DE2214398A1

DE2214398A1 - Verfahren und Anordnung zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer

Info

Publication number: DE2214398A1
Application number: DE19722214398
Authority: DE
Inventors: Kurt Hugo Matawan; Spaulding David Adams Colts Neck; N.J. Mueller (V.StA.). P
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1972-10-12
Also published as: SE373471B; NL7204092A; DE2214398B2; US3715666A; NL161014B; BE781196A; FR2131727A5; DE2214398C3; JPS5413743B1; NL161014C; CA969239A; GB1380651A; IT954566B

Description

Western Electric Company Inc. ^- Cl H o33

New York, N. Y., USA Mueller 1 - 3

Verfahren und Anordnung zur schnellen Gewinnung der Anfangs konvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Trans versalentzerrer.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnungen für die Durchführung des Verfahrens zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Trans versalentzerrer eines synchronen Datenübertragungssystems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist und mit einer Summierschaltung zur selektiven Kombination der gedämpften Signale an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Aus gangs signals ausgestattet ist.

Die Zwischensymbol-Beeinflussung in Folge der Überlappung der (Antwort-) Frequenzkomponenten aufeinanderfolgender Signale, stellt eine ernstliche Beeinträchtigung bei der synchronen digitalen Datenübertragung über Sprachband-Fernsprechkanäle dar. Es ist daher eine automatische Entzerrung erforderlich, wenn Höchstgeschwindig-

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keitsdaten über einen derartigen Kanal mit unbekannten Kanalkenngrößen übertragen werden. Der Verzerrer besteht im allgemeinen aus einem Transversalfilter mit einstellbaren Anzapfungskoeffizienten oder Verstärkungseinstellungen. Diese Koeffizienten werden auf Anfangswerte eingestellt, die von Testimpulsen oder-Folgen abgeleitet werden, die über den benutzten Übertragungskanal übertragen und später von einem Einstellungs-Algorithmus, der bezüglich der Beobachtungen der empfangenen Nachrichtensignale adaptiv ist. Da sich die Verzerrungscharakteristik von Fernsprechkanälen über einen sehr weiten Bereich veränderlich ist, abhängig von Faktoren wie Kreislänge und Zusammensetzung der Medien, ist eine Einstellungsperiode vor der Nachrichtendatenübertragung erforderlich, um die Anfangswerte für die Einstellung des Verzerrers auf die unbekannte Kanalverzerrung zu bestimmen. Gewöhnlich wird eine Gruppe von Impulsen oder ein Pseudo-Zufallstestmuster in einer Einstell-Betriebsart übertragen, um die Kanalkenngrößen zu erfahren und die Entzerrer koeffizienten so genau wie möglich bezüglich ihrer optimalen Werte einzustellen. Die Anfangswerte, wenn sie einmal gewonnen wurden, können alternativ während der nachfolgenden Nachrichtenübertragung festgehalten werden oder die Nachrichtendaten selbst können überwacht werden, um den Entzerrer kontinuierlich nachzuregeln, so daß langsame zeitvariante Kanalkenngrößen in einer adaptiven Betriebsart verfolgt werden.

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In der U. S. -Patentschrift 3 292 110 sind automatische Entzerrer beschrieben, die eine Einstellungs-Betriebsart für die Anfangseinstellung verwenden. In der U. S. -Patentschrift 3 368 168 sind schließlich Einzelheiten adaptionsfähiger Entzerrer beschrieben.

Wenn das Verhalten eines Übertragungskanals auf einen einzelnen Impuls und seine Störgrößen im.Empfänger bekannt sind, können die optimalen Anzapfungsverstärkungen theoretisch aus einem System simultaner Gleichungen errechnet werden. Die automatischen Entzerrer lösen diese Gleichungen mit Hilfe von iterativen Algorithmen, die zu Ergebnissen mit für die praktische Verwendung ausreichender Genauigkeit nach einer endlichen Anzahl von Iterationen führen. Nach der Anfangseinstellung ist dann der dem Entzerrer zugeordnete Empfänger für den Datenempfang bereit.

Bei einer zunehmenden Zahl häufiger Anwendungen, werden Hochgeschwindigkeits-Datennachrichten in kurzen Stoßen übertragen. Solche Anwendungen treten auf bei Wahlsituationen, einschließlich Sitzplatzreservierung der Luftverkehrsgesellschaften, der Lagerbestandssteuerung und Banksysteme. Die Datengerät-Startzeit beschränkt die Effizients derartiger Systeme ernstlich, wenn sie die tatsächliche Nachrichtenübertragungszeit erreicht oder überschreitet.

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Der Wirkungsgrad oder die Efficients eines Datenübertragungssystems kann bezüglich der Startzeit (unter Vernachlässigung der Umlaufverzögerungen) auf folgender Weise definiert werden:

wobei T und T jeweils die Nachrichtenzeit und die Startzeit angeben. Eine typische Wählnachricht von 120 Bitlänge kann innerhalb einer Zeit T₁ =25 millisekunden bei einer 4 800 - Bit je Sekunde Geschwindigkeit übertragen werden. Ein representatives Datengerät jedoch (das nicht für schnellen Start eingerichtet ist), das aber für diese Übertragungsgeschwindigkeit geeignet ist, benötigt die Zeit T = 5 000 millisekunde-n für den Start. Hochgeschwindigkeits-Datengeräte selbst erfordern oft längere absolute Startzeiten wegen ihrer komplizierteren Träger- und Zeitsteuerung sowie ihrer erforderlichen Entzerrersteuerung. In diesem Beispiel wird 99, 5% der Anschlußzeit für die Nachricht für den Start (oder Startvorbereitung) benötigt, während nur 0, 5% für die tatsächliche Informationsübertragung ausgenutzt wird. Die effektive Übertragungsgeschwindigkeit liegt daher nur bei 24 Bits je Sekunde. Ein billigeres NiedriggeschAvindigkeits-Datengerät, das einen Entzerrer nicht benötigt, könnte die gleiche Nachricht mit einer Geschwindigkeit von 30 Bit je Sekunde übertragen und noch eine volle Sekunde Startzeit (Anlaufzeit) zulassen.

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Für den wirtschaftlichen Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Datengeräten muß die Gesamtstartzeit einschließlich der Träger-Phaseneinstellung der Zeitgabe-Wiedergewinnung und Entzerrung, im Grörenbereich von etwa 10 bis 20 millisekunden gehalten werden. Es hat sich gezeigt, daß die zuvor erwähnten Parameter voneinander abhängen, daß aber bei praktisch einsatzfähigen Systemen die Anlaufzeit von der Verzerrer-Konvergenzzeit beherrscht wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Startzeit von Datenübertragungsgeräten niedrig zuhalten, indem insbesondere die Konvergenzzeit des Entzerrers niedrig gemacht wird.

Für ein Verfahren zur schnellen Gewinnung der Anfangs konvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer eines synchronen Datenübertragungssystems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist und mit einer Summierschaltung zur selektiven Kombination der gedämpften Signale an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Aus gangs signals versehen ist, besteht die Erfindung darin, daß im Einzelnen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:

Empfang eines Testwortes, das ein verzerrendes Übertragungsmedium als eine periodische Folge durchlaufen

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hat, die eine der Zahl der Anzapfungen identische Anzahl von Bits je Wort besitzt,

Erzeugung eines Bezugswortes als eine periodische Folge, die ebenfalls eine der Anzahl der Bits des Testwortes identische Anzahl von Bits aufweist, jedoch ohne Anfangssynchronisation der Test- und Bezugswortfolgen,

bitweiser Vergleich der Test- und Bezugswortfolge am Ausgang der Summie rungs schaltung zur Gewinnung eines Fehlersignals,

Korelation des Fehlersignals zur Ableitung einer Gruppe von Anzapfungskoeffizienten und

zyklische Verschiebung der Anfangskoeffizienten, um den größten Verstärkungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen.

Bei einer Anordnung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens, die einen Transversalentzerrer zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen besitzt, ist die Erfindung gekennzeichnet durch

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einen Bezugsgenerator, zur Erzeugung des Bezugswortes,

einen Differential verstärker, zum Vergleich der Ausgangssignale der Summie rungs schaltung, zur Korrelierung des Fehlersignals mit den Signalen an den Eingängen der Dämpfungsglieder für die Erstellung einer geordneten Gruppe von Anfangskoeffizienten

einen Maximalwertdetektor, zur Bestimmung des größten Anzapfungskoeffizienten und

eine Verschiebeschaltung, zur zyklischen Verschiebung der Anfangskoeffizienten, zur Ausrichtung des größten Anzapfungskoeffizienten auf die Bezugsanzapfung.

Gemäß der Erfindung werden also die Anfangs- Anzapfungsverstärkungskoeffizienten für einen automatischen Transversalentzerrer sehr schnell dadurch erzeugt, daß über das verzerrende Übertragungsmedium, dessen stöhrende Eigenschaften kompensiert werden sollen, mit der Datensymbolgeschwindigkeit ein periodisches Pseudo- Zufalls- Testmuster, dessen Anzahl von Symbolen genau gleich der Anzahl der Anzapfungen des Entzerrers ist, übertragen

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wird, wodurch in dem Empfänger eine örtliche Bezugsfolge erzeugt wird, die der übertragenen Folge identisch ist, mit der Ausnahme einer wahrscheinlichen Zeitverzögerung und wobei die übertragene Folge, wejnn sie am Ausgang des Entzerrers erscheint mit der örtlichen Bezugsfolge verglichen wird. Das aus* einem solchen Vergleich resultierende Fehlersignal wird mit jedem Entzerrer- Anzapfungssignal korreliert, um eine Gruppe von An zapfungsko effizienten abzuleiten. Diese werden zyklisch verschoben, um den größten dieser Anzapfungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen. Um eine Vorspannung während der Anzapfungskoeffizienten-Erzeugung bezüglich einer bestimmten Anzapfung zuvermeiden, werden alle Anzapfungskoeffizienten vorzugsweise in die gleiche Empfangseinstellung, beispielsweise Null, gebracht.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung werden die Testfolgen kontinuierlich sowohl auf der Sende, wie auch auf der Empfangsseite erzeugt und am Entzerrerausgang mit der normalen Geschwindigkeit, die auch für die Nachrichtendatenübertragung verwendet wird, verglichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine vollständig empfangene Prüffolge in der Verzögerungsleitung gespeichert wobei die Verzögerungsleitung in sich geschlossen ist und die Test-

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folge kontinuierlich in der Verzögerungsleitung mit einer Geschwindigkeit umläuft, die vorzugsweise die gleiche oder viel größere als die normale Übertragungsgeschwindigkeit ist. Die örtliche oder Bezugsfolge wird mit der gleichen Geschwindigkeit erzeugt, wie die empfangene Testfolge.

Die beschleunigte Umlaufgeschwindigkeit wird nur durch die Trägheit und die Verzögerungszeiten begrenzt, die den Empfängern und Multipliziere rn eigen sind. Ein Umlauf Intervall inder Größe einer Mikrosekunde erscheint nicht unrealistisch, so daß eine Entzerrung extrem schnell erfolgen kann.

Nachdem einmal eine Entzerrung erreicht wurde, findet unabhängig von einer Synchronisation zwischen den Prüf folgen und unabhängig von der normalen oder erhöhten Geschwindigkeit und auch unabhängig davon ob eine Gruppe von Anzapfungskoeffizienten, die ein offenes Datenaugenmuster erreichen werden, dieses auch erreicht haben, eine weitere Verschiebung statt, um den größten Anzapfungskoeffizienten auf die Entzerreranzapfung auszurichten, die als Bezugsanzapfung bestimmt wurde. Nachrichtendaten können nun von dem Entzerrer bei der normalen Symbolgeschwindigkeit in einer adaptions fähigen Betriebsart verarbeitet werden, die weitere Restverzerrungen reduziert und langsam variable Kanalstörungen ver-

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folgt. Diese adaptions fähige Betriebsart wird durch den Umfang realisiert, mit dem die örtlich erzeugte Bezugsfolge durch eine' quantisierte Form des Ausgangs signals des Entzerrers ersetzt wird, wenn Datennachrichten mit normaler Geschwindigkeit empfangen werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die empfangene Testfolge, die den verzerrenden Wirkungen bei dem Durchgang durch das Übertragungsmedium ausgesetzt wurde, fest in der Verzögerungsleitung und den Anzapfungsverbindungen mit den Anzapfungsverstärkungselementen gespeichert werden. Wie zuvor wird, wenn die Gruppe von Anzapfungskoeffizienten ermittelt wurde, der größte von diesen auf die Bezugs anzapfung (gewöhnlich die Mittelanzapfung) des Entzerrers ausgerichtet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die schnelle Anlaufgeschwindigkeit des automatischen Entzerrers, die mit einer minimalen Veränderung konventioneller Strukturen erreicht werden kann.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht schließlich darin, daß die Verwirklichung fast ausschließlich mit digitalen Schaltkreisen vollzogen werden kann.

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Weitere Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der außerordentlich schnellen Anfangs eins teilung des automatischen Transversalentzerrers bei synchronen Datenübertragungssystemen.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, das ein ideales Bezugssignal in einem automatischen Entzerrer geliefert werden kann, ohne das die Notwendigkeit einer vorhergehenden Synchronisation besteht.

Ferner ist von Vorteil die Verbesserung der Anfangskonvergenz automatischer Entzerrer in stark verzerrenden Kanälen durch die Verfügbarkeit einer idealen Bezugsgröße.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, eine Gruppe von Anfangs -AnzapfungsVerstärkungseinstellungen bei einem automatischen Entzerrer zu gewinnen, ohne sie zuerst auf die speziellen Anzapfungen ausrichten zumüssen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verringerung der An fangs Startzeit eines automatischen Entzerrers, die beliebig dicht

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an der Zeit liegt, die für den Empfang und die Speicherung einer Testsignalfolge liegt, die eine Zahl von Elementen hat, die der Zahl der Anzapfungen des Entzerrers gleich ist.

Schließlich ist ein Vorteil der Erfindung in der Fähigkeit zu sehen, eine Anfangsentzerrung in einem automatischen Entzerrer mit einer erhöhten Geschwindigkeit durchzuführen, die wesentlich höher ist, als die Symbolübertragungsgeschwindigkeit.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 " ein schematisches Blockschaltbild eines auto

matischen Transversalentzerrers, der entsprechend der Erfindung für schnellen Start verändert wurde,

Fig. 2A- vereinfachte Blockschaltbilder, die das Kon-

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zept der Rückbeziehungen zwischen den umlaufenden Signalabtastwerten und den Anzapfungs-Dämpfungsanordnungen des erfindungsgemäßen automatischen Transversalentzerrers

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Fig. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungs-

beispiels der Erfindung für ein schnelles Startsystem bei einem automatischen Transversalentzerrer.

Automatische Entzerrer wurden von.D. Hirsch und W. J. Wolf in dem Aufsatz "A Simple Adaptive Equalizer for Efficient Data Transmission" veröffentlicht in den "Transactions of the Institute of Electrical and Electronics Engineers on Communication Technology", Band Com-18, No. 1, Februar 1970, Seiten 5 bis 12, beschrieben. Fig. 3 dieses Aufsatzes zeigt einen quadratischen Mittelwertentzerrer, eine nichtrekursive transversale Filterstruktur, die mit aufeinanderfolgenden Verzögerungen für ein ankommendes Signal ausgestattet ist, das gleich vielfachen des Symbolintervalls T ist. Die Signalabtastwerte, die den Anzapfungen der Verzögerungsleitungen an den Intervallen T abgenommen werden, werden selektiv von einstellbaren Anzapfungskoeffizienten in den Kästen G gedämpft und in einem Addierer ': kombiniert. Der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Addiererausgangssignal und einer quantisierten Version dieser Signale bildet ein Fehlersignalteil e am Ausgang eines Subtrahierers (angegeben durch ein nach unten zeigendes Dreieck). Dieser Fehler e wird in den Kästen X individuell mit dem Eingangssignal und den Anzapfungssignalabtastwerten korreliert, es wird in den Kästen der Mittelwert gebildet, um Steuersignale

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für die automatische Einstellung der Verstärkungskoeffizienten der Dämpfer G abzuleiten, um eine optimale Arbeitsweise zu erzielen.

Vorausgesetzt, das nur das empfangene Datenaugenmuster offen ist, (beobachtet auf einem Oszillographen, der mit der Symbolgeschwindigkeit durch Überlagerung der aufeinanderfolgenden Signale synchronisiert ist) kann der Fehler zwischen den tatsächlichen und quantisierten Ausgangs Signalen des Addierers adaptiv verringert werden. Typischer jedoch ist das Datenauge zu Anfang geschlossen oder es liegt bestenfalls am Rande. Es ist aber wünschenswert, daß gesamte Nachrichtensignal zu empfangen und nicht solche Symbole zu verlieren, die dazu benutzt würden eine Entzerrung zu erreichen. Daher wird stets eine Einstellungsbetriebsart vorgesehen. Während dieser Einstellungsbetriebsart wird das Bezugssignal, daß für die Operation des Entzerrers notwendig ist, gewöhnlich mit Hilfe der Quantisierung des Ausgangs signals des Entzerrers geschätzt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Konvergenzverhalten ernstlich von diesem Verfahren betroffen werden kann, wenn die Kanal verzerrung beträchtlich und die An fangsfehlerrate hoch ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden und um ein ideales Bezugssignal vorzusehen, können identische digitalen Folgen im Sender und Empfänger synchronisiert werden, wie es beispielsweise in der U. S. -Patentschrift 3 403 340 erläutert wurde. Unglücklicherweise ist der Zeitverbrauch, der für die Synchronisation zwischen

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den beiden Testsignalzügen benötigt wird, gleich der Zeit, die für die Anzapfungskoeffizienten-Ableitung benötigt wird, oder sie wird sogar noch übertroffen.

Es wurden nun bestimmte Bedingungen festgestellt, unter denen eine Synchronisation zwischen zwei Pseudo-Zufalls-Prüf folgen vermieden wird, so daß die für die Anzapfungskoeffizienten-Erzeugung erforderliche Zeit um mehrere Größenordnungen verringert wurde. Die Bedingungen sind (1), daß die Pseudo-Zuf alls-Prüffolgen exakt in ihren Symbolintervallen mit der Zahl der verwendeten Abtastungen in dem Entzerrer übereinstimmen, (2), das alle Anzapfungskoeffizienten auf identische Anfangswerte eingestellt werden und (3), das der größte Anzapfungskoeffizient festgestellt und alle Koeffizienten zyklisch verschoben werden können, um den größten mit derjenigen Anzapfung der Verzögerungsleitung in Übereinstimmung zu bringen, die als Bezugsanzapfung bestimmt wurde.

Wenn darübe rhinaus eine vollständig empfangene P seudo- Zufalls Prüffolge der Verzögerungsleitung gespeichert wird, kann der iterative Vergleichsprozess mit der Bezugsprüffolge für die Ableitung der Anzapfungskoeffizienten durchgeführt werden, mit jeder beliebigen verfügbaren Geschwindigkeit, vorzugsweise jedoch mit einer Geschwindigkeit, die höher ist, als die Symbolübertragungsgesehwindigkeit.

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Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 besteht der konventionelle Teil des Entzerreraufbaus aus einer Verzögerungsleitung mit T-Verzögerungselementen 15 und mit einer Anzapfung 18 auf der rechten Seite jedes Elementes. Ferner besitzt der Entzerrer ein einstellbares Dämpfungsglied 20 an jeder Anzapfung, eine Addierschaltung 22 für die Kombination der Ausgangs signale der Dämpfungsglieder auf den Leitungen 21, einen Signalquantisierer 26, einen Differenzialverstärker 28, einen Korrelator 25, der jede Anzapfung 18 zugeordnet ist, einen Integrator 24 mit einem Atisgang für die Steuerung eines bestimmten Dämpfungsgliedes und einen Datentakterzeuger Der dargestellte Entzerrer arbeitet mit dem Basisband und ist der Empfangsseite eines Datenübertragungssystems zugeordnet, das ferner aus einem Übertragungskanal 13, einer Datenquelle 11 und einem Datenverbraucher 30 besteht. Der dargestellte Entzerrer arbeitet, wie von Hirsch und anderen in dem genannten Aufsatz beschrieben, während der Nachrichtenübertragung adaptiv, um langsamen Veränderungen der Kanalkenngrößen zu folgen.

Vor der Nachrichtenübertragung muß jedoch die Anfangseinstellung für die Dämpfungsglieder 20 gefunden werden, um den Entzerrer in den Adaptionsbereich zu bringen, d.h. das Datenauge muß geöffnet sein. Wo hingegen konventionellen Anfangseinstellungen eins sind für die Bezugsanzapfung und 0 für alle übrigen, wird es gemäß der Er-

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findung vorgezogen, alle Anfangseinstellungen auf einen gemeinsamen Wert 0 oder nahe 0 zu bringen.

Das Datenauge kann auf konventioneller Weise dadurch geöffnet werden, das synchronisierte, Pseudo-Zufallsgeneratoren an den entsprechenden Sende- und Empfangsanschlüssen, wie es Hirsch beschrieben hat, verwendet werden. In typischerweise liefert jeder dieser Generatoren Testwörter mit einer größeren Länge, die zu der Zahl der Entzerreranzapfungen ohne Bezug ist. Die Erzeugung von Musterlängen von 63 und 127 Bits ist üblich. Binäre Pseudo-Zufallswörter können in Schieberegistern mit Rückkoppelverbindungen zwischen den letzten beiden Stufen und einer anderen Stufe, die als Eingang betrachtet werden kann, erzeugt werden. Die auf dieser Weise erzeugten Wortlängen sind 2-1, wobei η die Zahl der Schieberegisterstufen angibt. Ein dreistufiger Datengenerator 36 in Fig. 1 stellt einen örtlichen Pseudo-Zufallsgenerator dar oder einen solchen, der eine gespeicherte binäre Folge umlaufen erlassen kann. Der Testwortgenerator 10 stellt einen ähnlichen Generator dar, der auf der Sendeseite angeordnet ist. Das ideale Bezugss-ignal, das von dem synchronisierten örtlichen Wortgenerator verfügbar ist, verbessert die Entzerrerkonvergenz, wenn das Datenauge anfangs geschlossen ist. Beim bekannten Stand der Technik wurde angenommen, das die beste Korrelation in Langwort- synchronisierten Folgen besteht, die mit der

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Symbolgeschwindigkeit getaktet sind. Es wurde jedoch festgestellt," das die Wortsynchronisation von Sender- und Empfänger erzeugten Mustern fallengelassen werden kann, wenn die Wortlänge an die Zahl der Anzapfungen des Entzerrers angepaßt ist, wobei alle Anzapfungskoeffizienten auf identische Werte voreingestellt sind und endliche Werte von Anpassungskoeffizienten zyklisch in eine korrekte Reihenfolge verschoben werden können, um den Anpassungskoeffizienten mit dem höchsten Wert auf die Bezugsanpassung auszurichten. Der Verschiebeabstand ist gleich der Verzögerung zwischen den unsynchronisierten empfangenen und örtlich erzeugten Prüffolgen.

Das Prinzip der zyklischen Entzerrung ist in den Fig. 2A bis 2C erläutert. Jede Figur zeigt eine Verzögerungsleitung 15 mit den Symbolverzögerungen T und drei Anzapfungen. Das Testwort wird zuerst am Eingang 40 angelegt. Die Ausgangs signale der Anzapfungen werden selektiv in einstellbaren Netzwerken 20 (als Kreise dargestellt) gedämpft und auf der Ausgangsleitung 41 kombiniert. Die Rückkopplungsteuerung, mit deren Hilfe die Ausgangssignale 41 mit einer idealen Bezugsgröße verglichen werden und die Dämp fun gs glieder, die gemäß dem bekannten quadratischen Mittelwert-Algorithmus eingestellt werden, sind nicht dargestellt.

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In Fig. 2A wurden die Dämpfungsglieder Cl, C2 und C3 auf einen gemeinsamen Minimalwert eingestellt, bis das Verzögerungsleitungs-Längenwortmuster in den Zellen Tl, T2 und T3 der Verzögerungsleitung als Folge Xl, X2, X3 gespeichert wurde. Zu dieser Zeit t wird die erste Korrelation mit dem idealen Bezugs wort durchgeführt, das aus den unverzerrten Elementen Ql, Q2 und Q3 in dieser Reihenfolge besteht, die jedoch nicht Wortsynchronisiert mit der empfangenen verzerrten Folge sind. Es gibt zwar eine Bitsynchronisation aber keine Rahmen- oder Wortsynchronisation. Zur Zeit t~ wird das eine oder andere der idealen Elemente mit der empfangenen Summierung auf der Leitung 41 verglichen. Wenn das ideale Element Ql, das nominell dem Element Xl in der empfangenen Folge, die abgetastet wird, entspricht, dann erzeugt der Entzerrungsprozess den größten Anzapfungskoeffizienten in dem Dämpfungsglied Cl in der Zelle Tl, wo das Element Xl des empfangenen Musters gespeichert ist. In ähnlicherweise werden, wenn es das ideale Element Q2 ist, das nominell dem empfangenen Element X2 entspricht, die beiden Muster zufälligerweise wortsynchronisiert und der größte Anzapfungskoeffizient im Dämpfungsglied C2 wird korrekt in der Zelle T2 gespeichert, in der das empfangene Element X2 gespeichert ist. Weiter, wenn es das ideale Element Q3 ist, das nominell dem empfangenen Element X3 entspricht, dann erzeugt die Korrelation den größten Anzapfungskoeffizienten in dem Dämpfungsglied C3 in der Zelle T3, in der das empfangene Element X3 ge-

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speichert ist,

Fig. 2B zeigt das empfangene Muster, das um eine Verzögerungseinheit nach rechts verschoben ist und zwar entweder längs des Pfades' 16, wie dargestellt, nachdem der Eingang abgeschaltet oder getrennt wurde oder über einen neuen Eingang, so daß das Element, das sich vorher in der rechten Stelle befand oder das entsprechende Element in einem neuen Wort in die linke Zelle verschoben wurde. Ein anderer Abtastwert des idealen Musters wird mit dem Aus gangs signal auf der Leitung 41 zur Zeit t + Tl verglichen. Das ideale Muster wird um eine Verzögerungseinheit verschoben, so daß der verglichene Abtastwert in der nächsten Leitung sein wird. Die resultierende Verarbeitung der verschobenen Wortmuster tendiert zur Konvergierung der Werte der Anzapfungskoeffizienten in Richtung auf eine optimale Kombination, die sich von der zur Zeit t bes timmten Kombination unterscheidet, deren größter Koeffizient jedoch an der gleichen Stelle bleiben wird. In aufeinanderfolgender Zeitintervallen werden die empfangenen und idealen Elemente weiter verglichen, z.B. zur Zeit t + 2T wird die Reihenfolge der Elemente in der Verzögerungsleitvmg 15 X2, X3, Xl sein. Schließlich nach einer ausreichenden Zahl von Iterationen wird die Gruppe von Anzapfungskoeffizienten, die in den Dämpfungsglieder 20 gespeichert sind, optimisiert sein. Wie die Beziehungen der empfangenen zu den idealen Muster auch immer ist, so wird doch eine

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Gruppe von richtig geordneten Anzapfungskoeffizienten sich aus den oben genannten Operations schritten ergeben.

Die Fig. 2C zeigt den Zustand der Verzögerungsleitung 15 zur Zeit des N- ten Umlaufs, nachdem die Anzapfungskoeffizienten optimisiert worden waren. Die Amplituden der Anzapfungskoeffizienten werden gemessen und der größte auf die Bezugsanzapfung der Verzögerungsleitung ausgerichtet. Danach ersetzt das Nachrichtensignal das Testsignal auf der Leitung 40 und die Umlaufeinrichtung 16 wird abgetrennt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2A bis 2C mit drei Anzapfungen wurde aus Gründen der Erläuterung zusehr vereinfacht. Eine Dreielement-Testfolge hat zuwenig Zufalls eigenschaften für eine praktische Verwendung. Pseudo-Zufallsfolgen der Länge von 15 oder 31 wurden jedoch als ausreichend empfunden, wenn sie bei Entzerrern verwendet werden, die 15 oder 31 Anzapfungen besitzen, was sogar für stark verzerrende Kanäle ausreicht.

Bei Berücksichtigung der vorstehenden Erläuterung des Prinzips der Erfindung, wird die Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung gut zu verstehen sein. Zusätzlich zu den über der Fig. 1 durchnumerierten konventionellen Elementen enthält der Entzerrer Schalter 14, 27 und 33 mit den jeweiligen Stellungen A und B. Die Schalter 14

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und 23 sind fakultativ und ihre Verwendung hängt nur von der gewünschten Betriebsart ab. Die Stellung A aller Schalter ergibt die bekannte adaptive Entzerrung, die ein Anzapfungs-Einstellungsfehlersignal aus der Differenz zwischen dem tatsächlichen Ausgangs signal auf der Leitung 23 der Verzögerungsleitung 15 an der Summierschaltung 22 und einem normalisierten quantisierten Au s gangs signal des Quantisierers 26 entwickelt. In der Stellung A des Schalters 14 wird die Verzögerungsleitung 15 mit einer Musterlänge des Pseudo-Zufallwortes geladen, das vom Wortgenerator 10 ausgesendet und über den Kanal 13 mit einer Übertragungsgeschwindigkeit empfangen wird, die von dem Datentakt 34 bestimmt ist. In der Stellung B trennt der Schalter 14 den Eingang der Verzögerungsleitung 15 von dem Kanal 13 und schließt die Rückkoppels chle if e zwischen dem Ausgang des Verzögerungselementes 15C und dem Eingang des Verzögerungselementes 15A über den Pfad 16. Die Fortschalteleitung Π zn der Verzögerungsleitung 15 und dem örtlichen Pseudo-Zufalls wo rtgenerator 36 kann gleichzeitig in der Schaltstellung B des Schalters 33 von dem Datentaktgeneratbr 34 auf den Hochgeschwindigkeitstaktgenerator 35 umgeschaltet werden, der einige Hundert mal oder sogar einige Tausend mal schneller arbeitet, als der Datentaktgenerator 34. Der Schalter 27 überträgt in der Schaltstellung B ein Eingangssignal von dem Differentialverstärker 28 vom Ausgang des Signalquantisierer 26 zu dem Ausgang des örtlichen Wortgenerators 36 und zwar über die Leitung 29. Der Entzerrer

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legt nun ein quadratisches Mittelwertfehlereinstellungskriterium bezüglich einer idealen, anstelle einer geschätzten Bezugsgröße an.

In einem Aspekt wird die Erfindung praktiziert, wenn sich der Schalter 27 in der Stellung B und die Schalter 14 und 33 in der Stellung A befinden (oder wenn der Kreis äquivalent aufgebaut ist, ohne die Schalter 14 und 33). In diesem Aspekt werden aufeinanderfolgende Testworte ohne Wortsynchronisation bei der normalen Datenübertragungsgeschwindigkeit verglichen. In soweit, als die Wortperioden identisch sind mit den gesamt Verzögerungsperioden der Verzögerungsleitung 15, wird eine Entzerrung mit sehr wenigen Wortlängen erreicht. Die Anzapfungskoeffizienten werden in einer Art eingestellt, die bewirkt, daß der Ausgang der Summierschaltung 22 sich dicht auf die ideale Bezugs folge von dem örtlichen Wortgenerator 36 einstellt. Bei diesem Aspekt neigen die Zufalls raus chstörungen der empfangenen Wortfolge dazu, sich auf einen minimalen Wert einzumitteln.

Bei einem anderen Aspekt wird die Erfindung praktiziert, wenn sich die Schalter 14 und 27 in der Stellung Bund der Schalter 33 sich in der Stellung A befindet (oder die Schaltung ist mit dem Datentaktgenerator 34 als den einzigen Zeittaktgenerator aufgebaut). Bei diesem

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Aspekt wird die Verzögerungsleitung 15 insich selbst geschlossen, nachdem das erste vollständige Wort empfangen und in die Leitung eingegeben wurde, d.h. es wird über die Leitung 16 eine Ringschaltung gebildet, so daß das Ausgangssignal des Verzögerungselementes 15C zu dem Eingang des Verzöge rungs elementes 15A zurückgeführt wird. Das einzige empfangene Testwort wird dann wiederholt mit dem Bezugstestwort verglichen, um die Entzerrung zu bewirken. Bei diesem Aspekt ergibt sich nur eine mäßige Rauschstörbeeinflussung über die Verwendung aufeinanderfolgender empfangener Worte, sie ist jedoch wegen dem prinzipiell angestrebten Ziel des schnellen Starts zulaßbar, um so schnell wie möglich ein offenes Datenauge zu erhalten und nicht um notwendigerweise eine optimale Entzerrung zu gewinnen.

In einem weiteren Aspekt wird die Erfindung praktiziert, wenn alle Schalter 14, 27 und 33 sich in der Stellung B befinden. Hiebei wird sobald ein vollständiges Wort in der Verzögerungsleitung 1 5 gespeichert wurde, die Rückkoppelschleife über die Leitung 16 geschlossen. Mit Hilfe des Schalters 33 wird nun die Fortschaltleitung 17 mit einer beschleunigten Abtastwelle gespeist und der Vergleich der empfangenen und Bezugstestworte mit einer hohen Umlaufgeschwindigkeit bewirkt, die auf die normale Datengeschwindigkeit ohne Bezug ist. Die Entzerrung wird daher in einer etwas längeren, als der Speieberzeit für eine Testwortlänge durchgeführt.

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Während der Entzerrung, entweder bei der normalen oder einer erhöhten Geschwindigkeit sind die Dämpfungsglieder 20 frei, um neue Werte anzunehmen. Diese Werte werden dadurch erzielt, daß die Fehlerdifferenzen zwischen den aufsummierten Anzapfungs-Ausgangssignalen in der Addierschaltung 22 und die Abtastwerte der örtlich erzeugten Testfolge von dem Generator 36 durch die Empfindlichkeitssteuerung 31 über die Leitung 32 an die Korrelatoren 25 angelegt werden, an die die Anzapfungsabtastwerte über die Leitung 19 ebenfalls angelegt werden. Die Anpassungskoeffizienten werden ferner effektiv in den Integratoren 24, entweder als Spannungen an einem Kondensator oder als Zählinhalte in einem Zähler gespeichert.

Wie Fig. i mit der gestrichelten Linie 39 zeigt, ist auch Vorsorge dafür getroffen, daß diese gespeicherten Werte mit dem vorherrschenden Zeittakt umlaufen, gesteuert von dem Maximalwertdedektor 45, der über die Leitung 46 mit dem Ausgang des Bezugsintegrators 24B verbunden ist, zudem der größte Anzapfungskoeffizient verschoben werden soll. Wenn das größte Signal am Ausgang des Bezugsintegrators erscheint, wird der Umlauf gestoppt. Die Anzapfungskoeffizienten sind dann in geeigneter Weise mit den Anzapfungen der Verzögerungsleitung 15 ausgerichtet, so daß vor- und nacheilende Echos der empfangenen Datensignale entsprechend kompensiert werden können. Der maximale Koeffizient kann in einem Umlaufzyklus lokalisiert und die Aus-

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richtung in einem zweiten vorgenommen werden. Wegen dieser Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten wird der Gegenstand dieser Erfindung auch als zyklische Entzerrung bezeichnet.

Die Empfindlichkeitssteuerung 31 ist zur Bestimmung der Größe der Fehlerdifferenz, die korreliert werden soll, vorgesehen. Je niedriger die Einstellung der Steuerung 31 ist, umso präziser kann die Entzerrung optimiert werden. Die niedrigeren Einstellungen überschreiten jedoch die Einstellzeiten für eine gegebene Anfangsverzerrung. Die Schalter 14 (wenn verwendet) 27 und 33 (wenn verwendet) werden wieder in die Stellung A zurückgestellt und die Nachrichtendaten der Nachrichtendatenquelle 11 mit der normalen Zeittaktgeschwindigkeit übertragen, wobei noch nachzutragen ist, daß sich der Schalter 12 in seiner Stellung B befindet. Die adaptions fähige Entzerrung in einer Endbetriebsart, die das quantisierte Ausgangssignal der Quantisierungsschaltung 26 als Bezugswert anstelle der örtlichen Testfolge des Generators 36 verwendet, wird nun durchgeführt, um die Restverzerrung weiter zu verringern und langsam auftretende Kanalveränderungen zu verfolgen.

Eine alternative Art, die zyklische Entzerrung durchzuführen, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Anordnung nach Fig. 3 ist besonders vorteilhaft, wo die Art des Verzögerungsleitungsspeichers weitgehend einen

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schnellen Umlaiif ausschließt. Die in Fig. 3 dargestellte Verzögerungsleitung 15 kann entweder eine kapazitive Verzögerungsleitung sein, bei der die Speicherzeit relativ kurz ist. Die Pseudo-Zufalls-Prüffolge, die einmal in der Verzögerungsleitung der Fig. 3 gespeichert wurde, bleibt stationär. Die Anzapfungen 18A, 18B und 18C sind, unter der Annahme eines für die Erläuterung einfachen Entzerrers mit drei Anzapfungen, nicht fest mit ihren zugeordneten Dämpfungsgliedern 20 verbunden, sondern über synchronisierten Schalter, die wegen der in Frage kommenden Geschwindigkeiten vorzugsweise elektronische Schalter sind. Sie sind in der Fig. als mechanische Schalter mit einer gemeinsamen Welle dargestellt. Jeder Selektor besitzt daher einen drehbaren E ingang ε kontakt arm 43 und eine anzahl von Ausgangskontakten, die mit A, B und C bezeichnet sind. Alle Ausgangskontakte A sind mit der Sammelleitung 44A, die Kontakte B mit der Sammelleitung 44B und die Kontakte C mit der Sammelleitung 44C verbunden. Diese Sammelleitungen sind ihrerseits jeweils mit den Eingängen der einstellbaren Dämpfungsglieder 2OA, 2OB und 2OC verbunden. Die Ausgänge der Dämpfungsglieder 22 an den Leitungen 21A, 21B und 21C werden zu den Sximmie rungs- und Korrelations schaltungen der in Fig. 1 genannten Art weitergeführt. Die drehbaren Kontaktarme 43A, 43B und 43C werden über die Verbindung 42 synchronisiert, die ihrerseits mit dem normalen Zeittakt oder noch höheren Geschwindigkeiten mit Hilfe von Einrichtungen, die in Fig. 3 nicht dargestellt sind,

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gedreht werden.

Sobald eine vollständige Testfolge in den Verzögerungselementen 15 in Fig. 3 gespeichert ist, beginnt die Entzerrung, wobei alle Anzapfungskoeffizienfen auf gleiche Werte voreingestellt wurden, um irgendeine Einstellung einer bestimmten Anzapfung als Bezugsgröße zu vermeiden. Der korrekte Datenfluß zu dem Summenverstärker wird durch die zyklische Drehung der Anzapfungsverbindungen siniuliert. So wie sich die Schalter drehen, erscheint die Testfolge nacheinander an dem Eingang jedes Dämpfungsgliedes 20. Diese Arbeitsweise erzeugt den gleichen Effekt, wie wenn die Testfolge selbst in der Verzögerungsleitung umlaufen würde.

Fig. 3 zeigt auch den Maximalwertdedektor 45, der alle Anzapfungskoeffizienten der Dämpfungsglieder 20 überwacht. Wenn das Maximum gefunden ist, kann die Synchronisationsverbindung 42 in einer Position angehalten werden, die den Maximalkoeffizienten an der Bezugsanzapfung 18B lokalisiert. Ein ähnlicher Dedektor kann auch in der Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden, um den größten Anzapfungskoeffizienten zu lokalisieren.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(^1_>/ Verfahren zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz

der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer eines synchronen Datenübertragungs systems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist und mit einer Summie rungs schaltung zur selektiven Kombination der gedämpften Signale an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Aus gangs signals, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Empfang eines Testwortes, das ein verzerrendes Übertragungsmedium als eine periodische Folge durchlaufen hat, die eine der Zahl der Anzapfungen identische Anzahl von Bits je Wort besitzt,

Erzeugung eines Bezugswortes, als eine periodische Folge , die ebenfalls eine der Anzahl.der Bits des Testwortes identische Anzahl von Bits aufweist, jedoch ohne Anfangs synchronisation der Test- und Bezugswortfolgen,

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bitweiser Vergleich der Test- und Bezugswortfolge am Ausgang der Summie rungs schaltung zur Gewinnung eines Fehlersignals,

Korrelation des Fehlersignals zur Ableitung einer Gruppe von Anzapfungskoeffizienten

zyklische Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten, um den größten Verstärkungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

mit einem Transversalentzerrer zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz derVerstärkungseinstellungen, gekennzeichnet durch

einen Bezugs generator (36; Fig. 1) zur Erzeugung des Bezugswortes,

einen Differentialverstärker (28) zum Vergleich der Ausgangs-Signale der Summie rungs schaltung (19) zur J^orre lie rung des Fehlersignals mit den Signalen an den Eingängen der Dämpfungsglieder für die Erstellung einer geordneten Gruppe von Anfangskoeffizienten,

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einen Maximalwertdedektor (45) zur Bestimmung des größten Anzapfungskoeffizienten und

eine Verschiebeschaltung (39) zur zyklischen Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten zur Ausrichtung des größten Anzapfungskoeffizienten auf die Bezugs anzapfung (18B).
3. Anordnung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet,, daß ferner eine Umlaufschaltung (14, 16; Fig. 1) zum wiederholten Umlauf eines einzigen empfangenen Testwortes vom Ausgang zu dem Eingang der Verzögerungsleitung mit einer Geschwindigkeit vorgesehen ist, die größer ist, als die synchrone Übertragungsgeschwindigkeit.
4. Anordnung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner die Verschiebeschaltung einer Anzahl synchronisierter Schalter (43; Fig. 3) für die sequentieller Korrektur aller Anzapfungen (15; Fig. 1) der Verzögerungsleitung auf die einstellbaren Dämpfungsglieder (20).

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