DE19528072B4

DE19528072B4 - Schaltung zur Erfassung von Kabeleffekten zur automatischen Entzerrung

Info

Publication number: DE19528072B4
Application number: DE19528072A
Authority: DE
Inventors: Barry A. Beaverton McKibben
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: DE19528072A1; US5448589A

Abstract

Automatischer Entzerrer mit:
einem variablen Entzerrer (12) mit einem Eingangsanschluß zum Empfang eines digitalen Signals von einem Übertragungskanal, einem Ausgangsanschluß zum Bereitstellen eines entzerrten digitalen Signals, und einem Steueranschluß, an den eine Steuerspannung angelegt wird, die eine Entzerrungsfunktion für den variablen Entzerrer steuert, und
einer Erfassungsschaltung (14) mit einem Eingangsanschluß zum Empfang des entzerrten digitalen Signals und einem Ausgangsanschluß zum Bereitstellen der Steuerspannung, wobei die Erfassungsschaltung das Vorliegen einer Unter- oder Überentzerrung in den Übergängen des entzerrten digitalen Signals feststellt und die Steuerspannung entsprechend einstellt, wobei die Erfassungsschaltung (14) folgendes umfaßt:
eine Vorrichtung zum Modifizieren (16–20) des entzerrten digitalen Signals am Eingangsanschluß auf ein Absolutwertsignal mit einer konstanten Durchschnittsspannung;
eine Vorrichtung zum Erzeugen (22) eines Steigungssignals aus dem Absolutwertsignal, das proportional zur Steigung des Absolutwertsignals ist; und
eine Vorrichtung zum Umwandeln (24–26) des Steigungssignals in die Steuerspannung, wobei
die Vorrichtung zum Umwandeln (24–26) folgendes...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entzerrung von Übertragungskanälen, und insbesondere eine Schaltung zum Erfassen von Kabeleffekten zur Bestimmung des für eine automatische Entzerrung erforderlichen Entzerrungsgrades.
Die Entzerrung von Übertragungskanälen, häufig einfach Drahtkabel, ist im Bereich der Datenkommunikation üblich. Die gewünschte Wirkung einer Entzerrung besteht darin, den Hochfrequenzverlust des Kabels zu kompensieren, so daß die empfangene Wellenform der übertragenen Wellenform stärker gleicht. Diese Entzerrung verringert Phasen- und Amplitudenverzerrungen, die ansonsten Übertragungsfehler verursachen können. Eine feste Entzerrung kann dann zum Einsatz kommen, wenn die Art und Länge eines Kabels konstant und bekannt sind. Eine einstellbare Entzerrung kann zur manuellen Anpassung an unterschiedliche Kabellängen angewandt werden. Automatische Entzerrer bestimmen die erforderliche Entzerrung aus den kennzeichnenden Merkmalen des empfangenen Signals und variieren dann die angewandte Entzerrung entsprechend.

Aus der US 4,547,888 A ist ein adaptiver Entzerrer mit einer Steuerschaltung bekannt, wobei die Steuerschaltung als AGC-Verstärker ausgebildet ist.

Aus der EP 0 332 642 B1 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur adaptiven Entzerrung von Impulssignalen bekannt. Ein eingekoppeltes Impulssignal wird einem einstellbaren Entzerrungsnetzwerk zugeführt. Dieses Impulssignal wird am Ausgang des einstellbaren Entzerrungsnetzwerks abgegriffen und einem Impulsformer zugeführt, wobei es dort mit einem Schwellwert verglichen wird. Das Ausgangssignal des Impulsformers wird einer Analyseeinrichtung zugeführt, welche eine Zunahme einer Flankenabweichung des von den Eingangsimpulsen abgeleiteten Signals von einem Referenzsignal ermittelt und ein entsprechendes Signal an eine Umschalteinrichtung abgibt. Diese Umschalteinrichtung betätigt einen Zähler, wobei durch dessen Umschaltung eine Einstellung des einstellbaren Entzerrungsnetzwerks bewirkt werden kann. Die Änderung des Entzerrungsgrades wird durch das Zu- bzw. Abschalten von Widerständen erreicht, welche in Abhängigkeit von der Zählrichtung des Zählers zu- bzw. abgeschaltet werden.

Des Weiteren ist aus der deutschen Patentschrift DE 23 20 306 C2 ein automatischer Entzerrer für eine digitale Übertragungsanlage bekannt. Dort wird das Ausgangssignal des variablen Entzerrers des automatischen Entzerrers an einen Differenzierer übertragen, dessen differenziertes Ausgangssignal an einen Spitzenwertdetektor übertragen wird. Das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors wird an eine Steuerschaltung übertragen, welche ein Steuersignal zum Steuern des variablen Entzerrers erzeugt. Darüber hinaus ist eine Bezugsspannungsquelle mit der Steuerschaltung verbunden, wobei die durch die Steuerschaltung erzeugte Steuerspannung in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors und dem Referenzsignal der Bezugsspannungsquelle durchgeführt wird. Das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors charakterisiert dabei die Flankensteilheit des entzerrten Ausgangssignals des variablen Entzerrers, wobei das Referenzsignal die Flankensteilheit eines über ein optimal entzerrtes Kabel übertragenen Impulses charakterisiert. Die Einstellung einer Steuerspannung basiert somit auf dem Detektieren der Flankensteilheit des entzerrten Signals des variablen Entzerrers.

Verschiedene Erfassungstechniken werden gegenwärtig bei automatischen Entzerrern eingesetzt. Bei einigen Verfahren ist eine Übertragung einer Übungssequenz erforderlich, d.h. eines bekannten Signals, aus dem der Empfänger eine Filterkurve optimaler Entzerrung ableiten kann. Bei einem weiteren Verfahren wird die Amplitude des empfangenen Signals erfaßt und eine Entzerrung angelegt, um das Signal zu einer angenommenen Anfangsamplitude zurückzubringen. Bei beiden Verfahren werden gewisse Anforderungen an das übertragene Signal gestellt, entweder, daß es die Übungssequenz enthält, oder, daß es bei seiner Einspeisung immer eine genau festgelegte Amplitude hat.

Es wird daher ein Verfahren zum Erfassen der erforderlichen Entzerrung zur automatischen Entzerrung benötigt, für das keine Übungssignale oder Signale mit fester Amplitude erforderlich sind.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Schaltung bereit zum Erfassen von Kabeleffekten zur automatischen Entzerrung einer Klasse von Signalen mit Rechteckimpulsen gleicher Amplitude, die aufgrund der Übertragung über einen Kanal an den Vorderflanken allmählich ansteigen bzw. abfallen. Ein variabler Entzerrer wird am Empfänger zur Anpassung an den Kabeltyp verwendet, wobei der Entzerrer eine Übertragungsfunktion hat, die sich dem Inversen der Übertragungsfunktion des Kanals stark annähert. Der Entzerrer empfängt die übertragenen Signale und liefert eine entzerrte Wellenform. Eine Erfassungsschaltung erfaßt ein allmähliches Abfallen bzw. Ansteigen oder Überentzerrung in der vom Entzerrer entzerrten Wellenform und legt eine Rückkopplung an die Entzerrersteuerung, um die angelegte Entzerrung zur Minimierung der erfaßten Abweichung zu erhöhen bzw. zu verringern. Die Erfassungsschaltung verstärkt die entzerrte Wellenform mit einer Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung, wandelt die Wellenform in eine Absolutwertwellenform um und differenziert dann die Absolutwertwellenform. Die differenzierte Wellenform hat Spitzen, deren Amplituden in positiver und negativer Richtung Über- bzw. Unterentzerrung in der entzerrten Wellenform darstellen. Ein Begrenzer kappt sowohl die positiven als auch die negativen Spitzen und die gekappte Wellenform wird integriert, um eine Steuerspannung zu erhalten, die die Übertragungsfunktion des Entzerrers bestimmt.

Die Aufgaben, Vorteile sowie andere neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen.
Es zeigen
1 ein Blockschaltbild einer Erfassungsschaltung gemäß vorliegender Erfindung;
2 ein Bilddiagramm, das einen Bereich von Entzerrer-Antworten darstellt;
3 ein Bilddiagramm, das eine überentzerrte Wellenform darstellt;
4 ein Bilddiagramm, das eine unterentzerrte Wellenform darstellt;
5 ein Bilddiagramm, das einen abgeglichenen automatischen Entzerrer darstellt.
Wie in 1 dargestellt ist, wird ein übertragenes digitales Signal mit konstanter Amplitude und Rechteckimpulsen bei Einspeisung von einem Kabel oder Übertragungskanal in den Eingang eines variablen Entzerrers 12 geleitet, wie er beispielsweise in einem Artikel von Yoshitaka Takasaki in "IEEE Transactions on Communications", Band COM-26, Nr. 5, Mai 1978, mit dem Titel "Simple Inductorless Automatic Line Equalizer for PCM Transmission Using New Variable Transfer Function" beschrieben ist. Der variable Entzerrer 12 stellt als Reaktion auf ein an einen Steueranschluß angelegtes Steuersignal ein entzerrtes Signal an einem Ausgang zur Verfügung. Das entzerrte Signal vom variablen Entzerrer 12 wird einer Erfassungsschaltung 14 eingegeben, die das Steuersignal in Abhängigkeit von den Merkmalen des entzerrten Signals erzeugt. Der Bereich für Antworten des variablen Entzerrers 12 ist graphisch in 2 dargestellt.
Das entzerrte Signal vom Entzerrer 12 wird durch eine Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung (AGC) 16 verstärkt, die wiederum eine Absolutwertschaltung 18 treibt. Die Absolutwertschaltung 18 hat eine Verstärkung G für positive Eingangssignale und eine Verstärkung -G für negative Eingangssignale. Das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung 18 wird an ein Tiefpaßfilter 20 gelegt, dessen Ausgangssignal eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung für die Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung 16 liefert. Die Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung 16, die Absolutwertschaltung 18 und das Tiefpaßfilter 20 dienen dazu, am Ausgang der Absolutwertschaltung eine konstante Durchschnittsspannung über einen breiten Bereich von Wellenformen und Signalamplituden aufrechtzuerhalten. Das Ausgangssignal von der Absolutwertschaltung 18 durchläuft ein Differenzierglied 22, dessen Ausgangssignal proportional zur Steigung seines Eingangssignals ist. Die positiven und negativen Spitzen des Ausgangssignals des Differenzierglieds 22 werden von einem Begrenzer 24 auf festgelegte positive und negative Spannungen gekappt. Das resultierende Signal des Begrenzers 24 wird einem Integrator oder Tiefpaßfilter 26 eingegeben, um das Steuersignal für den variablen Entzerrer 12 zu erzeugen.
Wenn das Steuersignal vom Integrator 26 zu groß ist, verursacht dies im Betrieb eine Überentzerrung eines an den Eingang des variablen Entzerrers 12 angelegten Signals, wie in 3, Wellenform (a) zu sehen ist, d.h. es entsteht Überentzerrung des entzerrten Signals. Der Absolutwert dieser Wellenform ist in 3, Wellenform (b) dargestellt. Der steil ansteigende Teil der Wellenform (b) führt im Differenzierglied 22 zu einer großen positiven Spitze, wie in 3, Wellenform (c) gezeigt. Da das Ausgangssignal des Differenziergliedes 22 frei von Gleichstrom ist, bewirkt ein Abkappen dieser positiven Spitzen durch den Begrenzer 24, daß das durchschnittliche Eingangssignal an den Integrator 26 geringfügig negativ ist. Das negative Eingangssignal bewirkt zwangsweise, daß die Steuerspannung am Ausgang des Integrators 26 sinkt, wodurch Überentzerrung verringert wird.
Wenn das entzerrte Signal anfangs unterentzerrt ist, wie in 4, Wellenform (a) gezeigt, dann führt dies zu einem allmählichen Ansteigen bzw. Absinken des Eingangssignals an die Absolutwertschaltung 18, wie in 4, Wellenform (b) zu sehen ist. Diese Wellenform hat dann einen negativen Übergang, der steiler ist als der positive Übergang, wodurch große nega tive Spitzen im Differenzierglied 22 entstehen, wie in 4, Wellenform (c) zu sehen ist. Wird diese negative Spitze vom Begrenzer 24 gekappt, dann erhöht das positive Nettoeingangssignal an den Integrator 26 die Steuerspannung für den variablen Entzerrer 12, was die Unterentzerrung verringert.
Ein Gleichgewicht wird erreicht, wenn die Übergänge im entzerrten Signal vom variablen Entzerrer 12 um den 50% Punkt herum symmetrisch sind, wie es in 5, Wellenform (a) der Fall ist, wobei gleiche ansteigende und abfallende Flanken in der Absolutwertschaltung 18 entstehen, wie in 5, Wellenform (b) zu sehen ist, und sich dadurch gleiche positive und negative Spitzen nach dem Differenzierglied 22 ergeben, wie in 5, Wellenform (c) zu sehen ist. Die von der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung 16 eingestellte Amplitude ist so gewählt, daß bei einem Abgleich die positiven und negativen Spitzen vom Differenzierglied 22 beide teilweise vom Begrenzer 24 gekappt werden. Dies gewährleistet, daß jedwede Abweichung vom Abgleich einen Netto-Gleichstrompegel mit korrekter Polarität an den Integrator 26 zur Wiederherstellung des Abgleichs zur Folge hat.
Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Erfassungsschaltung für Kabeleffekte zur Verfügung, bei der zur automatischen Entzerrung die Ränder des entzerrten Signals aus einem variablen Entzerrer auf Über- oder Unterentzerrungen hin untersucht werden und ein passendes Steuersignal für den variablen Entzerrer zur Erzielung eines Abgleichs erzeugt wird.

Claims

Automatischer Entzerrer mit: einem variablen Entzerrer (12) mit einem Eingangsanschluß zum Empfang eines digitalen Signals von einem Übertragungskanal, einem Ausgangsanschluß zum Bereitstellen eines entzerrten digitalen Signals, und einem Steueranschluß, an den eine Steuerspannung angelegt wird, die eine Entzerrungsfunktion für den variablen Entzerrer steuert, und einer Erfassungsschaltung (14) mit einem Eingangsanschluß zum Empfang des entzerrten digitalen Signals und einem Ausgangsanschluß zum Bereitstellen der Steuerspannung, wobei die Erfassungsschaltung das Vorliegen einer Unter- oder Überentzerrung in den Übergängen des entzerrten digitalen Signals feststellt und die Steuerspannung entsprechend einstellt, wobei die Erfassungsschaltung (14) folgendes umfaßt: eine Vorrichtung zum Modifizieren (16–20) des entzerrten digitalen Signals am Eingangsanschluß auf ein Absolutwertsignal mit einer konstanten Durchschnittsspannung; eine Vorrichtung zum Erzeugen (22) eines Steigungssignals aus dem Absolutwertsignal, das proportional zur Steigung des Absolutwertsignals ist; und eine Vorrichtung zum Umwandeln (24–26) des Steigungssignals in die Steuerspannung, wobei die Vorrichtung zum Umwandeln (24–26) folgendes umfaßt: eine Begrenzerschaltung (24), an der als Eingangssignal das Steigungssignal anliegt und die als Ausgangssignal ein gekapptes Steigungssignal bereitstellt, wobei die Begrenzerschaltung sowohl positive als auch negative Spitzen im Steigungssignal kappt, die Über- oder Unterentzerrung darstellen; und eine Vorrichtung (26) zum Integrieren des gekappten Steigungssignals, um die Steuerspannung zu erzeugen.
Automatischer Entzerrer nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Integrieren eine Integrierschaltung (26) umfaßt, an der als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und die als Ausgangssignal die Steuerspannung bereitstellt.
Automatischer Entzerrer nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Integrieren ein Tiefpaßfilter umfaßt, an dem als Eingangssignal das gekappte Steigungssignal anliegt und das als Ausgangssignal die Steuerspannung ausgibt.
Automatischer Entzerrer nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Modifizieren folgendes umfaßt: eine Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung (16), an der als Eingangssignal das entzerrte digitale Signal anliegt, wobei die Verstärkung der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung durch eine Spannung zur Steuerung der Verstärkung gesteuert wird; eine Absolutwertschaltung (18), die mit einem Ausgang der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung gekoppelt ist, um das entzerrte digitale Ausgangssignal von der Schaltung zur automatischen Steuerung der Verstärkung in das Absolutwertsignal umzuwandeln; und ein Tiefpaßfilter (20), an dem als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und das als Ausgangssignal die Spannung zur Steuerung der Verstärkung bereitstellt.
Automatische Entzerrerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erzeugungsvorrichtung eine Differenzierschaltung (22) umfaßt, an der als Eingangssignal das Absolutwertsignal anliegt und die als Ausgangssignal ein differenziertes Absolutwertsignal bereitstellt, wobei das differenzierte Absolutwertsignal das Steigungssignal ist.