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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein System zur Störunterdrückung in
einem polarisierten Übertragungskanal
durch einen in der Frequenz angrenzenden oder überlappenden Kanal mit entgegengesetzter
Polarisation.
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Hintergrund
der Erfindung
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In Satelliten-Übertragungssystemen sind mehrere
Transponder auf dem Satelliten dafür abgestimmt, entsprechend
mehrere Trägerfrequenzen
in einem Frequenzband zu übertragen.
Um Störungen zwischen
den Transpondern zu minimieren, sendet jeder Transponder auf einer
polarisierten Antenne. In einem Satellitensystem, zum Beispiel dem
direkten Satellitensystem (DSS = direct satellite system), übertragen
die Transponder Träger
bei Frequenzen, die sich gegenseitig von denen aller anderen Transponder
unterscheiden. Jeder Transponder sendet über eine Antenne, die zirkularpolarisiert
ist. Transponder, diein der Frequenz benachbarte Träger übertragen,
sind entgegengesetzt polarisiert oder orthogonal polarisiert. Wenn
zum Beispiel ein Transponder auf einer Trägerfrequenz und über eine rechts-zirkularpolarisierte
(RHCP = right-hand-circularly-polarized) -Antenne sendet, dann ist
der Transponder, der auf der nächsten
angrenzenden Trägerfrequenz
sendet, links-zirkularpolarisiert (LHCP = left-hand-circularly-polarized).
In einem anderen Satellitensystem senden zwei Transponder auf einer einzigen
Frequenz. Ein Transponder sendet auf einer RHCP-Antenne, und der
zweite Transponder sendet auf einer LHCP-Antenne.
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In einer idealen Durchführung mit
einer professionellen Empfangsantenne werden Unterdrückungsverhältnisse
für die
entgegengesetzte Polarisation von 30 dB erreicht. In einer Ausführung mit
einer Konsumer-Empfangsantenne fällt
die Unterdrückung
durch die entgegengesetzte Polarisation auf 20 dB ab. Außerdem sind
Antennen für
den getrennten Empfang von entgegengesetzt polarisierten Signalen
zur Leistungsfähigkeit
bei einer einzigen Frequenz optimiert, im allgemeinen in der Mitte
des Frequenzbands, und arbeiten daher über ein Frequenzband weniger
als optimal.
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Außerdem können atmosphärische Bedingungen
die Polarisation der Signale verschieben und außerdem die Leistungsfähigkeit
des Systems verschlechtern.
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Derzeitige Satellitensysteme benutzen
Modulations- und Codierlösungen
und werden derart eingestellt, dass sie akzeptabel unter den in
den Übertragungssystemen
herrschenden Bedingungen arbeiten können, wie oben beschrieben.
Zum Beispiel benutzen DSS-Systeme eine sogenannte QPSK (quaternary
phase shift keying) zur Modulation gleichphasiger und Quadraturträger-Komponenten mit
codierten Daten in bekannter Weise bei einer vorbestimmten Symbolrate.
Es ist jedoch immer erwünscht,
den Durchsatz in Kommunikationssystemen zu erhöhen. Der erhöhte Durchsatz
kann dazu dienen, die Zahl der Kanäle zu erhöhen, die durch den Satelliten übertragen
werden können,
und/oder Zusatzinformationen in bestehenden Kanälen zu übertragen, um Zusatzmerkmale
zu liefern, wie Bilder mit einer höheren Auflösung. Es ist in einem Konsumer-Übertragungssystem,
wie dem DSS-System, außerdem
erwünscht,
den Durchsatz für
neue Empfänger
mit neuen Merkmalen zu erhöhen,
während die
Rückwärtskompatibilität mit bestehenden
Konsumerempfängern
erhalten bleibt.
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Um den Durchsatz zu erhöhen, ist
es notwendig, die Unterdrückung
von angrenzenden oder überlappenden,
entgegengesetzt polarisierten Signalen über den Wert von 20 dB hinaus
zu erhöhen. Es
ist jedoch nicht möglich,
dieses ohne Zunahme in dem Leistungsausgang des Transponders oder durch
Verbesserung der Leistungseigenschaften der Sendeantenne in dem
Satelliten oder durch Verbesserung der Leistungsfähigkeit
der Empfangsantenne durchzuführen,
was eine unakzeptable Zunahme der Kosten der Antenne für den Konsumer
und auch keine Zunahme des Leistungsausgangs der Transponder auf
dem Satelliten zur Folge haben würde.
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Die EP-A-0 553 873 und die EP-A-0
762 660 werden als der nächstliegende
Stand der Technik gemäß Regel
27(1)(b) EPC angesehen.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß Prinzipien der vorliegenden
Erfindung enthält
ein System zum Empfang von mehreren, mit unterschiedlichen Polarisationen übertragenden
Sendekanälen
einen ersten Demodulator zur Demodulation eines ersten Kanals mit
einer ersten Polarisation und zum Erzeugen eines ersten demodulierten
Kanalsignals und einen zweiten Demodulator zur Demodulation eines
zweiten Kanals mit einer zweiten Polarisation, entgegengesetzt polarisiert
zu der ersten Polarisation zur Erzeugung eines zweiten demodulierten
Kanalsignals. Ein adaptives Störunterdrückungsnetzwerk,
das mit dem ersten und dem zweiten Demodulator verbunden ist, unterdrückt Störungen aus
dem zweiten Kanal in dem ersten demodulierten Kanalsignal zur Erzeugung
eines empfangenen Signals.
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Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
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Durch Anwendung von adaptiven elektronischen
Störunterdrückungslösungen zur
Störunterdrückung von
in der frequenzbenachbarten oder überlappenden Kanälen, entgegengesetzt
polarisierten, Sendekanälen
kann die Unterdrückung
dieser Kanäle
derart ausreichend erhöht
werden, dass der Durchsatz des gewünschten Kanals erhöht wird. Zum
Beispiel kann eine hierarchische Quadraturamplitudemodulation (QAM)
des übertragenden
Trägers
benutzt werden, um die Bitrate des Kanals zu erhöhen, während die Rückwärtskompatibilität erhalten bleibt.
Insbesondere kann anstelle der QPSK-Modulation eine hierarchische
16 QAM oder 64 QAM benutzt werden, um die Anzahl der in jedem gesendeten
Symbol übertragenen
Bit zu verdoppeln oder zu verdreifachen. Derzeitige QPSK-Empfänger können das über einen
derartigen Kanal übertragene
höchstwertige
("first level") QPSK-Signal empfangen,
während
neuere Empfänger
mit hierarchischen QAM-Empfängern
das vollständige
QAM-Signal empfangen können,
vorausgesetzt, dass die entgegengesetzte Polarisationsstörung von
in der Frequenz benachbarten Kanälen
durch Anwendung des Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung ausreichend verringert wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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In der Zeichnung:
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2 und 3 sind Spektraldiagramme
und zeigen die Spektralauslegung von zwei verschiedenen Übertragungssystemen,
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4 und 5 sind detailliertere Blockschaltbilder
von Teilen des in 1 dargestellten
Empfangssystems,
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6 ist
ein Blockschaltbild eines adaptiven Kombinierers, der in dem in 1 dargestellten Übertragungssystem
benutzt werden kann, und
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7 ist
ein Blockschaltbild eines adaptiven FIR-Filters, das in dem in 6 dargestellten adaptiven
Kombinierer benutzt werden kann.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 ist
ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 1 ist
eine Eingangsklemme 5 mit einem Satz von (nicht dargestellten)
Quellen von zu übertragenden Kanalsignalen
verbunden. Zum Beispiel können
die Kanalsignalquellen jede ein Fernsehsignal erzeugen, das unter
anderem eine Video- und eine Audiokomponente enthält. Die
Eingangsklemme 5 ist mit einer Eingangsklemme eines Senders 10 verbunden.
Der Sender 10 arbeitet in bekannter Weise, um jedes der Kanalsignale
zu komprimieren und zu codieren, sie auf RF-Trägersignale
zu modulieren, dann die modulierten Träger über eine Sendeantenne 12 zu
einem Satelliten 20 zu senden. Der Satellit 20 empfängt die Kanalsignale
und sendet sie auf getrennten Transpondern zurück. Die Transponder sind auf
verschiedene Frequenzen abgestimmt und mit entsprechend polarisierten
Antenne in dem Satelliten 20 verbunden.
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2 und 3 sind Spektraldiagramme
und zeigen die Spektralauslegung von zwei verschiedenen Sendesystemen.
In den 2 und 3 sind die Trägerfrequenzen
durch Pfeile entlang der Frequenzachse und Seitenbänder, die
die Kanalsignalinformationen übertragen,
als Trapeze um die Trägerfrequenz
dargestellt. Die obere Frequenzachse zeigt die durch eine RHCP-Antenne
gesendeten Kanalsignale, und die untere Frequenzachse zeigt die über eine
LHCP-Antenne übertragenen
Kanalsignale.
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In 2,
die das DSS-Frequenzspektrum zeigt, sendet ein erster Transponder
einen ersten Kanal, ist auf eine erste Frequenz Xp1 abgestimmt und mit
einer RHCP- Antenne
verbunden. Ein zweiter Transponder überträgt einen zweiten Kanal, ist
auf eine zweite Frequenz Xp2 angrenzend zu der ersten Frequenz Xp1
abgestimmt und ist mit einer LHCP-Antenne verbunden. Ein dritter
Transponder überträgt einen
dritten Kanal, ist auf eine dritte Frequenz Xp3 benachbart zu der
zweiten Frequenz Xp2 abgestimmt und mit einer RHCP-Antenne verbunden,
usw.. Wie gezeigt, kann es eine geringe Überlappung der Seitenbänder der
in der Frequenz nebeneinander liegender Träger geben, die Träger überlappen
sich in der Frequenz jedoch nicht. Träger, die in der Frequenz benachbart
sind, werden über entgegengesetzt
polarisierte Antennen übertragen.
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In 3 überträgt ein erster
Transponder einen ersten Kanal und ist auf eine Frequenz Xp1 abgestimmt,
und ein zweiter Transponder überträgt einen
zweiten Kanal und ist auf eine Frequenz Xp2 abgestimmt, die dieselbe
ist wie die Frequenz Xp1. Der erste Transponder ist mit einer RHCP-Antenne
verbunden, und der zweite Transponder ist mit einer LHCP-Antenne
verbunden. Ein dritter Transponder überträgt einen dritten Kanal und
ist auf eine dritte Frequenz Xp3 abgestimmt, und ein vierter Transponder überträgt einen
vierten Kanal und ist auf eine Frequenz Xp4 abgestimmt, die dieselbe
Frequenz wie Xp3 ist, usw.. Das System enthält Träger, die zusammen liegen, jedoch
auf entgegengesetzt polarisierten Antennen übertragen werden.
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Der Satellit 20 überträgt das in
einer der 2 oder 3 dargestellte Spektrum über eine
Empfangsantenne 32 zu einem Empfangssystem 15.
Die Empfangsantenne 32 enthält einen RHCP- und LHCP-Antennenteil
und ist mit einem Empfänger 30 verbunden.
Der Empfänger 30 enthält eine
erste Ausgangsklemme, die mit einem ersten Demodulator 42 verbunden
ist, und eine zweite Ausgangsklemme, die mit einem zweiten Demodulator 44 verbunden
ist. Eine Ausgangsklemme des ersten Demodulators 42 ist
mit einer ersten Eingangsklemme und einer Störunterdrückungsschaltung 50 verbunden,
und eine Ausgangsklemme des zweiten Demodulators 44 ist mit
einer zweiten Eingangsklemme der Störunterdrückungsschaltung 50 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme der Störunterdrückungsschaltung 50 ist
mit einer Eingangsklemme eines Kanaldemodulators 60 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des Kanaldemodulators 60 erzeugt das
empfangene Kanalsignal und ist mit der (nicht darge stellten) Auswertschaltung
verbunden. Die Auswertschaltung kann zum Beispiel eine Schaltung zur
Extrahierung des Fernsehsignals aus dem empfangenen Kanalsignal
sein und erzeugt ein Bild, das die Videokomponente darstellt, und
die den Ton darstellende Audiokomponente des Fernsehsignals auf einem
Lautsprecher darstellt.
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Im Betrieb sendet der Sender 10 die
mehreren Sendekanäle über eine
Satellitenstrecke 20 zu einem von mehreren Empfängern 15.
Derzeitige DSS-Übertragungssysteme
benutzen die QPSK-Modulationslösungen,
die mit den Empfangsantennen 32 in Konsumerqualität zufriedenstellend
arbeiten. Jedoch muss zum Empfang von QAM- modulierten Signalen
höherer
Ordnung, zum Erhalt mehrerer Informationen, zufriedenstellend die
Störung
von den angrenzenden Frequenzkanälen
unterdrückt
werden, wie oben beschreiben. Der Empfänger 30 wählt aufgrund
einer Benutzersteuerung einen gewünschten Kanal übertragenden
Träger.
Der gewählte
Träger
wird extrahiert und weiter verarbeitet. Zum Beispiel wird in einem
DSS-System der Träger zur
Extrahierung des Fernsehprogramms, das auf dem Kanal übertragen
wird, und die Wiedergabe des Programms auf einem Fernsehempfänger verarbeitet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden Störungen
aus Nachbarkanälen
beim Empfänger 15 elektronisch
unterdrückt.
Bei dem in 3 dargestellte
Spektrum mit auf entgegengesetzt polarisierten Antennen übertragenen
zusammen arbeitenden Trägern,
ist der erste Demodulator 42 auf die Frequenz und die den
gewählten
Kanal, z. B. Xp3 übertragende
Antennen-Polarisierung abgestimmt, während der zweite Demodulator 44 auf
dieselbe Frequenz abgestimmt ist, jedoch sein Signal auf der entgegengesetzt
polarisierten Antenne, z. B. Xp4, empfängt.
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Der gewählte demodulierte Kanal Xp3
von dem ersten Demodulator 42 und der entgegengesetzt polarisierte
demodulierte Kanal Xp4 von dem zweiten Demodulator 44 werden
in der Störunterdrückungsschaltung 50 verarbeitet.
Die Störunterdrückungsschaltung 50 leitet
eine Störkomponente
in dem gewählten
demodulierten Kanal Xp3 aus dem entgegengesetzt polarisierten demodulierten
Kanal Xp4 ab und unterdrückt
die Störkomponente
in dem gewählten
demodulierten Kanal in einer Weise, die im Folgenden im Detail beschrieben
wird.
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Es wird nunmehr Bezug genommen auf
das in 2 dargestellte
DSS-Spektrum, in dem benachbarte Träger einander in der Frequenz
nicht überlappen.
Es ist notwendig, die Störkomponente
in einem gewählten
demodulierten Kanal aus den beiden in der Frequenz benachbarten
Signalen abzuleiten. Das heißt,
der erste Demodulator 42 ist auf die Frequenz und die entsprechende
Antennenpolarisation abgestimmt, die den gewählten Kanal, z. B. Xp3, überträgt. Der
zweite Demodulator 44 ist auf eine der beiden benachbarten
Frequenzen und ihre entsprechende Antennenpolarisation abgestimmt,
die einen ersten benachbarten Kanal, z. B. Xp2, überträgt. In dieser Anordnung liegt
jedoch ein in 1 gestrichelt dargestellter
Demodulator 46 zwischen dem Empfänger 30 und der Störunterdrückungsschaltung 50 in derselben
Weise wie der zweite Demodulator 44. Der dritte Demodulator 46 ist
auf die andere der beiden benachbarten Frequenzen und ihre Antennenpolarisation
abgestimmt, die einen zweiten Nachbarkanal, z. B. Xp4, überträgt.
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Der gewählte demodulierte Kanal von
dem ersten Demodulator 42 und die beiden in der Frequenz
benachbarten, entgegengesetzt polarisierten, demodulierten Kanäle, von
dem zweiten Demodulator 44 und dem dritten Demodulator 46 werden
in der Störunterdrückungsschaltung 50 verarbeitet.
Die Störunterdrückungsschaltung 50 leitet
eine Störkomponente
in dem gewählten
demodulierten Kanal aus den beiden entgegengesetzt polarisierten,
demodulierten Kanälen
ab und unterdrückt
die Störkomponente
von dem gewählten
demodulierten Kanal in einer Weise, die im Folgenden im Detail beschrieben wird.
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Der Fachmann auf diesem Gebiet wird
verstehen, dass es notwendig sein kann, zusätzliche benachbarte Kanäle in der
Störunterdrückungsschaltung 50 zu
verarbeiten, um die entgegengesetzt polarisierte Kanalstörung ausreichend
zu unterdrücken, so
dass die Lösungen
mit einer QAM-Modulation höherer
Ordnung benutzt werden können.
Durch Ausbildung des obigen Beispiels entsprechend 2 können
zusätzliche
Demodulatoren zwischen dem Empfänger 30 und
der Störunterdrückungsschaltung 50 können auch
Kanäle
unmittelbar in der Frequenz danebenliegend, z. B. Xp1 und Xp5, abgestimmt
werden. Die Störunterdrückungsschaltung 50 verarbeitet den
empfangenen Kanal Xp3 und alle benachbarten Kanäle Xp1, Xp2, Xp4 und Xp5, um
die Störkomponente
abzuleiten und die Störkomponente
in dem gewählten
Kanal Xp3 zu unterdrücken.
In dem Beispiel von 3 verarbeitet
die Störunterdrückungsschaltung 50 den
gewählten
Kanal Xp3 und den daneben liegenden, jedoch entgegengesetzt polarisierten
Kanal Xp4, zur Ableitung der Störkomponente
und unterdrückt
die Störkomponente
in dem gewählten
Kanal Xp3.
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In jeder Anordnung ist das durch
die Störunterdrückungsschaltung 50 erzeugte
Signal der gewählte
Kanal, wobei die entgegengesetzte Polarisationsstörung beseitigt
ist. Dieses Signal wird dann durch den Kanaldemodulator 60 demoduliert
und erzeugt das Kanalsignal. Das Kanalsignal wird dann durch die
(nicht dargestellte) Auswertschaltung in der oben beschriebenen
Weise verarbeitet.
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Der Fachmann auf diesem Gebiet wird
verstehen, dass der Kanaldemodualtor 60 in dem Demodulator 42 und
nicht in einem getrennten Bauteil enthalten sein kann, wie es in 1 dargestellt ist. Alternativ
kann der Demodulator 42 in dem Kanaldemodulator 60 und
nicht als getrenntes Bauteil enthalten sein. In diesem Fall ist
der Ausgang des Empfängers 30 direkt
mit der Störunterdrückungsschaltung 50 verbunden.
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4 und 5 sind detailliertere Blockschaltbilder
von Teilen des in 1 dargestellten
Empfangssystems. 4 zeigt
im Detail ein DSS-System (2)
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 4 sind
Bauteile, die dieselben sind wie in 1,
mit denselben Bezugsziffern versehen und werden im Folgenden nicht
detaillierter beschrieben. 4 enthält eine
Empfangsantenne 32 RHCP und einen LHCP-Teil und dient zum
Empfang mehrerer, über
den Satelliten 20 (von 1) übertragener
Kanäle.
Eine Empfangsantenne 32 ist an jeweilige Eingangsklemmen
eines ersten Tuners 34, eines zweiten Tuners 35 und
eines dritten Tuners 36 angeschlossen, alle innerhalb des
Empfängers 30 (von 1.) Eine Ausgangsklemme
des zweiten Tuners 35 ist mit einer Eingangsklemme eines
ersten Demodulators 42 verbunden, und eine Ausgangsklemme
des dritten Tuners 36 ist mit einer Eingangsklemme eines
dritten Demodulators 46 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme des ersten Demodulators 42 ist
mit einer Eingangsklemme einer Verzögerungsstufe 570 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der Verzögerungsstufe 570 ist
mit einer ersten Eingangsklemme eines adaptiven Kombinierers 552 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des zweiten Demodulators 44 ist mit
einer Ein gangsklemme eines ersten Decoders 542 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des ersten Decoders 542 ist mit einer
Eingangsklemme eines ersten Coders 546 verbunden. Eine
Ausgangsklemme des ersten Coders 546 ist mit einer ersten
Eingangsklemme eines ersten Mischers 548 verbunden. Eine
Ausgangsklemme eines ersten numerisch gesteuerten Oszillators (NCO) 550 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des ersten Mischers 548 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des ersten Mischers 548 ist mit einer
zweiten Eingangsklemme des adaptiven Kombinierers 552 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme des dritten Demodulators 46 ist
mit einer Eingangsklemme eines zweiten Decoders 562 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des zweiten Decoders 562 ist mit einer
Eingangsklemme eines zweiten Coders 566 verbunden. Eine Ausgangsklemme
des zweiten Coders 566 ist mit einer ersten Eingangsklemme
eines zweiten Mischers 568 verbunden. Eine Ausgangsklemme
eines zweiten NCO 570 ist mit einer zweiten Eingangsklemme des
zweiten Mischers 568 verbunden. Eine Ausgangsklemme des
zweiten Mischers 568 ist mit einer dritten Eingangsklemme
des adaptiven Kombinierers 552 verbunden. Eine Ausgangsklemme
des adaptiven Kombinierers 552 ist mit einer Eingangsklemme eines
hierarchischen QAM-Demodulator/Decoders 60 verbunden. Eine
Ausgangsklemme des hierarchischen QAM-Demodulator/Decoders 60 erzeugt
die decodierten Kanaldaten und ist mit einer (nicht dargestellten)
Auswertschaltung verbunden, wie oben beschrieben.
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In einer bekannten hierarchischen
QAM-Codierung wird ein erster Codierwert durch einen QAM-Code dargestellt,
wo der Quadrant, in dem das empfangene Signal liegt, die ersten
beiden Bit des übertragenen
Symbols bildet (d. h. einem von vier möglichen Quadranten.) Das entspricht
der Decodierung, die in einem Standard-DSS-Empfänger
erfolgt. Ein ideales QPSK-Signal, das die empfangenen ersten zwei
Bit darstellt, wird dann zurückgewonnen
und von dem empfangenen Signal subtrahiert, um ein Differenzsignal
zu erzeugen, das ein zweites Codierwertsignal 6 dB unter der Signalfeldstärke erzeugt. Dieselbe
Verarbeitung wird bei dem Codiersignal mit dem zweiten Wert wiederholt,
d. h. Detektierung des Quadranten, in dem das Codiersignal mit dem
zweiten Wert liegt, auch dargestellt durch eine QPSK-Codierung liegt
zur Ermittlung von zwei weiteren Bit in dem Symbol und Subtraktion
eines wiedergewonnenen Signals, das diese beiden Bit anzeigt zur
Erzeugung eines Signals, das ein Codiersignal mit dem dritten Wert
um 12 dB unter der Signalstärke
anzeigt, undsoweiter, bis alle Werte des hierarchischen QAM-Signals
decodiert sind.
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Im Betrieb erzeugt der Tuner 35 das
gewählte
Kanalsignal, während
die Tuner 34 und 36 die benachbarten, entgegengesetzt
polarisierten Kanalsignale liefern. Die Decoder 542 und 562 können bekannte
Viterbi-Decoder sein und in bekannter Weise eine QAM-Decodierfunktion
mit dem ersten Wert liefern. Da das durch die Antennen vom Konsumergrad gelieferte
Signal/Rauschverhältnis
mit 20 dB (wie oben beschrieben) ausreichend ist, die laufenden QPSK-Signale
genau zu decodieren, wird die durch die Decoder 542 und 562 gebildete
first level-Decodierung relativ genau sein. Tatsächlich kann es möglich sein,
harte Entscheidungen für
die Decoder 542 und 562 zu benutzen, anstelle
der Viterbi-Decoder. Die Coder 546 und 566 erzeugen
die idealen QPSK-Signale, die die decodierten Signale von den Decodern 542 bzw. 562 darstellen.
Der Mischer 548 und der NCO 550 sowie der Mischer 568 und
der NCO 570 arbeiten zur Neumodulation der Nachbarkanalsignale
auf der Frequenz der gewählten
Signale bei Xp3.
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Die neumodulierten, idealen QPSK-Signale von
den Nachbarkanälen
von den Mischern 548 bzw. 568 und der verzögerte modulierte
gewünschte
Kanal von dem Tuner 35 werden in dem adaptiven Kombinierer 552 verarbeitet.
Die Verzögerungsschaltung 570 dient
zur Kompensation der Verarbeitungsverzögerungen durch die Decoder 542 und 562,
der Coder 546 und 566 bzw. der Mischer 548 und 568 liefern
die drei Signale zu dem in der Zeit ausgerichteten adaptiven Kombinierer.
Der adaptive Kombinierer 552 analysiert die Mischer 548 bzw. 568 und
schätzt
die Störkomponente
aus jedem dieser Kanäle
in dem gewünschten
Kanal von der Verzögerungsschaltung 570 in
einer später
im Detail zu beschreibenden Weise. Diese Störkomponenten werden von dem
gewünschten
Kanalsignal subtrahiert und erzeugen ein gewünschtes Kanalsignal, in dem
die Störung
mit entgegengesetzter Polarisation unterdrückt ist, an der Ausgangsklemme
des adaptiven Kombinierers 552. Durch Unterdrückung der
Störung
mit entgegengesetzter Polarisation wird das Signal/Rausch-Verhältnis des
gewünschten
Kanalsignals ausreichend angehoben, dass die hierarchische QAM-Modulation erfolgreich
demoduliert und in dem hierarchischen QAM-Demodulator/Decoder 60 decodiert
werden kann.
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5 zeigt
im Detail ein Trägersystem (3) gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 5 ist eine Empfangsantenne 32 mit
Eingangsklemmen eines ersten Tuners 33 bzw. eines zweiten
Tuners 34 verbunden. Eine Ausgangsklemme des ersten Tuners 33 ist
mit einer Eingangsklemme eines ersten Demodulators 42 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des ersten Demodulators 42 ist mit
den Eingangsklemmen eines ersten Decoders 502 bzw. einer
ersten Verzögerungsschaltung 504 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des ersten Decoders 502 ist mit einer
Eingangsklemme eines ersten Coders 506 verbunden. Eine
erste Ausgangklemme des ersten Coders 506 ist mit einer
ersten Eingangsklemme eines ersten adaptiven Kombinierers 508 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der ersten Verzögerungsschaltung 504 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des ersten adaptiven Kombinierers 508 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme des zweiten Tuners 34 ist
mit einer Eingangsklemme eines zweiten Demodulators 44 verbundnen.
Eine Ausgangsklemme des zweiten Demodulators 44 ist mit
den Eingangsklemmen eines zweiten Decoders 522 bzw. einer zweiten
Verzögerungsschaltung 524 verbundnen. Eine
Ausgangsklemme des zweiten Decoders 522 ist mit einer Eingangsklemme
eines zweiten Coders 526 verbunden. Eine erste Ausgangsklemme
des zweiten Coders 526 ist mit einer ersten Eingangsklemme
eines zweiten adaptiven Kombinierers 510 verbunden. Eine
Ausgangsklemme der zweiten Verzögerungsschaltung 524 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des adaptiven Kombinierers 510 verbunden.
Eine zweite Ausgangsklemme des ersten Coders 506 ist mit
einer dritten Eingangsklemme des zweiten adaptiven Kombinierers 510 verbunden,
und eine zweite Ausgangsklemme des zweiten Coders 526 ist
mit einer dritten Eingangsklemme des ersten adaptiven Kombinierers 508 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme des ersten adaptiven Kombinierers 508 ist
mit der Eingangsklemme eines dritten Decoders 512 bzw.
einer dritten Verzögerungsschaltung 514 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des dritten Decoders 512 ist mit einer
Eingangsklemme eines dritten Coders 516 verbunden. Eine Ausgangsklemme
des dritten Coders 516 ist mit einer ersten Eingangsklemme
eines dritten adaptiven Kombinierers 518 verbunden. Eine
Ausgangsklemme der dritten Verzögerungsschaltung 514 ist mit
einer ersten Eingangsklemme eines Multiplexers (MUX) 520 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des Multiplexers 520 ist mit einer
zweiten Eingangsklemme des dritten adaptiven Kombinierers 518 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme des zweiten adaptiven
Kombinierers 510 ist mit den Eingangsklemmen eines vierten
Decoders 532 bzw. einer vierten Verzögerungsschaltung 534 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des vierten Decoders ist mit einer Eingangsklemme
eines vierten Coders 536 verbunden. Eine Ausgangsklemme
des vierten Coders 536 ist mit einer dritten Eingangsklemme
des dritten adaptiven Kombinierers 518 verbunden. Eine
Ausgangsklemme der vierten Verzögerungsschaltung 534 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des Multiplexers 520 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des dritten adaptiven Kombinierers 518 ist
mit einer Eingangsklemme eines hierarchischen QAM-Demodulator/Decoders 60 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des hierarchischen Demodulator/Decoders 60 erzeugt
die decodierten Kanaldaten und ist, wie oben beschrieben, mit der
(nicht dargestellten) Auswertschaltung verbunden.
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Im Betrieb bewirkt das System von 5 eine zweiwertige, hierarchische
QAM-Decodierung des
gewünschten
Kanalsignals. Die Tuner 33 und 34 sind auf dieselbe
Frequenz abgestimmt, jedoch mit den RHCP- bzw. LHCP-Teilen der Antenne 32 verbunden.
Das von dem Tuner 33 empfangene Signal wird durch den Demodulator 42 demoduliert,
und das von dem Tuner 34 empfangene Signal wird durch den Demodulator 44 demoduliert.
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Das Signal von dem Demodulator 42 wird durch
den Decoder 502 QPSK-decodiert. Wie in 4 kann, da das Signal/Rauschverhältnis des
Signals ausreichend ist, entweder ein Viterbi-Decoder oder ein fest
verdrahteter Entscheidungsdecoder benutzt werden. Der Decoder 502 erzeugt
ein Zwei-Bit-Signal, das das Ergebnis der Decodierung mit äußerem Wert
des von dem Tuner 33 empfangenen hierarchischen QAM-Signal
ist. Dieses Signal wird mit den Ergebnissen der Decodierung der
anderen Werte des hierarchischen QAM-Signal kombiniert, und die
Kombination, die ein empfangenes Symbol darstellt, wird der (nicht
dargestellten) Auswertschaltung zugeführt. Der Coder 506 erzeugt dann
ein ideales QPSK-Signal, das die aus dem empfangenen Signal decodierten
zwei Bit darstellt. Dieses ideale QPSK-Signal wird dem ersten adaptiven
Kombinierer 508 zugeführt.
Das von dem Demodulator 42 empfangene Signal wird außerdem dem ersten
adaptiven Kombinierer über
die Verzögerungsschaltung 504 zugeführt, die
eine geeignete Verzögerung
zur Kompensation der Verarbeitung des Decoders 502 und
des Coders 506 einführt.
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Gleichzeitig decodiert der QPSK-Decoder 522 das
andere von dem Demodulator 44 empfangene Signal und erzeugt
wieder ein Zwei-Bit-Signal, das das Ergebnis der outer level Decodierung
des durch den Tuner 34 empfangenen hierarchischen QAM-Signal darstellt.
Dieses Signal wird mit den Ergebnissen der Decodierung der anderen
Werte des durch den Tuner 34 empfangenen hierarchischen
QAM-Signals kombiniert, und die Kombination, die das empfangene
Symbol darstellt, wird der Verwertungsschaltung zugeführt. Ein
diese beiden Bit darstellendes QPSK-Signal wird durch den Coder 526 erzeugt. Dieses
Signal wird außerdem
dem ersten adaptiven Kombinierer 508 zugeführt.
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Um die outer-level hierarchische
QAM-Decodierung zu vervollständigen,
subtrahiert der erste adaptive Kombinierer 508 das ideale
QPSK-Signal von dem Coder 506 von dem von der Verzögerungsstufe 504 empfangenen
Signal und erzeugt in bekannter Weise ein Signal, das den second
level der hierarchischen Codierung enthält. Der erste adaptive Kombinierer 508 analysiert
außerdem
das ideale QPSK-Signal von dem vorhandenen, entgegengesetzt polarisierten
Kanal von dem Coder 526 und schätzt die Störkomponente von dem durch die
Verzögerungsschaltung 504 empfangenen
Signal. Der erste adaptive Kombinierer 508 subtrahiert
dann diese Störkomponente
von dem von der Verzögerungsstufe 504 empfangenen
Signal und erzeugt ein Signal, in dem die Störung mit entgegengesetzter
Polarisation von dem anderen empfangenen Signal unterdrückt ist
und das das zweiwertige hierarchische QAM-Signal enthält. Der
zweite adaptive Kombinierer 510 erzeugt auf ähnliche
Weise ein Signal, in dem die Störung
mit entgegengesetzter Polarisation von dem anderen empfangenen Signal
unterdrückt
ist und das second level QAM-Signal enthält.
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Der Multiplexer 520 wählt eines
der second level, hierarchischen, störbefreiten QAM-Signale, entweder
von dem ersten adaptiven Kombinierer 508 (durch die Verzögerungsschaltung 514)
oder den zweiten adaptiven Kombinierer 510 (durch die Verzögerungsschaltung 534.)
Eine second level QAM-Decodierung erfolgt auf dem ersten empfangenen
Signal durch den dritten Decoder 512, den dritten Coder 516,
den vierten Decoder 532, den vierten Coder 536 und
den dritten adaptiven Kombinierer 518, in derselben Weise,
wie sie oben für
die first level QAM-Decodierung beschrieben wurde. Das heißt, das
gewählte second
level, hierarchische QAM-codierte Signal wird durch seinen zugehörigen Decoder
(512 oder 532) decodiert und erzeugt zwei weitere
Bit, die die second level Decodierung des hierarchischen QAM-Signals
des empfangenen Symbols darstellen. Diese Bit werden mit den zwei
Bit von dem outer level hierarchischen QAM-Decodierung decodiert
und mit Bit aus dem anderen level decodiert, wie oben beschrieben.
Dann wird ein diese beiden Bit darstellendes ideales QPSK-Signal
durch den zugehörigen
Coder (516 oder 536) erzeugt. Das ideale Signal
von dem zugehörigen
Coder wird von dem gewählten
second level QAM-codierten
Signal subtrahiert und erzeugt ein third level-QAM-codiertes Signal.
Gleichzeitig wird das ideale Signal von dem anderen Coder analysiert,
um die Störkomponente
mit entgegengesetzter Polarisation aus dem Signal in dem gewählten Signal
zu bestimmen. Diese Störkomponente wird
von dem gewählten
second level hierarchischen QAM-Signal subtrahiert und erzeugt ein
störbefreites third
level-hierarchsiches
QAM-Signal an der Ausgangsklemme des dritten adaptiven Kombinierers 518.
Weitere Pegel der hierarchischen QAM-Decodierung können in
einer Weise durchgeführt
werden, die ähnlich
ist zu der, die oben durch den hierarchischen QAM-Demodulator/Decoder 60 beschrieben wurde.
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5 wurde
für die
Anwendung in einem hierarchisen QAM-codierten System beschrieben. Jedoch
kann dieselbe Lösung
zur Störuntersuchung in
einem Standard (das bedeutet einem nicht-hierarchischem) QAM-codierten
System angewendet werden. In einem derartigen System wird die Codierung durch
eine fest verdrahtete Schaltung der outer level-Konstellation benötigt, da
die vollständige
Konstellation benötigt
wird, um das Signal in dem QAM-Demodulator/Decoder 60 zu
decodieren. Außerdem
ist es nicht möglich,
ein outer level-hierarchsiches QAM-Signal von dem empfangenen QAM-Signal
zu subtrahieren, um ein second level QAM-Signal zu erzeugen, oder
ein second level-QAM-Signal von dem empfangenen QAM-Signal zu subtrahieren, um
ein third level-QAM-Signal zu bilden, usw..
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Somit ist es nicht notwendig, den
Coder 506 mit dem ersten adaptiven Kombinierer 508 oder
den Coder 526 des zweiten adaptiven Kombinierers 510 zu
verbinden.
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Demzufolge werden Signalleitungen 507 und 527 in
einem derartigen System weggelassen. Die Signale an den jeweiligen
Ausgangsklemmen des ersten bzw. zweiten adaptiven Kombinierers 508 bzw. 510 enthalten
in diesem Fall die vollständige QAM-Konstellation. Ein
die Störung
mit entgegengesetzter Polarität
darstellendes Signal wird durch die Reihenschaltung des Decoders 502, 522 in
fester Schaltung und den mit dem Demodulator 42, 44 verbundenen
Coder 506, 526 erzeugt, der mit dem Demodulator 42, 44 verbunden
ist, der das empfangene, entgegengesetzt polarisierte Signal verarbeitet. Dieses
Störsignal
mit entgegengesetzter Polarität wird
in dem gewählten
Signal von dem adaptiven Kombinierer 508, 510 dem
das gewählte
Signal verarbeitenden Demodulator 42, 44 zugeführt.
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In dieser Anordnung enthalten die
adaptiven Kombinierer 508 und 510 nur zwei Eingangsklemmen:
eine für
das empfangene Signal und eine für das
Signal, das die Störung
mit entgegengesetzter Polarisation von dem entgegengesetzt polarisierten Signal
darstellt. Aus denselben Gründen
wird der adaptive Kombinierer 518 nur durch zwei der drei
Eingangssignale gesteuert. Eines von dem Multiplexer 520,
das das gewählte
Signal darstellt, und ein zweites von dem Coder (516 oder 536),
der ein Signal erzeugt, das das entgegengesetzt polarisierte Signal darstellt.
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Zum Beispiel können in einer Ausführungsform
die Decoder 502 und 522 fest verdrahtete Decoder
für die
Decodierung von vier Symbolen QAM sein, und die Decoder 512 und 532 können fest
verdrahtete Decoder zur Decodierung der QAM mit 16 Symbolen sein.
Alternativ können
die Decoder 502 und 522 fest verdrahtete Decoder
für die
Decodierung der 16-Symbol-QAM sein, wenn die Störung begrenzt wird und das
SNR ausreichend ist. In dieser Ausführungsform kann die Anzahl
der Stufen verringert werden.
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Die adaptiven Kombinierer, die in 4 als Element 552 und
in 5 als Elemente 508, 510 und 518 dargestellt
sind, sind alle auf ähnliche
Weise aufgebaut. Eine beispielhafte Anordnung von adaptiven Kombinierern 552 ist
in 6 dargestellt. In 6 wird ein gewähltes Signal
(zum Beispiel von der Verzögerungsschaltung 570 in 4) einer Eingangsklemme
einer Verzögerungsschaltung 106 zugeführt. Die
Verzögerungsschaltung 106 kann
mit den in 4 und 5 dargestellten Verzögerungsschaltungen in
einer einzigen Verzögerungsschaltung
mit einer geeigneten Verzögerung
integriert sein. Eine Ausgangsklemme der Verzögerungsschaltung 106 ist
mit einer ersten, positiven Eingangsklemme einer Addierstufe 108 verbunden.
Ein neucodiertes Signal wird einer Eingangsklemme eines ersten adaptiven FIR-Filters 102 zugeführt, und
ein zweites, neucodiertes Signal wird einer Eingangsklemme des zweiten
adaptiven FIR-Filters 104 zugeführt.
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In 4 wird
zum Beispiel das erste neucodierte Signal von dem Mischer 548 abgeleitet,
während
das zweite neumodulierte Signal von dem Mischer 568 abgeleitet
wird. In 5 wird in Bezug auf
den adaptiven Kombinierer 508 das erste neumodulierte Signal
aus dem gewählten
Signal abgeleitet und wird durch den ersten Coder 506 erzeugt,
während
das zweite neumodulierte Signal von dem entgegengesetzt polarisierten
Kanalsignal abgeleitet und durch den zweiten Coder 526 erzeugt
wird.
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Eine Ausgangsklemme des ersten adaptiven FIR-Filters 102 ist
mit einer zweiten, negativen Eingangsklemme der Addierstufe 108 verbunden,
und eine Ausgangsklemme des zweiten adaptiven FIR-Filters 104 ist
mit einer dritten, negativen Eingangsklemme der Addierstufe 108 verbunden.
Die Signale von dem ersten und zweiten adaptiven FIR-Filter 102 und 104 werden
von dem verzögerten, gewählten Signal
von der Verzögerungsschaltung 106 subtrahiert.
Eine Ausgangsklemme der Addierstufe 108 erzeugt das gewählte Signal,
in dem die entgegengesetzt polarisierte Störung unterdrückt ist, und
den jeweiligen Steuereingangsklemmen des ersten und zweiten adaptiven
FIR-Filters zugeführt
wird.
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Im Betrieb erzeugt jedes adaptive
FIR-Filter ein Signal, das die Störkomponente darstellt, die durch
das einer Eingangsklemme zugeführte,
entgegengesetzt polarisierte Signal dargestellt wird, aufgrund eines
seiner Steuereingangsklemme zugeführten Steuersignals, alle in
bekannter Weise. Das Steuersignal wird aus dem störunterdrückten Kanalsignal abgeleitet,
das durch die Addierstufe 108 erzeugt wird.
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7 ist
ein Blockschaltbild eines adaptiven FIR-Filters, das in dem in 6 dargestellten adaptiven
Kombinierer benutzt werden kann. In 7 empfängt eine
Eingangsklemme 205 ein neumoduliertes Kanalsignal, wie
es in 6 dargestellt ist.
Die Eingangsklemme 205 ist mit der ersten Eingangsklemme
eines ersten Multiplizierers 202, eines zweiten Multiplizierers 204 und
einem dritten Multiplizierer 206 bzw. mit einer Eingangsklemme
einer ersten Verzögerungsschaltung 208 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der ersten Verzögerungsschaltung 208 ist mit
einer Eingangsklemme einer zweiten Verzögerungsschaltung 210 und
mit einer ersten Eingangsklemme eines vierten Multiplizierers 212 verbunden. Eine
Ausgangsklemme des vierten Multiplizierers 212 ist mit
einer ersten Eingangsklemme einer ersten Addierstufe 214 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der ersten Addierstufe 214 ist mit
einer Eingangsklemme einer dritten Verzögerungsschaltung 216 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der dritten Verzögerungsschaltung 216 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des dritten Multiplizierers 206 und
mit einer zweiten Eingangsklemme der ersten Addierstufe 214 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme der zweiten Verzögerungsschaltung 210 ist
mit einer Eingangsklemme einer vierten Verzögerungsschaltung 218 und
mit einer ersten Eingangsklemme eines fünften Multiplizierers 220 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des fünften Multiplizierers 220 ist
mit einer ersten Eingangsklemme einer zweiten Addierstufe 222 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der zweiten Addierstufe 222 ist mit einer
Eingangsklemme einer fünften
Verzögerungsschaltung 224 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der fünften
Verzögerungsschaltung 224 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des zweiten Multiplizierers 204 und
mit einer zweiten Eingangsklemme der zweiten Addierstufe 222 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme der vierten Verzögerungsschaltung 218 ist
mit einer ersten Eingangsklemme eines sechsten Multiplizierers 226 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des sechsten Multiplizierers 226 ist
mit einer ersten Eingangsklemme einer dritten Addierstufe 228 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der dritten Addierstufe 228 ist mit
einer Eingangsklemme der sechsten Verzögerungsschaltung 230 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der sechsten Verzögerungsschaltung 230 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme des ersten Multiplizierers 202 und
mit einer zweiten Eingangsklemme der dritten Addierstufe 228 verbunden.
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Eine Ausgangsklemme des ersten Multiplizierers 202 ist
mit einer Eingangsklemme einer siebten Verzögerungsschaltung 232 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der siebten Verzögerungsschaltung ist mit einer
ersten Eingangsklemme einer vierten Addierstufe 234 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des zweiten Multiplizierers 204 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme der vierten Addierstufe 234 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der vierten Addierstufe 234 ist mit
einer Eingangsklemme einer achten Verzögerungsschaltung 236 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der achten Verzögerungsschaltung 236 ist
mit einer ersten Eingangsklemme einer fünften Addierstufe 238 verbunden.
Eine Ausgangsklemme des dritten Multiplizierers 206 ist
mit einer zweiten Eingangsklemme der fünften Addierstufe 238 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der fünften
Addierstufe 238 ist mit einer Eingangsklemme einer neunten
Verzögerungsschaltung 240 verbunden.
Eine Ausgangsklemme der neunten Verzögerungsschaltung 240 erzeugt
das gefilterte Ausgangssignal und ist zum Beispiel mit der Addierstufe 108 des
in 6 dargestellten adaptiven
Kombinierers 552 verbunden.
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Eine Eingangsklemme 215 empfängt ein Fehlersignal ε, zum Beispiel
von dem Ausgang der Addierstufe 108 des in 6 dargestellten adaptiven Kombinierers 552.
Die Eingangsklemme 215 ist mit einer ersten Eingangsklemme
eines siebten Multiplizierers 242 verbunden. Eine (nicht
dargestellte) Quelle eines konstanten Signals μ ist mit einer zweiten Eingangsklemme
des siebten Multiplizierers 242 verbunden. Eine Ausgangsklemme
des siebten Multiplizierers 242 ist mit der zweiten Eingangsklemme des
vierten Multiplizierers 212, des fünften Multiplizierers 220 bzw.
des sechsten Multiplizierers 226 verbunden.
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Der FIR-Filter von 7 ist eine bekannte Anordnung einer transponierten
Form wenigstens eines adaptiven FIR-Filters für quadratischen Mittelwert
(LMS) und arbeitet in bekannter Weise. Ein LMS-FIR-Filter in direkter
Form kann auch in einem in 6 dargestellten
adaptiven Kombinierer 252 benutzt werden. Das in 7 dargestellte LMS-FIR-Filter
arbeitet in bekannter Weise zur Minimierung des Fehlersignals ε. Zusätzlich können verfeinerte
(RLS) FIR-Filter-Quadrate, auch mit bekannten Aufbau und Betrieb,
anstelle der dargestellten LMS-FIR-Filter benutzt werden. Filter
in direkter Form ergeben ebenfalls eine akzeptable Leistungsfähigkeit.