DE10051490B4

DE10051490B4 - Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer

Info

Publication number: DE10051490B4
Application number: DE10051490A
Authority: DE
Inventors: Gary Q. Kanata Jin; Gordon J. Russel Reesor
Original assignee: 1021 TECHNOLOGIES KK YOKOHAMA; 1021 TECHNOLOGIES KK; 1021 Technologies Kk Yokohama
Current assignee: 1021 Technologies Kk Yokohama Jp
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: CA2322596A1; US6697423B1; SE0003763A0; SE0003763D0; GB2355629B; FR2801150B1; FI20002290A0; DE10051490A1; FR2801150A1; GB2355629A; FI20002290A; GB9924624D0

Abstract

Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer zum Bestimmen eines Datenwertes in einem empfangenen Signalabtastwert s(t) bei Auftreten einer Intersymbolstörung (ISI) mit
einem DFE-Block zum Erzeugen eines Signals s₁(t), das ein Schätzwert von allen mit Ausnahme eines letzten Nachläufer-ISI-Terms ist, und zum Erzeugen der Koeffizienten a_–1, a₀ und a₁;
einem ersten Subtrahierer zum Subtrahieren des Signals s₁(t) von dem empfangenen Signalabtastwert s(t) und zum Erzeugen eines Fehlerabtastwertes e₁(t) als Antwort;
einem zweiten Subtrahierer zum Subtrahieren des letzten Nachläufer-ISI-Terms von dem Fehlerabtastwert e₁(t) und zum Erzeugen eines weiteren Fehlerabtastwertes e₂(t) als Antwort;
einem Hauptentscheidungsblock zum Empfangen des weiteren Fehlerabtastwertes e₂(t) und zum Erzeugen eines aktuellen Schätzwertes des Datenwertes und eines Mehrdeutigkeitsindikators m_t in dem aktuellen Datenwert als Antwort; und
einem sekundären Entscheidungsblock zum Empfangen des Fehlerabtastwertes e₁(t), dem Empfangen und Verzögern des aktuellen Schätzwertes des Datenwertes und des Mehrdeutigkeitsindikators m_t, wodurch sich ein vorhergehender Schätzwert des Datenwertes und ein vorhergehender Mehrdeutigkeitsindikator...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen entscheidungsrückgekoppelten Vorläufer-Entzerrer (Vorläufer-DFE) nach Anspruch 1 für ein Datenkommunikationssystem, der die Vorläufer-Intersymbolstörung (Vorläufer-ISI) beseitigen kann, selbst wenn keine zukünftigen Daten verfügbar sind.
Bei der Datenübertragung über eine unabgeschirmte verdrillte Doppelleitung (UTP) ist der Übertragungskanal niemals perfekt. Statt dessen ist die Impulsantwort des Kanals durch eine Anstiegsflanke und einen langen Schwanz gekennzeichnet. Es ist bekannt, daß die über den UTP-Übertragungskanal empfangenen Abtastwerte infolgedessen Störungen von allen übertragenen Daten enthalten. Eine derartige Störung wird Intersymbolstörung (ISI) genannt. In der Technik sind entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer (DFEs) bekannt, um die ISI zu bekämpfen. Diese DFEs sind in bekannten digitalen Datenempfängern enthalten.
Der Zweck eines DFEs ist zunächst, die Beiträge der nicht aktuellen Daten bezüglich der aktuellen empfangenen Daten zu schätzen und dann diese Beiträge zu subtrahieren, um die ISI zu löschen. Nachdem die ISI gelöscht worden ist, können die aktuellen Daten mit einem einfachen Schwellendetektor erfaßt werden. Ein am häufigsten verwendeter Algorithmus für den DFE ist der adaptive LMS-AI-gorithmus (adaptiver Algorithmus nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate), wie er z. B. in "C261(UNIC) DSP Re-engineering and Performance Report" Mitel Semiconductor, Dokument Nr. C261AP13, 21. Oktober 1996, beschrieben ist. Während der sogenannten Trainingsperiode des DFEs sind alle Daten bekannt, wobei die Beiträge zu der ISI mit einem adaptiven Algorithmus geschätzt werden können. Dann können während der normalen Übertragung die nachträglich geschätzten Daten in dem adaptiven DFE verwendet werden, um die Nachläufer-ISI zu löschen (d. h. die ISI, die durch die bereits empfangenen Daten verursacht wird). Weil jedoch "zukünftige" Daten nicht verfügbar sind, ist es schwierig, die Vorläufer-ISI zu beseitigen (d. h. die ISI, die durch zukünftige Bauds in dem Kanal verursacht wird, die von dem Empfänger noch nicht empfangen worden sind). Im Ergebnis wird, verursacht durch die Existenz der Vorläufer-ISI, in den bekannten DFEs die Datenerfassungsleistung verschlechtert.

Aus US-5 561 687 A ist ein entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer mit einer dem Entscheidungsblock vorgeschalteten Auslöschung der Vorläufer-ISI eines quaternär modulierten Signals bekannt.

Aus WO 91/02407 A1 ist ein entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer mit mehrstufiger Rückkopplung bekannt. Die Vorläufer-ISI wird dabei durch einen vorgeschalteten Filter ausgelöscht.

Aus US 5 327 460 A ist ein entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer mit einem Entscheider für 2B1Q-Signale zur Kompensation von Rauschen nach der Entzerrung bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen DFE zu schaffen, bei dem die Datenerfassungsleistung nicht verschlechtert wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise wird eine DFE-Struktur geschaffen, die die erste Vorläufer-ISI löscht. In nahezu allen Anwendungen kommt der primäre Beitrag zu der Vorläufer-ISI von dem nächsten Baud, das unmittelbar folgt. Mit anderen Worten, es ist nur ein Vorläufersymbol signifikant. Deshalb kann durch die Beseitigung nur der ersten Vorläufer-ISI die Datenerfassungsleistung dramatisch verbessert werden.

In bekannten DFE-Algorithmen ist die Abtastposition so festgesetzt, daß der erste Vorläufer klein genug ist, so daß er ignoriert werden kann. Im Ergebnis befindet sich die Hauptabgriff-Abtastposition bei der Anstiegsflanke des Kanals, die sich nicht an der Position der Spitze des Kanals befinden könnte, weshalb der empfangene SNR (d. h. der Rauschabstand zwischen der Hauptabgriffwichtung und dem Rauschpegel) einen Verlust erleidet. Wird die Existenz des ersten Vor läufers und der darauf basierenden ISI-Löschung berücksichtigt, kann die Hauptabgriffwichtung für die aktuellen Daten weiter in Richtung der Position der Spitze der Kanalantwort in der DFE-Implementierung der vorliegenden Erfindung bewegt werden, so daß der SNR maximiert wird. Folglich kann für die Übertragung über ein Kabel mit unabgeschirmter verdrillter Doppelleitung die maximale Schleifenlänge erreicht werden. Dies ist sowohl für Basisraten-ISDN-Sender/Empfänger (2B1Q-Sender/Empfänger) als auch für Hochgeschwindigkeits-Sender/Empfänger, wie z. B. HDSL, nützlich.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt den optimalen Entscheidungsbereich für ein 2B1Q-Signal, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist.
2 zeigt den Entscheidungsabstand für ein 2B1Q-Signal mit einem Vorläufer.
3 zeigt einen erweiterten Entscheidungsabstand zum Erfassen eines ersten Datenbauds zu einem ersten Zeitpunkt t = t₀ in Übereinstimmung mit dem DFE-Algorithmus gemäß einer ersten Ausführungsform.
4 zeigt den erweiterten Entscheidungsabstand zum Erfassen eines nachfolgenden Datenbauds zu einem Zeitpunkt t₁ = t₀ + T gemäß der ersten Ausführungsform.
5 ist eine generische Darstellung der Entscheidungsgrenzen und der Mehrdeutigkeitsbereiche bei t = t₀ für die erste Ausführungsform.
6 zeigt einen erweiterten Entscheidungsabstand zum Erfassen eines ersten Datenbauds zu einem ersten Zeitpunkt t = t₀ in Übereinstimmung mit dem DFE-Algorithmus gemäß einer zweiten Ausführungsform.
7 zeigt den erweiterten Entscheidungsabstand zum Erfassen eines nachfolgenden Datenbauds zu einem Zeitpunkt t₁ = t₀ + T gemäß der zweiten Ausführungsform.
8 ist eine generische Darstellung der Entscheidungsgrenzen und der Mehrdeutigkeitsbereiche bei t = t₀ für die zweite Ausführungsform.
9 ist ein Blockschaltplan einer Schaltungsimplementierung der zweiten Ausführungsform.
Im Ergebnis der oben erörterten Kanalwirkung enthält in einem digitalen Datenempfänger ein empfangener Abtastwert s(n) eine Störung, die eine Linearkombination aus allen übertragenen Daten ist. Folglich gilt Gleichung (1):
wobei a_k einen Abtastwert der gesamten Kanalantwort a(t) repräsentiert, die die Beiträge vom Sender, vom Empfänger und der Übertragungsleitung enthält, während v(n) das Rauschen repräsentiert, das mit den Daten b_k unkorreliert ist (d. h., b_k sind die Informationsdaten im 2B1Q-Format, b_k = ± 1, ± 3).
Das Rauschen v(n) enthält alle Beiträge vom thermischen Rauschen in der Schaltung, das Nahnebensprechen (NEXT) und das Nahecho.
Der erste Term der Gleichung (1) (d. h. a₀b₀) ist der gewünschte Signalterm, in dem die Signalleistung durch a₀ repräsentiert wird, während b₀ die aktuellen Daten im 2B1Q-Format (b₀ = ± 1, ± 3) sind. Für die beste Empfangsleistung (d. h. einen hohen SNR) ist erforderlich, daß a₀ so groß wie möglich ist. Weil a₀ aus der gesamten Kanalantwort a(t) abgetastet wird, damit ein Taktalgorithmus effektiv ist, sollte sich a₀ an der Spitzenposition von a(t) befinden. Wenn sich jedoch a₀ an der Spitze von a(t) befindet, sind andere Annahmen für den DFE des Standes der Technik verletzt. Eine dieser Annahmen ist, daß der Vorläufer von a_k (k < 0) nicht klein genug sein kann, um ignoriert zu werden. In den bekannten DFE-Algorithmen werden die nachträglich empfangenen Daten verwendet, um den Beitrag des Nachläufers zur ISI zu löschen. Es gibt jedoch keinen Weg, um die zukünftigen Daten vorherzusagen, um die Vorläufer-ISI zu löschen.
Bei einem 2B1Q-Signal besitzen die empfangenen Daten vier mögliche Pegel: ± a₀ und ± 3a₀. Der optimale Entscheidungsbereich ist in 1 gezeigt. Die maximale Rauschamplitude für die fehlerfreie Erfassung beträgt v(n) < a₀. Dies basiert auf der Annahme, daß die gesamte Nachläufer-ISI gelöscht worden ist und daß der Vorläufer a_–1 0 ist. Wenn die ganze Nachläufer-ISI gelöscht worden ist, wird das Signal zu:
Wenn a_–1 ≠⁣ 0 gilt, lautet unter der Annahme, daß die anderen Vorläuferterme außer dem ersten klein genug sind, um ignoriert zu werden, das Signal nach der Löschung der Nachläufer-ISI s₀(n) = a₀b₀ + a_–1b_–1 + v(n). Wird als ein Beispiel b₀ = 1 angenommen, gibt es, weil b_–1 einer der vier Werte ± 1, ± 3 sein kann, vier mögliche Positionen (nicht nur eine) für das Signal s₀(n), wie in 2 gezeigt ist. Die minimale Entfernung zwischen all diesen Signalpositionen und der Entscheidungsgrenze (0 und 2a₀ in dem Beispiel nach 2) wird hierin als die Entscheidungsentfernung bezeichnet. In dem Beispiel nach 2 beträgt die Entscheidungsentfernung a₀ – 3a_–1, was bedeutet, daß die maximal tolerierbare Rauschamplitude v(n) für die fehlerfreie Erfassung a₀ – 3a_–1 beträgt, die kleiner als a₀ ist, wie in 1 gezeigt ist. Die beste Abtastposition für a₀ ist dort, wo |a(t)| – 3|a(t – T)| maximiert ist, (aber nicht |a(t)|). Es ist selbstverständlich, daß infolge der Existenz des Vorläufers a_–1 die maximal tolerierbare Rauschamplitude von |a₀| auf |a₀| – 3|a_–1| vermindert ist.
Wenn jedoch zwei DFE-Algorithmen vorhanden sind, vergrößert jeder von ihnen die Entscheidungsentfernung, wenn Vorläuferdaten vorhanden sind.
In den bekannten DFEs werden die bekannten Daten b_k (k > 0) verwendet, um den ISI-Beitrag in Gleichung (1) zu löschen. Weil das zukünftige Baud b_–1 nach der Trainingsperiode dem Empfänger unbekannt ist, kann die Vorläufer-ISI nicht gelöscht werden, selbst wenn a_–1 durch die Trainingsperiode bekannt ist. Es ist jedoch erkannt worden, daß die Entscheidungsentfernung durch Erweiterung der Entscheidungsgrenze vergrößert werden kann. Als Beispiel wird für die Entscheidungsgrenze zwischen b₀ = 1 und b₀ = –1 die Entscheidungsentfernung auf a₀ – 3a_–1 + I vergrößert, falls die Entscheidungsgrenze für b₀ = 1 von 0 auf –I und für b₀ = –1 von 0 auf I erweitert wird (siehe 3).
Nun teilen sich b₀ = 1 und b₀ = –1 den gleichen Bereich von –I bis I. Dieser Bereich wird hierin als der Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich bezeichnet. Wenn ein Signal in den Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich fällt, ist durch den DFE-Algorithmus eine zweite Entscheidung erforderlich. Unter der Annahme a0 – 3a–1 > 0, mit (a0 > 0, a–1 > 0) (2)wird der Wert I als I = a_–1 gewählt, so daß –I der Mittelpunkt zwischen –a₀ + a_–1 und a₀ – 3a_–1 ist. Sei
dann ist die Baudentscheidung wie folgt:

1. Bei t = t₀ kann, falls nach einer normalen DFE-Operation, um die Nachläufer-ISI zu beseitigen, die Entfernung zwischen dem empfangenen Signal s₀(n) und der Entscheidungsgrenze in 1 (die Grenze ist im obigen Beispiel 0) größer als I(I = a_–1 ) ist, eine richtige Entscheidung für das Baud b₀ unter der Annahme |v(n)| < a₀ – 2a_–1 getroffen werden. Eine Mehrdeutigkeit tritt auf, falls die Entfernung zwischen dem empfangenen Signal und der Entscheidungsgrenze (0 im obigen Beispiel) kleiner als I ist, (d. h., falls das Signal in den in 3 gezeigten Bereich [–I, I] fällt). Unter der Annahme, daß |v(n)| < a₀ – 2a_–1 gilt, gibt es zwei mögliche Lösungen für b₀, von denen jede einem speziellen b_–1-Wert entspricht. Es gilt b₀ = –1, b_–1 = 3 und b₀ = 1, b_–1 = –3, die jede die Lösungen am nächsten zu der Entscheidungsgrenze repräsentieren. Wenn eine Mehrdeutigkeit auftritt, werden diese zwei möglichen Lösungen beibehalten, wobei die Baudentscheidung zu dem Zeitpunkt t₀ + T verschoben wird, zu dem das nächste Baud ankommt.
2. Bei t = t₀ + T ist b₁ das b₀ vom Zeitpunkt t₀, während b₀ das b_–1 von dem Zeitpunkt t₀ ist. Falls bei t = t₀ keine Mehrdeutigkeit aufgetreten ist, kehrt der Algorithmus zum Schritt 1 zurück. Ansonsten werden die ISI-Beiträge aus allen bekannten Daten bk (k > 1) berechnet und dann durch Subtraktion aus dem Eingangssignal beseitigt. Wird dasselbe Beispiel fortgesetzt, bei dem das Signal bei t = t₀ in den Bereich [–I, I] fällt, können zum Zeitpunkt t = t₀ + T b₁ und b₀ nur zwei mögliche Wertepaare annehmen: b₁ = –1, b₀ = 3 und b₁ = 1, b₀ = –3. Beim nächsten ankommenden Baud b_–1 gibt es acht mögliche Positionen für die Daten s₁(n) = (a₁b₁ + a₀b₀ + a_–1b_–1 ), wie in 4 gezeigt ist. Die Entscheidungsgrenze wird deshalb in die Mitte von –3a₀ + a₁ + 3a_–1 und 3a₀ – a₁ – 3a_–1 gesetzt, die 0 ist. Falls das Signal auf der linken Seite der Grenze liegt, gilt b₁ = 1. Ansonsten gilt b₁ = –1. Aus 4 beträgt die sekundäre Entscheidungsentfernung 3a₀ – a₁ – 3a_–1. Falls 3a0 – a1 – 3a–1 > a0 – 2a–1 oder 2a0 > a1 + a–1 (3)gilt, trifft der DFE für b₁ eine richtige Entscheidung, falls |v(n)| < a₀ – 2a_–1 gilt, d. h.

Nachdem b₁ bestimmt worden ist, kehrt der Algorithmus zum Schritt 1) für die Erfassung von b₀ zurück. In den obigen Ableitungen ist angenommen, daß a₀, a_–1 und a₁ positive Zahlen sind. Ansonsten sollten ihre Absolutwerte statt dessen verwendet werden.
Im allgemeinen sind alle Entscheidungsgrenzen und die Mehrdeutigkeitsbereiche bei t = t₀ so, wie es in 5 gezeigt ist. Wenn zwischen b₀ = k und b₀ = k + 2 (k = –3, –1 oder 1) eine Mehrdeutigkeit auftritt, ist (k + 1)a₁ die Entscheidungsgrenze für die sekundäre Entscheidung. Mit anderen Worten, bei t = t₀ + T ist b₁ (das zum Zeitpunkt t₀ das unentschiedene b₀ ist) durch
zu bestimmen. In der obenbeschriebenen Ausführungsform des DFEs wird die Entscheidungsentfernung von |a₀| – 3|a_–1| auf |a₀| – 2|a_–1| vergrößert, wobei die Beschränkungen für die Kanäle durch die Gleichungen (2) und (3) gegeben sind.
In 3 kann, falls der Wert von I weiter vergrößert werden kann, die Entscheidungsentfernung oder der Erfassungs-SNR ebenfalls weiter vergrößert werden. Wird abermals als Beispiel die Grenze zwischen b₀ = 1 und b₀ = –1 verwendet, wird I = 2a_–1 so gesetzt, daß I in der Mitte von a₀ + a_–1 und –a₀ + 3a_–1 liegt, während –I in der Mitte von a₀ – 3a_–1 und –a₀ – a_–1 liegt (siehe 6). Die entsprechenden Erfassungsprozeduren sind wie folgt:

1. Zum Zeitpunkt t = t₀ gibt es, falls sich nach dem normalen DFE-Algorithmus zum Löschen der Nachläufer-ISI das empfangene Signal s₀(n) außerhalb des Mehrdeutigkeitsbereichs befindet, eine richtige Baudentscheidung für b₀. Wenn das Signal in den Mehrdeutigkeitsbereich fällt, z. B. in den Bereich [–I, I], (I = 2a_–1), tritt eine Mehrdeutigkeit auf. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Mehrdeutigkeitsbereich in zwei Teile geteilt. Falls sich das Signal im Bereich [0, I] befindet, gibt es, solange wie das Rauschen wie |v(n)| < |a₀| – |a_–1| begrenzt ist, drei mögliche Werte für b₀ und b_–1. Diese Positionen sind {b₀ = –1, b_–1 = 3}, {b₀ = 1, b_–1 = –3} und {b₀ = 1, b_–1 = –1}. Falls sich das Signal in dem Bereich [–I, 0] befindet, sind die drei möglichen Werte für b₀ und b_–1 {b₀ = –1, b_–1 = 1}, {b₀ = –1, b_–1 = 3} und {b₀ = 1, b_–1 = –3}. Wenn eine Mehrdeutigkeit auftritt, wird die aktuelle Baudentscheidung bis zur Ankunft des nächsten Bauds verschoben.
2. Bei t = t₀ + T wiederholt der Algorithmus den Schritt 1, falls bei t = t₀ keine Mehrdeutigkeit auftritt. Ansonsten wird die Baudentscheidung zuerst für b₁ getroffen. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß sich das Signal bei t = t₀ in dem Mehrdeutigkeitsbereich [0, 2a_–1] befand, gibt es zum Zeitpunkt t = t₀ + T drei mögliche Werte für b₀ und b₁, die {b₁ = –1, b₀ = 3}, {b₁ = 1, b₀ = –3} und {b₁ = 1, b₀ = –1} lauten. Mit dem nächsten ankommenden Baud b_–1, das außerdem vier mögliche Werte besitzt, gibt es insgesamt zwölf mögliche Positionen für s₁(n) = a₁b₁ + a₀b₀ + a_–1b_–1, wie in 7 gezeigt ist. Um den Wert für b₁ zu bestimmen, wird die Entscheidungsgrenze auf a₀ gesetzt, das sich in der Mitte von –a₀ + a₁ + 3a_–1 und 3a₀ – a₁ – 3a_–1 befindet. Die Entscheidungsentfernung beträgt gemäß 7 2|a₀| – |a₁| – 3|a_–1|. Falls 2|a0| – |a1| – 3|a–1| > |a0| – |a–1| oder |a0| > |a1| + 2|a–1| (4)gilt, kann für b₁ eine richtige Entscheidung getroffen werden, falls |v(n)| < a₀ – a_–1 gilt, d. h.
und der Algorithmus kehrt zum Schritt 1) für die Erfassung von b₀ zurück.

Für allgemeine Fälle ist der Entscheidungsbereich der gleiche wie in 5 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß nun jeder Mehrdeutigkeitsbereich in zwei Teile geteilt ist, die in 8 durch d = 0 bzw. d = 1 dargestellt sind. Falls bei t = t₀ eine Mehrdeutigkeit zwischen b₀ = k und b₀ = k + 2 (k = –3, –1 oder 1) auftritt, wird (bei t = t₀ + T) mit einem Wert von d (d = 0 oder 1) die Grenze für die sekundäre Entscheidung (k + 1)a₁ + (2d – 1)a₀ betragen, d. h.
Nun wird die Entscheidungsentfernung auf |a₀| – |a_–1| weiter vergrößert, wobei die erforderlichen Beschränkungen durch die Gleichungen (2) und (4) gegeben sind. Die beste Abtastposition ist diejenige, die |a(t)| – |a(t – T)| maximiert.
Während der Trainingsperiode arbeitet der modifizierte DFE-Algorithmus der vorliegenden Erfindung genauso wie die wohlbekannten DFE-Algorithmen des Standes der Technik, mit der Ausnahme, daß das zukünftige Baud berücksichtigt wird. Alle übertragenen Bauds sind während der Trainingsperiode bekannt, wobei es keine Schwierigkeit gibt, das zukünftige Baud zu erhalten. Nach der Trainings periode sind einige Modifikationen in dem DFE erforderlich, wie im folgenden erörtert ist.
9 zeigt das Implementierungsdiagramm für den modifizierten DFE-Algorithmus gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Implementierung der ersten Ausführungsform ist identisch, mit Ausnahme, daß einige Parameterberechnungen modifiziert sind, wobei dieses für einen Durchschnittsfachmann selbstverständlich sein würde, der die vorausgehende Beschreibung der ersten Ausführungsform gelesen hat. Um die zeitliche Bewegung des Signals besser zu veranschaulichen, wird eine Schreibweise verwendet, die sich von der in den vorhergehenden Abschnitten dieser Beschreibung verwendeten geringfügig unterscheidet. Alle Parameter sind mit der Tiefstellung t oder t – 1 dargestellt, die den Parameter zum Zeitpunkt t oder t – T repräsentieren (z. B. b_t–1, b_t und b_t+1 repräsentieren die Daten zum Zeitpunkt t – T, t und t + T).
In 9 ist s(t) das Eingangssignal, wobei die DFE-Koeffizienten mit dem Fehlersignal e(t) angepaßt werden:
Die Ausgabe s₁(t) aus dem DFE-Block 1 enthält jedoch nur einen Teil der ISI-Schätzung, d. h.
Die Koeffizienten a₁, a₀, a_–1 werden aus dem DFE-Block 1 ausgegeben, während ihre Beiträge zum ISI in einer nachfolgenden Stufe berechnet werden, wie im folgenden erörtert ist. Der Hauptentscheidungsblock 3 erzeugt die aktuelle Baudschätzung (vier Pegel von b_t) entsprechend einer gegebenen Erfassungsgrenze, wobei m_t ein Indikator für die Mehrdeutigkeit ist. Falls m_t = 0 gilt, gibt es keine Mehrdeutigkeit, während, falls m_t = 1 gilt, eine Mehrdeutigkeit für die aktuellen Ausgangsdaten b_t existiert. Wenn eine Mehrdeutigkeit existiert, ist, abhängig von der Signalposition, d_t entweder 0 oder 1, wie in 8 gezeigt ist.
Eine Komparatorschaltung 5 erzeugt eine "1"-Ausgabe, falls die Schwelle C_t–1 größer als e₁(t) ist. Ansonsten ist die Ausgabe aus dem Komparator 5 gleich 0. Die Funktion des Komparators 5 besteht darin, zu bestimmen, ob b_t–1 gleich K oder K + 2 ist, wenn bei t = t₀ eine Mehrdeutigkeit auftritt, wobei K = b_t–1 – 2d_t–1 der kleinere der zwei möglichen Werte von b_t–1 auf den zwei Seiten des Mehrdeutigkeitsbereichs ist (siehe 2–8). Ein Multiplexer 7 gibt die Daten von dem oberen Eingangsanschluß (Anschluß 0) aus, falls m_t–1 = 0 gilt, (d. h. es tritt keine Mehrdeutigkeit in der vorhergehenden Baudentscheidung auf), was zu dem direkten Durchgang von b_t–1 äquivalent ist. Ansonsten tritt eine Mehrdeutigkeit in der vorhergehenden Baudentscheidung auf, wobei die Ausgabe des Multiplexers 7 der untere Eingangsanschluß (Anschluß 1) ist. Unter derartigen Umständen ist die Ausgabe das neu berechnete b_t–1. Der Wert b_t–1 wird mit dem Koeffizienten a₁ multipliziert, wobei das Produkt dieser Multiplikation den letzten Nachläufer-ISI-Term repräsentiert, der dann von dem Fehlersignal e₁(t) subtrahiert wird, um ein weiteres Fehlersignal e₂(t) zu liefern, das die Eingabe in den Hauptentscheidungsblock 3 ist.
Der Block 9 berechnet den Wert von C_t, wenn m_t = 1 gilt: Ct = (bt – 2dt + 1)a1 + (2dt – 1)a0. (6)
Der Block 11 berechnet den ISI-Beitrag aus a₀, a_–1. Seine Ausgabe ist a0bt–1 + a–1bt.
In der Gleichung (5) erfordert die Fehlerberechnung das zukünftige Baud b_t+1. Es gibt keine Schwierigkeit, das zukünftige Baud b_t+1 während der Trainingsperiode bereitzustellen, wenn alle Bauds bekannt sind. Während der normalen Datenübertragung ist das zukünftige Baud jedoch unbekannt. Deshalb wird die Anpassung um ein Baud verzögert, was zu:
führt. Der Vorzeichenanpassungsalgorithmus wird wie ak = ak + μe(t – T) sgn(bt–k–1)modifiziert, wobei μ eine adaptive Konstante ist.
Die Anpassung und die Blöcke 5, 7 und 9 werden durch den Mehrdeutigkeitsindikator m_t gesteuert. Wenn eine Mehrdeutigkeit auftritt, wird die Anpassung angehalten, während der Betrieb der Blöcke 5 bis 9 beginnt. Schließlich wird, verursacht durch die Mehrdeutigkeit der aktuellen Bauderfassung, die Datenausgabe um ein Baud verzögert (d. h., die Ausgabe ist b_t–1 anstatt b_t).
In der oben dargelegten DFE-Anpassung werden die Daten b_t verwendet, die eine Mehrdeutigkeit aufweisen können (d. h. ihr Wert kann nicht immer richtig sein). Irgendein Fehler in b_t wird einen weiteren Fehler in e(t – T) und folglich in der Anpassung verursachen. Um eine genaue Anpassung zu sichern, kann es vorteilhaft sein, die Anpassung um eine weitere Baudperiode zu verzögern, wobei in diesem Fall e(t – 2T) verwendet wird, so daß die Gleichung (7) zu ak = ak + μe(t – 2T) sgn(bt–k–2) (8)wird. Simulationen haben gezeigt, daß eine geringfügige SNR-Verbesserung durch die Verzögerung der Anpassung um eine weitere Baudperiode erreicht wird, wie hierin dargelegt ist.
Um während des normalen Datenempfangs die Möglichkeit der falschen Koeffizientenanpassung weiter zu vermeiden, kann eine Schwelle von |a₀| – |a_–1| gesetzt werden (d. h. die gleiche wie die Entscheidungsentfernung), so daß die Anpassung nur ausgeführt wird, wenn |e(t – 2T)| kleiner als diese Schwelle ist. Auf diese Weise wird die Anpassung automatisch angehalten, wenn ein Entscheidungsfehler erfaßt wird.

Claims

Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer zum Bestimmen eines Datenwertes in einem empfangenen Signalabtastwert s(t) bei Auftreten einer Intersymbolstörung (ISI) mit einem DFE-Block zum Erzeugen eines Signals s₁(t), das ein Schätzwert von allen mit Ausnahme eines letzten Nachläufer-ISI-Terms ist, und zum Erzeugen der Koeffizienten a_–1, a₀ und a₁; einem ersten Subtrahierer zum Subtrahieren des Signals s₁(t) von dem empfangenen Signalabtastwert s(t) und zum Erzeugen eines Fehlerabtastwertes e₁(t) als Antwort; einem zweiten Subtrahierer zum Subtrahieren des letzten Nachläufer-ISI-Terms von dem Fehlerabtastwert e₁(t) und zum Erzeugen eines weiteren Fehlerabtastwertes e₂(t) als Antwort; einem Hauptentscheidungsblock zum Empfangen des weiteren Fehlerabtastwertes e₂(t) und zum Erzeugen eines aktuellen Schätzwertes des Datenwertes und eines Mehrdeutigkeitsindikators m_t in dem aktuellen Datenwert als Antwort; und einem sekundären Entscheidungsblock zum Empfangen des Fehlerabtastwertes e₁(t), dem Empfangen und Verzögern des aktuellen Schätzwertes des Datenwertes und des Mehrdeutigkeitsindikators m_t, wodurch sich ein vorhergehender Schätzwert des Datenwertes und ein vorhergehender Mehrdeutigkeitsindikator m_t–1 ergeben, und zum Erzeugen einer adaptiven Entscheidungsschwelle (C_t–1) basierend auf dem vorhergehenden Schätzwert des Datenwertes als Antwort und (i) im Fall, daß der vorhergehende Mehrdeutigkeitsindikator m_t–1 keine Mehrdeutigkeit anzeigt, zum Ausgeben des vorhergehenden Schätzwertes des Datenwertes, und (ii) im Fall, daß der vorhergehende Mehrdeutigkeitsindikator m_t–1 eine Mehrdeutigkeit anzeigt, zum Modifizieren des vorhergehenden Schätzwertes des Datenwertes basierend auf einem Vergleich zwischen dem Fehlerabtastwert e₁(t) und der adaptiven Entscheidungsschwelle C_t–1; und einem ISI-Berechnungsblock zum Empfangen des aktuellen Schätzwertes des Datenwertes, des vorhergehenden Schätzwertes des Datenwertes, der Koeffizienten a_–1 und a₀ und einer verzögerten Version des weiteren Fehlerabtastwertes e₂(t) und zum Erzeugen eines endgültigen Fehlersignals e(t – T) als Antwort, in dem die Signalbeiträge von dem aktuellen Schätzwert des Datenwertes, der Nachläufer-ISI und einem letzten Vorläufer-ISI-Term subtrahiert worden sind, um die Koeffizienten anzupassen.
Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer nach Anspruch 1, wobei der sekundäre Entscheidungsblock umfaßt: einen Komparator zum Vergleichen des Fehlerabtastwertes e₁(t) mit der adaptiven Entscheidungsschwelle C_t–1, wenn der vorhergehende Mehrdeutigkeitsindikator m_t–1 = 1 ist, wodurch angezeigt wird, daß der Signalabtastwert s(t) innerhalb eines Mehrdeutigkeitsbereichs zwischen den Datenwerten liegt, und zum Erzeugen einer Ausgabe des Wertes, der gleich 1 ist, falls C_t–1 > e₁(t), und ansonsten zum Erzeugen einer Ausgabe eines Wertes, der gleich 0 ist; einen ersten Vervielfacher zum Verdoppeln der Ausgabe des Komparators; eine erste Verzögerung zum Empfangen und Verzögern eines Positionsindikatorwertes d_t um eine Abtastperiode, wobei der Indikatorwert abhängig von der Position des Signalabtastwertes s(t) innerhalb des Mehrdeutigkeitsbereichs entweder 0 oder 1 ist; einen zweiten Vervielfacher zum Verdoppeln des über die erste Verzögerung verzögerten Positionsindikatorwertes; eine zweite Verzögerung zum Empfangen und Verzögern eines vorhergehenden Datenwertes b_t um eine Abtastperiode, was zu einem Signal b_t–1 führt; einen zweiten Subtrahierer zum Subtrahieren des durch den zweiten Vervielfacher verdoppelten Positionsindikatorwertes von dem über die zweite Verzögerung verzögerten vorhergehenden Datenwert, und zum Ausgeben einer weiteren, mit K bezeichneten Variable als Antwort, wobei K = b_t–1 – 2d_t–1 gilt; einen Summierer zum Addieren der weiteren Variable K und der Ausgabe aus dem ersten Vervielfacher und zum Erzeugen eines Ausgangssummensignals des Wertes K, falls der Ausgangswert des Komparators 0 ist, und eines Wertes K + 2, falls der Ausgangswert des Komparators 1 ist; eine Torschaltung, die einen Steuereingang zum Empfangen des vorhergehenden Mehrdeutigkeitsindikators m_t–1, einen ersten Dateneingang zum Empfangen des um eine Abtastperiode verzögerten vorhergehenden Datenwertes b_t und einen zweiten Dateneingang zum Empfangen des Ausgangssummensignals umfaßt und, falls m_t–1 = 0 keine Mehrdeutigkeit in einer vorhergehenden Bitentscheidung anzeigt, das Signal b_t–1 direkt ausgibt, und, falls m_t–1 = 1 eine Mehr deutigkeit in der vorhergehenden Bitentscheidung anzeigt, das Summensignal direkt ausgibt; einen weiteren Vervielfacher zum Multiplizieren der Ausgabe aus der Torschaltung mit dem von dem DFE-Block empfangenen a₁ und zum Erzeugen des letzten Nachläufer-ISI-Terms zur Eingabe in den ersten Subtrahierer als Antwort.
Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptentscheidungsblock zum Erfassen eines aktuellen Datenbits b₀ in einem empfangenen Abstastwert
ausgestaltet ist, wobei a_k einen Abtastwert der gesamten Kanalantwort repräsentiert, v(n) das Rauschen repräsentiert, das mit den Daten unkorreliert ist, während a₀ die Signalleistung des aktuellen Datenbits repräsentiert, wobei der Hauptentscheidungsblock ferner ausgestaltet ist zum Erweitern einer anfänglichen Entscheidungsgrenze von 0 nach –a_–1 zum Erfassen von b₀ = 1 und nach a_–1 zum Erfassen von b₀ = –1, was zu einem Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen –a_–1 und a_–1 führt; falls zu einem Zeitpunkt t = t₀|s₀(n)| > a_–1 gilt, Wählen entweder von +1 oder von –1 für b₀ ohne Mehrdeutigkeit, wobei |v(n)| < a₀ – 2a_–1 gilt; und falls zu einem Zeitpunkt t = t₀|s₀(n)| < a_–1 gilt, so daß der empfangene Signalabtastwert in den Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich fällt, (i) Beibehalten einer ersten möglichen Lösung als b₀ = –1, b_–1 = 3 und einer zweiten möglichen Lösung als b₀ = 1, b_–1 = –3, und (ii) zu einem Zeitpunkt t = t₁, falls s₁(n) < 0 gilt, Setzen von b₁ = 1, was zu b₀ = 1 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und Abrufen des zum Zeitpunkt t = t₀ beibehaltenen b_–1 = –3 und Setzen von b₀ = –3 als Antwort, und, falls s₁(n) > 0 gilt, Setzen von b₁ = –1, was zu b₀ = –1 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und Abrufen des zum Zeitpunkt t = t₀ beibehaltenen b_–1 = 3 und Setzen von b₀ = 3 als Antwort.
Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptentscheidungsblock zum Erfassen eines aktuellen Datenbits b₀ in einem empfangenen Abtastwert
ausgestaltet ist, wobei a_k einen Abtastwert der gesamten Kanalantwort repräsentiert, v(n) das Rauschen repräsentiert, das mit den Daten unkorreliert ist, während a₀ die Signalleistung des aktuellen Datenbits repräsentiert, wobei der Hauptentscheidungsblock ferner ausgestaltet ist zum Erweitern einer zentralen Entscheidungsgrenze von 0 nach –a_–1 zum Erfassen von b₀ = 1 und nach a_–1 zum Erfassen von b₀ = –1, was zu einem zentralen Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen –a_–1 und a_–1 führt; Erweitern einer ersten benachbarten Entscheidungsgrenze von –2a₀ nach –2a₀ – a_–1 zum Erfassen von b₀ = –1 und nach –2a₀ + a_–1 zum Erfassen von b₀ = –3, was zu einem ersten benachbarten Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen –2a₀ – a_–1 und –2a₀ + a_–1 führt; Erweitern einer zweiten benachbarten Entscheidungsgrenze von 2a₀ nach 2a₀ + a_–1 zum Erfassen von b₀ = 1 und nach 2a₀ – a_–1 zum Erfassen von b₀ = 3, was zu einem zweiten benachbarten Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen 2a₀ – a_–1 und 2a₀ + a_–1 führt; falls zum Zeitpunkt t = t₀ erfaßt wird, daß der Signalabtastwert außerhalb jedes der Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereiche liegt, Wählen entweder von +1, von –1, von +3 oder von –3 für b₀ ohne Mehrdeutigkeit, wobei |v(n)| < a₀ – 2a_–1 gilt; und falls zu einem Zeitpunkt t = t₀ festgestellt wird, daß der Signalabtastwert in einen der Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereiche zwischen b₀ = i und b₀ = i + 2 fällt, wobei i entweder gleich –3, –1 oder 1 ist, (i) Beibehalten einer ersten möglichen Lösung als b₀ = i, b_–1 = 3 und einer zweiten möglichen Lösung als b₀ = i + 2, b_–1 = –3, und (ii) zu einem Zeitpunkt t = t₁, falls s₁(n) < (i + 1)a₁ gilt, Setzen von b₁ = i + 2, was zu b₀ = i + 2 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und Abrufen des zum Zeitpunkt t = t₀ beibehaltenen b_–1 = –3 und Setzen von b₀ = –3 als Antwort, und, falls s₁(n) > (i + 1)a₁ gilt, Setzen von b₁ = i, was zu b₀ = i zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und Abrufen des zum Zeitpunkt t = t₀ beibehaltenen b_–1 = 3 und Setzen von b₀ = 3 als Antwort.
Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptentscheidungsblock zum Erfassen eines aktuellen Datenbits b₀ in einem empfangenen Abtastwert
ausgestaltet ist, wobei a_k einen Abtastwert der gesamten Kanalantwort repräsentiert, v(n) das Rauschen repräsentiert, das mit den Daten unkorreliert ist, während a₀ die Signalleistung des aktuellen Datenbits repräsentiert, wobei der Hauptentscheidungsblock ausgestaltet ist zum Erweitern einer anfänglichen Entscheidungsgrenze von 0 nach –2a_–1 zum Erfassen von b₀ = 1 und nach 2a_–1 zum Erfassen von b₀ = –1, was zu einem Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen –2a_–1 und 2a_–1 führt; falls zu einem Zeitpunkt t = t₀ |s₀(n)| > 2a_–1 gilt, Wählen entweder von +1 oder von –1 für b₀ ohne Mehrdeutigkeit, wobei |v(n)| < a₀ – a_–1 gilt; und falls zu einem Zeitpunkt t = t₀ |s₀(n)| < 2a_–1 gilt, so daß der empfangene Signalabtastwert in den Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich fällt, (i) falls 0 ≤ s₀(n) ≤ 2a_–1 gilt, Beibehalten von drei ersten Paaren möglicher Lösungen als {b₀ = –1, b_–1 = 3}, {b₀ = 1, b_–1 = –3} und {b₀ = 1, b_–1 = –1}, und (ii) zu einem Zeitpunkt t = t₁, falls s₁(n) < |a₀| gilt, Setzen von b₁ = 1, was zu b₀ = 1 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und, falls s₁(n) > |a₀| gilt, Setzen von b₁ = –1, was zu b₀ = –1 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und (i'), falls –2a_–1 ≤ s₀(n) ≤ 0 gilt, Beibehalten von drei zweiten Paaren möglicher Lösungen als {b₀ = –1, b_–1 = 1}, {b₀ = 1, b_–1 = –3} und {b₀ = –1, b_–1 = –3}, und (ii'), zum Zeitpunkt t = t₁, falls s₁(n) < |a₀| gilt, Setzen von b₁ = 1, was zu b₀ = 1 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und, falls s₁(n) > |a₀| gilt, Setzen von b₁ = –1, was zu b₀ = –1 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist.
Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptentscheidungsblock zum Erfassen eines aktuellen Datenbits b₀ in einem empfangenen Abtastwert
ausgestaltet ist, wobei a_k einen Abtastwert der gesamten Kanalantwort repräsentiert, v(n) das Rauschen repräsentiert, das mit den Daten unkorreliert ist, während a₀ die Signalleistung des aktuellen Datenbits repräsentiert, wobei der Hauptentscheidungsblock ausgestaltet ist zum Erweitern einer zentralen Entscheidungsgrenze von 0 nach –2a_–1 zum Erfassen von b₀ = 1 und nach 2a_–1 zum Erfassen von b₀ = –1, was zu einem zentralen Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen –2a_–1 und 2a_–1 führt; Erweitern einer ersten benachbarten Entscheidungsgrenze von –2a₀ nach –2a₀ – 2a_–1 zum Erfassen von b₀ = –1 und nach –2a₀ + 2a_–1 zum Erfassen von b₀ = –3, was zu einem ersten benachbarten Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen –2a₀ – 2a_–1 und –2a₀ + 2a_–1 führt; Erweitern einer zweiten benachbarten Entscheidungsgrenze von 2a₀ nach 2a₀ + 2a_–1 zum Erfassen von b₀ = 1 und nach 2a₀ – 2a_–1 zum Erfassen von b₀ = 3, was zu einem zweiten benachbarten Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereich zwischen 2a₀ – 2a_–1 und 2a₀ + 2a_–1 führt; falls zum Zeitpunkt t = t₀ erfaßt wird, daß der Signalabtastwert außerhalb jedes der Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereiche liegt, Wählen entweder von +1, von –1, von +3 oder von –3 für b₀ ohne Mehrdeutigkeit, wobei |v(n)| < a₀ – a_–1 gilt; und falls zu einem Zeitpunkt t = t₀ festgestellt wird, daß der Signalabtastwert in einen der Entscheidungs-Mehrdeutigkeitsbereiche zwischen b₀ = i und b₀ = i + 2 fällt, während ein Positionsindikatorwert d_t entweder 0 oder 1 ist, wobei i entweder gleich –3, –1 oder 1 ist, (i) Beibehalten erster möglicher Lösungspaare für d_t = 0 als {b₀ = i, b_–1 = 1}, {b₀ = i, b_–1 = 3}, {b₀ = i + 2, b_–1 = –3}; und zweiter möglicher Lösungspaare für d_t = 1 als {b₀ = i, b_–1 = 3}, {b₀ = i + 2, b_–1 = –3} und {b₀ = i + 2, b_–1 = –1}; und (ii) zu einem Zeitpunkt t = t₁ , falls s₁(n) < (i + 1)a₁ + (2d – 1)a₀ gilt, Setzen von b₁ = i + 2, was zu b₀ = i + 2 zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist, und falls s₁(n) > (i + 1)a₁ + (2d – 1)a₀ gilt, Setzen von b₁ = i, was zu b₀ = i zum Zeitpunkt t = t₀ äquivalent ist.