DE2249098A1

DE2249098A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum eliminieren von entscheidungsfehlern infolge intersymbol-interferenz

Info

Publication number: DE2249098A1
Application number: DE2249098A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Kudo; Toshio Nakano
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Ltd Nippon Telegraph And Telephone Corp
Priority date: 1971-10-08
Filing date: 1972-10-06
Publication date: 1973-04-19
Also published as: DE2249098C3; US3875333A; GB1410667A; JPS4843860A; DE2249098B2; JPS5717361B2

Description

NIPPON TELEGRAPH and TELEPHONE PUBLIC CORPORATION Tokio (Japan)

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern infolge Intersymbol-Interferenz

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eliminierung von Entscheidungsfehlern, die bei einer digitalen Impulsübertragung auf einer Intersymbol-Interferenz beruhen.

Eines der zu lösenden Hauptprobleme bei der Funk-Pulscodemodulations-(PCM)-Übertragung liegt darin, wie Unterscheidungs- oder Auflösungsfehler klein gehalten werden können, die beim Empfang aufgrund einer Überlagerung von Rauschsignalen aus der Atmosphäre, dem Veitraum und technischen Anlagen auf die übertragenen Signale auftreten.

Die Größe dieser Rauschsignale verändert sich mit den Wetterbedingungen, den Jahreszeiten und der Zeit in einem

81-(POS 29024)-Ko-r (9)

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gewissen Maß oder ganz zufällig, während der Pegel der empfangenen Signale einer kontinuierlichen Veränderung unter* worfen ist, die auf Fading, Streuung und Absorption'beruht, woraus entsprechend eine Veränderung der Anzahl dor Ent· scheidungsfehler im Übertragungssystem entstehen.

Abgesehen von diesen auf natürlichen Erscheinungen beruhenden Fehlern ist es bei der Funk-Pulscodemodulations-(PCM)-Übertragung erforderlich, daß das durch einen Kanal belegte Frequenzband so schmal wie möglich ist. Ein begrenzter Frequenzbereich ist in der Praxis wichtig, wobei eitle Schwierigkeit jedoch darin liegt, daß die Begrenzung eines Frequenzbandes eine Intersymbol-Interferenz hervorrufen kann. Die Intersymbol-Interferenz erzeugt mit einer größeren Wahrscheinlichkeit eine vergrößerte Amplitude eines Signals als eine verringerte Amplitude. Die verringerte Amplitude schmälert den Rauschabstand beim Empfang, wodurch eine größere Anzahl von Entscheidungsfehlern auftritt und deshalb daraus ein großes Problem beim Übertragungssystem entsteht. -

Um die Zuverlässigkeit einer Funk-Pulscodemodulations-(PCM)-Übertragungseinrichtung zu gewährleisten, ist es deshalb sehr wichtig, die Entscheidungs- oder Auflösungsfehler auszuschließen, indem auf einer Intersymbol-Interferenz beruhende Effekte ausgeschlossen und Fehler des sich im Betrieb befindenden Systems überwacht werden.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Eliminierung von Entscheidungs- oder Auflösungsfehlern anzugeben, die auf einer Intersymbol-Interferenz beruhen, bei der irgendein Entscheidungsfehler eines

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empfangenen Signales erfaßt wird, wobei der Entscheidungsfehler dann auftreten kann, wenn das Signal einer Intersymbol-Interferenz unterliegt. Der erfaßte Fehler wird in eine Zähleinrichtung eingespeist, die die Fehler in einer Zeiteinheit zählt, um die Fehlerrate zu messen. Die erfaßten Fehler werden digital korrigiert.

Dieses Verfahren umfaßt einen ersten Schritt für eine erste Kennzeichnung oder Entscheidung des empfangenen Signals. In einem zweiten Schritt werden die Ergebnisse der ersten Entscheidung in einem Schieberegister mit mehreren Stufen gespeichert. In einem dritten Schritt werden die Ergebnisse der ersten Entscheidung über eine Schaltung mit einer Übertragungskennlinie, die im wesentlichen der Übertragungskennlinie eines Sende- und Empfangssystems entspricht (im folgenden Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung bezeichnet) eingespeist, um dadurch eine Signalform eines Signales in Zeitintervallen außer in Zeitintervallen mit Entscheidungsfehlern zu reproduzieren, wobei diese Signalform der Signalform des empfangenen Signales entspricht. In einem vierten Schritt wird das reproduzierte Signal mit dem empfangenen Signal verglichen. Während eines fünften Schrittes werden die Fehler durch eine zweite Entscheidung der Vergleichsergebnisse erfaßt. In einem sechsten Schritt * wird ein Impuls erzeugt, der den erfaßten Fehlern entspricht, In einem siebten Schritt wird der Fehler der Ergebnisse der ersten Kennzeichnung auf der Grundlage des erfaßten Fehlers digital korrigiert. Schließlich werden in einem achten Schritt die abhängig von den erfaßten Fehlern erzeugten Impulse in eine Zählschaltung eingespeist, um dadurch die Fehlerrate zu messen und zu überwachen.

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Nachfolgend wird ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Ee zeigens

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild mit k Stufen der erfindungsgemäßen Anordnung in Kaskadenschaltung;

Fig. 3 a und 3 b Signaldiagramme, wobei die Beziehung zwischen dem Signal zu einer Zeit und die Intersymbol-Interferenz, die in einer anderen Zeit auftritt, dargestellt ist;

Fig. k a bis k j Signalformen, die an den Sin« und Ausgängen jedes Blocks des in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbildes auftreten;

Fig. 5 ein Diagramm mit einem numerischen Beispiel der Fehlerrate bei der Entscheidung;

Fig. 6 ein Diagramm mit einem Beispiel einer gemessenen Fehlerrate bei der Entscheidung}

Fig. 7 a bis 7 k Diagramme mit Filtern, die ale Übertragungslei tungs-Ersatzschaltung benutzt werden;

Fig. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Verfahrens, um das empfangene Signal mit einem Signal zu vergleichen, das bei einer durch die erste Entscheidung erzeugten Impulsfolge entsteht, wobei die ImpuJsfolge in ein Schieberegister mit mehre-

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ren Stufen eingespeist wird, und wobei die Amsgangssignale von jeder Stufe des Schieberegisters bewertet und die bewerteten Werte analog zusammengezählt werden;

Fig, 9 a bis 9 j Signaldiagramme₉ die in jedem Teil der in der Figo 8 dargestellten Blocksciiaitung auftreten, und

Fig, 10, 11 und 12 Blockschaltbilder eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung für eis© analoge Subtraktion und eine zweite Entscheidung, die in einer Schaltung verwendet wird,, tun die wicht benötigten Impulse unter den Impulsen zu löschen, die durch die zweite Entscheidung erzeugt werden.

Es ist bekannt, daß eine Nachrichtenübertragung mit digitalen Impulsen das Senden und Empfangen am Empfangsende von einem Signal einschließt, das durch S(t + ηt ) wieder- · gegeben wird, wobei t die Zeit, η die Zeitintervallzahl als ganze Zahl zwischen - oo und + oo , und L das Zeitintervall zwischen benachbarten Zeitintervallen angeben. Das Signal S(t) umfaßt (m + 1) Signale, d. h. S_Q(t), S (t), „„_o S (t), wobei unter diesen diejenigen Signale, die den Empfänger erreicht haben, diskriminiert oder unterschieden werden. Es soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen werden, daß S.(t) von S.(t) verschieden ist, wenn i + j, und daß gilt S (t) Ξ 0.

Es ist üblich, daß das Frequenzband eines Signals in Abhängigkeit vom Zustand der Übertragungsleitung begrenzt ist. Deshalb ist es nicht zu vermeiden, daß S.(-t). (i ψ θ),

außer S (t) = O₁ von einer unerwünschten Zeitdehnung begleitet ist, die benachbarte oder selbst entferntere Zeitintervalle beeinflußt. Diese Erscheinung wird Imtersymbol-Interferenz genannt und stellt bei der Impulsübertragung ein ernstes Problem dar.

Der für die Erfassung eines Signals beim Empfänger verwendete Code-Diskriminator hat, wie bekannt ist, einen Schwellenwert, mit dem das Eingangssignal für die Code-Entscheidung verglichen wird. Die Intersymbol-Interferenz verringert den Rauschabstand in bezug auf den Schwellenwert, so daß die Fehler bei der Code-Entscheidung anwachsen. Diese Fehlerwahrscheinlichkeit wird Entscheidungs-Fehlerrate genannt und durch y bezeichnet. Die Entscheidungs-Fehlerrate y hängt natürlich nicht nur von den Kennlinien des Code-Diskriminators, sondern auch von der Signal form und der Verteilung der Erzeugungswahrscheinlichkeit des Signals ab.

Es soll nun angenommen werden, daß Signale S_±(t+nT)+ Sj {t+(n+l)T} + S_fe { t+(n+2)T} + S₁ { t+(n+3)T} + ... (

die einer gegebenen Impulsfolge entsprechen, von einem Sender gesendet werden, und daß ein Kennzeichnungsfehler im Zeitpunkt t+(n+2)T auftritt, so daß S, ( t(n+2)5T| gleich ist zu S (t+(n+2)T} . Dann werden die dem Ausgangssignal des Diskriminators entsprechenden Signale ausgedrückt durch

S₁ { t+(n+3)T} +_. (2)

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Der Unterschied zwischen den Signalen (i) und (2) ist gegeben durch

S_k{t + (n+2)r} - S_n {t + (n+2)r} ... (3)

die als einzige Signale ungelöscht bleiben.

Hierauf beruht das erfindungsgemäße Verfahren. Es soll die Intersymbol-Interferenz ausschließen durch eine erste Entscheidung, d» h. durch eine Entscheidung eines Eingangssignales, durch einen Vergleich des Ergebnisses der ersten Entscheidung mit dem Eingangssignal, durch eine zweite Entscheidung einer Zeitfolge eines Signals, das proportional ist zum Unterschied, der durch den ersten Vergleich erhalten wird, und durch eine Korrektur des Ergebnisses der ersten Entscheidung auf der Grundlage des Ergebnisses der zweiten En t s cheidung _o

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 näher erläutert. In dieser Figur sind dargestellt ein erster Diskriminator 1 aus einem Differenzverstärker und einem Flipflop, wobei der Diskriminator 1 in bezug auf eine vorbestimmte Schwellenspannung, die beispielsweise eine Nullspannung sein kann, entscheidet, ein Impulsmodulator 2, der eine Über» tragungsleitungs-Ersatzschaltung bildet, eine analoge Verzögerungsleitung 3 von einer Leiterart mit einer Antriebsschaltung, eine analoge Addierschaltung 4 mit einem Differenzverstärker, ein zweiter Diskriminator 11 mit einem Differenzverstärker und einem Flipflop, ein Impulsmodulator 12, der eine Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung bildet, eine analoge Verzögerungsleitung 13 von einer Leiterart, ein Vergleicher 1*1 mit einem Differenzverstärker, ein Schiebere-

J098 1 6/1 ·■>:

gister 151 und eine digitale Addierschaltung i6, die einen Halb-Addierer mit vier NAND-Gliedern darstellt.

Die ttbertragungsleitungs-Ersatzschaltung 12 ist eine Schaltung mit im wesentlichen den gleichen Übertragungskennlinien wie die eines Sende- und Empfangssystems» und weist beispielsweise ein Thomson-Tiefpaßfilter auf, das aus einer getrennt vorkommenden Induktivität L und Kapazität C besteht, wenn das Sendesystem die Kennlinie einer Thomson-Tiefpaßfilterung aufweist» Ein derartiges, als übertragungsleitungs-Ersatzschaltung verwendetes Tiefpaßfilter kann verschieden ausgebildet sein. Beispiele hierfür sind der bekannte Leiter-Typ, L-Typ, T-Typ und IT -Typ, die in den Fig. 7a bis 7k dargestellt sind.

Eine digitale Information i wird in den Modulator 2 eingespeist, der ein Signal S.(t) entsprechend zum Ergebnis i der ersten Entscheidung erzeugt. Auf der anderen Seite wird das Eingangssignal differenzmäßig zum Ausgangssignal des Modulators 2 im analogen Subtrahierer k nach der Verzögerung um eine angemessene Zeit addiert.

Es soll angenommen werden, daß die IST-Signalform S.(t) ist, wobei das Ergebnis der ersten Unterscheidung i ist. Dann wird das Ausgangssignal des analogen Subtrahierers h durch S.(t) - S.(t) ausgedrückt. Venn das Ergebnis der ersten Entscheidung richtig ist, dann gelten i = j und S^t) - S_i(t) Ξ Ο.

Das Ausgangssignal des analogen Subtrahierers k erfährt die zweite Entscheidung im Code-Diskriminator 11 und bildet

9 8 1 6 / 1 Q 6 3

eine digitale Information oder das Ergebnis der zweiten Entscheidung in der Form von J ~ i, entsprechend S.(t) - S.

j x

Auf der anderen Seite wird das Ergebnis der digitalen Entscheidung i digital zum Ergebnis der zweiten Entscheidung i - j im digitalen Addierer i6 nach einer angemessenen Verzögerung durch das Schieberegister 15 addiert, so daß der Fehler, wie durch die Gleichung i+(j-i)=j ausgedrückt, korrigiert wird. Das Ergebnis der zweiten Entscheidung j - i wird in den Modulator 12 eingespeist, der das Signal S.(t) - S.(t) erzeugt» Dieses wird In den analogen Subtrahierer 14 eingespeist, wo es differenzmäßig zum Ausgasigssignal des analogen Subtrahierers 4 addiert wird, das durch die Verzögerungsleitung 14 gelaufen ist. Es soll nun angenommen werden, daß das Ergebnis der zweiten Entscheidung noch einige Fehler enthält und ausgedrückt wird durch j^f -i, wobei das Ergebnis der Verbesserung der digitalen lafoxmation j* ist und wobei das Ausgangssignal des Subtrahierers 14 gegeben ist durch S.(t)-S.,(t).

Die Rate, mit der das 'oben genannte Signal am Ausgang des analogen Subtrahierers in einer Zeiteinheit auftritt, ist gleich zur Entscheidungs-Fehlerrate, die vorhanden ist, wenn das Ergebnis der ersten Entscheidung in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der zweiten Entscheidung verbessert wird. Dies beruht darauf, daß, wenn irgendein Fehler im Ergebnis der zweiten Entscheidung vorhanden ist, dann da,s Ergebnis der ersten Entscheidung "fehlerhaft" korrigiert oder nicht korrigiert wird.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nun für den Fall näher erläutert, in dem diese

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bei einer Einrichtung mit zwei Signaltypen, d. h. S (t) und S (t) mit jeweils den in den Fig. Ja und 3° dargestellten Signalformen, angewendet wird. Wie in den Figuren dargestellt ist, soll angenommen werden, daß die Amplitude des Signals in einem gegebenen Zeitintervall A ist, und daß die Amplitude in einem benachbarten und überlagerten Zeltintervall a beträgt, wobei die in einem zeitlichen Abstand von zwei Bits oder mehr vorhandene Interferenz vernachlässigbar klein ist.

Es soll auch beispielsweise angenommen werden, daß eine in der Fig. 4a dargestellte Signalform eingespeist wird. In einem Zeitintervall t wird dem Signal ein Rauschsignal überlagert, mit dem Ergebnis, daß das Signal eine negative Form annimmt, wobei es im übrigen positiv sein kann. Diese Signalform wird im Diskriminator 1 mit Hilfe von in der Fig» 4b dargestellten Taktimpulsen diskriminiert, so daß der Diskriminator 1 ein Ausgangssignal in der Form der in der Fig. 4c dargestellten Impulsfolge als Ergebnis der ersten Entscheidung aussendet. Dabei wird entschieden, daß die in der Fig. 4a dargestellte Signalform im Zeitpunkt t negativ ist. Wenn das Signal mit der in der Fig. 4c dargestellten Signalform in die Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung 2 gespeist wird, dann tritt sowohl eine Zeitverzögerung und eine Intersymbol-Interferenz auf, so daß die Übertragungsleitungs-Ersatzschal tung 2 das in der Fig. 4d dargestellte Ausgangssignal erzeugt. Wenn auf der anderen Seite die in der Fig. 4a dargestellte Eingangssignal form durch die analoge Verzögerungsleitung verzögert wird, dann wird ein Signal mit der in der Fig. 4e dargestellten Signalform erhalten. Die Zeitverzögerung muß in diesem Fall jedoch gleich sein zur Sendeverzögerung im Diskriminator und der Übertragungsleitongs-

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Ersatzschaltung. Der analoge Subtrahierer h erzeugt die in der Fig. 4f erzeugte Signalform nach Einspeisung der in den Fig. 4d und he dargestellten Signal formen«, Die Amplitude dieser Signalform ist im Zeitpunkt t- um so größer, je kleiner die augenblickliche Amplitude eines Rauschs!- gnales ist, das bei der ersten Entscheidung einen Fehler erzeugt. Indem sodann die in der Fig. hf dargestellte Signalform in bezug aaf einen geeigneten Schwellenwert mit Hilfe von den in der Fig„ hg dargestellten Taktimpulsen diskriminiert wird, werden Impulse mit den im der Figo 4h dargestellten Signalformen, die dem Fehlersignal bei der ersten Entscheidung entsprechen, vom zweiten Diskriminator erzeugt. Die in der Figo 4j dargestellte Signalform wird als Ergebnis einer Halbaddition des Ergebnisses der ersten Entscheidung, d. h. der in der Figo 4c dargestellten Signalform, zu der in der Fig. h± dargestellten Signalform mit Hilfe des digitalen Addierers ©riaaXt©2ii_e Als Ergebnis wird das Signal, das während der ersten Entscheidung aufgrund der Überlagerung eines Rauschsignales zum Eingangssignal im Zeitpunkt t verschwunden ist, wiedergegeben.

Im folgenden wird nun die quantitative Beziehung zwischen der Signalamplitude, der mittleren Rauschleistung und der Codier-Fehlerrate angegeben. Die Amplitude des Eingangssignals des ersten Diskrim'inators nimmt einen von sechs verschiedenen Werten, d. h. + A, +(A+2a) und +(A-2a), an, die aus der Kombination des Codes S (t) oder S₁(t) der drei Bits, die benachbart zum betrachteten Zeitintervall liegen, erhalten wurden. Zur Vereinfachung sollen der Code 3 (t) und der Code S₁(t) im folgenden jeweils als L und H bezeichnet werden. Da L und H dieselbe Geschwindigkeit in einem übertragenen Signal aufweisen, ist die Wahrscheinlichkeit, daß

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die oben genannte Amplitude am Eingang auftritt, gegeben durch

p{A+2aj- = P^-(A+2a)j = p/A-2al » P /-(A-2a)}· * y

Es soll nun angenommen werden, daß die Code der drei Bits, die dem betrachteten Zeitintervall nachfolgen oder vorhergehen, H, H und H sind. Wenn ein Fehler bei der ersten Unterscheidung auftritt, dann erzeugt der erste Diskriminator Ausgangssignale H, L und H. Die Amplitude im mittleren Zeitintervall, die einer Intersymbol-Interferenz am Eingangsanschluß unterworfen ist, beträgt A + 2a im Falle von H, H und H, -A 4- 2a im Falle von H, L und H, so daß, wenn ein Rauschsignal mit der Amplitude V dem Eingangssignal überlagert ist, das Ausgangssignal V des analogen Subtrahierers gegeben ist durch

V «/(A 4· 2a) - V I- (-A 4- 2a) « 2A - V öl nj η

Für jede Kombination der Codes der drei aufeinanderfolgenden Bits ist der Absolutwert des Ausgangssignalβ des analogen Subtrahierers mit dem Zeitintervall verknüpft, das einen Fehler |2A-Vn | aufweist.

Es soll angenommen werden, daß ein emittergekoppelter Differenzverstärker mit zwei Transistoren als Vergleicher benutzt wird, wobei der Ausgang des analogen Subtrahierers an dessen Basis und der Ausgang der Übertragungeleitungs-Ersatzschaltung an den anderen Basisanschluß angeschlossen ist. Eine zu +\2A-V_n | proportionale Spannung tritt an einem der Kollektoren auf.

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¥eiterhin soll angenommen werden, daß bei einer Rauschspannung A-2a < V < A der erste Diskriminator einen Fehler macht, indem er entscheidet, daß ein Signal mit der Amplitude -(A-2a), dem ein Rauschsignal überlagert ist, positiv ist. Unter dieser Bedingung ist das Ausgangssignal V des Subtrahierers gegeben durch A K Vo <C A + 2a.

Venn dieses Ausgangssignal V durch den zweiten Diskriminator mit der Schwellenwertspannung V,, wobei V. im Bereich zwischen A ■< V. <TA+2a liegt, diskriminiert wird, dann erzeugt der zweite Diskriminator den in der Fig. 4h dargestellten Puls. Dieser durch den ersten Diskriminator gemachte Fehler wird mit Hilfe der oben beschriebenen Einrichtungen korrigiert, während zur gleichen Zeit die Anzahl der durch den zweiten Diskriminator gelieferten Impuls durch einen Impulszähler mit einer geeigneten Auswertungszeit gezählt wird, so daß eine direkte Messung der Entscheidungs-Fehlerrate der ersten Entscheidung möglich ist.

Im folgenden werden die Rechenergebnisse der Fehler der so korrigierten Entscheidung erläutert, wobei folgendes angenommen wird:

1. Das Rauschen ist weiß. Die Verteilung der Vahrschein-Lkeitsdic
geben durch

lichkeitsdichte der auftretenden Rauschamplitude V ist ge-

IaL

wobei G eine mittlere Rauschleistung angibt.

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2. Der Diskriminator hat keine unbestimmte Zone, um den Schwellenwert, in der keine genaue Entscheidung gesichert ist.

3. Die Übertragungskennlinie der Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung ist die gleiche wie die Kennlinie des Sende- und Empfangssystems.

4. Die Fehlerwahrscheinlichkeit für zwei sich folgende Bits bei der ersten Entscheidung ist vernachlässigbar klein.

5. Es ist gleich wahrscheinlich, daß L und H auftreten.

Unter diesen Annahmen wird die Fehlerrate bei der ersten Erfassung errechnet aus der Summierung der Wahrscheinlichkeiten einer ungenauen Bestimmung der sechs Signal amplituden + (A+2a), +A und +(A-2a), die mit der Auftrittswahrscheinlichkeit dieser sechs Amplituden gewichtet sind. Dann wird ein nicht verbesserter Codierfehler P bestirnt. In

der gleichen Weise beträgt die Wahrscheinlichkeit P₀ für die Erzeugung eines Impulses vom zweiten Diskriminator

-A

r-(A₊2a) ,(-(V ₊2a) (^m) ^A+^2a-J

Ein Beispiel zur Berechnung der Entscheidungs-Fehlerrate ist in der Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur sind nicht nur P . sondern auch die nicht verbesserte Fehlerrate P und die Fehlerrate P ohne Überlagerung, d. h., wenn die Amplitude eines Signals für jedes Zeitintervall +A oder -A ist, zum Vergleich dargestellt.

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Die Vorteile des oben beschriebenen Verfahrens und der oben beschriebenen Vorrichtung zur Fehlereliminierung einer Entscheidung infolge einer Intersymbol-Interferenz wurden durch Versuche nachgewiesen. In der Fig. 6 ist das' Meßergebnis für P dargestellt, wobei die Intersymbol-Interferenz

a/A ungefähr 0,19 beträgt. Die Versuche wurden mit einem digitalen Signal von einer niedrigen Geschwindigkeit mit einer Impulsrate von 900 kilobit/s durchgeführt, wobei ein Tiefpaßfilter als Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung verwendet wurde. Das Träger-Rauschverhältnis wurde um 3 dB verbessert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand des in der Fig. 8 dargestellten Blockschaltbildes erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen dadurch, daß keine Übertragungsleitungs-Ersatzschaltimg vorgesehen ist, wobei vielmehr ein mit einem empfangenen Signal zu vergleichendes Signal durch Vereinigung der Ausgangssignale von jeder Stufe eines Schieberegisters erzeugt wird.

Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nun anhand der Fig. 8 näher erläutert.

Ein in den Eingangsanschluß 101 eingespeistes Signal wird zunächst durch den Diskriminator 102 diskriminiert und nach einer Umwandlung in ein digitales Signal in das Schieberegister 103 eingespeist. Auf der anderen Seite wird ein Teil des empfangenen Signals in die analoge Subtrahierschaltung 108 über einen Pufferverstärker 106 und eine analoge Verzögerungsleitung 107 eingespeist. Diese Verfahrensschritte sind mit dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel identisch.

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Das Schieberegister 103 umfaßt mehrere Flipflops in einer Kaskadenschaltung, um eine digitale Verzögerung um zwei Bits oder mehr zu ermöglichen. Jede Stufe der Flipflops kann Ausgangssignale mit einem "NICHTⁿ-Ausgangesignal erzeugen* Die Ausgangssignale jedes Flipflops werden durch Bewertungsschaltungen 10Ua bis 104n bewertet und mi te inland er durch eine analoge Addierschaltung 105 addiert. Das Ausgangesignal der Addierschaltung 105 wird in den analogen Subtrahierer 108 eingespeist, um das verzögerte empfangene Signal zu subtrahieren. Bei den folgenden Verfahrensschritten, die den Verfahrensschritten des bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele gleichen, wird das Ausgangssignal des analogen Subtrahierers 108 sodann durch den Diskriminator 109 diskriminiert, der einen Impuls in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der zweiten Entscheidung erzeugt. Der erzeugte Impuls wird zu einem Ausgangssignal dee Schieberegisters 103 durch einen digitalen Halbaddierer addiert, um dadurch einen Fehler bei der ersten Entscheidung zu korrigieren. Das korrigierte Signal tritt beim Anschluß 111 auf. Weiterhin werden Impulse, die den Fehlern bei der ersten Entscheidung entsprechen und beim Anschluß 112 erhalten werden, durch den Impulszähler gezählt, der alt einer vorbestimmten Taktzeit arbeitet, um die Entscheidungs-Fehlerrate zu messen.

Es soll nun angenommen werden, daß eine Signalkomponente eines betrachteten Zeitintervalle· während der Entscheidungszeit s(t_Q) beträgt, und daß die durch «in Signal eines Zeitintervalle j von dem betrachteten Zeitintervall erzeugte Interferenz I, beträgt, so daß die gesamt· Amplitude des betrachteten Zeitintervalle ausgedrückt werden kann durch:

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"- 17 -

+ OO

s = s(t_o) ♦

η s -oo

Diese Gleichung ist eine Summe einer geeigneten endlichen Reihe, wie weiter unten näher beschrieben wird_o

S = S(t_o) + \ Ij (J+O) j = -η«

Dabei bedeuten η und n· ganze Zahlen»

In diesem Fall ist die Anzahl der für das Schieberegister 103 erforderlichen Flipflops gegeben durch 2n+1. Wenn das digitale verzögerte Aus gangs signal irora mittleren Flipflop abgegriffen wird, dann ist der Bewertungskoeffizient der Bewertungsschaltung, die dem Flipflop Hummer j vom mittleren Flipflop zugeordnet ist» gegeben durch

I.

^J=s(t_o>'

Beispiele für die an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Schaltungen liegenden Signale sind für jeden Block in den Fig. 9a bis 9j dargestellt, wobei in Fig. 9a die Signalform eines empfangenen Signals gezeigt ist. Ein in der Fig. 9c dargestelltes digitales Signal wird durch die erste Entscheidung der in der Fig. 9a dargestellten Signalform mit Hilfe von in der Fig. 9b dargestellten Taktimpulsen erhalten. Die in der Fig. 9c dargestellte Signalform wird in das Schieberegister eingespeist« Die Ausgangssignale von jedem Flipflop werden bewertet und addiert, so daß die in der Fig. 9d dargestellte Signalform erhalten wird. Der Unterschied zwi-

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sehen der in der Fig. 9d dargestellten Signalform und der verzögerten Signalform (Fig. 9e) wird durch den analogen Subtrahierer 8 bestimmt, der das in der Fig. 9f dargestellte Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal des analogen Subtrahierers wird niemals O, ausgenommen die Punkte der diskriminierenden Taktimpulse, selbst wenn kein Fehler auftritt, da die in der Fig. 9d dargestellte Signalform die Form von Stufen aufweist. Dies hat jedoch keinen praktischen Nachteil. Die Verarbeitung der in der Fig. 9g dargestellten Signalform zu der in der Fig. 9j dargestellten Signalform ist die gleiche wie beim vorherigen Ausführungs-. beispiel.

Bei den oben beschriebenen beiden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Vereinigung des analogen Addierers oder Subtrahierers zum Vergleich der beiden Signale, die Einrichtung für die zweite Entscheidung des Ergebnisses der Subtraktion und die Einrichtung zur Einspeisung des in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der zweiten Entscheidung erzeugten Impulses in den digitalen Halbaddierer jeweils die drei in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellten Formen annehmen.

In der Fig. 10 sind dargestellt ein Differenzverstärker 203, Eingangsanschlüsse 201 und 202, Ausgangsanschlüsse 20k und 205, Dioden 206 und 207» ein Lastwiderstand 208_t ein Eingangsanschluß 209 eines Diskriminators, ein Diskriminator 210 und ein Ausgangsanschluß 211 des Diskriminators. Wenn die Signale in die Eingangsanschlüsse 201 und 202 eingespeist werden, dann tritt an den Ausgangsanschlüssen 204 und 205 eine Spannungsänderung auf, die proportional ist zum Unterschied zwischen den Eingangssignalen, mit dem Er-

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gebnis, daß das elektrische Potential des einen der beiden Ausgangsanschlüsse ZOk und 205 höher wird als das elektrische Potential des anderen, in Abhängigkeit davon, welcher Eingangsanschluß 201 oder 202 ein höheres Potential aufweist. Wenn das höhere Potential beim Ausgangsanschluß 204 oder 205 ei** bestimmtes Pegel übersteigt ₉ dann fließt ein Strom im Lastwiderstand 208 durch die Diode 206 oder 207 mit einer Spannung, die am Eingangsanschluß des Biskriminators 210 auftritt. Diese Spannung wird durch den Diskriminator 210 diskriminiert, wodurch der Fehler bei der ersten Entscheidung erfaßt wird, indem der sich ergebende Impuls zum Anschluß 211 gesendet wird.

In der Fig. 11 sind dargestellt Eingangsanschlüsse 301 und 302 eines Differenzverstärkers 303 und Ausgangsanschlüsse 30^ und 305 des Differenzverstärkers 3O3„ Die Ausgangssignale des Differenzverstärkers 303 werden getrennt durch zwei Diskriminatoren 3O6 und 30? jeweils diskriminiert, wobei die von den Diskriminatoren 306 und 307 gelieferten Signale durch ein ODER-Glied 308 vereinigt werden, um einen Impuls beim Ausgangs ans chluß 309 zu erzeugen, so daß ein Impuls selbst dann erzeugt wird, wenn eines der elektrischen Potentiale beim Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers
höher als das andere ist.

In der Fig. 12 sind dargestellt Eingangsanschlüsse 401 und ^02 eines Differenzverstärkers 4O3₅ Ausgangsanschlüsse kok und 4O5 des Differenzverstärkers 4O3, Diskriminatoren k06 und 407, ein Eingangsanschluß ^08 eines Schieberegisters 4O9, ein Ausgangsanschluß 4i0 des Schieberegisters 409, ein NICHT-Ausgangsanschluß 411 des Schieberegisters k09_t NAND-Glieder 412, 413, kik und ein AusgangsanSchluß 415 des NAND-

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Gliedes *Π^. Wie bei dein in der Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssignale des Differenzverstärkers kOJ durch die beiden Diskriminatoren h06 und '»07 jeweils diskriminiert, während der Ausgang des Dlskriminators ho6 und der Ausgang '(10 des Schieberegisters am NAND-Glied k\2 für eine NAND-Operation liegen. Auf der anderen Seite werden das Ausgangssignal des Diskriminators ^07 und das NICHT-Ausgangssignal des Schieberegisters **09 in das NAND-Glied k13 ebenfalls für eine NAND-Operation eingespeist. Durch die NAND-Operation des NAND-Gliedes hik zwischen den Ausgängen der NAND-Glieder *I12 und k 13 wird verhindert, daß die durch die Diskriminatoren ko6 und **07 erzeugten Impulse am Ausgangsanschluß k15 unter bestimmten Bedingungen erzeugt werden!

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen lediglich eine Stufe für die zweite Entscheidung vorgesehen ist, so können doch mehrere Stufen hierfür verwendet werden, wenn die Codier-Fehlerrate weiter verringert werden soll. Wenn für diesen Zweck mehrere Stufen der zweiten Entseheidungs-Korrekturschaltungen 11 bis 19» wie in der Fig. 2 dargestellt, in einer Kaskadenschaltung miteinander verbunden sind, dann können die Codierfehler y,. , y_ ... y. ₁ des digitalen Informations-Ausgangssignals von jeder Stufe fortschreitend bis zu jedem gewünschten HaB kleiner gemacht werden, was durch den Ausdruck y. > y_ > ... > y dargestellt werden kann.

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Claims

- 21 - 2249Q98

Patentansprüche

Γ)

( 1/ Verfahren zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern,

die auf einer Intersymbol-Interferenz beruhen, dadurch gekennzeichnet , daß Eingangssignale diskriminiert werden, daß ein von dieser Entscheidung erhaltener Puls digital verzögert wird, daß dxe Eingangssignale analog verzögert werden, daß die Amplitude jedes Impulses des Pulses, der aus der Entscheidung der ^ingangssignale erhalten wird, auf ein gewünschtes Pegel verändert wird, daß die analog verzögerten Eingangssignale mit dem Signal mit der gewünschten Amplitude verglichen werden, daß das sich aus diesem Vergleich ergebende Signal in bezug,auf einen vorbestimmten Schwellenwert diskriminiert wird, daß ein dieser weiteren Entscheidung entsprechender Impuls erzeugt wird, daß dieser Impuls zum Ausgangssignal digital addiert oder halbaddiert wirdj das bei dieser digitalen Verzögerung erzeugt wird, daß der durch die weitere Entscheidung erzeugte Impuls in eine gewünschte Signalform gebracht wird, daß das Ausgangssignal des Vergleichers analog verzögert wird, und daß das Signal mit der gewünschten Signalform mit dem analog verzögerten Signal verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude von jedem Puls, der durch die Entscheidung der Eingangsimpulse erhalten wird, durch ein Filter mit einer Spule, einen Kondensator und einen Widerstand auf ein gewünschtes Pegel verändert wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Vergleich zwischen den analog verzögerten Eingangssignalen und dem Signal mit der gewünschten Amplitude durch einen Differenzverstärker mit wechselseitig komplementären Ausgangsanschlüssen durchgeführt wird, wobei die beiden Ausgangssignale des Differenzverstärkers einer Zweiweggleichrichtung unterliegen und das gleichgerichtete Ausgangssignal durch den weiteren Diskriminator diskriminiert wirdt

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung eines Impulses, der dem Ergebnis der zweiten Entscheidung entspricht, die beiden Ausgangssignale eines als Vergleicher mit zwei wechselseitig komplementären Ausgangsanschlüssen verwendeten Differenzverstärkers getrennt mit zwei Diskriminatoren diskriminiert werden, daß ein jedem Ausgangssignal des Diskriminators entsprechender Impuls erzeugt wird, und daß der Impuls in ein ODER-Glied eingespeist wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung des dem Ergebnis der zweiten Entscheidung entsprechenden Impulses getrennt die beiden Ausgangssignale eines als Vergleicher mit zwei wechselseitig komplementären Ausgangsanschlüssen verwendeten Differenzverstärkers mit zwei Diskriminatoren diskriminiert werden, daß ein Impuls erzeugt wird, der jedem Ausgangssignal der Diskriminatoren entspricht, daß das bei der digitalen Verzögerung erzeugte Ausgangssignal und eines der bei der Impulserzeugung erzeugten Ausgangssignale in ein NAND-Glied eingespeist werden, daß das andere der bei der Impulserzeugung erzeugten Ausgangssignale und ein bei der digitalen Verzögerung erzeugtes NICHT-Ausgangssignal in ein anderes NAND-

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Glied eingespeist werden, und daß die Ausgangssignale der
beiden NAND-Glieder in ein weiteres NAND-Glied eingespeist •werden.

6» Verfahren zum Eliminieren von Entscheidungsfehlera, die auf einer Intersymbol-Interferenz beruhen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale diskriminiert werden, daß der diskriminierte Puls digital durch ein Schieberegister mit mindestens zwei Flipflops verzögert wird, daß ein Ausgangssignal oder ein NICHT-Ausgangssignal von jedem der Flipflops bewertet wird, daß die bewerteten Signale analog miteinander addiert werden, daß die Eingangssignale analog verzögert werden, daß das bei der analogen Verzögerung erzeugte Ausgangssignal mit dem bei der analogen Addition erzeugten Ausgangssignal verglichen wird, daß das Ergebnis
dieses Vergleichs in bezug auf einen geeigneten Schwellenwert diskriminiert wird, daß ein dem Ergebnis dieser Entscheidung entsprechender Impuls erzeugt wird, daß der Impuls zum Ausgangssignal des Schieberegisters digital addiert oder halbaddiert wird, daß der Impuls, der einer weiteren
Entscheidung entspricht, in eine gewünschte Signalform gebracht wird, daß das beim Vergleich erhaltene Ausgangssignal analog verzögert wird, und daß der Impuls mit der gewünschten Signalform mit dem analog verzögerten Signal, das von dem bei dem Vergleich erzeugten Signal abgeleitet wurde, verglichen wird.

7- Schaltungsanordnung zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern, die auf einer Iniersymbol-Interferenz beruhen, gekennzeichnet durch

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ei no Einrichtung (i) zur Diskriminierung der Eingssignale,

(nut; Einrichtung zur digitalen Verzögerung eines durch die Diskriminiereinrichtung erhaltenen Pulses,

ejnii Einrichtung (3) zur analogen Verzögerung der Eingangss i gnale,

eine Einrichtung zur Veränderung der Amplitude jedes Impulses des Pulses auf einen gewünschten Pegel,

einen Vergleicher ("1*0 für die analog verzögerten Eingangssjgnale mit dem Signal mit der gewünschten Amplitude,

eine weitere Einrichtung (11) zum Diskriminieren des Ausgangssignals des Vergleichers in bezug auf einen gewünschten Schwellenwert,

eine Einrichtung zur Erzeugung eines Impulses, der dem Ausgangssignal der Diskriminierexnrichtung entspricht,

eine Einrichtung (i6), um den Impuls zum Ausgangssignal der digital verzögernden Einrichtung digital zu addieren oder halb zu addieren,

eine Einrichtung, um den durch diese weitere Diskriminiereinrichtung erzeugten Impuls in eine gewünschte Signalform zu formen,

eine Einrichtung, um das Ausgangssignal des Vergleichers analog zu verzögern, und

eine Einrichtung, um das Signal mit der gewünschten Signalform mit dem analog verzögerten Signal zu vergleichen.

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