(57)【要約】【課題】本発明は、加入者線路の分岐（ＢＴ：Bridged Tap）による伝送誤率を最小化させるための超高速デジタル加入者モデムを提供する。【解決手段】本発明に係る超高速デジタル加入者モデムは、判定帰還型等化器（ＤＦＥ）の前端でヌルが発生した周波数を予測及び追跡してヌル周波数を探し出した後、探し出した予測ヌル周波数の信号成分を大きくするヌル補償装置を備え、加入者線路上の分岐（ＢＴ）により発生したヌルによる信号成分の損失を等化器前端で予め補償することにより伝送誤率を最小化し、超高速デジタル加入者サービスの伝送速度の低下を防ぎ、等化器のタップ数を減少させて等化器にハードウェアで具現するとき費用を節減することができるようにする。【選択図】図４
2004201310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定帰還型等化器（ＤＦＥ）を有する高速デジタル加入者網（ｘＤＳＬ）モデムにおいて、
前記判定帰還型等化器（ＤＦＥ）の前端で受信信号の伝達関数上に発生したヌルの周波数を予測及び追跡して前記ヌル周波数を探し出した後、探し出した予測ヌル周波数の信号成分を補償するヌル補償装置を備えることを特徴とする超高速デジタル加入者網モデム。
【請求項２】
前記ヌル補償装置は、受信信号の伝達関数上で前記予測ヌル周波数に該当する信号成分を大きく補強するヌル補償フィルタ、及び
前記ヌル補償フィルタの平均電力又は出力エナジーの最低点を利用し、前記予測ヌル周波数を探し出すヌル追跡部を備えることを特徴とする請求項１に記載の超高速デジタル加入者網モデム。
【請求項３】
前記ヌル補償フィルタは、ノッチ形態の伝達関数特性を有するノッチフィルタと逆関係の伝達関数特性を有することを特徴とする請求項２に記載の超高速デジタル加入者網モデム。
【請求項４】
前記ヌル追跡部は、ＲＰＥアルゴリズムとガウス・ニュートン方式を用いて前記ヌル周波数を予測及び追跡することを特徴とする請求項２に記載の超高速デジタル加入者網モデム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速デジタル加入者網（ｘＤＳＬ：high rate Digital Subscriber Line ）モデムに関し、より詳しくはＣＡＰ（Carrierless Amplitude and Phase modulation）又はＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）方式の超高速デジタル加入者網モデムにおいて、等化器の前端にデジタルフィルタを設けて加入者線路の分岐（ＢＴ：Bridged Tap ）による伝送誤率を最小化させる方法、及びその方法を利用するデータ受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル通信システムにおいて、送信端から伝送された信号は帯域制限チャンネル特性により伝送チャンネルを通過しながら歪曲し易い。このような歪曲を発生させる要因としてはガウス熱雑音、インパルス雑音、信号の強度が時間的に変動する現象のフェーディングによる加算型又は乗算型雑音、周波数変化、非線形性、時間的分散等がある。
このような歪曲により隣接するシンボル等が互いに影響を受け与える。このような隣接するシンボル間の干渉（ＩＳＩ：InterSymbol Interference、以下、ＩＳＩと記す）は、通信システムの性能を低下させる主な要素に作用する。特に、ＱＡＭシステムでは多重レベル特性のためＩＳＩ現象がさらに深刻になり、高速データ通信を困難にする。
等化器は、このようなＩＳＩにより歪曲された送信信号を復元する。
【０００３】
最近、ＩＳＩを解決するための多数の研究が行われている。このような研究等で、判定帰還型等化器（ＤＦＥ：Decision Feedback Equalizer ）が劣悪なチャンネル状況で最も優れた性能を示すものと判明されている。
図１は、従来のＱＡＭ又はＣＡＰ方式の超高速デジタル加入者網（ＶＤＳＬ）モデムの一般的な構造を簡単に示す図である。
チャンネル１を介し入力される伝送信号は、チャンネル特性に伴う加法的白色雑音（ＡＷＧＮ）等のノイズｎ（ｔ）が付加して歪曲される。ノイズｎ（ｔ）が加えられた伝送信号はＡ／Ｄ変換器２によりデジタル信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換器２で変換された伝送信号は、有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response ）フィルタで構成された判定帰還型等化器（ＤＦＥ）の順方向フィルタ（ＦＦＦ：Feedforward Filter）３に一定周期で印加され、プリカーサー（precursor ）が除去されたあと加算器４に印加される。
順方向フィルタ３から出力されて加算器４に印加された伝送信号はフィードバックフィルタ（ＦＢＦ：Feedback Filter ）６の出力信号と合わせられて信号決定部５に印加される。
信号決定部５は、加算器４から出力される信号が入力されてその信号のレベルを決める。
フィードバックフィルタ（ＦＢＦ）６は、信号決定部５により決められた値をフィードバックされ、ポストカーサー（postcursor）を除去したあと加算器４に出力する。
【０００４】
図２は、超高速デジタル加入者網区間で伝送チャンネルに並列に連結されたケーブルが断線された分岐（ＢＴ）の構造を示す図である。
このような分岐（ＢＴ）は、伝送チャンネルの伝達関数上にヌルを発生させることになる。
送信端７から加入者８側に下向送信された信号は、分岐点（Ｂ）から分岐されたあと切断面で反射されて再び分岐点（Ｂ）で合わせられる。
分岐（ＢＴ）の長さをｄとする場合、伝送信号は分岐（ＢＴ）を介し２ｄの長さほど伝播されることになる。このとき、伝送信号の成分のうち波長λがｄ＝λ／４又は２ｄ＝λ／２を満足する信号波の場合、分岐されてから戻ってきた伝送信号と、そうでない伝送信号ｔには１８０度の位相差が発生する。このため、２つの信号は互いに相殺干渉を起こして該当周波数を中心に一定の信号が消去される。
すなわち、伝送信号の周波数成分のうち波長λが分岐（ＢＴ）長さの４倍に該当する周波数は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されているようにチャンネル伝達関数上に該当周波数を中心とするヌル（ＮＵＬＬ）が発生することになる。
【０００５】
このように分岐（ＢＴ）により発生する１番目のヌルの周波数ｆ０  は、波の速度をｖとする場合、次の式のように表わされる。
【０００６】
【数１】
2004201310.tif 000003
【０００７】
さらに、ヌル周波数ｆ０  の奇数倍に該当する周波数、即ち（２Ｋ＋１）ｆ０  でもヌルが発生することになり、分岐（ＢＴ）の長さｄが短くなるほどヌルの深さが大きくなり、送信された信号を大きく歪曲させることになる。
【０００８】
【数２】
2004201310.tif 000004
【０００９】
式５でｆ０  が無限に大きくなると、即ち分岐（ＢＴ）の長さが非常に短くなると、分岐（ＢＴ）の伝達関数の大きさは１に接近することになる。したがって、送信端７からの伝送信号は分岐（ＢＴ）点Ｂで大きく減殺される。すなわち、分岐（ＢＴ）の長さが短いほどチャンネルに大きいヌルを発生させることになり、誤伝送率を増加させることになる。
【００１０】
【特許文献１】韓国特許出願第２０００−４８６０３号
【特許文献２】韓国特許出願第２０００−５０６２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＣＡＰ又はＱＡＭ方式のＶＤＳＬでは、このような伝達関数上の歪曲は図１に示すような判定帰還型等化器（ＤＦＥ）を利用して等化される。
しかし、判定帰還型等化器のタップ数が非常に大きくなければ、短い分岐（ＢＴ）による深いヌルの等化は困難である。一方、このような問題を解決するためタップ数を増加させると、それだけシフトレジスト（Shift Resistor）の数が増加することになって判定帰還型等化器に対するハードウェアが複雑になり、決定遅延時間が増加するという問題が発生することになる。
さらに、ヌルの深さ及び幅が非常に大きい場合は、判定帰還型等化器だけを利用してチャンネル伝達関数の伝送誤率を最小化しながら伝達関数を平坦にするには実質的に限界がある。
【００１２】
本発明は、前述のような問題点を解決するためなされたもので、分岐により発生するヌルを適応的に予測してヌルにより失われた信号成分を補償することにより、チャンネル伝達関数が判定帰還型等化器により処理される前にその形状を予め平坦にして等化性能を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る超高速デジタル加入者網（ｘＤＳＬ）モデムは、受信信号の伝達関数上に発生するヌルを補償するため、判定帰還型等化器（ＤＦＥ）の前端で前記ヌルが発生する周波数を予測及び追跡してヌル周波数を探し、探し出した予測ヌル周波数の信号成分を補償するヌル補償装置を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る超高速デジタル加入者モデムにおいて具現されることは、加入者線路上の分岐（ＢＴ）により発生するヌルによる信号成分の損失を等化器前端で予め補償することにより誤伝送率を減少させ、高速デジタル加入者サービスの伝送速度の低下を防ぎ、等化器のタップ数を減少させて等化器をハードウェアで具現する場合に費用を節減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面等を参照しながら本発明に係る好ましい実施の形態を詳しく説明する。
図４は、本発明に係る補償フィルタを備えたデジタル加入者網（ｘＤＳＬ）モデムの構成を示す図である。
本発明に係るデジタル加入者網モデムは、判定帰還型等化器（ＤＦＥ）前端で分岐（ＢＴ）により発生するヌルを適応的に予測してその位置を探し出し、ヌルにより失われた信号成分を補償するヌル補償装置１０を備え、チャンネル伝達関数が判定帰還型等化器で処理される前にその形状を予め平坦にさせる。このようなヌル補償装置１０は、チャンネルの分岐（ＢＴ）によりチャンネル伝達関数上に発生するヌルと逆関係の伝達関数特性を有するヌル補償フィルタ１１と、ヌルの位置を追跡するヌル追跡部１２とを備える。
【００１６】
ヌル補償フィルタ１１は、印加される信号チャンネルの伝達関数上に発生したヌルを補償するため、ヌルが発生した周波数の信号成分を大きくさせる。
このようなヌル補償フィルタ１０は、ノッチ形態の伝達関数特性を有するノッチフィルタと逆関係の伝達関数特性を有する。
ヌル追跡部１２は、ヌル追跡アルゴリズムに従ってチャンネルの分岐（ＢＴ）により伝達関数上に発生するヌルの位置を追跡して該当周波数を探し出す。
このとき、ヌルの周波数を探し出す方法にはＲＰＥ（Recursive Prediction Error）アルゴリズムとガウス・ニュートン（Gauss-Newton）方式を用いることができる。
図４において、ヌル補償フィルタ１１とヌル追跡部１２以外の構成要素等は図１のものと同様であるので図１と同様の参照番号を用い、それに対する詳細な説明は省略する。
【００１７】
ヌル補償フィルタ１１は、ノッチ形態の伝達関数特性を有するノッチフィルタと逆関係の伝達関数特性を有するので、２次数の無限インパルス応答（ＩＩＲ：Infinite Impulse Response ）形態のヌル補償フィルタ１１の伝達関数は次の式のように表わすことができる。
【００１８】
【数３】
2004201310.tif 000005
【００１９】
図５（ａ），（ｂ）は、式６に係るヌル補償フィルタ１１の極点−零点ダイヤグラムおよびコーン状の伝達関数を示す図である。
分岐（ＢＴ）により発生するチャンネル伝達関数上のヌルを補償するためには、ヌルの位置を適応的に予測したあと該当位置の周波数で、図５（ａ），（ｂ）に示すようなコーン状の伝達関数を利用して該当周波数の信号成分を大きくしなければならない。
このため、ヌル追跡部１２ではヌル補償フィルタ１１の出力電力スペクトラムを利用して適応的にヌルの位置を予測する。
【００２０】
以下、ヌル追跡部１２で分岐（ＢＴ）により発生した伝達関数上のヌルの位置を適応的に予測する方法を説明する。
ヌル追跡部１２でヌル周波数を探し出す基本方法は、ヌル補償フィルタ１１の出力ｅ（ｎ）に対する平均電力が最小となる周波数を予測することである。このためのエラー傾斜度（gradient）はＲＰＥアルゴリズムを利用して算出し、反復的に次の予測ヌル周波数を更新するのはガウス・ニュートン方式を用いる。
【００２１】
ヌル補償フィルタ１１の出力をｅ（ｎ）とすると、出力ｅ（ｎ）の平均電力は次の式のように表わすことができる。
【００２２】
【数４】
2004201310.tif 000006
【００２３】
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明に基づきヌル補償フィルタ１１の最小平均電力を基準にヌル追跡時の電力スペクトラムの形状を示す図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ヌルの位置を探し出せなかった場合、電力スペクトラム密度（ＰＳＤ：Power Spectral Density）の形状を示す図である。図６（ｃ）は、ヌルの位置を正確に探し出して該当周波数部分の信号成分を強化した場合の電力スペクトラム密度の形状を示す図である。
【００２４】
【数５】
2004201310.tif 000007
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２で連続的にサンプリングされたあとヌル補償フィルタ１１に入力される伝送信号をｙ（ｎ）とするとき、前記のような伝達関数の特性を有するヌル補償フィルタ１１の出力ｅ（ｎ）は次の式のように表わすことができる。
【００２６】
【数６】
2004201310.tif 000008
【００２７】
【数７】
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【００２８】
【数８】
2004201310.tif 000010
【００２９】
前記式で式１７を代入して再び整えれば、式１９のようになる。
【００３０】
【数９】
2004201310.tif 000011
【００３１】
ここで、（１−ρ）は反復的に更新される式で表われるステップサイズと同じ因数であり、予測ヌル周波数の最大変動（補正）幅を制限する役割を果たす。この値（１−ρ）は、モデムの予測能力及び雑音に対する敏感性の程度に従って任意に決められる。
予測ヌル周波数の分散を減少させるためには、（１−ρ）の値が小さいほど良い。この値（１−ρ）があまり小さければ、ヌルの位置を探していく収斂時間が長くなるという欠点があるが、分岐（ＢＴ）によるヌルの位置が時間的に変化しないため、時間変化に伴う速やかな追跡の必要がないので、この値（１−ρ）は可能であれば小さくするのが好ましい。
【００３２】
Ｒ（ｎ）は、近似的な予測エラーの自乗合２階導関数を示し、一般に「ガウス・ニュートン方向」に知られている。
これを表わせば次の通りである。
【００３３】
【数１０】
2004201310.tif 000012
【００３４】
ヌル補償フィルタ１１の出力ｅ（ｎ）は、式９の代わりに式１３を利用して実際に具現される。
図７に示されているように、予測ヌル周波数の全範囲に亘って平均電力の最小点が唯一存在するので、ヌル補償フィルタ１１の予測ヌル周波数は実際のヌル周波数に収斂することになり、ヌルによる信号成分の損失を補償することができるようになる。
【００３５】
以下、ヌル補償フィルタ１１によりヌル周波数の信号成分が補償された伝送信号は、判定帰還型等化器（ＤＦＥ）の順方向フィルタ（ＦＦＦ：Feedforward Filter）３に印加され、以後の過程は従来の判定帰還型等化器（ＤＦＥ）により行われるものと同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のＱＡＭ又はＣＡＰ方式の超高速デジタル加入者網モデムの一般的な構造を簡単に示す図である。
【図２】超高速デジタル加入者網区間のチャンネルに並列に連結されたケーブルが断線された分岐（ＢＴ）の構造を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はチャンネル上の分岐（ＢＴ）により送信信号にヌルが発生する形状を示す図である。
【図４】本発明に係る超高速デジタル加入者網モデムの構造を示す図である。
【図５】本発明に係るヌル補償フィルタの極−零点ダイヤグラムと伝達関数を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明に基づきヌル補償フィルタの最小平均電力を基準にヌル追跡時の電力スペクトラムの形状を示す図である。
【図７】予測ヌル周波数に伴うヌル補償フィルタ出力の平均電力の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
３  順方向フィルタ
１０  ヌル補償装置
１１  ヌル補償フィルタ
１２  ヌル追跡部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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