JPS60117827A - 最適位置を求める方法および回路 - 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】 に自己を適応させる適応形等化器の基準タップの最適位
置をめる方法および回路、特に伝送チャネルが千−じめ
知られていなかったり、時間の経過中に変動したりする
高速ディジタル伝送系用の方法および回路に関するもの
である。

本発明はディジタルマイクロ波リンク、交換機、付き電
話網を介するデータ通信、ケーブル（’Ｉ’ｒａｎＳ，
ーｐａｃタイプの特別な回路）を介するディジタル伝送
等に適用できる。

多重通路選択フェージングはディジタル無線通信系の容
量に非常な悪影響を及ぼす。同じように、ケーブルを用
いるデータ伝送もひずみや符号量干渉を生ずることが多
い。斯くして、分散チャネルに現われる妨害と戦うため
に、受信側で伝送されてきたデータを再生できるようＧ
こする適応手続を実行することが必要となる。而してチ
ャネルの変ｌｕ動に十分追従するためにはこれらの適応
手続を自動的に行なわねばならない。

ディジタル伝送系の受信側に置かれる適応形等化器は適
応および判定基準に基づいて見積られた符号をめること
により送信機により送られてき１・た符号を再生する。

伝送チャネルから得られるデータＸｋは一般に複素デー
タであると考えられ、このため適応形等化器はこの複素
データの実部と虚部とを同時に処理する必要がある。明
らかに純粋に実数のデータ・・Ｘｋの場合はその直接の
結果である。

便宜上為適応形等化器を二つのタイプに分ける。

−複素データＸｋに由来するＮ個の遅延させられたサン
プルにＮ個の複素係数を乗算し、こうして得られるＮ個
の結果を一緒に加え、受信された信号をめる非巡回形ト
ランスバーサルフィルタ ー　上述したタイプの非巡回形トランスバーサルフィル
タに加えて、巡回形分岐、即ち、等化器に等化器の出力
側に現われるＭ個の複素データを再び入れ、これらのＭ
個のデータにＭ個の複素係数を夫々乗算し、その後で非
巡回形分岐のＮ個のデータを加える分岐を設け、巡回形
ループが就中非線形の判定要素を具える巡回形トランス
バザールフィルタ 適応は誤差基準と、この誤差基準を最小にするアルゴリ
ズムとに基づいて行なわれる。

他方では、場合によっては適応形等化器の前段にチャネ
ルのインパルス応答に整合させたフィルタを設けるとよ
いことが知られている。しかし１、実際にはチャネルの
インパルス応答が予じめ知られていないのが一般で、こ
の整合フィルタを用いる方法は最良のものではない。而
して適応形等化器の前段に整合フィルタを置がない場合
は、等化器の中央タップを基準タップとして用いるより
も一層良い方法がある。それ−故基準タツブのＭ適位置
４をめる選択手続を適用することが望ましい。

チャネルの変動に正しく適応させるためには、２個の適
応手続を同時に実行することが大切なように思われる。

即ち、 −Ｎ８Ｍ個の係数を適応させる手続と、−適応形等化器
の遅延と性能を規定する基準タップの位置を適応させる
手続 とである。

Ｎ８Ｍ個の係数に対してノ１ノいられる適応アルボ・リ
ズムは、例えば、二乗平均誤差確率論的グラジェント形
アルゴリズムである。

適応形等化器の基準タップの位置をｗ・ｖ整する回路は
５ＨＡＨＩＤ　Ｕ、Ｈ，ＱＵＲＦＳＨＩ（７）　「Ａｄ
ｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆｔｈｅ　Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　ｏ
ｆ　ｔｈｅ　ＲｅｆｅｒｅｎＣ；ｅ　’Ｉ’ａｐ　Ｏｆ
　ａｎ　Ａｄａ−ｐｔｉｖｅ　Ｅｑｕａｌ、１ｚｅｒＪ
　（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｏｔｉｏｎｓ　ｏｎｃ　ｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　、第００Ｍ　２１巻第９号
、第１０４６〜１０５２頁、１９７８年９月所収）に記
載されている。５ＨＡＨより　Ｕ、Ｈ，ＱＵＲＦＳＨＩ
により発展させられた方法は二乗平均誤差のグラジェン
トを確率論的に調整する既知の方法を用いて、基準タッ
プの最適位置をめるものである。しかし、不幸にして、
上記論文で説明されているように、この方法の大局的で
の最小（最小）への収束は保証できない。

換言すれば、この方法は中間的な最小（極小）への収束
に関するもので、これは最適な適応へは対応しない。従
って、適応が不完全である危険があり、この方法の信頼
性を下げている。他方、大局的な最小（最小）へ収束す
る最も有利な場合でも、この適応手続は基準タップの位
置を平衡点の周りでふらつかせる。

本発明の第１の目的は間違なく基準タップの位置を最適
に適応させられるようにするにある。

本発明の第２の目的は最適位置を中心として基準タップ
の位置がふらつくのを避けるにある。

斯くシて本発明は冒頭に述べたタイプのマスター適応形
等化器の基準タップの最適位置をめる方法および回路に
おいて、マスター適応形等化器の動作と同時に、１１次
の解析期間において、−夫々選択アルゴリズムと適応ア
ルゴリズムに従って、スレーブ適応形等化器において、
基準タップの位置の選択と係数の適応化とを順次に行な
い、 −誤差基準に従って、マスター適応形等化器により与え
られる符号とスレーブ適応形等化器により与えられる符
号とを比較し、 −誤差基準がスレーブ適応形等化器が最良の結果を与え
ていることを示す場合は、前記位置と前記係数とをスレ
ーブ適応形等化器からマスター適応形等化器へ移すこと
を特徴とする。

本発明の特徴は以下の図面についてなされる実施例の説
明から十分に理解できよう。

図面につき本発明の詳細な説明する。

本発明は下記の要素により形成される既知の構造のマス
ター適応形等化器１を用いる。下記の要素とは次のもの
である。即ち、 ａ）　Ｎ個の係数を有し、伝送チャネル５から入ってく
る複素数データｘｋを受取るトランスバーサルフィルタ
１１と、 ｂ）−Ｍ個の係数を有し、見削られた符号ａｋを処理す
るトランスバーサルフィルタ１８と、−トランスバーサ
ルフィルタ１１および１３から送られてくる符号を受取
り、計算された符号ｙｋｌを生ずる加算器１２と、 −各計算された符号ｙｋ／の実部および虚部を前に規定
されたレベルと比較し、出力端子６から見積られた複素
符号ａｋを出す判定回路１４と、 の直列回路から成る巡回形ループと、 八 Ｃ）計算された符号ｙｋ／と見積られた符号Ｆ３−にと
の間の誤差ｅｋｌ（ｅｋｌ＝ｙｋｌ−ａｋ）を出す減算
器１５と である。

確率論的グラジェントアルゴリズムによれば、係数は次
のようにして適応させられる。

瞬時ｋにおいて、マスター適応形等化器はトランスバー
サルフイ〉り内にタップベクトル。１．’＝（。ｏｚ（
ｋ）、。／（ｋ）、−−−ＯＮ＝、（ｋ））Ｔとして表
わされる係数を有し、巡回部内にタップ−・ベクトル Ｄ、ｇ　＝　（（１％ｋ）、　ｃｌ　２１（ｋ）、　＋
＋＋　ｄｂ（（ｋ））Ｔとして表わされる係数を有する
。但し、Ｔは転置ベクトルが含まれることを表わす。

この時 Ｃ′に＋ｘ＝”ｋ−”ｘｋ　”ｋ’ △＊ ”ｋ＋ｘ　＝Ｄｋ’−”Ａｋ−ｐ”’Ｉ＜により上記ベ
クトルＣｋｌおよびＤｋｌから夫々ベクトル”ｋ＋、お
よびＤ／に＋、を導き出すことにより確率論的グラジェ
ントアルゴリズムが得られる。但し、瞬時ｋにおいて Ｘｋ　”　（Ｘｋｌｘｋ−０＋　−−−ｒ　Ｘｋ−Ｎ＋
、）ＴＡｋ−ｐ””ｋ−ｐ　”ｋ−ｐ−１”＝　”ｋ−
ｐ−Ｍ＋１　）Ｔ（１）ｅｋＩ＝ＣＩＴ−Ｘｋ＋ＤＩＴ
−公に−ｐ−ａｋ−ｐ＋、ここで、 −星印は複素共役値を表わす〇 −文字ｐは瞬時ｋにおける基準タップの位置が次数ｐの
係数であることを表わす。

△ ’に−ｐ　＋　１はマスター適応形等化器の出力端子で
の見積られた符号である。

−αはアルゴリズムのステップサイズと称されるパラメ
ータ（小さな正の定数）である。

本発明はスレーブ適応形等化器２を用い、これが成る遅
延時間を伴ってマスター適応形等化器ｌと並列に動作し
、基準タップの最適位置を決定できるようにすることを
特徴とする。

このスレーブ適応形等化器２は下記の要素により形成き
れる。下記の要素とは即ち、ａ）　Ｎ個の係数を有し、
遅延させられた複素データＸｋを処理するトランスバー
サルフィルタ２１と、 ｂ）−Ｍ個の係数を有し、マスター適応形等化器から由
来し、遅延させられた評価された符号ａｋを処理するト
ランスバーサルフィルタ２８と、 −トランスバーサルフィルタ２１および２８からデータ
を受取り、計算された符号ｙｋ′を出す加算器２２と を具える巡回部と、 ″　△ Ｃ）計算された符号ｙｉと見積られた符号ａｋと・の間
の誤差ｅｋ′（ｅｋもｙｋ′−ａｋ）を生ずる減算器２
５と である。

スレーブ適応形等化器に入る複素データＸｋと見積らね
た符号ａｋとは夫々第１の遅延装置□８１および第２の
遅延装置３２により遅延させられる。

梵スター適応形等化器と対照的に、スレーブ適応形等化
器は巡回部自体内には判定要素を有しない。実際に、マ
スター適応形等化器は伝送チャネルの変動に従って動作
する等止器である。

見積られた符号ａｋは非常に高い確率で伝送される符号
である。上述した選択手続きにより且つ後述するように
、スレーブ適応形等化器は最適位置をサーチする第１の
段階においては可成り誤っているサンプルを出力する。

手続が迅速に収束するためには、マスター適応形等化器
により生じた見積られた符号ａｋを用い、スレーブ適応
形等化器の巡回部内に配置６された判定要素によらない
ようにすることが望ましい。

選択手続は下記のように進行する。所定の瞬時において
、マスター適応形等化器ｌは伝送チャネル５の変動を追
う正規のω１作モードにあり、基準タップの位置決めは
選択回路５０を介してスレーブ適応形等化′ａ２に割当
てられているとする。スレーブ適応形等化器はＮ個のタ
ップを有するから、基準タップの位置決めは、例えば、
順次に第１の位置から第Ｎ番目の位置を選ぶことにより
行なわれる。代りに先ず中心タップを基準タップと仮定
し、そこから一方および他方へ動くことにより行なうこ
とができる。このようにして、Ｎを７タツプに等しいと
すると、基準タップの位置に第４番目のタップに対応す
る位置を割当て、その後で一つづつ第８番目のタップと
第５番目のタップまたはその逆を試み、その後で第２番
目のタップと第６番目のタップまたはその逆を試み、こ
れを続ける。この代りに現在マスター適応形等化器で用
いられている基準タップの位置からスタートシ、同じよ
うに順次に選択してゆくこともできる。

適応のためにはスレーブ適応形等化器はマスター適応形
等化器の見積られた符号ａｋを用いる。ここで基準タッ
プの位置として同時にスレーブ適応形等化器およびマス
ター適応形等化器で極端なケースを考えると、次のよう
な極端な状況に到る。スレーブ適応形等化器については
ｑ＝１で、マスター適応形等化器ではｐ＝Ｎとしにスレ
ーブ適応形等化器については式（１）に類似する式が成
立するとする（ｑはこの場合にｐに代わるものである）
と、明らかにスレーブ適応形等化器は自己を適応させる
のにサンプルる。これを考慮に入れると、Ｌ≧Ｎ−１符
号期間のような遅延が必要なように見える。このように
して、第１の遅延装置８１はこの場合Ｌ＝Ｎ−１符号期
間に選ばれた遅延を生ずる。

同じような理由で、基準タップの位置が極端でない位置
にある場合に、第２の遅延装置ｔ８２により表わされる
付加的遅延を与えることを必要とする。この遅延は基準
タップの２個の位置の夫々の場所に関連して変わる。

この遅延Ｌ／は次のようにして決まる。即ち、瞬時ｋに
おいて遅延装置８２が入力側にサンプ八 ルａｋ−ｐ　％出力側に’に−ｐ−Ｌ　／を有する。同
じように、スレーブ適応形等化器の巡回部は入力側にサ
ンプルＡ（ｋ−Ｌ）−ｑを有する。それ故必要なことは
スレーブ適応形等化器に加えられる２個のサンプルのサ
フィックスを等しくすることである。即ち、 ｋ−ｐ−Ｌ’　＝　ｋ−Ｌ−ｑ （２）　またはＬ’　＝　Ｌ＋ｑ−ｐ 遅延Ｌｌはｐ−２１でｑ＝ＮすなわちＬ／　＝　Ｌ＋Ｎ
−１の時最大になり、ｐ＝Ｎでｑ＝１即ちＬ’　＝Ｌ＋
Ｎ−１の時最小になる。そしてＬ＝Ｎ−１の時は次の条
件がある。

（３）０≦Ｌ’≦２（Ｎ−１） マスター適応形等化器で用いられたのと類似した態様で
、スレーブ適応形等化器の係数は確率論的グラジェント
法により適応させられる。

トランスバーサルフィルタの係数は次式で与えられる。

。？：（。。、（ｋ）、。、（ｋ）、　＋＋、。、５−
、（ｋ））Ｔ巡回形フィルタの係数は次式で与えられる
。

Ｄｋ′＝（ｄ□・（ｋ）、ｄ・（ｋ）、−−−、ｄＭ′
（ｋ））Ｔこれらは次式で伝送チャネルの変動に適応さ
せられる。

”ｋ＋ｘ　＝　Ｃｋ’−β”　’に−Ｎ＋１　”ｋ’Ｄ
″に＋、＝Ｄｋ″−β’Ｒ”ｋ−ｑ−Ｎ−ｅｋ″形等化
器におけるように定義され、βは前述したパラメータα
に類似するパラメーターであり、文字ｑは瞬時ｋにおけ
る基準タップの位置が次数ｑの係数であることを示し、
ｅｋ′は次式で定義される。

（４）ｅｋ″＝　”・ｘｋ−Ｎ＋ｘ＋Ｄ”Ｒｋ−ｑ−ａ
＋ｘ−ａｆｆｉ−ｑ−ａ＋ｇ本発明の範囲を先鋭せずに
代りに他の係数適応アルゴリズムを用いることもできる
。

適応は符号期間Ｔのに倍を表す時間間隔に−Ｔ中に行な
われる。そしてこの時間間隔の終りにおいて、係数が収
束し、マスター適応形等化器により生ずる誤差ｅｋＩお
よびスレーブ適応形等化器により生ずる誤差ｅｋ′の処
理が始まる。

時間間隔に−Ｔの終りにおいて、計算回路６０が５個の
順次の符号に亘る誤差ｅｋＩおよびｅｋ′の二乗平均値
を計算し始める。

計算回路６０はこれらの２個の二乗平均値Ｅ（ｌｅｋ’
ｌ”）およびｇ（ｌｅｋ’＋　２）の比較も行ない、制
御信号７を伝達回路４ｏに与える。

ｍ（ｌｅｋＩｌ”）≦Ｅ（Ｉｅｋ’ｌＢ）であれば、マ
スター適応形等化器の基準タップの位置を修正しない。

−Ｅ（Ｉｅｉｌｃ／＋２）＞Ｅ（Ｉｅｋ′Ｉ”）’Ｔ’
アｈ＋；ｌ’、基準タップの位置および係数をスレーブ
適応形等化器からマスター適応形等化器に移す。

期間Ｊ、Ｔの終りにおいて、選択回路５゜はスレーブ適
応形等化器に選択基準に従って基準タップの次の位置を
移し、各新規の基準タップの位置につき上述したテスト
と伝達手続を繰返す。スレーブ適応形等化器に新しい位
置が課される度毎に、係数は再初期化される。

即ち、基準タップとして選ぶ係数は１にセットされ、Ｎ
−１およびＮ個の他の係数は全て０にセットされる。基
準タップの選択はＮ個の係数を越える時だけ行なわれる
。適応手続は期間に、Ｊ中進行し、その−後で期間Ｊ、
Ｔ中誤中針差計算手続き、それが終った時係数の変化が
行なわれるＯ 選択回路５０は、例えば、シフトレジスタとすることが
できる。

遅延りがＬ＝Ｍ−１に固定されている場合は式（８）、
一般の場合は式〔２）で与えられる遅延νの新しい値は
伝達回路４０により決まり、この伝達回路４０はそれを
第２の遅延装置８２に与える。これは伝達回路４ｏによ
り変えられた基準タップの最適位置に基づいている。第
２の遅延装置８２は、例えば、直列入力、並列出力で長
さがＬ＋Ｎ−１のシフトレジスタとデマルチプレクサ回
路とすることができる。

こうしてＮ個の位置が調べられ、終り、最適位置の選択
が本発明の原理に従ってマスター適応形等化器に移され
〜終った時、前述したスレーブ適応形等化器の基準タッ
プを選択する手続が完全にまたは部分的に繰返され、常
に発展中の伝送チャネルの特性に一層良く適応させられ
た新らしい最適位置を定める。

基準タップの位置をずらすと等止器の出力側に伝送され
た符号を得る時の遅延が変わる。備えをしておかないと
、マスター適応形等化器の基準タップが左−にシフトす
る度毎に１個の符号が失なわれ、右にシフトする度毎に
符号が繰返されることになる。本発明によれば、この問
題は次のようにして克服される。左へのシフトの時に普
通ならば失なわれるであろう符号をスレーブ適応形等化
器の出力側で再生し、基準タップが右へシフトさせられ
る度毎にマスター適応形等化器の最初の決定を無視する
ことにより符号′の反復を除くことができる。

スレーブ適応形等化器はマスター適応形等化器と同じ速
度で動作する必要はない。一層低い□速度で動作するこ
ともでき、この時は複雑にしないで装置を作れる。その
場合スレーブ適応形等化器はＲ個の符号（ＲＥＮ）の中
の一つの符号だけを処理する。こうすると収束手続は繰
返しの数、従って、考慮に入れる符号の数の関数である
からマスター適応形等化器の収束もスピードが落ちる。

同じように、２個の課差１ｅｋｌ＋ｊＩ”およびｌｅ’
＋ｊｌＢ間の比較を行なう時間も比例して長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスタースレーブ適応形等化回路の概略のブロ
ック図、 第２図はマスター適応形等化器のブロック図、第８図は
スレーブ適応形等化器のブロック図である。 ｌ・・・マスター適応形等化器 ２・・・スレーブ適応形等化器 ５・・・伝送チャネル　６・・・出力端子？・・・制御
信号 １１・・・トランスバーサルフィルタ １２・・・加算器 １８・・・トランスバーサルフィルタ １４・・・判定回路　１５・・・減算器２１・・・トラ
ンスバーサルフィルタ ２２・・・加算器 ２８・・・トランスバー・サルフィルタ２５・・・減算
器　８１・・・第１の遅延装置３２・・・第２の遅延装
置　４０・・・伝達回路５０・・・選択回路　６０・・
・計算回路フルーイランペン７アプリケン ＦｌＯ，１ ＦｌＯ，２ ＦＩＧ、３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　マスター適応形等化器の基準タップの最適位置をめ
   る方法中あって、このマスター適応形等化器が使用され
   る係数の組を修正することにより、一般に複素数である
   データＸえを伝送するためのディジタル系のチャネルの
   変動に自己を適応させて送られてきた符号をめる最適位
   置をめる方法において、マスター適応形等化器の動作と
   同時に、順次の解析期間において、 −夫々選択アルゴリズムと適応アルゴリズムに従って、
   スレーブ適応形等化器において、基準タップの位置の選
   択と係数の適応化とを順次に行ない、 −誤差基準に従って、マスター適応形等化器により与え
   られる符号とスレーブ適応形等化器により与えちれる符
   号とを比較し、−誤差基準がスレーブ適応形等化器が最
   良の結果を与えていることを示す場合は、前記位置と前
   記係数とをスレーブ適応形等化器からマスター適応形等
   化器へ移す こと番特徴とする最適位置をめる方法。 東　スレーブ適応形等化器の係数についての適応アルゴ
   リズムを二乗平均誤差についての１７（（＋率論的グラ
   ジェントアルゴリズムとすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の最適位置をめる方法。 ＆　７．レーア’適応形等化器の基夢タップの位Ｉａを
   選択するための選択アルゴリズムが鶏卵な位置を一つ一
   つ順次に選択することがら成ることを特徴とする特許請
   求のｆ＠囲第１項または第２項記載の最適位置をめる方
   法。 表　誤差基準を定め且つ利用するために、−送られてき
   た符号が計算された符号ｙｋ′から判定操作の後に得ら
   れる見積られた符号ａｋであると定められ、両者の符号
   がいずれもマスター等什器により作られるが、その時の
   誤差ｅｋ’　”　ｙｋ′＋　ａｋをめ、−　スレーブ適
   応形等化器の計算された符号ｙｋ′とマスター適応形等
   化器により生ずる見積られた符号ａｋとの間の誤差ｅｋ
   ′＝ｙｋ′−ａｋをめ、 −夫々の二乗平均値Ｅ　（ｌｅｋ’ｌ　）および・Ｅ（
   ｔｉｌｌ！に’Ｉ”）を比較することによりこれらの誤
   差ｅｋ′とｅｋ“とを比較し、 −Ｅ（１８に１２）　＜　Ｅ（１ｅｋＺ内テアレバ、ソ
   ノ時の基準タップの位置とめられた係数とをスレーブ適
   応形等化器からマスター適応形等化器へ移す ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項の
   いずれかに記載の最適位置をめる方法。 五　特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の最適位置をめる方法を実施するためのマスター適応
   形等化器の基準タップの最適位置をめる回路において、 −伝送チャ＼ネルから来る複素データ％を受け取り、出
   力端子から見積られた符号△ ａｋと、この見積られた符号ａｋと計算された符号ｙｋ
   ′との間の誤差ｅｋ′を出すマスター適応形等化器と、 −夫々複素データＸｋおよび見積られた符△ 号ａｋに働らきかけ、夫々Ｌ≧Ｎ−１のように選ばれた
   遅延と、伝達回路により宇まるデータとを出力する第１
   と第２の遅延装置と、 −基準タップの位置が選択回路により順次に選ばれ、遅
   延させられた複素データＸｋと遅延させられた見積られ
   た符号ａｋとを受け取り、これらの遅延が夫々第１と第
   ２の遅延装置により生じ、第２の遅延装置により遅延さ
   せられたマスター適応形等化器の見積られた符号ａｋと
   、自己の計算された符号ｙｋ′との間の誤差ｅｋ１−ｙ
   ｋ″−ａｋを生ずるスレーブ適応形等化器と、 −誤差信号ｅｋ’およびｅｋｌを受け取り、それらの二
   乗平均値をめ、それらを互に比較し、比較制御信号を出
   力する計算回路とζ−計算回路から来る比較制御信号の
   制御の下にスレーブ適応形等化器の係数の組をマスター
   適応形等化器に送り、実施すべき遅延の値を第２の遅延
   装置に与える伝達回路と を具えることを特徴とする最適位置をめる回路。 ＆　特許請求の範囲第５項記載のマスター適応形等化器
   の基準タップの最適位置をめる回路を用いることを特徴
   とするディジタル伝送系用の適応形等化器。