DE2156003C3

DE2156003C3 - Entzerrer und Verfahren zur Einstellung eines solchen

Info

Publication number: DE2156003C3
Application number: DE2156003A
Authority: DE
Inventors: Richard Tzeng-Yen Mohegan Lake Sha; Donald Tao-Nan Yorktown Heights Tang
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-12-31
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1979-05-03
Also published as: CA961117A; DE2156003B2; FR2119971A1; JPS547164B1; IT944342B; FR2119971B1; US3708766A; DE2156003A1; GB1357609A

Description

Signals aus der »-ten Enlzcrrcrslufe mil /ι = 1,2, 3 ... Das abzugleichende elektrische Signal wird durch η linlzcrrcrslufen gesandi und mittels einer Summierschaltung lin Signal gemäß der Funktion ! +/!·" gewonnen. Die Entzerrung basiert auf der Zuleitung der Modifierungsfunktion \+A^r zu Einstellvorrichtungen und der Abänderung der Einstellung der (HH-l)-ien Enlzerrcrstufe entsprechend der Funktion I + A⁷ mit« = 0. 1,1 3 ...

hine Summicrschaltung wird erläutert zur Umwandlung der Funktionen 1 - A^T in \+A^r. Eine Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung aus einer Folge von Signalen ist erwähnt. Die einzelnen Entzerrcrslufen 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 außenlicgenden Endstellen über übliche Ubertragungskanäle, wie z. B. Telephonic!tungen, verbunden werden sollen. Bei solchen übertragungsmittel!! 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 Ausfühningsbeispiel 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— Ar darstellbare Signalfolge abzugeben;

F i g. I 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;

F i g. 1 C zeigt eine der Abgriffseinstelleinrichtungen gemäß Fig. 1 B 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.

F i g. 1 A zeigt das Blockschaltbild eines nichtrekursiven Entzerrers als verallgemeinerte Version der speziellen Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es mögen

die abtastbaren Werte am Ausgang eines Ubertragungskanals für einen einzigen eingegebenen Impuls scm. Dieses IA₁Wi wird als Kingabesignalfolge des betrachteten Entzerrers verwendet und besteht aus einem als 1 gesetzten llauptimpuls und Echos A¹⁰K Dieses Ausgangssignal des Übertragungskanals HiΠι sich in ζ Transformalionsdarstcllung wie folgt ausdrücken :

;."" -Σ>Γ-- V in

Jk = -N

Die Eingabcvcr/errungsfolgc kann dann wie folgt angegeben werden:

Jt = -Al

Die Amplitude einer Verzerrungsfolge A"' ist deli-, nierl als die Betragssumme der Amplituden der einzelnen Elemente der Folge.

M¹¹¹I =Σ

Jk = - /V

+Σ-

l=|

Die normierte Verzerrung, auch als Verzerrungsgrad zu bezeichnen, kann angegeben werden als:

M^lfl

Es ist allgemein bekannt, daß ein lineares Digitalfilter oder auch ein Entzerrer gekennzeichnet ist durch seinen Übertragungsgang, 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 Übertragungsgang der ersten Stufe des Entzerrers gemäß F i g. 1 B ist:

A- + /rfiu

+ A

so In der nun folgenden Analyse sollen nur die Glieder in eckigen Klammern zur Darstellung des Übertragungsganges betrachtet werden. Die durch JV 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-Transfonnation der Eingabefolge und übertragungsgang 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 -A^r darstellbares Ausgangssignal ergibt. Dies wird durch Modifizierung des Eingangssignals 1 — A mit dem Übertragungsgang 1 + A erreicht; dabei ergibt sich

nach einem solcher» Schritt da ν Ausjjangssignal ! A~. Wenn /ι. die Anzahl der Schritte, gleich 1 ist. dann ist ! A²' = !-.1²erfülll.

Bei Betrachtung der Modifikationsfunktion in ähnlicher Weise gilt mit di'r Schi itlmodifikationsfunktion I -4 A ciiic Gcsaiutinodifikationsfunktion \ + A²" '. Wenn ebenfalls die Eingabefunktion in ähnliche! Weise betrachtet wird, gilt 1 -A-" '.

Somit lassen sich die Iiingabefunktion. die Modifikaiionsfunktion und die Ausgabefunktion für jede beliebige Zahl von Modifikationsschrittcn angeben.

Die nachstehende Tabelle I gibt dafür r-inc Zusammenstellung.

Tabelle I	Eingabe-	-A	Modifikalions-	1	*+ A*	Ausgabe
Schrille	funklion	-A	funklion		*+ A²*	funktion
	1--4-" '	*-A¹*	I ₊ ^^- '	4-Λ⁴	*\-a²"*
		-A*		*+ A»*
0		*-A^H*		*+ A-""*
1		*-A-"*
2
3
4	■
Il	-A
	*-A²*
	-A*
— A*
*-A^u*
*-A²"*

Somit ist bei 0 Schritten die Ausgabefunktion die gleiche wie die Eingabefunktion, wobei die einzelnen Abgriffscinstellunten 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 I den jeweiligen Eingabewert, die Modifikationsfunktion und den durch einen Entzerrer gemäß Fig. IA erreichbaren Ausgabewerl an. Die Eingabe-, Ausgabe- und Modifikationswerte lassen sich gemäß Tabelle I durch Einsetzen der Schrittzahl η 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 l—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 \—A^r zu erreichen. Eine Anordnung zur Erzielung einer gewünschten Ausgabefunktion bei gegebener Eingabefunktion und darauf angewandter Modifikationsfunktion gemäß Tabelle I ist in Fig. 1 B dargestellt.

In F i g. IB ist ein Alisführungsbeispiel eines Entzerrers dargestellt, der aus einzelnen, kaskadenförmig hintereinandergeschalteten Laufzeitfiltern besteht. Bei dieser Anordnung dient das Ausgangssignal eines Übertragungskanals als durch die Funktion 1 — A darstellbare Eingabefolge in die erste der Kaskadenstufen. 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 F i g. 1 B wird eine Eingabefolge 1 - A einer Schaltung zur Signaldurchschnitlswcrlbildung 2 zugeführt. Die Aufgabe dieser Schaltung 2 ist die Einschränkung der Einwirkung sporadisch auftretender Störungen innerhalb der Eingabefolge auf die Einstellungen der hintereinandergeschalteten Enlzcrrerstufen. Solche Schallungen zur Signaldurchschnillswertbildung sind nach dem Stande der Technik bekannt. Mit einer Pegelvoreinslellung 3. die aus einem einstellbaren Dämpfungsglied ode.· Verstärker besieht, wird die Amplitude des Hauptimpulses der Eingabefolge auf eine zweckmäßige Giößc eingestellt. Dann wird die Funktion 1 - A den einzelnen Entzerrorslufcn 10 zugeführt, die alle im wesentlichen gleichartig aufgebaut sind. Die nun folgende Beschrei-

i) bung gilt für jede der einzelnen Stufen 10. Der Ausgang einer vorangehende!' Si ufe 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 Verzöge mngsintervalle 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 Dämp-

Jd fungsglieder 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. I B als Block und in näheren Einzelheiten in F i g. IC 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

so 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 Schalter 18 verbunden, der in F i g. 1 B schematisch 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 Abgriffseinstellriclitungen 16 verbunden. Jede dieser Einstellciniichtungcn 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. I B selektiv zu ihren zugehörigen Einstelleinrichtungen 16 durchgeschaltet. Die Einstelleinrichtungen 16 werden durch den Ausgang vom Summierer 17 gespeist, wobei dieser w nach der jeweiligen Ausgabefunktion bemessene Ausgangswerte abgibt.

Eine Schaltungsanordnung die als Abgriffseinsiclleinrichtung 16 verwendbar isi, ist als Blockschaltbild in F i g. 1 C dargestellt. Das Ausgangssignal der hinter- r, einandergeschalteten 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 Entzerrerstufc 10. Ein Zeitgeber 21 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 ?·-, Finstellantrieb 22 gemäß Fig. IC verbunden. Diese Einstellaiiiiiebe 22 können einen Servomotor enthalten. Solche Servomotoren mit entsprechenden Einstellverfahren sind nach dem Stande der Technik ebenfalls gut bekannt. jo

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 Einstellschrittc Signale zu ihren Einstcllcinrichtungen 16 durchgeben, wobei jeder nachfolgende Einstellschritt 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 I 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 1 — A alle Entzerrerstufen 10 und erscheint am Ausgang der n-ten Stufe ohne wesentliche Veränderungen als Folge 1 — A. Durch die Summierschaltung 17 wird, wie bereits beschrieben, eine Ausgabefolge 1 + A erzeugt. Dieses Signal gelangt über einen Kontakt des Schalters 18 zur Abgriffseinstelleinrichtung 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 _b5 ein Minimum reduziert. Wegen gegenseitiger Beeinflussung zwischen den einzelnen Gliedern der Eingabefolge 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 Enlzerrerstufe 10 zugeführt. Diese Eingabefolge wird durch die Funktion 1 + A modifiziert und ergibt am Ausgang des Summierverstärkers 13 der ersten Emzerrerstufe 10 ein der Funktion I -A¹ entsprechendes Signal. Dieses Ausgangssignal gelangt nun im wesentlichen unverändert durch die übrigen Entzerrerstufen 10 hindurch und erschein: :im Ausgang des Summierverstiirkers 13 der ii-ten Entzerrerstufc 10 als durch 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 wirti 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 I α a U ion I + A² ein.

Eine weitere Eingabefolg^ I-A fur vk . "ν,-iten Schritt wird nun dem Eingang der ersten Entzerrerstufe 10 zugeführt ur-d w..d bereits durch die Einstellung dieser Stufe n. '.i.fiziert um am Ausgang des entsprechenden Summierverstärkers 13 der ersten Stufe die Funktion 1 - A¹ 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 — A* darstellbare Folge ergibt. Da die Einstellungen aller weiteren Stufen immer noch auf 0 sind, mit der einen vorbeschriebenen Ausnahme, erscheint eine Folge 1 - Α^Λ am Ausgang der n-ten Entzerrerstufe und gelangt von dort weiter zur Summierschaltung 17. Diese modifiziert die Funktion 1 — .4⁴ zu 1 + A*; 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 + A* modifiziert. Nun soll der dritte Entzerrungsschritt durchgeführt werden.

In den vorgenannten Erläuterungen ist beschrieben worden, daß die Eingabefunktion 1 — A nunmehr vor dem Erreichen des Ausgangs des Summierverstärkers 13 der n-ten Stufe bereits zwei Modifikationen unterzogen worden ist. In der ersten Entzerrerstufe ist die Eingabefunktion mit der Funktion 1 + A modifiziert worden und dann in der zweiten Stufe mit der Funktion 1 + A². Somit ist die Eingabefunktion 1 - A durch das Produkt zweier Abgriffseinstellungen modifiziert worden. Das Produkt von (1 +A) (1 +A²) ist 1 + A + A² + A³. Durch Multiplikation dieser zusammengesetzten Modifikationsfunktion mit der Eingabefunktion \-A ergibt sich am Ausgang der zweiten Entzerrerstufe die Funktion 1 — A*.

Eine weitere Eingabefolge 1 - A wird zur Durchführung des dritten Schrittes der ersten Entzerrerstufe 10 zugeführt und in dieser mit der Funktion 1 + A modifiziert. Damit ergibt sich 1 — A², das in der zweiten Stufe mit 1 + A² modifiziert wird und an deren Ausgang die Funktion 1 — A* ergibt. Diese

wiederum wird in der dritten Entzerrerstufe mil der Funktion ! -: I⁴ modifiziert und ergibt nunmehr am Ausgang der »-ten Stufe die Ausgabefunktion 1 — A^H. Diese Funktion wird wiederum in der Summierschaltung 17 modifiziert unu crtrihi die Modifikationsfunktion 1 + A^H, die über den Schalter 18 Her Einstelleinrichtung 16dci vierten Entzerrerstufe IO zugeführt wird. Die Einstellungen der Dämpfungsgliedci 14 in der vierten Fnlzerrcrstule werden nunmehr entsprechend der Funktion 1 4 .4" eingestellt und zum luiehsten, dem vierten Schritt, übergegangen. Die Eingabefolge ! — A ist nunmehr duic't das Produkt dreier ModifikationsfunktionenU + A)(\ +J²K! ; .I⁴)modi_: fj7ici! wnr.lon, das der Funktion I+Λ+,4² + · * A' entspricht. Diese ausmultiplizierte Funktion mit der Eingabefunktion I -A mu'iiplb.iert ergibt eine Ausgabefunktion 1 — A^a.

Alle η mi noch weiter nachfolgenden Einstellschritte

Tabelle !I

15

werden ;tuf ähnliche Weise, wie bisher beschrieben, durchgefiihn. Dabei ergibt sich mit dem »-ten Einstellschritt eine mit der Produktfunktion ailcr betrachteten η Entzerrers''tfen multiplizierte Eingnbefunktion 1 — A, d.h. hinter der Summierschnltung 17 eine Modifikationsfunktion \+A + A² + ■■■ +A²"'. Diese zuletzt genannte Funktion ergibt mit der Eingabefunknon \—A eine Ausgabefunktion 1— A²". Ein Sign;·! L'emaß dieser Ausgabefunktion wird normalerweise nun einem Dutcnempfiinger zugeführt. In einem typischen Falle mit einem Verzerrungsgrad von nicht mehr als 0,8 sind fünf Verfallrensschnue ausreichend, um die eingegebenen Verzerrungen nahezu gänzlich zu eliminieren.

Die Dctalis der ersten vier Entzerrungsschritte mit einer Anordnung gemäß Fig. IB sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.

Schritt- Auf die

zahl

Eingabefunktion 1— A angewandte Modifikation; funktion

Ausgabefunktion Ausgabefunktion Gesamt-

am Ende der einzelnen Entzerrerstufen

der Summierschaltung 17

Entzerrerfunktion

I - A

1 + A

1 (1 + A)

I - A²

1 + A¹

A (1 + A²')

J = O

A(I+ A¹-') 1 - A⁴

+ A^A

I (I + A¹-')

j=0

π (I + A²') 1 - A*

1 + A*

h (I + A²')

j=0

.4(1+ A²')

J=O

I -A'

1 +A¹

-τ (1 + A²')

J=O

F i g. 2 zeigt die mindest erreichbare Signalerkennbarkeit für verschiedene Eingabeverzerrungen D<°> über der Schrittzahl n, die der Zahl der verwendeten Entzerrerstufen gleich ist

Fig. IB illustriert den allgemeinen Aufbau eines kaskadenförmigen automatischen Entzerrers nach dem vorbeschriebenen Prinzip. Zum beschriebenen Entzerrer gehört die Schaltung 2 zur Signaldurchschnittswertbildung, eine Pegelvoreinstellung 3 und π Entzerrerstufen 10. Mit der Schaltung 2 zur Signaldurchschnittswertbildung 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 Hauptimpulse von Nutzsignalen, wird die Schaltung 2 während der Einstellung der einzelnen η Stufen 10 des Entzerrers überbrückt.

Die in den Entzerrer eingegebene Signalfolge

ist eine Folge von eingegebenen Werten, die zu den Zeiten - N ... N abtastbar sind. Die Einstellung der Pegelvoreinstellung 3 und der einzelnen Entzerrerstufen geschieht wie folgt:

1. Voreinstellung 3 und Dämpfungsglieder /*{,", Λ)²¹ · · · /¹O"¹ für den Hauptimpuls in den einzelnen Entzerrerstufen 10 so, daß sich für den Hauptimpuls ein als 1 gesetztes Normpegelmaß ergibt, und alle anderen Dämpfungsglieder für die Echopegel 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. ft"^! = -\?^] Tür I φ 0.

3. Nachstellung der Pegelvoreinstellung 3, so daß nach Ende des nächsten, zweiten Einstellimpulses der Pegel für den Hauptimpuls \₀" genau normalisiert ist. Diese zusätzliche Maßnahme könnte jedoch übergangen werden, wenn der Haupt-

impuls bereits mit dem vorgegebenen Normwert

hinreichend übereinstimmt.

4. In den sich nun anschließenden Schritten wird jeweils die Dämpfung in der p-ten Stufe mit dem

(2p—1 Men Impuls durchgeführt. Die Voreinstellung 3 wird jewe>!s mit dem (2pMen Impuls wenn erforderlich so nachgestellt, daß sich jeweils für den Hauptimpuls λ^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 Einstcllroutinc 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 Slufeneinstellung mehr erforderlich.

Theoretisch muß entsprechend dem vorgegebenen Einstellalgorithmus die erste Stufe des Entzerrers mindestens 2 N + 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— 1 )-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 Pegelvoreinstcllung 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 Stufeneinstellschritten vorgesehen wird und die Normiereinstellung entsprechend den Punkten 3. und 4. durch Anpassung der Anzapfungscinstellungen von jlf auf //'''/λ'ο' erfolgt. Dazu wäre jedoch eine Multiplikation der Dämpfungen und weitere Komplexitäten erforderlich, die sonst 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 Mittelabgriffe. Das heißt, daß die einzelnen Abgriffsdämpfungen /<f, die

id wie vorbeschrieben ermittelt werden, auf c/7¹/¹ verändert würden, ausgenommen jedoch für j = 0. Ein solches Verfahren könnte in manchen Fällen eine schnellere Gesamteinstellung ergeben.

Die durch den beschriebenen kaskadenförmigen

is Entzerrer gegebenen Vorteile sind die folgenden: Schnelle Einstellung der Dämpfungsglieder, was insbesondere bei der Datenübertragung sehr wesentlich ist.
Relative Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen

:o auch nach Feineinstellung mittels der letzten Stufen aufgrund der vorgesehenen Schaltung zur SignaldurchschniUswert bildung.

Unter besonders ungünstigen Bedingungen könnten auch zusätzliche weitere Einstellimpulse übertragen und ausgenützt werden.

Günstige Bauweise bei Verwendung moderner Schaltkrcistechnologien wegen der möglichen Modularstruktur der einzelnen Entzerrerstufen.
Wenn der Entzerrer mit digital einstellbaren Bau-

jH elementen aufgebaut wird, wird das Einslellverfahren insofern erleichtert, als nur jeweils die Ermittlung der Ausgangssignalwerte und die Eingabe der entsprechenden ins Negative umgekehrten Werte in die Entzcrrerkaskadenregister erforderlich ist; dabei kann

r, i>'ji^M " = 2 — λ'ο ausgenutzt werden. Dies könnte einfach durch hintereinander wirkende Schaltkreise ausgeführt werden. Ein wesentlicher weiterer Vorteil einer solchen digitalen Ausführungsform ist ihre Unempfindlichkeit gegenüber Stürungseinflüsscn.

Hierzu 2 BIaIt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Entzerrer für von einem Sender über einen Übertragungskanal unter Hinzufügung von Folgen verzerrender Echos übermittelte Signale, deren jedes einzelne durch die Funktion

W) (Il . lii , .

10

darstellbar ist, worin A der Summenbetrag der is hinzugefügten Echofolgeanteile ! xjty ohne a„»o = 1 ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrer aus η = I, 2, 3 ... kaskadenförmig hintereinandergeschalteten einstellbaren Entzerrerstufen (1. bis «.Stufe 10) besteht und an seinem Ausgang durch die Funktion 1-/4²" darstellbare Signalfolgen abnehmbar sind, die im wesentlichen nur die vom Sender ausgegebenen Signale \⁽ό' 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 A^r ausgegebenen Signalfolgen in solche nach der Funktion I + A^r, wobei dem ersten Eingang der Summierschaltung (17) der Wert 2 und deren zweitem Eingang die nach der Funktion 1 A⁷" gegebenen Signalfolgen mit negativem Vorzeichen als Α^Ύ -1 zugeführt werden und die Summierung 2-(1-/I²") durch die Funktion \ + A²" darstellbare Signalfolgen r> ergibt, welche zur schrittweisen Einstellung der einzelnen Entzerrungsstufen (I. bis M.Stufe 10) verwendbar sind.

3. Entzerrer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den vorgesehenen Entzerrerstufen (10) zügeordnete Einstelleinrichtungen (16), denen Signalfolgen nach der Funktion 1 + A⁷ als Stellgrößen zugeführt werden.

4. F.ntzerrer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Schalter (18) zur selektiven Zu- ₄-, führung von Entzerrer-Ausgangssignalfolgen als Stellgrößen in der Form 1 + A^r 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 (,o 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 _b5 Rcgisterstellen über Abgriffe (12) die einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Glieder Her zugeführten Signalfolgen abnehmbar sind.

9. Entzerrer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung {Summierverstärker 13) zur Zusamtnenrassung 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 (.»„) so eingestellt wird, daß sich, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme der vorgeschalteten Pegelvoreinstellung (3), ein für den Entzerrer normierter Hauptimpuls-Pegelwert 1 am Entzerrer-Ausgang ergibt, und sämtliche anderen Abgriffe (12) aller vorgesehenen Entzerrerstuhn (10) auf 0 gestellt werden, wobei sich für den übertragenen Hauptimpuls (λ₀) und seine begleitenden Echos am Ausgang der letzten (ti.) Entzerrerstufe (10) eine durch die Funktion 1-/1²" = 1 — /1 für « = 0 darstellbare Signalfolgc 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 (.-X₀) durch den Sender übertragen wird, welcher Impuls am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) bereits eine grob entzerrte Signalfolge der Form \-A^r = i -A¹ für π = 1 ergibt, welche in die Form 1 + A² umgekehrt der Abgriffseinstelleinrichtung (16) der zweiten Entzerrerstufe (10) zugeführt wird, daß nunmehr nach erfolgler Einstellung der Dämpfungsglieder (14) der zweiten Entzerrerstufe (10) abermals ein Einstellsignal-Hauptimpuls (·*„) durch den Sender übertragen wird, welcher Impuls am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) eine weiter entzerrte Signalfolge 1 - A^r = I - A* für π = 2 ergibt, welche in die Form 1 + A* umgekehrt der Abgriffscinstelleinrichtung (16) der dritten Entzerrerstufe (10) zugeführt wird, und schrittweise so fort bis zur Einstellung der letzten (n.) 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 Pegelnachstellung auf den normierten Hauptimpuls-Pegelwert 1 vermittels der Dämpfungsglie-

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der (14) an den mittelsten Abgriffen (12) der Eine allgemein bekannte Methode üur automati-

einzelnen Entzerrerstufen (10) und/oder mit Hilfe sehen Entzerrereinstellung besteht in der übertragung

der Pegelvoreinstellung (3) durchgeführt wird. einzelnstehender Impulse während einer Einstell-

periode vor der eigentlichen Datenübertragung. Die

5 Einstellung der Dämpfungen an den einzelnen Ab-

griffen erfolgt unmittelbar nach jedem einzelnen

übertragenen Einstellimpuls.

Dieses vorgenannte Einstellprinzip wird bei Ent-

Die Erfindijng betrifft einen Entzerrer für von einem zerrern nach dem Stande der Technik zugrunde Sender über einen Ubertragungskanal unter Hinzu- io gelegt. Damit ist es möglich, den übertragungsgang fiigung von Folgen verzerrender Echos übermittelte von Kanälen erheblich zu verbessern. Mehrpegel-Signale. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Übertragungen mit bis zu 16 Pegeln erscheinen nun einem automatisch einstellbaren Entzerrer und dessen auf Kanälen für hörbare Frequenzen möglich. Bei Einstellverfahren, mit deren Hilfe gegebene echoartige den schrittweisen Einstel!verfahren entsprechend dem Verzerrungen bei sehr kurzer Einstellzeit ausgeglichen 15 Stande der Technik wird jeweils immer mit groben werden können. Die gewählte Ausführungsform be- vorgegebenen Schaltschritten gearbeitet. Mehr vorgesteht aus einer Vielzahl von in Kaskade hintereinander- gebene kleinere Schaltschritte könnten bessere Entgeschalteten Entzerrerstufen, deren jede einzelne in Zerrungen ermöglichen, benötigten aber einen gröje einem separaten Schritt eingestellt wird, wobei ßeren Einsteilzeitaufwand.

sämtliche Einstellschritte nacheinander nach dem 20 Der Trend in der Datenübertragungstechnik ist auf gleichen Algorithmus durchgeführt werden. Die Zahl schnellere Einstellungen automatischer Entzerrer geder einzelnen Stufen bestimmt die Zahl der maximal richtet, weil die Wirtschaftlichkeit eines übertragungserforderlichen Einstellschritte. systems sehr stark von der Verringerung der Einstell-Wenn Signale über einen Übertragungskanal über- zeiten abhängig ist. Insofern sind auch bei jeder Art mittelt werden, ergibt sich auch unter rauscharmen 25 von Computerverbindungen kurze Einstellzeiten sehr Betriebsverhältnissen ein gewisser Grad von Ver- erwünscht. Solche Systeme sind sowohl bei Linienzerrungen. Diese kommen zu den vorhandenen un- verbindungen mit mehreren an eine Leitung angeerwünschten Eigenschaften des Übertragungskanals schlossenen Endstellen, als auch bei Zeitmultiplexnoch hinzu. Grundsätzlich werden bei der digitaler und anderen Systemen interessant. Insofern sind Datenübertragung Symbole eines definierten Alpha- 30 automatische Entzerrer mit verbessertem Eigenschafbets mit vorgegebener Geschwindigkeit in Form ten, die über den Stand der Technik insbesondere von Impulsen variierter Amplitude oder in anderer bezüglich verringerter Einstellzeiten hinausgehen, sehr modulierter Signalwellenform übertragen. Im Emp- gefragt. Das Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen fänger wird das aufgenommene Signal periodisch im Entzerrern nach dem Stande der Technik und solchen Gleichtakt abgetastet und dabei die sendeseitig einge- 35 entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, daß bei gebenen Signale wiedergewonnen. Verzerrungen der bekannten Entzerrern einzelne Einstellwerte zueinaufgenommenen Wellenform bewirken überschnei- ander addiert werden, daß jedoch bei Entzerrern düngen zwischen nebeneinanderliegenden Abtastwer- nach der vorliegenden Erfindung multiplikative Wege ten. üblicherweise läuft ein übertragener Impuls im beschritten werden.

Empfänger als Hauptimpuls begleitet von einer An- 40 Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die zahl von Echos vor und nach dow Hauptsnspuls ein. Schaffung einer Anordnung zur Entzerrung elek-Bei der Binärdatenübertragung ist die Summe der trischer Signale mit kurzer Einstellzeit; dabei soll Amplituden dieser Echos als Verzerrungen anzu- eine automatische Einstellung sowohl Für digitale sprechen, wobei die Amplitude des Hauptimpulses aU auch für analoge Signale möglich sein; der Gesamtais Bezugsmaß betrachtet werden kann. 45 aufbau eines entsprechenden Entzerrers soll einfach

Um unerwünschte Überschneidungen zwischen den und wirtschaftlich sein.

einzelnen Symbolen aufgrund solcher Verzerrungen Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch I zu vermeiden, werden Filter mit ausgleichendem über- gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Austragungsgang, sogenannte Entzerrer, verwendet. Eine gestaltungen dieser Lösung sowie entsprechende Einspezielle Art auf der Laufzeit von Signalen begrün- 50 stellverfanren sind in den Unteransprüchen genannt, deten Filtern ist besonders für die digitale über- Die vorliegende Erfindung befaßt sich im wesenttragung geeignet. Grundsätzlich besteht ein Laufzeit- liehen mit der Entzerrung elektrischer Signale, die der filter aus einer Anzahl von hintereinandergeschalteten Verzerrung durch Übertragungskanäle unterliegen. Verzögerungsabschnitten mit untereinander im we- Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umsentlichen gleichem Verzögerungsmaß, einer Anzahl 55 faßt die Eingabe einer durch die Funktion 1 — A von Abgriffen zwischen den einzelnen Verzögerungs- darstellbaren elektrischen Signalfolge in einsn Entabschnittcn mit einstellbarem Dämpfungsmaß und zerrer mit einer Vielzahl einstellbarer Abgriffe und einer Summierschaltung. Zwei Ausfuhrungsarten sol- die Entzerrung des Signals, wobei nach η = 1, 2, 3 ... eher Laufzeitfilter sind gegeben: Nicht-rekursive, Schritten ein durch die Funktion 1 - A^T darstellbares transversale Filter und rekursive Ausführungen. Da 60 Ausgangssignal gewonnen wird. Insbesondere gibt die auftretenden Kanalcharakteristika nicht immer die Erfindung eine Möglichkeit an zur Entzerrung von vornherein bekannt sind und im übrigen auch eines durch die Funktion I — A gegebenen elektrischen zeitlichen Veränderungen unterliegen, ist die auto- Signals durch die Eingabe dieses elektrischen Signals matische Einstellung eines Entzerrers an jeden be- in eine Vielzahl von η Entzerrerstufen, deren jede liebigen Kanal sehr erwünscht. Dies erfordert den 65 einzelne einsteilbare Abgriffe aufweist. Es erfolgt Aufbau einer Anordnung zur Einstellung der Dämp- daraufdann die Modifizierung des elektrischen Signals fung an verschiedenen Abgriffen, so daß die sich ins- in den einzelnen Entzerrerstufen mit dem Ziel der gesamt ergebende Verzerrung minimal wird. Ausgabe eines durch die Funktion 1 — A^r gegebenen