DE2323027C3

DE2323027C3 - Einrichtung zum Entzerren eines Segmentes eines Ubertragungskanals und Verfahren zur Einstellung des Entzerrers

Info

Publication number: DE2323027C3
Application number: DE2323027A
Authority: DE
Inventors: Yo-Sung North Andover Mass. Cho; Francis Charles Atkinson N.H. Kelcourse
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1972-05-15
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1975-05-15
Also published as: DE2323027B2; BE799484A; JPS5246765B2; IT991651B; JPS4942211A; NL7306474A; NL163689C; AU471903B2; NL163689B; AU5547373A; US3763359A; SE384116B; GB1418576A; DE2323027A1; FR2184821B1; CA973258A; FR2184821A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entzerren eines Segments eines Ubeitragungskanals. die eine Scndeeinrichtung zum Einfuhren von Leitsignalen in das Segment des Ubertragungskanals. einen Entzerrer mit wenigstens einem einstellbaren Entzerrungsnetzwerk, das an einem Ende des Segments des Ubertragungskanals angeschlossen ist. wobei das Entzerrungsnetzwerk dazu geeignet ist. ein vorbestimmtes Frequenzband zu cntzern-n. eine Einrichtung, fm nach der Übertragung durch das Segment des Übertragungskanals und den Entzerrer die Leitsignale mit Bezugssignalen zu vergleichen und Eehlersignale von diesem Vergleich zu erzeugen, um das Entzerrungsnetzwerk abzustimmen, und eine Einrichtung zum Abstimmen des E.nt/errungsnetzwerks auf der Basis der Fehlersignale aufweist.

Wenn Signale über große Entfernungen auf einem koaxialen oder einem anderen Uherlragungsmedium

Zerrungsnetzwerkes hat. so daß die Summe des 35 übertragen werden, wird eine große Verzerrung in dom Fchlersignais an der Mittenfrequenz des Netzwerkes und der Fehlersignaie an den dunebonliegendcn Leilfrequenz.cn multipliziert mit einem
relativen Net/werk-Uhcrtragungsfaktor an diesen
Frequenzen ein Minimum wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen (des Enlzerrungsnet/werkes eine Einrichtung (322. 332. 333. 334). um ein erstes Summcnsignal dadurch zu erzeugen, daß das Eehlcrsignal an der Mittenfrcqucn/ des speziellen Netzwerkes (312) .tu der Hälfte der Fehlersignale an den danchenliegcnden Leitfrequcnz.cn addiert wird, eine Einrichtung (341. 361) zum Integrieren des ersten

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übertragenen Signal erzeugt. Ein Teil dieser Vor zerrunu ist im wesentlichen konstant und boiuhi auf den inhcrcnten Eigenschaften des Uberiragm; ■>mediums. Diese Art der Verzerrung kann durch von Hand einstellbare Entzerrer korrigiert werden, die eingestellt werden können, um zu bewirken, daß das gesamte Uhcrlraguiiusmedium einen verhältnismäßig flachen Frequenzgang hat. Der andere Teil der Verzerrungen wird durch Schwankungen in den I igenschaftcn des Uhcrtragungsmediums auf Grund von Temperatu-schwankungen und Allerungseischeinungen der Bauteile verursacht. Selbsttätig nachstellende Entzerrer werden verwendet, um diese Art der Verzerrung zu korrigieren. Eine einfache Form eines

g g

Sumincnsignals. um ein integriertes, erstes Sum- 50 Entzernmgsnet/werks besteht aus in Reihe geschalteter mensignal zu erhalten, eine Einrichtung (313) zur Bode-Netzwerken. deren Frequenzgänge in Abständen Erzeugung eines ersten Uhertragungsfaktor- über das gesamte, interessierende Frequenzband verSignals, das die Einstellung des Unertragungs- teilt sind, und die individuell einstellbare übertuktnrs des speziellen Netzwerkes darstellt und iragungsfakloreii haben. Diese Ubertragungsfaktorcn tine Einrichtung (351) aufweist, um ein zweites 55 werden dann nachgestellt, um die Übertragungsleitung

.Summensignal dadurch ^ru erzeugen, daß das Integrierte, erste Summcnsignal mit dom ersten t^bertragungsfaklor-Signal addiert wird, um die Einstellung des Verstärkungsfaktors der Generat or einrichtung |313) /u variieren.

4. Verfahren zum I insiellen einstellbare! EmzerriingNnei/werke in einem 1 nt/envr um Entzerren eines Segmentes eines Γ heriiagimgsmediums nach /\nspruch 1. liaduich gekennzeichnet, daß eine Vielzahl Eeilsigiiale für dies abzustimmende Net/werk in das Segment dos Ubertragungsmediums eingefühlt wird. Aobei je eines der Viel/ah! dei l.eitsignale bei der Mitienl'i cqik 11/ zu entzerren. Unter Uhcriragungsfaklor wird die Verminderung in dem Verlust des Netzwerkes bei gewissen Eloquenzen innerhalb des interessierenden 1 "rcijuenzbandcs. beispielsweise bei der Mil ten frequenz.

gegenüber dem Verlust bei anderen Ercquen/cn in dem Frequenzband, beispielsweise den oberen und unteren I icquen/'-'icn/en des Bandes, verstanden, /aci grundlegende Veilahren werden in typischer lallen verwendet, um die Nachstellung sowohl von Harn!

helaligbarcn als auch von automatischen I nt/enern durchzuführen. Hei dem ersten Verfahren ist erforderlich, daß die Übertragungsleitung hei; piclsw eise außer Betrieb üoset/l wird und dall ein Abiaslsipiial il:n:m

angelegt wird. Dann wird der Ausgang des Entzerrers der gewöhnlich an dem Empfangsende der rjbertragungsleitung angeschlossen ist. mit einem Bezuassignal verglichen. Das Fehlersignal, das durch diesen Vergleich erzeugt wird, wird dann dazu verwendet. die verschiedenen öbertragungsidktoren der !Entzerrer nachzustellen. Dadurch ergeben sich Entzerrereinstellungen. die einen minimalen mittleren quadratischen Fehler erzeugen. Das zweite Verfuhren zum Nachstellen der Entzerrer-rJbertragungsfaktorcn erfordert, liaii Leittonsignale übertragen werden, die bei der Mittenfrequenz von jedem der Bodennetzwerke liegen. Der Ausgang des Entzerrers bei jedem Leitton wird dann mit den Bezugssignalen verglichen so daß Fehlersignale erzeugt werden. Der" f'bertragungsfaktor von jedem Bode-Entzerrer-Abschnin wird dann eingestellt, bis der dazugehörige Fehlertc rm gleich Null ist. Dies wird als Null-Abgleich bezeichnet. Da die Leittöne in dem Null-Äbgleichs-Verfahren bei diskreten Frequenzen liegen, können sie gemeinsam mit den normalen Informaiionsiignalen übertragen werden, und es ist nicht notwendig, die übertragungsleitung außer Betrieb zu setzen. Dieses Verfahren führt jedoch im allgemeinen nicht zu einem minimalen, mittleren quadratischen Fehler.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß das eine Verfahren zwar die Verwirklichung des minimalen, mittleren quadratischen Fehlers gestatte'., wobei allerdings erfordtriich ist.daßder IJberünmunüskanal außer Betrieb gesetzt wird, während der limzerrer-Abgleich durchgeführt wird. Andererseits ist es bei dem zweiten Verfahren möglich, den Kanal wahrend des Entzerrer-Abgjeiehs in Betrieb /u halten, wobei jedoch gewöhnlich der minimale, mittlerere quadratische Fehler nicht erreicht wird.

Diese Probleme werden durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, daß die Sendeeinrichluni: eine Vielzahl diskreter Lcitsignalc für jedes Entzerrungsnetzwerk einführt, wobei die Frequenz von einem der Leitsignale bei der Mitte des von dem Netzwerk entzerrten Frequenzbandes lie.r/i und die Frequenzen der anderen Leitsignalcin der Mitte /wischen der Mittenfrequenz und den oberen und unteren Frcqiienzgrcnzen des von dem Netzwerk entzerrten Frequenzbandes liegen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Entzerrer verwendet, der aus in Reihe geschalteten Entzerrungsnetzwerken, beispielsweise Bode-Netzwerken besteht, deren Frequenzansprechkcnnlinien gleichförmig unter Abstand über das gesamte, interessierende Frequen/b;>rd verteilt lind. Drei Eeittönc für jedes Bode-Neizwerk werden durch eine übertragungsleitung an der. 1 nt /cn im· übertragen. Ein lon liegt an der Mittenfrequenz jedes Netzwerkes, und die anderen Töne liegen in der Mitte zwischen der Mittenfrequenz des jeweiligen Netzwerkes und den oberen und unteren Frequenzgrenzen des Netzwerks. Wenn mehren: Netzwerke in Reihe geschaltet sind, werden ihre Erequenzaiispreehkcnnlinien so gewühlt, daß die Mitlenl'rcquen/eu auf der Fret|iicn/skala um den doppelrni Absland verglichen mil dem Abstand auseinander liegen, den die anderen I öne von der Mitlenfrequen/ haben. I olsilich treten in einer Reihenschaltung l.eititmi- an jeder Mitienfrequen/ und auch an |cdet l'requen/ in der Mine zwischen \c zwei nebcneinandei liegenden Minen frequen/en aiii. Der Ausgang des l.iil/errers .111 den Frequenzen der verschiedenen I eillone v. inl mit einem Bezugssignal verglichen. Daraus werden Fehlerterme gleich der Differenz zwischen den beiden Signalen erzeugt. Wenn der übertragungsfaktor des Bode-Neuwerks so eingestellt wird, dall die F'ehlersumme aus dem Mittcnfrequenzfehler und der Hälfte der beiden Seitenfrequenzfehler gleich Null wird, wird der minimale, miniere quadratische Fehler erzeugt. Bei selbsttätigen Entzerrern wird diese Minimumbildung dadurch durchgeführt, daß drei Fehlerterme für jedes

!o Netzwerk an einen Operationsverstärker zugeführt werden, der sie in dem richtigen Verhältnis aufsummiert und iniegriert. Der Ausgang des Operationsverstärkers wird dann mit dem vorhergehenden t'bertragungsfaktor des Entzerrers aufsummiert, um eine

ι? neue Einstellung des Γ bertragungsfakiors zu erzeugen Mathematisch entspricht dies der Korrektur nach dem Verfahren des steilsten Abfalls. Wenn die Entzerrer von Hand eingestellt werden sollen, werden die fberiraaungsfakiorcn so eingestellt, daß die Fehler an den Mittenfrequenzen am Anfang gleich Null sind. Dann werden die Einstelhngen der T'bertragungsfaktoren in einer iterierendcn Weise korrigiert, so daß die Summe der Fehler an den Mitlenfrequenzen und die Hälfte der Fehler an den beiden Seilenfrequenzen jedes Netzwerks bei Null liegt. Dies entspricht dem Iterativ-Seidel-Verfahren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
F" i g. I ein schematisches Diagramm eines i\pisehen Bode-Nei/v.erkcs. das bei der vorliegenden Erfindung vcrwendr-a ' ist.

Fig. 2 eine Kurve des tatsächlichen Frequenzganges des Netzwerkes von F i g. 1 und eine mathemalische Näherung an diesen Frequenzgang.

1 i g. 3 eine graphische Darstellung der Verteilung der verschiedenen Eeiilöne im Zusammenhang mit dem Frequenzgang der Bode-Nei/werke.

I- i j'. 4 ein schematisches Diagramm eines selbsttätigen Entzerrers, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet wird, und

F'i g. 5 eine graphische Daistcllung des minieren quadratischen Fehlers im /usammenahang mit dem für die Nachstellung des l.nt/errers verwendeten Verfahrens.

Das schemalisch in F i g. 1 gezeigte Netzwerk ist ein typisches Bode-Netzwerk. dessen Einfügungsdämpfung wie folgt ausgedrückt werden kann:

.1 - ijK, e\p( 2 0) IdBl. (U

5" wobei 'b die Ubcrtraguiigskonsiantc des Netzwerks ist, die eine Funktion der Frequenz is!, und # tine reelle Konstante ist. die den nbcrtragimgsfaktor des Netzwerks darstellt. Der Widersland 20 von I i g. 1 bestimmt den WeM von ,<,·. Der '''-Term hängt von den Werten tier anderen Komponenten in F i g. 1 und der Eingangsfrequenz ab. Wenn alle Komponenten bestimmt sind, ist die l.inüangs-Ausganüs-r'beriragiingsfunktion des /w/i-Nei/werkcs tier in Reihe geschalteten Bode-Nclzwcrke. die den Ijilzerer bilden:

I₁L-I = ι,',. IiA-)

D₁ =

T,;,/o7_k? -1

= log

Hl = Rn

Die Indizes in diesen Ausdrücken beziehen sich auf die Bczugszahlen in Fig. 1. wenn nichts andere: gesagt ist.

Die Kurve 1 von F i g. 2 ist eine graphische Dar stellung der Gleichungen (2) und (3). Während dicsi Gleichungen dazu verwendet werden können, di( vorliegende Erfindung zu erklären, kann eine vic einfachere Darstellung so erfolgen, daß die Funklior B_k(ci) des Bode-Nctzwerks durch folgenden Ausdruck angegebenen wird:

sin

\,n ^{l

k)

COS

wobei Iei der Absland von der Mittenfrequenz a_k zu dem ersten Null-Durchgang ist. Kurve 2 von F i g. 2 zeigt, daß das Resultat solch einer Substitution ein Ausdruck ist. der die tatsächliche übertragungsfunktion des Netzwerkes sehr eng annähert. Die Null-Durchgänge bei ei* +, und m_k _, definieren die oberen und unteren Frequenzgrenzen des Netzwerks.

Unter Verwendung dieser Näherung kann der Frequenzgang in dem Bereich des Entzerrers geschrieben werden als:

~j>_kB_k(,.,) (dB). (5)

k =-. (i

wobei N die Zahl der Bode-Nctzwerkc in dem Entzerrer ist.

Eine Fehlcrfunktion kann nun wie folgt definiert werden:

E(,n) = EQUr₁)- M(,,) +/(,„) (dB). (6)

wobei M(in) die Kanalfehlcrausrichtung und l(m) eine Eingangsfunktion ist. Der mittlere quadratische Fehler (MSE) kann dann definiert werden als:

dem die gegenwärtigen Werte der verschiedenen Ubertragungsfaktoren um kleine Beträge in der entgegengesetzten Richtung zu gewissen Gradienten geändert werden müssen, die die partiellen Ableitungen von MSE bezüglich jedem Übertragungsparameter g_k sind. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis alle Gradienten bezüglich den Ubertragungsfaktoren Null oder einen stationären Punkt erreichen.

Jeder spezielle Gradient wird aus den Gleichungen (6) und (7), wenn I(<») = 0 ist, durch den folgenden Ausdruck bestimmt:

S(MSE) Γ

= —^ = I \ B_k(o>) h(a>) d ι

Dies zeigt, daß der Gradient G_k des Übertragungsfaktors g_k einfach dadurch aufgefunden wird, daß eine Kreuz-Korrelation zwischen der Bode-Netzwerk-Funktion {B_k(<„) und der Fehlerfunktion £(c») gebildet wird. Wenn G_kj nach Definition der Gradient zum Zeitpunkt t =j ist, dann ist nach dem Verfahren des steilsten Abfalls die nächste Einstellung von g_kj

MSE = -----

cd)² dt +1 =gkj-

wobei T_m eine positive Konstante und e(f) der Zeitbereich in dem Ausdruck von E(m) ist. Durch Vereinfachung dieses Ausdrucks und unter Verwendung des Parservalschen Theorems ergibt sich wobei I c eine kleine positive Konstante ist. Wenn das Zeitintervall I/ = (_{J +} , -1, genügend klein ist. kann die Gleichung (9) wie folgt geschrieben werden: 7

= g_K- IcJJ B_k

MSE I E(ci)²dci.

(7)

Wenn der Entzerrer gegenständlich aufgebaut ist, kann der Term .1 «> der Gleichung (4) gewöhnlich nicht gesteuert werden. Daher besteht eine Optimierung des Übertragungskanals darin, daß die Ubertragungsparameter g_k bestimmt werden, die den Wert des mittleren quadratischen Fehlers auf ein Minimum bringen.

Eine Möglichkeit der Optimierung besteht in der Verwendung des Verfahrens des steilsten Abfalls,, bei (fi)E((,i),dcidf. (10)

wobei g_k0 ein Anfangswert von g_k und £(ci), die Fehlerfunktion zum Zeitpunkt £ ist. Der optimale Wert von g_k wird erreicht, wenn T—»00. Dieses Verfahren kann dadurch in die Praxis umgesetzt werden, daß man ein periodisches Abtastsignal an das System anlegt und die Übertragungsfaktoren nach jeder Abtastung korrigiert. Es kann jedoch, wie noch gezeigt wird, ein viel einfacheres Verfahren verwendet werden, um zu einer optimalen Einstellung zu kommen.

Es kann gezeigt werden, daß die Frequenzbereichicharakteristik eines Koaxialkabelkanals dargestellt wird durch:

,V

= -M(in) => [F_n cos (2.-T?„(,..) + H_n sin (2.-?J

π = 0

wobei F„ und H_n reelle Konstanten und P_n positive Konstanten mit folgender Beziehung sind:

P„>P„-,> ---P₁ >P₀>0.

7 ^v 8

Es sei nun P_n < 2 P₁,, wobei P_n und P_e die Zeitgrenzen und

der höchsten Brummfrequenzen, die in dem Kanal f

zu finden sind, bzw. die Kanalbrummfrequenzen sind, G_k2 =-21 ß_fc(ci

auf die die Netzwerke anfänglich für die Entzerrung
ausgelegt sind. Dann ergibt sich für die Gleichungen (6) 5 so daß sich ergibt:
und (8) mit /(-.) = 0: ■ _v

^{W0 Cl} > _I0 Unter Verwendung der Parservalschen Beziehung

G = "> Γ ΰ (<.)EQU< >)df.> und durch Substitution in dem Zeitbereich von

'^k[ "J ^k ' Funktionen für b_k und b,\

G_kl = 2.1«, [l/2EßL («,» - f) + E6L(,»_k) + 1/2EQL (ω* + -^)] . (12)

[l/2EßL

Durch Substitution der Gleichung (11) in den Ausdruck Tür G_a und Ausführen der angezeigten Operationen ergibt sich

_Gü = 2.1«, [i/2 M (,-,„ - y ) + MK) + 1/2 Af (»* + —-)] · (13)

Die Kombination der Gleichungen (12) und (13) ergibt

Daher ist die Gleichung für die optimale Einstellung der Übertragungsfaktoren unter Verwendung dieses Rechenverfahrens und der Gleichung (10)

T₁ - Ρ,«-,

- 1

riv^^ill^wärwotr^d.czah, , wci, eine A„_aljS, _äh„,ic„ _z„ der A„.,_ysC TUr G,ei· dCT Bodc-Ncl/wcrkc in dem Entzerrer ist. Diese Tone chung (14)

liegen an den Frequenzen .·„. -m + ~-{ - "i■ "Ί + Ύ _{G(i = 2}.1 „, i"E(,_1J0) + 1/2 £ L₀ + -y-)l (15)

•■•„_v ,- ','"und ,.χ.,. F ig. 3 zeigt die über- ₄₅

Sir den ,e,z,e„ G,_ad,e„,e„ ergib,. Die . Beziehung *££>»£££ * ΐ-ΜΑί

Au,

Schaltung werden vier ?^ode-^Ne^"^K^ pdindune ist 6o ende des Nachrichtenkanals korngiert der Entzerrer den Kurven von Fj g. 5 verwendet. Dm E^^ * ^^e _{ehend aus den} Bode-Netzwerken 310, 312, 3U jedoch nicht auf die spezielle Zahl der verwendeten d^ ^ j_eg_liche Verzerrung auf Grund der über

Netzwerke beschränkt. ühertracende traeung über den Kanal. Wie in F i g. 4 gezeigt ist

Die über den Nachnchtenkanal zu übertragende agu^g ^^ _jnRejh _{haltetundjede!}

Nachricht wird an einen der Eingänge d^Summer _{sin nten Ab ]dch ffir den übertragungs}

Verstärkers 305 angelegt. Zusatziich ^ ^^em ^ ^6s ^_{ktor Di}^ Abgleicheinrichtungen können beispiels werden auch die Ausgänge der Le.uongener_a^3fll JX _motorbeTätigle Potentiometer 311. 313, 311

^^S^^^^^ ^{und 317 sein}·^{Der Ausgang des Entzerrers}- ^S

der Ausgang des Bode-Netzwerks 316 ist, wird an den positiven Eingang der Summierverbindungsstellc 320 angelegt. Ein Bezugssignal von einer Bezugssignalquelle 321 wird an den negativen Eingang der Summierverbindungsstelle 320 angelegt. Da die Bezugssignalquelle eine Serie von Leittönen erzeugt, die in ihrer Frequenz und ihrer Amplitude gleich den übertragenen Leittönen sind, stellt der Ausgang der Summierverbindungsstelle 320 den Betrag an Verzerrung dar, der nach der Signalentzerrung übrig bleibt. Dieses Fehlersignal wird dann an den Filter 322 angelegt, der es von den Fehlersignalen an den Leittonfrequenzen trennt. Diese Fehlersignale, die zu speziellen Leillönen gehören, werden dann durch Widerstände 330 bis 339 an Verstärker 360 bis 363 angelegt. Die Widerstände 331. 332, 334, 335, 337 und 338 haben den gleichen Wert und sind doppelt so groß wie die Widerstände 330, 333, 336 und 339, die ebenfalls in ihrem Widerstandswert gleich sind. Wegen dieser Widerstandsverhällnisse werden die Fehler bei den Mittenfrequenzen der Bode-Nelzwerke mit den halben Fehlern an den Seitenfrequenzen kombiniert, wie von den Gleichungen (14), (15) und (16) gefordert wird. An den Verstärker 360 bis 363 sind Kapazitäten 340 bis 343 zwischen den entsprechenden Eingängen und Ausgängen angeschlossen. Dadurch wird bewirkt, daß die Verstärker als Integratoren wirken, was die Gleichungen (14), (15) und (16) erfüllt. Die Ausgänge dieser Verstärker werden zu Signalen aufsummiert, die die gegenwärtige Einstellung der Übertragungsfaktoren der Entzerrer in den Summicrvcrbindungsstellen 350 bis 353 darstellen. Dadurch wird ein Signal erzeugt, das bestimmt, was die nächste Übertragungsfaktor-Einstellung der Entzerrer sein sollte.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die notwendigen Leittöne durch den Kanal und den Entzerrer übertragen und mit Bezugssignalen verglichen werden. Die durch diesen Vergleich erzeugten Fehlcrsignale werden dann den speziellen Leittönen zugeordnet und gemäß Gleichung (14) kombiniert und integriert. Diese Korrektur wird dann zu der gegenwärtigen Einstellung des Ubcrtragungsfaktors des Entzerrers addiert, um ein Signal zu erzeugen, das die nächste Einstellung des Ubertragungsfaktors angibt Wenn dieses Verfahren fortgesetzt wird, werden die verschiedenen Übertragungsfaktoren eingestellt, bis die Kombination der Fehlertermc gleich Null ist. Wie durch die obigen Gleichungen gezeigt worden ist. ergibt sich dadurch ein minimaler, mittlerer quadratischer Fehler für die Kombination, bestehend aus übertragungsleitung und Entzerrer.

F i g. 5 ist eine graphische Darstellung der relativen Verringerung in dem mittleren quadratischen Fehler mit wachsender Zahl von Leittönen. Die Daten, die zur Herstellung dieser graphischen Darstellung verwendet wurden, wurden von einer Computersimulation von 10 Bode-Netzwerken abgeleitet, und der absolute, minimale Fehler wurde unter der Annahme eines Sägezahn-Frequenzgenerators errechnet. Die beiden Punkte auf der Kurve wurden unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des zwangsweisen Null-Abgleich-Verfahrens bestimmt. Wie oben erwähnt, erfordert das Verfahren mit zwangsweisem Null-Abgleich einen Leitton an der Mittenfrequenz jedes Netzwerks und die Einstellung des Ubertragungsfaktors, bis der Fehler der Mittenfrequenz gleich Null ist. Aus der Kurve von F i g. 5 ist zu ersehen, daß eine erhebliche Verbesserung in der Kanalkorrektur dadurch erreicht wird, daß einige wenige Leittöne zugefügt werden, wenn sie nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung angeordnet werden. Die Tatsache, daß der absolute, minimale Fehler mit diesem Verfahren nicht erreicht wird, beruht auf der Verwendung der Näherung für die übertragungsfunktion der Bode-Netzwerke, die zu der einfachen Beziehung für die Anordnung der Leittöne führte.

Wenn der Entzerrer von Hand abgestimmt werden soll, kann das Verfahren des steilsten Abfalls nicht leicht verwendet werden, da dabei eine gleichzeitige Abstimmung aller Einstellungen der Übertragungsfaktoren erforderlich ist. Statt dessen ist es besser, ein Verfahren zu verwenden, bei dem nur ein Gradient zu einem Zeitpunkt erforderlich ist, das den minimalen mittleren quadratischen Fehler AfSE annähert und von dem menschlichen Eingriff Gebrauch macht, um den erforderlichen Aufv/and bei den Schaltungsbauteilen zu reduzieren. Das iterative Verfahren nach Seidel, das bei der Erfindung angewendet wird, erfüllt diese Bedingungen.

Mit diesem Verfahren wird eine sichtbare Anzeige des Gradienten des MSE gegenüber jeder Übertragungsfaktor-Einstellung erzielt. Dann wird die erste Übertragungsfaktor-Einstellung abgestimmt, bis ihr Gradient gleich Null wird, worauf durch aufeinanderfolgende Abstimmungen die verschiedenen Übertragungsfaktor-Hinstellungen nachgestellt werden, bis ihre entsprechenden Gradienten zu Null werden, so daß eine Itcration abgeschlossen wird. Danach wird das gesamte Verfahren wiederholt, bis alle Gradienten gleichzeitig Null sind. Ein minimaler, mittlerer quadratischer Fehler [MSE) wird mit diesem Verfahren erreicht, wenn die Gradienten nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung bestimmt werden, d. h. durch Verwendung von drei Leittönen für jedes Netzwerk.

Obwohl dieses Verfahren zunächst umständlich aussehen könnte, ist tatsächlich die Zahl der Itcrationen, die zum Optimieren des Entzerrers erforderlich s.nd. sehr klein. Wenn der Entzerrer aus orthogonalen Netzwerken aufgebaut ist reicht eine einzige Iteration aus. Wenn er aus halborthogonalen lcrms besteht, führen zwei oder drei Iterationen zu befriedigenden Ergebnissen. Um die Zahl der Iterationen zu reduzieren, kann das Verfahren des zwangswciscn Null-Abgleichs verwendet werden, um die anfängliche Einstellung der Ubcrtranungsfakloren zu erzielen.

Die Menge an Bauteilen, die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderlich ist, ist kleiner als die, die fur das Verfahren nach dem steilsten Abfall erforderlich ist. Insbesondere können die Summierverbindungsstellen 350 bis 353, die Verstärker 360 bis 363, die Kapazitäten 340 bis 343 und die Widerstände 330 bis 339 von F i g. 3 eliminiert werden. Diese Teile können durch vier Summierverbindungsstellen ersetzt werden, die die Gradienten erzeugen, beispiels-

weise

G₂ =

OJj) + E(,„_c) + \l2E(o,_d).

(17)

Der Bedienungsmann überwacht dann den Ausgang jeder Summierverbindungsstelle, während er die entsprechende Einstellung des Verstärkungsfaktors nachstellt. Dadurch ergibt sich eine bessere Annäherung an den minimalen mittleren

Fehler als bei dem Verfahren des zwangsweisen NuIl-Abgleichs, weil die durch dieses Verfahren bestimmen Gradienten genauer sind.

Um da» Abstimmverfahren leichter zu machen, kann ein programmierbares Ubertragungs-Meßgcrät verwendet werden, um den Gradienten abzuleiten. Beispielsweise kann zur Erzeugung von Q₁ in der Gleichung (17) ein Sender, der die Leittongcneratoren 301 bis 307 in F i g. 4 ersetzt, verwendet werden, um die drei Leitfrequenzen m_h, <ί, und O₁₁ in einer Sequenz zu erzeugen. Wenn der lim plunger mit den drei ankommenden Frequenzen synchronisiert ist, werden sodann die Fehler E(m_b), E(m_c) und Ε(«>_Λ) gemessen, und der Gradient wird gemäß Gleichung (17) gebildet. Diese Empfängerschaltung kann die Filter, Summierwiderstände, Integratorkapazitäten und Verstärker in F i g. 4 ersetzen.

Um die Gradienteninformation zu berechnen, wurden die Gleichungen (14), (15), (16) oder (17) verwendet. Diese Gleichungen werden jedoch unter d idealisierenden Annahme über die Ubertragun kennlinien der Bode-Netzwerke und des Entzerre abgeleitet. Tatsächlich gibt es gewisse Abweichungi von diesen Annahmen. Eine genauere Gradientei Information für ein in der Praxis aufgebautes, real siertes Netzwerk B_k(<n) kann von der folgenden GIe; chung abgeleitet werden:

G_k = B_k(<„_k] )£(„,„) + B_k(v>_a)Ei<»_a) +

wobei in_k2 die Mittenfrequenz des Bode-Netzwerke: B_k(v>) und (»_kl und o>_k3 die unteren und oberen Seiten frequenzen von B_k(<,>) respektive sind. Es ist zu be achten, daß die Gleichungen (14), (15), (16) und (17 Spezialfälle der Gleichung (18) sind und daß di Gleichung (18) die tatsächliche Messung des Frequenz ganges jedes Bode-Netzwerks an den Leitfrequenze erfordert, bevor sie verwendet werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Entzerren eines Segmentes eines Ubertragungskanals. die eine Sendeeinrichtung zum Einführen von Leitsignalen in das Segment des Ubertragungskanals, einen Entzerrer mit wenigstens einem einstellbaren Entzerrungsnetzwerk, das an einem Ende des Segmentes des Ubertragungskanals angeschlossen ist. wobei das Entzerrungsnetzwerk in der Lage ist. ein vorbestimmtes Frequenzband zu entzerren, eine Einrichtung, um nach der Übertragung durch das Segment des Ubertragungskanals und den Entzerrer die Leitsignale mit Bezugssignalen zu vergleichen und Fehlersignale aus diesem Vergleich lu erzeugen, um das Entzerrungsnetzwerk einlustellen, und eine Einrichtung aufweist, um das Entzerrungsnetzwerk auf der Basis der Fehiersignale nachzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (305) eine Vielzahl diskreter Leitsignale für jedes Entzerrungsnetzwerk eingibt, wobei die Frequenz von einem der Leitsignale in der Mitte des von dem Entzerrungsnetzwerk entzerrten Band liegt und die Frequenzen der anderen Leitsignale in der Mitte zwischen der Mittenfrequenz und den oberen und unteren Frequenzgrenzen des von dem Entzerrungsnetzwerk entzerrten Frequenzbandes liegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen des Entzerrungsnetzwerkes eine Einrichtung zum Nachstellen des Übertragungsfaktors des Entjedes abzustimmenden Netzwerkes und an dei Frequenzen in der Mitte zwischen den Mitten frequenzen der Netzwerk-- liegt, daß die DifTeren: zwischen den Ausgangssignalen des Entzerrer bei den Leitsignalfrequen/en und einer Vielzah von Bezugssignalen gebildet wird, daß die Diffe renzsianale getrennt bei jeder Mittenfrequen; mit der Hälfleder Differenzsignaleun den duneben liegenden Leitfrequenzen aufsummiert wird unc daß die Verstärkungsfaktoren der Netzerke nach sestellt werden, um das aufsummierte Signa! ζ ι einem Minimum zu machen.