DE3231768A1 - Equaliser with adaptive quantised feedback - Google Patents

Equaliser with adaptive quantised feedback

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Abstract

An equaliser with adaptive quantised feedback to equalise a severely distorted digital received signal is improved according to the invention by using a frame alignment word, transmitted at periodic time intervals to the receiving end, in the equaliser at the receiving end to re-adjust the coefficients. This is achieved by using, at times when the frame alignment word is received, a distortion-free frame alignment word which is identical to the former frame alignment word and which is stored in a memory (9) at the receiving end, instead of the output signal of the quantiser (3), for coefficient re-adjustment. This achieves a fast convergence of the coefficient re-adjustment, and a test signal which would otherwise normally precede the data transmission is no longer required. A linear equalising component (10, 11), connected if necessary upstream from this equaliser, uses the same error signal for coefficient re-adjustment, where the receiving-end frame alignment word is used at periodic intervals to determine this signal. The changeover from the output signal of the quantiser (3) to the frame alignment word stored in the memory (9) is provided by a frame recognition circuit (8) which is required in any case in the receiver for the purpose of phase synchronisation of the receiving-end sampling clock. <IMAGE>

Description

Entzerrer mit adaptiver quantisierter Equalizer with adaptive quantized

Rückkopplung Die Erfindung betrifft einen Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkopplung zur Entzerrung eines digitalen Empfangssignals, bei dem zur Nachstellung der Koeffizienten des digitalen Rückkopplungsfilters das Ausgangssignal des Quantisierers verwendet wird. Feedback The invention relates to an adaptive equalizer quantized feedback for equalization of a digital received signal in which the output signal to adjust the coefficients of the digital feedback filter of the quantizer is used.

Ein derartiger Entzerrer ist bekannt aus W. Andexser; Untersuchung von Datenübertragungssystemen mit adaptiver quantisierter Rückkopplung,Dissertation Universität Stuttgart 1976, insbesondere Seite 112. Zur Einstellung der Koeffizienten benötigen solche Entzerrer üblicherweise ein fest vorgegebenes Testsignal, auch Trainings- Impulsfolge genannt, die zu Beginn der übertragung vom Sender zum Empfänger übertragen wird. durch dieses notwendige Testsignal wird die übertragungskapazität des übertragungskanals beeinträchtigt. Insbesondere bei übertragungsstrecken mit Zeitmultiplexübertragung, bei denen in Zeitabständen der Rahmenperiode ein Rahmenkennungswort übertragen werden muß und dadurch Ubertragungskapazität verloren geht, würde ein bekannter Entzerrer wegen seines notwendigen Testsignals eine weitere Beeinträchtigung der übertragungskapazität bedeuten.Such an equalizer is known from W. Andexser; investigation of data transmission systems with adaptive quantized feedback, dissertation University of Stuttgart 1976, especially page 112. For setting the coefficients Such equalizers usually require a fixed test signal, too This is called the training pulse train at the beginning of the transmission from the transmitter to the receiver is transmitted. this necessary test signal increases the transmission capacity of the transmission channel impaired. Especially with transmission routes with Time division multiplex transmission, in which a frame code word at time intervals of the frame period must be transmitted and transmission capacity is lost as a result, would be a well-known equalizer because of its necessary test signal a further disadvantage the mean transmission capacity.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung'einen neuen Entzerrer anzugeben, der bei übertragungssystemen mit einer periodischE übertragung eines Rahmenkennungswortes verwendbar ist und kein Testsignal zur Koeffizienteneinstellung benötigt.It is therefore the object of the invention to specify a new equalizer, in transmission systems with a periodic transmission of a frame code word can be used and does not require a test signal for setting the coefficients.

Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben gelöst. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.The object is achieved as specified in claim 1. Advanced training can be found in the subclaims.

Da der neue Entzerrer in periodischen Zeitabständen jeweils für die Dauer des empfangenen Rahmenkennungsworts vom Empfangssignal abgekoppelt ist, hat ein Phasennachstellrauschen, das in diesen Intervallen auftritt, keinen fehlerverursachent Einfluß auf den Entzerrer und ist im Entzerrerausgangssignal nicht mehr vorhanden.Since the new equalizer is periodic for the Duration of the received frame code word is decoupled from the received signal a phase adjustment noise that occurs in these intervals does not cause an error Influence on the equalizer and is no longer present in the equalizer output signal.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den erfindungsgemäßen Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkopplung ohne einen vorgeschalteten linearen adaptiven Entzerrerteil und Fig. 2 den erfindungsgemäßen Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkopplung mit einem vorgeschalteten linearen adaptiven Entzerrerteil.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, for example explained. 1 shows the equalizer according to the invention with adaptive quantized Feedback without an upstream linear adaptive equalizer part and Fig. 2 the equalizer according to the invention with adaptive quantized feedback with a upstream linear adaptive equalization part.

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkoppluna mit einem adaptiven linearen Vorentzerrer und digitalen Prädiktor Das digitale Empfangssignal ist das Ausgangssignal einer nicht gezeigten Abtastschaltung, die jedes Signalelement, im folgenden Zeichen genannt, einmal abtastet und die im Abtasttakt aufeinanderfolgenden Abtastwerte X (i) zur Entzerrung des digitalen Empfangssignals bereitstellt. Der dazu und im übrigen zur gesamten Signalverarbeitung im Empfänger einschließlich der Entzerrung notwendige Abtasttakt wird in einer hier nicht gezeigten Synchronisationsschaltung vom digitalen Empfangssignal abgeleitet.3 shows the equalizer according to the invention with adaptive quantized Feedback with an adaptive linear pre-equalizer and digital predictor That digital received signal is the output signal of a sampling circuit (not shown), which each signal element, referred to below as the symbol, scans once and the im Sampling clock successive sampling values X (i) for equalization of the digital received signal provides. This and the rest of the signal processing in the receiver including the equalization necessary sampling clock is not shown here Synchronization circuit derived from the digital received signal.

Vom Entzerrereingang gelangen die Abtastwerte X(i) über einen Addierer 1, in dem sie durch die Ausgangswerte eines Rückkopplungsfilters 2 korrigiert werden, auf den Eingang eines Quantisierers 3. Dieser Quantisierer 3, bisweilen auch Entscheider genannt, entscheidet aufgrund des jeweiligen korrigierten Ahtastwertes darüber, welchen Ternärwert das gerade empfangene Zeichen hat. Zweckmäßigerweise erscheint dieser Ausgangs- Ternärwert ehenfalls in digitaler Form, d. h. es erscheint derjenige Abtastwert, den man bei einem unverzerrt empfangenen Zeichen erhalten würde. Die aufeinanderfolgenden Ausgangswerte des Quantisierers 3 bilden nun, nachdem sie in einem Code-Wandler 4 in die entsprechenden binären Signale umgesetzt worden sind, das entzerrte Ausgangssignal. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Quantisierers 3 in Form seiner aufeinanderfolgenden digitalen Werte dem Rückkopplungsfilter 2 und einem Korrelator 5 zugeführt, und das Filterausgangssignal wird, wie bereits erwähnt, im Addierer 1 dem Empfangssignal additiv überlagert.The sampled values X (i) arrive from the equalizer input via an adder 1, in which they are corrected by the output values of a feedback filter 2, to the input of a quantizer 3. This quantizer 3, sometimes also a decision maker called, decides on the basis of the respective corrected sample value, what ternary value the character just received has. Appropriately appears this output ternary value in digital form, i. H. the one appears Sample value that would be obtained if a character was received without distortion. the form successive output values of the quantizer 3 now after they are in a code converter 4 has been converted into the corresponding binary signals, the equalized output signal. At the same time, the output signal of the quantizer 3 to the feedback filter 2 in the form of its successive digital values and a correlator 5, and the filter output is, as before mentioned, in the adder 1 additively superimposed on the received signal.

Der Korrelator 5 dient dazu, durch Korrelation des Quantisiererausgangssignals mit einem Fehlersignal die Nachstellwerte für die Koeffizienten des Rückkopplungsfilter 2 zu ermitteln.The correlator 5 is used by correlating the quantizer output signal the readjustment values for the coefficients of the feedback filter with an error signal 2 to be determined.

Das Fehlersignal e(i) liefert eine Subtrahierschaltung 6, die das Quantisiererausgangssignal von seinem Eingangssignal subtrahiert.The error signal e (i) supplies a subtraction circuit 6, which Quantizer output signal is subtracted from its input signal.

Der bisher beschriebene bekannte Entzerrer weist nun gemäß der Erfindung eine Schalteinrichtung 7 auf, die in der Lage ist, vom Ausgangssignal des Quantisierers 3 auf das Ausgangssignal eines Speichers 9 umzuschalten, so daß während eines solchen, nicht gezeigten, Schaltzustandes das Ausgangssignal des Quantisierers 3 durch das Ausgangssignals des Speichers 9 ersetzt wird. Dieses im Speicher 9 gespeicherte Signal ist das gleiche Rahmenkennungswort wie das über den übertragungskanal in Abständen einer Rahmenperiode übertragene Rahmenkennungswort. Im Gegensatz zum übertragenen Rahmenkennungswort ist das im Speicher 9 gespeicherte Rahmenkennungswort jedoch frei von jeglichen Verzerrungen. Die Zeitpunkte, zu denen vom Ausgangssignal des Quantisierers 3 auf das empfangsseitig gespeicherte Rahmenkennungswort umgeschaltet wird, bestimmt eine Rahmenerkennung schaltung 8, welche die Umschaltung der Schalteinrichtung 7 für die Dauer des Empfangs eines Rahmenkennungswortes und das gleichzeitige Auslesen des Speicherinhalts 9 steuert.The known equalizer described so far now has according to the invention a switching device 7 which is able to use the output signal of the quantizer 3 to switch to the output signal of a memory 9, so that during such a not shown, switching state the output signal of the quantizer 3 by the Output signal of the memory 9 is replaced. This stored in memory 9 Signal is the same frame code word as that via the transmission channel in Frame code word transmitted at intervals of a frame period. In contrast to the transferred However, the frame code word stored in the memory 9 is the frame code word free from any distortion. The times at which the output signal of the Quantizer 3 switched to the frame code word stored at the receiving end is determined by a frame detection circuit 8, which the switching of the switching device 7 for the duration of the reception of a frame code word and the simultaneous readout of the memory content 9 controls.

Die Rahmenerkennungsschaltung 8ist keine zusätzliche Schaltung des Entzerrers, sondern sie ist empfangsseitig zur Ableitung des Abtasttaktes aus dem Empfangssignal und zur Bestimmung des Zeitmultiplexrahmens notwendig.The frame recognition circuit 8 is not an additional circuit of the Equalizer, but it is on the receiving side to derive the sampling clock from the Received signal and necessary to determine the time division multiplex frame.

Da das Rahmenkennungswort bisweilen auch als Rahmensynchronwort bezeichnet wird, kann der neue Ent ze r re r auch als synchronisierter Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkopplung bezeichnet werden.Since the frame code word is sometimes also referred to as a frame sync word the new equalizer can also be used as a synchronized equalizer with adaptive quantized feedback.

Während der Verwendung des Rahmensynchronworts anstelle des Quantisiererausgangssignals sind Entscheidungsfehler des Quantisierers 3 ausgeschlossen, so daß das Fehlersignal e(i) für die Dauer des Rahmenkennungsworts eine zuverlässige In- formation über die Verzerrung des übertragungskanals darstellt. Somit entfällt eine durch Entscheidungsfehler bedingte Fehlerfortpflanzung bei der Koeffizientennachstellungf die aufgrund der Erfindung ohne eine der übertragung vorausgehende Trainings- Impulsfolge rasch konvergiert. Zweckmäßigerweise wird im Korrelator ein stochastisches Gradientenverfahren angewendet.While using the frame sync word instead of the quantizer output decision errors of the quantizer 3 are excluded, so that the error signal e (i) a reliable in- formation represents about the distortion of the transmission channel. Thus one is omitted Error propagation caused by decision errors in the coefficient adjustment f due to the invention without a training pulse sequence preceding the transmission converges rapidly. A stochastic gradient method is expediently used in the correlator applied.

Der in Fig. 2 gezeigte Entzerrer unterscheidet sich nur dadurch von dem in Fig. 1 gezeigten, daß dem Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkopplung ein linearer adaptiver Entzerrerteil vorgeschaltet ist. Dieser lineare Entzerrerteil besteht aus einem Filter 10 und aus einem Korrelator 11, wobei der Korrelator 11 zur Ermittlung von Nachstellwerten für die Koeffizienten des Filters 10 das Eingangssignal X(i) mit dem vom Addierer 6 abgegebenen Fehlersignal e(i) korreliert. Ein solcher Entzerrer, der aus einem linearen Teil und einem entscheidungsrückgekoppelten Teil besteht, ist insbesondere für ein Empfangssignal mit starken Vererrungen vorteilhaft. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Entzerrer wird zur Bildung des Fehlersignals, das hier für den Korrelator 5 und den Korrelator 11 verwendet wird, zu Zeitpunkten des Empfangs eines Rahmenkennungsworts das empfangsseitig gespeicherte Rahmenkennungswort anstelle des Ausgangssignals des Quantisierers 3 verwendet.The equalizer shown in Fig. 2 differs only in this from that shown in Fig. 1 that the equalizer with adaptive quantized feedback a linear adaptive equalizer is connected upstream. This linear equalizer part consists of a filter 10 and a correlator 11, the correlator 11 the input signal to determine readjustment values for the coefficients of the filter 10 X (i) is correlated with the error signal e (i) output by the adder 6. Such a Equalizer consisting of a linear part and a decision feedback part is particularly advantageous for a received signal with strong distortions. As in the case of the equalizer shown in FIG. 1, the error signal that is used here for the correlator 5 and the correlator 11, at times of Receipt of a frame code word, the frame code word stored on the receiving side used instead of the output of the quantizer 3.

Der Entzerrer nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 gezeigten in erster Linie dadurch, daß der vorgeschaltete lineare adaptive Entzerrerteil außer dem Filter 10 und dem Korrelator 11 zur Fi lterkoeffizientennachstellung einen digitalen Prädiktor 12 enthält, der unter Verwendung eines hier nicht näher beschriebenen Schätzalgorithmus aus den Signalen X(i) und dem Fehlersingal e(i) die Signalelemente (Zeichen) des Empfangssignals schätzt und als Eingangsssignal für das Filter 10 bereitstellt. Die Vorausschätzung der Zeichen erfordert die Verwendung zweier Verzögerungsgiieder 13 und 14, die um so viele Zeichen verzögern, wie der digitale Prädiktor vorausschätzt. Ebenso wie beim Rückkopplungsfilter 2 wird nun auch bei diesem Filter 10 zu Zeitpunkten des Empfangs des Rahmenkennungswortes vom "normalen" Eingangssignal des Filters auf das Ausgangssignal des Speichers 9 umgeschaltet, in dem das dem Rahmenkennungswort gleiche, jedoch unverzerrte Wort gespeichert ist.The equalizer according to FIG. 3 differs from that shown in FIG primarily in that the upstream linear adaptive equalizer part except the filter 10 and the correlator 11 for filter coefficient adjustment a digital one Contains predictor 12 using one not described in detail here Estimation algorithm the signals X (i) and the error signal e (i) estimates the signal elements (characters) of the received signal and as the input signal for the filter 10 provides. Predicting the characters requires use two delay elements 13 and 14, which delay as many characters as the digital predictor. As with the feedback filter 2, now also with this filter 10 at the times of receipt of the frame code word from "normal" input signal of the filter switched to the output signal of the memory 9, in which the same but undistorted word is stored as the frame code word.

Diese Umschaltung besorgt eine von der Rahmenerkennungsschaltung gesteuerte Schalteinrichtung 15, die zu den genannten Zeitpunkten den Ausgang des Speichers 9 mit den Eingängen des Filters 10 und des Korrelators 11 verbindet.This switchover is carried out by one controlled by the frame recognition circuit Switching device 15, which at the times mentioned, the output of the memory 9 connects to the inputs of the filter 10 and the correlator 11.

Im "normalen" (gezeigten) Schaltzustand empfängt der Korrelator 11 an diesem zweiten Eingang kein Eingangssignal LeerseiteIn the “normal” (shown) switching state, the correlator 11 receives no input signal at this second input Blank page

Claims (4)

Patentansprüche Entzerrer mit adaptiver quantisierter Rückkopplung zur Entzerrung eines digitalen Empfangssignals, bei dem zur Nachstellung der Koeffizienten des digitalen Rückkopplungsfilters das Ausgangssignal des Quantisierers verwendet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einem Empfangssignal das in periodischen Zeitabständen ein bestimmtes Rahmenkennungswort enthält, zu Zeitpunkten des Empfangs des Rahmenkennungsworts ein diesem gleiches, empfangsseitig gespeichertes verzerrungsfreies Rahmenkennungswort statt des Ausgangssignals des Quantisierers (3) verwendet wird. Claims equalizer with adaptive quantized feedback for equalization of a digital received signal, in which for adjustment of the coefficients of the digital feedback filter uses the output signal of the quantizer it will be shown that in the case of a received signal the Contains a specific frame code word at periodic time intervals, at points in time of the reception of the frame code word is stored at the receiving end which is the same as this distortion-free frame code word instead of the output signal of the quantizer (3) is used. 2. Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen vorgeschalteten linearen adaptiven Entzerrertei 1 (10, 11) aufweist, zu dessen Koeffizientennachstellung ebenfalls das Ausgangssignal des Quantisierers (3) und zu Zeitpunkten des Empfangs des Rahmenkennungsworts das diesem gleiche empfangsseitig gespeicherte Wort verwendet wird. 2. Equalizer according to claim 1, characterized in that it has a upstream linear adaptive equalizer 1 (10, 11), for its coefficient adjustment also the output signal of the quantizer (3) and at times of reception of the frame code word uses the same word stored at the receiving end will. 3. Entzerrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschaltete lineare adaptive Entzerrerteil außer einem Filter (10) und einem zur Filterkoeffizientennachstellung dienenden Korrelator (11) einen digitalen PrädiMor (12) enthält, der die Filtereingangssignale liefert, und daß zu Zeitpunkten des Empfangs des Rahmenkennungswortes das diesem gleiche empfangsseitig gespeicherte Wort als Filtereingangssignal statt des Prädiktorausgangssignals und als zweites Eingangssignal des Korrelators (11) verwendet wird. 3. Equalizer according to claim 2, characterized in that the upstream linear adaptive equalizer part apart from a filter (10) and one for filter coefficient adjustment Serving correlator (11) contains a digital predictor (12), which the filter input signals delivers, and that at times of receipt of the frame code word the same word stored at the receiving end as the filter input signal of the predictor output signal and as the second input signal of the correlator (11) is used. 4. Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Speicher (9) zur Speicherung des Rahmenkennungsworts, eine erste Schalteinrichtung (7) zur Umschaltung vom Ausgang des Quantisierers (7) auf den Ausgang des Speichers (9) und eine zweite Schalteinrichtung (15) zur Verbindung des Ausgangs des Speichers (9) mit den Eingängen des Filters (10) und des Korrelators (11) des vorgeschalteten Entzerrerteils aufweist, und daß der Speicher (9) und die Schalteinrichtungen (7, 15) von einer Rahmenerkennungsschaltung (8) gesteuert werden.4. Equalizer according to claim 1 or 2, characterized in that it a memory (9) for storing the frame code word, a first switching device (7) to switch from the output of the quantizer (7) to the output of the memory (9) and a second switching device (15) for connecting the output of the memory (9) with the inputs of the filter (10) and the correlator (11) of the upstream Equalizer part, and that the memory (9) and the switching devices (7, 15) can be controlled by a frame recognition circuit (8).
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