(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーコン信号を含むデータ信号を伝送する通信システムにおいて用いられる自動等化器において、
前記ビーコン信号を含むデータ信号に対して、通信路の伝播特性の補償を行うトランスバーサルフィルタと、
前記ビーコン信号を除去するためのビーコンキャンセル信号Ｂを出力するビーコンキャンセラと、
前記トランスバーサルフィルタの出力信号に、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力信号から、その出力信号の真の値を推定し、その推定結果である推定信号を出力する判定手段と、
前記加算手段の出力信号と前記推定信号との差を計算し、この計算結果である等価残留誤差信号Ｅnを出力する減算手段と、
前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記トランスバーサルフィルタのタップ係数を修正する修正手段と、
を含み、
前記ビーコンキャンセラは、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを修正することを特徴とするビーコン信号抑圧機能付き自動等化器。
【請求項２】
ビーコン信号を含むデータ信号を伝送する通信システムにおいて用いられる自動等化器において、
前記ビーコン信号を含むデータ信号に対して、通信路の伝播特性の補償を行う判定帰還型等化器と、
前記ビーコン信号を除去するためのビーコンキャンセル信号Ｂを出力するビーコンキャンセラと、
前記判定帰還型等化器の出力信号に、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力信号から、その出力信号の真の値を推定し、その推定結果である推定信号を出力する判定手段と、
前記加算手段の出力信号と前記推定信号との差を計算し、この計算結果である等価残留誤差信号Ｅnを出力する減算手段と、
前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記判定帰還型等化器のタップ係数を修正する修正手段と、
を含み、
前記ビーコンキャンセラは、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを修正することを特徴とするビーコン信号抑圧機能付き自動等化器。
【請求項３】
請求項１または２記載のビーコン信号抑圧機能付き自動等化器において、
前記ビーコンキャンセラは、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを以下の式に基づき修正することを特徴とするビーコン信号抑圧機能付き自動等化器。
Ｂ←βＥn−Ｂ（βは１未満の正の定数）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル多重通信等において、通信路の伝播特性の補償等のために用いられる自動等化器に関する。特に、ビーコン信号を含むデータ信号からそのビーコン信号を除去可能なビーコン信号抑圧機能を有する自動等化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル信号の伝送においては、利用する周波数帯域を抑制するため、パーシャルレスポンス方式の信号波形が採用される場合がある。パーシャルレスポンス方式とは、１シンボルの影響が１変調区間以上に及ぶものをいう。このパーシャルレスポンス方式は、その内容により一般に４個のクラスが良く知られている。例えば、クラス１では１シンボルの影響が２区間に及び、クラス４では１シンボルの影響が３区間に及ぶ。
【０００３】
さて、ディジタル信号の受信においては、各シンボルを復調するために、シンボルに同期したクロック信号が必要となるが、パーシャルレスポンス方式のデータ信号波形から、このクロック信号を抽出することは困難である場合が多い。
【０００４】
特に、クラス４のパーシャルレスポンス方式では、データ信号だけから、シンボルに同期したタイミングクロック信号を抽出することは著しく困難である。そのため、通常は、送信側からシンボルレートの１／２の周波数の正弦波をビーコン信号としてデータ信号に重畳させて受信側に伝送している。
【０００５】
そして、受信側ではこのビーコン信号を狭帯域のＢＰＦ（バンドパスフィルタ）又はＰＬＬ（フェイズロックループ）で抽出し、抽出したビーコン信号を２逓倍し、また位相を適宜調節することによって、タイミング信号すなわちシンボルクロック信号を生成している。さて、このようにデータ信号に重畳されているビーコン信号はデータ信号に基づいてデータを復調する際には妨害信号となるので、データ復調の前に除去される。ビーコン信号の除去のためには、重畳されているビーコン信号と同一位相・振幅の信号を、ビーコン信号が重畳されているデータ信号から減算すればよい。
【０００６】
この減算は、具体的には上記抽出して得られたビーコン信号を適宜位相や振幅を調整し、この調整後のビーコン信号を（ビーコン信号が重畳されている）データ信号から減算することにより実行されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、クラス４のパーシャルレスポンス方式におけるビーコン信号の除去は通信路と、通信路の伝播特性を補償するための自動等化器との間に設けられた減算器等により行われることが多い。この減算器を用いて、伝送路を伝送してきた信号からビーコン信号を減算するのである。
【０００８】
しかしながら、時間の経過とともに通信路自体の伝播特性が変化し、またビーコン信号を生成する装置にも経時変化が見られよう。さらには、受信側におけるビーコン信号の減算の特性も経時変化が見られる。そのため、ビーコン信号を完全に除去することは困難であり、残留するビーコン信号が符号誤りの原因となる場合も生じていた。
【０００９】
一方、上で述べたようにディジタル信号の伝送においては伝送路の特性を補償するために一般に自動等化器が用いられている。等化器は通信路の特性を補償する装置であるが、通信路の伝播特性は時間、経路などにより変化するため、一般にこの等化器は通信路の伝播特性の変化に応じて適応的に補償特性が変化する自動等化器が用いられている。
【００１０】
そこで、上で述べたビーコン信号の除去においても、自動等化器と同様に、重畳されるビーコン信号の様子に応じて自動的に除去特性（減算するビーコン信号の特性）が変化することが望ましい。自動的にビーコン信号の除去特性が最適なものに変化すれば、ビーコン信号がデータ信号中に残留することもなく、符号誤りの減少化が期待される。
【００１１】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、受信側の自動等化器に残留ビーコン信号の抑圧機能を付与し、信号の符号誤り率の減少を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、上記課題を解決するために、ビーコン信号を含むデータ信号を伝送する通信システムにおいて用いられる自動等化器において、前記ビーコン信号を含むデータ信号に対して、通信路の伝播特性の補償を行うトランスバーサルフィルタと、前記ビーコン信号を除去するためのビーコンキャンセル信号Ｂを出力するビーコンキャンセラと、前記トランスバーサルフィルタの出力信号に、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを加算する加算手段と、前記加算手段の出力信号から、その出力信号の真の値を推定し、その推定結果である推定信号を出力する判定手段と、前記加算手段の出力信号と前記推定信号との差を計算し、この計算結果である等価残留誤差信号Ｅnを出力する減算手段と、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記トランスバーサルフィルタのタップ係数を修正する修正手段と、を含み、前記ビーコンキャンセラは、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを修正することを特徴とするビーコン信号抑圧機能付き自動等化器である。
【００１３】
等価残留誤差信号Ｅnに基づき、ビーコンキャンセル信号Ｂが修正されるためビーコン信号の振幅、位相などに変動が生じた場合であっても、それにビーコンキャンセル信号が変化するため、ビーコン信号を効率的に抑制することができる。
【００１４】
第２の本発明は、上記課題を解決するために、ビーコン信号を含むデータ信号を伝送する通信システムにおいて用いられる自動等化器において、前記ビーコン信号を含むデータ信号に対して、通信路の伝播特性の補償を行う判定帰還型等化器と、前記ビーコン信号を除去するためのビーコンキャンセル信号Ｂを出力するビーコンキャンセラと、前記判定帰還型等化器の出力信号に、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを加算する加算手段と、前記加算手段の出力信号から、その出力信号の真の値を推定し、その推定結果である推定信号を出力する判定手段と、前記加算手段の出力信号と前記推定信号との差を計算し、この計算結果である等価残留誤差信号Ｅnを出力する減算手段と、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記判定帰還型等化器のタップ係数を修正する修正手段と、を含み、前記ビーコンキャンセラは、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づき、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを修正することを特徴とするビーコン信号抑圧機能付き自動等化器である。
【００１５】
第２の本発明は、上記第１の本発明のトランスバーサルフィルタを判定帰還型等化器に置き換えたものであるが、その本質的な作用は、上記第１の本発明と同様である。
【００１６】
第３の本発明は、上記課題を解決するために、上記第１又は第２の本発明のビーコン信号抑圧機能付き自動等化器において、前記ビーコンキャンセラは、前記ビーコンキャンセル信号Ｂを以下の式に基づき修正することを特徴とするビーコン信号抑圧機能付き自動等化器である。Ｂ←βＥn−Ｂ（βは１未満の正の定数）。
【００１７】
ここで、βは１シンボルごとの修正の程度を表す。βは正の定数でなければならない。もしβが「０」であればビーコンキャンセル信号Ｂは、単にＢと−Ｂを繰り返すだけの信号となる。βの値が大きければ大きいほど修正は強く行われるが、雑音の影響を受け易くなるのであまり大きくすることはできない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
自動等化器の動作
まず、従来から使用されてきた自動等化器の例としてトランスバーサルフィルタタイプの自動等化器の動作について説明する。
【００２０】
図３には従来のトランスバーサルフィルタタイプの自動等化器のブロック図が示されている。
【００２１】
図３において、入力端子１から入力されるのは、受信パーシャルレスポンス信号Ｒ（ｔ）の時刻ｔ（ｔ＝ｎＴ（ｎ＝１，２，３，……；Ｔはシンボル周期））における標本化信号Ｒ（ｎＴ）である（以下、Ｒ（ｎＴ）は、単にＲnとも記す）。トランスバーサルフィルタ２は、内部にＲn の他、過去の標本化入力Ｒn-1 ，Ｒn-2 ，……，Ｒn-M およびタップ係数Ｃ0 ，Ｃ1 ，……，ＣM をストアしており、等化出力として、次の（１）式によるＸnを計算して出力する。
【００２２】
【数１】
0003860289.tif 000002
このＸn は判定回路４に入力される。この判定回路４はＸn に最も近い送信信号の推定値として判定出力Ａn を出力端子６から出力する。Ｘn とＡn はともに減算回路５に供給される。減算回路５は、Ｘn からＡn を減算し、等化残留誤差Ｅn を出力する。すなわち、以下の（２）式による等化残留誤差Ｅn をが減算回路５から出力される。
【００２３】
【数２】
Ｅn ＝Ｘn −Ａn                                           …（２）
ここで等化残留誤差Ｅn はタップ係数修正回路３に導かれ、タップ係数修正回路３は、現在の各タップ係数Ｃi ，Ｒn-i と供給されてきた上記Ｅn に基づき、以下の式（３）に従って、タップ係数の修正が行われる。
【００２４】
【数３】
Ｃi ←Ｃi −αＥn ・Ｒn-i   （ｉ＝０，１，２，……Ｍ）    …（３）
この式（３）に従って、各タップ係数は１シンボル周期ごとに修正されていくのである。なお、ここで、αは１より小さい正の定数である。
【００２５】
このようなタップ係数の修正を繰り返すと、いわゆる最急降下法の原理により、以下の式（４）の値が０に近づくように制御されるのである。
【００２６】
【数４】
0003860289.tif 000003
その結果、Ｅn 2 の平均値が最小となり自動等化器の機能が実現されている。
【００２７】
実施の形態１に係る残留ビーコン信号抑圧機能付き自動等化器の動作
図１には、本発明の好適な実施の形態１である残留ビーコン信号抑圧機能付き自動等化器の構成ブロック図が示されている。以下、この残留ビーコン信号抑圧機能付き自動等化器の動作について、上記従来の自動等化器の動作とは異なる点を中心に説明する。
【００２８】
まず、受信信号Ｒ（ｔ）には残留ビーコン信号が含まれていることを前提として説明を進める。入力端子１から入力する信号は、Ｒ（ｔ）の時刻ｔ（ｔ＝ｎＴ、ｎは正の整数）ごとの標本化信号である。このＲ（ｔ）はＲ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）＋Ｂｒ（ｔ）と表すことができる。
【００２９】
この時刻ｔ＝ｎＴにおけるＲ（ｔ）の標本化信号をＲnと記す。また、パーシャルレスポンス信号Ｐ（ｔ）の時刻ｔ＝ｎＴにおける標本化信号を、同様にＰn と表すと、Ｒn は、Ｒn ＝Ｐn ＋Ｂｒ（ｎＴ）と表すことができる。
【００３０】
ここで、ビーコン信号は周期２Ｔの正弦波信号であるため、以下の（５）式により表すことができる。
【００３１】
【数５】
Ｂｒ（ｎＴ）＝（−１）n Ｂｒ（０）＝（−１）n Ｂr0        …（５）
したがって、トランスバーサルフィルタ２への標本化入力は、Ｒn ＝Ｐn ＋（−１）n Ｂr0となる。その結果、トランスバーサルフィルタ２の等化出力は、
以下の式（６）のようになる。
【００３２】
【数６】
0003860289.tif 000004
この式（６）の第２項がビーコン信号による妨害成分である。したがって、この妨害成分を打ち消すためには、ビーコンキャンセラ７から、以下の式（７）で表わされるキャンセル信号Ｂを出力させる。
【００３３】
【数７】
Ｂ＝（−１）n Ｂc                                         …（７）
そして、このキャンセル信号Ｂを、加算回路８を用いてトランスバーサフィルタの出力Ｘn に加算する必要がある。
【００３４】
このようにすると、加算回路８の出力Ｙn は、以下の式（８）で示されるようになる。
【００３５】
【数８】
0003860289.tif 000005
したがって、以下の式（９）のように、Ｂc を定めれば、残留ビーコン信号を完全に打ち消すことができる。
【００３６】
【数９】
0003860289.tif 000006
しかし、Ｂr0を直接測定する手段がないので、上記式（９）によりＢc を定めることはこのままでは不可能である。
【００３７】
そこで、上述したタップ係数の修正と同様に、Ｂc を逐次修正していく手法を採用することが好ましい。本実施の形態においては、上記タップ係数の修正と同様に最急降下法によってＢc の修正を行うことにしている。
【００３８】
まず、上記式２と同様に判定回路４と減算回路５を用いて等化残留誤差Ｅn を求めると、この等化残留誤差Ｅn は以下の式（１０）のように表すことができる。
【００３９】
【数１０】
Ｅn ＝Ｙn −Ａn ＝Ｘn ＋（−１）n Ｂc −Ａn             …（１０）
したがって、次の式（１１）の関係を用いると、
【数１１】
0003860289.tif 000007
最急降下法によって、以下の式（１２）の修正式をＢc に適用することができる。
【００４０】
【数１２】
0003860289.tif 000008
この式（１２）を用いて、Ｂc を１シンボルごとに修正すれば、Ｂc の値はＥn 2 の平均値が最小となるように制御され式（９）の値に近付くのである。今、ｔ＝ｎＴにおけるＢおよびＢcを、以下の（１３）式のように表す。
【００４１】
【数１３】
Ｂ(n) ＝（−１）n Ｂc(n)                                …（１３）
すると、上記式（１２）は、以下の式（１４）のように表すことができる。
【００４２】
【数１４】
Ｂc(n+1)＝Ｂc(n)−βＥn （−１）n                       …（１４）
従って、上記式（１３）及び式（１４）から、以下の式が導かれる。
【００４３】
【数１５】
0003860289.tif 000009
この式（１５）の結果から、ビーコンキャンセラの出力Ｂを１シンボルごとにβＥn −Ｂに更新すれば、ビーコン信号をキャンセルすることができることが理解される。
【００４４】
【数１６】
Ｂ←βＥn −Ｂ                                          …（１６）
従って、上記式（１６）によりＢを修正していけば、ビーコン信号のキャンセルが行えるのである。この結果、ビーコンキャンセラ７は、ビーコンキャンセラの出力Ｂをストアしておくレジスタと、上記式（１６）の修正演算を行う演算回路と、から構成されることになる。また、ここでβは１より小さい正の定数である。
【００４５】
尚、トランスバーサルフィルタのタップ係数修正法は図３の従来方式と同様、式（３）によればよい。タップ係数の修正は、従来と同様の手法で修正される。また、βはα同様１より小さい正の定数であるが、本願発明者のシミュレーションおよび実験の結果、
【数１７】
β＝α／４〜β＝α                                      …（１７）
の範囲で、自動等化とビーコン信号の抑圧作用が良好に動作することが確認できた。また、Ｂの初期値は
【数１８】
Ｂ(1) ＝０                                              …（１８）
で良い。
【００４６】
近年、ほとんどの自動等化器は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor) を用いて上記式（１）〜式（３）の演算をプログラムで実行させている。そのため、本発明のビーコン信号抑圧機能付自動等化器も、ＤＳＰを用いる場合は、式（１）の演算に引き続いて、上記式（８）に相当する以下の式（１９）の演算を行わせるのが好適である。
【００４７】
【数１９】
Ｙn ＝Ｘn ＋Ｂ                                          …（１９）
そして、Ｙn に最も近い送信信号の推定値としてＡn を求めた後、式（１０）によりＥn を計算し式（３）によりタップ係数を修正すると共に、式（１６）によりビーコンキャンセル出力Ｂを修正すれば良い。
【００４８】
実施の形態２
上記実施の形態１では、トランスバーサルフィルタタイプの自動等化器に、ビーコン信号抑圧機能を付与した場合について説明した。
【００４９】
しかし、自動等化器にはトランスバーサルフィルタタイプの他、判定帰還タイプのものもあり、トランスバーサルタイプ同様広く用いられている。
【００５０】
図４に従来の判定帰還タイプの自動等化器のブロック図を示す。判定帰還タイプの自動等化器では、判定回路４の出力が判定帰還型等化器９に帰還されている点が、トランスバーサルフィルタタイプとの相違点である。判定帰還型等化器９は内部にＲn-1 とＣi の他、過去の判定出力Ａn-k とそれに対応するタップ係数Ｄk （ｋ＝１，２，３，……，Ｎ）をストアされており、
【数２０】
0003860289.tif 000010
を等化出力として出力する。またタップ係数の修正式としては、式（３）の他に
【数２１】
Ｄk ←Ｄk −αＥn Ａn-k   （ｋ＝１，２，３，……，Ｎ）  …（２１）
が追加される。
【００５１】
この判定帰還タイプの自動等化器にビーコン抑圧機能を付与した、ビーコン信号抑圧機能付自動等化器の構成ブロック図が図２に示されている。図２に示されているように、トランスバーサルフィルタタイプと同様従来の自動等化器にビーコンキャンセラ７と加算回路８を追加した構成となっている。これらの回路の役割は図１と同じであり、式（１９）の演算と式（１６）の修正演算である。
【００５２】
このような構成の下、判定帰還タイプの場合も、トランスバーサルフィルタタイプと同様に、最急降下法の原理により、自動等化器の動作とビーコン抑圧の動作と同時に実行する事ができる。
【００５３】
他の実施の形態
（１）上記実施の形態においては、ビーコン信号を除去する機能を自動等化器に組み込み、データ信号に重畳しているビーコン信号を適応的に除去することが可能となった。
【００５４】
ところで、ビーコン信号の振幅や位相はそれほど大きく変動するものではない。従って、ビーコン信号の全成分をビーコンキャンセラ７のビーコンキャンセル信号Ｂによって除去するよりも、平均的なビーコン信号の値に基づいて従来の手法によってビーコン信号のほとんどの成分を除去し、残留したビーコン信号だけを本発明による自動等化器に組み込まれたビーコン信号抑圧機能により除去することも好適である。
【００５５】
従来の手法とは、上述したように、通信路と自動等化器との間に減算器を設け、平均的なビーコン信号の値をこの減算器を用いて通信路の伝送信号から除去する手法である。このように、通信路と自動等化器との間に減算器を設けて、ビーコン信号成分を大きく除去し、残留したビーコン成分を後続の自動等化器によって除去すれば、自動等化器が除去すべきビーコン信号成分の絶対値が小さくなるので、自動等化器におけるビーコン除去の精度の向上を図ることができる。これらの自動等化器は、もちろん本実施の形態におけるビーコン信号抑圧機能付きの自動等化器である。
【００５６】
この実施の形態は、ビーコン信号の除去を、まず固定の値によって行い、除去しきれずに残留した成分を、本発明による自動等化器により適応的に除去したものである。
【００５７】
（２）また、上記実施の形態においては、従来から等化器に用いられてきた最急降下法を、ビーコンキャンセル信号Ｂの修正にも用いているが、等化器に用いられる他の種々の制御方法がビーコンキャンセル信号Ｂの修正にも用いられると考えられる。
【００５８】
（３）また、上記実施の形態においては、トランスバーサルフィルタタイプと、判定帰還タイプと、について説明しているが、他の手法を用いている自動等化器にも、本発明を応用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、第１の本発明によれば、前記等価残留誤差信号Ｅnに基づきビーコン信号を効果的に抑止することができ、符号の誤りを効果的に防止することが可能となる。
【００６０】
第２の本発明によれば、トランスバーサルフィルタを使用している自動等化器だけでなく、判定帰還型の自動等化器を使用しているものに対しても、ビーコン信号を抑圧する機能を付加するので、第１の本発明と同様の効果を奏することが可能となる。
【００６１】
第３の本発明によれば、前記等価残留誤差信号Ｅnに所定の定数βを乗じ、その乗算結果に基づきビーコンキャンセル信号Ｂを修正したので、修正の程度を任意に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  トランスバーサルフィルタタイプの自動等化器にビーコン信号抑圧機能を付加した構成のブロック図である。
【図２】  判定帰還タイプの自動等化器にビーコン信号抑圧機能を付加した構成のブロック図である。
【図３】  従来のトランスバーサルフィルタタイプの自動等化器の構成ブロック図である。
【図４】  従来の判定帰還タイプの自動等化器の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１  パーシャルレスポンス信号入力端子、２  トランスバーサルフィルタ、３タップ係数修正回路、４  判定回路、５  減算回路、６  判定出力端子、７  ビーコンキャンセラ、８  加算回路、９  判定帰還型等化器。
【図１】
0003860289.tif 000011
【図２】
0003860289.tif 000012
【図３】
0003860289.tif 000013
【図４】
0003860289.tif 000014