DE2214398C3 - Verfahren und Anordnung zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem TransversalentzerrerInfo
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- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
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- H04L25/03019—Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
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Description
3. Anordnung nach Anspruch 2, 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
eine Anzahl synchronisierter Schalter (43; Fig. 3) für die sequentielle Korrektur aller
Anzapfungen (15; Fig. 1) der Verzögerungsleitung auf die einstellbaren Dämfpungsglieder (20)
enthält.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnungen für die Durchführung des Verfahrens zur
schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der
65 Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer
eines synchronen Datenübertnigungssysiems
mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung
aufweist und mit einer Summierschaltung zur selektiven
Kombination der gedämpften Signaie an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Ausgangssignals
ausgestattet ist.
Die Zwischensymbol-Beeinflussung infolge 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 erforderiich,
wenn Höchstgeschwindigkeitsdaten über einen derartigen Kanal mit unbekannten Kanalkenngrößen
übertragen werden. Die Entzerrer besteht im allgemeinen aus einem Transversalfilter mit einstellbaren
Anzapfungskoeffizienten oder Verstärkungseinstellungen. Diese Koeffizienten «erden auf Anfangswerte
eingestellt, die von Testimpulsen oder -Folgen abgeleitet v,erden,*die über den benutzten Ubertragungskanal
übertragen und später von einem Einstellungs-Algorithmus, der bezüglich der Beobachtungen der
empfangenen Nachnchtensignale adaptiv ist. Da sich die Verzerrungscharakteristik von Fernsprechkanälen
über einen sehr weiten Bereich veränderlich ist, abhangig 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 Kanalverzeming zu bestimmen
Gewöhnlich wird eine Gruppe von Impulsen oder ein Pseudo-Zufallstestmuster in einer Einstell-Betriebsart
übertragen, um die Kanalkenngrößen zu erfahren und die Entzerrerkoeffmenten so genau wie möglich
bezüglich ihrer optimalen Werte einzustellen. Die Anfangswerte, wenn sie einmal gewonnen wurden,
können alternate 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.
In der USA-Patentschrift 3 252 1 lü sind automatische
Entzerrer beschrieben, die eine Einstellungs-Betriebsart
fur die Anfangseinstellung verwenden. In der USA-Patentschrift 3 368168 sind schließlich
Einzelheiten adaptionsfähiger Entzerrer beschrieben.
Wenn das Verhalten eines Übertragungskanals auf einen einzelnen Impuls und seine Störgrößen im
Empfanger 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 Banksystemen. Die Datengerät-Startzeit
beschränkt die Effizienz derartiger
Systeme ernstlich, wenn sie die tatsächliche Nachrichtenübertragungszeit erreicht oder überschreitet.
Der Wirkungsgrad oder die Effizienz eines Datenübertragungssystems kann bezüglich der Startzeit
(unter Vernachlässigung der Umlaufverzögerungen) auf folgende Weise definiert wurden.
wobei TM und Ts jeweils die Nachrichtenzeü und die
Startzeit angeben. Eine typische Wählnachricht von 120 Βΐ. Länge kann innerhalb einer Zeit TM = 25 Millisekunden bei einer 4800-Bit-je-Sekunde-Geschwindigkeit übertragen weiden. Ein repräsentatives
Datengerät jedoch (das nicht für schnellen Start eingerichtet ist), das aber für diese Übertragungsgeschwindigkeit geeignet ist, benötigt die Zeit T5= 5000
Millisekunden 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 0Z- der Anschlußzeit für die Nachricht fur den Start (oder Startvorbereitung) benötigt, während nur 0,5 "<
fur die tatsächliche Informationsübertragung ausgenutzt wird. Die effektive Übertragungsgeschwindigkeit liegt
daher nur bei 24 Bits je Sekunde. Ein billigeres Niedriggeschwindigkeits-Datengerät, das einen Entzerrer
nicht benötigt, könnte die gleiche Nachricht mit einer Geschwindigkeit von 30 Bit je Sekunde übertrager,
und noch eine volle Sekunde Startzeit (Anlaufzeit) zulassen.
Fur den wirtschaftlichen Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Datengeräten muß die Gesamtstartzeit, einschließlich der Träger-Phaseneinstellung der
Zeitgabe-Wiedergewinnung und Entzerrung, im Größenbereich von etwa 10 bis 20 Millisekunden gehalten
werden. Es hat sich gezeigt, daß die zuvor erwähnten Parameter voneinander abhängen, daß aber bei praktisch einsatzfahigen Systemen die Anlaufzeit von der
Verzerrer-Konvergenzzeit beherrscht wird.
Aus »The Bell System Technical Journal' 1969 Juli/August, S. 1865 bis 188J, ist es bekannt, daß zur
Einstellung eines nicht adaptiven Entzerrers vor der eigentlichen Nachrichtenübertragung eine Testsignalfolge zur Einstellung des Entzerrers übermittelt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Startzeit von Datenübertragungsgeraten niedrig zu
halten, indem insbesondere die Konvergenzzeit des Entzerrers niedrig gemacht wird.
Für ein Verfahren zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz 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 Ausgangssignals versehen ist, besteht die Erfindung darin, daß im einzelnen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
Empfangeines Testwortes, das als eine periodische
Folge, die eine der Zahl der Anzapfungen identische Anzahl von Bits je Wort besitzt, ein verzerrendes
Übertragungsmediuni durchlaufen hat.
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 Summierungsschaltung 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.
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 einen Bezugsgene-
!5 rator zur Erzeugung des Bezugswortes, einen Differentialverstärker zum Vergleich der Ausgangssignale
der Summierungsschaltung, 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 Anzapf ungskoef f izienten
1S auf die Bezugsanzapfung.
Gemäß der Erfindung werden also die Anfangs-Anzapfungsverstarkungskoeffizienten für einen automatischen Transversalentzerrer sehr schnell dadurch
erzeugt, daß über das verzerrende Ubertragimgsme
dium. dessen störende 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 wird, wo·
durch in dem Empfanger eine örtliche Bezugsfolge erzeugt wird, die der übertragenen Folge identisch ist,
mit der Ausnahme einer wahrscheinlichen Zeitverzögerung und wobei die übertragene Folge, wenn 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 Anzapfungskoeffizienten abzuleiten. Diese werden zyklisch verschoben, um den größten
♦5 dieser Anzapfungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen Um eine Vorspannung
wahrend der Anzapfungskoeffizienten-Erzeugung bezüglich einer bestimmten Anzapfung zu vermeiden,
werden alle Anzapfungskoeffizienten vorzugsweise in
die gleiche Empfangseinstellung, beispielsweise Null,
gebracht
In vorteilhafter Weise 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 einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine vollständig empfangene Prüffolge in
der Verzögerungsleitung gespeichert, wobei die Ver-
6<> zögerungsleitung in sich geschlossen ist und die Testfolge kontinuierlich in der Verzögerungsleitung mit
einer Geschwindigkeit umläuft, die vorzugsweise die gleiche oder viel größere als die normale Übertragungsgeschwindigkeit ist. Die örtliche oder Bezugs-
folge wird mit der gleichen Geschwindigkeit erzeugt wie die empfangene Testfolge.
Die beschleunigte Umlaufgeschwindigkeit wird nur durch die Trägheit und die Verzögerungszeiten be-
grenzt, die den Empfängern und Multiplizierern eigen sind. Ein Umlaufintervall in der 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 Prüffolgen 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 adaptionsfähigen Betriebsart
verarbeitet werden, die weitere Restverzerrungen reduziert und langsam variable Kanalstörungen verfolgt.
Diese adaptionsfähige Betriebsart wird durch den Umfang realisiert, mit dem die örtlich erzeugte Bezugsfolge durch eine quantisierte Form des Ausgangssignals des Entzerrers ersetzt wird, wenn Datennachrichten mit normaler Geschwindigkeit empfangen
werden.
Die empfangene Testfolge, die den verzerrenden Wirkungen bei dem Durchgang durch das Übertragungsmedium ausgesetzt wurde, kann 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 Bezugsanzapfung (gewöhnlich die
Mittelanzapfung) des Entzerrers ausgerichtet.
Die Erfindung gestattet die schnelle Anlaufgeschwindigkeit des automatischen Entzerrers, die mit
einer minimalen Veränderung konventioneller Strukturen erreicht werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht schließlich darin, daß die Verwirklichung fast ausschließlich
mit digitalen Schaltkreisen vollzogen werden kann.
Weiterbildungen des Verfahrens und der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung bcr'eht in
der außerordentlich schnellen Anfangseinstellung des automatischen Transversalentzerrers bei synchronen
Datenübertragungssystemen.
Fm weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß ein ideales Bezugssignal in einem automatischen Entzerrer geliefert werden kann, ohne daß 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 zu müssen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verringerung der Anfangsstartzeit eines automatischen Entzerrers, die beliebig dicht an der Zeit liegt,
die im den Empfang und die Speicherung einer Testsignalfolge liegt, die eine Zahl von Elementen hat,
die der ZaW der Anzapfungen des Entzerrers gleich
higkeit 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 an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines automatischen Transversalentzerrers, der für schnellen
Start verändert wurde,
F i g. 2 A bis 2 C vereinfachte Blockschaltbilder, die
das Konzept der Rückbeziehungen zwischen den umlaufenden Signalabtastwert en und den Anzapfungs-Dämpfungsanordnungen des automatischen Transversalentzerrers zeigen,
1S F i g. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels 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
*5 zeigt einen quadratischen Mittelwertentzerrer, eine
nichtrekursive transversale Filterstruktur, die mit aufeinanderfolgenden Verzögerungen für ein ankommendes Signal ausgestattet ist, das gleich vielfachen
des Symbolintervalls Γ ist. Die Signalabtastwerte, die
den Anzapfungen der Verzögerungsleitungen an den Intervallen Γ abgenommen werden, werden selektiv
von einstellbaren Anzapfungskoeffizienten in Glic dem C gedampft und in einem Addierer Σ komh
niert. Der Unterschied zwischen dem tatsächliche .·.
Addiererausgangssignal und einer quantisierten Vn
sion dieser Signale bildet ein Fehlersignalteil e a . Ausgang eines Subtrahierers (angegeben durch e
nach unten zeigendes Dreieck). Dieser Fehler e wn .;
in den Stufen X individuell mit dem Eingangssign
♦° und den Anzapfungssignalabtastwerten korreliert.
wird in der Stufe Σ der Mittelwert gebildet, um Sk
ersignale für die automatische Einstellung der N-\
Stärkungskoeffizienten der Glieder C abzuleiten, u eine optimale Arbeitsweise zu erzielen.
♦5 Vorausgesetzt, daß nur das empfangene Dai
augenmuster offen ist (beobachtet auf einem Ow i
graphen, der mit der Symbolgeschwindigkeit dir
Überlagerung der aufeinanderfolgenden Signale > > ■■
chronisiert ist), kann der Fehler zwischen de
tatsachlichen und quantisierten Ausgangssignakn <1i ·
Addierers adaptiv verringert werden. Typischer · doch ist das Datenauge zu Anfang geschlossen odei
es liegt bestenfalls am Rande. Es ist aber wünschens wert, das gesamte Nachrichtensignal zu empfanget
und nicht solche Symbole zu verlieren, die dazu be
nutzt wurden, eine Entzerrung zu erreichen. Dahei wird stets eine Einstellungsbetriebsart vorgesehen
Während dieser Einstellungsbetriebsart wird das Be zugssignal, das für die Operation des Entzerrers not
wendig ist, gewöhnlich mit Hilfe der Quantisierunf
des Ausgangssignals des Entzerrers geschätzt. Es ha sich jedoch gezeigt, daß das Konvergenzverhalter
ernstlich von diesem Verfahren betroffen werder kann, wenn die Kanalverzerrung beträchtlich und die
Anfangsfehlerrate hoch ist. Um diesen Nachteil zx vermeiden und um ein ideales Bezugssignal vorzuse
hen, können identische digitale Folgen im Sender um Empfanger synchronisiert werden, wie es beispiels
ιΊ /k λ
J.^hfi
weise in der USA.-Patentschrift 3 403 340 erläutert ohne Bezug ist. Die Erzeugung von Musterlängen von
wurde. Unglücklicherweise ist der Zeitverbrauch, der 63 und 127 Bits ist üblich. Binäre Pseudo-Zufallswörfiir
die Synchronisation zwischen den beiden Testsi- ter können in Schieberegistern mit Rückkoppelvergnalzügen
benötigt wird, gleich der Zeit, die für die bindungen zwischen den letzten beiden Stufen und ei-Anzapfungskoeffizienten-Ableitung
benötigt wird, 5 ner anderen Stufe, die als Eingang betrachtet werden oder sie wird sogar noch übertroffen. kann, erzeugt werden. Die auf diese Weise erzeugten
Es wurden nun bestimmte Bedingungen festge- Wortlängen sind 2" — 1, wobei η die Zahl der Schiebestellt,
unter denen eine Synchronisation zwischen zwei registerstufen angibt. Ein dreistufiger Datengenerator
Pseudo-Zufalls-Prüffolgen vermieden wird, so daß die 36 in Fig. 1 stellt einen örtlichen Pseudo-Zufallsgefür
die Anzapfungskoeffizienten-Erzeugung erfor- l0 nerator dar oder einen solchen, der üine gespeicherte
derliche Zeit um mehrere Größenordnungen verrin- binäre Folge umlaufen lassen kann. Der Testwortgegert
wurde. Die Bedingungen sind (1), daß die nerator 10 stellt einen ähnlichen Generator dar, der
Pseudo-Zufalls-Prüffolgen exakt in ihren Symbol- auf der Sendeseite angeordnet ist. Das ideale Bezugsintervallen mit der Zahl der verwendeten Abtastun- signal, das von dem synchronisierten örtlichen Wortgen
in dem Entzerrer übereinstimmen, (2), daß alle '5 generator verfügbar ist, verbessert die Entzerrerkon-Anzapfungskoeffizienten
auf identische Anfangs- vergenz, wenn das Datenauge anfangs geschlossen ist. werte eingestellt werden und (3), daß der größte An- Beim bekannten Stand der Technik wurde angenomzapfungskoeffizient
festgestellt und alle Koeffizienten men, daß die beste Korrelation in Langwort-synchrozyklisch
verschoben werden können, um den größten nisierten Folgen besteht, die mit der Symbolgeschwinmit
derjenigen Anzapfung der Verzögerungsleitung ao digkeit getaktet sind. Es wurde jedoch festgestellt, daß
in Übercinsteimmung zu bringen, die als Bezugsan- die Wortsynchronisation von sender- und empfängerzapf
ung bestimmt wurde. seitig erzeugten Mustern fallengelassen werden kann.
Wenn darüber hinaus eine vollständig empfangene wenn die Wortlänge an die Zahl der Anzapfungen des
Pseudo-Zufalls-Prüffolge der Verzögerungsleitung Entzerrers angepaßt ist, wobei alle Anzapfungskoeffigespeichert
wird, kann der iterative Vergleichsprozeß 2S zienten auf identische Werte voreingestellt sind und
mit der Bezugsprüffolge für die Ableitung der Anzap- endliche Werte von Anpassungskoeffizienten zyklisch
fungskoeffizienten durchgeführt werden, mit jeder in eine korrekte Reihenfolge verschoben werden könbeliebigen
verfügbaren Geschwindigkeit, Vorzugs- nen, um den Anpassungskoeffizienten mit dem hochweise
jedoch mit einer Geschwindigkeit, die hoher ist sten Wert auf die Bezugsanpassung auszurichten. Der
als die Symbolübertragungsgeschwindigkeit. 3° Verschiebeabstand ist gleich der Verzögerung zwi-
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 besteht der kon- sehen den unsynchronisierten empfangenen und örtventionelle
Teil des Entzerreraufbaus aus einer Ver- lieh erzeugten Prüffolgen.
zögerungsleitung mit T-Verzögerungselementen 15 Das Prinzip der zyklischen Entzerrung ist in den
und mit einer Anzapfung 18 auf der rechten Seite je- F i g. 2 A bis 2 C erläutert. Jede Figur zeigt eine Verdes
Elementes. Ferner besitzt der Entzerrer ein 35 zögerungsleitung 15 mit den Symbolverzogerungen T
einstellbares Dämpfungsglied 20 an jeder Anzapfung, und drei Anzapfungen. Das Testwort wird zuerst am
eine Addierschaltung 22 für die Kombination der Eingang 40 angelegt. Die Ausgangssignale der An-Ausgangssignale
der Dämpfungsglieder auf den Lei- zapfungen werden selektiv in einstellbaren Netzwertungen
21, einen Signalquantisierer 26, einen Diffe- ken 20 {als Kreise dargestellt) gedämpft und auf der
rentialverstärker 28, einen Korrelator 25, der jede *° Ausgangsleitung 41 kombiniert. Die Rückkopplungs-Anzapfung
18 zugeordnet ist, einen Integrator 24 mit steuerung, mit deren Hilfe die Ausgangssignale 41 mit
einem Ausgang für die Steuerung eines bestimmten einer idealen Bezugsgröße verglichen werden, und die
Dämpfungsgliedes und einen Datentakterzeuger 34. Dämpfungsglieder, die gemäß dem bekannten qua-Der
dargestellte Entzerrer arbeitet mit dem Basiisband dratischen Mittelwert-Algorithmus eingestellt wer-
und ist der Empfangsseite eines Datenübertragungs- *5 den, sind nicht dargestellt.
systems zugeordnet, das ferner aus einem Übertra- In Fig. 2 A wurden die Dämpfungsglieder Cl, Cl
gungskanal 13, einer Datenquelle 11 und einem Da- und C3 auf einen gemeinsamen Minimalwert eingetenverbraucher
30besteht Der dargestellte Entzerrer stellt, bis das Verzögerungsleitungs-Längenwortmuarbeitet,
wie von Hirsch und anderen in dem gc- ster in den Zellen Tl, Tl und 73 der Verzögerungsnannten
Aufsatz beschrieben, während der Nachrich- 5<>
leitung als Folge JfI, Xl, X3 gespeichert wurde. Zt
tenübertragung adaptiv, um langsamen Veränderun- dieser Zeit fe wird die erste Korrelation mit dem ideafen
der Kanalkenngrößen zu folgen. len Bezugswort durchgeführt, das aus den unverzerr
Vor der Nachrichtenübertragung muß jedoch die ten Elementen Ql, Ql und Q3 in dieser Reihenfolg«
Anfangseinstellung für die Dämpfungsglieder 20 ge- besteht, die jedoch nicht wortsynchronisiert mit dei
runden werden, um den Entzerrer in den Adaptions- 55 empfangenen verzerrten Folge sind. Es gibt zwar ein<
bereich zu bringen, d. h., das Datenauge muß geöffnet Bitsynchronisation, aber keine Rahmen- oder Wort
Sein. Wo hingegen konventionelle Anfangseinstellun- synchronisation. Zur Zeit r0 wird das eine oder ändert
gen eins sind für die Bezugsanzapfung und null für der idealen Elemente mit der empfangenen Summie
»He übrigen, wird es vorgezogen, alle Anfangseinstel- rung auf der Leitung 41 verglichen. Wenn das ideali
lungen auf einen gemeinsamen Wert 0 oder nahe 0 6o Element Ql, das nominell dem Element Xl in de
fcu bringen. empfangenen Folge, die abgetastet wird, entspricht
Das Datenauge kann auf konventionelle Weise da- dann erzeugt der Entzerningsprozeß den größten An
durch geöffnet werden, daß synchronisierte Pseudo- zapfungskoeffizienten in dem Dämpfungsglied Cl ii
Zufallsgeneratoren an den entsprechenden Sende- der Zelle 71, wo das Element Xl des empfangene«
und Empfangsanschlüssen, wie es Hirsch beschrie- 65 Musters gespeichert ist. In ähnlicher Weise werden
ben hat, verwendet werden. Typischerweise liefert wenn es das ideale Element Ql ist, das nominell den
jeder dieser Generatoren Testwörter mit einer größe- empfangenen Element Xl entspricht, die beiden Mu
ren Länge, die zu der Zahl der Entzerreranzapfungen ster zufälligerweise wortsynchronisiert, und der größtt
Anzapfungskoeffizient im Dämpfungsglied Cl wird korrekt in der Zelle Tl gespeichert, in der das empfangene Element Xl gespeichert ist. Weiter, wenn es
das ideale Element Q3 ist, das nominell dem empfangenen Element X3 entspricht, dann erzeugt die Korrelation den größten Anzapfungskoeffiziehten in dem
Dämpfungsglied C3 in der Zelle T3, in der das empfangene Element X3 gespeichert ist.
Fig. 2 B 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 Ausgangssignal auf der Leitung 41 zur Zeit r„ + 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 r,
terscheidet, deren größter Koeffizient jedoch an der gleichen jiciic biciocn vmü. In aufeinanderfolgenden
Zeitintervallen werden die empfangenen und idealen Elemente weiter verglichen, z. B. zur Zeit t„ + Tl
wird die Reihenfolge der Elemente in der Verzögerungsleitung 15A"2, Ä"3, .Yl sein. Schließlich nach einer ausreichenden Zahl von Iterationen wird die
Gruppe von Anzapfungskoeffizienten, die in den Dämpfungsgliedern 20 gespeichert sind, optimiert
sein. Wie die Beziehungen der empfangenen zu den idealen Mustern auch immer ist. so wird doch eine
Gruppe von richtig geordneten Anzapfungskoeffi zienten sich aus den oben genannten Operationsschritten ergeben.
Die Fig. 2C zeigt den Zustand der Verzögerungsleitung 15 zur Zeit des η-ten Umlaufs, nachdem die
Anzapfungskoeffizienten optimiert worden waren. Die Amplituden der Anzapfungskoeffizienten werden
gemessen und der größte auf die Bezugsan/apfung der
und die Umlaufeinrichtung 16 wird abgetrennt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 A bis 2C mit
drei Anzapfungen wurde aus Gründen der Erläuterung zu sehr vereinfacht. Eine Dreielement-Testfolge
hat zuwenig Zufallseigenschaften für eine praktische
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.
rung wird die Betriebsweise der in F i g. 1 dargestellten
über der Fig. 1 durchnumerierten konventionellen
mit den jeweiligen Stellungen A und B. Die Schalter 14 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
Ausgangssignälauf der Leitung 23 der Verzögerungsleitung 15 an der Summierschaltung 22 und einem
normalisierten quantisierten Ausgangssignal des Quantisierers 26 entwickelt. In der Stellung A des
Schalters 14 wird die Verzögerungsleitung 15 mit einer Musterlänge des Pseudö-Züfallwortes 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 Rückkoppelschleife zwischen dem Ausgang des Verzögerungselementes 15 C und dem
Eingang des Verzögerungselementes ISA über den Pfad 16. Die Fortschalteleitung 17 zu der Verzöge-'5 rungsleitung 15 und dem örtlichen Pseudo-Zufallswortgenerator 36 kann gleichzeitig in der Schaltstellung B des Schalters 33 von dem Datentaktgenerator
34 auf den Hochgeschwindigkeitstaktgenerator 35 umgeschaltet werden, der einige hundertmal oder sogar einige tausendmal schneller arbeitet als der Da
tentaktgenerator 34. Der Schalter 27 überträgt in der Schaltstellung B ein Eingangssignal von dem Differential verstärker 28 vom Ausgang des Signalquantisie-
. .. , „ .. . c repZözudem Ausgang des örtlichen Wot !generators
bestimmten Kombination un- 25 36, und zwar über die Leitung 29. Der Entzerrer legt
nun ein quadratisches Mittelwertfehlere instellungskriterium bezuglich einer idealer., an Stelle einer geschätzten Bezugsgröße an.
In einem Ausführungsbeispiel befinden sich .1;-Schalter 27 in der Stellung B und die Schalter 14 un.i
33 inder Stellung A (oder wenn der Kreis äquivalenz
aufgebaut ist, ohne die Schalter 14 und 33). In d.cscn
Fall werden aufeinanderfolgende Testworte ehr:
Wortsynchronisation bei der normalen Datenühei ι κ -gungsgeschwindigkeit verglichen. Insoweit aK d■■■
Wortperioden identisch sind mit den gesamten Ver/ gerungsperioden der Verzögerungsleitung 15 wir !
eine Entzerrung mit sehr wenigen Wortlänger e.
reicht Die Anzapfungskoeffizienten werden in c Art eingestellt, die bewirkt, daß der Ausgang .k.
Summierschaltung 22sich dicht auf die ideale Bezu
folge von dem örtlichen Wortgenerator 36eingeste!i,
Hierbei neigen die Zufallsrauschstörungen der empfangenen Wortfolge dazu, sich auf einen minima:.■
ert emzumitteln.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel befinde: sich ehe Schalter 14 und 27 in der Stellung B und Jc r
Schalter 33 in der Stellung A (oder die Schaltung ist mit dem Datentaktgenerator 34 als dem einz.Sen
so Zeittaktgenerator aufgebaut). In diesem Fall wird d>e
Verzögerungsleitung 15 in sich 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 >5 das Ausgangssignal des Verzögerungselementes 15 C
zu dem Eingang des Verzögerungselementes ISA zurückgeführt wird. Das einzige empfangene Testwort
wird dann wiederholt mit dem Bezugstestwort verglichen, um die Entzerrung zu bewirken. Hierbei ergibt
sich nur eine mäßige Rauschstörbeeinflussung über
die \erwendung aufeinanderfolgender empfangener Worte sie ist jedoch wegen des prinzipiell angestrebten Zieles des schnellen Starts zulaßbar, um so schnell
wie möglich ein offenes Datenauge zu erhalten und as nicht um notwendigerweise eine optimale Entzerrung
zu gewinnen. 6
Die schnelle Gewinnung der Anfangskonvergenz ist auch möglich, wenn alle Schalter 14, 27 und 33
3 8 f. R
ti
sich in der Stellung B befinden. Hierbei wird, sobald
ein vollständiges Wort in der Verzögerungsleitung 15 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 Speicherzeit
für eine Testwortlänge durchgeführt.
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 Empfindlichkeitssieuerung 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 Zahlinhalte in einem Zähler gespeichert.
Wie Fig. 1 mit der gestrichelten Linie 39 zeigt, ist
auch Vorsorge dafür getroffen, daß diese gespeicherten Werte mit dem vorherrschenden Zeittakt umlaufen, gesteuert von dem Maximalwertdetektor 45. der
über die Leitung 46 mit dem Ausgang des Bezugsintegrators 24ß verbunden ist. zu dem 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 dei 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 Ausrichtung in einem zweiten vorgenommen werden. Wegen dieser
Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten wird der Gegenstand dieser Erfindung auch als zyklische Entzerrung bezeichnen.
Die F.mpfindlichkeitssteuerung 31 ist zur Bestimmung der Größe der Fehlerdifferenz, die korreliert
werden soll, vorgesehen. Je niedriger die Einstellung der Steuerung 31 ist, um so präziser kann die Entzerrungoptimiert 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 zuriickgestelli 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 adaptionsfähige Entzerrung
in einer Endbetriebsart, die das quantisierte Ausgangssignal der Quantisierungsschaltung 26 als Bezugswert an Stelle der örtlichen Testfolge des Genera
tors 36 verwendet, wird nun durchgeführt, um die Restverzerrung weiter zu verringern und langsam auftretende Kanalyeränderungen zu verfolgen.
durchzuführen, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Anordnung nach F i g. 3 ist besonders vorteilhaft, wo die Art
des Verzögerungslcitungsspcichcrs weitgehend einen schnellen Umlauf 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 ^ gespeichert wurde, bleibt staionär. Die Anzapfungen
18/4, 18Z? und 18C sind, unter der Annahme eines
für die Erläuterung einfachen Entzerrers mit drei Anzapfungen, nicht fest mit ihren zugeordneten D.mip
fungsgliedern 20 verbunden, sondern über synchroni
sicrte Schalter, die wegen der in Frage kommenden Geschwindigkeiten vorzugsweise elektronische
Schalter sind. Sie sind in der Figur als mechanische Schalter mit einer gemeinsamen Welle dargestellt. Jt
der Selektor besitzt daher einen drehbaren Eingangs kontaktarm 43 und eine Anzahl von Ausgangskon
takten, die mit A, B und C bezeichnet sind All«·
1S Ausgangskontakte A sind mit der Sammelleitung
44/1, 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 Dämpfungsglied«.'
20A, 2OB und 2OC verbunden. Die Ausgange der
Dampfungsglieder 22 an den Leitungen 21 A. 21B
und 21C werden zu den Summierungs- und Korrelationsschalrungen der in Fig. 1 genannten Art weiter
gefuhrt. Die drehbaren Kontaktarme 43/1, 43B und
43C werden über die Verbindung 42 synchronisiert, die ihrerseits mit dem noimalen Zeittakt oder noch
höheren Geschwindigkeiten mit Hilfe von Einrichtungen, die in Fig. 3 nicht dargestellt sind, gedreht
werden.
Sobald eine vollständige Testfolge in den Verzögerungselementen 15 in Fig. 3 gespeichert ist, beginnt
die Entzerrung, wobei alle Anzapfungskoeffizienten auf gleiche Werte voreingestellt wurden, um irgendeine Einstellung einer bestimmten Anzapfung als Be-
♦5 zugsgröße zu vermeiden. Der korrekte Datenfluß zu
dem Summenverstärker wird durch die zyklische Drehung der Anzapfungsverbindungen simuliert. 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.
F i g. 3 zeigt auch den Maximalwertdetektor 45, dei
alle Anzapfungskoeffizienten der Dämpfungsglied^
20 überwacht. Wenn das Maximum gefunden ist, kam
die Synchronisationsverbindung 42 in einer Positior angehalten werden, die den Maximalkoeffizienten aT
der Bezugsanzapfung 18B lokalisiert. Ein ähnliche) Detektor kann auch in der Anordnung nach Fig. 1
verwendet werden, um den größten Anzapfungskoef fizienten zu lokalisieren.
Claims (2)
- Patentansprüche:L Verfahren zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer eines synchroner Datenübertragungssystems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist, und mit einer Summierungsschaltung zur selektiven Korn- " bination der gedämpften Signale an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Ausgangssignals, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Empfang eines Testwortes, das als eine periodische Folge, die eine der Zahl der Anzapfungen identische Anzahl von Bits je Wort besitzt, ein verzerrendes Übertragungsmcdium durchlaufen hat, Erzeugung eines Bezugswortes als eine periodische Folge, die ebenfalls eine der Anzahl der Bits des Testwortes identische Anzahl von Bits »" aufweist, jedoch ohne Anfangssynchronisation dei Test- und Bezugswortfolgen, bitweiser Vergleich der Test- und Bezugswortfolge am Ausgang der Summierungsschaltung zur Gewinnung eines Fehlersignals, Korrelation des Fehlersignals zur Ableitunc 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 I, mi» einem Transversalentzerrer zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen, gekennzeichnet durch einen Bezugsgenerator (36, Fig. 1) zur Erzeugung des Bezugswortes, einen Differentialverstärker (28) zum Vergleich der Ausgangssignale der Summierungs-ichaitung (19) zur Korrelierung des Fehlersignals mil den Signalen an den Eingängen der Dämpfungsglieder für die Erstellung einer geordneten Gruppe von Anfangskceffizienten, einen Maximalwertdedektor (45) zur Bestimmung des größten Anzapfungskoeffi/ienten und eine Verschiebeschaltung (39) zur μ Wischen Verschiebung der Anzapf ungskoeffi/itnten zur Ausrichtung des größten Anzapfungskoeffizienten auf die Bezugsanzapfung
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