DE2156003B2 - Entzerrer und Verfahren zur Einstellung eines solchen - Google Patents
Entzerrer und Verfahren zur Einstellung eines solchenInfo
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Description
Signals aus der «-ten Entzerrerstufe mit η = 1, 2, 3 ...
Das abzugleichende elektrische Signal wird durch η Entzerrerstufen gesandt und mittels einer Summierschaltung
ein Signal gemäß der Funktion 1 +Ar gewonnen. Die Entzerrung basiert auf der Zuleitung
der Modifierungsfunktion 1+-42" zu Einstellvorrichtungen
und der Abänderung der Einstellung der (fj+l)-ten Entzerrerstufe entsprechend der Funktion
\+Ar mit η = 0, 1,2. 3 ...
Eine Summierschaltung wird erläutert zur Umwandlung der Funktionen \-AT in \+Ar. Eine
Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung aus einer Folge von Signalen ist erwähnt. Die einzelnen
Entzerrerstufen können entweder in Form angezapfter Verzögerungsleitungen oder in Form von
Schieberegistern aufgebaut werden.
Mit einem solchen beschriebenen Entzerrer können sowohl verzerrte Digitalsignale, als auch verzerrte
Analogsignale mit hoher Einstellgeschwindigkeit entzerrt werden. Dies ist insbesondere von großer
Bedeutung, wenn zentrale Datenverarbeitungseinheiten mit einer großen Zahl von außenliegenden
Endstellen über übliche Übertragungskanäle, wie z. B. Telephonleitungen, verbunden werden sollen.
Bei solchen Ubertragungsmitteln sollte eine optimale Entzerrung des verzerrten Signals mit einem Minimum
an Zeit ermöglicht werden, um die Datenübertragung selbst und ebenso die Arbeitsweise der jeweiligen
Zentraleinheit möglichst wirtschaftlich zu gestalten. Den genannten Forderungen genügt ein Gerät nach
der vorliegenden Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Fig. IA ist das Blockschaltbild eines Entzerrers
nach der vorliegenden Erfindung, mit dessen Hilfe es möglich ist, eine durch die Funktion 1 — A darstellbare
Eingabesignalfolge nach η Schritten als durch die Funktion 1— A2" darstellbare Signalfolge abzugeben
;
F i g. 1 B stellt einen kaskadenförmigen Entzerrer gemäß der vorliegenden Erfindung dar und zeigt eine
Vielzahl von Entzerrerstufen, deren zugehörige einstellbare Abgriffe, Summierschaltungen zur Zusammenfassung
der Ausgangssignale der η Stufen und Schaltmittel in jeder einzelnen Stufe, mit deren Hilfe
die entsprechende Abgriffseinstellung erfolgt;
Fig. IC zeigt eine der Abgriffseinstelleinrichtungen
gemäß Fig. IB und die Umwandlung der Ausgabesignalfolge
der Kaskade in Signale, mit deren Hilfe die Abgriffe der einzelnen Stufen eingestellt werden;
F i g. 2 ist ein Schaubild der möglichen Erkennbarkeit in Abhängigkeit von den vorgesehenen Entzerrungsschritten
bei verschiedenen Eingabeverzerrungen. In diesem Schaubild entspricht die Zahl der
durchgeführten Schritte der Zahl der vorgesehenen Entzerrerstufen.
Fig. IA zeigt das Blockschaltbild eines nichtrekursiven
Entzeners als verallgemeinerte Version der speziellen Ausführung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Es mögen
die abtastbaren Werte am Ausgang eines Ubertragungskanals
für einen einzigen eingegebenen Impuls sein. Dieses {λ,/Ί} wird als Eingabesignalfolge des
betrachteten Entzerrers verwendet und besteht aus einem als 1 gesetzten Hauptimpuls und Echos A®\
Dieses Ausgangssignal des Ubertragungskanals läßt sich in ζ Transformationsdarstellung wie folgt ausdrücken
:
/-101 = Σ 4
k = -N
Die Eingabeverzerrungsfolge kann dann wie folgt angegeben werden:
k = -N
Die Amplitude einer Verzerrungsfolge A{l) ist definiert
als die Betragssumme der Amplituden der einzelnen Elemente der Folge.
M111I = Σ
-41
k = I
Die normierte Verzerrung, auch als Verzerrungsgrad zu bezeichnen, kann angegeben werden als:
M10I-Ii -4'
Es ist allgemein bekannt, daß ein lineares Digitalfilter oder auch ein Entzerrer gekennzeichnet ist durch
seinen Ubertragungsgang, der wiederum als Verhältnis der Ausgabesignalfolge zur Eingabesignalfolge,
beide in z-Transformationsdarstellung, angegeben werden kann. Ebenso ist bekannt, daß die Einstellung
der einzelnen Anzapfungen bei einem nichtrekursiven Laufzeitfilter direkt den Koeffizienten des Ubertragungsganges
entsprechen muß. Der Ubertragungsgang der ersten Stufe des Entzerrers gemäß Fig. 1 B ist:
0N
In der nun folgenden Analyse sollen nur die Glieder in eckigen Klammern zur Darstellung des Ubertragungsganges
betrachtet werden. Die durch N Abtastperioden gegebene, durch Z~N darstellbare Verzögerung
läßt sich automatisch dadurch kompensieren, daß die Ausgabesignalfolge mit derselben Verzögerung
betrachtet wird. Bei einer in einen Entzerrer eingegebenen Eingabefolge wird die z-Transformationsdarstellung
der Ausgabefolge einfach das Produkt aus z-Transformation der Eingabefolge und Ubertragungsgang
des Entzerrers. Die Polynom-Multiplikation erfolgt nach den üblichen Polynom-Rechenregeln.
Eine Eingangssignalfolge gemäß Gleichung (1) kann auch als Funktion 1 - A dargestellt und so modifiziert
werden, daß sich ein durch die Funktion 1 — Ar darstellbares
Ausgangssignal ergibt. Dies wird durch Modifizierung des Eingangssignals \-A mit dem
Ubertragungsgang \-\-A erreicht; dabei ergibt sich
nach einem solchen Schritt das Ausgangssignal 1 — A2.
Wenn n, die Anzahl der Schritte, gleich 1 ist, dann ist \-A2" = 1-Λ2 erfüllt.
Bei Betrachtung der Modifikationsfunktion in ähnlicher Weise gilt mit der Schrittmodifikationsfunktion
\+A eine Gesamtmodifikationsfunktion \+A2"'.
Wenn ebenfalls die Eingabefunktion in ähnlicher Weise betrachtet wird, gilt 1 — A2"''.
Somit lassen sich die Eingabefunktion, die Modifikationsfunktion und die Ausgabefunktion für jede
belicuige Zahl von Modifikationsschritten angeben.
Die nachstehende Tabelle I gibt dafür eine Zusammenstellung.
Tabelle I | Eingabe- | Modifikations | Ausgabe- |
Schritte | funklion | funktion | funklion |
I-A2"'' | \+A2"' | 1-/12" | |
1--4 | |||
0 | \-A2 | ||
1 | \-A* | ||
2 | \-Aa | ||
3 | \-Alb | ||
4 | \-Ar | ||
η | -A | ||
-A | + A | ||
\-A2 | + A2 | ||
1-/44 | + Λ4 | ||
\-AB | + A8 | ||
\-A2"' | + A2"" | ||
Somit ist bei 0 Schritten die Ausgabefunktion die gleiche wie die Eingabefunktion, wobei die einzelnen
Abgriffseinstellungen des betrachteten Entzerrers sämtlich auf 0 gesetzt sind, außer der des mittelsten
Abgriffes, der auf 1 gestellt zu betrachten ist. Für jeden einzelnen Schritt gibt die Tabelle 1 den jeweiligen
Eingabewert, die Modifikationsfunktion und den durch einen Entzerrer gemäß Fig. IA erreichbaren
Ausgabewert an. Die Eingabe-, Ausgabe- und Modifikationswerte lassen sich gemäß Tabelle I durch
Einsetzen der Schrittzahl /i in die allgemeinen Ausdrücke sehr einfach angeben.
Auf dem Vorgenannten aufbauend läßt sich das allgemeine Arbeitsverfahren eines nichtrekursiven Entzerrers
betrachten als Eingabe eines Signals 1 — A in einen solchen Entzerrer und Entzerrung des eingegebenen
Signals in η Schritten, um dann am Ausgang ein Signal X-A2" mit η - 1, 2, 3 ... zu erzielen.
Während dieses Arbeitsverfahren noch nicht die Modifikationsfunktion spezifiziert, kann eine Eingabefunktion
1 — A natürlich auf verschiedene Weisen modifiziert werden, um die verlangte Ausgabefunktion
1— A2" zu erreichen. Eine Anordnung zur Erzielung einer gewünschten Ausgabefunktion bei gegebener
Eingabefunktion und darauf angewandter Modifikationsfunktion gemäß Tabelle I ist in F i g. 1 B
dargestellt.
In F i g. IB ist ein Ausführungsbeispiel eines Entzerrers
dargestellt, der aus einzelnen, kaskadenförmig hintereinandergeschalteten Laufzeitfiltern besteht. Bei
dieser Anordnung dient das Ausgangssignal eines Ubertragungskanals als durch die Funktion 1-/4
darstellbare Eingabefolge in die erste der Kaskaclenstufen. Das korrigierte Signal am Ausgang einer
Stufe wird jeweils der nächstfolgenden Stufe zugeleitet. Ein einfaches Einstellverfahren für die aufeinanderfolgende
Abgriffseinstellung in den einzelnen Stufen mit einem schnellen Abgleich soll nun beschrieben
werden.
Gemäß Fig. IB wird eine Eingabefolge \-A
einer Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung 2 zugeführt. Die Aufgabe dieser Schaltung 2 ist die
Einschränkung der Einwirkung sporadisch auftretender Störungen innerhalb der Eingabefolge auf die
Einstellungen der hintereinandergeschalteten Entzerrerstufen. Solche Schaltungen zur Signaldurchschnittswertbildung
sind nach dem Stande der Technik bekannt. Mit einer Pegelvoreinstellung 3, die aus
einem einstellbaren Dämpfungsglied oder Verstärker
ίο besteht, wird die Amplitude des Hauptimpulses der
Eingabefolge auf eine zweckmäßige Größe eingestellt. Dann wird die Funktion l—A den einzelnen Entzerrerstufen
10 zugeführt, die alle im wesentlichen gleichartig aufgebaut sind. Die nun folgende Beschreibung
gilt für jede der einzelnen Stufen 10. Dei Ausgang einer vorangehenden Stufe ist jeweils mit dem Eingang
der nächstfolgenden Stufe verbunden.
In F i g. 1 B enthält die Stufe 10 eine homogene Verzögerungsleitung 11 mit Abgriffen 12, die alle
gleichgroße Verzögerungsintervalle aufweisen. Anstelle einer solchen Verzögerungsleitung 11 könnte auch
ein Schieberegister mit einer Vielzahl von einzelnen Stellen verwendet werden, ohne vom Gegenstand der
vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Abgriffe 12 führen über einen Summierverstärker 13 oder eine
andere Schaltung zur Signalsummierung zu seinem gemeinsamen Ausgang. Dämpfungsglieder 14 sind
zwischen die Abgriffe 12 an der Verzögerungsleitung und den Summierverstärker eingefügt. Solche Dämpfungsglieder
sind in vielfältiger Form der Fachwelt von der Entzerrertechnik her bereits bekannt. Sie können
entweder elektrisch oder mechanisch zur Erzielung benötigter Einstellungen bezüglch Amplitude und
Polarität verstellbar sein. Bei der vorliegenden An-Ordnung wird die Einstellung der Dämpfungsglieder 14
auf solche Werte durchgeführt, die nach einem der betrachteten Gesamtanordnung zugrunde liegenden
Algorithmus bestimmt werden. Die gestrichelten Linien 15 stellen mechanische Stellglieder zu AbgriffseinStelleinrichtungen
16 dar, die in F i g. 1 B als Block und in näheren Einzelheiten in F i g. 1 C dargestellt
sind. Wenn jeweils die Abgriffseinstellungen mittels der Dämpfungsglieder 14 einer Stufe erfolgt
sind, wird eine Eingabefolge über den Summierverstärker 13 vom Ausgang dieser Stufe zum Eingang der
nächsten Stufe weitergegeben. Die Ausgabefolge der ersten Entzerrerstufe geht durch alle nachfolgenden
Stufen hindurch, bis sie den Ausgang der n-ten Stufe 10 erreicht. Hiernach wird die Eingabefunktion
3ö 1 ■■ A in einer Summierschaltung 17 in die Funktion
1 + A umgewandelt. Dies erfolgt durch eine Addition von 2 zum inversen Wert der Eingabefunktion. Dabei
wird die Mitte der Eingabefolge mittels eines Pegeldetektors festgestellt. Bei Feststellung des mittelsten
Impulses wird eine Torschaltung geöffnet und der Wert 2 zur Amplitude hinzuaddiert. Mathematisch
ist dies wie folgt auszudrücken:
Analog oder digital arbeitende Ausführungsformen solcher Summierschaltungen sind ebenfalls aus der
Rechner- und Entzerrertechik allgemein bekannt.
Der Ausgang der Summierschaltung 17 ist mit einem Schaller 18 verbunden, der in F i g. 1 B schematisch
b5 dargestellt ist. Dieser Schalter 18 kann ein mechanisch
oder elektrisch betätigter Schalter sein, mit dessen Hilfe sich ein Eingang zu jeweils einem von mehreren
Ausgängen durchschalten läßt. Gemäß Fig. IB sind
alle Ausgänge des Schalters 18 mit Ausnahme von einem mit den Abgriffseinstellrichtungen 16 verbunden.
Jede dieser Einstelleinrichtungen 16 weist Ausgänge auf, die zur Einstellung der Abgriffe mit Hilfe
der Dämpfungsglieder 14 dienen.
Nach diesem Prinzip werden die Ausgänge der einzelnen Entzerrerstufen gemäß Fig. IB selektiv
zu ihren zugehörigen Einstelleinrichtungen 16 durchgeschaltet. Die Einstelleinrichtungen 16 werden durch
den Ausgang vom Summierer 17 gespeist, wobei dieser nach der jeweiligen Ausgabefunktion bemessene Ausgangswerte
abgibt.
Eine Schaltungsanordnung, die als Abgriffseinstelleinrichtung 16 verwendbar ist, ist als Blockschaltbild
in F ig. ! C dargestellt. Das Ausgangssignal der hintereinandergeschalteten Stufen 10 wird über eine Leitung
19 einer Anordnung von UND-Schaltungen 20 zugeführt. Die Zahl dieser UND-Schaltungen ist gleich
der Zahl von Dämpfungsgliedern 14 der zugehörigen Enlzerrerstufe 10. Ein Zeitgebern öffnet die einzelnen
UND-Schaltungen 20. Von den UND-Schaltungen 20 geht bei Koinzidenz zwischen Zeitgebersignal vom
Zeitgeber 21 und abgetastetem Ausgangssignal von der Kaskade jeweils ein Ausgangssignal weiter. Der
Ausgang der UND-Schaltungen 20 ist mit je einem Einstellantrieb 22 gemäß Fig. IC verbunden. Diese
Einstellantriebe 22 können einen Servomotor enthalten. Solche Servomotoren mit entsprechenden
Einstellverfahren sind nach dem Stande der Technik ebenfalls gut bekannt.
Die Einstellantriebe 22 ergeben eine mechanische Stellgröße, die der Stärke des jeweiligen Ausgangssignals
der betreffenden UND-Schaltung 20 proportional ist; über durch die gestrichelten Linien 15
dargestelle mechanische Stellglieder werden die Dämpfungsglieder 14 der zugehörigen Entzerrerstufe
10 eingestellt. Aus den vorbeschriebenen Ausführungen ist zu erkennen, daß die Ausgänge der einzelnen
Kaskadenentzerrerstufen 10 für die einzelnen Einstellschritte Signale zu ihren Einstelleinrichtungen 16
durchgeben, wobei jeder nachfolgende Einstellschrilt
jeweils die durch die vorhergehenden Einstellschritte bewirkten Entzerrungen noch weiter verbessert.
Im Betrieb werden die Einstellungen der Dämpfungsglieder 14 zuerst sämtlich auf 0 gestellt, ausgenommen
allerdings das Dämpfungsglied am mittelsten Abgriff der einzelnen Entzerrstufen, das auf Amplitude
1 zu stellen ist. Eine durch die Funktion 1 — A gegebene Eingabefolge wird dann dem Eingang der
ersten Entzerrerstufe zugeführt. Weil alle Abgriffseinstellungen wie vorbeschrieben auf 0 stehen, mit
Ausnahme der Dämpfungsglieder 14 an den mittelsten Abgriffen der einzelnen Stufen, passiert die Eingabefolge
\—A alle Entzerrerstufen 10 und erscheint am Ausgang der «-ten Stufe ohne wesentliche Veränderungen
als Folge 1 —A. Durch die Summicrschaltung 17 wird, wie bereits beschrieben, eine Ausgabefolge
1 + A erzeugt. Dieses Signal gelangt über einen Kontakt des Schalters 18 zur Abgriffscinstelleinrichtung
16 der ersten Stufe 10. Deren Dämpfungsglieder 14 werden nun entsprechend der Funktion 1 +A eingestellt.
Dies ergibt eine Einstellung der einzelnen Dämpfungen auf die benötigten Werte. Dabei wird
für jedes einzelne Dämpfungsglied ein Wert eingestellt, der die Echos innerhalb der eingegebenen Folge auf
ein Minimum reduziert. Wegen gegenseitiger Beeinflussung zwischen den einzelnen Gliedern der Eingabefolgc
ist die erforderliche Einstellpräzision jedoch nicht mit einem Schritt zu erreichen; weitere Schritte zur
Bereinigung der eingegebenen Signalfolge sind erforderlich. Die vorbeschriebene Operation kann als
O-ter Schritt bezeichnet werden.
Eine weitere Eingabefolge 1 — A wird während des eigentlichen ersten Schrittes dem Eingang der ersten
Entzerrerstufe 10 zugeführt. Diese Eingabefolge wird durch die Funktion 1 + A modifiziert und ergibt am
Ausgang des Summierverstärkers 13 der ersten Ent-
zerrerstufe 10 ein der Funktion 1 — A2 entsprechendes
Signal. Dieses Ausgangssignal gelangt nun im wesentlichen unverändert durch die übrigen Entzerrerstufen
10 hindurch und erscheint am Ausgang des Summierv;rstärkers 13 der η-ten Entzerrerstufe 10 als durch
is die Funktion 1— A2 darstellbares Ausgangssignal.
Dieses Ausgangssignal wird der Summierschaltung 17 zugeführt und ergibt aus dieser heraus ein Ausgangssignal
der Funktion 1 +A2. Diese Funktion wird über einen entsprechenden Kontakt des Schalters 18 der
Einstelleinrichtung 16 der zweiten Entzerrerstufe 10 zugeführt. Die Einstelleinrichtung 16 stellt nun die
zur zweiten Entzerrerstufe 10 gehörigen Dämpfungsglieder 14 entsprechend der Funktion 1 +A2 ein.
Eine weitere Eingabefolge I-A Für den zweiten Schritt wird nun dem Eingang der ersten Entzerrerstufe 10 zugeführt und wird bereits durch die Einstellung dieser Stufe modifiziert um am Ausgang des entsprechenden Summierverstärkers 13 der ersten Stufe die Funktion 1 - A2 zu ergeben. Dieses Ausgangssignal speist den Eingang der zweiten Entzerrerstufe 10 und wird in dieser durch ihre zugehörigen Dämpfungsglieder 14 entsprechend der Funktion 1 + A2 modifiziert, so daß sich am Summierverstärker 13 der zweiten Entzerrerstufe 10 eine durch die Funktion 1 — AA darstellbare Folge ergibt. Da die Einstellungen aller weiteren Stufen immer noch auf 0 sind, mit der einen vorbeschriebenen Ausnahme, erscheint eine Folge 1 - A* am Ausgang der η-ten Entzerrerstufe und gelangt von dort weiter zur Summierschaltung 17.
Eine weitere Eingabefolge I-A Für den zweiten Schritt wird nun dem Eingang der ersten Entzerrerstufe 10 zugeführt und wird bereits durch die Einstellung dieser Stufe modifiziert um am Ausgang des entsprechenden Summierverstärkers 13 der ersten Stufe die Funktion 1 - A2 zu ergeben. Dieses Ausgangssignal speist den Eingang der zweiten Entzerrerstufe 10 und wird in dieser durch ihre zugehörigen Dämpfungsglieder 14 entsprechend der Funktion 1 + A2 modifiziert, so daß sich am Summierverstärker 13 der zweiten Entzerrerstufe 10 eine durch die Funktion 1 — AA darstellbare Folge ergibt. Da die Einstellungen aller weiteren Stufen immer noch auf 0 sind, mit der einen vorbeschriebenen Ausnahme, erscheint eine Folge 1 - A* am Ausgang der η-ten Entzerrerstufe und gelangt von dort weiter zur Summierschaltung 17.
Diese modifiziert die Funktion 1 — AA zu 1 +/I4; diese
Funktion wird dann wiederum über einen Kontakt des Schalters 18 der Einstelleinrichtung 16 der dritten
Entzerrerstufe 10 zugeführt. Diese ist in F i g. 1 B nicht mehr bildlich dargestellt. Die Anzapfungsein-Stellungen
der Dämpfungsglieder der dritten Entzerrerstufe 10 werden nun entsprechend der Funktion
1+/14 modifiziert. Nun soll der dritte Entzerrungsschritt durchgeführt werden.
In den vorgenannten Erläuterungen ist beschrieben
so worden, daß die Eingabefunktion 1 -A nunmehr vor dem Erreichen des Ausgangs des Summierverslärkers
13 der η-ten Stufe bereits zwei Modifikationen unterzogen worden ist. In der ersten Entzerrerstufe
ist die Eingabefunktion mit der Funktion \+A modifiziert worden und dann in der zweiten Stufe mit
der Funktion 1+/42. Somit ist die Eingabefunktion 1-/4 durch das Produkt zweier Abgriffseinstcllungen
modifiziert worden. Das Produkt von (1 +A) (I +A2) ist 1 +A + A2 + A3. Durch Multiplikation dieser zu-
bo sammengesetzten Modifikationsfunktion mit der Eingabefunktion
1 — A ergibt sich am Ausgang der zweiten Entzerrerstufe die Funktion I -A*.
Eine weitere Eingabefolge 1 - A wird zur Durchführung des dritten Schrittes der ersten Entzcrrcr-
b5 stufe 10 zugeführt und in dieser mit der Funktion
\+A modifiziert. Damit ergibt sich 1— A2, das in der zweiten Stufe mil 1 + A2 modifiziert wird und an
deren Ausgang die Funktion I-/I4 ergibt. Diese
wiederum wird in der dritten Entzerrerstufe mit der Funktion 1 +A* modifiziert und ergibt nunmehr am
Ausgang der /i-ten Stufe die Ausgabefunktion 1 — Aa.
Diese Funktion wird wiederum in der Summierschaltung 17 modifiziert und ergibt die Modifikationsfunktion 1 + Λ8, die über den Schalter 18 der Einstelleinrichtung
16 der vierten Entzerrerstufe 10 zugeführt wird. Die Einstellungen der Dämpfungsglieder 14 in
der vierten Entzerrerstufe werden nunmehr entsprechend der Funktion 1 -f As eingestellt und zum nächsten,
dem vierten Schritt, übergegangen. Die Eingabefoige 1 — A ist nunmehr durch das Produkt dreier
Modifikationsfunktionen (1 +/I)(I +A2)(\ +A*) modifiziert
worden, das der Funktion 1 + A + A2 + ■ ■ ■ +A1
entspricht. Diese ausmultiplizierte Funktion mit der Eingabefunktion 1 — A multipliziert ergibt eine Ausgabefunktion
1 — As.
Alle nun noch weiter nachfolgenden Einstellschritte
Alle nun noch weiter nachfolgenden Einstellschritte
10
werden auf ähnliche Weise, wie bisher beschrieben, durchgeführt. Dabei ergibt sich mit dem /i-ten Einstellschritt
eine mit der Produktfunktion aller betrachteten η Entzerrerstufen multiplizierte Eingabefunktion 1 — A,
d. h. hinter der Summierschaltung 17 eine Modifikationsfunktion 1+/1 + /I2 + ·■ +A2""'. Diese .->
letzt genannte Funktion ereibt mit der Eingabefunktion 1— A eine Ausgabefunktion 1— A2". Ein
Signal gemäß dieser Ausgabefunktion wird normalerweise nun einem Datenempfänger zugeführt. In einem
typischen Falle mit einem Verzerrungsgrad von nicht mehr als 0,8 sind fünf Verfahrensschritte ausreichend,
um die eingegebenen Verzerrungen nahezu gänzlich zu eliminieren.
Die Detalis der erslen vier Entzerrungsschritte mit einer Anordnung gemäß Fig. !B sind in der
folgenden Tabelle Il zusammengefaßt.
Schritt- Auf die
zahl
Eingabefunktion
1 - A angewandte
Modifikationsfunktion
1 - A angewandte
Modifikationsfunktion
Ausgabefunktion Ausgabefunktion Gesamt-
am Ende der einzelnen Entzerrerstufen der Summierschaltung
17
Entzerrerfunktion
I - A
1 + A
1 -
+ .-1-
(I +.42'
1 - AA
π (I + A2')
J = <>
+ .48
.7 (1 + .42')
7 = 0
(1 +
o
o
I - .4'
rr (1 + A"-')
7 = 0
7 = 0
F i g. 2 zeigt die mindest erreichbare Signalerkennbarkeit für verschiedene Eingabeverzerrungen D(0)
über der Schrittzahl /i, die der Zahl der verwendeten Entzerrerstufen gleich ist.
Fig. IB illustriert den allgemeinen Aufbau eines
kaskadcnförmigen automatischen Entzerrers nach -511
dem vorbeschriebenen Prinzip. Zum beschriebenen Entzerrer gehört die Schaltung 2 zur Signaldurchschnittswertbildung,
eine Pegelvoreinslellung 3 und 11 Entzerrerstufen 10. Mit der Schaltung 2 zur Signaldurchschnittswcrtbildung
wird ein Impulspegel gewährleistet, der jeweils dem Mittel einer Reihe von
Impulsen entspricht. Da die zur Einstellung vor einer
eigentlichen übertragung übermittelten Impulse in Abständen einlaufen, die größer sind als die Abstände
der Hauptimpulsc von Nutzsignalen, wird die Schal- e>o
tung 2 während der Einstellung der einzelnen » Stufen 10 des Entzerrers überbrückt.
Die in den Entzerrer eingegebene Signalfolge
ist eine Folge von eingegebenen Werten, die zu den Zeiten - /V ... N abtastbar sind. Die Einstellung der
Pegelvoreinslellung 3 und der einzelnen Entzerrcrstufen geschieht wie folgt:
1. Voreinstellung 3 und Dämpfungsglieder ,·;{,",
/>',j21 ... /l'l"' für den Hauptimpuls in den einzelnen
Entzerrerstufen 10 so. daß sich für den Hauptimpuls ein als 1 gesetztes Normpegelmaß
ergibt, und alle anderen Dämpfungsglicder für die Echopcgel auf 0
2. Am Ende des ersten Einstellimpulses sind die Einstellungen der ersten Entzerrerstufe so, daß
deren Dämpfungsglieder für die Echos der Größe nach den einzelnen Echos gleich, jedoch mit umgekehrten
Vorzeichen sind, d. h. jij" = - \?] Tür
I φ 0.
Nachstellung der Pegelvoreinstellung 3, so daß nach Ende des nächsten, zweiten Einstcllimpulses
der Pegel für den Hauptimpuls.-»{," genau normalisiert
ist. Diese zusätzliche Maßnahme könnte jedoch übergangeil, werden, wenn der Hauptimpuls
bereits mit; dem vorgegebenen Normwert hinreichend übereinstimmt.
In den sich nun anschließenden Schritten wird jeweils die Dämpfung in der p-ten Stufe mit dem
In den sich nun anschließenden Schritten wird jeweils die Dämpfung in der p-ten Stufe mit dem
(2/>-l)-ten Impuls durchgeführt. Die Voreinstellung 3 wird jeweils mit dem (2p)-ten Impuls
wenn erforderlich so nachgestellt, daß sich jeweils für den Hauptimpy.ls λΟ'1 am Ausgang der gerade
eingestellten Stufe der Normpegel 1 ergibt. Wenn, wie unter 3. beschrieben, keine Nachstellung der
Voreinstellung 3 erforderlich ist, läßt sich die Einstellung der p-ten Stufe bereits mit dem
p-ten Einstellimpuls durchführen.
5. Die Einstellroutine wird beendet, wenn entweder in sämtlichen η Stufen alle Einstellungen bewirkt worden sind oder wenn bereits vorher die gewünschte Signalerkennbarkeit erzielt wurde. In diesem letzten Falle ist keine weitere Stufeneinstellung mehr erforderlich.
5. Die Einstellroutine wird beendet, wenn entweder in sämtlichen η Stufen alle Einstellungen bewirkt worden sind oder wenn bereits vorher die gewünschte Signalerkennbarkeit erzielt wurde. In diesem letzten Falle ist keine weitere Stufeneinstellung mehr erforderlich.
Theoretisch muß entsprechend dem vorgegebenen Einstellslgorithmus die erste Stufe des Entzerrers
mindestens 2./V+ 1 Dämpfungsglieder aufweisen. Die Anzahl der Dämpfungsglieder in der p-ten Stufe bei
p<n müßte mindestens eines weniger als die doppelte Anzahl von Dämpfungsgliedern in der (p- l)-ten Stufe
sein. Praktisch kann jedoch die Zahl der Glieder in den einzelnen Stufen auf eine vernünftige Zahl
begrenzt werden, wenn die sich ergebende Restverzerrung eine tolerierbare Größe aufweist.
Es ist noch zu bemerken, daß die Pegelvoreinstellung gemäß Fig. IB unter gewissen Bedingungen entfallen
kann:
(A) Wenn keine Normiereinstellung für den Hauptimpuls und auch keine Nachstellung, wie unter
den Punkten 3. und 4. beschrieben, erforderlich ist.
(B) Wenn keine Pegelnachstellung nach den einzelnen Stuieneinstellschritten vorgesehen wird und die
Normiereinstellung entsprechend den Punkten 3. und 4. durch Anpassung der Anzapfungseinstellungen
von (if auf ßf/3§ erfolgt. Dazu wäre jedoch eine Multiplikation der Dämpfunger
und weitere Komplexitäten erforderlich, die sons nicht benötigt wurden.
Eine weitere Variante des Einstellverfahrens wäre die Einführung einer Proportionalitätskonstante c als
Einstellfaktor für die Einstellung der einzelnen Abgriffe, ausgenommen jedoch der Mittelabgnffe. Das
heißt, daß die einzelnen Abgriffsdämpfungen ßf, die ίο wie vorbeschrieben ermittelt werden, auf c/^'1 verändert
würden, ausgenommen jedoch für j = 0. Ein solches Verfahren könnte in manchen Fällen eine schnellere
Gesamteinstellung ergeben.
Die durch den beschriebenen kaskadenförmigen Entzerrer gegebenen Vorteile sind die folgenden:
Schnelle Einstellung der Dämpfungsglieder, was insbesondere bei der Datenübertragung sehr wesentlich
ist.
Relative Unempfindlichkeit gegenüber Rauscher auch nach Feineinstellung mittels der letzten Stufen
aufgrund der vorgesehenen Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung.
Unter besonders ungünstigen Bedingungen könnten auch zusätzliche weitere Einstellimpulse übertragen
und ausgenützt wurden.
Günstige Bauweise bei Verwendung moderner Schaltkreistechnologien wegen der möglichen Modularstruktur
der einzelnen Entzerrerstufen.
Wenn der Entzerrer mit digital einstellbaren Baujn elementen aufgebaut wird, wird das Einstellverfahren
insofern erleichtert, als nur jeweils die Ermittlung dei Ausgangssignalwerte und die Eingabe der entsprechenden
ins Negative umgekehrten Werte in die Entzerrerkaskadenregister erforderlich ist; dabei kann
■15 /4'+" = 2 —λ'ο ausgenutzt werden. Dies könnte einfach
durch hintereinander wirkende Schaltkreise ausgeführt werden. Ein wesentlicher weiterer Vorteil einei
solchen digitalen Ausführungsform ist ihre Unempfindlichkeit gegenüber Störungseinflüssen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Entzerrer für von einem Sender über einen Ubertragungskanal unter Hinzufügung von Folgen
verzerrender Echos übermittelte Signale, deren jedes einzelne durch die Funktion
1 Λ
(W 1 I'· W
10
darstellbar ist, worin Λ der Summenbetrag der
hinzugefügten Echofolgeanteile {x^} ohne ao(0 = 1
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrer aus π = 1, 2, 3 ... kaskadenförmig
hintereinandergeschalteten einstellbaren Entzerrerstufen (1. bis n. Stufe 10) besteht und an seinem
Ausgang durch die Funktion \-A2" darstellbare
Signalfolgen abnehmbar sind, die im wesentlichen nur die vom Sender ausgegebenen Signale «φ in
echofreier Form enthalten.
2. Entzerrer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung (17) hinter der
letzten Entzerrerstufe (n. Stufe 10) zur Umkehrung der nach der Funktion 1—A2" ausgegebenen
Signalfolgen in solche nach der Funktion 1 + A2", wobei dem ersten Eingang der Summierschaltung
(17) der Wert 2 und deren zweitem Eingang die nach der Funktion 1—A2" gegebenen Signalfolgen
mit negativem Vorzeichen als A2"—1 zugeführt
werden und die Summierung 2 — (1 — A1") durch die Funktion 1 + A2" darstellbare Signalfolgen
ergibt, welche zur schrittweisen Einstellung der einzelnen Entzerrungsstufen (1. bis n. Stufe 10)
verwendbar sind.
3. Entzerrer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den vorgesehenen Entzerrerstufen (10) zügeordnete
Einstelleinrichtungen (16), denen Signalfolgen nach der Funktion 1 + A2" als Stellgrößen
zugeführt werden.
4. Entzerrer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Schalter (18) zur selektiven Zuführung
von Entzerrer-Ausgangssignalfolgen als Stellgrößen in der Form 1 + A2" zu den Einstelleinrichtungen
(16) der'einzelnen Entzerrerstufen (10) bei der schrittweisen Einstellung
5. Entzerrer nach einem der vorgenannten An-Sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß jede vorgesehene Entzerrerstufe (10) mehrere separat einstellbare
Dämpfungsglieder (14) aufweist.
6. Entzerrer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch motorische Antriebsmittel zur Einstellung
der Dämpfungsglieder (14).
7. Entzerrer nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine angezapfte
Verzögerungsleitung (11) in jeder der vorgesehenen Entzerrerstufen (10), an deren Abgriffen (12) die bo
einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Glieder der zugeführten Signalfolgen abnehmbar sind.
8. Entzerrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Schieberegister in jeder
der vorgesehenen Entzerrerstufen (10), an dessen bs
Registerstellen über Abgriffe (12) die einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Glieder der zugeführten
Signalfolgen abnehmbar sind.
9. Entzerrer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung
(Summierverstärker 13) zur Zusammenfassung der Ausgänge der einzelnen Dämpfungsglieder (14)
pro Entzerrerstufe (10).
10. Entzerrer nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorgeschaltete
variierbare Regelvoreineinstellung (3).
11. Entzerrer nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorgeschaltete
Schaltung (2) zur Bildung des Durchschnittswertes aus einer Folge von mehreren Einzelsignalen.
12. Verfahren zur Einstellung eines Entzerrers nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zu Beginn jeder Einstellung für eine übertragung in allen vorgesehenen Entzerrerstufen
(10) die Dämpfung am mittelsten Abgriff (12) für einen vom Sender übertragenen Einstellsignal-Hauptimpuls (<x0) so eingestellt wird,
daß sich, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme der vorgeschalteten Pegelvoreinstellung (3), ein für
den Entzerrer normierter Hauptimpuls-Pegel wert 1 am Entzerrer-Ausgang ergibt, und sämtliche anderen
Abgriffe (12) aller vorgesehenen Entzerrerstufen (10) auf 0 gestellt werden, wobei
sich für den übertragenen Hauptimpuls (\0)
und seine begleitenden Echos am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) eine durch die
Funktion \-Ar = \-A für η = 0 darstellbare
Signalfolge ergibt, welche in die Form 1 + A umgekehrt als Stellgrößen der Abgriffseinstelleinrichtung
(16) der ersten Entzerrersufe (10) zugeführt wird, daß daraufhin nach erfolgter Einstellung der Dämpfungsglieder (14) der ersten
Entzerrerstufe (10) ein weiterer Einstellsignal-Hauptimpuls (λ0) durch den Sender übertragen
wird, welcher Impuls am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) bereits eine grob entzerrte
Signalfolge der Form \-Ar = X-A1 Tür 11 = 1
ergibt, welche in die Form 1 + A2 umgekehrt der Abgriffseinstelleinrichtung (16) der zweiten Entzerrerstufe
(10) zugeführt wird, daß nunmehr nach erfolgter Einstellung der Dämpfungsglieder
(14) der zweiten Entzerrerstufe (10) abermals ein Einstellsignal-Hauptimpuls (λ0) durch den Sender
übertragen wird, welcher Impuls am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) eine weiter entzerrte
Signalfolge 1 -A2" = 1 -A* für η = 2 ergibt,
welche in die Form 1 + A* umgekehrt der Abgriffseinstelleinrichtung
(16) der dritten Entzerrerstufe (10) zugeführt wird, und schrittweise so fort bis
zur Einstellung der letzten («.) Entzerrerstufe (10) einschließlich.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das schrittweise Einstellverfahren
bereits vor der Einstellung der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) abgebrochen wird, wenn eine
ausreichende Erkennbarkeit des zuletzt empfangenen Einstellsignal-Hauptimpulses bei hinreichend
unterdrückten Echos gegeben ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach einer
erfolgten Einstellung der Dämpfungsglieder (14) einer Entzerrerstufe (10) und vor Beginn der
Einstellung der nächstfolgenden Entzerrerstufe (10) eine Pegelnachstel'.ung auf den normierten Hauptimpuls-Pegelwert
1 vermittels dcT Dämpfungsglie-
der (14) an den mittelsten Abgriffen (12) der einzelnen Entzerrerstufen (10) und/oder mit Hilfe
der Pegel voreinstellung (3) durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft einen Entzerrer für von einem Sender über einen Übertragungskanal unter Hinzufügung
von Folgen verzerrender Echos übermittelte Signale. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit
einem automatisch einstellbaren Entzerrer und dessen Einstellverfahren, mit deren Hilfe gegebene echoai lige
Verzerrungen bei sehr kurzer Einstellzeit ausgeglichen werden können. Die gewählte Ausführungsform besteht
aus einer Vielzahl von in Kaskade hintereinandergeschalteten Entzerrerstufen, deren jede einzelne in
je einem separaten Schritt eingestellt wird, wobei sämtliche Einstellschritte nacheinander nach dem
gleichen Algorithmus durchgeführt werden Die Zahl der einzelnen Stufen bestimmt die Zahl der maximal
erforderlichen Einstellschritte.
Wenn Signale über einen Ubertragungskanal übermittelt
werden, ergibt sich auch unter rauscharmen Betriebsverhältnissen ein gewisser Grad von Verzerrungen.
Diese kommen zu den vorhandenen unerwünschten Eigenschaften des Übertragungskanals
noch hinzu. Grundsätzlich werden bei der digitalen Datenübertragung Symbole eines definierten Alphabets
mit vorgegebener Geschwindigkeit in Form von Impulsen variierter Amplitude oder in anderer
modulierter Signalwellenform übertragen. Im Empfänger wird das aufgenommene Signal periodisch im
Gleichtakt abgetastet und dabei die sendeseitig eingegebenen Signale wiedergewonnen. Verzerrungen der
aufgenommenen Wellenform bewirken Überschneidungen zwischen nebeneinanderliegenden Abtastwerten,
üblicherweise läuft ein übertragener Impuls im Empfänger als Hauptimpuls begleitet von einer Anzahl
von Echos vor und nach dem Hauptimpuls ein. Bei der Binärdalenübertragung ist die Summe der
Amplituden dieser Echos als Verzerrungen anzusprechen, wobei die Amplitude des Hauptimpulses
als Bezugsmaß betrachtet werden kann.
Um unerwünschte Überschneidungen zwischen den einzelnen Symbolen aufgrund solcher Verzerrungen
zu vermeiden, werden Filter mit ausgleichendem Ubertragungsgang, sogenannte Entzerrer, verwendet. Eine
spezielle Art auf der Laufzeit von Signalen begründeten Filtern ist besonders für die digitale übertragung
geeignet. Grundsätzlich besteht ein Laufzeitfilter aus einer Anzahl von hintereinandergeschalteten
Verzögerungsabschnitten mit untereinander im wesentlichen gleichem Verzögerungsmaß, einer Anzahl
von Abgriffen zwischen den einzelnen Verzögerungsabschnitten mit einstellbarem Dämpfungsmaß und
einer Summierschaltung. Zwei Ausführungsarten solcher Laufzeitfilter sind gegeben: Nicht-rekursive,
transversale Filter und rekursive Ausführungen. Da die auftretenden Kanalcharakteristika nicht immer
von vornherein bekannt sind und im übrigen auch zeitlichen Veränderungen unterliegen, ist die automatische
Einstellung eines Entzerrers an jeden beliebigen Kanal sehr erwünscht. Dies erfordert den
Aufbau einer Anordnung zur Einstellung der Dämpfung an verschiedenen Abgriffen, so daß die sich insgesamt
ergebende Verzerrung minimal wird.
Eine allgemein bekannte Methode zur automatischen Entzerrereinstellung besteht in der übertragung
einzelnstehender Impulse während einer Einstellperiode vor der eigentlichen Datenübertragung. Die
Einstellung der Dämpfungen an den einzelnen Abgriffen erfolgt unmittelbar nach jedem einzelnen
übertragenen Einstellimpuls.
Dieses vorgenannte Einstellprinzip wird bei Entzerrern nach dem Stande der Technik zugrunde
ίο gelegt. Damit ist es möglich, den Übertragungsgang
von Kanälen erheblich zu verbessern. Mehrpegelübertragungen mit bis zu 16 Pegeln erscheinen nun
auf Kanälen für hörbare Frequenzen möglich. Bei den schrittweisen Einstellverfahren entsprechend dem
ι;; Stande der Technik wird jeweils immer mit groben vorgegebenen Schaltschritten gearbeitet. Mehr vorgegebene
kleinere Schaltschritte könnten bessere Entzerrungen ermöglichen, benötigten aber einen größeren
Einstellzeitaufwand.
Der Trend in der Datenübertragungstechnik ist auf schnellere Einstellungen automatischer Entzerrer gerichtet,
weil die Wirtschaftlichkeit eines Übertragungssystems sehr stark von der Verringerung der Einstellzeiten
abhängig ist. Insofern sind auch bd jeder Art von Computerverbindungen kurze Einstellzeiten sehr
erwünscht. Solche Systeme sind sowohl bei Linienverbindungen mit mehreren an eine Leitung angeschlossenen
Endstellen, als auch bei Zeitrnultiplcx-
und anderen Systemen interessant. Insofern sind
jo automatische Entzerrer mit verbessertem Eigenschaften,
die über den Stand der Technik insbesondere bezüglich verringerter Eins;tellzeiten hinausgehen, sehr
gefragt. Das Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen Entzerrern nach dem Stande der Technik und solchen
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, daß bei bekannten Entzerrern einzelne Einstellwerte zueinander
addiert werden, daß jedoch bei Entzerrern nach der vorliegenden Erfindung multiplicative Wege
beschritten werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur Entzerrung elektrischer
Signale mit kurzer Einstellzeit; dabei soll eine automatische Einstellung sowohl für digitale
als auch für analoge Signale möglich sein; der Gesamtaufbau eines entsprechenden Entzerrers soll einfach
und wirtschaftlich sein.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
dieser Lösung sowie entsprechende Einstellverfahren sind in den Unteransprüchen genannt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit der Entzerrung elektrischer Signale, die der
Verzerrung durch Übertragungskanäle unterliegen. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Eingabe einer durch die Funktion 1 — A darstellbaren elektrischen Signalfolge in einen Entzerrer
mit einer Vielzahl einstellbarer Abgriffe und die Entzerrung des Signals, wobei nach η = 1, 2, 3 ...
Schritten ein durch die Funktion 1 — AT darstellbares
Ausgangssignal gewonnen wird. Insbesondere gibt die Erfindung eine Möglichkeit an zur Entzerrung
eines durch die Funktion 1 - A gegebenen elektrischen Signals durch die Eingabe dieses elektrischen Signals
in eine Vielzahl von η Entzerrerstufen, deren jede einzelne einstellbare Abgriffe aufweist. Es erfolgt
darauf dann die Modifizierung des elektrischen Signals in den einzelnen Entzerrerstufen mit dem Ziel der
Ausgabe eines durch die Funktion 1 — A2" gegebenen
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