JPH0611678Y2 - 自動等化器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ディジタル加入者線伝送において、受信側で
誤りなく送信信号を復元するために、伝送線路の損失特
性による信号波形の歪を伝送線路の状況に応じて自動的
に等化する、自動等化器に関するものである。

［従来の技術］ 従来、このような分野の技術としては、例えば次のよう
な文献に記載されるものがあった。

文献１；昭和５９年度電子通信学会通信部門全国大会講
演論文集１３３（昭５９）「ディジタル信号処理形自動
等化ＬＳＩの構成」 文献２；昭和６０年度電子通信学会総合全国大会講演論
文集２０８１（昭６０）「３２０kb/sピンポン伝送系に
おける等化回路の検討」 文献３；特開昭５４−８４９５２号公報 従来、この種の自動等化器は、アナログ回路により構成
されることが多かったが、最近では、通信回路全般のデ
ィジタル化に伴い、前記文献１に記載されているよう
に、容易に大規模集積回路（以下、ＬＳＩという）化が
でき、柔軟に処理ができるという利点を持つディジタル
処理による構成が検討されている。

第２図は、従来一般に用いられているディジタル処理回
路による自動等化器の一構成例を示すブロック図であ
る。

この自動等化器は、入力端子１及び出力端子２を有し、
その入，出力端子１，２間に、プリフィルタ３と、アナ
ログ／ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）
４と、√AGC５及びロールオフフィルタ(roll-off fil
ter)６からなるディジタル処理回路とが、縦続接続され
ている。ロールオフフィルタ６の出力側には制御回路７
が接続され、該制御回路７によって√AGC５の特性が
制御されるようになっている。

プリフィルタ３は、アナログ回路によるローパスフィル
タ（以下、ＬＰＦという）であり、信号の標本化に伴う
エイリアシング（aliasing，周波数の折り重なり）を軽
減する機能を有している。Ａ／Ｄ変換器４は、プリフィ
ルタ３の出力信号を標本化及び電子化してディジタル信
号に変換し、それを√AGC５に与える回路である。

√AGC５は、制御回路７から出力される制御信号に基
づき線路の損失特性を補償する回路であり、ハイパスフ
ィルタ（以下、ＨＰＦという）として機能する。ロール
オフフィルタ６は、符号間干渉を小さく抑えつつ信号帯
域外の周波数成分を減衰させるよう機能する。これら√
AGC５及びロールオフフィルタ６からなるディジタル
処理回路は、前記文献１に記載されているように、ディ
ジタル・シグナル・プロセッサ（以下、ＤＳＰとい
う）、あるいはワイヤード・ロジック等によって構成さ
れている。

以上の構成において、受信信号ＳＩが入力端子１に入力
されると、該受信信号ＳＩはプリフィルタ３により、Ａ
／Ｄ変換器４における標本化クロック周波数の１／２以
上の周波数成分が無視できるほど小さくなるように、帯
域制限される。プリフィルタ３の出力信号はＡ／Ｄ変換
器４でディジタル信号に変換された後、√AGC５及び
ロールオフフィルタ６によって等化が行われる。これに
より、歪の小さい等化後の出力信号Ｓｏが出力端子２か
ら得られる。この出力信号Ｓｏはディジタル信号である
が、これをディジタル／アナログ変換（以下、Ｄ／Ａ変
換という）すれば、アナログ信号を得ることも可能であ
る。

線路の損失特性による波形歪は、線路の種類や長さによ
り異なる。そこで第２図の自動等化器では、制御回路７
により、線路の状況に適応して最も良い等化が行えるよ
うに、√AGC５の特性を設定する。通常、この適応ア
ルゴリズムとしては、受信信号振幅と線路の損失特性と
が密接な関係にあることから、予めいくつかの基準の線
路に対して√AGC５の特性を求めておき、等化器の出
力信号Ｓｏの振幅値が基準範囲に収まるように特性を選
択する方法が採用されている。

ところで、この種の自動等化器では通常、線路損失特
性による波形歪の等化と、帯域外雑音の除去との２つ
の作用をする必要がある。従来の自動等化器において
は、これらの作用を明確に区別することなく、等化器全
体としてこれらを行う傾向にあった。具体的には、ロー
ルオフフィルタ６は、その他の回路で線路の逆特性が実
現されているという仮定に基づき、出力信号Ｓｏが例え
ば二乗余弦パルス信号のようなデータ識別時点で干渉が
小さく、かつ周波数帯域の小さい信号となるように、特
性を定めている。そして√AGC５は、プリフィルタ３
との総合特性が目的とする線路の逆特性となるように、
特性を定めている。即ち、の作用は等化器全体として
行い、の作用はＨＰＦとなる√AGC５以外の回路に
より行っていた。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記構成の自動等化器では、√AGC５
とロールオフフィルタ６の両方共、時間領域において精
度の高い波形近似を行う必要があるため、回路が複雑に
なり易く、回路規模が大型化するという問題点があっ
た。特に、（ディジタル処理回路のクロック周波数帯域
幅）＞＞（信号帯域幅）であるような周波数の成分
を有する雑音に対して大きな除去効果を要求すると、極
めて複雑なロールオフフィルタ６が必要となり、この傾
向が顕著になる。また、各回路の相互干渉が大きいた
め、設計が難しいという問題点もあった。

これらの問題点を解決するため、前記文献３に記載され
ているように、√AGC５及びロールオフフィルタ６か
らなるディジタル処理回路をアナログ回路で構成するこ
とも考えられる。しかし、前記ディジタル処理回路をア
ナログ回路で構成すると、制御回路７の構成が複雑にな
るばかりか、回路構成素子の特性等によって等化精度が
変わるために、設計が難しく、未だ技術的に充分満足の
ゆく自動等化器を得ることかできなかった。

本考案は、前記従来技術が持っていた問題点として、回
路規模の大型化の点と、設計の困難性の点について解決
した自動等化器を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、前記問題点を解決するために、アナログ回路
のＬＰＦで構成され入力信号の帯域制限を行うプリフィ
ルタと、前記プリフィルタから出力されるアナログ信号
をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／
Ｄ変換器の出力信号を等化するディジタル処理回路と、
前記ディジタル処理回路の出力信号の振幅値を基に該デ
ィジタル処理回路の特性を制御する制御回路とを、備え
たディジタル加入者線用自動等化器において、前記プリ
フィルタを、前記ディジタル処理回路のクロック周波数
帯域以上の周波数成分を減衰させる構成にする。

さらに、前記ディジタル処理回路は、線路状況に応じて
特性が前記制御回路で可変制御され、前記Ａ／Ｄ変換器
の出力信号に対して信号帯域内の線路損失特性の等化を
行う可変フィルタと、前記線路状況に無関係に特性が一
定な直線位相フィルタからなり、信号帯域より高くかつ
前記クロック周波数帯域よりも低い周波数成分を減衰さ
せる固定フィルタとで構成している。

［作用］ 本考案によれば、以上のように自動等化器を構成したの
で、入力信号は、そのディジタル処理回路のクロック周
波数帯域以上の周波数成分が、プリフィルタで減衰され
てエイリアシングが軽減され、Ａ／Ｄ変換器でディジタ
ル信号に変換された後、可変フィルタへ送られる。可変
フィルタは、その特性が制御回路で制御され、信号帯域
内の線路損失特性による波形歪の等化を行い、その等化
結果を固定フィルタへ送る。固定フィルタは、信号帯域
内の周波数成分に悪影響を与えることなく、信号帯域よ
り高く、かつ、ディジタル処理回路のクロック周波数帯
域よりも低い周波数成分を減衰して帯域外雑音の除去を
行う。これにより、回路規模の小型化と設計の容易化が
図れる。従って、前記問題点を除去できるのである。

［実施例］ 第１図は、本考案の実施例を示す自動等化器の構成ブロ
ック図であり、従来の第２図中の要素と共通の要素には
共通の符号が付されている。

この自動等化器が従来のものと基本的に異なる点は、従
来の√AGC５及びロールオフフィルタ６からなるディ
ジタル処理回路を、明確に作用分担された可変フィルタ
１５と固定フィルタ１６とで構成したことである。プリ
フィルタ３は、ディジタル処理回路のクロック周波数帯
域以上の周波数成分を減衰させるアナログ回路のＬＰＦ
で構成されている。可変フィルタ１５及び固定フィルタ
１６からなるディジタル処理回路は、ＤＳＰを用いて構
成したり、あるいはワイヤード・ロジック等によって構
成されている。

可変フィルタ１５は、制御回路７から出力される制御信
号に基づき、線路状況に応じて特性を変化できるフィル
タである。例えば、可変フィルタ１５をＤＳＰにより構
成した場合には、その乗算係数を変えることで特性を変
化でき、また、この可変フィルタ１５をタップ付き遅延
線のようなワイヤード・ロジックにより構成した場合に
は、タップ重みを変えることで特性を変化できる。

固定フィルタ１６は、線路状況に無関係に特性が一定、
即ち位相が直線的に変化する直線位相フィルタで構成さ
れている。この直線位相フィルタは、例えば１段の２次
直線位相フィルタや、あるいは縦続接続された複数個の
２次直線位相フィルタ等で構成される。制御回路７は、
線路の状況に適応して最も良い等化が行えるように、可
変フィルタ１５の特性を設定する機能を有している。こ
の適応アルゴリズムとしては、例えば予めいくつかの基
準の線路に対して可変フィルタ１５の特性を求めてお
き、等化器の出力信号Ｓｏの振幅値が基準範囲に収まる
ように特性を選択する方法が用いられる。

制御回路７は、この種の自動等化器において普通に用い
られるものであり、その公知の構成例を第４図に示す。

この制御回路７は、第１図の固定フィルタ１６の出力信
号Ｓｏに基づき可変フィルタ１５の特性を制御する回路
であり、該出力信号Ｓｏの振幅値を検出する振幅値検出
回路７１と、この振幅値を基に可変フィルタ１５の特性
を設定する特性設定回路７２と、該振幅値と最も良い等
化ができる可変フィルタ１５の特性の関係を記憶する記
憶回路７３とから構成されている。

可変フィルタ１５の特性は、理想的には、信号帯域内に
おいて線路の逆特性とすれば良い。加入者線路の損失特
性は、線路長に大きく依存し、線種にはさほど依存しな
い。また、ナイキスト周波数の減衰量が決まれば、いわ
ゆる√特性として、その形が決まる。一方、ナイキス
ト周波数における減衰量は、線路を伝送された後の信号
の振幅値と密接な関係にある。このため、最適な可変フ
ィルタ１５の特性は、信号の振幅値に対して決めること
ができる。制御回路７内の記憶回路７３には、例えば、
線路を伝送された後の信号の振幅値に対する最適な可変
フィルタ１５の特性を与えるＤＳＰの乗算係数、あるい
はタップ付き遅延線のタップ重み、またはそれを表わす
番号が記憶されている。記憶する特性の種類は、対応す
る特性が無いときは最も近い特性を使用することになる
ため、この近似精度が十分実用に耐えられるだけ多くす
る必要がある。

次に、以上のように構成される第１図及び第４図の自動
等化器の動作を説明する。

第１図において、入力端子１に受信信号ＳＩが入力され
ると、この受信信号ＳＩはプリフィルタ３により、例え
ばディジタル処理回路におけるクロック周波数の１／２
以上の周波数成分が無視できるほど小さくなるように、
信号が帯域制限され、Ａ／Ｄ変換器４へ送られる。Ａ／
Ｄ変換器４は、プリフィルタ３の出力信号を標本化なら
びに量子化し、ディジタル信号に変換する。このディジ
タル信号は、制御回路７の制御信号によって所望の特性
に設定された可変フィルタ１５と、固定フィルタ１６と
によって等化が行われ、歪の小さい等化後のディジタル
出力信号Ｓｏが出力端子２から出力されると共に、制御
回路７へ送られる。

第４図に示す制御回路７内の振幅値検出回路７１では、
出力信号Ｓｏの振幅値を検出し、その振幅値を特性設定
回路７２へ送る。特性設定回路７２は、入力された振幅
値を基に、例えば、最適な可変フィルタ１５の特性を与
えるＤＳＰの乗算係数、あるいはタップ付き遅延線のタ
ップ重み、またはそれを表わす番号を記憶回路７３から
読み出し、可変フィルタ１５の特性を設定する。この特
性の決定は、振幅値検出回路７１で検出した振幅値と、
最適な特性において検出されると想定される基準振幅値
との差分を、特性の差分に換算し、その差分だけ特性を
変化することで実現できる。即ち、例えば、振幅値で
０．１毎に特性を決めてある場合、基準振幅値を１とし
て検出振幅値が０．８であれば、その差の０．２に対応
する２つ分だけ、特性を振幅値が大きくなる方向へ変化
すればよい。

なお、以上の説明においては、出力信号Ｓｏはディジタ
ル信号であるものとしたが、これをＤ／Ａ変換すれば、
アナログ信号を得ることも可能である。

本実施例の特徴は、可変フィルタ１５と固定フィルタ１
６の２つのディジタル・フィルタにより、信号帯域内
の線路損失特性による波形歪の等化と、信号帯域内の
周波数成分に悪影響を与えることなく、信号帯域より高
く、かつディジタル処理回路のクロック周波数帯域より
も低い周波数成分を減衰させて信号帯域外の雑音を除去
する、という２つの作用を分担させたことである。即
ち、可変フィルタ１５はの作用を、固定フィルタ１６
はの作用をそれぞれ実行させる。そして、ディジタル
処理回路のクロック周波数帯域以上の周波数成分は、プ
リフィルタ３で減衰させる。

一般に、加入者線路は急峻に位相変化のない穏やかな特
性をしているため、の作用を行うことを無視すると、
比較的簡単な可変フィルタ１５を用いての作用を行う
ことができる。特に、通常は、加入者線路の配線の融通
性を考慮して設けられているブリッジドタップと呼ばれ
る終端解放線路の反射波を打ち消す目的で、この自動等
化器の後ろに更にブリッジドタップ等化器が用いられ
る。そのため、この自動等化器では低周波成分を重点的
に等価すればよく、２次程度の簡単な回路での作用を
行うことができる。従って、の作用を行う固定フィル
タ１６は、可変フィルタ１５によるの作用の邪魔をし
ないように設計するのが得策といえる。この際、固定フ
ィルタ１６で線路状況に無関係に急峻な位相変化を与え
ると、可変フィルタ１５の設計が極めて難しくなる。そ
こで本実施例では、固定フィルタ１６として、位相が直
線的に変化する直線位相フィルタを用いている。

簡単な２次の直線位相フィルタの伝達関数は、 Ｈ（ｚ）＝ａ＋ｂ・ｚ^-1＋ａ・ｚ^-2…（１） 但し、ａ，ｂ；定数 で表される。このフィルタは、直線的な位相変化を保ち
つつ、定数ａ，ｂで決める零点周波数近傍の成分を大き
く減衰させることができる。従って、適当な零点周波数
を有するこの形のフィルタを縦続接続することにより、
（ディジタル処理回路のクロック周波数帯域幅）＞＞
（信号帯域幅）であるような周波数の成分に対しても
所望の減衰量を与えることができる。ディジタル処理回
路のクロック周波数帯域幅以上の周波数成分は、プリフ
ィルタ３で減衰させられるため、通常この縦続接続は１
〜２程度で十分である。このため、の作用に干渉を与
えることなく、比較的小さな回路規模での作用を行う
ことができる。

第３図（ａ），（ｂ）は、本実施例における自動等化器
の等化動作を示す計算機シミュレーション結果であり、
同図（ａ）は等化後の孤立波応答図、同図（ｂ）は周波
数特性図である。なお、第３図（ａ）中のＴはデータ識
別周期を表わしている。

第３図では、線径０．５mm、長さ４kmの線路に対して等
化を行っており、加入者線路の伝送速度は３２０kb/sと
仮定している。ディジタル処理回路のクロック周波数は
１．２８MHz、プリフィルタ３は６次の無極フィルタで
ある。固定フィルタ１６は（１）式で示される２次直線
位相フィルタであり、 ａ＝５．７２８、ｂ＝９．５２５ とした。また、可変フィルタ１５は、伝達関数が Ｈ（ｚ）＝Ｎ（ｚ）／Ｄ（ｚ）…（２） Ｎ（ｚ）＝ｎ₀＋ｎ₁・ｚ^-1＋ｎ₂・ｚ^-2…（３） Ｄ（ｚ）＝ｄ₀＋ｄ₁・ｚ^-1＋ｄ₂・ｚ^-2…（４） で表わされる双２次フィルタとしている。ここで、パラ
メータｎ₀，ｎ₁，ｎ₂，ｄ₀，ｄ₁，ｄ₂は、ＤＳＰの乗算
係数またはタップ付き遅延線のタップ重みであり、線路
条件に応じて、制御回路７により設定される。このシミ
ュレーション例の線路条件では、 ｎ₀＝−４．６４５、ｎ₁＝１４．５３、 ｎ₂＝−９．６１８、ｄ₀＝１、 ｄ₁＝−０．１５、ｄ₂＝０、 となっている。ブリッジドタイプ等化器を後ろに接続す
ることを考えると、前記文献２に記載されているよう
に、線路等化器の出力では若干過等化にした方が有利で
ある。本実施例においても、このことを考慮し、等化後
の波形を若干過等化にしている。第３図（ａ），（ｂ）
から明らかなように、可変フィルタ１５と固定フィルタ
１６が共に２次と簡単な構成であるにも関わらず、信
号帯域内の線路損失特性による波形歪の等化と、信号
帯域外の雑音除去との２つの作用を良好に実現している
ことがわかる。

なお、本考案は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。例えば、上記実施例では、固定フィルタ
１６を構成するとき、２次直線位相フィルタを単位にし
てこれを縦続接続することにより、高い次数の直線位相
フィルタを構成するようにしたが、直接高い次数の直線
位相フィルタを構成しても、上記実施例と同様の作用、
効果が得られる。

［考案の効果］ 以上詳細に説明したように、本考案によれば、ディジタ
ル処理回路のクロック周波数帯域以上の周波数成分の抑
圧をプリフィルタで、信号帯域内の線路特性の補償を可
変フィルタで、信号帯域以上でかつディジタル処理回路
のクロック周波数帯域以下の周波数成分の抑圧を固定フ
ィルタで、それぞれ行うように、それら３つのフィルタ
で明確に機能分担し、さらに、固定フィルタを、信号帯
域内に悪影響を与え難い直線位相フィルタで構成したの
で、比較的小さな回路規模で、この種の自動等化器を適
確に実現できる。しかも、各回路が明確に機能分担され
ているので、設計が容易になるという効果も期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す自動等化器の構成ブロッ
ク図、第２図は従来の自動等化器の構成ブロック図、第
３図（ａ），（ｂ）は第１図における等化動作を示すも
ので、同図（ａ）は孤立波応答図、同図（ｂ）は周波数
特性図、第４図は制御回路の構成ブロック図である。 ３……プリフィルタ、４……Ａ／Ｄ変換器、７……制御
回路、１５……可変フィルタ、１６……固定フィルタ、
７１……振幅値検出回路、７２……特性設定回路、７３
……記憶回路。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ回路のローパスフィルタで構成さ
   れ入力信号の帯域制限を行うプリフィルタと、前記プリ
   フィルタから出力されるアナログ信号をディジタル信号
   に変換するアナログ／ディジタル変換器と、前記アナロ
   グ／ディジタル変換器の出力信号を等化するディジタル
   処理回路と、前記ディジタル処理回路の出力信号の振幅
   値を基に該ディジタル処理回路の特性を制御する制御回
   路とを、備えたディジタル加入者線用自動等化器におい
   て、 前記プリフィルタは、 前記ディジタル処理回路のクロック周波数帯域以上の周
   波数成分を減衰させる構成にし、 前記ディジタル処理回路は、 線路状況に応じて特性が前記制御回路で可変制御され、
   前記アナログ／ディジタル変換器の出力信号に対して信
   号帯域内の線路損失特性の等化を行う可変フィルタと、 前記線路状況に無関係に特性が一定な直線位相フィルタ
   からなり、信号帯域より高くかつ前記クロック周波数帯
   域よりも低い周波数成分を減衰させる固定フィルタと
   で、 構成したことを特徴とする自動等化器。
2. 【請求項２】固定フィルタとして、伝達関数が Ｈ（Ｚ）＝ａ＋ｂ・Ｚ^-1＋ａ・Ｚ^-2，ａ，ｂ：定数 で表わされる２次直線位相フィルタを用いるか、あるい
   は、該２次直線位相フィルタを複数個縦続接続して用い
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の自動等化器。