-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Schätzen (Bewerten) einer
Maximalwahrscheinlichkeit (Maximum-Likelihood), die für digitale
Datenübertragung geeignet ist.
-
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung
zum Schätzen einer Maximalwahrscheinlichkeitssequenz,
die in dem Artikel "Adaptive Maximum-Likelihood
Receiver for Carrier-modulated Data-Transmission
System" IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Vol
COM-22, Seiten 624 bis 636, Nr. 5, Mai 1974, von
Gottfried Ungerboeck offenbart ist. In dieser Figur
ist ein Schaltkreis 1 zum Schätzen einer
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz zwischen einen
Eingangsanschluß 2 und einen Ausgangsanschluß 3 geschaltet. Ein
Eingang eines Verzögerungskreises 4 ist gleichfalls
mit dem Eingangsanschluß 2 und ein Ausgang des
Verzögerungskreises 4 ist mit einem Eingang eines
Schätzkreises 5 von Kanaleigenschaften verbunden. Der
Ausgang des Schaltkreises 1 zum Schätzen einer
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz
ist ebenfalls mit einem
anderen Eingang des Schätzkreises 5 verbunden und
einer seiner Ausgänge ist mit dem Schaltkreis 1 zum
Schätzen der Maximalwahrscheinlichkeitssequenz
verbunden.
-
Im Betrieb wird dem Schaltkreis zum Schätzen einer
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz ein empfangenes
Signal zugeführt und dieser berechnet unter
Verwendung des Viterbi Algorithmus "Möglichkeiten" für die
jeweiligen Zustände zum aktuellen Zeitpunkt aus
"Möglichkeiten", die schon aus dem zuvor empfangenen
Signal berechnet und gespeichert sind, und
"Möglichkeiten" für die jeweiligen Zustände, die eine
Kombination von Daten sind, die zu dem aktuellen Zeitpunkt
möglicherweise auftreten, auf der Grundlage eines
Schätzwertes von Kanaleigenschaften, der von dem
Schätzkreis 5 von Übertragungseigenschaften geschätzt
wird, und entscheidet über
Maximalwahrscheinlichkeitssequenzen für die jeweiligen Zustände als
Survivorsequenzen aus dem Signal, das zu dem
aktuellen Zeitpunkt empfangen wurde. Die Survivorsequenzen
und die "Möglichkeiten" für die jeweiligen Zustände
werden in dem Schaltkreis 1 zum Schätzen der
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz gespeichert. Der
Schaltkreis 1 zum Schätzen einer
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz gibt dann ein übertragenes Signal aus,
das heißt Daten entsprechend dem Zustand, der auf der
Grundlage der geschätzten
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz ausgewählt wurde.
-
Der Verzögerungskreis 4 versieht das empfangene
Signal mit einer Verzögerung, die gleich einer Zeit
ist, die für eine Survivorsequenz irgendeines
Zustands benötigt wird, um mit einer einzelnen Sequenz
bei einer bestimmten vorhergehenden Zeit gemischt zu
werden. Der Schätzkreis 5 für Kanaleigenschaften
empfängt die Ausgangssignale von dem Schaltkreis 1 zum
Schätzen der Maximalwahrscheinlichkeitssequenz und
dem Verzögerungskreis 4, schätzt die
Kanaleigenschaften und liefert den Schätzwert der Kanaleigenschaften
an den Schaltkreis 1 zum Schätzen der
Maximalwahrscheinlichkeitssequenz.
-
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Kanals mit
Intersymbolstörung. In der Figur bezeichnet {In} eine
Sendesignalsequenz und {rn} eine Empfangssignalsequenz. In
diesem Kanal speichern Schieberegister 6a und 6b zwei
frühere Stichproben bzw. Abtastungen des übertragenen
Signals. Das empfangene Signal ist ein Ausgangssignal
von einem Addierer 8, der ein übertragenes Signal In
zu dem aktuellen Zeitpunkt, durch einen
Multiplizierer 7a multipliziert mit f&sub0;, ein übertragenes Signal
In-1 einer Abtastung vor dem aktuellen Zeitpunkt,
durch einen Multiplizierer 7b multipliziert mit f&sub1;,
und ein übertragenes Signal In-2 von zwei Abtastungen
vor dem aktuellen Zeitpunkt, von einem Multiplizierer
7c multipliziert mit f&sub2; Das heißt
-
fn= fo In + f1 In-1 + f&sub2; In-2.
-
Fig. 3 ist eine Trellis Diagramm für den Fall, bei
dem eine übertragene Sequenz in dem Beispiel nach
Fig. 2 einen Wert von 0 oder 1 annehmen kann. Wenn
vier Zustände 00, 01, 10 und 11 vorgesehen sind, kann
der Viterbi-Algorithmus, der eine Maximum-Likelihood-
Schätzung möglich macht, erzielt werden. Dicke Linien
in der Zeichnung geben geschätzte Werte der finalen
Maximum-Likelihood-Sequenz an, aber es sei bemerkt,
daß dünne Linien zu einem Zeitpunkt n als
Survivorsequenzen
verbleiben. In anderen Worten gesagt, ist
die zum Zeitpunkt n entschiedene Sequenz die Sequenz,
die vor einer Zeit (n-3) entschieden wurde. Dieser
Wert "3" stellt die Größe einer
"Entscheidungsverzögerung" dar.
-
Im Falle der Durchführung einer Schätzung von
Kanaleigenschaften wird üblicherweise ein geschätzter Wert
eines Sendesignals benötigt, der aus einem
empfangenen Signal gemacht wird. Es wird hier als Beispiel
ein Verfahren des mittleren quadratischen Fehlers
(MSE) genommen. Es wird angenommen, daß das Symbol
(n) eine Zeit bezeichnet, Δ bezeichnet eine
Einstellschrittgröße. Dann
-
fi(n+l) = fi(n) + Δe(n)In-1 (i = 0, 1, 2)
-
e(n) = rn - f&sub0;(n)In - f&sub1;(n) In-1 - f&sub2;(n) In-2.
-
Im tatsächlichen Zustand bewirkt jedoch die
"Entscheidungsverzögerung", daß eine Schätzung um drei
Abtastungen zu verzögern ist.
-
In dem oben beschriebenen Beispiel ist die
"Entscheidungsverzögerung" gleich drei Abtastungen, aber ein
aktuelles Modell weist möglicherweise eine längere
Entscheidungsverzögerung auf. Es ist daher notwendig,
eine Entscheidungsverzögerung gleich dem Maximum aus
den möglichen Verzögerungen in dem Verzögerungskreis
zu setzen, der bewirkt, daß eine Schätzung von
Kanaleigenschaften weiter verzögert wird.
-
Bei einer Vorrichtung zum Schätzen einer
Maximalwahrscheinlichkeit bzw. einer Maximum-Likelihood nach dem
Stand der Technik, der wie oben beschrieben aufgebaut
ist, können die Daten nicht entschieden werden, bis
die Survivorsequenz für jeden Zustand "gemischt" ist,
wodurch eine "Entscheidungsverzögerung" erzeugt wird.
Folglich kann, wenn Daten für die Schätzung von
Kanaleigenschaften verwendet werden, ein verzögerter
Nachlauf auf eine Änderung in Kanaleigenschaften
durchgeführt werden.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum
Schätzen einer Maximum-Likelihood-Sequenz zu
schaffen, die in der Lage ist, einer Änderung von
Kanaleigenschaften mit einer hohen Geschwindigkeit zu
folgen.
-
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, führt
eine Vorrichtung zum Schätzen einer
Maximum-Likelihood-Sequenz in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung eine Schätzung von Kanaleigenschaften für
jeden Zustand durch. Um dieses zu realisieren, wird
der Vorrichtung ein empfangenes Signal zugeführt und
sie liefert Daten in Übereinstimmung mit einem
Zustand, der auf der Grundlage einer geschätzten
Maximum-Likelihood-Sequenz ausgewählt ist, wobei sie
umfaßt:
-
erste Mittel, denen ein Empfangssignal und
Schätzwerte von Kanaleigenschaften für alle die Zustände
zugeführt werden, die eine Kombination von
möglicherweise auftretenden Daten eines gegenwärtig
empfangenen Signals sind, um so eine
Maximum-Likelihood-Sequenz unter Verwendung der geschätzten Werte von
Kanaleigenschaften zu schätzen, um Survivorsequenzen
für alle die Zustände auszugeben, und
zweite Mittel, die auf das Empfangssignal und die
Survivorsequenzen für alle die von den ersten Mitteln
ausgegebenen Zustände ansprechen, um die Schätzwerte
von Kanaleigenschaften für alle die Zustände
auszugeben.
-
Die zweiten Mittel können umfassen:
-
ein Steuereinrichtung, die die Survivorsequenzen von
den ersten Mitteln und die Schätzwerte von
Kanaleigenschaften für alle die Zustände empfängt, um so die
Survivorsequenzen für alle die Zustände und die
Schätzwerte von vorhergehenden Kanaleigenschaften
auszugeben, die in Übereinstimmung mit den
Survivorsequenzen bestimmt werden, und
Schätzkreise von Kanaleigenschaften, die auf das
Empfangssignal und die Ausgangssignale der
Steuereinrichtung ansprechen, um die Schätzwerte der
Kanaleigenschaften für alle die Zustände auszugeben.
-
Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile der
Erfindung werden aus einer Betrachtung der folgenden
Beschreibung klar, die in Zusammenhang mit den
beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen eine
Ausführungsform beispielhaft dargestellt ist.
-
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine
Vorrichtung zum Schätzen einer
Maximalwahrscheinlichkeit nach dem Stand der
Technik zeigt;
-
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines
Beispiels eines Kanalmodells;
-
Fig. 3 ist ein Trellis Diagramm, das den Fall
zeigt, bei dem ein Wert einer
Sendesequenz 1 oder 0 im Beispiel nach Fig. 2
ist; und
-
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, daß den
Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer
Vorrichtung zum Schätzen der
Maximalwahrscheinlichkeit
nach der
vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur
ist ein Maximum-Likelihood-Schätzkreis 11 zwischen
einen Eingangsanschluß 12 und einen Ausgangsanschluß
13 geschaltet. Der Eingangsanschluß liefert ein
empfangenes Signal an den Maximum-Likelihood-Schätzkreis
11 und der Ausgangsanschluß 13 liefert ein
übertragenes Signal bzw. ein Sendesignal.
-
Ein Eingang und ein Ausgang eines Steuerkreises 14
ist mit einem Ausgang und einem Eingang des Maximum-
Likelihood-Schätzkreises 11 jeweils verbunden. Der
Eingangsanschluß 12 und ein anderer Ausgang des
Steuerkreises 14 sind mit Eingängen einer Mehrzahl von
Kanaleigenschaft-Schätzkreisen 15a, 15b,..., 15n
verbunden, deren Ausgängen mit dem Steuerkreis 14
verbunden sind. Die Anzahl von Kanaleigenschaft-
Schätzkreisen ist gleich der Anzahl von Zuständen&sub1;
die eine Kombination von möglicherweise auftretenden
Daten in dem aktuell empfangenen Signal sind.
-
Im Betrieb benutzt der Maximum-Likelihood-Schätzkreis
11 ein Viterbi-Algorithmus und schätzt eine Maximum-
Likelihood-Sequenz von geschätzten Werten von
Kanaleigenschaften, die in den jeweiligen Zuständen
unterschiedlich sind. Genauer gesagt, verwendet der
Maximum-Likelihood-Schätzkreis 11 einen Schätzwert, der
über den Steuerkreis 14 aus den Kanaleigenschaft-
Schätzkreisen 15a als Kanaleigenschaften empfangen
wird, die für den Zustand 0 zu verwenden sind, einen
Schätzwert, der über den Steuerkreis 14 aus dem
Kanaleigenschaft-Schätzkreis 15b als für den Zustand 1
zu verwendenden Kanaleigenschaften empfangen wird,
... und einen geschätzten Wert, der über den
Steuerkreis 14 von dem Kanaleigenschaft-Schätzkreis 15n als
für den Zustand M-1 zu verwendenden
Kanaleigenschaften erhalten wird.
-
Der Steuerkreis 14 empfängt Survivorsequenzen für die
jeweiligen Zustände von dem Maximum-Likelihood-
Schätzkreis 11 und geschätzte Werte der Kanaleigen
schaften von den Kanaleigenschaft-Schätzkreisen 15a,
15b,..., 15n. Der Steuerkreis 14 liefert die
Survivorsequenzen für die jeweiligen Zustände und die
Schätzwerte der Kanaleigenschaften, die eine
Abtastzeit vor der vorliegenden Zeit berechnet wurden, in
Übereinstimmung mit den Survivorsequenzen an die
Kanaleigenschaft-Schätzkreise 15a, 15b,..., 15n,
ebenso wie die geschätzten Werte der Kanaleigenschaften
für die jeweiligen Zustände zu der aktuellen Zeit an
den Maximum-Likelihood-Schätzkreis 11.
-
Der Kanaleigenschaft-Schätzkreis 15a wird mit dem
empfangenen Signal und den Ausgangssignalen von dem
Steuerkreis 14 in Übereinstimmung mit der
Survivorsequenz für den Zustand 0 geliefert und schätzt
Kanaleigenschaften in dem Fall, bei dem die
Survivorsequenz für den Zustand 0 eine korrekte Sequenz
gewesen ist. In gleicher Weise werden den verbleibenden
Kanaleigenschaft-Schätzkreisen 15b, 15c,..., 15n das
empfangene Signal und die Ausgangssignale des
Steuerkreises in Übereinstimmung mit den Survivorsequenzen
jeweils für den Zustand 1, 2... M-1 zugeführt, die
die Kanaleigenschaften in dem Fall schätzen, bei dem
die Survivorsequenzen für die jeweiligen Zustände
korrekte Sequenzen sind.
-
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 erklärt, wie der
Maximum-Likelihood-Schätzkreis 11 nach der
vorliegenden Erfindung arbeitet. Wenn der Zustand 10 (Maximum-
Likelihood-Sequenz) zum Zeitpunkt n als Beispiel
genommen wird, wird die geschätzte Sequenz als
101000 angezeigt, wenn von der Zeit n in die
Vergangenheit gesehen wird, und sie besteht aus einer
Frequenz der Zustände 10, 01, 00 und 00.
-
Da die vorliegende Erfindung die Kanaleigenschaften
in Übereinstimmung mit den Survivorsequenzen für die
jeweiligen Zustände schätzt, werden die
Survivorsequenzen im folgenden unter Verwendung eines MSE
Verfahrens ausgedrückt. Der Index xx gibt den Zustand xx
an und In,ixx ist ein Wert, der durch Zurückgehen in die
Vergangenheit um einen Zeitraum i längs eines
Survivorweges eines Zustandes xx zu einer Zeit n genommen
wird:
-
In anderen Worten, ermöglicht das oben beschriebene
Verfahren des Schätzens von Kanaleigenschaften für
die jeweiligen Zustände eine Loslösung von der
Entscheidungsverzögerung ebenso wie die Erzielung einer
hohen Geschwindigkeit auf die Folge einer Änderung in
den Kanaleigenschaften.
-
Die Erfindung wurde im Detail beschrieben unter
Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel, aber
es sei allgemein verstanden, daß Modifikationen und
Änderungen in dem Schutzbereich der Erfindung, der
durch die Ansprüche beschrieben ist, durchgeführt
werden können.