JPS61145921A - 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】 本発明はデジタル伝送システムにおけるひずみの修正、
より具体的には、ノイズの大きな伝送チャンネル内で向
上された性能を提供する横等化器に関する。

横等化器はデジタル　データの伝送チャンネルを通じて
の伝送の際に導入される時間と伴に変化するひずみを補
正するために長年に渡って使用されている。横等化器は
タップ遅延ライン、個々のタップ内のデジタル信号にタ
ップ重み係数を掛けるための掛は算器、及び個々の掛は
算器、によって生成された積を加算するための結合為を
含む。

個々のタップ重み係数のその最適値への調節は各種の技
術によって遂行される。ここで使用される用語″′最適
値”は、ある特定の値あるいはこの特定の値から小さな
係数エラーを加えた或いは引いた値を指す。

自動等化器においては、タップ重み係数のそれらの適当
な値への収れんは即知のシーケンスのデジタル　データ
が伝送され、係数がエラー信号に基づいて調節されるト
レーニング期間を使用することによって実現される。こ
のエラー信号は遅延ライン　タップ出力の合計と期待さ
れるデータ値との差に等しい。適応等化器においては、
この係数は既に知られていないが、理想デジタル信号レ
ベルの最も近いものを等化信号とみなす量子化器によっ
てその値が推測される受信データに基づいて絶えず調節
される。適応等化器は、勿論、最初にタップ重み係数を
その適当な値に設定するためのトレーニゲ期間を使用す
ることもできる。

タップ重み係数を調節するためのトレーニング期間の使
用には、ノイズの多い伝送チャンネルにおいては、エラ
ー信号がタップ重み係数の不正確さに起因する成分及び
ノイズに起因する成分を含むため問題を含む。より詳細
には、データ　シーケンスは知られているが、受信さた
データと期待されるデータとの間の差のどれだけがタッ
プ重み係数の設定の不正確さち起因し、そしてどれだけ
がその伝送チャネル内のノイズに起因するかは未知であ
る。この区別はノイズがランダムであり、その規模が長
期的には平均ゼロとなる急速に変化する現象であるため
非常に重要である。つまり、タップ重み係数をノイズに
起因するエラー信号成分に応答して調節することは適当
でなく、これはタップ重み係数がそれらの最適値に収れ
んするのに要する時間、並びに結果としての係数エラー
を増大することとなる。

ノイズの大きな伝送チャネル内においてプロセスを向上
するための１つの方法としては、トレーニング期間にお
いて等花器の利得を減少させる方法がある。この方法は
任意のサンプルに応答してのタップ重み係数の調節のス
テップ−サイズを小さくし、従って、係数エラーを許容
できる範囲にとどめることができるが、一方で、係数を
その最適値に収れんするのに要求される時間が大きく増
加する。多くの電信用途においては、この収れん時間の
増加はシステム性能の目的を越えるものである。従って
、トレーニング期間の間に等花器のタップ重み係数をそ
の最適値に調節するのに必要とされる時間を減少し、し
かも係数エラーか許容範囲内に納まるような方法が要求
される。

本発明は等花器がノイズの多い伝送チャネル内に置かれ
たような状況において、横等化器のタップ重み係数をそ
れら最適値に収れんするための問題に関する。本発明に
おいては、複数の同一トレーニング　シーケンスからな
るトレーニング期間の伝送がおこなわれる。このトレー
ニング期間の間に、個々のトレーニング　シーケンス内
の対応する信号サンプルの結合が行われ、これら結合が
等化出力信号の生成、及びタップ重み係数の調節に使用
される。開示の実施態様においては、対応する信号サン
プルの個々の結合が平均、あるいは平均の近似を与える
関数を得るのに使用される。

トレーニング期間が終了すると、等花器は従来の動作に
もどる。本発明の長所として、トレーニング期間中に対
応するサンプルを結合することによって、タップ重み係
数を許容できる係数エラーに収れんするのに要求される
時間が大きく減少される。

本発明は回路の複雑さをほとんど増すことなく、自動あ
るいは適応横等化器に組みことが可能である。

第１図には、−例としての先行技術による自動等花器１
００がリード１０１上の受信デジタル信号の連続サンプ
ルを受信するためにデジタル通信システムの受信機内に
置かれてる。受信デジタル信号は実数でも複素数でもよ
く、いずれの場合にも、リード１０１上の信号サンプル
はノイズ及びひずみをふくむ。受信信号サンプル（図示
なし）の生成は、各種の周知の方法、例えば、サンプリ
ング回路のクロック信号によるストロービングなどを使
用行われる。以降ＣＬＫと呼ばれるクロック信号は従来
のタロツク回復回路を使用して受信デジタル信号から抽
出されるか、あるいは自走発振機によって生成される。

リード１０１上のデジタル信号サンプルは個々のＣＬＫ
パルスにおいて桁送りレジスタ１０２の４０個のセルを
通じて連続的に結合される。この４０個の格納さたサン
プルはＸ０１Ｘ１１１．。

Ｘ３３と命名され、ここで、ＸＯはこの４０個の格納さ
たサンプルの最初のサンプルであり、Ｘ３９は格納さた
４０個の最後のサンプルである。掛は算器１０４−０か
ら１０４−３９はそれぞれ桁送りレジタ１０２内の４０
個の連続信号サンプルのそれぞれに係数適応回路１５０
−０から１５０−３９内のＲＡＭ１０３から供給される
関連するタップ重み係数を掛ける。次に、加算器１０５
を使用して加算器１０４−０から１０４−３９によって
生成された積を加算することによってリード１０６上に
等化デジタル信号が生成される。

受信デジタル信号の等化には最適値を持つ特定のセット
のタップ重み係数が必要である。さらに、信号伝搬の際
に導入されるひずみが時間とともに変化するのに伴って
、この特定のセットのタップ重み係数も時間とともに変
化する。特定のセットのタップ重み係数を得るた約には
、周知のシーケンスのデジタル信号がトレーニング期間
として知られる時間間隔内で反復して伝送される。トレ
ーニング　シーケンスはシステム用途によって異なる複
数のデジタル信号からなるが、この一連のデジタル信号
の数は、タップ重み係数をそれら最適値に収れんするた
めに第１図に１０４−０から１０４−３９の番号で示さ
れるタップ重み掛は算器の数と等しいかあるいはそれ以
上であることが要求される。換言すれば、一連のデジタ
ル信号の数は等化された信号を生成するために結合され
るデジタル信号の数に等しいかあるいはそれ以上である
ことが要求さる。ノイズの大きな伝送チャネル内の等花
器では、個々のトレーニング期間は複数の同一のトレー
ニング　シーケンスから構成される。この−例としての
システム用途においては、個々のトレーニング　シーケ
ンスは６４個のデジタル信号から成り、このシーケンス
が個々のトレーニング期間において６０回反復される。

個々のトレーニング期間において、タップ重み係数が適
応回路１５０−０から１５０−３９によってそれらの最
適値に向けて誘導される。適応回路１５０−０から１５
０−３９は周知の最少平均二乗法アルゴリズムを使用し
て収れんを行なう。

個々のトレーニング期間の始まりにおいて、１つのトー
ンが送信機から受信機に伝送されるが、これはマイクロ
プロセッサ（図示なし）にスイッチ１１０及び１１１を
閉じる制御信号を生成させる。

スイッチ１１０は閉じると、ＣＬＫを６ビツトカウンタ
１１２に結合する。個々のＣＬＫパルスニに応答して増
分するカウンタ１１２は、ＲＯＭ１１３に１つのアドレ
スを提供する。ＲＯＭ１１３ハ個々のトレーニング　シ
ーケンスにおいて順次位置に６４個の期待されるデジタ
ル信号値を格納し、個々のアドレスに応答しリード１１
４に１つの期待されるデジタル信号値を読み出す。減算
器１１５はリード１０６上の個々の等化されたデジタル
信号とリード１１４上のこのデジタル信号の期待される
値の間の差を計算することによってリード１２５上にエ
ラー信号を生成する。次に、掛は算器１１６によってこ
のエラー信号に適当な利得定数が掛けられ、・そして結
果としての積がリード１１７を通じて係数適応回路１５
０−０から１５０−３９に加えられる。

個々の適応回路の掛は算器１１８はこの定数を掛けられ
たエラー信号に桁送りレジデスタ１０２内に格納された
デジタル信号サンプルの関連する１つを掛ける。リード
１１９上に出現するこの積はＲＡＭ　１０３内に格納さ
れるタップ重み係数に要求される正あるいは負の増分変
化を表す。

ＲＡＭ１０３はＣＩＫにてストローブされ、個々のＣＬ
Ｋパルスにおいてリード１２０上にこの格納された係数
を読み出す。減算器１２１は次に格納された係数と増分
変化の差をリード１１９上に生成する。この差は次にＣ
ＩＫパルスによってＲＡＭ１０３にかき書込まれる。ト
レーニング期間が終了、あるいは所定の期間が経過した
後、このマイクロプロセッサにて生成された制御信号が
スイッチ１１０及び１１１を開き、格納されるタップ重
み係数が次のトレーニング期間まで固定さる。

トレーニング期間を使用してタップ重み係数をそれらの
最適値に収れんするこのプロセスが必要なだけ反腹され
る。通常、伝送チャネル転送関数の変化が速ければ速い
ほど、より多くの頻度のトレーニング期間が必要とされ
る。ここでは適応回路１５０−０から１５０−３９は周
知の最小平均二乗法アルゴリズムを使用してタップ重み
係数の収れんを行うように構成されるが、他の幾つかの
周知のアルゴリズム、例えば、ゼロ−フォーシングある
いはハイブリッド最少平均二乗法アルゴリズムをこの等
花器及び後に説明の本発明の実施態様に使用することも
できる。

トレーニング期間を使用を使用することの問題点は、ノ
イズの高い伝送チャネルにおいては、リード１２５に生
成されるエラー信号のどの程度がタップ重み係数の設定
によるもので、またどの程度がノイズに起因するエラー
信号であるか知ることができないことである。ノイズは
ゼロの平均規模を持ち情報速度と匹敵する速度にて変動
するためタップ重み係数の調節はノイズに起因するエラ
ー信号成分に応じて行うべきではない。つまり、タップ
重み係数をノイズに応答して行なうと、これら係数をそ
れらの最適値に誘導するのに要する時間を増加させ、ま
た結果として係数エラーを増大させることとなる。

個々のＲＡＭ１０３内に格納されるタップ重み係数の調
節にノイズが存在が与える影響を減少するため、本発明
による自動等花器ではあるトレーニング期間内に連続の
同一のトレーニング　シーケンス内の個々の対応するデ
ジタル信号が結合される。別の言葉で説明すると、ある
トレーニング期間において、任意のトレーニング　シー
ケンス内のＸＪサンプルが全ての他のトレーニングシー
ケンス内のＸＪサンプルと結合さる。ここでＪ＝０から
６３である。開示の実施態様にといては、この対応する
サンプルの結合はこれらサンプルの平均を生成し、ある
いはこれらサンプルの平均の近似を与える関数となる。

第２図にはあるトレーニング期間内に対応する信号サン
プルの平均を生成するように修正された第１図の自動等
化器が示される。このサンプルの平均を計算するために
、リード１０１上に受信されるサンプル各々にはパラメ
ータＣＤが掛けられ、そして前のサンプル、つまり桁送
りレジスタ１０２及び２０２を通じて結合されるサンプ
ルの各々にはパラメータＣＩが掛けられる。あるトレー
ニング期間において、６０の同一のトレーニング　シー
ケンスに１から６０までの番号が与えられるものと仮定
すると、パラメータＣＯは個々のトレーニング　シーケ
ンスとともに漸進的に減少し、■を現在のトレーニング
　シーケンス番号で割った値に等しく、パラメータＣＩ
は１−ＣＤと等しくされる。

従って、第１のトレーニング　シーケンス内の６４のサ
ンプルについては、Ｃ０＝１及びＣＩ＝０となり、第２
のトレーニング　シーケンス内の６４のサンプルについ
ては、ＣＯ及びＣＩ＝１／２となり８０．そして、第６
０番目のシーケンス内の６４のサンプルについては、Ｃ
０＝１／６０及びＣ０＝１／６０となる。

第２図に示されるごとく、リード１０１の受信サンプル
の各々は掛は算器２０６に結合されるが、ここでこれら
にばパラメータＣＯが掛けられ、次に加算器２０５を通
じて桁送りレジスタ１０２に結合される。ＲＯＭレジス
タ２０７はＣＤの適当な値を６０の連続する位置に格納
し、またカウンタ２０８によって提供される個々のアド
レスに応答してＣＯの値を読み出す。０カウントに初期
化されるカウンタ２０８はトレーニング期間において６
４番目のＣＬＫパルスのたびにこれに応答してカウント
を１だけ増分する。このパルスは個々のトレーニング　
シーケンスの開始に対応し、そしてこれらはＣＬＫパル
スから÷６４回路２０９によって生成される。トレーニ
ング期間以外の時間においては、カウンタ２０８はリー
ド２１１上のマイクロプロセッサにて生成された制御信
号によって抑止され、そして０カウントに保持される。

ゼロにてアドレスされると、ＲＯＭレジスタ２０７は好
ましくはＣＤ＝１の値を提供する。従って受信サンプル
はトレーニング期間を除いては掛は算器２０６によって
影響されない。

桁送りレジスタ１０２を通じて結合されるデジタル信号
サンプルは２４位置桁送りレジスタ２０２に供給される
。レジスタ２０２内に格納されるサンプルにはＸ−１に
はＸ−２４までの番号をあたえられ、個々のＣＬＫパル
スに右いて順次これを通じて結合される。桁送りレジス
タ２０２はトレーニング　シーケンスに対応する６４個
のサンプルを格納し、対応するサンプルが同時に加算器
２０５に到達するようにする。

桁送りレジスタ２０２からクロック出力されるサンプル
はリード２１０上に出現し、掛は算器２０３に結合され
、ここでパラメータＣＩはＲＯＭレジスタ２１５内の６
０個の位置内に格納され、カウンタ２０８によって生成
されるアドレスに応答して読み出される。ＲＯＭ２１５
へのゼロ　アドレスは、掛は算器２０３がトレーニング
期間を除いて加算器２０５に０の積をあたえるように０
のＣＩ値を供給する。しかし、トレーニング期間におい
ては、パラメータＣＩが漸進的に増分され、加算器２０
５によって桁送りレジスタ１０２に提供される合計があ
るトレーニング期間の連続トレーニング　シーケンス内
の対応するサンプルの平均となる。従って、リード１０
６上の等化信号及びタップ重み係数の調節は対応するサ
ンプルの平均に基づいて行われ、この結果タップ重み係
数をそれらの最適値に収れんするために必要とされる時
間が大きく減少され、また結果として係数エラーが減少
される。係数適応回路の動作及びエラー信号の生成は第
１図に説明のそれと同様であり、第１図及び第２図の対
応する回路には同一の参照番号が与えられている。

第２図の自動等化回路はまた好ましくはスイッチ２１２
乞含むが、これは個々のトレーニング期間の第１の部分
において掛は算器１１８に高利得定数あるいは大きな換
算係数を提供するようにセットされる。この第１の部分
が経過した後、スイッチ２１２は、マイクロプロセッサ
生成のＭ’＃Ｉ信号の制御下において、掛は算器１１６
に低利得あるいは低換算定数をトグルする。この適応利
得制御はさらにタップ重み係数の収れんの際にノイズの
影響を減少し、より正確な係数調節を与える。

トレーニング期間の終わりにおいて、スイッチ１１１は
開き、スイッチ２１２は高利得位置にスイッチする。し
かし、好ましくは、スイッチ１１Ｏは第１のトレーニン
グ期間の後に閉じたままとなり後続のトレーニング期間
のための同期を与えるようにする。より詳細には、スイ
ッチ１１０を閉じることによってカウンタ１１２をラン
したままにしておくという事実は、後続のトレーニング
期間の開始時にスイッチ１１１を閉じる時間にミリ秒の
エラーを与える。このミリ秒のエラーはＣＬＫパルス期
間よりかなり大きい。

第２図の回路は、１２０個のＲＯＭ位置に格納されるパ
ラメータＣＤ及びＣＩを使用して対応するサン、プル平
均を生成するかわりに、パラメータＣＤを０．１とＣＩ
＝１−Ｃｏの範囲に制限される減衰指数関数として計算
することによって、第３図に示されるように修正できる
。減衰指数の使用は回路のコストを削減ｉ城できる一方
で対応するサンプル平均をほぼ最適性能に近似できる長
所を持つ。

第３図において、リード１０１上の受信デジタル信号の
連続サンプルは掛は算器２０６及び加算器２０５を通じ
て桁送りレジスタ１０２に結合される。前述と同様に、
トレーニング期間の開始において、トーンが受信機にお
くられる。これによってマイクロプロセッサはスイッチ
１１０及び１１１を閉じ、スイッチ２１２を高利得位置
に設定させる制御信号を生成する。この制御信号はまた
論理ＩをパラメータＣＱを格納するＲＡＭレジスタ３０
８に結合させるようにスイッチ３０９をトグルする。パ
ラメータＣＤが個々のＣＬＫバルー　　スにふいてＲＡ
Ｍレジスタ３０８から掛は算器２０６にクロックされる
。加算器２０５は掛は算器２０６によって提供される積
と掛は算器２０３によって生成される積を加算する。こ
の後者の積はリード２１０上にＣＩを掛けたものに等し
い。

ここで、ＣＩは１−ＣＤである。パラメータＣＩを生成
するための１からパラメータＣＤを減算するための数学
的演算は減算器３０７によって行われる。この差が次に
個々のＣＬＫパルスにおいて掛は算器２０３に供給され
る。スイッチ３０９は任意のトレーニング期間の第一の
シーケンスにおいて論理１をＣ０ＲＡＭレジスタ３０８
に結合する。第１のトレーニング　シーケンスが終了す
ると、マイクロプロセッサにて生成される制御信号がス
イッチ３０９をパラメータ３１０を出力するようにトグ
ルする。結果として、ＲＡＭレジスタ３０８のクロック
出力ＣＯが掛は算器３１１に結合され、ここでこれに定
数０．９９６が掛けられる。

比較器３１０が次に掛は算器３１１によって生成された
積あるいは値０．１のどちらか大きな方をＲＡＭレジス
タ３０８に結合する。この演算は第１のトレーニング　
シーケンスｆＬ　ＣＯヲ指ｉ１に的に漸進的に減少させ
、パラメータＣＩを指数的に漸進的に増加させる。結果
として、加算器２０５によって桁送りレジスタ１０２に
提供される合計は対応する信号サンプルの結合となるが
、これは実質的に算術平均の近似を与える。第３図に示
される残りの回路の動作は第２図の回路と同一であり、
同一の要素には同一の参照番号が与えられている。リー
ド１０６上の等化信号は及びトレーニング期間における
タップ重み係数の適応は対応する信号サンプルの結合に
基づくが、この結合によって算術平均が与えられる。第
２図に示される回路と同様、第３図の回路はタップ重み
係数の更新に対するノイズの影響を減少し、従って、タ
ップ重み係数がそれらの最適値に収れんするのに要する
時間、及び結果としての係数エラーを減少させる。本発
明の詳細な説明は自動等化器に関するが、本発明は適応
等化器にも簡単に応用することができる。第４図は適応
等化を与えるように修正された第３図の自動等化器構成
を示す。この修正には単に量子化器４０１及びスイッチ
４０２の追加のみが必要である。量子化器４０１は加算
器１０５の出力を受信し、これに伝送されたデジタル信
号レベルの最も近い１つを割り轟てる。この割り当てら
れた値はり−ド４０３上に出現する。トレーニング期間
において、スイッチ４０２はスイッチ１１０及び１１１
と同じ方法にてマイクロプロセッサ制御信号によって制
御され、第４図の回路は第３図の回路と同一の方法に動
作する。トレーニング期間が終了し、未知のデータが受
信機に伝送されると、スイッチ４０２はリード４０３上
の量子化された信号を減算器１１５に結合する。結果と
して、減算器１１５は非トレーニング期間にエラー信号
を生成するが、これは加算器１０５の等化器出力からリ
ード４０３上の量子化信号を引いたものである。このエ
ラー信号が次に値が量子化器４０１によって推定される
未知のデータに基いてタップ重み係数を更新するのに使
用され。量子化器４０１及びスイッチ４０２の使用は第
２図の等化器の動作に組み込むことも可能である。

本発明は特定の実施態様との関連で説明されたが、当業
者にとって、本発明の精神と範囲から逸脱することなく
、多くの他の構成を考えることができることは勿論であ
る。第１に、本発明は、例えば、単に、桁送りレジスタ
用のサンプリングクロック及びトレーニング期間中のタ
ップ重み係数更新回路を使用して、サンプリング　クロ
ックがタップ重み係数を更新するために使用されるクロ
ックより速くされる分数的な間隔を持つ等化器内で使用
することもできる。第２に、本発明による自動等化器は
離散値に限定されないアナログ入力信号を等化するため
にも使用できる。第３に、図面に示される複数の掛は算
器のかわりにマイクロプロセッサの制御下で時分割され
る単一の掛は算器を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術による自動等化器を示１田；第２図は
本発明の原理を組み込むように修正された第１図の自動
等化器を示′″４″い；第３図は第２図の自動等化器の
もう１つの実施態様を示を胆；そして 第４図は本発明の原理を組み込む適応横等化器を示す図
でδる。 （主要部分の符号の説明）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のサンプルからなるシーケンスの連続シーケン
   スに構成されたデジタル信号のサンプルを受信するため
   の装置、 所定の時間間隔の間に該シーケンス内の該サンプルの対
   応するサンプルを統合するための装置、該結合サンプル
   の選択されたサンプルに関連する係数を掛けるための装
   置、及び 該掛け算器によって生成された積を加算することによっ
   て等化器出力を生成するための装置を含むことを特徴と
   する等化器。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の等化器において、 該関連する係数を該等化器出力の関数として修正するた
   めの装置が含まれることを特徴とする等化器。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の等化器において、 該結合装置が該サンプルの該対応するサンプルの個々の
   平均を与えることを特徴とする等化器。 ４、特許請求の範囲第２項に記載の等化器において、 該結合装置が該サンプルの該対応するサンプルの個々の
   平均を近似する指数関数を使用することを特徴とする等
   化器。 ５、特許請求の範囲第１項に記載の等化器において、 該結合サンプルの該選択されたサンプルが該結合サンプ
   ルの全てに等しいことを特徴とする等化器。 ６、特許請求の範囲第１項に記載の等化器において、 該結合サンプルの該選択されたサンプルが該結合サンプ
   ルの全てより少ないことを特徴とする等化器。 ７、特許請求の範囲第６項に記載の等化器において、 該結合サンプルの該選択されたサンプルが連続デジタル
   信号サンプルからなることを特徴とする等化器。 ８、特許請求の範囲第１項に記載の等化器において、 該結合サンプルの該選択されたサンプルが時間の関数と
   して変化することを特徴とする等化器９、特許請求の範
   囲第１項に記載の等化器において、 該所定の時間間隔がトレーニング期間であり、該連続シ
   ーケンスが該受信デジタルシーケンス内にノイズ及びひ
   ずみが存在しないときに同一であことを特徴とする等化
   器。 １０、特許請求の範囲第１項に記載の等化器において、 該掛け算器が複数の該受信サンプルに該所定の時間間隔
   以外の時間に該関連する係数を掛ける琴を特徴とする等
   化器。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載の等化器において
   、 該加算器が該所定の時間間隔以外の時間において該加算
   器によって生成された積を加算することによって該等化
   器出力が生成されることを特徴とする等化器。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載の等化器において
   、 該関連する係数を該所定の時間間隔以外の時間に該等化
   器出力の関数として修正するための装置が含まれること
   を特徴とする等化器。 １３、等化器のタップ重み係数を調節するための方法に
   おいて、該方法が複数のサンプルからなるシーケンスの
   連続シーケンスに構成されたデジタル信号のサンプルを
   受信するステップ、 所定の時間間隔の間に該シーケンス内の該サンプルの対
   応するサンプルを結合為るステップ、該結合サンプルの
   選択されたサンプルに関連する係数を掛け、そして生成
   された積を加算するステップ、及び 該関連する係数を該等化器出力の関数として修正するス
   テップからなることを特徴とする方法。