FI97183B - Menetelmä vastaanottimen synkronoimiseksi vastaanotetun signaalin taajuuteen ja vaiheeseen - Google Patents

Description

i 97183

Menetelmä vastaanottimen synkronoimlseksi vastaanotetun signaalin taajuuteen Ja vaiheeseen Tämän keksinnön kohteena on menetelmä vastaanotti-5 men synkronoimlseksi vastaanotettavan signaalin taajuuteen Ja vaiheeseen. Jossa menetelmässä määrätyin väliajoin otetaan näyte vastaanotettavasta signaalista Ja valitaan otetuista näytteistä päätöksentekonäyte, Jossa yhden vastaanotettavan symbolin keston aikana otetaan ainakin kaksi 10 näytettä, valitaan Jokin päätöksentekonäytettä edeltävä näyte ensimmäiseksi vertailunäytteeksi. Ja valitaan Jokin päätöksentekonäytettä seuraava näyte toiseksi vertailu-näytteeksi .

Keksintö liittyy erityisesti kantataajuisen PAM-15 Johtokoodin (Pulssi Amplitudi Modulaatio) yhteydessä toimiviin vastaanottimiin, ja erityisen edullinen se on neli-johdin kantataajuusmodeemin tahdistamisen eli synkronoinnin yhteydessä monipiste (multipoint) verkossa.

Keksintö liittyy yhteyden muodostamiseen ja ylläpi-20 tämiseen lähettimen ja vastaanottimen, esimerkiksi kahden kantataajuisen modeemin välillä, jolloin vastaanottimen näytteenottotaajuutta on säädettävä lähettimen lähettämien symbolien mukaan, jotta vastaanotin kykenisi tekemään oikeat päätökset lähettimen lähettämistä symboleista. Alku-25 tilanteessa lähetin lähettää symboleja omalla taajuudellaan ja vastaanotin ottaa sille syötetystä signaalista näytteitä omalla näytteenottotaajuudellaan, joka on tietyllä tarkkuudella (esim. 200 ppm) sama kuin lähettimen käyttämä symbolitaajuuden monikerta. Lähettimen kello voi 30 vaihdella (jitteroida) jossain rajoissa verrattuna vas-• taanottimen peruskelloon. Vastaanottimen synkronoinnin tehtävä on saada vastaanottimen symbolikello seuraamaan mahdollisimman tarkkaan lähettimen symbolikelloa. Tämä tehdään pidentämällä tai lyhentämällä vastaanottimen sym-35 bolikellon kellojaksoja. Vastaanottimen symbolikellon vaihe on optimissaan suhteessa lähettimen symbolikelloon sil- 2 97183 loin kun vastaanotin tekee päätöksiä lähetetyistä symboleista sen pulssivasteen kohdan perusteella, jossa on pulssivasteen itseisarvon globaali maksimi.

Ennestään tunnetaan päätöksiä käyttävä menetelmä 5 vastaanottimen näytteenottotaajuuden tahdistamiseksi vastaanotettavan signaalin taajuuteen, jossa menetelmässä vastaanotin ottaa näytteitä sille syötetystä signaalista symboli taajuudella. Tässä menetelmässä käytetään tahdistu-misinformaationa suhdetta, joka saadaan pulssivasteen it-10 seisarvon ensimmäisen maksimin ja sitä symbolin keston edeltävän hetken arvon suhteena. Käytännössä tämä saadaan esimerkiksi vastaanotetun symbolin suhteena edellisen symbolin virheeseen (virhe tarkoittaa tässä yhteydessä kor-jaimen lähdön ja detektorin tekemän päätöksen erotusta). 15 Edellä mainitussa tunnetussa menetelmässä säädetään vastaanottimen symbolikelloa siten, että mainittu suhde pysyy keskimäärin ennalta asetettuna vakiona. Mikäli laskettu arvo poikkeaa vertailuarvosta samaan suuntaan riittävän usein, säädetään vastaanottimen käyttämää näytteen-20 ottotaajuutta, esimerkiksi hidastamalla tai nopeuttamalla vastaanottimen kelloa.

Tämä ennestään tunnettu tahdistusmenetelmä toimii hyvin kun symbolikelion vaihe on valmiiksi oikea tai lähellä sitä. Jos vaihe poikkeaa paljon alkutilanteessa ta-• 25 voitteesta, kuten uuden yhteyden luomistilanteen alussa, saattaa tahdistumisen yhteydessä käydä niin, että kaikkia symboleita ei pystytä vastaanottamaan virheettä vaikka korjaimet asetetaan uuden kanavan ja vallitsevan näytteen-ottohetken mukaan.

30 Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä mai nittu ongelma ja tarjota käyttöön menetelmä, jonka avulla vastaanotin voi takertua lähettimen symbolitahtiin ja siirtää vastaanottimen vaihe kohti optimia, siten että kaikki symbolit voidaan vastaanottaa virheettömästi sen 35 jälkeen kun korjaimet on asetettu, riippumatta lähettimen ja vastaanottimen symbolikellojen vaihe-erosta alkutilan- li 3 97183 teessä. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että lasketaan ensimmäisen ja toisen vertailunäytteen välinen erotus, verrataan erotusta tavoitearvoon, ja säädetään näytteenottotaa-5 juutta vertailun perusteella.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että päätöksentekoon käytettyjen näytteiden välillä otettuja näytteitä käytetään tahdistumistiedon päättelemiseen. Jos otetaan kaksi näytettä yhdestä symbolista, käytetään joka toista 10 näytettä tahdistumiseen ja joka toista näytettä päätöksen tekoon. Jos otetaan N näytettä lähetetystä symbolista voidaan tahdistumiseen käyttää myös muita kuin puolen symbolin keston päässä päätöksentekohetkestä olevia näytteitä. Keksinnön mukaisen menetelmän merkittävin etu on, että 15 tahdistus saadaan aikaan luotettavammin kuin ennestään tunnetuilla menetelmillä, ilman että tahdistumisen yhteydessä hukataan symboleita, riippumatta siitä mikä lähettimen ja vastaanottimen symbolikellojen vaihe-ero on alussa.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritus muodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-7.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisen edullisen suoritusmuo-• 25 don avulla viitaten oheisiin kuvioihin, joista kuviot 1-4 esittävät kanavan pulssivasteen estimaattia yhden lähetetyn symbolin yhteydessä, kuvio 5 esittää vastaanottimen näkemää signaalia useamman lähetetyn symbolin yhteydessä, ja 30 kuvio 6 esittää lohkokaaviota kantataajuisen modee min vastaanottimesta.

Kuviot 1-4 esittävät esimerkkiä kanavan pulssi-vasteen estimaatista yhden lähetetyn symbolin yhteydessä. Kuvioiden 1-4 vaakasuuntaiset akselit kuvaavat aikaa ja 35 pystyakselit signaalin amplitudia. Kuvion 1 käyrä esittää 4 97183 lähettimen lähettämän pulssin muotoa. Kuvion 2 käyrä esittää vastaanottimen näkemää pulssimuotoa, ja kuvion 3 käyrä esittää vastaanottimen pulssivasteen estimaattia näytteis-tettynä vastaanottimen kellon satunnaisella vaiheella kaksi 5 kertaa symbolissa. Kuviossa 3 on esitetty päätöksentekoon valittava näyte 0, joka on pulssivasteen itseisarvon ensimmäinen lokaali maksimi. Kuvion 3 esittämässä tapauksessa valitaan tämän jälkeen mainittua päätöksentekonäytettä 0 edeltävä näyte -1 ensimmäiseksi vertaiiunäytteeksi, ja pää-10 töksentekonäytettä 0 seuraava näyte 1 toiseksi vertaiiunäytteeksi. Kuviossa 3 on havainnollistettu mainittujen vertailunäytteiden välinen erotus E alkutilanteessa.

Kuvion 4 esittämässä tilanteessa on pulssivaste näytteistettynä kaksi kertaa symbolissa kun tahdistuminen 15 on tapahtunut, eli näytteiden -1 ja 1 erotus E on saavuttanut asetetun tavoitearvon, joka tässä tapauksessa on nolla .

Kuvio 5 esittää vastaanottimen näkemää signaalia keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa, eli kun lähe-20 tetään useita peräkkäisiä symboleita. Vastaanotin ei tällöin symboleiden yhteisvaikutuksen vuoksi suoraan näe kuvion 2 käyrän esittämää pulssimuotoa, vaan se näkee kuviossa 5 paksulla viivalla esitetyn signaalin. Kuvion 5 ohuet viivat kuvaavat yksittäisten satunnaisten symbolien 25 vasteita asetettuina symbolin keston välein. Paksu viiva on ohuiden viivojen summa. Kuvion 5 esittämässä tapauksessa lähetin on käyttänyt nelitasoista signaalia jossa symbolien amplitudit ovat -3, -1, 1 ja 3.

Kuvio 6 esittää lohkokaaviota kantataajuisen modee-30 min vastaanottimesta, joka voidaan tahdistaa keksinnön mukaisen menetelmän avulla. Kuvion 6 vastaanotin aloittaa tahdistumisen vastaanotetun signaalin taajuuteen välittömästi kun pulssivasteesta on saatu estimaatti (sinänsä tunnetulla tavalla) . Lähettimen syöttämä kantataajuinen analo-35 ginen signaali syötetään vastaanottimen kaistanpääs- li 5 97183 tösuodattimen 1 tuloon. Kaistanpäästösuodatin 1 sisältää linjamuuntajan sekä analogisia suodattimia. Linjamuuntajan avulla aikaansaadaan galvaaninen erotus linjalta laitteeseen. Analogisilla suodattimilla poistetaan siirtokanavan 5 ulkopuolella oleva kohina ja muut häiriöt, sekä tehdään AD-muuntimen 2 laskostumisen esto suodatus.

Suodattimen 1 lähtöön kytketty AD-muunnin 2 ottaa sille syötetystä signaalista näytteitä kellon 3 määräämällä tahdilla. Näytteet kvantisoidaan esimerkiksi 16-bittisiksi . 10 AD-muuntimen 2 lähdöstä syötetään 16-bittisiä näytteitä S(n) kaksi kertaa symbolista. Kellon 3 taajuus on alkuhet-kellä tietyllä tarkkuudella (200 ppm) sama kun vastapään lähettimen (ei esitetty kuviossa) symbolikellon taajuus kerrottuna kahdella (N:llä jos otetaan N näytettä/symboli) . 15 Kellon 3 jaksoja voidaan hetkellisesti säätää PI-säätimellä 11.

AD-muuntimen 2 lähtöön on peräkkäin kytketty viive-elimet 12 ja 13, joiden avulla aikaansaadaan puolen symbolin keston pituinen viive. Viive-elimien avulla valitaan 20 AD-muuntimen lähdöstä saatujen näytteiden S (n) joukosta päätöksentekonäyte S(0) sekä ensimmäinen S(-l) ja toinen S(1) vertailunäyte.

Päätöksentekonäyte S(0) syötetään adaptiivisen kor-jaimen 4 kautta detektorille 5, jonka avulla vastaanotin 25 tunnistaa sille syötetyn symbolin. Adaptiivinen korjain 4 poistaa pulssivasteesta ennen päätöksentekohetkeä olevan vääristymän. Adaptiivisena korjaimena käytetään edullisesti FIR-suodinta, jota säädetään korjatun signaalin virheellä LMS-algoritmilla. Korjain lasketaan kerran symbolissa. 30 Detektorin 5 lähdöstä saatu päätös D(0) syötetään adaptiiviselle DFEtlle (Decision Feedback Equalizer) 6, pulssivas-teen päätöksentekohetkeä seuraavan hännän poistamiseksi sekä dekooderille ja deskramblerille 7, jonka avulla vastaanotetut symbolit muunnetaan biteiksi. Deskrambleri pois-35 taa lisätyn valesatunnaisuuden lähetetystä bittijonosta.

6 97183

Detektorin lähdöstä saatua päätöstä D(0) käytetään lisäksi synkronoitumiseen, minkä vuoksi se syötetään laskimelle 8.

AD-muuntimen 2 näytteenottotaajuuden synkrono imi seksi syötetään viive-elimen 13 lähdöstä saatu ensimmäinen 5 vertailunäyte S(-l) ja AD-muuntimen 2 lähdöstä saatu toinen vertailunäyte S(1) laskimelle 8. Laskimella 8 lasketaan: - tahdistumiseen käytettävien näytteiden S(-l) ja S(l):n erotus E = S(-l) - S(l), - erotuksen E ero tavoitearvoon K, jonka jälkeen ero 10 jaetaan D(0) :n etumerkillä tahdistusinformaation SI määrittämiseksi .

Laskimen 8 lähdöstä saatu yksittäinen tahdistumisin-formaatio SI syötetään alipäästösuodattimelle 10 hetkellisten häiriöiden vaikutuksen poistamiseksi . Alipäästösuodatin 15 10 on edullisesti digitaalinen IIR-suodatin.

Yksittäinen tahdistumisinformaatio SI sisältää myös symbolien keskinäisvaikutusta. Keskinäisvaikutusten kumoamiseksi tahdistumisinformaatio SI syötetään alipäästösuo-dattimelta 10 PI-säätimelle 11, jolla summataan (integroi-20 daan) useammalta eri symbolilta saatu tahdistumisinformaatio .

Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa tavoitearvoa K edullisesti säädetään siten, että tahdistumisen edetessä liu'utetaan K:n arvoa pikku hiljaa kohti optimaa-25 lista tavoitearvoa, joka edullisesti on nolla. Tällöin tah-distuminen voidaan toteuttaa useammassa vaiheessa, aluksi karkeasti, jonka jälkeen tahdistuminen saadaan yhä tarkemmaksi tavoitearvon K muuttuessa.

On huomattava, että keksinnön mukaista menetelmää 30 voidaan soveltaa myös muissa yhteyksissä kuin modeemien : tahdistuksissa vaikka keksintöä onkin edellä esimerkinomai sesti selostettu nimenomaan modeemien avulla. Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritusmuodot voivat näin ollen vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

1. 97183
2. 1. Menetelmä vastaanottimen synkronoimiseksi vastaanotettavan signaalin taajuuteen ja vaiheeseen, jossa 5 menetelmässä määrätyin väliajoin otetaan näyte vastaanotettavasta signaalista ja valitaan otetuista näytteistä päätöksentekonäyte (S(0)), jossa yhden vastaanotettavan symbolin keston aikana otetaan ainakin kaksi näytettä, 10 valitaan jokin päätöksentekonäytettä (S(0)) edel tävä näyte ensimmäiseksi vertailunäytteeksi (S(—1)), valitaan jokin päätöksentekonäytettä seuraava näyte toiseksi vertailunäytteeksi (S(l)), tunnettu siitä, että 15 lasketaan ensimmäisen (S(-l)) ja toisen (S(l)) ver- tailunäytteen välinen erotus (E), verrataan erotusta tavoitearvoon (K), ja säädetään näytteenottotaajuutta vertailun perusteella.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että näytteenottotaajuutta säädetään tavoitearvon (K) saavuttamiseksi.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotuksen ja tavoitearvon 25 vertailemiseksi lasketaan erotuksen (E) ja tavoitearvon (K) erotus sekä jaetaan saatu tulos päätöksentekonäytteen perusteella tunnistetun symbolin etumerkillä tahdistumis-informaation (SI) määrittelemiseksi, jolloin näytteenottotaajuutta säädetään mainittuun tahdistumisinformaatioon 30 (SI) perustuen. . 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskinäisvaikutuksen poistamiseksi integroidaan tahdistumisinformaatiota (SI) ennen näytteenottotaajuuden säätöä. 97183
5. 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen näytteenottotaajuuden säätöä suoritetaan tahdistumisinformaatiolle (SI) alipääs-tösuodatus häiriöiden vaikutuksen minimoimiseksi.
6. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että tavoitearvoa (K) säädetään synkronoitumisen aikana siten, että aluksi käytetään sellaista tavoitearvoa (K), jonka avulla synkronoituminen saadaan toteutettua karkeasti, jonka jälkeen tavoi-10 tearvoa (K) liu'utetaan kohti optimitavoitearvoa, joka edullisesti on nolla, synkronoitumisen hienosäätämiseksi.
7. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotin on modeemi . Il 97183