DE2327866B2 - Verfahren und Anordnung zur Entzerrung eines Empfangskanals - Google Patents

Description

a) Bilden eines Maßes für die Stärke' der Verzerrungen aus der sogenannten Augenöffnung eines am Demodulatorausgang erscheinenden Signals, dessen oszillographische Darstellung einem Auge ähnelt,

b) nacheinander erfolgendes Einfügen von R verschiedenen Filtergruppen zwischen einen Vorverstärker (3, F i g. 2A) und den Demodulator (21), von denen jede Filtergruppe im eingefügten Zustand eine nichtlineare Abhängigkeit der Laufzeitverzerrung von der Frequenz aufweist und sonst eine konstante Abhängigkeit der Laufzeitverzerrungen von der Frequenz,

c) Vergleichen und Speichern des größeren von zwei das Ausmaß der Verzerrungen kennzeichnenden Werten, deren einer bei der Auswahl einer Filtergruppe erhalten wurde und deren zweiter der größte Wert ist, der bei den i-1 vorausgehenden Einfügungen von Filtergruppen erhalten wurde, wobei gilt 1 < i < R und

d) Einfügen derjenigen Filtergruppe, die den größten Wert A nach R Vergleichen liefert,

e) nacheinander erfolgendes Einfügen von Q verschiedenen Filtergruppen, deren jede im eingefügten Zustand eine nicht konstante Abhängigkeit der Amplitude von der Frequenz aufweist und sonst eine konstante Abhängigkeit der Amplitude von der Frequenz zeigt und

f) Vergleichen und Speichern des größeren der beiden Werte, deren einer durch Einfügen des gewählten Filters zum Ausgleich der Laufzeitverzerrungen allein erhalten wird und deren anderer durch zusätzliches Einfügen eines Filters zum Ausgleich der Amplitudenverzer- ^4> rungen erhalten wird, wobei A > Ao ist.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der eine Entzerrerschaltung mit dem Demodulator eines Empfangskanals in "><) Reihe geschaltet ist zum Erzielen einer annähernd konstanten Laufzeitverzerrung und einer konstanten Dämpfungsverzerrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Entzerrerschaltung (5, F i g. 2A) eine Reihe verschiedener Filtergruppen (5-4, F i g. 2B) enthält, v-, von denen jede im eingefügten Zustand eine nichtlineare Abhängigkeit der Laufzeitverzerrungen · von der Frequenz aufweist und sonst eine konstante Abhängigkeit der Lauf?:eitverzerrungen von der Frequenz, bo daß eine Vorrichtung (51, Fig.2A) vorgesehen ist, die R verschiedene Filtergruppen in vorgegebener Reihenfolge auswählt,

daß eine Vorrichtung (6) zur Bildung eines Maßes für die Stärke der Verzerrungen aus der Größe A der 6·; sogenannten Augenöffnung des am Ausgang des Demodulators auftretenden Signals vorgesehen ist,
daß eine Vorrichtung (39, 43, 45, Fig. 2B) vorgesehen ist zum Vergleichen und Speichern der größeren der beiden Werte, deren einer bei der in Auswahl einer Filtergruppe erhalten wurde und deren zweiter der größte Wert ist, der bei den i— 1 vorausgehenden Einfügungen von Filtergruppen erhalten wurde, wobei gilt 1 < /< R,

und daß die Vorrichtung (51, Fig.2A) außerdem vorgesehen ist zum Einfügen- der Filtergruppe die den größten Wert A₀ der Öffnung des Augensignals nach R Vergleichen aufweist

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entzerrerschaltung eine weitere Reihe verschiedener Filtergruppen (5B, Fig.2A) enthält, die in vorgegebener Reihenfolge ausgewählt werden und deren jede zur Korrektur von Amplitudenverzerrungen im eingefügten Zustand eine nicht konstante, sqnst eine konstante Abhängigkeit des Amplitudenverlaufs von der Frequenz aufweisen

und daß die Vorrichtung (51) zur Auswahl einer Filtergruppe für die Korrektur von Amplitudenverzerrungen diese Filtergruppe nur einfügt, wenn für die bei ihrer Anwendung erhaltene Größe A der Augenöffnung gilt A > Ao.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bildung eines Maßes für die Stärke der Verzerrungen eine Vorrichtung enthält zur alle T Sekunden erfolgenden Abtastung des Ausgangssignals des Demodulators mit N Abtastimpulsen

und zur Umwandlung der zeitlich schwankenden Abtastproben in unipolaren Amplitudenproben, von denen die Probe mit der größten Amplitude einer minimalen Augenöffnung entspricht und umgkehrt, und

daß die Speichervorrichtung Ladungsspeicher dienen, deren Ladung in dem Maße erhöht wird, in dem die Amplitude einer unipolaren Abtastprobe den Wert der gespeicherten Amplitude überschreitet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Korrektur von Phasen- und Dämpfungsverzerruhgen, die in Übertragungskanälen begrenzter Frequenzbandbreite an Nachrichtensignalen hervorgerufen werden.

In dem Buch von W. R. Bennett und J. R. Davey, »Data Transmission«, McGraw Hill Book Co., New York, 1965, wird im sechsten Kapitel dargelegt, daß ein ideales Übertragungsmedium dasjenige ist, das an seinem Ausgang genau das Signal reproduziert, das seinem Eingang zugeführt wurde. Im Frequenzbereich ist die äquivalent einem idealen Bandpaß- oder Tiefpaßfilter, dessen Übertragungsfunktion H(w) den Wert 1 besitzt und bei dem die Abhängigkeit des Phasenwinkels <P(w) von der Frequenz eine lineare Funktion der Form Φ(\ν) = Kq + K\ w ist. Weiter wird dargelegt, daß alle harmonischen Frequenzkomponenten eines Eingangssignals zeitlich um einen Betrag

verzögert werden, der der Neigung der vorher

Q M'

genannten 1 unkiion entspricht (lud/rudAek), wobei diese Beziehung nur gilt, wenn der Amplitudenverlauf sich nicht mit der Frequenz ändert und die Phasenverschiebung linear mit der Frequenz erfolgt.

In der Praxis kann die Phase von Übertragungsleitungen von Nachrichtenübertragungssystemen mit einseiti-

gem Nachrichtenfluß nicht gemessen werden. Statt

άΦ

dessen wird die Ableitung der Phasenfunktion — gemessen, die als Laufzeitverzerrung der Hüllkurve bezeichnet wird. Da in einem idealen System Φ(ιν) = Ko + K\ w, ist es üblich, eine geringe nichtlineare Abhängigkeit der Phase von der Frequenz sich zusammengesetzt zu denken aus einem linearen Anteil K\ w und verschiedenen Anteilen von höherem ungeradzahligem Grad, so daß gilt:

(w) = K,w+ K₃W³ +K₅ +K₁W¹ ...

Dann ist d<P(w)

d(w)

= K₁ + 3 K₃w² + 5 K₅W⁴ + T K-,w^b ..

= Κι + K₃W² +K_sw^A + K₁W⁶

= konstanter Anteil + Fehleranteil.

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Wenn das Übertragungsmedium ideal ist, d. h. der Fehleranteil=0 ist, dann ist die Laufzeitverzerrung der Hüllkurve eine Konstante, dies bedeutet, daß alle Frequenzen des übertragenen Signals sich mit der gleichen Verzögerung in dem Übertragungsmedium ausbreiten.

Bei schnellen Datenübertragungssystemen, bei denen 7200 Bits oder mehr pro Sekunde übertragen werden, jo steigern die höhergradigen AnteileKs w*+K₁W+ . . in dem Ausdruck für die Laufzeitverzerrungen wesentlich die gegenseitigen Störungen der Symbole im Vergleich zu den Störungen, die bei der Übertragung von 2400 Bits pro Sekunde auftreten. Bei den höheren js Übertragungsgeschwindigkeiten sind Leitungs- oder Empfänger-Entzerrerschaltungen erforderlich, um ständig die Korrektur der Phasen- und Amplitudenverzerrungen vorzunehmen. Typische Anordnungen dafür sind die komplexen Transversalfilter mit Rückkopplungskompensation von R. W. Lucky, wie sie in den US-Patenten 33 68 168 und 33 75 473 beschrieben sind. Vergleichbare Anordnungen sind in den US-Patenten 33 05 798 und 35 71 733 beschrieben.

Bei den niedrigeren Datenübertragungsgeschwindigkeiten im Bereich von 2400 oder weniger Bits pro Sekunde liefert der Ausdruck K3 w² in der Gleichung für die Laufzeitverzerrung den größten Beitrag zu den gegenseitigen Störungen der Symbole. Ii. diesem Bereich ist es nicht notwendig, eine ständige Entzerrerjustierung vorzusehen. Üblicherweise wird der Entzerrer nur während des Synchronisationsteils einer Übertragung justiert Solche Entzerrer werden automatische Entzerrer genannt, um sie von der Klasse von Entzerrern zu unterscheiden, bei denen die Korrektur von Phasen- und Amplitudenverzerrrungen manuell erfolgt. Ein solcher automatischer Entzerrer für die Korrektur der Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz ist in dem US-Patent 35 73 667 beschrieben.

Eine Schaltungsanordnung zum automatischen Aus- eo gleichen der Dämpfungs- bzw. der Laufzeitverzerrung in einem Datenübertragungskanal ist auch aus der deutschen Auslegeschrift 12 02 818 bekannt. Die dort beschriebene Anordnung arbeitet mit Prüfsignalen, deren auf dem Übertragungsweg entstandene Laufzeit- b5 verzerrung gemessen wird. Abhängig von dem Meßergebnis werden eine Reihe von Netzwerken zum Ausgleich der Laufzeitverzerrung, eines nach dem anderen, in den Ubertragungskanai eingefügt, bis die gewünschte Kompensation der Laufzeitverzerrung erreicht ist.

Auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 55 958 ist eine automatisch arbeitend« Anordnung zur SignaJentzerrung bekannt Bei dieser Anordnung sind eine Anzahl von Laufzeitentzerrern vorgesehen, die von dem Signal durchlaufen werden. Eine auf die Laufzeitentzerrer folgende Schaltung wählt abhängig von der am Ausgang eines Laufzeitentzerrers vorhandenen Amplitudenmodulation einen der Laufzeitentzerrer zur weiteren Verarbeitung aus.

In der deutschen Auslegeschrift 22 61 581 ist ein Verfahren zum Entzerren von auf einem Übertragungsweg verzerrten Signalen beschrieben, bei dem ein verzerrtes Signal durch eine veränderliche frequenzabhängige Phasenverschiebung optimal entzerrt wird. Dies wird dadurch erreicht daß vor den Signalen eintreffende Prüfimpulse auf eine Vielzahl von Netzwerken gegeben werden, die unterschiedliche frequenzabhängige Verzögerungen aufweisen. An den Ausgängen der Netzwerke wird der jeweils bewirkte Verzerrungsgrad gemessen. Die Meßwerte werden miteinander verglichen und das Netzwerk mit dem kleinsten Verzerrungsgrad der Prüfimpulse wird dann zum Entzerren der Signale ausgewählt

In dem US-Patent 36 60 761 ist ein System zur Entzerrung von Phasenverzerrungen eines Datenübertragungskanals offenbart bei dem der Entzerrer ein festes Verzögerungsnetzwerk und eine Anzahl von wählbaren Verzögerungsnetzwerken enthält Das feste Verzögerungsnetzwerk wird mit einem oder mehreren der wählbaren Netzwerke während einer Testperiode kombiniert und diejenige Netzwerkkombination, die die geringsten Werte an Phasenverzerrung erzeugt wird für die Entzerrerzwecke ausgewählt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entzerrung eines einen Demodulator enthaltenden Empfangskanals anzugeben, durch das sowohl die Laufzeit- als auch die Dämpfungsverzerrungen korrigiert werden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Entzerrung eines Empfangskanals durch Einfügen von Korrekturnetzwerken, bei dem die Wirkung verschiedener Korrektumetzwerke festgestellt und dasjenige mit der besten Entzerrungswirkung für die weitere Verwendung ausgewählt wird, gelöst, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) Bilden eines Maßes für die Stärke der Verzerrungen aus der sogenannten Augenöffnung eines am Deniodulatorausgang erscheinenden Signals, dessen oszillographische Darstellung einem Auge ähnelt,

b) nacheinander erfolgendes Einfügen von R verschiedenen Filtergruppen zwischen einen Vorverstärker und den Demodulator, von denen jede Filtergruppe im eingefügten Zustand eine nichtlineare Abhängigkeit der Laufzeitverzerrungen von der Frequenz aufweist und sonst eine konstante Abhängigkeit der Laufzeitverzerrungen von der Frequenz,

c) Vergleichen und Speichern des größeren von zwei das Ausmaß der Verzerrungen kennzeichenden Werten, deren einer bei der Auswahl einer Filtergruppe erhalten wurde und deren zweiter der größte Wert ist, der bei den /— 1 vorausgehenden Einfügungen von Filtergruppen erhalten wurde, wobei gilt 1 < /< R und

d) Einfügen derjenigen Filtergruppe, die den größten Wert A nach R Vergleichen liefert,

e) nacheinander erfolgendes Einfügen von Q verschiedenen Filtergruppen, deren jede im eingefügten Zustand eine nicht konstante Abhängigkeit der > Amplitude von der Frequenz aufweist und sonst eine konstante Abhängigkeit der Amplitude von der Frequenz zeigt und

f) Vergleichen und Speichern des größeren der beiden Werte, deren einer durch Einfügen des ι ο gewählten Filters zum Ausgleich der Laufzeitverzerrungen allein erhalten wird und deren anderer durch zusätzliches Einfügen eines Filters zum Ausgleich der Amplitudenverzerrungen erhalten wird, wobei A > A₀ ist. ι

Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, von denen zeigen:

Fig. IA und IB die Laufzeitverzerrung und die relative Amplitude der Hüllkurve als Funktion der Frequenz für eine typische Fernsprechübertragungsleitung,

Fig. IC und ID die Anteile der zweiten und vierten Potenz der Laufzeitverzerrungen in Abhängigkeit von der Frequenz in analytischer Form,

F i g. 2A und 2B ein Blockschaltbild des Entzerrers gemäß der Erfindung,

F i g. 3A, 3B, 3C ein sogenanntes ideales »Augenmuster«, wie es auf einem Oszillographen erscheint, und die Anteile des Signals, nämlich des mit der Informationsbitrate abgetasteten Ausgangssignals des Demodulators,

Fig.4A, 4B, 4C wie eine Reihe N an dem Modulatorausgang genommenen Proben am Ausgang des Gleichrichters 33 erscheint,

Fig. 4C die Wirkung der Schwankungen des gleichgerichteten Kurvenverlaufs auf den Spannungspegel in jedem der Speicherkondensatoren Boder C,

Fig.5 die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung benutzte Filtergruppe,

Fig.6 die Hauptelemente der Wählschaltung des erfindungsgemäßen Entzerrers,

F i g. 7A und 7B ein Ablaufdiagramm für die Auswahl der Phasen- und Amplitudenentzerrer,

F i g. 8 die Taktgabe für die Wählschaltungen.

In F i g. IA ist der U-förmige Verlauf der Laufzeitverzerrung der Hüllkurve in Abhängigkeit von der Frequenz für eine typische Fernsprechleitung dargestellt. Wie bereits erwähnt, kann in der Praxis die Phase von Leitungen von Nachrichtenverbindungen, in denen der Nachrichtenfluß nur in einer Richtung erfolgt, nicht gemessen werden. Statt dessen, wird die Ableitung der Phase, die als »Laufzeit der Hüllkurve« bezeichnet wird, gemessen.

In Fig.IB ist die Amplitude als Funktion der Frequenz dargestellt, wobei ein starker Verstärkungsabfall innerhalb des Bandbreitenbereiches, der für eine Fernsprechleitung von Interesse ist, ersichtlich ist Der Verlauf der gewünschten Amplitudenentzerrung sollte derart sein, daß besonders in den oberen Frequenzbereichen des Bandes die Verstärkung zunimmt.

In den F i g. IC und ID ist der parabelförrnige Verlauf der Laufzeitverzemmg der Hüllkurve unter einem etwas anderen Aspekt als eingangs dargestellt Ausgehend davon, daß nur die Laufzeitverzerrungen der Hüllkurve in Abhängigkeit von der Frequenz gemessen werden können, wurde experimentell gefunden, daß die Laufzeitverzerrungen der HüDkurve in Abhängigkeit von der Frequenz angenähert werden können durch eine Gleichung der Form

d (iv) ₌ A (w - W₀)² d iv c²

In diesem Ausdruck ist wo die Minimumfrequenz für die parabelförmige Verzerrungsanteile und die der vierten Potenz, A ist die Amplitude der Laufzeitverzerrung und Cist die Bandbreite der Laufzeitverzerrungen.

In F i g. 1D ist der Verlauf der Laufzeitverzerrungen der Hüllkurve als Funktion der Frequenz für die Anteile der vierten Potenz dargestellt. Dieser Verlauf kann in ähnlicher Weise angenähert werden durch den Ausdruck

- mo)⁴

d (tv) ₌ A d iv

In diesem Fall muß die Korrektur durch Entzerrren erfolgen aufgrund eines Kurvenverlaufs, der invers zu den in den F i g. 1 A, C und D gezeigt ist.

Das sogenannte »Augenmuster« als ein Gütekriterium wurde geschaffen als ein Weg, um experimentell die gegenseitigen Störungen der Symbole auf einem Oszillographen zu studieren. Um dieses Muster zu bilden, wird das Ausgangssignal eines Systems, dem eine zufällige Datenfolge zugeleitet wird, den vertikalen Ablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre und eine sägezahnförmige Spannung mit der Signalfrequenz den horizontalen Ablenkplatten zugeführt Daher werden die Spannungsverläufe in jedem Signalintervall umgesetzt in ein Intervall. Sie bilden daher eine Familie von Kurven.

Wie in dem Buch von W. R. Bennett in »Introduction to Signal Transmission«, McGraw Hill Bool Co, New York, 1970, auf Seite 93 dargelegt ist hat das sogenannte »Augenmuster« seinen Namen erhalten aufgrund seiner Ähnlichkeit mit einem Auge. Der innere Bereich, der frei von Spuren ist wird die »Augenöffnung« genannt Die Weite der Öffnung zeigt den Zeitbereich an, in dem eine Abtastung ohne Fehler durch gegenseitige Störungen der Symbole erfolgen kann, und die Höhe der Öffnung (A) zeigt, welcher Rauschabstand vorliegt, wenn das Abtasten zu entsprechenden Zeitpunkten erfolgt Der bevorzugte Abtast zeitpunkt ist derjenige, zu dem die Höhe der Öffnung am größten ist In den Fällen ernsthafter gegenseitiger Störungen der Symbole kreuzen die Kurven des oberen Satzes die des unteren, und es ist kein offener Bereich in dem Auge vorhanden.

In Fig.3A ist ein ideales Augenmuster (als Oszillographenbild) mit einer maximalen Öffnung der Größe Ao dargestellt In dem System gemäß der Erfindung wird ein solcher Kurvenverlauf oder sein Äquivalent gemessen durch Abtasten des Ausgangssignals des Demodulators mit einer der Geschwindigkeit der Infonnationscodienmg entsprechenden Geschwindigkeit

Wie.oben dargelegt wurde, ist die Augenöffnung ein MaB ISr den vertikalem Abstand des Augensignals von dem Bezugspegel zum Zeitpunkt einer Abtastung. Bei dem in Fi g.3A dargestellten Kurvenverlauf gut für jede Abtastprobe die gleiche Augenöffnang. In der Praxis weist ein Augensignal einen nicht ganz so idealisierten Verlauf auf. Aufgrund von Obertragungsbeeinträchti-

gungen in dem Datenkanal kann das Auge so aussehen, wie es in den Fig. 3B und 4A dargestellt ist. In den Fig. 3C, 4A —C sind die Abtastzeitpunkte numeriert worden. Aus F i g. 4A ist beispielsweise zu ersehen, daß die minimale Augenöffnung zum Abtastzeitpunkt 6 vorhanden ist.

F i g. 2A zeigt das Blockschaltbild des Systems. Wie in jedem Datenübertragungssystem werden die Daten einem Codierer zugeführt und in geeigneter Form einem Träger aufmoduliert und dem Übertragungskanal zugeführt. Am Empfänger wird der modulierte Träger durch einen Vorverstärker 3 verstärkt und einem Entzerrer 5 zugeführt, indem jede Phasen- oder Ampitudenverzerrung korrigiert wird. Das korrigierte modulierte Signa! wird dann einem geeigneten Demodulator 21 zugeführt. Das am Knotenpunkt 23 erscheinende Ausgangssignal des Demodulators wird alle T Sekunden durch ein Vergleichssystem für Augenöffnungsverzerrungen abgetastet. Das der Abtasteinrichtung mit einer Geschwindigkeit MT zügeführte Taktsignal wird von dem Taktgeber 29 des Empfängers geliefert.

Gemäß der Erfindung wird die Phase zuerst entzerrt. Dies geschieht in der Weise, daß zuerst die Verzerrungskorrekturen verglichen werden, die durch Einfügen verschiedener Filtergruppen hervorgerufen werden, durch Vergleich der Korrekturen und Auswahl der besten. Dies geschieht durch Auswahl einer Filtergruppe durch eine Auswähl- und Abschaltlogik 51, Messen und Speichern der minimalen Augenöffnung durch das Vergleichssystem 6 für Augenöffnungsverzerrungen für diese Wahl und durch Vergleichen der gespeicherten Werte mit dem Meßergebnis für die minimale Augenöffnung einer vorausgehenden Wahl.

Verschiedene Filtergruppen werden in vorbestimmter Reihenfolge ausgewählt Am Ende der Auswahl, der Messung und des Vergleichsverfahrens wird eine Entscheidung getroffen, die die endgültige Konfiguration bestimmt Als nächstes wird die Amplitudenentzerrung in der gleichen Weise vorgenommen, d. h. ein Amplitudenentzerrpegel wird ausgewählt, der nicht die durch das Vergleichssystem 6 gemessene Augenöffnung unter den Pegel fallen läßt, der während der Phasenentzerrung ausgewählt wurde.

In Fig.2B ist ein genaues Blockschaltbild des empfangsseitigen Teiles der Anordnung nach F i g. 2A dargestellt Das modulierte Signal der Fernsprechleitung 1 wird einem Vorverstärker 3 und dann einer Filtergruppe 5 über die Leitung 4 zugeführt Die Filtergruppe 5 besteht aus einem Teil 5A zur Phasenentzerrung und einem Teil 5B zur Amplitudenentzerrung. In der Fig.2B enthält der Teil 5A zur Phasenentzerrung wählbare Filter 7,9,11,13,15 und 17. Jedes Filter ist auf eine verschiedene Mittenfrequenz abgestimmt Darüber hinaus besitzt jedes Filter einen Bandpaßteil, der die oberen Frequenzen des Durchlaßbereichs des vorausgehenden Filters und der unteren Frequenzen des Dnrchlaßbereichs des nachfolgenden Filters überlappt Beispielsweise überlappt sich beim Filer 13, das auf 1900 Hz abgestimmt ist, ein Teil seines unteren Durchlaßbereiches mit einem Teil des oberen Durchlaßbereichs des Filters 11, das auf 1800Hz abgestimmt ist In ähnlicher Weise überlappt der obere DurchlaßbereJch des Puters 13 den unteren Durchlaßbereich des Filters 15, das auf 2100 Hz abgestimmt ist Der Teil 5Bzur AmpBtudenentzemmg ist in der Fig. 2B als Entzerrerelement 19 dargestellt Der Amplmidenentzerrer besteht aas einem festen Ampfitudenentzerrer und einem an- oder abschaltbaren Amplitudenentzerrer. Der Amplitudenentzerrer wird an das System an- oder von ihm abgeschaltet, abhängig davon, ob die Augenöffnung größer oder kleiner ist als die Öffnung für das Phasenwählverfahren, das vorher dargelegt wurde.

Jedem Filter werden Signale der Auswahl- und Abschaltlogik 51 zugeführt, die die entsprechenden Schalter 51—513 steuern. Wie noch im einzelnen beschrieben wird, ändern diese Schalter die Abhängigkeit der Phase von der Frequenz für das entsprechende Filter von einer im wesentlichen linearen zu einer parabelförmigen Charakteristik. Das entzerrte Ausgangssignal des Filters 5 wird über die Leitung 20 dem Demodulator 21 zugeführt. Der Demodulator liefert eine Reihe von digitalen Signalen, die der ursprünglichen, dem Träger aufgedrückten Modulation entsprechen. Die demodulierten Signale werden einem Impulsformer 25 zugeführt und dem Vergleichssystem 6 für Augenöffnungsverzerrungen. Dieses System besteht aus einem Vergleichsnetzwerk 45, das der Auswahl- und Abschaltlogik 51 über die Leitung 47 ein Signal zuführt, das angibt, welche Ladung oder welcher Spannungspegel auf den kapazitiven Speichereinheiten B und C kleiner ist. Das Ausgangssignal des Demodulators, das über die Leitung 23/4 dem Vollweggleichrichter und Verstärker 33 zugeführt wird, gelangt über die Abtast- und Steuerschaltung 35 zu den Speicherelementen B oder C Zur Erläuterung ist das Signal am Eingang der Abtast- und Steuerschaltung 35 mit A bezeichnet. Es sei bemerkt, daß unter den Ausgangssignalen der Auswähl- und Abschaltlogik 51 sich eine Reihe von Steuersignalen befinden, die über die Leitungen 53,55,57,59 und 61 die Tätigkeit des Vergleichssystems 6 regeln. Der Empfänger-Taktgeber 29 synchronisiert über die Leitung 31 die Abtast- und Steuerschaltung 35 und die Auswahl- und Abtastlogik 51. Der Taktgeber synchronisiert auch die Auswähl- und Abschaltlogik 51 mit dem örtlichen Sendertakt über die Leitung 32. Dieses letztere Synchronisiersignal erscheint, wenn der Entzerrer und der Demodulator sich in einem Modem befindet, der auch einen Sender enthält, und der Sender die Signale über einen unabhängigen Weg in die dem Modem-Empfänger entgegengesetzte Signalrichtung aussendet.

Das der Abtast- und Steuerschaltung 35 angebotene Signal A ist in Fig.4B als Ausgangssignal des Vollweggleichrichters 33 dargestellt Die Steuersignale der Auswähl- und Abschaltlogik 51 geben an, welcher der beiden Speichereinheiten das Signal A zugeführt werden sollte. Die Leitung 53 beispielsweise gibt an, daß das Signal A dem Speicher Czugeführt werden solL Die Leitungen 55 und 59 sorgen dafür, daß die kapazitiven Speicher wieder den Bezugspegel annehmen. Ein Signal auf der Leitung 61 dient dazu, das System in den Anfangszustand zu versetzen, in dem eine bekannte Spannung den Speichern Cund £ zugeführt wird.

Es wird jetzt auf die Fig.4A, B und C bezug genommen. Das in Fig. 4B dargestellte Ausgangssignal A des Gleichrichters 33 ist ein positiver schwankender Spannangsverlauf, dessen Größe zu jedem Abtastzeitpunkt von dem Bezugspegel des Entzerrers aus gemessen wird. Das Ergebnis, kann in verschiedener Weise instrumentiert werden, einschließlich der Verwendung von Systemen mit in Sperrichtung betriebenen Dioden, in denen die Schwankung unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Bezugspegels die sogenannte Augenöffnung angibt Im vorliegenden Falle ist die Augenöffnung um so größer, je kleiner das Ergebnis der

Spannungsmessung ist. Dies liegt an dem Wechsel der Bezugspegel.

Aus der F i g. 4C ist ersichtlich, daß, wenn man die Abtastzeitpunkte 1 bis 10 betrachtet, dann, wenn das Ergebnis der Spannungsmessung zu irgend einem ■> Abtastzeitpunkt geringer ist als die Gesamtspannung, die in dem Kondensator bis zu diesem Zeitpunkt akkumuliert und gespeichert ist, daß dann die Kondensatorspannung nicht erhöht wird. Zum Abtastzeitpunkt 1 wird die Spannung am Punkt A gespeichert, ι ο Die dritte Abtastprobe ist etwas weniger positiv als die zweite Abtastprobe, so daß der Wert der zweiten Abtastprobe im Speicher verbleibt. Es werden N Abtastproben genommen.

Nachdem N Abtastproben genommen wurden, zeigt die gespeicherte Spannung die minimale Augenöffnung an, die während des Intervalls für die N Impulse auftrat. Diese Information über die minimale Augenöffnung wird dann verglichen mit der Information über die minimale Augenöffnung, die während des vorausgehenden Intervalls für die N Abtastimpulse gemessen wurden. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 45 auf der Leitung 47 gibt an, welcher der beiden Speicher B ider C auf die größte Augenöffnung hinweist. Aufgrund dieses Signals aktiviert die Auswähl- und Abschaltlogik 51 eine vorgegebene Anzahl von Elementen der Abschaltlogik. Dies wiederum bewirkt, daß ausgewählte Filter entweder einen linearen oder einen nichtlinearen Verlauf der Laufzeitverzerrungen der Hüllkurve in Abhängigkeit von der Frequenz während der Periode zur Phasenentzerrung oder die geeignete Abhängigkeit der Verstärkung von der Frequenz in der Periode zur Amplitudenentzerrung aufweisen. Das Ausgangssignal des Demodulators wird dann während N-Abtastperioden abgetastet Das Ergebnis wird entweder in dem Speicher B oder C gespeichert, abhängig davon, welche der beiden früheren Werte zurückbehalten wurde und ein anderes Vergleichs- und Auswählverfahren wird durchgeführt In F i g. 5 besteht das Filter 11 aus einem Operationsverstärker 304 mit zwei Eingängen. Wenn der Schalter S 5 über die Klemme 95 geerdet ist, erhält man damit ein typisches Allpaßnetzwerk, da keine Phasenverschiebung zwischen den Eingangssignalen des Differenzverstärkers besteht Dies ist zum Teil bedingt durch die Eigenschaften des sogenannten »magischen T«-Netzwerks, das durch die Widerstände 307 und 311 und die Kondensatoren 308 und 309 gebildet wird, und daß die Phasenverschiebung in dem zweiten Eingabeschritt eliminiert Wenn der Schalter 55 geöffnet wird, weist das zweite Eingangssignal, das dem Verstärker 304 über den Widerstand 310 und den Kondensator 308 zugeführt wird, kein festes Bezugspotential auf und daher sorgt das Netzwerk A, das aus den Widerständen 310, 307 und den Kondensatoren 308 und 309 gebildet wird, für eine Phasenverschiebung zwischen den Eingangssignalen des Verstärkers. Solch ein Netzwerk erzeugt typischerweise eine parabelförmigen Verlauf der Kurve, die die Laufzeitverzerrungen der Hüllkurve in Abhängigkeit von der Frequenz darstellt, der umgekehrt zu dem durch die Fernsprechleitungen hervorgerufenen verläuft. Eine andere Form dieses Filters ist in Stufe 32 m Fig.7 des US-Patentes 36 60 761 dargestellt. In beiden Fällen wird eine durchgehende Verbindung des Signalweges zwischen der Eingangsleitnng 4 und der Ausgangsleitung 20 erhalten, wobei die spezielle Charakteristik jedes Filters ausschließlich durch die Schließbedingung eines Schalters bestimmt wird. Daher wird die Gesamtkurve, die die Verzerrungen in Abhängigkeit von der Frequenz wiedergibt, geändert, abhängig davon, welche Kombination von Filtern ihre Schalter geöffnet oder geschlossen haben.

In F i g. 6 ist ein Blockschaltbild der Auswähl- und Abschaltlogik 51 dargestellt. Die Auswähllogik hat die Funktion, die verschiedenen Filter ein- und auszuschalten und Steuersignale für das Vergleichssystem 6 zu liefern. Um diese Funktion durchzuführen, enthält die Auswähllogik eine Start-Taktgeber und die Haltelogik 405, die Steuer- und Rückstellogik 453, und eine Einfügungs- und Entfernungslogik 449. Der Binärzähler 411, eine Zählerauswähllogik 421 und ein Schieberegister 431 liefern die notwendigen Zähl- und Taktimpulse.

Die Startlogik 405 stellt sicher, daß zu Beginn eines Entzerrerzyklus alle Schaltungen in dem richtigen Zustand sich befinden. Sie liefert einen Satz von Taktimpulsen, die die Auswahl und das Abschalten einer Filterstufe steuern. Darüber hinaus setzt diese Schaltung das System in einen Haltezustand am Ende des Auswählverfahrens.

Am Ende jedes N Abtastimpulses umfassenden Intervalls ist es erforderlich, einen der Speicher B oder C rückzustellen, und die nächsten N Abtastimpulse dem Speicher zuzuführen, der rückgestellt wurde. Es ist ferner erwünscht, die Auswahl der getesteten Filter mit der voraufgehenden Auswahl der Filter zu vergleichen. Dies wird durch die Steuer- und Rückstellogik 453 vorgenommen.

Das Schieberegister 431 dient als ein anderer Taktimpulsgenerator. Seine Funktion ist es, einen Satz von sechs Signalen zu liefern, die einen Abstand von ΛΑ-Abtastimpulsen aufweisen (die letzten beiden Signale weisen einen Abstand von 2Λ/ Impulsen auf). Das Ausgangssignal der letzten Stufe bildet das Signal »Zyklus beendet«. Dies Signal wird dazu benutzt, das Zuführen von Abtastimpulsen zu dem Binärzähler zu unterbrechen.

Es sei bemerkt daß die Steuersignale 53—61, die dem Vergleichssystem 6 zugeführt werden, von der Rückstellogik 453 abgeleitet werden und daß die Abschaltlogik 63—75 mit den Signalen auf der Leitung 62—72 beaufschlagt wird, die von der Einfügungs- und Entfernungslogik 449 abgeleitet werden.

Die Filter 7—17 sind Allpaßnetzwerke zweiter Ordnung, mit Frequenzen, die dem Maximum der über den Übertragungskanal verteilten Laufzeitverzerrungen der Hüllkurve entsprechen. Diese Frequenzen sind 1270, 1400, 1800, 1900, 2100 und 2175. Durch Versuche wurde gefunden, daß zur Erzielung bester Ergebnisse das System stets auch das Filter 1800Hz enthalten sollte. Es wurde als wünschenswert gefunden, verschiedene Filtergruppen in der folgenden Weise zu bilden:

Gruppe	■ Filter & Mittenfrequenzen
I	Filter 11 (1800 Hz)
II	Filter 9 (1400), 11 (1800), 13 (1900), und 15 (2100)
III	Filter 11 (1800), Filter 13 (1900), Filter 15 (2100), Filter 17 (2175)
rv	Filter 7 (1275), 9 (1400), 11 (1800), 13 (1900)

Die Filter werden in der Reihenfolge I, II, 111 und IV ausgewählt Die Auswahl erfolgt dadurch, daß bei den angegebenen Filtern der ausgewählten Gruppe die Schalter geöffnet sind und daher einen nichtlinearen Verlauf der Laufzeitverzerrungen der Hüllkurve in Abhängigkeit von der Frequenz zeigen. Jede ausgewählte Gruppe ist für N Abtastintervalle mit dem System verbunden.

Am Ende jedes Auswählvorganges wird die Information über die Augenöffnung verglichen, um zu ι ο bestimmen, welche Auswahl, die vorhergehende oder die derzeitige, die größte Augenöffnung liefert. Diese Information wird aufgezeichnet und am Ende des Auswählverfahrens für die Phasenentzerrung wird das Auswähl- und Abschaltlogik 51 ein Signal zugeführt, das diejenige Filtergruppe auswählt, bei der die größte Augenöffnung erhalten wurde.

Das System enthält eine feste und eine schaltbare Anordnung zur Amplitudenentzerrung. Zur Erläuterung ist nur die schaltbare Vorrichtung zur Amplitudenentzerrung 19 dargestellt Nachdem die Phasenverzerrung vollendet ist, wird die ausgewählte Gruppe der Phasenkorrekturfilter während N Abstandsintervallen in das System eingefügt Dann wird die schaltbare Vorrichtung zur Amplitudenentzerrung aktiviert. 2 N Abtastimpulse später wird die Augenöffnung mit der bei der Phasenentzerrung erhaltenen Augenöffnung verglichen. Der Amplitudenentzerrer verbleibt dann in dem System oder er wird entfernt, je nachdem, ob die Augenöffnung größer oder kleiner ist als die Augenöff- jo nung, die beim Phasenauswählverfahren erhalten wurde.

In den F i g. 7A und B ist ein Ablaufdiagramm dargestellt für die Auswahl des Phasenentzerrers (Fig.7A) und des Amplitudenentzerrers (Fig.7B). Es wird auch auf F i g. 8 Bezug genommen, die die zeitliche Steuerung der Auswähl- und Abschaltlogik 51 darstellt.

Zu Beginn des Verfahrens der Phasenentzerrung wird das Filter 11 durch ein Signal von der Auswähl- und Abschaltlogik 51 aktiviert, durch das der Schalter 55 aus der Lage 95 in die Lage 81 gebracht wird. Die übrigen Schalter S1-S3 und 57-S13 sind mit dem Erdpotential verbunden. Um das System in den Anfangszustand zu bringen, werden N-Abtastproben zuerst in der Speichereinheit C gespeichert Dies wird erreicht durch Liefern eines Signals der Auswähl- und Abschalteinheit 51 üer die Leitung 61 zur Abtastschaltung 35.

Das Augenöffnungssginal wird gleichgerichtet und so umgesetzt, daß alle Änderungen als positive Spannungs- so änderungen erscheinen. Das bedeutet, daß die maximale Augenöffnung als eine minimale Spannung erscheint während eine minimale Augenöffnung als eine maximale positive Spannung erscheint Wenn daher die beiden Spannungsbedingungen auf zwei Kondensatoren verglichen werden, dann repräsentiert der Kondensator mit der niedrigsten Spannung die Bedingung der größeren Augenöffnung. Da N Abtastproben willkürlich dem Kondensator C zugeführt wurden und auf dem Kondenstor B kein Signal gespeichert wurde, ist das 6a System in einen wUlkürüchen Anfangszustand versetzt worden, d.h. der Knotenpunkt 1 kann so gelesen werden, daB das auf dem Kondensator B gespeicherte Augenöffnungssignal willkürlich größer gemacht wurde, als das im Speicher Cgespeicherte.

Nach der Entscheidimg in jedem Knoten wird eine andere Ffltergruppe eingeschaltet, der geeignete Kondensator rückgesteflt der Modem synchronisiert die Einheit erneut, und N Abtastimpulse werden der rückgestellten Speichereinheit zugeführt. In jeder der Frequenzgruppen befindet sich das Filter für 1800 Hz, da es auf die Trägerfrequenz anspricht die gewöhnlich in einem Fernsprechkanal, in dem 2400 Bits pro Sekunde übertragen werden, verwendet wird.

In Fig.8 ist in Verbindung mit den Fig.2A, 2B, 7A und 7B ein Taktirnpulsdiagramm dargestellt für die Auswähl- und Abschaltlogik 51. Darin erscheinen die Resynchronisations impulse und die Impulse zur Rücksetzung des Speichers nach N Abtastimpulsen, bis die Periode zur Auswahl der Phasen- und Amplitudenentzerrung vorüber ist Das Auswählverfahren spiegelt die Tatsache wieder, daß jede Filtergruppe systematisch in dem System eingeschlossen ist und daß die erhaltenen Ergebnisse hinsichtlich der besten Augenöffnung mit den voraufgehenden Ergebnissen verglichen werden.

Zu Beginn des Verfahrens zur Phasenentzerrung befindet sich nur die Filtergruppe I in dem System. Am Ende der ersten N Abtastintervalle wird das Meßergebnis der kleinsten Augenöffnung gespeichert Dann wird die Filtergruppe Il wirksam. Nach dem zweiten Intervall von N Abtastimpulsen wird die Information über die minimale Augenöffnung, die bei Verwendung der Filtergruppe I erhalten wurde, verglichen mit der Information der Filtergruppe II. Der Speicher, der die Information über die größere Augenöffnung enthält, wird nicht verändert Der Speicher, der die Information über die kleinere Augenöffnung enthält wird rückgesetzt und die Information über die Augenöffnung, die durch die nächsten N Abtastimpulse gewonnen wird, wird in dem Speicher gespeichert Dieses Verfahren erfordert nur zwei Speicher, und die Information über die beste Augenöffnung ist stets gespeichert Während des dritten Intervalls mit N Abtastimpulsen wird die Information über die Augenöffnung für die dritte Filtergruppe gespeichert Am Ende des dritten Intervalls wird die durch Anwendung der dritten Filtergruppe erhaltene Information über die Augenöffnung mit der Information verglichen, die am Ende des zweiten Intervalls gespeichert wurde. Der Speicher, der die Information über die größere Augenöffnung enthält wird nicht geändert Der Speicher mit der Information über die kleinere Augenöffnung wird rückgestellt und die durch die nächsten N Abtastimpulse erhaltene Information wird in ihn gespeichert

Während der ersten vier Intervalle hat die Logik zur Auswahl und Abschaltung der Filter diejenige Filtergruppe festgestellt, die ein Signal für die maximale Augenöffnung liefert Am Ende des vierten Intervalls wählt diese Logik die beste Filtergruppe aus und fügt sie in das System ein. Damit ist das Verfahren zur Phasenentzerrung beendet

Die nächsten vier Intervalle dienen dazu, die Auswahl für die Amplitudenentzerrung vorzunehmen. Während des fünften und sechsten Intervalls wird die Information über die Augenöffnung bei der Phasenentzerrung gespeichert. Der Grand für diese offensichtliche Redundanz liegt darin, daß der Speicher kein vollkom-' mener Speicher ist und ein gewisser Informationsverlust auftritt. Daher dienen das fünfte und sechste Intervall dazu, die gespeichere Information auf den richtigen Wert zn bringen.

Am Ende des sechsten Intervalls wird die Amplitudenentzerrang in das System eingegeben. Am Ende des achten Intervalls wird die bei der AmpEtudenentzerrung erhaltene Information über die Augenöffnung mit der Information verglichen, mit der bei der Phasenent-

zerrung erhaltene Information fiber die Augenöffnung. Der Amplitudenentzerrsr wird in dem System belassen oder entfernt abhängig davon, ob die Augenöffnung größer oder kleiner ist, als die, die während der Phasenentzerrung bestimmt wurde. Am Ende des achten Abtastintervalls ist der Zyklus

für die automatische Entzerrung beendet und die Logik »friert« die getroffene Auswahl ein, bis ein Signal erscheint, das anzeigt, daß eine andere Wahl getroffen werden sollte. Dieses Signal wird extern erzeugt und erscheint üblicherweise, wenn ein neuer Kanal gewählt wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

15 25 30 Patentansprüche;

1. Verfahren zur Entzerrung eines Empfangskanals durch Einfügen von Korrekturnetzwerken, bei dem die Wirkung verschiedener Korrekturnetzwerke festgestellt und dasjenige mit der besten Entzerrungswirkung für die weitere Verwendung ausgewählt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: