DE60124870T2

DE60124870T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Implementieren einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad

Info

Publication number: DE60124870T2
Application number: DE60124870T
Authority: DE
Inventors: Janne Väänänen
Original assignee: Tellabs Oy
Current assignee: Infinera Oy
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: CN1425240A; EP1258120A1; AU2001240710A1; US7203230B2; JP4672229B2; ATE347219T1; JP2003524337A; FI20000398A; WO2001063868A1; US20030091111A1; CN1201537C; FI20000398A0; EP1258120B1; MXPA02008140A; FI108265B; DE60124870D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß der Präambel von Patentanspruch 1 zum Implementieren einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad, wobei der Datenübertragungskanal ein Stoppband (oder Stoppbänder) im Signalspektrum aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System gemäß Patentanspruch 6 zum Ausführen einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad, dessen Datenübertragungskanal ein Stoppband (oder Stoppbänder) im Signalspektrum aufweist, und ferner einen Sender gemäß Patentanspruch 11 und einen Empfänger gemäß Patentanspruch 13.
Im nachstehenden Text zum Beschreiben des Stands der Technik und der Merkmale der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Abkürzungen verwendet:

CAP: Trägerlose Amplituden-/Phasenmodulation
DFE: Entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer
FFE: Feedforward-Entzerrer
LMS: Least-Mean-Square (Kleinstes mittleres Quadrat)
PAM: Pulsamplitudenmodulation
QAM: Quadraturamplitudenmodulation
RX: Empfänger
TX: Sender
TML: Tomlinson-Harashima-Vorcodierer

Für Verbindungen zu Teilnehmeranschlüssen werden Kupferdrahtleitungen für Datenübertragungen mit immer höheren Geschwindigkeiten verwendet. Möglicherweise werden die Daten übertragungsraten auf einige zehn Megabit pro Sekunde oder mehr erhöht. Hierbei wird die Bandbreite des modulierten Signals in der Größenordnung von 10 MHz liegen.
Wenn die Modulationsbandbreite den Megahertzbereich erreicht, führen verschiedenartige Funkfrequenzinterferenzen zu Problemen, insbesondere wenn Freileitungen für Verbindungen zu Teilnehmeranschlüssen verwendet werden. Auch der Modemempfänger (RX) kann durch Interferenz von Funkstationen beeinflusst werden, die Rundfunksignale übertragen, und durch Amateurfunkstationen, deren Funkfrequenzübertragungen durch Freileitungen aufgefangen werden können und eine sogenannte Quer- oder Transversalinterferenzsignalkomponente im verdrillten Leitungspaar erzeugen und dadurch den Empfänger der Modemverbindung auf eine Interferenz verursachende Weise erreichen können. Umgekehrt kann die Modemverbindung den Rundfunkempfang oder den Empfang an einer Amateurfunkstation stören, weil das Leistungsspektrum des sich entlang des Paarkabels ausbreitenden modulierten Signals Energie in den vorstehend erwähnten Funkfrequenzbändern enthält und ein Teil dieser Energie zur Umgebung abgestrahlt wird.
Die durch den Sender (TX) der Modemverbindung verursachte Funkfrequenzinterferenz kann durch Filtern des Leistungsspektrums des Modemausgangssignals eliminiert werden, so dass es keine Frequenzbänder enthält, die mit denjenigen übereinstimmen, die Interferenz ausgesetzt sind. Die hierfür erforderlichen Bandstoppfilter können unter Verwendung analoger und/oder digitaler Techniken implementiert werden. Die über das Kabel zur Modemempfangsschaltung eingekoppelte Funkfrequenzinterferenz kann durch Bereitstellen geeigneter Bandstoppfilter im Empfänger (RX) herausgefiltert werden, die unter Verwendung analoger und/oder digitaler Techniken implementiert werden können.
In schnellen Modems wird die Signalverarbeitung im Allgemeinen digital ausgeführt, wobei das Empfangssignal zunächst durch einen Analog/Digital- (A/D) Wandler in ein digitales Format umgewandelt wird. Weil der Pegel der Funkfrequenzinterferenzemission im Vergleich zum empfangenen Datensignal hoch sein kann, ist es für eine optimale Ausnutzung des Dynamikbereichs des A/D-Wandlers vorteilhaft, die Funkfrequenzinterferenz durch Bandstoppfilter, die mit Hilfe analoger Techniken realisiert werden und der A/D-Umwandlungsstufe vorgeschaltet sind, mindestens in einem gewissen Grad zu eliminieren.
Auf einer Modemverbindung verursacht der Signalübertragungspfad (Kabel, Leitungstransformatoren, Filter, usw.) eine Amplituden- und Phasenverzerrung bezüglich des Signals, die im Allgemeinen durch im Empfänger, im Sender oder teilweise im Empfänger und im Sender angeordnete Entzerrer unterdrückt wird. Im Empfänger und/oder im Sender dieser Kommunikationseinheiten verwendete Bandstoppfilter sind hinsichtlich der Signalverzerrung besonders problematisch, weil die Filter ein signaleliminierendes Stoppband (oder Stoppbänder) im Signalspektrum erzeugen, wodurch auch die Übertragung bestimmter Frequenzkomponenten des Datensignals blockiert oder wesentlich geschwächt wird. In der nachstehenden Diskussion wird angenommen, dass die im Empfänger, im Sender oder teilweise im Empfänger und im Sender angeordneten Bandstoppfilter einen Teil des Übertragungskanals bilden.
Gemäß einer Kanalentzerrungstechnik, die normalerweise in auf einem linearen Modulationssystem (PAM, QAM, CAP) basierenden Modems verwendet wird, werden ein adaptiver linearer Entzerrer (FFE) und ein adaptiver rückgekoppelter Entzerrer verwendet. Wenn der rückgekoppelte Entzerrer im Empfänger angeordnet ist, wird er als entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer (DFE) bezeichnet, und wenn er im Sender angeordnet ist, wird er als Tomlinson-Harashima-Vorcodierer (TML) bezeichnet. Das System kann auch sowohl den DFE als auch den TML aufweisen. Außerdem kann der lineare Entzerrer im Empfänger, im Sender oder ein Teil davon im Sender und ein anderer Teil im Empfänger angeordnet sein.
Eine alternative Lösung für die vorstehend erwähnte Kombination aus einem linearen Entzerrer und einem rückgekoppelten Entzerrer zum Handhaben einer Kanalverzerrung ist in der US-A-5263033 beschrieben. Diese Lösung basiert auf einem Kanalmodell und einem auf einem Viterbi-Algorithmus basierenden Maximum-Likelihood-Detektor. Die Kanalschätzung wird durch eine Blind-Training-Lösung erhalten, in der Faltungen eines Versuchskanalmodells und mögliche Symbolsequenzen verglichen werden, die zu einem Ausgang eines (realen) Kanals übertragen werden können. Das Versuchskanalmodell wird mit Hilfe einer Trellis-Suchverarbeitung optimiert. Wenn eine Länge einer Impulsantwort des Kanals im wesentlichen N Symbole beträgt, und wenn jedes Symbol M mögliche Werte hat, beträgt die Gesamtzahl möglicher Sequenzen SN M^N. Wenn der Kanal Bandstoppfilter aufweist, ist die Impulsantwort des Kanals typischerweise ziemlich lang, sie kann sogar mehr als einhundert Symbole betragen. D.h., dass die Gesamtzahl möglicher Sequenzen SN so hoch wird, dass das Verfahren für Situationen unpraktisch ist, in denen der Kanal ein oder mehrere Bandstoppfilter aufweist. Eine Maximallänge der in der US-A-5263033 dargestellten exemplarischen Kanalimpulsantworten beträgt fünf Symbole.
Nachstehend wird ein digitaler Kommunikationskanal hinsichtlich der Trainingsphase seiner adaptiven Entzerrer untersucht. Der für den Kanal verwendete Leitungscode kann entweder einer Quadraturamplitudenmodulation (QAM) oder einer trägerlosen Amplituden- und Phasenmodulation (CAP) entsprechen. 1 zeigt ein Modell für ein durch herkömmliche Techniken implementiertes System, wobei der Empfänger einen adaptiven linearen Entzerrer (FFE) und einen adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer (DFE) aufweist (vergl. Lee & Messerschmitt). Die festen Filter- und Modulationsverfahren sind im Channel Noise Model (CHN) enthalten. Der abgehende Bitstrom wird in Symbole (S) codiert, die über den Kanal 2 übertragen werden. Im Empfänger wird das Ausgangssignal des Kanals 2 durch Entzerrer (FFE und DFE) verarbeitet, und es werden Entscheidungsoperationen bezüglich Symbolen (S') des entzerrten Signals ausgeführt. Das durch die Entscheidungsoperation erhaltene aufgelöste Symbol (S') wird auch als geschätztes Empfangssymbol bezeichnet. Der übertragene Bitstrom wird auf der Basis der durch den Empfänger (RX) aufgelösten geschätzten Empfangssymbole wiedergewonnen. Beide adaptiven Entzerrer werden während der Trainingsperiode, die ausgeführt wird, wenn eine Verbindung aufgebaut wird, den Eigenschaften des Kanals 2 angepasst. Die Entzerrer werden außerdem während der Zeitdauer der Datenübertragung kontinuierlich nachgestellt, um mögliche Änderungen im Kanal 2 zu kompensieren. Die Entzerrer werden auf der Basis des Erfassungsfehlers (e) des Empfangssignals mit Hilfe eines LMS- (Least Mean Squares) Algorithmus angepasst und gesteuert.
2 zeigt ein anderes herkömmliches System (vergl. Lee & Messerschmitt). Der Empfänger weist einen adaptiven linearen Entzerrer (FFE) auf, während der Empfänger einen rückgekoppelten Entzerrer (des TML-Typs) aufweist. Während der Trainingsperiode arbeitet dieses System auf die gleiche Weise wie das in 1 dargestellte System, in dem ein linearer Entzerrer (FFE) und ein entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer (DFE) verwendet wird. Am Ende der Trainingsphase werden die Tap-Gewichte des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) über einen Upstream-Hilfskanal an den Sender übertragen, in dem sie in der Konfiguration eines Tomlinson-Harashima-Vorcodierers (TML) verwendet werden.
Die allgemein für das Training eines adaptiven Kanalentzerrers bezüglich der Eigenschaften eines Übertragungskanals verwendeten Verfahren sind ein auf Daten basierendes Blind-Training und ein Forced-Training. Beim Blind-Training überträgt der Sender (TX) während der Trainingsperiode ein ähnliches Signal wie dasjenige eines normalen Datenübertragungszustands, und dem Empfänger (RX) steht keine "a priori"-Information über die übertragenen Symbole zur Verfügung. Daher basiert das Blind-Trainung auf den statistischen Eigenschaften des Empfangssignals, von denen der Empfänger die Entzerrer auf einen korrekten Zustand einstellen kann (indem beispielsweise vorausgesetzt wird, dass jedes Symbol der Symbolkonstellation mit der gleichen statistischen Wahrscheinlichkeit auftritt). Im Allgemeinen muss während der Trainingsperiode ein dedizierter Trainingsdetektor auf die gleiche Weise verwendet werden wie ein beispielsweise in bestimmten Typen von Sprachmodems verwendeter Kreisdetektor. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der Funktionsschritte eines Blind-Trainings. Im Forced-Training steht dem Empfänger (RX) "a priori"-Information über die während der Trainingsperiode durch den Sender (TX) übertragenen Daten (d.h. die Trainingssequenz) zur Verfügung. Die Entzerrereinstellung basiert auf den Differenzwerten zwischen der a priori bekannten Trainingssequenz und dem Empfangssignal. Ein in Verbindung mit dem Forced-Training auftretendes Problem ist, dass der Sender (TX) dem Empfänger (RX) Signalisierungsinformation über den Startzeitpunkt der Trainingssequenz zuführen muss. Hinsichtlich in der Praxis verwendeter Kanäle ist die Übertragung eines derartigen Startsignals mit einer ausreichend hohen Zeitgenauigkeit häufig schwierig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm der Funktionsschritte des Forced-Trainings.
Im Blind-Training werden durch die im Signalspektrum festgelegten Stoppbänder Probleme hervorgerufen. Um derartige Stoppbänder zu erzeugen, muss die Übertragungsfunktion des Kommunikationskanals eine oder mehrere Nullen aufweisen, die innerhalb des Frequenzspektrums des Datensignals fallen. Diese spektralen Nullen beeinträchtigen die Übertragung bestimmter Frequenzkomponenten des Datensignals so stark, dass hinsichtlich der Kanalentzerrung die Nullen des Übertragungskanalfrequenzspektrums diskutiert werden müssen, die die Übertragung des Datensignals an seinen auf die spektralen Nullen des Kanals fallenden Frequenzkomponenten vollständig verhindern. Ein linearer Entzerrer (FFE) ist nicht in der Lage, die durch die spektralen Nullen des Kanals verursachte Verzerrung vollständig zu kompensieren, weil für eine vollständige Kompensation einer spektralen Null in der Kanalübertragungsfunktion eine unendliche Verstärkung in der Übertragungsfunktion des linearen Entzerrers (FFE) bei der Frequenz jeder spektralen Null des Übertragungskanals erforderlich wäre. D.h., wenn in der Übertragungsfunktion des Kanals spektrale Nullen vorhanden sind und nur ein linearer Entzerrer (FFE) verfügbar ist, wird das Entzerrerausgangssignal unvermeidbar eine gewisse Intersymbolinterferenz (ISI) enthalten. Der Grad der Intersymbolinterferenz bezüglich der Signalenergie am Ausgang des linearen Entzerrers (FFE) ist von Faktoren abhängig, wie beispielsweise von der Anzahl, den Frequenzen und den Q-Faktoren der spektralen Nullen. Durch Intersymbolinterferenz wird eine korrekte Entscheidungsoperation bezüglich der empfangenen Symbole auf die gleiche Weise wie bei Rauschen verkompliziert. Andererseits sollte ein ausreichend hoher Anteil der Symbolentscheidungen korrekt sein, um zu ermöglichen, dass der entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer (DFE) eine Anpassungsfunktion ausführen und die Kanalverzerrung kompensieren kann. Daher versagt das Blind-Training, wenn die Kanalübertragungsfunktion derartige spektrale Nullen aufweist, dass ein linearer Entzerrer (FFE) alleine nicht in der Lage ist, eine ausreichend gute Symbolfehlerrate für die Anpassung des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) bereitzustellen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der vorstehend beschriebenen Techniken zu eliminieren und ein vollständig neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zur Verwendung für einen digitalen Kommunikationskanal bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch Ausführen eines Trainings eines adaptiven Entzerrers für einen Kanal mit von einer Nullfrequenz verschiedenen Stoppbändern im Frequenzband des Datensignals unter Verwendung eines Verfahrens gelöst, das einem Blind-Training im wesentlichen ähnlich ist, das jedoch während der Trainingsperiode eine derartige Konfiguration verwendet, dass durch einen linearen Entzerrer (FFE) alleine eine Situation erhalten wird, gemäß der ein ausreichend hoher Anteil der Symbolentscheidungen für eine Anpassungsoperation des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) bezüglich der Kanalverzerrung korrekt sind. Dadurch muss der Sender (TX) nicht den exakten Startzeitpunkt der Trainingssequenz an den Empfänger (RX) übertragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch den kennzeichnenden Abschnitt von Patentanspruch 1 charakterisiert.
Außerdem ist das erfindungsgemäße System durch den kennzeichnenden Abschnitt von Patentanspruch 6 charakterisiert.
Der erfindungsgemäße Sender ist durch den kennzeichnenden Abschnitt von Patentanspruch 11 charakterisiert.
Der erfindungsgemäße Empfänger ist durch den kennzeichnenden Abschnitt von Patentanspruch 13 charakterisiert.
Durch die vorliegende Erfindung werden wesentliche Vorteile erhalten.
Durch die Erfindung wird ermöglicht, dass auch in einer Situation, in der der Kanal Stoppbänder im Frequenzspektrum des Datensignals aufweist, für das Training der adaptiven Filter bezüglich der Kanalverzerrung nicht der exakte Startzeitpunkt der Trainingssequenz vom Sender (TX) an den Empfänger (RX) übertragen werden muss.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf exemplarische Beispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Systems zum Implementieren einer Kanalentzerrung;
2 ein Blockdiagramm eines anderen herkömmlichen Systems zum Implementieren einer Kanalentzerrung;
3 ein Zeitdiagramm eines herkömmlichen Trainingsprozesses adaptiver Entzerrer bezüglich einer Kanalverzerrung;
4 ein Zeitdiagramm eines anderen herkömmlichen Trainingsprozesses adaptiver Entzerrer bezüglich einer Kanalverzerrung;
5 zwei mögliche Symbolkonstellationen, die in QAM- oder CAP-Modulationsschemas verwendbar sind, und außerdem schematisch die Augen, in die die Ausgangszustände eines linearen Entzerrers aufgrund von Intersymbolinterferenz fallen, die durch im Signalspektrum des Übertragungskanals angeordnete Stoppbänder verursacht wird.
6 eine mögliche Symbolkonstellation, die in QAM- oder einer CAP-Modulationsschemas verwendbar ist, bzw. eine dünne oder Sparse-Symbolkonstellation, die zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist;
7 ein Zeitdiagramm eines erfindungsgemäßen Trainingsprozesses adaptiver Entzerrer bezüglich einer Kanalverzerrung; und
8 eine detaillierte Darstellung eines Zeitdiagramms eines erfindungsgemäßen Trainingsprozesses für adaptive Entzerrer bezüglich einer Kanalverzerrung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Implementieren eines Trainings adaptiver Entzerrer bezüglich einer Kanalverzerrung in einer Situation, in der der Kanal Bandstoppfilter aufweist, die ein oder mehr Stoppbänder im Übertragungsspektrum eines Datensignals verursachen. Die theoretischen Grundlagen des Verfahrens werden anhand der nachstehenden Beschreibung verdeutlicht.
5 zeigt zwei mögliche Symbolkonstellationen (A und B) in der komplexen Ebene, wobei die Symbolkonstellationen zur Verwendung in einem QAM- oder CAP-Modulationsschema geeignet sind, sowie schematisch dargestellte Augen (L), in die die Ausgangszustände eines linearen Entzerrers aufgrund von Intersymbolinterferenz fallen, die durch im Signalspektrum des Übertragungskanals angeordnete Stoppbänder verursacht wird. Die Symbolkonstellation A stellt ein 4-QAM-Schema (oder alternativ ein 4-CAP-Schema) dar, während die Symbolkonstellation B ein 16-QAM-Schema (oder alternativ ein 16-CAP-Schema) darstellt. Der Intersymbolabstand zwischen benachbarten Punkten der Symbolkonstellation ist durch den Buchstaben d bezeichnet.
Auch wenn der Kanal vollständig rauschfrei ist, würden die Ausgangszustände eines linearen Entzerrers (FFE) nicht exakt auf die Punkte der Symbolkonstellation abgebildet, sondern durch die durch die Stoppbänder verursachte Intersymbolinterferenz würde veranlasst, dass die Symbolzustände über die Augen (L) gestreut sind, die die idealen Punkte der Symbolkonstellation umgeben. Anhand von 5 ist leicht ersichtlich, dass das Risiko inkorrekter Symbolwiedergewinnungsentscheidungen für die Symbolkonstellation B wesentlich höher ist als für die Symbolkonstellation A, weil in der Konstellation B die den verschiedenen Symbolpunkten entsprechenden Augen (L) sich überlappen.
Die Fläche des einen Symbolabbildungspunkt umschließenden Auges (L), ist der Stärke der Intersymbolinterferenz proportional. Mit Hilfe einer herkömmlichen Signalanalyse kann gezeigt werden, dass die Stärke der Intersymbolinterferenz der Signalleistung proportional ist.
Die Erfindung basiert auf dem folgenden Konzept.

1) Die Stärke der durch Kanalstoppbänder am Ausgang des linearen Entzerrers (FFE) verursachten Intersymbolinterferenz, die als Fläche des Auges (L) je Symbol dargestellt ist, ist der Signalleistung proportional.
2) Das Verhältnis des Intersymbolabstands (d) zwischen benachbarten Punkten der Symbolkonstellation zur Signalleistung und damit zur Fläche des Auges (L) kann erhöht werden, indem die Symbolkonstellation dünner gemacht wird.

Eine natürliche Folge der vorstehenden Argumentation ist, dass der Anteil inkorrekter Symbolwiedergewinnungsentscheidungen kleiner wird, wenn die Symbolkonstellation dünner gemacht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren für ein Training adaptiver Entzerrer zum Kompensieren einer Kanalverzerrung ist dem herkömmlichen Blind-Training im wesentlichen ähnlich, außer dass während der Trainingsperiode eine dünnere Symbolkonstellation verwendet wird, wodurch auch mit einem linearen Entzerrer (FFE) alleine eine Situation erreicht werden kann, gemäß der ein ausreichend hoher Anteil der Symbolentscheidungen korrekt sind, so dass der entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer (DFE) für die Kompensation einer Kanalverzerrung trainiert werden kann.
6 zeigt eine in QAM- oder CAP-Modulationsschemas verwendbare Symbolkonstellation A bzw. eine im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare dünne Symbolkonstellation B. Die dünne Konstellation (B) wird aus der Original-Symbolkonstellation (A) der Datensignalzustände durch Auswählen nur der extremen Eckpunkte gebildet. Die Anzahl (S) verschiedener Symbolzustände in einer während der Trainingsperiode verwendeten Symbolkonstellation ist im Allgemeinen kleiner als die Anzahl der Symbolzustände der während der tatsächlichen Datenübertragung verwendeten Konstellation. Die Symbolpunkte der während der Trainingsperiode verwendeten dünnen Symbolkonstellation stimmen vorzugsweise mit den entsprechenden Punkten der Original-Symbolkonstellation überein, wie in 6 dargestellt ist. Obwohl dieses Merkmal nicht in allen Situationen erforderlich ist, wird es dadurch im Allgemeinen einfacher, von der Trainingsphase auf den Datenübertragungszustand umzuschalten.
Offensichtlich kann die dünne Symbolkonstellation auch für eine Signalisierung zwischen dem Sender (TX) und dem Empfänger (RX) verwendet werden.
Die Funktionsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im in 7 dargestellten Zeitdiagramm verdeutlicht. Hierbei überträgt der Sender (TX) Daten während der Trainingsperiode unter Verwendung der dünnen Systemkonstellation. Der Empfänger (RX) stellt die Entzerrer unter Verwendung eines der dünnen Systemkonstellation entsprechenden (Sparse) Detektors ein. Nachdem die Entzerrer für eine vorgegebene Zeitdauer trainiert worden sind oder ein stabiler Zustand erreicht worden ist, kann das System auf einen Datenübertragungszustand umgeschaltet werden, unter der Voraussetzung, dass der am Detektoreingang messbare Fehler ausreichend klein ist. Am Sender (TX) bedeutet das Umschalten auf einen Datenübertragungszustand auch die Verwendung der Symbolkonstellation des Datenübertragungszustands, während der Empfänger (RX) auf eine entsprechende Weise von der dünnen Symbolkonstellation auf einen der Symbolkonstellation des Datenübertragungszustands entsprechenden Detektor umschaltet. Hinsichtlich der wechselseitigen Zeitsteuerung zwischen dem Sender (TX) und dem Empfänger (RX) ist es ausreichend, wenn der Sender (TX) Daten unter Verwendung der dünnen Konstellation für eine Zeitdauer überträgt, gemäß der der Empfänger (RX) das Training seiner Entzerrer beenden kann, bevor der Sender (TX) auf den Datenübertragungszustand umschaltet. In der Praxis kann dies unter Verwendung vorgegebener Zustandsintervalle implementiert werden.
8 zeigt ein detaillierteres Zeitdiagramm einer unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführten möglichen Trainingsphasensequenz. Während der Trainingsperiode überträgt der Sender (TX) Daten unter Verwendung der dünnen Symbolkonstellation, deren Punkte mit den jeweiligen Punkten der im Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation übereinstimmen. Zu Beginn des Trainings initialisiert der Empfänger (RX) die Tap-Verstärkungen des linearen Entzerrers (FFE) und des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) auf null. Anschließend werden die Verstärkungen bestimmter Taps (1 bis 10) des linearen Entzerrers (FFE) mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der dünnen Konstellation eingestellt. Die eingestellten Taps werden aus einer Gruppe von Taps ausgewählt, wobei die Haupt-Tap-Verstärkung am größten werden soll. Dann werden alle Tap-Verstärkungen des linearen Entzerrers (FFE) unter Verwendung der dünnen Konstellation eingestellt. Nachdem der lineare Entzerrer (FFE) einen stabilen Zustand erreicht hat oder für eine vorgegebene Zeitdauer eingestellt worden ist, wird die Einstellung des linearen Entzerrers beendet, und das Training schreitet zur Einstellung des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) fort. Nachdem der entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer (DFE) für eine vorgegebene Zeitdauer eingestellt worden ist oder der entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer (DFE) einen stabilen Zustand erreicht hat, wird auch die Einstellung des linearen Entzerrers (FFE) fortgesetzt, wobei in diesem Schritt beide Entzerrer gleichzeitig eingestellt werden. Nachdem beide Entzerrer für eine vorgegebene Zeitdauer eingestellt worden sind oder ein stabiler Zustand des Systems erreicht worden ist, wird der Detektor für die dünne Symbolkonstellation durch einen Detektor ersetzt, der der während der normalen Datenübertragung verwendeten Symbolkonstellation entspricht. Weil die Punkte der dünnen Symbolkonstellation mit den jeweiligen Punkten der im Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation übereinstimmen, ist der Umschaltvorgang zwischen den Detektoren unkompliziert. Anschließend arbeitet der Empfänger (RX) so, als ob die Symbolkonstellation des Datenübertragungszustands in diesem System verwendet wird, während der Sender (TX) weiterhin Daten überträgt, die nur bestimmten Punkten der Symbolkonstellation entsprechen. Hierbei werden durch das Umschalten des Empfängers (TX) auf die volle Systemkonstellation des Datenübertragungszustands keine Übergangseffekte im Empfänger (RX) verursacht.
Wenn das System einen Tomlinson-Harashima-Vorcodierer (TML) aufweist, werden die Tap-Verstärkungskoeffizienten des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) nach der Trainingsperiode (oder an deren Ende) über einen Hilfskanal der Upstream-Übertragungsrichtung an den Sender übertragen. Die Übertragung der Tap-Verstärkungskoeffizienten kann unter Verwendung entweder der dünnen Symbolkonstellation oder der normalen Symbolkonstellation des Datenübertragungszustands ausgeführt werden.
Literaturverweis

[Lee & Messerschmitt] E. A. Lee und D. G. Messerschmitt, Digital Communication, Kluwer Academic Publishers, 1994.

Claims

Verfahren zum Implementieren einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad, der einen Sender (TX), einen Empfänger (RX) und einen Kanal (2, CHN) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – im Sender (TX), Codieren eines Bitstroms in Symbole, Erzeugen eines modulierten Signals, das Information der Symbole enthält, unter Verwendung einer QAM- oder einer CRP-Modulation, wobei das modulierte Signal dem Kanal (2, CHN) zugeführt wird; – im Empfänger (RX), Empfangen des modulierten Signals vom Kanal (2, CHN), und Verarbeiten des empfangenen modulierten Signals durch einen linearen Entzerrer (FFE) und einen adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer (DFE); und – Erzeugen mindestens eines Stoppbandes bezüglich des Spektrums des modulierten Signals unter Verwendung mindestens eines Bandstoppfilters, wobei das Bandstoppfilter im Sender (TX) oder im Empfänger (RX) angeordnet ist; wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: – Verwenden einer Sparse-Symbolkonstellation im Sender (TX) während einer Trainingsperiode des adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE), wobei die Anzahl der Symbolzustände (S) der Sparse-Symbolkonstellation kleiner ist als diejenige einer in einem normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation; – Ausführen eines Training des adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) im Empfänger (RX) unter Verwendung von Symbolentscheidungen, die durch einen Detektor der Sparse-Symbolkonstellation getroffen werden; und – Umschalten des digitalen Kommunikationspfades von der Trainingsphase auf den normalen Datenübertragungszustand durch Ersetzen der Sparse-Symbolkonstellation im Sender durch die in einem normalen Datenübertragungszustand verwendete Symbolkonstellation und Ersetzen des Detektors der Sparse-Symbol-Konstellation im Empfänger durch einen Detektor der in einem normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte der während der Trainingsperiode verwendeten Sparse-Symbolkonstellation mit bestimmten Punkten der im normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation übereinstimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte bestimmter Taps (1 bis 10) des linearen Entzerrers (FFE) mit Hilfe eines LMS-Algorithmus eingestellt werden, woraufhin alle Taps mit Hilfe eines LMS-Algorithmus eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Training des linearen Entzerrers (FFE) unter Verwendung der Symbolkonstellation des normalen Datenübertragungszustands ausgeführt wird, während das Training des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Training der Entzerrer in einer zeitlichen Folge die Schritte aufweist: 1) Einstellen des Senders (TX) derart, dass er Trainingsdaten unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation überträgt; 2) Einstellen von Werten bestimmter Taps (1 bis 10) des linearen Entzerrers mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 3) Einstellen der Werte aller Taps des linearen Entzerrers mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 4) Einstellen des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 5) Einstellen des linearen Entzerrers (FFE) und des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 6) Umschalten auf den Detektor der dem normalen Datenübertragungszustand entsprechenden Symbolkonstellation; und 7) Einstellen des Senders (TX) derart, dass er Daten unter Verwendung der dem normalen Datenübertragungszustand entsprechenden Symbolkonstellation überträgt.
System zum Implementieren einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad, der einen Sender (TX), einen Empfänger (RX) und einen Kanal (2, CHN) aufweist; – wobei der Sender (TX) eine Einrichtung zum Codieren eines Bitstroms in Symbole, eine Einrichtung zum Erzeugen eines modulierten Signals, das Information der Symbole enthält, unter Verwendung einer QAM- oder einer CAP-Modulation, und eine Einrichtung zum Zuführen des modulierten Signals zum Kanal (2, CHN) aufweist, – wobei der Empfänger (RX) eine Einrichtung zum Empfangen des modulierten Signals vom Kanal (2, CHN), einen li nearen Entzerrer (FFE) und einen adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer (DFE) zum Verarbeiten des empfangenen Sendesignals, einen Detektor zum Ausführen von Symbolentscheidungsoperationen bezüglich des durch den linearen Entzerrer (FFE) und den adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer (DFE) verarbeiteten empfangenen Sendesignals, und eine Decodiereinrichtung zum Wiedergewinnen des Bitstroms von den Symbolentscheidungen aufweist, und – wobei der Sender (TX) und/oder der Empfänger (RX) mindestens ein Bandstoppfilter zum Erzeugen mindestens eines Stoppbandes bezüglich des Spektrums des modulierten Signals aufweist; – wobei der Sender (TX) ferner eine Einrichtung zum Erzeugen einer Sparse-Symbolkonstellation während einer Trainingsperiode des adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE), wobei die Anzahl der Symbolzustände (S) der Sparse-Symbolkonstellation kleiner ist als diejenige einer in einem normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation, und eine Einrichtung zum Ersetzen der Sparse-Symbolkonstellation durch eine im normalen Datenübertragungszustand verwendete Symbolkonstellation aufweist, wenn die Kommunikationsanordnung von der Trainingsphase auf den normalen Datenübertragungszustand umschaltet; und – der Empfänger (RX) ferner eine Einrichtung zum Ausführen eines Trainings des adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung von Symbolentscheidungen, die durch einen Detektor der Sparse-Symbolkonstellation getroffen werden, und eine Einrichtung zum Ersetzen des Detektors der Sparse-Symbolkonstellation durch einen Detektor der in einem normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation aufweist, wenn die digitale Kommunikationsanordnung von der Trai ningsphase auf den normalen Datenübertragungszustand umschaltet.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Einrichtung aufweist, die dazu geeignet ist, die während der Trainingsperiode zu verwendende Sparse-Symbolkonstellation derart zu erzeugen, dass die Punkte der Sparse-Symbolkonstellation mit bestimmten Punkten der im normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation übereinstimmen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Einrichtung aufweist, die zunächst während des Trainings des linearen Entzerrers (FFE) die Verstärkungsfaktoren vorgegebener Taps (1 bis 10) mit Hilfe eines LMS-Algorithmus einstellt, und nur anschließend alle Taps mit Hilfe eines LMS-Algorithmus einstellt.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Einrichtung zum Ausführen des Trainungs des linearen Entzerrers (FFE) unter Verwendung der Symbolkonstellation des normalen Datenübertragungszustands und eine Einrichtung zum Ausführen des Trainings des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation aufweist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner eine Einrichtung zum Ausführen des Trainings der Entzerrer in einer zeitlichen Folge aufweist, die die Trainingsschritte aufweist: 1) Einstellen des Senders (TX) derart, dass er Trainingsdaten unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation überträgt; 2) Einstellen der Verstärkungsfaktoren bestimmter Taps (1 bis 10) des linearen Entzerrers mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 3) Einstellen aller Taps des linearen Entzerrers mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 4) Einstellen des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 5) Einstellen des linearen Entzerrers (FFE) und des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 6) Umschalten auf einen Detektor der dem normalen Datenübertragungszustand entsprechenden Symbolkonstellation; und 7) Einstellen des Senders (TX) derart, dass er Daten unter Verwendung der dem normalen Datenübertragungszustand entsprechenden Symbolkonstellation überträgt.
Sender (TX) zum Implementieren einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad, der einen Sender (TX), einen Empfänger (RX) und einen Kanal (2, CHN) aufweist; wobei der Sender (TX) eine Codiereinrichtung zum Codieren eines Bitstroms in Symbole, eine Einrichtung zum Erzeugen eines modulierten Signals, das Information der Symbole enthält, unter Verwendung einer QAM- oder einer CAP-Modulation, eine Einrichtung zum Übertragen des modulierten Signals zum Kanal (2, CHN), und mindestens ein Bandstoppfilter aufweist, das dazu geeignet ist, mindestens ein Stoppband bezüglich des Spektrums des modulierten Signals zu erzeugen; wobei der Sender (TX) ferner eine Einrichtung zum Erzeugen einer Sparse-Symbolkonstellation während einer Trainingsperiode des adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) des Empfängers (RX), wobei die Anzahl der Symbolzustände (S) der Sparse-Symbolkonstellation kleiner ist als diejenige einer in einem normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation, und eine Einrichtung zum Ersetzen der Sparse-Symbolkonstellation durch die im normalen Datenübertragungszustand verwendete Symbolkonstellation aufweist, wenn der Kommunikationspfad von der Trainingsphase auf den normalen Datenübertragungszustand umschaltet.
Sender nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (TX) einen Tomlinson-Harashima-Vorcodierer (TML) aufweist.
Empfänger (RX) zum Implementieren einer Trainingsphase einer adaptiven Kanalentzerrung für einen digitalen Kommunikationspfad, der einen Empfänger (RX), einen Sender (TX) und einen Kanal (2, CHN) aufweist; wobei der Empfänger (RX) eine Einrichtung zum Empfangen eines QAM- oder CAP-modulierten Signals vom Kanal (2, CHN), einen linearen Entzerrer (FFE) und einen adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer (DFE) zum Verarbeiten des empfangenen modulierten Signals, einen Detektor zum Ausführen von Symbolentscheidungen bezüglich des durch den linearen Entzerrer (FFE) und den adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer (DFE) verarbeiteten empfangenen modulierten Signals, eine Decodiereinrichtung, die dazu geeignet ist, einen Bitstrom von den Symbolentscheidungen wiederzugewinnen, und mindestens ein Bandstoppfilter aufweist, das dazu geeignet ist, mindestens ein Stopp band bezüglich des Spektrums des empfangenen modulierten Signals zu erzeugen; wobei der Empfänger (RX) ferner eine Einrichtung, die dazu geeignet ist, ein Training des adaptiven entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung von Symbolentscheidungen auszuführen, die durch einen Detektor einer Sparse-Symbolkonstellation ausgeführt werden, wobei die Anzahl der Symbolzustände (S) der Sparse-Symbolkonstellation kleiner ist als diejenige einer in einem normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation; und eine Einrichtung zum Ersetzen des Detektors der Sparse-Symbolkonstellation durch einen Detektor der im normalen Datenübertragungszustand verwendeten Symbolkonstellation aufweist, wenn der digitale Kommunikationspfad von der Trainingsphase auf den normalen Datenübertragungszustand umschaltet.
Empfänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Entzerrer (FFE) ein adaptiver Entzerrer ist.
Empfänger nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger eine Einrichtung zum Ausführen eines Trainings der Entzerrer in einer zeitlichen Folge aufweist, die die Trainingsschritte aufweist: 1) Einstellen der Verstärkungsfaktoren bestimmter Taps (1 bis 10) des linearen Entzerrers mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 2) Einstellen aller Taps des linearen Entzerrers mit Hilfe eines LMS-Algorithmus unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 3) Einstellen des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; 4) Einstellen des linearen Entzerrers (FFE) und des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers (DFE) unter Verwendung der Sparse-Symbolkonstellation; und 5) Umschalten auf den Detektor der dem normalen Datenübertragungszustand entsprechenden Symbolkonstellation.