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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen adaptiven Kanalentzerrer, der
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 einen vom Ausgang eines Datensymbolentscheiders
auf einen dem Datensymbolentscheider vorgeschalteten Summierer zurückgeführten Rückkopplungszweig
aufweist, welcher zu jedem entschiedenen Datensymbol ein Korrektursymbol
erzeugt und die Korrektursymbole den ebenfalls dem Summierer zugeführten zu
entzerrenden Datensymbolen überlagert,
wobei jedes einzelne Korrektursymbol durch Produktbildung eines
schon entschiedenen Datensymbols mit mindestens einem Koeffizienten
entsteht.
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Ein
derartiger adaptiver Kanalentzerrer mit Entscheidungsrückkopplung – auch decision
feedback equalizer genannt und im folgenden als DFE-Entzerrer bezeichnet – ist aus
der
EP 0 218 181 A1 bekannt.
Beispielsweise bei dititaler Richtfunktübertragung mit vielstufiger
Quadraturamplitudenmodulation (z.B. 16-QAM, 64-QAM usw.) und hoher
Datenrate werden adaptive Entzerrer eingesetzt, um die durch Mehrwegeausbreitung
hervorgerufenen linearen Verzerrungen zu reduzieren. Die üblicherweise
dafür verwendeten
linearen Transversalverzerrer haben zwar ein gutes Akquisitionsverhalten
und gute Konvergenzeigenschaften, besitzen aber nur eingeschränkte Entzerrungsfähigkeiten
und führen
bei starken Kanalverzerrungen zu unerwünschter Rauschverstärkung. Dieser
Nachteil wird wie auch in der
EP 0 218 181 A1 dargelegt, durch den Einsatz
der eingangs genannten DFE-Entzerrer weitgehend umgangen.
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Bei
dem in der
EP 0 218
181 A1 beschriebenen DFE-Entzerrer wird das jeweils am
Ausgang des Entscheiders anliegende entschiedene Datensymbol mit
einem vorgegebenen Koeffizienten multipliziert. Ein digital realisierter
DFE-Entzerrer kann nur mit einer relativ niedrigen Symbolfrequenz
(Datenrate) betrieben werden, da die Verarbeitung im Rückkopplungszweig
nicht länger
als ein Symboltakt dauern darf. Die Verarbeitungszeit aller im Rückkopplungszweig
ausgeführten
Operationen stellt eine untere Schranke für den kleinstmöglichen
Symboltakt oder entsprechend für
die größtmögliche Symbolfrequenz
dar. So erlaubt die derzeit verfügbare
Technologie keine DFE-Entzerrer für breitbandige digitale Richtfunktübertragungssyteme.
Eine Methode, wie trotzdem die Vorteile eines DFE-Entzerrers genutzt
werden können,
wird in der
EP 0 218
181 B1 beschrieben. Dort werden alle Koeffizienten, deren
Laufzeitbedingungen nicht eingehalten werden können (die tatsächliche
Verarbeitungszeit des Rückkopplungszweiges übersteigt
die einzuhaltende Schleifenlaufzeit), weggelassen und nur die Koeffizienten
mit den hohen Schleifenlaufzeiten realisiert. In der Kanalimpulsantwort enthaltene
Echos, für
deren Auslöschung
eigentlich Koeffizienten mit niedrigen von DFE-Entzerrern nicht
realisierbaren Schleifenlaufzeiten zuständig wären, werden mit üblichen
Transversalentzerrern bearbeitet. Erfahrungsgemäß benötigt die gemäß
EP 0 218 181 A1 in
dem Rückkopplungszweig
ausgeführte
Produktbildung aus einem Koeffizienten und einem entschiedenen Datensymbol
die größte Verarbeitungszeit
im gesamten DFE-Entzerrer.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen adaptiven Kanalentzerrer
der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die tatsächliche
notwendige Verarbeitungszeit innerhalb des Rückkopplungszweiges so stark
verringert ist, daß er
auch für
breitbandige Übertragungssysteme
mit hoher Datensymbolfrequenz einsetzbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Vorteile der
Erfindung
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Nach
der Erfindung wird die zeitaufwendige Multiplikation zwischen Koeffizient
und entschiedenem Datensymbol nicht "on line" im Rückkopplungszweig ausgeführt, sondern
alle überhaupt
vorkommenden Produkte (Korrektursymbole) werden gleichzeitig gebildet,
bevor zu jedem aktuell entschiedenen Datensymbol ein Korrektursymbol
abgeleitet werden muß.
Die Korrekturwerte müssen
dann nur in eine Auswahlschaltung mit einer geringen Verarbeitungszeit
aus den vorliegenden Produkten ausgewählt werden.
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Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
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Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend
die Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen 1 ein Prinzipschaltbild
eines kompletten Entzerrers für
ein Datenübertragungssystem
mit QAM-Modulation und 2 ein
Blockschaltbild eines DFE-Entzerrers.
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Eine übliche,
auch in der
EP 0 218
181 A1 beschriebene Entzerrer-Struktur für QAM-modulierte
Signale ist in der
1 dargestellt.
Dabei sind sowohl im Inphase-Zweig I als auch im Quadraturphase-Zweig
Q zwei Transversalentzerrer TE vor gesehen. Einer der beiden Transversalentzerrer
im I- und im Q-Zweig ist auf den jeweils benachbarten Zweig geschaltet,
um eine Kompensation von Übersprechen
von einem auf den anderen Zweig vorzunehmen. An die Transversalentzerrer
TE schließen
sich im I- und im Q-Zweig Datensymbolentscheider ES an, welche über jeweils
zwei weiter unten näher
beschriebene DFE-Entzerrer rückgekoppelt sind.
Auch hier ist einer der zwei DFE-Entzerrer eines jeden Zweiges auf
den anderen benachbarten Zweig zurückgeführt, um Übersprechen zwischen den beiden
Zweigen zu kompensieren.
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In
der 2 ist ein DFE-Entzerrer
für z.B.
ein 64-QAM-Übertragungssystem
dargestellt. Die zu entzerrenden Datensymbole DS gelangen über einen
Summierer SU an einen Datensymbolentscheider ES. Für ein 64-QAM-System
besitzt dieser Entscheider acht Entscheidungsschwellen, so daß die an
seinem Ausgang auftretenden entschiedenen Datensymbole DSE die Werte ±1, ±3, ±5 und ±7 annehmen
können.
Die Entzerrung der Datensymbole erfolgt über einen Rückkopplungszweig, welcher die
entschiedenen Datensymbole DSE am Ausgang des Datensymbolentscheiders
ES abgreift und zu jedem entschiedenen Datensymbol DSE durch Multiplikation
mit ein oder mehreren Koeffizienten ein Korrektursymbol KS erzeugt,
das in dem Summierer SU einem zu entzerrenden Datensymbol DS überlagert
wird. Ein in den Rückkopplungszweig
eingefügtes Laufzeitglied
LG sorgt dafür,
daß das
Korrektursymbol KS um einen Symboltakt verzögert am Summierer SU anliegt.
So wird mit einem von einem zuvor entschiedenen Datensymbol DSE
abgeleiteten Korrektursymbol KS die Intersymbolinterferenz im nachfolgenden
Datensymbol DS gelöscht.
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Je
nach Grad der Modulation gibt es nur endlich viele entschiedene
Datensymbole DSE. Wie bereits oben ausgeführt, gibt es z.B. für eine 64-QAM-Modulation 8 entschiedene
Datensymbolwerte ±1, ±3, ±5 und ±7. Zu
jedem dieser entschiedenen Datensymbolwerte DSE wird außerhalb
des bezüglich
der Signalverarbeitungszeit kritischen Rückkopplungszweiges zu jedem
möglichen
entschiedenen Datensymbolwert DSE ein Korrektursymbol KS berechnet.
Jeder dieser möglichen
entschiedenen Datensymbole ±1, ±3, ±5 und ±7 wird mit
ein oder mehreren in einem Koeffizientenregister KR abgelegten Koeffizienten
multipliziert. Die Multiplikationen erfolgen für alle entschiedenen Datensymbole
DSE parallel mittels mehrerer Multiplizierer M, von denen jeder
einem der entschiedenen Datensymbole DSE zugeordnet ist. Die im
Koeffizientenregister abgespeicherten Koeffizienten werden üblicherweise
mit einem Adaptionsalgorithmus automatisch an den jeweils aktuellen Übertragungskanal
angepaßt.
Dieser an sich bekannte Adaptionsprozeß ist nicht Gegenstand der
Erfindung und wird deshalb hier nicht näher erläutert. Die genannte Vorausberechnung
der Korrektursymbole KS kann mehrere Symboltaktzeiten beanspruchen,
da sich die Koeffizienten in der Regel im Verhältnis zur Symboltaktrate relativ
langsam ändern.
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In
der Regel werden für
einen Entzerrer mehrere Koeffizienten benötigt, so daß eigentlich jeder Korrekturwert
aus der Überlagerung
mehrerer Produkte entsteht, denn das zu dem jeweiligen Korrekturwert
gehörende
Datensymbol wird mit jedem der Koeffizienten multipliziert. Der Übersichtlichkeit
halber geht das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
von nur einem Koeffizienten aus.
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Aus
den vorausberechneten Korrektursymbolen wird mittels einer Multiplexereinrichtung
MX das dem jeweils anliegenden entschiedenen Datensymbol DSE zugehörige Korrektursymbol
KS ausgewählt.
Die Multiplexereinrichtung MX besteht aus sovielen in Reihe geschalteten
Multiplexerbänken
wie das Datensymbol Bits aufweist. Bei einem 64-QRM-System weisen
die Datensymbole für
die Darstellung der acht Symbolwerte ±1, ±3, ±5 und ±7 drei Bits auf. Also besitzt
die Multiplexereinrichtung MX auch drei Multiplexerbänke, eine
für das Bit
S1, eine für
das Bit S2 und eine Multiplexerbank für das Bit S3. Jede der Multiplexerbanken
besteht aus einem oder mehreren parallelarbeitenden zweistufigen
Multiplexern; das heißt
jeder zweistufige Multiplexer kann einen von zwei an seinen Eingängen anliegendenden
Werten an seinen Ausgang durchschalten. So sind dem Bit S1 ein Multiplexer
MX11, dem Bit S2 zwei Multiplexer MX21 und MX22 und dem dritten
Bit S3 die Multiplexer MX31, MX32, MX33 und MX34 zugeordnet. In
der nachfolgenden Tabelle sind alle möglichen Datensymbolwerte eines
64-QAM-Systems und deren Binärdarstellung
aufgeführt.
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In
dieser Tabelle erscheint neben den drei Bits S1, S2 und S3 noch
ein weiteres Bit S0. Dieses Bit S0 dient zur vollständigen Dualzahldarstellung
der Symbolwerte 1 bis 7 und ist permanent "logisch 1". Weil das Bit S0 seinen Wert also nie ändert, braucht
es in einer Hardwareimplementierung auch nicht explizit verarbeitet zu
werden. In der Schaltung gemäß 2 erscheinen daher nur die
Bits S1, S2 und S3.
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An
zwei Beispielen sei hier die Funktionsweise der Multiplexereinrichtung
MX erläutert.
Liegt beispielsweise der entschiedene Datensymbolwert +7 an der
Multiplexereinrichtung MX an, so wird das Produkt aus dem Datensymbolwert
+7 und dem Koeffizienten aus dem Koeffizientenregister KR über die
Multiplexer MX34, MX22 und MX11 als Korrektursymbol KS an den Summierer
SU durchgeschaltet. Oder liegt z.B. der Datensymbolwert +5 an, so
wird das Produkt aus diesem Datensymbolwert und dem Koeffizienten über die
Multiplexer MX32, MX21 und MX11 als Korrektursymbol KS an den Summierer
SU durchgeschaltet. Gemäß der Darstellung
in 2 muß also jedes
ausgewählte
Korrektursymbol drei Multiplexer durchlaufen. Die Durchlaufzeit läßt sich
auf zwei Multiplexer verkürzen,
wenn man berücksichtigt,
daß das
Bit S3 nur eine Entscheidung über das
Vorzeichen des Datensymbolwertes enthält, das auch schon vor dem
Datensymbolentscheider ES zur Verfügung steht und für die Binärentscheidung
die Multiplexer MX31, MX32, MX33 und MX34 herangezogen werden können. Die
von dem Bit S3 gesteuerten Multiplexer können also schon geschaltet
werden, bevor die anderen Bits S1 und S2 des entschiedenen Datensymbols
DSE an der Multiplexereinrichtung MX anliegen.
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Das
zuvor geschilderte Prinzip läßt sich
problemlos auf QRM-Systeme mit anderen Stufenzahlen (16-QAM, 256-QAM
...) umsetzen. Für
ein m-QAM-System sind hierbei LD(m)/2 Multiplexerbänke zu realisieren.