DE3129343A1

DE3129343A1 - Adaptive equaliser for digital signals

Info

Publication number: DE3129343A1
Application number: DE19813129343
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8068 Pfaffenhofen Bruckböck; Otmar Dipl.-Ing. 8000 München Ringelhaan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE3129343C2

Abstract

The invention relates to an adaptive equaliser for digital signals with a transverse filter which comprises a delay line with a main tap and a plurality of secondary taps, setting components and an adder, in which furthermore a level regulator and devices for adjusting the setting components and the level regulator are provided and an input signal is present as a controlled input signal. The object of the invention is to specify an adaptive equaliser which can cope even in the case of severely distorted signals without learning patterns and also without a back channel. This object is achieved according to the invention in that an acquisition circuit (AS) is provided which first reduces the efficiency of the secondary taps (N) of the delay line (VZE) at the beginning of the convergence process and then gradually increases it, and in that the acquisition circuit (AS) obtains its criterion from the voltage of the output signal (5). The equaliser can be used in particular in the transmission of digital signals on analog channels. <IMAGE>

Description

AdaDtiver Entzerrer für Digitalsignale Die Erfindung betrifft einen adaptiven Entzerrer für Digitalsignale mit einem Transversalfilter, das aus einer Verzögerungsleitung mit einem Hauptabgriff und mehreren Nebenabgriffen, aus Stellgliedern und einem Summierer besteht, bei dem weiterhin ein Pegelregler und Einrichtungen zum Einstellen der Stellglieder und des Pegelreglers vorgesehen sind und ein Eingangssignal als geregeltes Eingangssignal vorliegt.AdaDtiver equalizer for digital signals The invention relates to a adaptive equalizer for digital signals with a transversal filter consisting of a Delay line with a main tap and several secondary taps, made up of actuators and a summer which further includes a level controller and devices are provided for setting the actuators and the level regulator and an input signal is available as a regulated input signal.

Adaptive Entzerrer der vorgenannten Art sind dem Grundkonzept nach beispielsweise aus der Zeitschrift "telcom report", 2, 1979, Heft 6, Seiten 413 bis 417 und Seiten 418 bis 423 bekanntgeworden. Sie werden auch im folgenden anhand der Fig. 1 und 4 nochmals gesondert dargestellt Von einem adaptiven Entzerrer wird normalerweise erwartet, daß er bei Inbetriebnahme oder nach Aufschalten des Empfangssignals ohne manuellen Eingriff sicher seine optimale Einstellung findet. Um diesem sogenannten Akquisitionsvorgang nachzuhelfen, werden während jener Anfangsphase bei manchen Entzerrern periodische Signale - sogenannte Lernmuster - von der Sendeseite angefordert. Erst nach erfolgter Einstellung wird die Nachricht aufgeschaltet.Adaptive equalizers of the aforementioned type are based on the basic concept for example from the magazine "telcom report", 2, 1979, issue 6, pages 413 to 417 and pages 418 to 423 become known. They are also based on below 1 and 4 are shown separately again by an adaptive equalizer normally expected to be available at startup or after switching on the receive signal safely finds its optimal setting without manual intervention. To this so-called The acquisition process will be helpful during that initial phase for some Equalize periodic signals - so-called learning patterns - requested by the sending side. The message is only activated after the setting has been made.

Diese Methode ist natürlich nur dann praktikabel, wenn für die Anforderung des Lernmusters ein Rückkanal zur Verfügung steht. Bei fehlendem, oder für diese Zwecke nicht verfügbarem Rückkanal muB der Entzerrer auch ohne Lernmuster konvergieren.This method is of course only practical if for the requirement a return channel is available for the learning pattern. If missing, or for this The equalizer must also converge without a learning pattern for purposes of a return channel that is not available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen adaptiven Entzerrer anzugeben, der auch bei stark verzerrten Signalen ohne Lernmuster und also auch ohne Rückkanal auskommt.The invention is based on the object of an adaptive equalizer indicate, even with strongly distorted signals without learning pattern and thus also gets by without a return channel.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für die einleitend genannten Entzerrer in der Weise gelöst, daß eine Akquisitionsschaltung vorgesehen ist, die zu Beginn des Konvergenzvorganges die Wirksamkeit der Nebenabgriffe der Verzögerungsleitung zunächst herabsetzt und anschließend allmählich erhöht, und daß die Akquisitionsschaltung ihr Kriterium aus der Spannung des Ausgangssignals bezieht.According to the invention, this object is achieved for the equalizers mentioned in the introduction solved in such a way that an acquisition circuit is provided at the beginning of the convergence process, the effectiveness of the secondary taps of the delay line first decreases and then gradually increases, and that the acquisition circuit its criterion is based on the voltage of the output signal.

Vortailhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are given in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen noch naher erläutert.The invention is explained below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 eine bekannte Schaltung, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltung unter Verwendung einer Akquisitionsschaltung, Fig. 3 eine mögliche Ausgestaltung für den Aufbau der Akquisitionsschaltung, Fig. 4 eine an sich bekannte Schaltung für die Entzerrung von quadraturamplitudenmodulierten Signalen, Fig. 5 eine erfindungsgemäße Schaltung unter Verwendung der Akquisitionsschaltung bei quadraturamplitudenmodulierten Signalen.1 shows a known circuit, FIG. 2 a circuit according to the invention using an acquisition circuit, Fig. 3 shows a possible embodiment for the construction of the acquisition circuit, FIG. 4 shows one circuit known per se for the equalization of quadrature amplitude modulated Signals, FIG. 5 shows a circuit according to the invention using the acquisition circuit for quadrature amplitude modulated signals.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines adaptiven Entzerrers für digitale Signale. Er besteht im wesentlichen aus einem Transversalfilter TF mit einer Verzögerungseinrichtung VZE und elektronisch einstellbaren Stellgliedern SG, deren Ausgangssignale in einer Summierschaltung 1 vereinigt werden, sowie einem A/D-Wandler 2 und einer Logik L. Die Logik 2 leitet vom digitalisierten Ausgangssignal des Transversalfilters TF Korrektursignale ab, welche dann über Integratoren 3 die Stellglieder SG des Transversalfilters TF beeinflussen. Das Signal vom Hauptabgriff H der Verzögerungseinrichtung durchläuft hier kein Stellglied; statt dessen durchläuft das Summensignal einen Pegelregler PR, der ebenfalls von der Logik über einen Integrator 3 angesteuert wird, wodurch erreicht wird, daß der A/D-Wandler 2 eine definierte Eingangsspannung erhält. Natürlich enthält die Logik L auch noch Schaltungen zur Aufbereitung des Ausgangssignals S Diese Anordnung arbeitet umso zuverlässiger, je geringer die Fehlerrate ist, denn jeder Entscheidungsfehler erzeugt im allgemeinen auch einen falschen Korrekturbefehl. Bei eingeregeltem Entzerrer gibt es in der Regel keine Probleme, da die richtigen Befehle eventuelle falsche Befehle um Größenordnungen überwiegen. Beim Einschalten allerdings ist dies nicht unbedingt gewährleistet. Selbst bei nur wenig verzerrtem Eingangssignal 4 kann eine ungünstige Einstellung des Transversalfiters TF dazu führen, daß von dessen Ausgangssignal keine brauchbaren Korrektursignale abgeleitet werden können.Fig. 1 shows the circuit of an adaptive equalizer for digital Signals. It essentially consists of a transversal filter TF with a delay device VZE and electronically adjustable actuators SG, the output signals in a Summing circuit 1 are combined, as well as an A / D converter 2 and a logic L. The logic 2 derives from the digitized output signal of the transversal filter TF Correction signals, which then, via integrators 3, the actuators SG of the transversal filter Affect TF. The signal from the main tap H passes through the delay device no actuator here; instead, the sum signal passes through a level controller PR, which is also controlled by the logic via an integrator 3, whereby what is achieved is that the A / D converter 2 receives a defined input voltage. Naturally the logic L also contains circuits for processing the output signal S. This arrangement works all the more reliably, the lower the error rate, because any decision error generally also generates an incorrect correction command. When the equalizer is adjusted, there are usually no problems, as the right ones Commands outweigh any wrong commands by orders of magnitude. When switching however, this is not necessarily guaranteed. Even with little distortion Input signal 4 can also result in an unfavorable setting of the transversal filter TF lead that no usable correction signals are derived from its output signal can be.

Im ungünstigsten Extremfall stehen am Anfang alle Integratoren und damit alle Stellglieder des Transversalfilters an irgendeinem Anschlag, so daß eben dieses Filter eine Verzerrung verursacht, die durch eine noch so schlechte Ubertragungsstrecke nie verursacht worden wäre. Bei einem Transversalfilter, das für sehr große Signalverzerrungen ausgelegt ist und dementsprechend viele und in weiten Grenzen regelbare Stellglieder aufweist, kann es dann vorkommen, daß der Entzerrer aus so einer Extremposition heraus - ohne Lernmuster - gar nicht konvergiert.In the worst extreme case, all integrators and are at the beginning so that all actuators of the transversal filter at some stop, so that even this filter causes distortion, no matter how bad a transmission link would never have been caused. With a transversal filter for very large signal distortions is designed and accordingly many and within wide limits adjustable actuators has, it can then happen that the equalizer is off such a one Extreme position out - without a learning pattern - not converged at all.

In den Figuren, insbesondere auch in Fig. 1, sind zur besseren Übersicht die Schaltverbindungen nicht im einzelnen dargestellt, sondern sie sind durch Pfeile bzw.In the figures, in particular also in FIG. 1, are for a better overview the circuit connections are not shown in detail, but are indicated by arrows respectively.

Striche dargestellt und gegebenenfalls zu Doppelpfeilen zusammengefaßt, so daß jeweils auch der Überblick erhalten bleibt.Lines shown and possibly combined into double arrows, so that the overview is retained in each case.

Gemäß der Erfindung lassen sich die vorstehend dargelegten Schwierigkeiten dadurch beheben, daß in der Anfangsphase der Akquisition nur das Signal vom Hauptabgriff H der Verzögerungsleitung wirksam wird und erst im Verlauf des Akquisitionsvorganges auch die Signale von den Nebenabgriffen langsam und stetig freigegeben werden. Fig. 2 zeigt als Beispiel die entsprechende Anordnung. Die Signale von den Nebenabgriffen N durchlaufen hier gemeinsam zunächst einen eigenen Pegelregler PRN und werden dann erst mit dem Signal vom Hauptabgriff H im Summierer 7 vereinigt. Die Ansteuerung dieses Pegelreglers PRN erfolgt über die eigentliche . Akquisitionsschaltung AS; sie bezieht das erforderliche Kriterium van der Regelspannung des (Gesamt-) Pegelreglers PRG.According to the invention, the difficulties set out above can be solved fix by the fact that in the initial phase of the acquisition only the signal from the main tap H of the delay line becomes effective and only in the course of the acquisition process the signals from the secondary taps are also released slowly and steadily. Fig. 2 shows the corresponding arrangement as an example. The signals from the secondary taps N first go through their own level regulator PRN together and then become only combined with the signal from the main tap H in the summer 7. The control this level regulator PRN takes place via the actual. Acquisition circuit AS; it takes the required criterion from the control voltage of the (overall) level controller PRG.

In Fig. 2 sind wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet, so daß insoweit nicht mehr darauf eingegangen werden muß.In FIG. 2, elements with the same effect are given the same reference numerals as indicated in Fig. 1, so that in this respect no longer needs to be discussed.

Zum besseren Verständnis der Schaltung nach Fig. 2 sei zunächst auf folgendes hingewiesen.For a better understanding of the circuit according to FIG. 2, let us first refer to pointed out the following.

Unter der Voraaussetzung eines Eingangssignals 4 mit definierter (eingeregelter)Spannung ist - bei heruntergeregelten Nebenabgriffen N - auch die Stellung, also die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PRG definiert. Dabei ist es natürlich gleichgültig, ob das Eingangssignal 4 verzerrt ist oder nicht. Im normalenBetriebszustand, also freigegebenen Nebenabgriffen N und konvergiertem Entzerrer, ist die Stellung dieses Reglers PRG vom Grad der Verzerrung des Eingangssignals 4 abhängig. Bei stark korreliertem (verzerrtem) Eingangssignal muß das Transversalfilter TF dieser Korrelation entgegenwirken, also Echosignale erzeugen, die Echos im Eingangssignal kompensieren. Dieser Vorgang ist verbunden mit einer Verminderung der Effektivspannung am Ausgang des Transversalfilters TF, was sich über den Regelkreis des nachfolgenden Pegelreglers auf die Stellung dieses Reglers auswirkt. Wichtig ist dabei die Erkenntnis, daß die Verstärkung der Regelstrecke den Gegenwert für ein unverzerrtes Eingangssignal nicht unterschreiten kann. Hat jedoch der Entzerrer nicht konvergiert und erzeugt selbst zusätzliche Echos, so entsteht am Eingang des Pegelreglers eine Effektivspannung, die in dieser Größe im normalen Betrieb nicht auftreten kann, was sich wiederum in der Stellung des Pegelreglers niederschlägt.Assuming an input signal 4 with a defined (regulated) voltage is - with downregulated secondary taps N - also the position, i.e. the control voltage of the overall level regulator PRG. Of course, it does not matter whether that is Input signal 4 is distorted or not. In normal operating condition, so enabled secondary taps N and converged equalizer, is the position this controller PRG depends on the degree of distortion of the input signal 4. At strong Correlated (distorted) input signal, the transversal filter TF must have this correlation counteract, i.e. generate echo signals that compensate for echoes in the input signal. This process is associated with a reduction in the rms voltage at the output of the transversal filter TF, which is via the control loop of the subsequent level controller affects the position of this regulator. It is important to realize that the gain of the controlled system is the equivalent for an undistorted input signal can not fall below. However, the equalizer has not converged and generated even additional echoes, this creates an effective voltage at the input of the level controller, which can not occur in this size in normal operation, which in turn is reflected in the position of the level regulator.

Damit kann die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PRG als Kriterium für einen konvergierten oder nicht konvergierten Entzerrer benutzt werden.The control voltage of the overall level regulator PRG can thus be used as a criterion can be used for a converged or non-converged equalizer.

Fig. 3 zeigt als Beispiel die hier verwendete Akquisitionsschaltung AS. Sie besteht-aus einem Komparator C, einer Summierschaltung 8 und einem Integrator 9. Die Referenzspannung U1 entspricht der Schwelle zwischen konvergiertem und nicht konvergiertem Entzerrer. Sobald die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PRG (Fig. 2) diese Schwelle überschreitet, wechselt die Polarität der Spannung am Eingang des Integrators 9 und die Spannung am Ausgang des Integrators 9 bewegt sich in Richtung niedriger Verstärkung des Abgriffpegelreglers PRN.3 shows the acquisition circuit used here as an example AS. It consists of a comparator C, a summing circuit 8 and an integrator 9. The reference voltage U1 corresponds to the threshold between converged and not converged equalizer. As soon as the control voltage of the overall level regulator PRG (Fig. 2) exceeds this threshold, the polarity of the voltage at the input changes of the integrator 9 and the voltage at the output of the integrator 9 moves in the direction low gain of the tap level regulator PRN.

Die Hilfsspannung U2 ist so gepolt, daß sie dabei die Wirkung der Komparatorausgangsspannung unterstützt und die Spannung am Ausgang des Integrators rasch ihren Endwert erreicht. Ist dies geschehen, so wird am Eingang des Gesamtpegelreglers PRG nur noch das Signal vom Hauptabgriff H des Transversalfilters TF wirksam.The auxiliary voltage U2 is polarized so that it has the effect of the Comparator output voltage supported and the voltage at the output of the integrator quickly yours Final value reached. If this is done, it will be at the entrance of the overall level regulator PRG only the signal from the main tap H of the transversal filter TF effective.

Dedurch sinkt die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PRG wieder unter die Schwellspannung U1 und die Spannung am Integratorausgang 9 bewegt sich-wieder in Richtung hoher Verstärkung des Abgriffpegelreglers PRG.As a result, the control voltage of the overall level regulator PRG drops again below the threshold voltage U1 and the voltage at the integrator output 9 moves again in the direction of high gain of the tap level regulator PRG.

In dieser Phase vermindert die Hilfsspannung U2 die Wirkung der Ausgangsspannung des Komparators C, wodurch erreicht wird, daß die Signale von den Nebenabgriffen N des Transversalfilters TF nur langsam freigegeben werden und der Entzerrer während dieses Freigabevorgangs konvergieren kann.In this phase the auxiliary voltage U2 reduces the effect of the output voltage of the comparator C, whereby it is achieved that the signals from the secondary taps N of the transversal filter TF are only released slowly and the equalizer during this release process can converge.

Anstatt die Wirksamkeit aller Nebenabgriffe N gemeinsam zu steuern, ist es auch möglich und je nach Schaltungstechnik vorteilhaft, die Nebenabgriffe N einzeln oder in Gruppen nacheinander wirksam werden zu lassen.Instead of controlling the effectiveness of all secondary taps N together, it is also possible and, depending on the circuit technology, advantageous to use the secondary taps N to take effect individually or in groups one after the other.

Dabei kann dann gegebenenfalls auch auf eine graduelle Zuschaltung der jeweiligen Abgriffe zu Gunsten einer abrupten Zuschaltung verzichtet werden.In this case, if necessary, a gradual connection can also be used the respective taps are dispensed with in favor of an abrupt connection.

Das vorstehend erwähnte Aufteilen in solche Gruppen hat sich insbesondere bewährt bei einem adaptiven Entzerrer für Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM). Beispiele hierfür sind in den Fig. 4 und 5 angegeben, wobei Fig. 4 in zusammengefaßter und übersichtlicher Form wiederum eine als bekannt anzusehende Schaltung zeigt, während Fig. 5 die erfindungsgemäße Verwendung einer Akquisitionsschaltung AS zeigt.The above-mentioned division into such groups has proven particularly useful proven in an adaptive equalizer for quadrature amplitude modulation (QAM). Examples of this are given in FIGS. 4 and 5, FIG. 4 being summarized and clearly shows a circuit that can be seen as known, while FIG. 5 shows the use according to the invention of an acquisition circuit AS.

Nachdem eine lineare Verzerrung des QAM-Signals im allgemeinen auch ein Nebensprechen zwischen den beiden Quadraturkanälen verursacht, besteht ein adaptiver Entzerrer für ein demoduliertes QAM-Signal nach Fig. 4 aus vier voneinander unabhängigen Transversalfiltern TF1 bis TF4, nämlich je eines für die Eigenkanalstörung TF1, TF4 und je eines für das Nebensprechen vom Quadraturkanal TF2, TF3. Aus Gründen der Ubersichtlichkeit sind die beiden Hauptabgriffe H1 und H2 von Kanal A und Kanal B über je eine eigene Verzögerungsleitung VL geführt. Aus Fig. 4 ist unmittelbar die Verknüpfung der Kanäle A und B zu erkennen, so daß also Kanal A zusätzlich über das Filter TF1 bzw. der'Kanal B zusätzlich über das Filter TF2 mit dem Kanal A verknüpft ist. Auch ist der Ausgang für die Kanäle A und B jeweils an der Logik L zu erkennen.After a linear distortion of the QAM signal in general too causes crosstalk between the two quadrature channels, there is an adaptive one Equalizer for a demodulated QAM signal according to FIG. 4 from four mutually independent Transversal filters TF1 to TF4, namely one each for the intrinsic channel interference TF1, TF4 and one each for the crosstalk from the quadrature channel TF2, TF3. For reasons For the sake of clarity, the two main taps H1 and H2 of channel A and channel are B each led via its own delay line VL. From Fig. 4 is immediate to recognize the link between channels A and B, so that channel A also has the filter TF1 or der'Kanal B is additionally linked to the channel A via the filter TF2 is. The output for channels A and B can also be recognized by the logic L.

Gemäß Fig. 5 können nun diese vier Filter TF1, TF2, TF3 und TF4 mit einer entsprechenden Akquisitionsschaltung AS nacheinander durchgeschaltet werden. Als zweckmäßig erwiesen hat sich die Reihenfolge In-Phase-Filter Kanal A (TF1), Quadratur-Filter Kanal A (TF2), In-Phase-Filter Kanal B (TF4), Quadratur-Filter Kanal B (TF3). Der Ablauf der Aufschaltung kann nach einem vorgegebenen Zeitplan erfolgen. Dieser Zeitplan muß dann so ausgelegt sein, daß der Entzerrer auch unter ungünstigsten Bedingungen konvergiert. Das hat zur Folge,daß bei weniger ungünstigen Bedingungen eine unnötig große Zeit verstreicht, bis alle Filter freigegeben sind. Die Zeit läßt sich verkürzen, wenn Kriterien für konvergierte Einzelfilter verfügbar sind. Ein solches Kriterium liefert beispielsweise die Augenöffnung am Entzerrerausgang. Wenn die Filter des ersten Kanals konvergiert haben, so ist dort ein offenes Auge festzustellen und der Konvergenzvorgang des zweiten Kanals kann eingeleitet werden. Das Signal offenes Auge kann in bekannter Weise über die Logik und einen höher auflösenden A/D-Wandler gewonnen werden.According to FIG. 5, these four filters TF1, TF2, TF3 and TF4 can now also be used a corresponding acquisition circuit AS are switched through one after the other. The sequence in-phase filter channel A (TF1) has proven to be useful, Quadrature filter channel A (TF2), in-phase filter channel B (TF4), quadrature filter Channel B (TF3). The activation process can be carried out according to a specified schedule take place. This schedule must then be designed so that the equalizer also under worst case converges. This has the consequence that with less unfavorable Conditions an unnecessarily long time elapses until all filters are enabled. The time can be reduced if criteria for converged individual filters are available are. Such a criterion is provided by the eye opening at the equalizer output, for example. When the filters of the first channel have converged, there is an open eye and the convergence process of the second channel can be initiated. The open eye signal can be used in a known manner via the logic and a higher resolution A / D converter can be obtained.

Zusammenfassend haben also die vorstehend beschriebenen Schaltungen folgende Vorteile. Eine spezielle Akquisitionsschaltung beeinflußt die Wirksamkeit des Entzerrers und vermindert in der Akquisitionsphase die Verzerrungen am Entzerrerausgang. Auf diese Weise ist die Erzeugung brauchbarer Korrektursignale für die Entzerrereinstellung gewährleistet.In summary, the circuits described above have following advantages. A special one Acquisition circuit influenced the effectiveness of the equalizer and reduces the distortion in the acquisition phase at the equalizer output. In this way, useful correction signals are generated guaranteed for the equalizer setting.

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Claims

Patent claims Adaptive equalizer for digital signals with a transversal filter, that consists of a delay line with a main tap and several secondary taps, consists of actuators and an adder, which also has a level controller and means are provided for adjusting the actuators and the level regulator and an input signal is present as a regulated input signal, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that an acquisition circuit (AS) is provided is that at the beginning of the convergence process the effectiveness of the secondary taps (N) the delay line (VZE) first decreases and then gradually increases, and that the acquisition circuit (AS) its criterion from the voltage of the output signal (5) relates.

2. Adaptive equalizer according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the size of the signal voltage at the output (5) of the adaptive Equalizer can be determined from the size of the control voltage of the overall level regulator (PRG) is.

3. Adaptive equalizer according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g ek It is indicated that the acquisition circuit (AS) consists of a comparator (c), a summer (8) and an integrator (9), and that their output signal a level controller (PRN) is fed through which also the sum signal of the secondary taps (N) is running.

4. Adaptive equalizer according to one of the preceding claims, g e k e n n n z e i n e t through its use in a circuit for QAM signals (Quadrature amplitude modulation) with two channels (A, B) such that in each channel (A and B) Self-interference and interference from the adjacent channel can be equalized