DE2302725B2 - Adaptiver Entzerrer zur Entzerrung breitbandlger Analogsignale - Google Patents

Description

ir Eingang mit dem Ausgang eines Subtrahierers üdea ist, dessert einer Eingang an einen Verihssignalgenerator und dessen anderer Eingang an Ausgang des Transversalfilter* angeschlossen ist, diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, die Kontrolleinrichtung aus einem Korrelator it, dessen beiden Eingängen Analog-Digitaller (A/D-Wandler) vorgeschaltet sind, die Diolen im Zweier-Exponenten-Code abgeben, dessen Ausgang ein Signalverteiler nachgeschaldessen Ausgänge mit den Einstellgliedern des rsalfilters verbunden sind, und daß der Korbesteht aus zwei Speichern zur Speicherung in den A/D-Wandlera gelieferten uigitalzahlen, einem Summierer und einem Decodierer, dem Additionsspeicher nachgeschaltet ist.
fei der Erfindung wird von der Überlegung ausgängen, daß adaptive Systeme zur Einstellung der ..Jablen Parameter in der Regel Korrelatoren benötigen. Bei der Nachbildung oder Entzerrung von Nachrichtenübertragungskanälen mit einer sehr langen Impulsantwort, d. h. also bei solchen Kanälen, fet denen das am Empfangsort ankommende Signal viele störende Vor- und Nachschwinger aufweist, wird die Anzahl der Einstellelemente und damit der Korrelatoren beträchtlich. Zwar wäre eine Realisierung in digitaler Technik vorteilhaft, da die zur Korrelation erforderlichen Multiplikationen mit einem einzigen Multiplizierer im Zeitmultiplexbetrieb durchgeführt werden können. Bei Breitbandanwendungen, wie beispielsweise bei der adaptiven Entzerrung von Bildfernsprechsignalen im Weitverkehr, wird jedoch eine rein digitale Realisierung deshalb zu aufwendig, weil eine sehr genaue (etwa 8 bit) A/D-Wandlung etwa im Takt von 2 MHz durchgeführt werden muß und die im gleichen Takt angelieferten Signale eben-10 schnell verarbeitet werden müssen. Wenn es demzufolge gelingt, den gesamten Entzerrer in günstiger Weise in einen digitalen und analogen Teil zu unterteilen, dann kommen dem Entzerrer die Vorteile der digitalen und analogen Technik zugute.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt in der Zeichnung

F i g. 1 den Aufbau des Entzerrer:, im Blockschaltbild,

F i g. 2 den Aufbau des Transversalfilters,
Fig. 3 die in Fig. 1 gestrichelte umrahmte Kontrolleinrichtung,

Fig. 4 den Aufbau von A/D-Wandlern, die geeignet sind, Digitalzahlen im Zweier-Exponenten-Code abzugeben.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Entzerrereingang mit der BezugszifTcr 1 bezeichnet, und es sei angenommen, daß zur Einstellung ein Testsignal S verwendet wird, das beispielsweise in Vertikalbildaustastlücken gesendet werden kann. Der ci- ;entliche Entzerrer besteht aus einem Transversalilter 2 dessen Einstellung über die gestrichelt umrahmte Kontrolleinrichtung 4 adaptiv erfolgt. Am ßo Ausgang .J des Entzerrers kann dann das entzerrte Signal abgenommen werden. Zur Einstellung ist ein Eingang 14 der Kontrolleinrichtung 4 mit einem der Abgriffe des Transversaifilters 2 verbunden, während ein weiterer Eingang 15 der Kontrolleinrichtung 4 mit dem Ausgang eines Subtrahierers 6 verbunden ist. Der Subtrahierer 6 bezieht seine Eingangssignale einerseits vom Ausgang 3 des Transversalfilters und andererseits von einem Vergleicbssignalgenerator 5. Im Ausführungsbeispiel ist die Schaltung dabei so vorgenommen, daß der Ausgang 3 des Transversalfilters mit dem mit » + « bezeichneten Eingang und der Vergleichssignalgenerator mit dem mit » —« bezeichneten Eingang des Subtrahierers 6 verbunden ist.

Das Transversalfilter 2 ist zur besseren Übersicht in Fig. 2 dargestellt und kann nach an sich bekannten Methoden, wie beispielsweise der von Lucky und Rudin in »Bell System Technical Journal, Vol. 46, November 1967, S. 2179 bis 2208 (»An Automatic Equalizer for General-Purpose Communication Channels«), angegebenen Methode, bemessen werden. In F i g. 2 ist wiederum der Eingang 1 erkennbar, auf den eine Reihe von Laufzeitgliedern 7 folgen, die im einzelnen mit 7,, 7.,... 7„ bezeichnet sind. Von den Abgriffen der Laufzeitkette 7 führen Leitungen auf die Einstellglieder 8, die wiederum einzeln m?t 8, bis 8„ bezeichnet sind und die als speichernde Einstellglieder ausgebildet sind. Die L-astellung der Einstellglieder erfolgt durch aus der kontrolleinrichtung 4 (vgl. Fig. 1) kommende Signale, die über Steuerleitungen 9 den Einstellgliedern 8 zugeführt werden. Analog zur Laufzeitkette 7 und zu den Einstellgliedern 8 sind die einzelnen Steuerleitungen wiederum mit Zahlenindizes versehen, so daß also die erste Steuerleitung mit 9,, die zweite Steuerleitung mit 9, usw und schließlich die lef.te Steuerleitung mit 9_n bezeichnet ist. Wie bereits erwähnt, hängt die Zahl der erforderlichen Laufzeit- und Einstellglieder von der Größe der im Übertragungskanal auftretenden Verzerrungen ab. Bei der Übertragung impulsförmiger Signale treten auf Grund der verzerrenden Eigenschaften des Übertragungskanals bekanntlich Störungen deshalb auf, weil die Impulse verfonnt werden und außer dem sogenannten Hauptschwinger noch störende Vor- und Nachschwinger auf der Empfangsseite erscheinen. Die Aufgabe des Transversalfilters 2 besteht nun darin, über die Einstellglieder 8 die einzelnen Teilsignale in einem Summierer 10 so zusammenzusetzen, daß am Ausgang 3 des Summierers 10, der gleichzeitig den Ausgang des Entzerrers darstellt, ein möglichst unverzerrtes Signal erscheint. Insbesondere bei Brcitbandübertragungssystemen müssen deshalb eine größere Anzahl von Laufzeit-Einstellgliedern vorgesehen werden, was in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien kenntlich gemacht werden soll.

Wie bereits erwähnt, kann im Vergleichssignalgene'dior 5 ein Signa! hergestellt werden, mit dem das ankommende Testsignal S verglichen wird und das durch Differenzbildung im Subtraiiierer 6 die im Signal 5 enthaltenen Fehler c_k feststellt. 'Vie aus den Fig. ί und 2, in denen funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, hervorgeht, werden die über die Steuerleitungen 9 den EinstellgUedern 8 zugeführte Signale aus einem Signalverteiler 16 gewonnen, der die erforderliche Anzahl von η Korrektursignalen liefert. Zur Gewirnung der Korrektursignale wird dem Eingang 14 der Kontrolleinrichtung 4 ein AnaJog-Digitalwandler 12 nachgeschaltet, und ebenso wisd dem Eingang 15 ein weiterer gleichartig aufgebauter Analog-Digitalwandler 12' nachgeschaltet. Die im folgenden mit A/D-Wandler bezeichneten Analog-Digitalwandler 12 und 12' sind nun derart ausgebildet, daß sie Digitalzahlen im Zweier-Exponenten-Code abgeben, und es werden

diese digitalen Signale einem Korrelator 18 zugeführt, dem ausgangsseitig der Signalverteiler 16 nachgeschaltet ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wandelt der Signalverteiler 16 die einlaufenden digitalen Signale in entsprechende analoge um und verteilt diese zur Einstellung der Einstellglieder notwendigen Steuergrößen auf die Einstellglieder 8.

Bs ist sofort einsichtig, daß der Signalverteiler seine Funktion auch in der umgekehrten Reihenfolge wie der angegebenen ausführen kann, nämlich Multiplexen der Digitalzahlen und nachfolgende D/AWandlung für jedes einzelne Eimitellglied in einem eigenen D/A-Wandler. Das ist besonders dann interessant, wenn multiplizierende D/A-Wandler verwendet werden.

In Fig.3 ist der Korrelator 18 strichpunktiert umrahmt, und es sind wiederum die Anschaltpunkte der A/D-Wandler 12 und 12' erkennbar. Der Korrelator selbst besteht aus zwei Speichern 20 und 21', die jeweils den A/D-Wandlern 12 und 12' nachgeschaltet sind. Die Speicher 20 bzw. 20' liefern an ihrem Ausgang Zahlen m bzw. n, die im nachfolgenden Summierer 21 addiert werden. Dem Summierer 21 ist ein Decodierer 22 nachgeschaltet, auf den ein Additionsspeicher 23 folgt. Der Korrelator 18 wird im Takt T gesteuert, und es wird vom Korrelator 18 das Korrektursignal digital abgegeben und durch den nachfolgenden (vgl. Fig. 1) Signalverteiler 16 beispielsweise in analoge Größen umgewandelt und verteilt. Der Takt T steuert die Kontrolleinrichtung derart, daß der adaptive Entzerrer das Abgleichkriterium der Minimierung des quadratischen Fehlers erfüllt

In vorteilhafter Weise können die A/D-Wandler 12, 12' als schnelle Parallelwandler ausgeführt sein, wie dies im einzelnen in F i g. 4 dargestellt ist. Solche Paralleiwandler sind für sich beispielsweise aus dem Aufsatz von H. Sc hm id in »Electronic Design«, 26, 19. Dezember 1968, S. 57 bis 76, mit dem Titel »An Electronic Design practical guide to a/d conversion, Part 2«, bekannt und bestehen aus parallel- geschalteten Komparatoren 25, die im einzelnen mit 2S₁, 25j... 25_n bezeichnet sind. Das am Eingang 26 anliegende Analogsignal wird parallel auf jeweils einen Eingang der Komparatoren 25 verteilt. Der andere Eingang der Komparatoren 25 liegt an Ver-

gleichsspannungen U₁, U_t bis U_n, und es erscheint am Ausgang der Komparatoren jeweils der Zahlenwert »0« oder »1«, je nachdem, ob die Eingangsspannungen größer oder kleiner als die Vergleichsspannungen sind. Die von den Komparatoren abge- gebenen Zahlenwerte werden einem im Takt T gesteuerten Umcodierer 28 zugeführt, an dessen Ausgang 27 Digitalzahlen im Zweier-Exponentencode erscheinen, d. h. also, es stehen am Ausgang 27 dem Umcodierer 28 eingangsseitig in digitaler Form ein-

gegebene Zahlen 2^m bzw. 2" als Digitalzahlen m bzw. η zur zur Verfügung.

Für die elektrische Wirkungsweise der gesamten Schaltung gelten im einzelnen noch die folgenden überlegi'Mgen

as Die beiden für die Korrelation erforderlichen Größen werden quantisiert und in Zweierpotenzen addiert. Die Quantisierung kann ebenfalls in Stufen von 2", aber auch nach einer anderen geeigneten Kennlinie erfolgen.

Die Multiplikation wird auf eine Addition von Potenzen zurückgeführt. Der Multiplizierer läßt sich also außerordentlich einfach realisieren.

Die beiden A/D-Wandler für die zur Korrelation verwendeten Größen brauchen nur wenige, relativ

grob quantisierte Werte liefern und können deshalb sehr einfach, z. B. als schneite Parallelwandler, ausgeführt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 2 insbesondere durch den Aufset« »An Adaptive Patentansprüche: Equalizer for Television Channels« (»IEEE Trans actions on Communication Technology«, Vol.

1. Adaptiver Entzerrer zur Entzerrung breit- Com-17, No. 6, Dec 1969, Seiten 726 bis 734) ein bandiger Analogsignale, bestehend aus einem ein- 5 Entzerrer bekanntgeworden, bei dem die vom Nachitellbaren Transversalfilter mit speichernden Ein- richtenübertragungskanal kommenden Signale einem itellgüedern, deren Einstellung über eine Kon- einstellbaren Entzerrer zugeführt werden, der in tfolleinrichtung erfolgt, derer» einer Eingang mit Form eines Transversalfilters ausgeführt -«. Das einem Abgriff des Transversalfilter und deren Transversalfilter selbst besteht aus einer Verzogeanderer Eingang mit dem Ausgang eines Subtra- io rungsleitung mit speichernden Einstellghedern, deren hierers verbunden ist, dessen einer Eingang an Einstellung über eine Kontrolleinrichtung erfolgt, einen Vergleicbssignalgenerator und dessen an- Die Kontrolleinrichtunj selbst ist mit ihrem einen derer Eingang an dem Ausgang des Transversal- Fingang mit einem Abgriff des Transversalfilters verfilters angeschlossen ist, dadurch gekenn- bunden, während ihr anderer Eingang an den Aus zeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (4) aus x₅ gang eines Subtrahierers angeschaltet ist. Die Aus- einem Korrelator (18) besteht, dessen beiden Ein- gangssignale des Subtrahieren, wiederum werden m gangen Analog-Digitahvandler (A/D-Wandler 12, der Weise gebildet, daß einer seiner ■'"?-nge un-12') vorgeschaltet sind, die Digitalzahlen im mittelbar mit dem Ausgang des Transversalfilters Zweier-Exponenten-Code abgeben, und dessen verbunden ist, während sein anderer hingang an Ausgang ein Signalverteiler (16) nachgeschaltet ist. 20 einen Vergleichssignalgenerator angeschaltet ist, mit dessen Ausgänge (9) mit den Einstellgliedern (8) dessen Hilfe ein Vergleichss.gnal solcher Art hergedes Transversalfilters (2) verbunden sind, und daß stellt werden kann, daß unter Einwirkung der Konder Korrelator (18) besteht aus zwei Speichern trolleinrichtung die am Ausgang des Transversalfilters (20, 20') zur Speicherung der von den A/D-Wand- auftretenden Signale möglichst frei von Störungen lern (12, 12') gelieferten Digitalzahlen (m, ή), aus 25 sind. Bei dieser bekannten Einrichtung wird zur Eineinem Summierer (21) und einem Decodierer stellung des Entzerrers, beispielsweise m den Verti-(22), dem ein Additionsspeicher (23) nachge- kalbilüaustastlücken eines Fernsehbildes, ein Testschaltet ist. signal übertragen und dieses Testsignal mit dem emp-

2. Adaptivei Entzerrer nach Anspruch 1, da- fangsseitig erzeugten Vergleichssignal verglichen und durch gekennzeichnet, daß die A/D-Wandler 30 daraus die nötigen Einstellknterien gewonnen. Wie (12, 12') aus eingangsseitie parallel geschalteten auch in der genannten Literaturstelle ausgeführt ist, Komparatoren (25) bestehen, v.eren Ausgänge hängt die Zahl der benötigten Abgriffe an der Verauf einen den Zweier-Exponenten-Code erzeu- zögerungsleitung und damit auch der Einstellglieder genden Umcodierer (28) führen. von der Größe der auftretenden Verzerrungen ab, und

3. Adaptiver Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, 35 es wird deshalb das an sich schneller und präziser gekennzeichnet durch seine Verwendung in Fern- konvergierende, beispielsweise von VV. Lucky (»Bell seh-Übertragungssystemen. System Techn. J.«, Vol. 44, Seiten 547 bis 588) angegebene Abgleichkriterium, nämlich die Minimierung des quadratischen Fehlers, nicht angewendet,

₄o wul die hierfür erforderliche Verwendung von Kreuz-

korrelatoren als nachteilig angesehen wird. Es wird deshalb der totale Fehler minimiert, und zwar in der

Die Erfindung betrifft einen adaptiven Entzerrer Weise, daß der Entzerrer entgegengesetzt zum Vorzur Entzerrung breitbandiger Analogsignale, be- zeichen des Fehlers eingestellt wird. Aus diesem stehend aus einem einstellbaren Transversalfilter mit 45 Grund wird die Einstellung der einzelnen Einstellspeichernden Einstellgliedern, deren Einstellung über glieder des Transversalfilters digital vorgenommen, eine Kontrolleinrichtung erfolgt, deren einer Eingang was jedoch die Verwendung von Komparatoren ermit einem Abgriff des Transversalfilters und deren forderlich macht, deren Anzahl mit der Anzahl der anderer Eingang mit dem Ausgang eines Subtra- verwendeten Einstellglieder übereinstimmen muß, hierers verbunden ist, dessen einer Eingang an 50 wodurch wiederum die Gesamtschaltung verhältniseinen Vergleichssignalgcnerator und dessen anderer mäßig aufwendig wird. Insbesondere ist dies dann Eingang an dem Ausgang des Transversalfilters an- störend, wenn die /u entzerrenden Laufzeit- und geschlossen ist. Dämpfungsverzerrungen das im vorerwähnten Auf-

Zur Entzerrung von auf Nachriditcnübertragungs- satz angegebene Maß noch erheblich übersteigen,
kanälen auftretenden Laufzeit- und Dämpfungsver- 55 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zerrungen lassen sich bekanntlich sogenannte adap- vorerwähnten Schwierigkcüen nach Möglichkeit abtive Entzerrer verwenden, d. h. also sich selbst ein- zuhelfen und den Aufbau eines adaptiven Entzerrers stellende Entzerrer, bei denen mit Hilfe von Ver- anzugeben, der durch eine günstige Unterteilung in gleiche- und Regelschaltungen die empfangsseitig an- einen analogen und einen digitalen Teil eine einfach kommenden Signale untersucht, die Qualität des 60 zu realisierende Systemstruktur aufweist und dennoch Übertragungskanals festgestellt und dementsprechend geeignet ist, verhältnismäßig große Verzerrungen zu die im Entzerrer vorhandenen Einstellglieder ein- entzerren.

gestellt werden. Es ist in diesem Zusammenhang Ausgehend von einem adaptiven Entzerrer zur

bereits eine Reihe verschiedenartiger Entzerrer be- Entzerrung breitbandiger Analogsignale, bestehend kanntgeworden, bei denen die Schaltungsstruktur 65 aus einem einstellbaren Transversalfilter mit spei- und dementsprechend die verwendeten Abgleichkri- chernden Einstellgliedern, deren Einstellung über eine terien dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßt Kontrolleinrichtung erfolgt, deren einer Eingang mit sifcd. Zur Entzerrung breitbandiger Analogsignale ist einem Abgriff des Transversalfilters und deren an-