DE4322033B4

DE4322033B4 - Vorrichtung für die Nachfilterung von Rauschen bei der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung

Info

Publication number: DE4322033B4
Application number: DE4322033A
Authority: DE
Inventors: Roy George Fremont Batruni
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2013-07-03
Also published as: SE9301955D0; DE4322033A1; FR2693611A1; US5327460A; SE9301955L

Abstract

Vorrichtung für die Ausführung einer Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung bei einem empfangenen Filtersignal x(n), resultierend aus einer Filterung eines übertragenen Signals in einem Vorwärtsfilter, wobei das übertragene Signal aus der Übertragung eines Eingangsignals über einen Übertragungskanal resultierte, welche Vorrichtung umfaßt:
einen Subtrahierschaltkreis für den Empfang des empfangsgefilterten Signals x(n) und Subtrahieren eines Repliksignals x'(n) von diesem zum Erzeugen eines Signals y(n);
Rauschfiltermittel für das Erzeugen eines korrigierten Signals y'(n) aus dem Signal y(n), wobei das korrigierte Signal y'(n) Rauschen umfaßt nach der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung mit einem gewünschten Spektrum und gewünschter Leistung;
eine Quantisierschaltung für den Empfang des korrigierten Signals y'(n) und zum Erzeugen eines zweiten Repliksignals s''(n) im Ansprechen auf das korrigierte Signal y'(n), wobei das zweite Repliksignal s''(n) eine Replik des Eingangssignals ist; und
Rückkopplungsfiltermittel für den Empfang des zweiten Repliksignals s''(n) und Erzeugen des Repliksignals x'(n) im Ansprechen darauf und zum Übertragen des Repliksignals x'(n) auf den...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Schaltungen für die Durchführung der Entscheidungs-Rückkopulungs-Entzerrung Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung für die Kompensation von Rauschkomponenten von Signalen, die der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung unterworfen werden.
Nachstehend werden die Ausdrücke "Rauschen nach Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung" und "Nach-DFE-Rauschen" im Sinne von Rauschkomponenten von Signalen benutzt, die der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung unterworfen werden (bevor oder nachdem die Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrungsoperation konvergiert hat).
Ebenso werden die Ausdrücke "Symbol" bzw. "Datensymbol" in dem Sinne benutzt, daß sie irgendeine Charakteristik eines Signal bezeichnen. Beispiele von Datensymbolen umfassen die Amplitude eines digitalen Spannungssignals (dessen Amplitude irgendeinen von einem Satz diskreter Werte haben kann), Phase eines elektrischen Stromsignals oder eine Amplitude einer Fourier-Komponente eines elektrischen Spannungsimpulses.
Ein inhärentes Problem bei der Übertragung von Daten über einen Kommunikationskanal besteht darin, daß die Verzerrung und zusätzliches Rauschen die Tendenz haben, mit dem ordnungsgemäßen Empfang der übermittelten Daten zu interferieren. Verzerrung während der Übertragung von Datenimpulsen verändert die empfangenen Datensymbole (beispielsweise die empfangene Impulsform jedes Datenimpulses). Dies führt dazu, daß jedes Symbol mit mehreren benachbarten Symbolen interferiert, was den Empfänger daran hindert, die Symbolerkennung durchzuführen und die Zeitlage wieder herzustellen. Zusätzliches Rauschen beeinträchtigt ebenfalls die Fähigkeit des Empfängers, zwischen empfangenen Symbolpegeln zu unterscheiden.
Konventionelle Empfängerfiltertechniken können der Verzerrung und zusätzlichen Rauscheffekten entgegenwirken, um eine gute Symbolentscheidungsfähigkeit zu schaffen. Beispielsweise umfaßt ein Typ von konventionellem Empfänger (in 1 gezeigt) ein lineares Vorwärtsfilter, gefolgt von einem nichtlinearen Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrer (DFE). Konventionelle DFE-Schaltungen sind nichtlinear infolge der darin vorgesehenen Quantisierschaltung, die die Symbolentscheidungen in der DFE-Rückkopplungsschleife ausführt.

Bei der konventionellen Schaltung nach 1 hat ein Eingangssignal s(n) eine Repräsentation s(z) in einer z-Domäne, wie in 1 angedeutet. (Der Parameter "n" kann die Zeit repräsentieren, und "z" kann die Frequenz repräsentieren.) Eingangssignalkoeffizienten s(z) breiten sich durch den Übertragungskanal aus, identifiziert als Filter 2, das eine z-Domänenübertragungsfunktion h(z) besitzt. Das Filter 2 hat typischerweise unbekanhte Charakteristiken. Nach der Ausbreitung durch den Übertragungskanal (d.h. nach Filterung durch Filter 2) wird das Eingangssignal gefiltert durch das Empfängerfilter 4, das eine z-Domänenübertragungsfunktion R(z) aufweist. Wie in 1 angedeutet, ist die kombinierte Übertragungsfunktion von Filter 2 und Empfängerfilter 4 A(z), und Koeffizienten "t(z)" sind die z-Domänenergebnisse der Kombination von Filtern 2 und 4 auf die Eingangskoeffizienten s(z).

Zusätzliches Rausches (in 1 als "u(z)" identifiziert ) gesellt sich typischerweise zu dem Eingangssignal während der Ausbreitung über dem Übertragungskanal. Um dieses Phänomen wiederzugeben, deutet 1 das Vorhandensein von Rauschen u(z) am Eingang des Empfängerfilters 4 an und identifiziert das Ansprechen von Filter 4 auf zusätzliches Rauschen u(z) als gefiltertes Rauschen "w(z)". Das kombinierte Ansprechen von Filter 4 auf Rauschen u(z) und das Ansprechen des Filters 2 auf Signal s(z) wird in 1 als "x(z)" identifiziert. Der kombinierte Ausgang x(z) unterliegt weiterer Verarbeitung (Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung) in den DFE-Komponenten 8, 10, 12 und 14 des Gerätes nach 1. Obwohl die 1 die Erzeugung von kombinierten Ausgängen x(z) durch Summation des gefilterten Rauschens w(z) mit dem Ausgang t(z) repräsentiert, versteht es sich, daß eine realitätsnahe Ausführung des Gerätes nach 1 ein einziges Filter 4 umfassen würde, dessen einziger Ausgang x(z) Komponenten w(z) und t(z) hat und daß eine physische Realisierung des Gerätes nach 1 nicht einen tatsächlichen Summierkreis aufweisen würde für das Aufsummieren von zwei getrennten Signalen (entsprechend w(z) und t(z)) zum Erzeugen des Ausgangs x(z).

Wie in 1 angedeutet, umfaßt die Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung des Ausgangs x(z) die Schritte der Verarbeitung der Ausgänge x(z) im Subtahierkreis 8, gefolgt von einer Verarbeitung des Ausgangs von Schaltkreis 8 im Quanitisierschaltkreis 10 und Subtraktionskreis 14 und Erzeugung von Rückkopplungskoeffizienten x'(z) im Filter 12 für die Subtraktion von Ausgangskoeffizienten x(z) im Subtrahierkreis 8.

Um die nachfolgende Beschreibung mehr definitiv zu machen, wird angenommen, daß das Eingangssignal s(n) ein Impuls ist, dessen Amplitude nur bestimmte diskrete Werte haben kann, d.h. die Amplitude von s(n) ist ein Glied eines Satzes von L diskreten Werten Q = {q₁, q₂, ...., q_L} für jeden Wert von "n". Im Ansprechen auf ein solches Eingangssignal hat das Ausgangssignal x(n) mit z-Domänenkoeffizienten x(z) die folgende Form:

worin die erste Summation das Signal t(n) repräsentiert, dessen z-Domänendarstellung t(z) ist, die zweite Summation das Rauschen w(n) repräsentiert, dessen z-Domänendarstellung w(z) ist, M die Anzahl von z-Domänenkoeffizienten der Übertragungsfunktion H(z) des Filters 2 ist und P die Anzahl von z-Domänenkoeffizienten der Übertragungsfunktion R(z) des Empfängerfilters 4 ist. Der erste Koeffizient a_os(n) der ersten Summation ist Indikativ für das Eingangssignal s(n). Die anderen Koeffizienten der ersten Summation repräsentieren Intersymbol-Interferenz. Die Koeffizienten r_k des Empfängerfilters 4 können adaptiv bestimmt werden oder durch irgendwelche festgelegten Kriterien, welche einen oder mehrere Impulsformcharakteristiken bestimmen.

Die Funktion der DFE-Schleifenkomponenten 8, 10, 12 und 14 der 1 besteht darin, die Intersymbol-Interferenz auszulöschen und die Symbolerkennung auszuführen zum Erzeugen einer Replik s'(n) des Eingangssignals s(n). Praktische Ausführungsformen dieser DFE-Schaltung werden die niedrigsten N z-Domänenkoeffizienten des Signals x(n) entzerren, wobei N < M + P ist, während das erste N der oben erwähnten Koeffizienten a_j approximiert wird. In solchen Ausführungsformen kann die DFE-Schaltung einen Teil, jedoch nicht die Gesamtheit des Ausgangs t(z) der kombinierten Filter 2 und 4 entzerren. Nachdem die DFE-Schaltung zu einer Endversion des Repliksignals s'(n) konvergiert hat, wird eine solche Endversion des Signals s'(n) die folgende Beziehung erfüllen: s'(n) – a_os(n) = e(n) = w(n). Mit anderen Worten weicht die Endversion des Signals s'(n) ab von einer skalierten Version des Eingangssignals s(n) um ein Fehlersignal e(n), wobei e(n) z-Domänenkoeffizienten e(z) besitzt, die e(z) = w(z) erfüllen, wobei w(z) die z-Domänenkoeffizienten des Ansprechens von Filter 4 auf zusätzliches Rauschen u(n) sind. Bevor die DFE-Schaltung die Konvergenz erreicht, liefert der Quantisierkreis 10 Ausgänge (während jeder Rückkopplungsiteration) in Form von Replikkoeffizienten s'(z), die ihrerseits den Schaltkreis 14 dazu bringen, Fehlerkomponenten e(z) eines Fehlersignals e(n) zu erzeugen, welche e(n) = v(n) + w(n) erfüllen, worin v(n) die restliche Intersymbol-Interferenz repräsentiert und w(n) ein gefiltertes additives Fehlersignal mit z-Domänenkoeffizienten w(z) ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der konventionellen

DFE-Schaltung 8, 10, 12 und 14 in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.

In der Subtrahierschaltung 8 werden. rückgekoppelte Koeffizienten x'(z), also Repliken von Koeffizienten x(z), erzeugt durch Filter 12 in noch zu beschreibender Weise, von dem Signal x(z) subtrahiert, um Differenzkoeffizienten y(z) = x(z) – x'(z) zu erzeugen. Der Quantisierschaltkreis 10 verarbeitet die Differenzkoeffizienten y(z) zum Erzeugen von Replikkoeffizienten s'(z), welche ein Repliksignal s'(n) definieren, dessen Wert ein Glied des Satzes {q_k; k = 1, 2, ..., L} ist, das sich dem Eingangssignal s(n) am besten annähert.

Replikkoeffizienten s'(z) werden von Koeffizienten y(z) in Subtrahierschaltung 14 subtrahiert, nachdem die Koeffizienten y(z) mit dem Koeffizienten a_o multipliert worden sind durch Mittel innerhalb der Schaltung 14, um die oben erwähnten Fehlerkoeffizienten e(z) zu erzeugen. In einer Ausführungsform, bei der das Filter 12 ein adaptives Filter ist, werden Replikkoeffizienten s'(z) und Fehlerkoeffizienten e(z) rückgekoppelt auf Filter 12. Im Ansprechen darauf wendet Filter 12 in adaptiver Weise erzeugte Transferfunktion A'(z) auf Koeffizienten x(z) an zum Erzeugen eines Satzes von Replikkoeffizienten x'(z) während jeder Iteration des DFE-Betriebs. Fehlerkoeffizienten e(z) können auf diese Weise verwendet werden, um die adaptive Konvergenz auszuführen und das kontinuierliche Anpassen der Koeffizienten innerhalb Filter 12.

In anderen Ausführungsformen, bei denen das Filter 12 eine vorbestimmte Transferfunktion A'(z) besitzt, angepaßt an die Transferfunktion A(z), werden nur die Koeffizienten s'(z) zum Filter 12 rückgekoppelt, und nur im Ansprechen auf die Koeffizienten s'(z) erzeugt das Filter 12 einen Satz von Replikkoeffizienten x'(z) während jeder Iteration des DFE-Betriebs.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Steuerung (Kompensation) der Fehlerkoeffizienten w(z), die noch verbleiben, nachdem die konventionelle Vorrichtung nach 1 konvergiert hat (wie oben erwähnt gilt bei Konvergenz e(z) = w(z)).

Sowohl vor wie auch nach der Konvergenz hängen das Leistungsspektrum und die Leistung eines Restfehlersignals, erzeugt während der DFE-Verarbeitung, nicht nur von den nicht entzerrten Kanalkoeffizienten v(z) ab, gefaltet mit dem Symbolalphabet {q_k}, sondern auch von empfängergefilterten Rauschkoeffizienten w(z), bei denen es sich um den Ausgang des Empfängerfilters 4 handelt in bezug auf zusätzliches Rauschen u(z). Der Erfinder hat die Wünschbarkeit der Steuerung der Koeffizienten w(z) erkannt, hauptsächlich wegen der nachstehenden Gründe.

Ein Empfangsfilter, wie das Filter 4 der 1, das verwendet wird zur Verarbeitung von Eingangsdaten, bei denen diese Eingangsdaten in einem Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrer verarbeitet werden, wird hier gelegentlich als "Vorwärtsfilter" bezeichnet. Ein Vorwärtsfilter wird typischerweise konstruiert zur Ausführung von Impulsformungsfunktionen, wie der Verringerung der Anstiegszeit jedes Eingangsimpulses, der empfangen wird zwecks Wiedergewinnung der Zeitlage oder Unterdrückung des Abklingens jedes Eingangsimpulses, der empfangen wird, zum Ermöglichen der Minimierung der Anzahl (N) von Koeffizienten eines Filters in einer DFE-Rückkopplungsschleife, beispielsweise Filter 12 der 1. Gewöhnlich ist es jedoch für ein praktisches Vorwärtsfilter nicht möglich, solche Impulsformungsziele zu erreichen, während gleichzeitig erwünschte Rauschfilterziele erreicht werden. Beispielsweise wird ein Hochpaß-Vorwärtsfilter, das die Anstiegsflanke eines empfangenen Impulses schärft, unerwünschterweise auch die Leistung des zugeordneten Rauschens erhöhen unter der Annahme, daß es sich um weißes Rauschen oder hochfrequentes Rauschen handelt.

Aus EP 294 895 B1 ist ein Entzerrer mit Entscheidungsrückkopplung bekannt, welcher über ein, durch einen Subtraktionsschaltkreis erzeugtes Fehlersignal sowohl das adaptive Vorwärts- als auch das adaptive rückgekoppelte Filter steuert.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Vorwärtsfilter (das mit einem Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrer zusammenarbeitet) zu schaffen mit einfachem Aufbau für das Erreichen der gewünschten Impulsform und -länge, während gleichzeitig das Restrauschen gesteuert wird, das während der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung vorhanden ist. Die Erfindung erreicht dies durch Filtern der Rauschkomponenten von Signalen, die der Entscheidungs-Rückkopplungs-Egalisierung unterworfen werden, beispielsweise zum Kompensieren bezüglich Rauschverstärkung, die unerwünschterweise aus der Impulsformung durch das Vorwärtsfilter resultierte.

Die Erfindung bezieht sich auf eine

Vorrichtung für die Kompensation von nach der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung vorliegendem Rauschen (nach DFE-Rauschen) während der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist ein Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrer mit einem Quantisierkreis und einem Rauschfiltermittel für die Steuerung des Spektrums und der Leistung der Nach-DFE-Rauschkomponente (e'(n)) des Signals (y'(n)), empfangen von dem Quantisierkreis. In einer Klasse von Ausführungsformen hat das Rauschfiltermittel eine Übertragungsfunktion B(z)/C(z) derart, daß die z-Domänenkoeffizienten e'(z) von Nach-DFE-Rauschen e'(n) die Beziehung erfüllen e'(z) = [B(z)/C(z)] e(z), worin e(z) die z-Domänenkoeffizienten des Rauscheingangs e(n) zu dem Rauschfiltermittel sind.

Die Rauschfiltermittel umfassen vorzugsweise zwei Filter, deren Übertragungsfunktionen B(z) bzw. C(z) sind. Die Koeffizienten von B(z) und C(z) werden so ausgewählt, daß sie das Spektrum und die Leistung des Nach-DFE-Rauschens steuern, das mit dem Signal y'(n) interferiert, das von dem Quantisierkreis empfangen wird. Einige Ausführungsformen verwenden einen Hilfsquantisierkreis zum Isolieren des Eingangsrauschens, empfangen von einem ersten Filter der Rauschfiltermittel, wobei das erste Filter eine Übertragungsfunktion B(z) = 1 + b₁(z)^–1 + b₂(z)^–2 + ... + b_n1(z)^–n1 aufweist, und ein zweites Filter der Rauschfiltermittel hat eine Übertragungsfunktion C(z) = 1 + c₁(z)^–1 + c₂(z)^–2 + ... + c_n2(z)^–n2. In anderen Ausführungsformen, die keinen Hilfsquantisierkreis zum Isolieren des von dem ersten Filter empfangenen Eingangsrauschens verwenden, hat das erste Filter die Übertragungsfunktion zB'(z) = b₁ + b₂(z)^–1 + ... + b_n1(z)^–(n1)+1 und das zweite Filter hat die Übertragungsfunktion C'(z) = c_o + c₁(z)^–1 + c₂(z)^–2 + ... + c_n2(z)^–n2.

1 ist ein Blockdiagramm einer konventionellen Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrungsschaltung.

2 ist ein Schaltungsdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltkreises nach der Erfindung.

3 ist ein Schaltungsdiagramm einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Schaltkreises nach der Erfindung.

4 repräsentiert ein Eingangssignal (das der Übertragung über einen Übertragungskanal unterworfen wurde) des Typs, wie er gemäß der Erfindung verarbeitet werden kann.

5 repräsentiert erfaßte Symbolwerte, die erzeugt wurden durch Verarbeitung des Eingangssignals der 4 in einem Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrer.

6 repräsentiert Restrauschen, herrührend von der Verarbeitung des Eingangssignals der 4, in einem konventionellen Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrer.

7 repräsentiert das Leistungsspektrum des Restrauschens der 6.

8 repräsentiert Restrauschen, herrührend von der Verarbeitung des Eingangssignals der 4 in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrers.

9 repräsentiert das Leistungsspektrum des Restrauschens der 8.

10 repräsentiert Restrauschen, herrührend von der Verarbeitung des Eingangssignals der 4 in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrers.

11 repräsentiert das Leistungsspektrum des Restrauschens der 10.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Der Subtrahierschaltkreis 8 der 2, der identisch ist mit dem Subtrahierschaltkreis 8 der 1, empfängt denselben Satz von z-Domänenkoeffizienten x(z) wie empfangen durch den Subtrahierschaltkreis 8 der 1. Demgemäß repräsentieren Koeffizienten x(z) den Ausgang eines Vorwärtsfilters mit der Übertragungsfunktion R(z) bezüglich eines Signals mit den folgenden zwei Komponenten: Signal s(n), dessen Wert ein Glied des Satzes {q_k; k = 1, 2, ... L} für jeden Parameter n ist und das über einen Übertragungskanal mit der Übertragungsfunktion H(z) ausgebreitet worden ist, sowie Rauschen u(n).
Der Hilfsquanitisierschaltkreis 30 (manchmal als "Hilfszerleger 30'' bezeichnet) und der Subtrahierschaltkreis 32 sind identisch mit entsprechenden Schaltkreisen 10 bzw. 14 der 1. Der Hilfsquantisierkreis 30 empfängt dieselben Koeffizienten y(z) wie sie von dem Quantisierkreis 10 in 1 empfangen werden und führt die Symbolentscheidung bezüglich Koeffizienten y(z) aus zum Erzeugen derselben Replikkoeffizienten s'(z) wie erzeugt vom Quantisierkreis 10 der 1. Der Subtrahierkreis 32 subtrahiert Koeffizienten s'(z) von den Koeffizienten y(z) zum Erzeugen derselben Fehlerkoeffizienten e(z) wie sie von dem Subtrahierkreis 14 der 1 erzeugt werden.
Das Fehlersignal e(n), festgelegt durch die Koeffizienten e(z), wird dann vom Rauschfilter 34 gefiltert, das die Übertragungsfunktion B(z) aufweist, zum Erzeugen gefilterter Rauschkoeffizienten e1(z) = B(z)e(z). In einer Ausführungsform, in der die Transferfunktion B(z) die Form hat: B(z) = b1(z)–1 + b2(z)–2 + ... + bn1(z)–n1, hat das n-Domänensignal e1(n), definiert durch die Koeffizienten e1(z) die Form:
Die Koeffizienten e1(z), erfaßt am Ausgang des Rauschfilters 34, werden zu den Koeffizienten y(z) aus Schaltkreis 8 addiert innerhalb des Additions/Subtraktionsschaltkreises 28, um eine Kompensation bezüglich des Rauschens in den Koeffizienten y(z) zu erreichen.
Ein zweiter Satz von gefilterten Koeffizienten e2(z) wird subtrahiert von den Koeffizienten y(z) in dem Additions/Subtraktionsschaltkreis 28, während entsprechende Koeffizienten e1(z) addiert werden zu Koeffizienten y(z) in demselben zum Erzeugen von Koeffizienten y'(z), die aus dem Schaltkreis 28 ausgegeben werden. Gefilterte Fehlerkoeffizienten e2(z) werden in folgender Weise erzeugt: Der Ausgang y'(z) des Schaltkreises 28 wird empfangen von dem Quantisierkreis 20 und Subtrahierkreis 24. Der Quantisierkreis 20 und Subtrahierkreis 24 sind identisch zu entsprechenden Kreisen 10 bzw. 14 der 1. Der Quantisierkreis 20 führt eine Symbolentscheidungsoperartion an den Koeffizienten y'(z) aus zum Erzeugen von Replikkoeffizienten s''(z). Replikkoeffizienten s''(z) definieren ein Repliksignal s''(n), dessen Wert ein Glied des Satzes {q_k; k = 1, 2, ..., L} ist, das am besten das Eingangssignal s(n) annähert.
Replikkoeffizienten s''(z) werden rückgekoppelt auf Filter 22. Im Ansprechen darauf erzeugt Filter 22 Repliken x'(z) von Koeffizienten x(z). Der Quantisierkreis 20 und Filter 22 erzeugen einen Satz von Koeffizienten s''(z) bzw. x'(z) während jeder einer Anzahl von Iterationen. Die Iterationen werden fortgesetzt, bis der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrungsprozeß konvergiert.
Die Replikoffizienten s''(z), erzeugt während jeder Iteration, werden subtrahiert von Koeffizienten y'(z) im Subtraktionskreis 24 (nachdem die Koeffizienten y'(z) mit Koeffizient a_o multipliziert worden sind) zum Erzeugen von Fehlerkoeffizienten e'(z) (Nach-DFE-Rauschkoeffizienten). Das resultierende Nach-DFE-Rauschsignal e'(n) mit z-Domänenkoeffizienten e'(z) wird gefiltert vom Rauschfilter 36, das die Übertragungsfunktion C(z) aufweist zum Erzeugen gefilterter Rauschkoeffizienten e2(z) = C(z)e'(z). In einer Ausführungsform, in der die Transferfunktion C(z) die Form hat: C(z) = cl(z)–1 + c2(z)–2 + ... + cn2(z)–n2,
hat das n-Domänensignal e2(n) mit den Koeffizienten e2(z) die Form:
Die Koffizienten e2(z), ausgegeben vom Rauschfilter 36 während jeder DFE-Iteration, werden subtrahiert von den Koeffzienten y(z) im Addier/Subtrahierkreis 28, während die oben beschriebenen Koeffizienten e1(z) den Koeffizienten y(z) in Kreis 28 addiert werden.
Im Ergebnis wird ein Signal y'(n) mit den z-Domänenkoeffizieten y'(z) vom Schaltkreis 28 ausgegeben. Das Signal y'(n) hat die Form y'(n) = y(n) + e1(n) – e2(n) = aos(n) + e'(n),worin das Nach-DFE-Rauschen e'(n) die Form hat:
In der z-Domäne erfüllen die Komponenten e'(z) entsprechend dem Nach-DFE-Rauschen e'(n) die Gleichung e'(z) = [B(z)/C(z)] e(z).
Die Koeffizienten der Transferfunktionen B(z) und C(z) sind so gewählt, daß das Spektrum und die Leistung des Rauschens (e'(n)) gesteuert werden, das mit dem Signal y'(n), empfangen von dem Quantisierkreis 20, interferiert.
Man betrachtet den Fall, daß der Rauschprozeß e(z) genau angenähert werden kann durch weißes Rauschen e_w(z), das ein Filter E(z) beaufschlagt, in welchem Falle: e(z) = e_w(z)E(z) = e_w(z)E_N(z)/E_p(z), und e'(z) = e_w(z)[E_N(z)B(z)]/[E_D(z)C(z). In diesem Falle, wenn B(z) und C(z) ausgewählt werden, um die Beziehung B(z) = E_D(z) und C(z) = E_N(z) zu erfüllen, dann wird e' (z) erfüllen e'(z) = e_w(z). Auf diese Weise wird der Nach-DFE-Rauschanteil des Signals y'(n) vollständig geweißt in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Bei Kenntnis der Charakteristiken des Rauschens e(z) können Fachleute ahne weiteres Rauschfilter 34 und 36 (in der Ausführungsform nach 2) auslegen oder auswählen, welche entsprechende Übertragungsfunktionen B(z) und C(z) aufweisen, um unerwünschten Spektralanteilen und Leistungen des Rauschens e(z) entgegenzuwirken. Alternativ sind die Filter 34 und 36 adaptive Filter bei einer Klasse von Ausführungsformen der Erfindung, die besonders geeignet ist, um potentiell unerwünschten, jedoch a priori unbekannten Spektralanteilen und Leistungen des Rauschens e(z) entgegenzuwirken.
In einer Klasse von Ausführungsformen der 2 sind B(z) = 1 + b₁(z)^–1 + b₂(z)^–2 + ... + b_n1(z)^–n1 und C(z) = 1 + c₁(z)^–1 + c₂(z)^–2 + ... + c_n1(z)^–n1 und die Koeffizienten b_i und c_i sind ausgewählt zum Steuern des Spektrums und der Leistung des Rauschens e'(n). Die Beschränkung, daß der erste Koeffizient jeder Übertragungsfunktion B(z) und C(z) gleich eins ist, beschränkt den Grad der Steuerung, der durch die Filter 34 und 36 ausgeübt werden kann. Wenn c₁ bis e_n2 gleich null sind, so daß die Übertragungsfunktion C(z) = 1 ist, wirken die Filter B(z) und C(z) zusammen mit finitivem Impulsansprechen (fir), wobei B(z)/C(z) = B(z) ist. Wenn b₁ bis b_n1 gleich null sind, so daß die Transferfunktion B(z) = 1 ist, wirken die Filter B(z) und C(z) zusammen als ein Filter mit infinitem Impulsansprechen B(z)/C(z) = 1/C(z). In diesem letzteren Falle kann der Hilfsquantisierkreis 30 weggelassen werden, wie in der Ausführungsform nach 3, die unten zu erörtern ist.
In dem Falle, daß der DFE-Schwanz gleiche Länge aufweist mit dem Empfangskanalschwanz (d.h. wenn N = M + P, wobei Filter 22 N Koeffizienten aufweist und x(z) ein Satz von M + P Koeffizienten ist), dann ist die Vorrichtung nach 2 in der Lage, alle Intersymbol-Interferenzen auszulöschen. Wenn in diesem Falle die Schaltung nach 2 die Konvergenz erreicht hat, erfüllen die Restrauschkomponenten e(z) die Beziehung e(z) = w(z) = u(z)R(z), worin w(z), u(z) und R(z) oben unter Bezugnahme auf 1 definiert wurden. Deshalb ergibt sich e'(z) = u(z)R(z) [B(z)/C(z)], und die Koeffizienten der Filter 34 und 36 sollten so gewählt werden, daß sie C(z) = R(z) und B(z) = 1 erfüllen, um vollständiges Entfernen der gesamten Rauschverstärkung zu ermöglichen, die durch das Empfänger(Vorwärts)-Filter R(z) eingeführt worden sind.
Wenn allgemein n und z Zeit bzw. Frequenz entsprechen und das Rauschen e(z) aus niedrigfrequenten Komponenten besteht, dann sollten die Koeffizienten der Filter 34 und 36 so gewählt werden, daß die Filter 34 und 36 gemeinsam als ein Hochpaßfilter B(z)/C(z) arbeiten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird als nächstes unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der Subtrahierkreis 8 der 3, der identisch ist mit dem Subtrahierkreis 8 der 1, empfängt denselben Satz von z-Domänenkoeffizienten x(z) wie von dem Subtrahierkreis 8 der 1 und 2 empfangen wird. Diese Koeffizienten x(z) repräsentieren den Ausgang eines Vorwärtsfilters mit der Übertragungsfunktion R(z) bezüglich eines Signals mit den folgenden beiden Komponenten: ein Signal s(n), dessen Wert für jeden Parameter n ein Glied des Satzes von diskreten Werten {g_k; k = 1, 2, ..., L} ist und das über einen Übertragungskanal mit der Übertragungsfunktion H(z) übertragen worden ist, und Rauschen u(n).
In 3 entsprechen der Addier/Subtrahierkreis 28, der Quantisierkreis 20, der Subtrahierkreis 24 und Filter 22 den identisch bezeichneten Komponenten in 2.
In 3 hat das Filter 40 die Übertragungsfunktion 1/z und führt demgemäß eine Phasenverzögerung für das an seinem Eingang empfangene Signal ein. Das Filter 40 filtert Koeffizienten y(z) und liefert die resultierenden gefilterten Koeffizienten an Subtrahierkreis 42. Kreis 42 subtrahiert das Repliksignal mit Koeffizienten s''(z) von dem Quantisierkreis 20, von dem Signalausgang des Filters 40 zum Erzeugen eines Rauschsignals e(n) mit Koeffizienten e(z). Das Rauschsignal e(n), hier manchmal als Fehlersignal bezeichnet und bestimmt durch die Koeffizienten e(z), wird dann gefiltert durch das Rauschfilter 44. Filter 44 hat die Übertragungsfunktion zB'(z) = b1 + b2(z)–1 + ... + bn1(z)–(n1)+1.
Die gefilterten Rauschkoeffizienten, erfaßt am Ausgang des Filters 44, sind e1(z) = zB'(z)e(z) = b1e(z) + b2(z)–1e(z) + . .. + bn1(z)–(n1)+1e(z).
Die Koeffizienten e1(z), erfaßt am Ausgang des Rauschfilters 44, werden den Koeffizienten y(z) von Kreis 8 addiert mittels des Addier/Subtrahierkreises 28.
Ein zweiter Satz von gefilterten Fehlerkoeffizienten e2(z) wird subtrahiert von den Koeffizienten y(z) im Addier/Subtrahierkreis 28, während entsprechende Koeffizienten e1(z) den Koeffizienten y(z) in diesem addiert werden zum Erzeugen von Koeffizienten y'(z), die vom Kreis 28 ausgegeben werden. Gefilterte Fehlerkoeffizienten e2(z) werden in folgender Weise erzeugt.
Der Ausgang y'(z) des Kreises 28 wird empfangen von Quantisierkreis 20 und Subtrahierkreis 24. Der Quantisierkreis 20 führt eine Symbolentscheidungsoperation auf die Koeffizienten y'(z) aus zum Erzeugen von Replikkoeffizienten s''(z). Replikkoeffizienten s''(z) definieren ein Repliksignal s''(n), dessen Wert ein Glied des Satzes {q_k; k = 1, 2, ..., L} ist, das am besten sich dem Eingangssignal s(n) annähert.
Replikkoeffizienten s''(z) werden rückgekoppelt auf Filter 22. Im Ansprechen darauf erzeugt Filter 22 Repliken x'(z) der Koeffizienten x(z). Der Quantisierkreis 20 und Filter 22 erzeugen einen Satz von Koeffizienten s''(z) bzw. x'(z) während jeder einer Anzahl von Iterationen. Die Iterationen werden fortgesetzt, bis der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrungsprozeß konvergiert.
Die Replikkoeffizienten s''(z), erzeugt während jeder Iteration, werden von Koeffizienten y'(z) im Subtrahierkreis 24 subtrahiert, nachdem die Koeffizienten y'(z) mit Koeffizient a_o multipliziert worden sind, zum Erzeugen von Fehlerkoeffizienten e(z). Das resultierende Nach-DFE-Rauschsignal e'(n) mit z-Domänenkoeffizienten e'(z) wird vom Rauschfilter 46 gefiltert, das eine Übertragungsfunktion C'(z) aufweist zum Erzeugen von gefilterten Rauschkoeffizienten e2(z) = C'(z)e'(z). Die Übertragungsfunktion C'(z) hat vorzugsweise die Form C'(z) = c0 + c1(z)–1 + c2(z)–2 + ... + cn2(z)–n2.
Bei Kenntnis der Charakteristiken des Rauschens e(z) kann ein Fachmann ohne weiteres die Rauschfilter 44 und 46 auslegen oder auswählen (in der Ausführungsform nach 2), welche entsprechende Übertragungsfuntkionen zB'(z) und C'(z) aufweisen, um unerwünschten Spektralanteilen und -leistungen des Rauschens e(z) entgegenzuwirken. Alternativ sind die Filter 44 und 46 adaptive Filter in einer Klasse von Ausführungsformen der Erfindung, die besonders brauchbar ist, um unerwünschten, jedoch a priori unbekannten Spektralanteilen und -leistungen des Rauschens e(z) entgegenzuwirken.
Es sei beispielsweise angenommen, daß das Gerät nach 1 ausgelegt ist, um die ANSI T1.601-1988 Loop 1 Norm zu erfüllen und daß das Gerät am Subtrahierkreis 8 das Signal x(n) empfängt, das in 4 dargestellt ist, bei dem es sich um ein konventionelles 2B1Q-Kodesignal handelt. Im Ansprechen darauf wird das Gerät Koeffizienten s'(z) ausgeben, die die erfaßten Symbole, dargestellt in 5, bestimmen und Rauschkoeffizienten e(z), welche das Restrauschen e(n), dargestellt in 6, bestimmen. Das Signal/Rauschverhältnis beträgt 21,58 dB. Das Restrauschen aus 6 hat das Leistungsspektrum, das in 7 gezeigt ist, das hochfrequenten Komponenten mit höherer Leistung als niederfrequente Komponenten aufweist.
Es sei als nächstes angenommen, daß das Gerät aus dem vorhergehenden Absatz in Übereinstimmung mit der Erfindung modifiziert wird, um die Komponenten 28, 30, 32, 34 und 36 in der Schaltung nach 2 zu umfassen. Es sei ferner angenommen, daß die Übertragungsfunktionen B(z) und C(z) der Filter 34 bzw. 36 so gewählt sind, daß c₁ bis c_n2 null sind, b₁ = 0,25 und b₂ bis b_n1 gleich null, so daß die Filter B(z) und C(z) zusammenwirken als ein Filter mit endlichem Impulsverhalten B(z)/C(z) = 1 + 0,25/z. Tests dieser Ausführungform der Erfindung haben im Ansprechen auf das Eingangssignal der 4 zu denselben erkannten Symbolen, die in 5 dargestellt wurden, geführt mit Restrauschen e'(n), wie in 8. Das resultierende Signal/Rauschverhältnis wird auf 22,51 dB verbessert, und das Restrauschen der 8 hat das Leistungsspektrum, das in 9 dargestellt ist (das in wünschenswerter Weise flacher ist als das nach 7).
In einer Abwandlung der Ausführungsform aus dem vorhergehenden Absatz waren die Übertragungsfunktionen B(z) und C(z) der Filter 34 bzw. 36 so gewählt, daß b₁ bis b_n1 gleich null waren, c₁ = (–(0,25) und c₂ bis c_n2 gleich null, so daß die Filter B(z) und C(z) zusammenwirken als ein Filter mit unendlichem Impulsansprechverhalten: B(z)/C(z) = 1/[1 – 0,25/z].
Tests dieser Ausführungsform der Erfindung im Ansprechen auf das Eingangssignal der 4 haben zu den gleichen erkannten Symbolen geführt wie in 5 gezeigt, wobei das Restrauschen e'(n) wie in 10 dargestellt war. Das resultierende Signal/Rauschverhältnis wird auf 22,4 dB verbessert, und das Restrauschen der 10 hat das in 11 dargestellte Leistungsspektrum, das in wünschenswerter Weise flacher ist als das der 7.

Claims

Vorrichtung für die Ausführung einer Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung bei einem empfangenen Filtersignal x(n), resultierend aus einer Filterung eines übertragenen Signals in einem Vorwärtsfilter, wobei das übertragene Signal aus der Übertragung eines Eingangsignals über einen Übertragungskanal resultierte, welche Vorrichtung umfaßt: einen Subtrahierschaltkreis für den Empfang des empfangsgefilterten Signals x(n) und Subtrahieren eines Repliksignals x'(n) von diesem zum Erzeugen eines Signals y(n); Rauschfiltermittel für das Erzeugen eines korrigierten Signals y'(n) aus dem Signal y(n), wobei das korrigierte Signal y'(n) Rauschen umfaßt nach der Entscheidungs-Rückkopplungs-Entzerrung mit einem gewünschten Spektrum und gewünschter Leistung; eine Quantisierschaltung für den Empfang des korrigierten Signals y'(n) und zum Erzeugen eines zweiten Repliksignals s''(n) im Ansprechen auf das korrigierte Signal y'(n), wobei das zweite Repliksignal s''(n) eine Replik des Eingangssignals ist; und Rückkopplungsfiltermittel für den Empfang des zweiten Repliksignals s''(n) und Erzeugen des Repliksignals x'(n) im Ansprechen darauf und zum Übertragen des Repliksignals x'(n) auf den Subtrahierschaltkreis.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Rauschfiltermittel umfaßt: ein erstes Isoliermittel für das Isolieren von Rauschkomponenten aus dem Signal y(n); ein erstes Rauschfilter mit einer ersten Übertragungsfunktion zum Erzeugen eines ersten Rauschkompensationssignals e1(n) durch Filtern der Rauschkomponenten des Signals y(n); ein zweites Isoliermittel zum Isolieren von Rauschkomponenten des korrigierten Signals y'(n); ein zweites Rauschfilter mit einer zweiten Übertragungsfunktion zum Erzeugen eines zweiten Rauschkompensationssignals e2(n) durch Filtern der Rauschkomponenten des korrigierten Signals y'(n); und Mittel zum Kombinieren des ersten Rauschkompensationssignals e1(n) und des zweiten Rauschkompensationssignals e2(n) mit dem Signal y(n), wodurch das korrigierte Signal y'(n) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem das erste Isoliermittel umfaßt: eine Hilfsquantisierschaltung für den Empfang des Signals y(n) und zum Erzeugen eines dritten Repliksignals s'(n) aus diesem; und Mittel für die Verarbeitung des Signals y(n) und des dritten Repliksignals s'(n) zum Erzeugen der Rauschkomponenten des Signals y(n).
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die erste Übertragungsfunktion die Form B(z) = 1 + b₁(z)^–1 + b₂(z)^–2 + ... + b_n1(z)^–n1 und die zweite Übertragungsfunktion die Form C(z) = 1 + c₁(z)^–1 + c₂(z)^–2 + ... + c_n2(z)^–n2 haben, worin b₁, b₂, ..., b_n1, c₁, c₂, ..., und c_n2 konstante Werte sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das erste Isoliermittel umfaßt: ein Phasenverzögerungsfilter für den Empfang des Signals y(n) und Erzeugen von diesem gegenüber phasenverzögerten Signalen; und Mittel für die Verarbeitung des phasenverzögerten Signals und des zweiten Repliksignals s''(n) zum Erzeugen der Rauschkomponenten des Signals y(n).
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Phasenverzögerungsfilter eine Übertragungsfunktion besitzt der Form 1/z, die erste Übertragungsfunktion die Form zB'(z) = b₁ + b₂(z)^–1 + ... + b_n1(z)^–(n1)+1 und die zweite Übertragungsfunktion die Form C'(z) = c₀ + c₁(z)^–1 + c₂(z)^–2 + ... + c_n2(z)^–n2 aufweisen, worin b₁, b₂, ..., b_n1, c₁, c₂, ..., und c_n2 konstante Werte sind.