JPH01194614A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデータ通信に用いる変復調装置（以下モデム）
に備えられた自動等他藩に関するものである。

［従来の技術］ デジタル信号データをアナログ回線である一般公衆回線
を介して伝送する場合、デジタル信号を変調して所望の
アナログ信号に変換して送信する必要がある。また、受
信側ではこの変調信号を復調する必要があり、このため
の変復調装置（モデム）が必須である。

データ伝送時の伝送速度もスピードアップが図られ、現
在、Ｇｍファクシミリ装置では、情報伝送スピードが９
６００ｂｐｓ　　（ｂｉｔ　／ｓｅｃ　）という高速で
データ伝送されるものが使用されている。

このため、送信側モデムで変調され回線に送出された送
信信号は、回線歪、ジッタ、送受間のタイミング誤差や
キャリア誤差等により歪みが加えられて受信側モデムに
受信される。受信側モデムにはこの歪を補正すべく等他
藩等が組み詰まれており、受信側モデムより出力される
時には元の送信信号となるように補正されている。

等化動作は、通常データ伝送に先立って送・受信モデム
間で既知の同期化のためのデータ（トレーニングデータ
）を用いて互いの同期化処理が行なわれる。その−環と
して、予め等他藩により回線逆特性を作成（トレーニン
グ）する。そして、その後の回線のゆるやかな時間変動
にも追従すべく等仕儀特性を変化させていく（自動等化
又は適応等化）。

この等他藩の動作を第４図及び第５図（Ａ）〜（Ｃ）を
参照して以下に説明する。

第４図において、１０は送信側モデム、２０は受信側モ
デム、２１は受信側モデム２０に内蔵されている等他藩
、３０は両モデム間を接続する回線である。

回線３０は周波数特性を有しており、その伝送特性は例
えは第５図（Ｂ）に示す特性となる。このため、受信側
モデム２０で受信される受信信号Ｒｋはこの伝送特性に
よる影響を受ける。受信側モデム２０に第５図（Ｃ）に
示す周波数特性を持つ等他藩２１を備えると、画周波数
特性は互いに逆特性となっており、回線と等他藩の合成
特性［両特性を畳み込んだ特性（周波数領域では単なる
乗算）］は第５図（Ａ）に示す使用帯域内においてフラ
ットな特性となるものである。この結果無歪の信号伝送
を可能とするものである。

第６図に等他藩２１の代表的な構成図を示す。

一般に等他藩２１はトランスバーサルフィルタで構成さ
れており、図中４００は受信データＲｍを一定時間遅延
させる遅延素子、４０１は図における直上の遅延受信デ
ータと乗算されるタップゲイン［Ｃ−８〜ＣＮ］である
０周知の様にこのタップゲインを時間軸に示したものが
単位インパルス応答と呼ばれ、これをフーリエ変換した
ものが第５図（Ｃ）に示した等他藩の周波数特性となる
。

また、４０２は遅延素子４００により遅延された受信デ
ータと、タップゲイン４０１との乗算を行なう乗算器、
４０３は各乗算器４０２よりの遅延素子４００により遅
延された受信データとタップゲイン４０１との乗算結果
の総値をとる加算器である。

以上の構成による等仕儀出力信号ｙｋは次式で表わすこ
とができる。

等仕儀２０１は受信データに基づき、各タップゲインを
ＭＳＥ法（Ｍｉａｎ　Ｓｇｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ法）に
よる以下の式で逐次計算する事により回線の逆特性に適
応していく。

但し、 Ｃｅ”１＝：γ十１回目に計算されるタップゲイン値 Δｋ　＝判定値（推測値） 受信データａｍの推測値であり、 トレーニング期間中は ＠に＝ａｍとなる。

α：収束係数（一般にα（１） ｙｋ−δｋ　：誤差信号（ｅｋ）である。

なお、上述のＭＳＥ法は２乗誤差信号ｅ２ｋを最小にす
るアルゴリズムである。

特にこのモデムにおいては、この等化動作のスピード及
び精密さが要求され、それ自体がモデムの性能を決定す
るといっても過言ではない。

一般にＭＳＥ法による（２）式右辺 右項の（ｙｘ−−ａに）２は評価関数と呼ばれ、ＭＳＥ
法はこの評価関数が各タップゲインＣｅに対して下に凸
関数になる事を利用し、同関数を極値に近づけるべく偏
微分を行ない、その結果同関数を最小にし、等化するも
のである。

漸化式（２）式による方法は、よく言われる山登り法で
あり、該補正量は収束係数αにより決まる。

第７図に、この評価関数とタップゲインのグラフを示す
、又グラフ中に収束係数が違う場合の時間的な振るまい
を示す（但しα、〉αコ）。

これから、収束係数αと等化（収束）速度の関係は以下
となる。

従って、収束係数αは最終的な誤差の大きさと′、収束
時間の兼ね合いから（両者は互いに相反する）その適正
値が決められていた。

そして、近来特に回線（伝送路）使用効率を上げる為に
、この収束時間を短縮する要望が強い。

［発明が解決しようとしている問題点］しかし、前記従
来例では、収束を早めようと収束係数αを大きくとると
、最終的な誤差（等化の粗さによるものが大きくなる）
という欠点がある。このため、あまり収束係数αを大き
く出来ず、収束速度を速くするには限界があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述の問題点を解決することを目的として成
されたもので、上述の問題点を解決する一手段として以
下の構成を備える。

即ち、受信データを一定時間間隔で遅延させる複数個の
遅延素子と、該遅延素子出力を等化修正する複数個のタ
ップゲインと、該タップゲイン値を修正する収束係数を
複数段切換える切換手段と、等化出力誤差と予め定めら
れた複数個の閾値とを比較する比較手段と、各タップゲ
インと遅延素子の両出力値を乗算する乗算器と、該乗算
器の乗算結果を総和する加算器とを備える。

また、タップゲイン値を修正する収束係数は等化出力誤
差の増加に従って順次減少する構成とする。

［作用］ 以上の構成において、比較手段よりの等化出力誤差に従
って前記切換手段の収束係数を切換えること収束係数α
を等化誤差の大きさに従い段階別に変化させ、収束速度
の速い等化を等化の精密度を落とす事無くかつ多種の回
線歪に於いても一定に行なうことができる。特に、収束
係数αを等化誤差の大きさに従い段階別に小さくするこ
とにより、収束速度の速い等化を等化の精密度を落とす
事無くかつ多種の回線歪に於いても一定に行なうことが
できる。

更に、等化出力誤差信号を２乗誤差信号とすることによ
り顕著な効果がえられる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る一実施例の自動等仕儀を備えた変
復調装置（モデム）のブロック図であり、図中鎖線で囲
んだ部分がＤＳＰ　（デジタル信号処理プロセッサ）で
構成される部分である。

第１図において、１００及び１１８は本実施例のモデム
に接続される送信すべきデジタル信号を発生する送信端
末及び受信端末である。

１０１は、同一データの連続出力を防止するため、送信
データをランダム化するスクランブラ、１０２はスクラ
ンブラ１０１からの信号をトリビット、グイビット毎等
に符号を割り付ける符号器、１０３は信号の符号量干渉
を防ぐ波形整形フィルタ（ロールオフフィルタ）、１０
４は波形整形フィルタ１０３よりの信号に対して所定の
変調処理を実行する変調器である。この変調器１０４で
の変調方式は搬送波の振幅、位相を変化させる直交振幅
変調（ＱＡＭ）方式である。

この変調器１０４で変調された信号は、アナログ回線で
ある公衆回線等に送出すべくＤ／Ａ変換器１０５でアナ
ログ信号に変換され、更にローパスフィルタ１０６によ
り伝送路の伝送帯域に合致させるべく余分な高調波成分
が取り除かれ、伝送路へ送出される。

一方、伝送路よりの伝送信号は、まずその伝送帯域以外
の成分がバンドパスフィルタ１１０で除去され、続いて
ＡＧＣＩＩＩで受信側で扱う信号レベルに制御され、さ
らにＡ／Ｄ変換器１１２でデジタル信号化される。そし
てデジタル信号化された後、復調器１１３により変調前
の元の信号に復調される。ここで、１１４は等仕儀であ
り、上述した如くここで伝送されてきた受信信号から伝
送中に受けた歪成分が除去され、本来の送信信号が抽出
される。この等仕儀１１４の出力信号は判定器１１５に
送られ、ここで符号ポイントに判定され、その後復号器
１１６で復号されてデイスクランブラ１１７に送られ、
送信側のスクランブラ１０１でランダム化された信号が
元に戻される。

こうして送信端末１００より出力された送信信号と同様
の信号に戻され、受信端末１１８側に出力される。

この様に、モデムを用いることにより、一般のアナログ
回線である公衆回線を介してデジタル信号の伝送が可能
になる。

以上のモデムに用いられている本発明に係る一実施例の
自動等化器１１４の構成を第２図を参照して以下に説明
する。

なお、近来は高速ディジタル処理用にディジタル信号プ
ロセッサ（ＤＳＰ）が使われることが多く、特に、中〜
高速モデムに於いてそのほとんどがＤＳＰで構成されて
いる。このため、以下の説明は等止器１１４がＤＳＰに
より構成されていることを前提に説明するが、本発明は
これに限るものではない。

第２図中−点鎖線内は前述した第６図に示すトランスバ
ーサルフィルタの等化器部分である。

本実施例においては、以上の等化器部分に加え、以下の
構成を備えている。

２００は等止器１１４の出力信号ｙにから送信４号ａｋ
の推定値ａｋ（トレーニング時はａｋ＝ａｋ）を判定す
る判定器であり、２０１は等化出力ｙＫと、推定値ａｋ
から、誤差信号を算出（実際にはｙｋ−ａｋ）を計算す
る誤差信号算出部であり、誤差信号算出部２０１よりの
誤差信号ｅ。

により、等化出力毎に等止器１１４のタップゲインが前
述（２）式により計算される。

従来は、この時収束係数αは固定であったが、本実施例
ではこの収束係数αを可変とするものである。即ち、以
下の構成により収束係数αを可変とする。

誤差信号算出部２０１よりの誤差信号ｅｋから２乗誤差
信号ｅｋ２を計算する信号２乗部２０２と、予め定めら
れた閾値な設定する閾値部２０６よりの閾値と信号２乗
部２０２よりの２乗誤差信号ｅ　ｋ２とを比較する比較
部２０３と、比較部２０３からの出力により収束係数α
を切り換えるセレクタ２０４（実際には、メモリ、２０
５に格納された収束係数α［０］〜α［ｎｌのアドレス
を計算する）とを有する。

以上の構成において、２乗誤差信号（前述の評価関数）
　ｅ　ｋ２の大きさに従い、（２）式に置ける収束係数
をα［０］〉α［１］・・・〉α［ｎｌの如く切り換え
る事により収束スピードを速くし、かつ最終的な誤差を
小さくおさえるものである。

以上の等止器による等化処理の詳細を、第３図のフロー
チャートを参照して以下に説明する。

受信側モデムの等止器１１４は、ステップＳ１で送信側
モデムからの送信要求信号の来るのを監視し、送信要求
信号がくると、続いて公知の同期化のためのトレーニン
グ信号が送られてくるため、ステップＳ２の処理に進み
、トレーニング信号の検知（受信）に備える。トレーニ
ング信号を検知したところで等止器のイニシャライズ、
例えばタップゲインのイニシャライズ処理（例えば、可
変の収束係数α及び閾値部２０６の２乗誤差信号ｅｋ２
に対する閾値ｔ　ｈ　［ｎｌの［ｎｌを“０”にセット
する等）を行なう。

次にステップＳ４で入力信号である受信信号Ｒｋを等止
器１１４の遅延素子１３０へ入力して等化出力ｙｋを計
算し、続くステップＳ５で判定器２００により受信信号
ｅｋの推定値ａｋを判定する。誤差信号算出部２０１は
ステップＳ６で誤差信号ｅｋを算出し、次のステップＳ
７で（２）式を基にした次式で等化タップゲインの修正
を行なう。

但し、α［ｎｌ　　（ｎ＝０．１，２．・・・）は誤差
信号により切り換えられる収束係数 次にステップＳＩＯでトレーニングが終了か否かを判断
し、もしトレーニング期間内ならばステップＳｌｌに進
み、信号２乗部２０２で誤差信号ｅｋを２乗する。比較
部２０３は続くステップＳ１２で閾値部２０６よりの閾
値ｔ　ｈ　［ｎｌ　と２乗誤差信号ｅｋ２とを比較する
。

ここで（ｅｋ”　＜ｔｈ［ｎｌ　）であれば、ステップ
Ｓ１３で“ｎ”をインクリメントしてステップＳ４に戻
り、（ｅｋ”≧ｔｈ［ｎｌ）であれば“ｎ“は変化させ
ずに、ただちにステップＳ４に戻り、共に次回の等化処
理へ移行する。

一方、ステップＳＩＯでトレーニングが終了していれば
ステップＳ１５に進み、誤差が基準値（トレーニング終
了レベル）より小さいかどうかの確認がなされ、小さけ
れば等化修了であり、最終的な収束係数α［ｍ］をαと
して固定し、実際の受信データの交信に移る。

小さくなければステップＳ１６に進み、再トレーニング
要求が出され、ステップＳ２に戻る。

そして再びトレーニング信号が再送され、上述の処理が
繰り返されることになる。

以上の様に、等化基本式における収束係数αを段階的に
小さくする手段を設けたことで、従来の収束係数αが固
定のものに比べ、以下の効果かえられる。

■初期的な収束係数αを大きくとれ、収束スピードを上
げることができる。

■最終的な収束係数αを小さくすることができ、最終的
な誤差を小さく出来る。

■収束係数αの切り換えを２乗誤差により決定している
ため、多種の回線に対しても同様な効果を得ることがで
きる。

［他の実施例］ 以上の説明においては、瞬間的な２乗誤差により収束係
数αを切換える例について説明したが、本発明は以上の
例に限定されるものではなく、例えば誤差信号２乗部２
０２と比較部２０３の間に、過去複数回の誤差信号ｅｋ
を累積し、その平均値をとる構成を付加し、過去複数回
の誤差信号の平均値で収束係数αを切り換えても良い。

この場合、瞬間的な誤差信号のゆらぎ等による影響を低
減でき、より正確な収束係数αの切換えが行なえる。

また、本実施例はＤＳＰを使用する事を前提として説明
したが、これに限るわけではなく、ハードウェアで作成
したものでもアルゴリズムは同等であり、効果は全く変
わらない。

以上説明した様に実施例によれば、等仕儀の収束係数ａ
を誤差信号に従って段階的に順次小さくする手段を設け
たことにより、等化収束スピードと等化性能を向上させ
、かつ、いかなる回線に於いても同様の効果を得ること
ができる。

従って事実上実効通信速度を向上させることができ、高
速なデータ伝送をより安価に行なえる効果がある。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明によれば、収束係数を等化誤差
の大きさに従い段階別に変化させることにより、収束速
度の速い等化を等化の精密度を落とすことなく、かつ多
種の回線歪に於いても一定に行なうことができる。

特に、収束係数を等化誤差の大きさに従い段階別に小さ
くすることにより、また、等化出力誤差信号を２乗誤差
信号とすることにより、等化の精密度を落とすことなく
収束速度の速い等化を行なえ、かつ多種の回線歪に於い
ても同様の効果がえられる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る一実施例のモデムのブロック図、 第２図は本実施例等仕儀の詳細構成を示す図、第３図は
本実施例等化器による等化処理を示すフローチャート、 第４図は一般的な伝送信号の流れを説明するための図、 第５図（Ａ）は回線における周波数特性を示す図、 第５図（Ｂ）は等仕儀における周波数特性を示す図、 第５図（Ｃ）は送信側モデムよりの送信信号の周波数特
性及び等仕儀により補正された出力信号第６図は一般的
なトランスバーサル型等仕儀の構成図、 第７図はＭＳＥ法における評価関数とタップゲインを示
す図である。 図中、１００−・・送信端末、１０１・・・スクランブ
ラ、１０２・・・符号器、１０３・・・パルス整形フィ
ルタ、１０４・・・変調器、１０５・・・Ｄ／Ａ変換器
、１０６・・・ローパスフィルタ、１１０・・・バンド
パスフィルタ、１１１・・・ＡＧＣ，１１２・・・Ａ／
Ｄ変換器、１１３・・・復調器、１１４・・・等仕儀、
１１５・・・判定器、１１６・・・復号器、１１７・・
・デイスクランブラ、１１８・・・受信端末、２００・
・・判定器、２０１・・・誤差信号算出部、２０２・・
・信号２乗器部、２０３・・・比較部、２０４・・・セ
レクタ、２０５・・・メモリ、２０６閾値部、４００・
・・遅延素子、４０１・・・タップゲイン、４０２・・
・乗算器、４０３・・・加算器である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）データ通信に用いる変復調装置に備えられた自動
   等化器であつて、受信データを一定時間間隔で遅延させ
   る複数個の遅延素子と、該遅延素子出力を等化修正する
   複数個のタップゲインと、該タップゲイン値を修正する
   収束係数を複数段切換える切換手段と、等化出力誤差と
   予め定められた複数個の閾値とを比較する比較手段と、
   前記各タップゲインと遅延素子の両出力値を乗算する乗
   算器と、該乗算器の乗算結果を総和する加算器とを備え
   、前記比較手段よりの等化出力誤差に従つて前記切換手
   段の収束係数を切換えることを特徴とするタップゲイン
   値を逐次自動的に修正可能な自動等化器。
2. （２）収束係数は等化出力誤差の増加に従つて順次減少
   することを特徴とする請求項第１項記載の自動等化器。
3. （３）等化出力誤差信号は２乗誤差信号であることを特
   徴とする請求項第１項記載の自動等化器。