JPH03235511A - 自動波形等化方式 - 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、伝送路特性の補償に用いる自動波形等化器の
自動波形等化方式に関する。

［従来の技術］ 従来、伝送路特性の補償に自動波形等化器を使用して送
信信号の波形を推定する方式がある。このうちディジタ
ル信号の伝送においては、自動波形等化器の１つとして
適応型のトランスバーサルフィルタを使用した判定帰還
型自動波形等化器が知らｔでいる（アイ・イー・イー・
イー・トランザクションズ・オン・コミュニケーション
ズ（工ＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　　ＯＮ　
　Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩ○ＮＳ）ＣＯＭ−１９巻３号
、１９７１年、２８１〜２９３ページ）。

以下その判定帰還型自動波形等化器の一例を示す。第２
図は判定帰還型の自動波形等化器のブロック図であり、
２つのトランスバーサルフィルタ３１．３２、これらの
フィルタのタップ係数をそれぞれ更新する２つのタップ
係数更新器３３．３４、トランスバーサルフィルタ３１
の出方信号からトランスバーサルフィルタ３２の信号を
減算する減算器３５、誤差信号算出器３７とデータ判定
器３６ならびに参照信号メモリ３８から構成される。な
おデータ復調器３９は等化器の一部とはしないが図には
記しである。

自動波形等化器への入力信号は、まずトランスバーサル
フィルタ３１に入力され、ここで、畳み込み演算によっ
て出方信号が作成される。その出方信号は、減算器３５
においてトランスバーサルフィルタ３２で作成された出
方信号を減算されて、いわゆる推定信号が作成される。

推定信号はデータ判定器３６および誤差信号算出器３７
に入力される。データ判定器３６では推定信号の値を変
調方式に応じてレベル比較器などによって判定し、理想
的な値に変換される。この値はトランスバーサルフィル
タ３２に入力されるとともに、データ復調器３９と誤差
信号算出器３７に入力される。

トランスバーサルフィルタ３２では、トランスバーサル
フィルタ３１と同様に畳み込み演算によって出力信号が
作成され、減算器３５に入力される。

データ復調器３９では変調方式に応じてディジタル信号
に復元される。

誤差信号算出器３７における誤差信号算出方法は、トレ
ーニング区間では減算器３５の出力信号、すなわち推定
信号と、参照信号メモリ３８から読み出した参照信号と
の差を誤差信号とし、非トレニング区間では推定信号と
データ判定器３６の後の信号との差を誤差信号とする。

なお、ここで送信信号の一部区間を予めトレーニング区
間として既知の信号を送る。その既知の送信信号と同一
の信号を参照信号メモリ３８に参照信号として記憶して
いる。こうして算出した誤差信号をそれぞれ２つのタッ
プ係数更新器３３および３４に入力し、タップ係数の更
新量を算出して、タップ係数の更新を行なう。

タップ係数の更新法には様々な方式が提案されているが
、代表的なものとしてＬＭＳ法と呼ばれる基本的な方法
があり、以下の演算にて行なう。

更新定数をＧ、誤差信号をＥ、タップ数ｎのトランスバ
ーサルフィルタに蓄えられた入力データをＸｋ、タップ
係数をＣｋとし、更新後のタップ係数をＣｋ’とすると Ｃｋ’−Ｃｋ−Ｇ−Ｅ−Ｘｋ　（ｋ＝０．１．、、、、
ｎ−１）　　　　　　　（１）ここで、更新定数Ｇは適
切な値を選ぶ、小さ過ぎると収束が遅く、大きいと収束
は早いが発散したり動作が不安定になる場合がある。

すばやく収束するための１つの方法として、前出のよう
に送信信号の一部区間にトレーニング区間を設けて既知
データを送出し等化器が作りａした推定信号と既知デー
タの差（誤差信号）を正確に求め、この誤差信号をもと
に式（１）で示した算出式で、タップ係数の補正値を求
めて更新することによって収束速度を向上することがで
きる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この方法を用いても、仕様を満足する十分な性
能を得るまでに長いトレーニング区間を必要とし、その
結果データの伝送効率を下げることになる。

本発明の目的は、トレーニング区間を長くすることなく
、すなわちデータの伝送効率を維持したまま等化器の収
束速度を向上させ、結果としてデータのエラーレートを
低減化することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、受信し
た信号波形を記憶するメモリを設けて、このうちトレー
ニング区間の信号波形を複数回読み比すことを可能とし
た。

［作用コ すなわち、受信した信号波形をそのままメモリに−旦記
憶する。そのうち上記トレーニング区間の信号波形を次
々と複数回連続して繰り返し読み出して自動波形等化器
に入力する。等測的にトレーニング区間を長くして、長
い期間にわたってトレーニング動作を行ない、タップ係
数の収束を図る。それによってデータ伝送の効率を下げ
ることなくタップ係数の収束を高め、推定信号の精度を
向上してデータのエラーレートの低減化を図ることが可
能となる。

［実施例］ 以下本発明を図面に示した一実施例によって詳細に説明
する。

第１図は、本発明を使用した判定帰還型自動波形等化器
の１例を示したブロック図である。

まず本実施例では、ディジタル信号処理によって行なう
ため、扱う信号はすべてサンプリングされたディジタル
データである。本実施例で使用する信号は位相変調の１
つであるＱＰＳＫやπ／４シフトＱＰＳＫなどの２次元
の位相変調方式である。そのため、トランスバーサルフ
ィルタは２次元で構成する。また、このためのタップ係
数更新器並びに誤差信号算出器における演算もすべて２
次元で演算を行なう。

第１図において、１は受信信号を記憶している入力信号
メモリ、２および３は２次元のトランスバーサルフィル
タ、４および５はタップ係数更新器、６．７は減算器、
８はデータ判定器、９は誤差信号算出器、１０は参照信
号メモリ、１１はデータ復調器である。

サンプリングされた受信信号工およびＱは、入力信号メ
モリ１に一旦蓄えられた後、それぞれＸｌ、ＸＱとして
トランスバーサルフィルタ２に入力される。トランスバ
ーサルフィルタ２では２次元の畳み込み演算による処理
が行なわれる。その出力信号はそれぞれ減算器６および
７においてトランスバーサルフィルタ３からの出力信号
を減算され、１．Ｑそれぞれの推定信号を算出する。そ
れら推定信号は、それぞれデータ判定器８に入力される
とともに誤差信号算出器９に入力される。

データ判定器８の出力は誤差信号算出器９に入力される
とともに、トランスバーサルフィルタ３およびデータ復
調器１１に入力される。誤差信号算出器９では、推定信
号の誤差ＥＩ、ＥＱを算出し、それに更新ゲイン−〇を
乗算してタップ係数更新器４および５に送る。タップ係
数更新器４および５は、それぞれトランスバーサルフィ
ルタ２および３のタップ係数を更新してゆく。また誤差
信号算出器９は、参照信号メモリ１ｏから読み出した参
照信号をうけて誤差信号を算出する。この算出の方法と
して２つの場合がある。それを次に説明する。

第３図（ａ）に伝送されるデータフォーマットの１例を
示す。このうち４１はトレーニング区間であり、４２は
データ区間（非トレーニング区間）である。トレーニン
グ区間ではあらかじめ既知の信号がおくられ自動波形等
化器側でもその同一の信号をメモリに記憶しておく。こ
れがつぎに述べる参照信号として誤差推定部で使用され
る。本実施例では、入力信号メモリ１にこれらの信号を
一旦全て記憶する。そして第３図の（ｂ）に示したフォ
ーマットのようにトレーニング区間を複数回（図では５
回）繰り返して読み出し、それをトランスバーサルフィ
ルタ２に入力する。この時入力信号メモリ１での書き込
みの速度と読み呂しの速度は同一とした場合１フレーム
長さが長くなる。

自動波形等化器の演算時間に余裕がある場合は、それで
もかまわないがそうでない場合は、第３図（ｃ）に示す
ように書き込み速度より読み出し速度を速くして、１フ
レーム長の時間を同一とする方式などがある。

第４図に誤差信号算出器のブロック図を示す。

５１および５２は減算器であり、負入力端子はそれぞれ
選択スイッチ５６および５７によって参照信号とデータ
判定器８の出力信号が選択的に接続される。正入力端子
にはそれぞれ推定信号が入力される。また減算器５１．
５２の出力信号はそれぞれ乗算器５３および５４に入力
される。ここで、選択スイッチ５５で選択された値−ｇ
ｌまたは−ｇ２が乗算されて、それぞれタップ係数更新
器４．５に送られる。３つの選択スイッチ５５．５６．
５７の動作は連動して同時に切り替えられる。このとき
ｇｌはｇ２より大きな値である。すなわち第３図で示し
たトレーニング区間では更新係数を大きくして急速な収
束をおこなうが、非トレーニング区間では更新係数を小
さくして、データが誤った場合のタップ係数の劣化を小
さくする動作がおこなわれる。

次に２次元のトランスバーサルフィルタの構成について
一例を第５図に示す。サンプリングされたＩおよびＱの
入力信号は、それぞれレジスタ６０．６１に入力される
とともに、すでにそのレジスタにはいっていた値は次段
のレジスタに転送される。そのためにこれらのレジスタ
は例えばｎ個のレジスタから構成されていれば、０から
ｎ−１サンプル前の工およびＱのサンプリングされた信
号を保持している。これらのレジスタの出力毎に、以下
に述べる演算を行なうための演算器が接続されている。

またはじめのレジスタ６０．６１に入るまでの信号線に
も演算器が接続されている。これについて代表的に以下
に説明する。これらの演算器は、工、Ｑの信号とタップ
係数を乗算する乗算器６５．６６．６７．６８ならびに
それらの乗算器の出力の和を求める加算器（減算器）６
９．７０から構成される。タップ係数は２つの数列から
なり、それぞれ工およびＱの信号と４つの組み合わせで
乗算を行なう。それらの４つの乗算結果の２つずつを加
算器６９及び７０にてそれぞれ減算及び加算することに
よって、２つの演算結果を得る。この２つの演算結果は
次段の加算器（減算器）に送られ成膜の演算結果と加算
される。こうして次々と各段の演算結果が加算されてゆ
き、最終段の加算が終わった段階でこのトランスバーサ
ルフィルタの出力信号が生成される。

つぎに次サンプルの工およびＱ信号がレジスタ６０．６
１に入力されるとともに、これらのレジスタに入ってい
た信号は次々と隣にシフトされる。

そして前サンプルと同じようにすべての積和演算が行な
ねれて、次サンプルでの出力信号を作成する。これらの
信号列が等化器の推定信号である。

以上の演算のようすを式で表わすと以下のように２次元
の畳み込み演算になる。

推定信号をＹＩおよびＹＱ、またに番目のレジスタに蓄
えられている入力信号をＸＩｋ、　ＸＱｋ、タップ係数
をＣＩｋおよびＣＱｋとすると と表わされる。

このトランスバーサルフィルタの構成方式については、
複数の乗算器や加算器（減算器）などは１個の乗算器あ
るいは加算器（減算器）を時分割使用することで構成す
ることが可能であり、乗算器の回路規模を考慮すると現
実的である。また他の構成方式であっても式（２）およ
び式（３）の演算によって推定信号を求めることができ
る。

次にタップ係数更新器の構成を第６図に示す。

トランスバーサルフィルタのタップ数をｎ個とすると、
このタップ係数更新器はｎ＋１個のタップ係数更新を行
なう演算ブロック８０から構成される。それぞれの演算
ブロックでは４つの乗算器８１．８２．８３．８４およ
び２個の加算器（減算器）８５．８６および２個の積分
器８８．８７から構成される。誤差信号算出器９から送
られてきた誤差信号−〇ＥＩ、−ＧＨＱは、それぞれの
演算ブロックに共通な入力信号として与えられ、図に示
すように−ＧＥＩは乗算器８１および８２に、−ＧＥＱ
は乗算器８３．８４に入力される。一方、トランスバー
サルフィルタから送られる工及びＱの信号は、それぞれ
乗算器８１と８４．８３と８２に入力される。乗算器８
１〜８５ではこれらの入力信号を乗算して４つの出力信
号を生成し、加算器８５並びに８６に入力する。加算器
８５．８６は加算（減算）を行ないそれぞれ積分器８７
．８８に入力される。積分器８８．８７は前サンプル時
の生成信号に値に入力信号を加算しそれを出力信号とす
る。

このようにしてタップ係数の更新演算を行なう。

これらの演算を式であられすと以下のようになる。

次サンプルのタップ係数をＣＩｋ’およびＣＱｋ’、レ
ジスタに蓄えられた入力信号をＸＩｋおよびＸＱｋとす
ると、Ｋ番目の演算ブロックでは ＣＩｋ’＝　ＣＩｋ−Ｇ（ＸＩｋ−ＥＩ＋ＸＱｋ−ＥＱ
）　　　　　　　　（４）ＣＱｋ’＝　ＣＱｋ−Ｇ（Ｘ
Ｉｋ−ＥＱ−ＸＱｋ−ＥＩ）　　　　　　　　（５）の
演算を行なう。Ｇは更新ゲインである。

なおこの演算ブロック８ｏ内で各種演算器を時分割処理
によって係数を算出するよう構成することも可能であり
、また、ｎ　＋　１個の演算ブロックの構成についても
同一の処理を繰り返し行なうために、１つの演算ブロッ
クを時分割処理で演算する構成が可能である。

次に第二の実施例として第７図を用いて説明する。第７
図は第１図に示した第一の実施例にトレニング制御器９
１、タップ係数メモリ９２．９３を設ける。１から１１
に関しては第一の実施例と全く同一の動作を行なうが、
トレーニング制御器９１は誤差信号算出器９の出力信号
を判断してタップ係数メモリ９２．９３並びに入力信号
メモリ１に制御信号を送る構成になっている。タップ係
数メモリ９２．９３にはそれぞれトランスバーサルフィ
ルタ２．３のタップ係数をトレーニング区間が一回終了
する毎に最後の値を記憶させておく。トレーニング制御
器９１では誤差信号の値を監視しておき、誤差信号が最
小になったトレーニング区間のタップ係数をタップ係数
メモリ９２．９３から読み出し、それぞれトランスバー
サルフィルタ２．３にセットしてトレーニング区間を終
了する。また別の方法としては、誤差信号がある一定値
以下になったら、そのフレーム内でそれ以降トレーニン
グ動作を繰り返すことを行なわない、即ちＩ・レーニン
グ区間を終了する方法がある。

以上、本発明の実施例として２次元の判定帰還型等化器
を取り上げて説明を行なった。もちろん他の自動波形等
化器についても適用が可能である。

変調方式によっては１次元の処理によっても実現ができ
る変調方式がありその場合も本発明は適用できる。また
トランスバーサルフィルタにおけるサンプリング間隔は
シンボル間隔（Ｔ）として説明したが、シンボル間隔以
下のサンプリング間隔で演算を行なういわゆる分数間隔
等化器においても本発明は適用できる。

なお、上記の構成はすべて機能ブロックの形であり、具
体的な構成方法としては、機能ブロックのままハードウ
ェア化する方式や、処理時間が間に合うならばＭ　Ｐ　
Ｕ　（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）
あるいはＤ　Ｓ　Ｐ　（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ
　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ信号処理Ｌ　、Ｓ　Ｉ　）を使用
してソフトウェアで構成する方法がある。いずれの場合
も本発明に含まれる。

以上、本実施例によればトレーニング区間の入力信号を
一回のみ使用した場合に比較して、収束速度の向上が図
れ、データエラーレートの低減化が実現できる。

［発明の効果］ 本発明により、送信信号におけるトレーニング区間を長
くすることなく、すなわちデータ伝送効率を下げること
なく、タップ係数の収束速度の向上が図れ、エラーレー
トの低減化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の実施例を示した判定帰還型自動波形等化
器のブロック図、第２図は従来の判定帰還型自動波形等
化器のブロック図、第３図はトレーニング区間を有する
送信信号のデータフォーマットの一例図、第４図は誤差
信号算出器のブロック図、第５図は２次元トランスバー
サルフィルタのブロック図、第６図はタップ係数更新器
のブロック図、第７図は第二の実施例を示したブロック
図である。 符号の説明 １・・・・入力信号メモリ、 ２．３・・・・トランスバーサルフィルタ。 ４．５・・・・タップ係数更新器、 ９・・・・参照信号メモリ、 ４１・・・・トレーニング区間、 ４２・・・・データ区間、 ９１・・・・トレーニング制御器、 ９２．９３・・・・タップ係数メモリ 第 ４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トランスバーサルフィルタのタップ係数をトレーニ
   ング区間の既知信号と推定信号との誤差信号に応じ逐次
   更新しながら誤差信号を小さくすることよって伝送路特
   性を適応的に補償する自動波形等化器において、 前記トレーニング区間の入力波形を記憶しておくメモリ
   を持ち、該メモリから前記入力波形を繰り返して読み出
   してタップ係数の更新に用いることを特徴とする自動波
   形等化方式。 ２、請求項１記載の自動波形等化方式において、前記誤
   差信号に応じて、トレーニング区間の入力信号を前記メ
   モリから読み出す回数を変化させることを特徴とする自
   動波形等化方式。 ３、請求項１記載の自動波形等化方式において、前記誤
   差信号がある一定値以下になったらトレーニング区間を
   終了することを特徴とする自動波形等化方式。 ４、請求項１記載の自動波形等化方式において、前記メ
   モリから読み出すトレーニング区間の入力信号波形の終
   了毎に前記トランスバーサルフィルタのタップ係数を記
   憶するタップ係数メモリをもち、誤差信号が最も小さく
   なったトレーニング区間のタップ係数を前記タップ係数
   メモリから読み出すことによりトランスバーサルフィル
   タのタップ係数としてトレーニング区間を終了すること
   を特徴とする自動波形等化方式。