型自動等化器

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JPS605086B2
JPS605086B2 JP48032894A JP3289473A JPS605086B2 JP S605086 B2 JPS605086 B2 JP S605086B2 JP 48032894 A JP48032894 A JP 48032894A JP 3289473 A JP3289473 A JP 3289473A JP S605086 B2 JPS605086 B2 JP S605086B2
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03012—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
    • H04L25/03019—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多値データの伝送を相関符号化方式を洋いて
行なうデータ伝送において、伝送路の歪によって生ずる
符号間干渉を取り除き、正しい送信データを検出するた
めに用いられる適応型自動等化器に係る。
特に情報データ受信時において、任意の状態から最適な
状態に特定のトレーニング系列を送信しないで収束する
適応型自動等化器に関する。
従来、自動等化器は多くの人によって研究され実用化が
進められてきた。そのほとんどの自動等化器はタップ付
遅延線を用いて構成されており、これを伝送路に接続し
各タップに取り付けられた可変減衰器の減衰量を自動的
に調節することにより符号間干渉を減少せしめることが
できる。各可変減衰器の減衰量の制御方法は従来から種
々考察されているところであるが、いづれにしても伝送
路の歪が未知であるから、この伝送路を等化するために
は伝送路の出力信号と共に、伝送路に入力された送信デ
ータを知らなければならない。しかるに自動等化器を動
作させる最初の段階において伝送路に等化器を接続した
総合系の特性は一般に大きく歪んでいることを前提とし
なければならず、したがって等化器の出力からは送信デ
ータを正確に知ることができない。この結果誤りなく各
可変減衰器の減衰量を修正することができない。一般に
この問題を解決するためには、情報の送信に先だち予め
決められたトレーニング系列を送信する時間をもうけ、
この時間内にトレーニング系列を用いて自動等化器を調
整し、引き続いて情報が送信されても正しく受信できる
状態にもち込むという方法が採用されている（例えば米
国特許第３３７５４７３号明細書いＡＵＴＯＭＡＴＩＣ
ＥＱＵＡＬＩＺＥＲＦＯＲＡＮＡＬＯＧＣＨＡＮＮＥＬ
ＳＨＡＶＩＮＧＭＥＡＮＳＦＯＲＣＯＭＰＡＲＩＮＧＴ
ＷＯＴＥＳＴＰＵＬＳＥ，ＯＮＥＰＵＬＳＥＴＲＡＶＥ
ＲＳＩＮＧＴＨＥＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮＣＨＡＮＮ
ＥＬＡＮＤＥＱＵＡＬＩＺＥＲ″を参照）。しかしこの
方法では情報伝送の期間中に、なんらかの原因で自動等
化器の可変減衰器の減衰量が最適値からずれて発散状態
に陥ったとき、トレーニング系列を送信してもらわない
限り、自ら再び最適な状態に復帰する能力がない。この
ような状況は回線・切換えや定期保守等による伝送路の
急激な変動によって実際に起り得る。
この発明の目的は、上述のような状況においても各可変
減衰器の減衰量が最適な値へ収束し得る能力を備えた、
相関符号による多値データ伝送方式に対して用いること
のできる適応型自動等化器を提供することにある。この
発明の原理の説明を行なう前に、まずこの発明が前提と
する相関符号化方式の概略を説明する。
相関符号化方式は情報源から発生する多値データに対し
て特定の時間的相関をもたせて伝送する方法の総称であ
り、多くの方法が考えられている。ここでは実施例も含
めて、現在最も多く用いられているＣｌａｓｓＷＰａｒ
ｔｉａｌＲｅｓｐｏｎｓｅ方式（Ｅ，Ｒ，ＫｒｅｔＺｍ
ｅｒ“蛇ｎｅｒａ−ｌｉＺａｔｉｏｎｏｆａにｃｈｎｉ
ｑｕｅｆｏｒＢｉｎａかＤａｔａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎ’’ｌＥＥＥｔｒａｎｓ・ｖｏｌ．ＣＯＭ−１４
，Ｆｅｂ．１９６６，ｐｐ６７〜６８）と呼ばれる相関
符号化方法を対象として説明する。今、情報源から時刻
ｔ＝ｋＴに発生する多値データをＡｋで表わし、これに
次のような時間的相関を持たせて相関符号Ｂｋを作る。
Ｂｋ＝Ａｋ−Ａｋ‐２【１｝通常このＢｋに対して単側
帯振幅変調または残留＊側波帯振幅変調を行ってデータ
伝送を行う。
このＣｌａｓｓＷＰａＭａＩＲｅｓｐｏｎｓｅ方式の利
点の１つは第１図に示すように使用帯域内に周波数スベ
クトラムがゼロになる二つの周波数Ｆ，とＦ２を有する
ことであり、これらの周波数をもつ２つの正弦波パイロ
ット信号をデータ信号に加えて送信すれば、受信側でデ
ータ信号に干渉されずに、パイロット信号を抽出できる
ことにある。これらのパイロット信号から復調に必要な
搬送波やタイミング信号を作ることができる。さて受信
信号を上記搬送波を用いて復調して得られるベースバン
ド信号を上記タイミング信号によって指定された時点で
標本化して得る値は、もし伝送路に歪がなければ正確に
Ｂｋに一致し、このＢｋから情報源のデータＡｋをＰｒ
ｅｃｏｄｅ法（Ｊ．Ｆ．Ｇｕｎｎ“Ｍａｓにｒ餌ｏｕｐ
ＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｍｌｓｓｌｏｎｏｎＭｏｄｅ
ｒｎＣｏａ×ｉａＩＳｙｓにｍｓ”ＢＳＴＪ，Ｆｅｂ．
１９７１，Ｐ５１１）を用いて簡単に求めることができ
る。
したがって相関符号化方式における自動等化の目的は、
復調後のベースバンド信号から符号間干渉を除去しして
Ｂｋを正しく得ることにある。この目的にそった従来の
適応自動等化の原理の一例を簡単に紹介する。
復調後のベースバンド信号の標本値をＲｋで表わし、等
化器に含まれるタップ付遅延線に取り付けられた洲＋１
個の各可変減衰器の減衰量をＣ−Ｎ・・・Ｃ。
・・・ＣＮで表わす。このとき逐次修正の方法として次
のようなものが考えられている。ここでｍは逐次修正の
回数を表わす添字であり、Ｙｋは等化器の出力信号、す
なわちであり、倉ｋはＹから判定して得たＢＸの推定値
である。
もし荊こＢｋ＝官Ｋならば、式‘２１で表わされた修正
公式は常に正しく遂行されて最終的に各減衰量は、Ｙｋ
とＢｋの自乗平均誤差を最小にするように定まる。式■
で与えられる適応等化法は例えば米国特許第３５０８１
７２号明細書”ＡＤＡＰＴＩＶＥＭＥＡＮＳＱＵＡＲＥ
ＥＱＵＡＬＩＺＥＲＦＯＲＤＡＴＡＴＲＡＮＳＭＩＳＳ
ＩＯＮ″によってすでに公知であり、現在広く実用され
ている。
ここで問題なのは、前述したようにこの原理による適応
型自動等化器が動作を開始する段階でＹｋは大きな符号
間干渉を有するので、一般こ官ｘミＢｋであり、したヵ
ミつて式■による修正は正しく行われず最適状態に引き
込むことができない点である。この発明が提供する適応
型自動等化器はこの問題を解決することができる。
その原理を以下に説明する。（米国特許第３９２１０７
２号明細書いＳＥ山一ＡＤＡＰＴＩＶＥＥＱＵＡＤＺＥ
ＲＦＯＲＭＵＬＴＩＬＥＶＥＬＤＡＴＡＴＲＡＮＳＭＩ
ＳＳＩＯＮＡＣＣＯＲＤｍＧＴＯＣＯＲＲＥＬＡＴＩＯ
ＮＥＮＣＯＤＩＮＧ″を参照）伝送路のベースバンド単
位衝撃応答のサンプル列を×ｋ（ｋ＝−の，……，０，
……の）で表わすと、等化器の出力信号Ｙｋは次のよう
に表わすことができる。
したがってこのＹｋは信号２ＨＭＡ，に対して１−ぴ（
たゞしＤは１標本間隔に等しい遅延を表わす）なる伝達
関数を有するディジタルフィルタを作用させたものとみ
なすことができる。
したがってもし１一びの逆特性（１一ぴ）‐１を伝達関
数とするディジタルフィル夕を実現することができれば
、等化器の出力信号Ｙｋをこのディジタルフィル外こ入
力して得られる出力から情報源の多値データＡｋに符号
間干渉が童畳した信号２Ｈｎ−ｉ＾ｉを得ることができ
る。この信号２Ｈｋ‐，ＡｉをＺｋで表わす。
さてＡｋを十分スクランブルされたＬ値多値データとす
ると、Ｓｉ靴（Ｚｋ）はＡｋの極性の推定の意味をもつ
（ただし関数Ｓｉ柳（Ｘ）はＸ２０のとき１をＸ＜０の
とき一１をとる）。一方ＢｋはＡのミＬ値のとき、山一
１値となるが、Ａｋが２値すなわち正又は負のとき、Ｂ
ｋは３値、すなわち正又はゼロ又は負である。
したがってＳｉ弧（Ｚｋ）‐Ｓｉｇｎ（Ｚｋ‐２）はＢ
ｋの３値の推定になっている。
以上のことを考慮し、例えばＡｋを８値であるとし、Ａ
ｋ二ｄ虫十裏ｄ岸十三ｄ毒（ｄ左，ｄ毛，ｄ毒は共に十
１又は−１をとる）としたときｄもが送信データ、他の
裏ｄ登十三ｄが情報灘音でぁるとみなすと次のような結
果を理論的に導くことができる。
以下の２つの誤差基準Ｅ，とＥ２を最小にする解Ｃ‐Ｎ
……ＣＮは等しい。Ｅ，ニく（Ｚｋ‐Ｓｉ弧（Ｚｋ）２
＞■Ｅ２＝＜（Ｚｋ−Ａｋ）２＞‘６１ただし＜〉は期
待値を表わす。
更に上記の結果から以下の２つの誤差基準Ｅ３とＥ４を
最小にする解Ｃ−Ｎ……ＣＮが等しいことを導くことが
できる。
Ｅ３：く（Ｙｘ−（Ｓｉ柳（Ｚｋ）一Ｓｉ弧（Ｚｋ・２
）））２＞【７｝Ｅ４＝＜（Ｙｋ−Ｂｋ）２＞‘８｝し
たがって式■の右辺に含まれるＹｋ−Ｂｋの代りにＹｋ
‐（Ｓｉｇｎ（Ｚｋ）−Ｓｉ靴（Ｚｋ‐２））を用いた
修正公式は式（２｝と同じ解に収束することとなる。
式【２ーと式｛９｝の違いは多値相関符号Ｂｋの代り‘
こＢＫの３値判定を用いていることであり、Ｙｋから多
値相関符号Ｂｋを判定する場合の誤り率よりもＢｋの３
値成分を判定する。誤り率の方が、はるかに小さいとい
う特長を利用している。式側の修正方法にしたがえば大
きな歪を伝送路で受けた場合でも上記の３値判定の誤り
が比較的少し、ことから例えば初期状態Ｃ８＝０（ｎミ
０），Ｃ８＝１から出発して最適な解に引き込むことが
できる。最後に、前述したように（１−び）‐１を伝達
関数とする巡回型ディジタルフィル夕の実現の問題が残
されている。
第２図はこのディジタルフィル夕のブロック図である。
第１の問題点‘ま動作開始時においてレジスタＲ，とＲ
２に記憶される初期値が永久に出力信号信号に残り、こ
の初期値をあらかじめ所望の値に設定することが不可能
なことであり、第２の問題点は時間の経過と共に無限に
大きく集積することである。第１の問題点を少し詳しく
説明すると次のようである。ディジタルフィル夕（１一
Ｄ２）‐１に等化器の出力信号Ｙｋを入力して得る出力
Ｚｋはｋが奇数と偶数の場合について次のように表わさ
れる。
ここでｍ，およびｍ２はそれぞれｋ＝０のときにレジス
タＲ，とＲ２に記憶されている数値であり、このディジ
タルフィル夕が所望の信号を出力するためにはｍ，＝２
日，‐ｉんおよびｍ２＝ＺＨ‐，Ａｉが動作開始時に満
たされていなければならない。
そこで情報源から生ずる伝送データＡｋの時間平均が零
であるとすれば、Ｚ被十，およびＺｋの時間平均が共に
零になるようにＺ秋十，およびＺｘから一定値を差し引
けば所望の結果Ｚｋ＋，＝２伍ｋ＋，−ｉＡｉ（１２）
Ｚｋ＝２日秋‐ｉん（１３）が得られる。
上述の第１の問題を解決するためには（１−戊）‐１を
近似的に（１−ｐぴ）‐１（ただしｐは１よりも小さい
１に近い値）で実現すればよい。これは第２図において
、帰還信号例えばレジスタＲ，の出力信号に常にｐを掛
けて得られる。さらにこのようにすることによって第２
の問題である誤差の集積も押えることができる。ｐの値
をどのように決めるかは、この発明の適応型自動等化器
の能率が所定の条件を満たす範囲で、この装置の他の設
計変数と関係して考察されなければならない。以下に第
３図にしたがってこの発明の実施例を説明する。
線路１から等化すべき相関符号化された信号が入来する
。線路１には遅延回路２および３が直列に接続され、そ
の前後から引き出し線路４，５，６，および７，８，９
が取り付けられている。引き出し線４，５，６に接続さ
れる装置１０，１１，１２，はそれぞれ可変減衰器であ
り、これらの出力信号は加算器１３で加え合せられる。
加算器１３の出力信号はこの適応型自動等化器の出力信
号であり、各可変減衰器１０，１１，１２，の減衰量が
最適に設定されていれば符号間干渉が最小になっている
。１４は上記出力信号から相関符号Ｂｋを判定するため
の判定回路である。
１５は伝達関数（１一ｐ戊）‐１を有するフィル夕であ
り、もしこの発明の適応型自動等化器がディジタル素子
で構成されるならばこのフィル夕はディジタルフィル夕
である。
１６は装置１５の出力信号の極性が正ならば正の一定値
を、負ならば負の一定値を出力する極性判定器であり、
１７は伝達関数１一びを有するフィル夕である。
１８はこの適応型自動等化器の出力信号「すなわち加算
器１３の出力からフィル夕（１−び）の出力を差し引く
ため引算器であり、この引算器の出力信号は引き出し線
７，８，９から引き出される信号と乗算器１９，２０，
２１，で掛け合せられ、それぞれ一定の減衰量を有する
減衰器２２，２３，２４を通って対応する可変減衰器１
０，１１，１２，に入力され、各可変減衰量を増減する
。
以上述べた実施例は、本発明の装置全体が、例えば線路
１を流れる信号をＡＤ変換することによってディジタル
素子で実現される場合においても、またＡＤ変換器をと
もなわないアナログ素子による実現においても、従来か
ら用いられている回路素子により十分機成することがで
きる。
なお実施例においては、遅延素子の個数が２の場合につ
いて示したが、この個数は一般に制限されるものではな
い。さらに本明細書では相関符号化方式のうち、特にＣ
ｌａｓｓＷＰａｎｉａＩＲｅｓｐｏｎｓｅ方式について
説明を行ったが他の相関符号化方式についても極めて単
純に拡張することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図と第２図はこの発明の原理を説明するための図で
あり、第３図はこの発明の実施例を示すブ。 ック図である。第３図において遅延回路２，３と可変減
衰器１０，１１，１２，と加算器１３を含む回路はトラ
ンスバーサルフィルタであり、１５は相関符号の相関を
除するためのフィル夕であり、１６は信号の極性を判定
し、この適性に対応した極性をもつ２値パルスを出力す
る回路であり、１７は相関符号の相関を与えるためのフ
ィル夕であり、１８は入力する２つの信号の差を求める
装置であり、１９，２０，２１は掛算器である。オー図 オ２図 オ３図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 各タツプに取り付けられた減衰器の減衰量が可変で
    あるトランスバーサルフイルタと、上記トランスバーサ
    ルフイルタの出力信号から送信側の相関符号化器で加え
    られた相関特性を除去するための第１のフイルタと、上
    記第１のフイルタの出力信号の極性を判定し、この極性
    に対応した２値信号を出力する手段と、上記２値信号に
    対して再び送信側の相関符号化器が有する相関特性を作
    用させるための第２のフイルタと、トランスバーサルフ
    イルタの出力信号と第２のフイルタの出力信号の差信号
    を求める手段と、上記差信号とトランスバーサルフイル
    タの各タツプから引き出される信号との複数個の積信号
    を求める手段と、上記積信号に対応するタツプに取り付
    けられた各可変減衰器の減衰量を対応する積信号の大き
    さに応じて増減する手段とを備えたことを特徴とする相
    関符号化データ伝送における適応型自動等化器。
JP48032894A 1973-03-20 1973-03-20 相関符号化デ−タ伝送における適応型自動等化器 Expired JPS605086B2 (ja)

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