NL8005719A

NL8005719A - Faseruiscorrectieketen voor een gegevenstransmissie- -inrichting.

Info

Publication number: NL8005719A
Application number: NL8005719A
Authority: NL
Original assignee: Cit Alcatel
Priority date: 1979-10-19
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1981-04-22
Also published as: IE802153L; BE885544A; US4370749A; DE3038574A1; FR2468258B1; LU82859A1; IT8068593A0; CA1163687A; FR2468258A1; IT1129323B; GB2064274B; IE50470B1; GB2064274A

Description

-1- *« '

80.3333/Ti/M/vL

Korte aanduiding: Faseruiscorrectieketen voor een gegevenstransmissie-inrichting

De uitvinding heeft "betrekking op synchrone gegevenstransmissie -over een transmissiekanaai met "beperkte bandbreedte en op het elimineren van verstoringen ten gevolge van bij de ontvangst veroorzaakte fouten bij het schatten van de verzonden symbolen -waardoor het binaire debiet be-5 perkt wordt.

Ξ. ïïyquist heeft aangetoond, dat de transmissiesnelheid door een ideaal laag doorlaatnetwerk niet hoger kan zijn dan twee informatiepulsen per hertz van de doorlaatband en dat deze theoretische grens benaderd kan worden door een transmissiekanaai dat zich voor informatiepulsen globaal 10 als een laagdoorlaatfilter met progressieve afsnijding en een lineaire fasekarakteristiek. Dit heeft er toe geleid, dat men in de gevallen waar men een gegevenstransmissie met een groter binair debiet gewenste enerzijds de transmissiesnelheid verlaagde door voor de transmissie de binaire gegevens te vervangen door meerwaardige symbolen en anderzijds de verbindings-15 karakteristieken voor de transmissie te benaderen door die van een laagdoorlaatfilter met progressieve afsnijding en een lineaire fasekarakteristiek door gebruik van een vormingsfilter van een eventuele modulatie en een correctie van door de verbinding in de nuttige band optredende verstoringen voorde transmissies.

20 In de praktijk wordt de reeks te verzonden binaire gegevens ge transformeerd in hetzij een rij meerwaardige reële symbolen met een kleiner debiet en verzonden over een enkele weg, hetzij in een rij meerwaardige reële symboolparen met kleiner debiet die gelijktijdig verzonden worden over twee onafhankelijke wegen in kwadratuur. Het eerste geval omvat 25 in het bijzonder transmissiesystemen met basisband fo door gebruik van amplitudemodulatie met enkel- of restzijband, terwijl in het tweede geval voor de gegevenstransmissie amplitudemodulatie met twee draaggolven in kwadratuur toegepast wordt of overeenkomstig een transmissie met behulp van faseverschuivingen met vier of acht toestanden of een gecombineerde 30 fase- en amplitudemodulatie. Vanuit een gegeven toepassing van de twee wegen in kwadratuur is het mogelijk de studie van het tweede geval naar de eerste over te brengen door de twee elementen van een symbolenpaar te beschouwen als de reële en imaginaire delen van een complex symbool en door, in de voor het eerste geval geldige berekeningen, de reële grootheden te 35 vervangen door complexe grootheden. Omgekeerd kan men de bestudering van het 8005719 -2- eerste geval naar het tweede geval overbrengen door associatie van de enkele weg met een weg in kwadratuur waarnaar men een signaal in kwadratuur voert dat afgeleid is van het over de enkele weg verzonden signaal, dat in de meeste gevallen de Hilbert getransformeerde is. Het is daarom ge-5 bruikelijk een gegevenstransmissiesignaal voor te stellen in complexe vorm.

De in de nuttige band ingevoerde vervormingen bestaan enerzijds uit verstoringen van de amplitude en de groepsvoortplantingstijd van het transmissiekanaal waarvan de karakteristieken langzame veranderingen ondergaan en anderzijds door ruis van de fase waarvan de karakteristieken vaak 10 snelle veranderingen ondergaan. Hun correctie wordt uitgevoerd op de meerwaardige symbolen. Bij aanwezigheid van modulatie kan zij eveneens uitgevoerd worden voor het demoduleren van het in de doorlaatband ontvangen signaal.

De correctie van de verstoringen van de amplitude en de groeps-15 propagatietijd van het transmissiekanaal vindt plaats met behulp van een filter dat in de nuttige band transmissiekarakteristieken die omgekeerd zijn aan die van het transmissiekanaal dat in deze band een in hoofdzaak vlakke amplituderesponsie en lineaire fase verkregen wordt. Het is bekend hiervoor zelfinstellende lineaire vereffenaars te gebruiken die in grond-20 vorm bestaan uit een transversaalfilter in het tijddcmein volgens K.E. Kalmann met regelcoëfficiënten voor het minimaal houden van het verschil tussen de ontvangen symbolen en hun exacte waarde of hun schatting. Deze vereffenaars stellen zich automatisch in aan de karakteristieke van het transmissiekanaal tijdens een leerperiode waarbij de gegevensreeks ver-25 vangen wordt door een aan de ontvanger bekende testreeks en daarna zich blijft instellen gedurende de gegevenstransmissie aan langzame veranderingen van de karakteristieken van het transmissiekanaal.

Een der zelfinstellende lineaire vereffenaars van de voornoemde soort, die toegepast wordt voor een enkele weg, na eventuele demodulatie, 30 bestaat uit een transversaal filter in het tijddcmein, waarvan de afgetakte vertragingslijn als eenheidstijdinterval heeft het tijdsverloop tussen twee verzonden symbolen en waarvan de coëfficiënten voortdurend ingesteld worden door regellussen voor het minimaal maken van de gemiddelde kwadratische fout door middel van een gradiëntalgoritme die gedefinieerd wordt 35 door een lineaire deferentievergelijking van de eerste orde voor reële grootheden.

De voornoemde zelfinstellende lineaire vereffenaar, die gebruikt 8005719 -3- wordt toor een enkele weg, heeft een complexe Tersie voor twee wegen in kwadratuur. Deze complexe versie is af te leiden door de eerder genoemde overeenkomst "complex reëel" en kan bestaan uit vier volgens een matrix opgestelde transversale filters in het tijddamein, die twee aan twee de-5 zelfde coëfficiënten hebben en waarvan de uitgangen twee aan twee verbonden zijn in één geval door een aftrekker en in het andere geval door een opteller. De regellussen, die trachten de gemiddelde kwadratische fout minimaal te houden, maken gebruik van een gradiëntalgoritme die gedefinieerd wordt door dezelfde differentievergelijking van de eerste orde maar 10 voor complexe grootheden.

De faseruis is van relatief belang, dat toeneemt met het transmis-siedebiet. Zij is met name van belang voor een telefonienetwerk op een niveau dat niet nadelig is voor spraak of gegevenstransmissie met klein debiet (1.200 bit/s) maar wordt problematisch voor gegevenstransmissie met 15 een groot debiet (4.800 bit/s en hoger). Zij kan voorgesteld worden door verschillende componenten: - een freqpentie-afwijking tengevolge van bij voorbeeld modulatie en demodulatie waarbij de draaggoiven niet vergrendeld zijn, - een constante faseverschuiving, 20 - een met de netfrequentie of harmonischen daarvan periodieke faseverschui-ving, die in het bijzonder optreedt bij gebruik van leidingen, met draag-stromen, - en een wisselende faseverschuiving met lage frequentie ten opzichte van de bandbreedte van het kanaal.

25 De faseverstoringen kunnen beschouwd worden als afkomstig van va riaties van de karakteristieken van het transmissiekanaal. Met uitzondering van hun continue componenten of die met zeer lage frequentie kunnen ze echter niet geëlimineerd worden door middel van de lineaire zelfinstel-lende vereffenaars die gebruikt worden voor het corrigeren van de versto-30 ringen van de amplitude en de groepspropagatietijd van het transmissiekanaal omdat die een zeer langzame convergentiesnelheid hebben. De voornoemde correctie noodzaakt in feite het gebruik van zelfinstellende vereffenaars met een lange impulsresponsie ten opzichte van die van het transmissiekanaal, hetgeen rekening houdend met de transmissiesnelheid veel coëf-35 ficiënten vergt. De convergentiesnelheid van een lineaire zelfinstellende vereffenaar is om stabiliteitsredenen des te kleiner naarmate het aantal coëfficiënten groter is, waarbij deze, in een eerste benadering, omgekeerd 8003719

e I

-u evenredig is met het aantal coëfficiënten. Daarom vindt de eliminatie van faseruis en in het bijzonder van verstoringen die aan de snelle variatie van het transmissiekanaal toegevoegd kannen zijn plaats.met behulp van complementaire correctieketens.

5 Het is bij voorbeeld bekend aan de ontvangstzijde van een numeriek transmissiekanaal voor gegevens met amplitudemodulatie met twee draaggol-ven in kwadratuur na een zelfinstellende complexe lineaire vereffenaar een complexe fasedraaier te plaatsen in een fasevergrendelingslus van de eerste orde voor de gegevens, maar deze heeft geen voldoende nauwkeurigheid bij 10 harmonische werking voor het volgen van de frequentie-afwijkingen die men in de praktijk kan tegenkomen. Het is daar cm bekend een fasevergrendelingslus van de tweede orde voor de gegevens te gebruiken maar deze blijkt te langzaam te zijn voor het elimineren van de fasecamponent. Men wordt daarom gedwongen twee opeenvolgende complexe fasedraaiers te gebruiken waarvan 15 de een een fasevergrendelingslus van de eerste orde heeft voor het elimineren van de fasecamponent en waarvan de ander een fasevergrendelingslus van de tweede orde heeft voor het elimineren van de frequentie-afwijking. Het resulteert echter in verdubbeling van de te verzorgen functies: - dubbele schatting van het faseverschil, 20 - dubbel genereren van complexe exponenten overeenkomend met de twee cor-rectiehoeken, - dubbele complexe vermenigvuldiging voor het uitvoeren van de twee fase-correcties.

Dit vormt een belangrijke complicatie bij het realiseren van de correctie-25 keten voor de faseruis.

De uitvinding heeft ten doel een dergelijke complicatie te vermijden zonder de doelmatigheid bij de correctie van de faseruis te verliezen.

De uitvinding verschaft daarcrn een faseruiscorrectieketen voor een synchroon transmissiesysteem voor gegevens met behulp van symbolen met 30 aan de ontvangst zijde een beslissingsketen die een schatting geeft van de verzonden symbolen uitgaande van de ontvangen symbolen gekenmerkt door een fasedraaixngsketen aan de ontvangstzijde voor de beslissingsketen en voorzien van een faseregellus van de derde orde.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de correctieketen volgens de uit-35 vinding wordt gekenmerkt door een fasedraaiïngsketen aan de ontvangstzij-de voor de beslissingsketen en voorzien van een faseregelingslus omvattende : 80 Ü 5 7 1 9 ts · -5- - een hoekgenerator voor fasedraailng voorzien van een incrementeringsin-gang waarmee aan de fasedraaiïngsketen een hoekwaarde voor de fase-draaiïng wordt geleverd, welke wordt bijgewerkt in het ritme van de ontvangen symbolen, 5 - een f as ever s chi ld et e c t or die in het ritme van de ontvangen symbolen de faseverschilwaarde levert aan de klemmen van de beslissingsketen tussen een ontvangen symbool en haar schatting, - en een filter tussen de uitgang van de faseverschildetector en de incre-menteringsingang van de hoekgenerator voor de fasedraailng welk filter 10 een overdrachtsfunctie heeft, die uitgedrukt door de z-transformatie de vorm heeft: „ , >, . b + c z . d z M (z) = a +-:— + --τ-ζ 1 - z~1 (1-z-1)2 hierin is a een constante in de orde van 0,92.

15 b een constante in de orde van 0,000^4·. c een constante in de orde van 0,0176. d een constante in de orde van 0,00036.

In een vereenvoudigde uitvoering van de voornoemde voorkeursuitvoeringsvorm heeft het filter een gewijzigde overdrachtsfunctie die uitge-20 drukt kan worden door de z-getransformeerde van de vorm: „/ \ _ . b+c . d x(z) - a + — + 77~Γ,2 1-z (1-z )

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening:

Fig. 1 toont het algemene schema van een synchrone transmissie-inrichting voor gegevens met amplitudemodulatie met twee draaggolven in 25 kwadratuur; fig. 2 toont gedetailleerd de correctieketen voor de verstoringen als getoond in fig. 1; fig. 3 toont een correctieketen voor faseruis, die bruikbaar is in de correctieketen voor de verstoringen van fig. 2; 30 fig. U toont een vereenvoudigde uitvoering van de correctieketen voor de faseruis volgens fig. 3; fig. 5 toont het equivalente schema van een correctieketen voor faseruis bestaande uit twee in cascade geplaatste faseregelingslussen, waarvan er een van de eerste orde is en de ander van de tweede orde is.

35 In het hierna volgende zal een uitvoering van de uitvinding be- 8005719 -6- schreven worden voor een synchroon transmissiesysteem voor gegevens, waarin gebruik gemaakt wordt van amplitudemodulatie met twee draaggolven in kwadratuur (QAM).

Fig. 1 heeft ten doel de plaats van de keten volgens de uitvinding 5 in een dergelijk systeem aan te geven. De figuur toont het algemene schema van een synchroon transmissiesysteem voor gegevens waarin gebruik gemaakt wordt van modulatie van de soort QAM. Deze figuur toont een zendgedeelte 1, dat door een transmissiekanaal 3 verbonden is met een ontvangstgedeelte 2.

Het zendgedeelte omvat een binaire gegevensbron 10 gevolgd door 10 een versluieraar 11, een eodeereenheid 12, een vormfilter 13 en een modulator 1^4-.

De bron 10 levert de te verzenden binaire gegevens.

De versluieraar 11 geeft de modulo 2 som van de binaire gegevens van de bron 10 en een pseudo-willekeurige binaire reeks met hetzelfde de-15 biet. Zoals bekend is het daarmee mogelijk de amplituden van de lijnen van het frequentiespectrum van de binaire gegevens te uniformiseren hetgeen o.a. de terugwinning van het ritme aan de ontvangstzijde vergemakkelijkt.

De eodeereenheid 12 transformeert de binaire gegevens in complexe symbolen met een kleiner debiet. In het geval van een modulatie van de 20 soort QAM 16 kan een caaplexsymbool vier amplitudeniveau's en vier afzonderlijke faseniveau's innemen en komt het overeen met een binair woord van vier bits, waardoor een symbolendebiet of een modulatiesnelheid verkregen kan worden die vier maal kleiner is dan het binaire debiet. De codeereen-heid 12 heeft twee uitgangen waarop parallel de fasecomponent en de 25 kwadratuurccmponent van de symbolen beschikbaar zijn.

Het vormfilter 13 bestaat in feite uit twee gelijke filters die de componenten van de symbolen verwerken en hun frequentiespectrum overeenkomstig de criteria van H. Nyquist beperken. Deze filters hebben bij voorbeeld een verhoogde cosinus karakteristiek.

30 De modulator 1^· is een modulator met twee draaggolven in kwadrar- tuur. Het ontvangt de twee gefilterde componenten Sh en S' en twee versies in kwadratuur van een zenderdraaggolf (O . Aan de uitgang is een signaal e (t) beschikbaar dat gevormd wordt door de som van de produkten der componenten van de symbolen met de twee versies in kwadratuur van de zen-35 derdraaggolf.

Een niet getoond laagdoorlaatfilter wordt vaak tussen de modulator 1U en het transmissiekanaal 3 geplaatst voor het begrenzen van de band van 8005719 ) * * * -7- het verzonden signaal tot die van het transmissiekanaal 3.

Het ontvangstgedeelte 2 bestaat uit een demodulator 20 gevolgd door een verstoringscorrectie-inrichting 21, een decodeereenheid 22 en een versluieraar 23. Zij omvat eveneens een ritmeherwinningsketen 2k, -waarvan 5 de ingangen verbonden zijn met de uitgangen van de demodulator 20 en waarvan de uitgangen verbonden zijn met de verstoringseorrectie-inrichting 21, de decodeereenheid 22 en met de versluieraar 23.

De demodulator 20, die vaak wordt vooraf gegaan door een filter dat de ingangssignaalband aan de ontvangstzijde begrenst, is een demodu-10 lator met twee draaggolven in kwadratuur. Het ontvangt enerzijds het signaal r (t) afkomstig van het transmissiekanaal en anderzijds twee versies in kwadratuur van een ontvangstdraaggolf met dezelfde radiaalfrequentie als van de zenderdraaggolf. De ontvangerdraaggolf is niet vergrendeld met de zender-draaggolf en heeft ten opzichte van deze laatste een in de 15 tijd variabele faseverschuiving Θ . De demodulator 20 heeft op elk van haar uitgangen twee gedemoduleerde signalen waarvan de ene x' (t) in fase en de ander x" (t) in kwadratuur is.

De ritmeherwinningsketen 2b herwint het zendtempo h^ (t) van de symbolen of de modulatiesnelheid dat dient als kloksignaal voor de versto-20 ringscorreetie-inriehting 21. Eveneens wordt daarmee door vermenigvuldiging het tempo h^ (t) van de binaire gegevens verkregen. In het beschouwde voorbeeld waar het vormfilter 13 van de zender een verhoogde cosinus toont werkt de ritmeherwinningsketen uitgaande van een frequentielijn met de halve frequentie van de modulatiesnelheid dat aanwezig is in het gedemoduleer-25 de signaal.

De verstoringscorrectie-inrichting 21, die later beschreven zal worden, elimineert uit de twee gedemoduleerde signalen x' (t) en x" (t) enerzijds de lineaire amplitudeverstoringen en de groepspropagatietijd-verstoringen die ontstaan zijn in het transmissiekanaal d.w.z., de inter-30 ferentie tussen de symbolen, en anderzijds de faseruis, in het bijzonder de frequentie-afwijking en fas evers chuiving tengevolge van het feit dat de draaggolven van de zender en de ontvanger niet met elkaar vergrendeld zijn.

De decodeereenheid 22 vertaalt in binaire vorm de symbolen afkomstig van de verst or ingscorrectie-inrichting 21. Het ontvangt daartoe twee 35 periodieke signalen, waarvan de ene de zendfrequentie van de symbolen heeft en de ander de zendfrequentie van de binaire gegevens heeft.

Met de versluieraar 23 zijn aan de ontvangstzijde de door de ge- 8005719 -8- gevensbron 10 verkregen binaire gegevens terug te vinden.

Met. .uitzondering van de verstoringscorrectie-inrichting zijn de verschillende genoemde ketens niet gedetailleerd omdat zij geen deel uitmaken van de uitvinding en bekend zijn uit een aantal artikelen. Hierbij 5 kan verwezen worden naar het boek "Principles of date communication" van Lucky (R.W.), Salz (J.) en Weldon (E.J.), gepubliceerd door MC GRAW-HTLL in 1968.

De verstoringseorrectie-inrichting 21 van fig. 1 is gedetailleerd getoond in fig. 2 en wordt vooraf gegaan door een dubbele bemonsteraar 30 10 en wordt gevolgd door een dubbele beslissingsketen 33. In fig. 2 zijn getoond de dubbele bemonsteraar 30 en de dubbele beslissingsketen 33» een lange zelfinstellende complexe lineaire vereffenaar 31 gevolgd door een faseruiscorrectieketen 32.

De dubbele numerieke bemonsteraar 30 ontvangt op haar twee onaf-15 hankelijke ingangen de gedemoduleerde signalen x' (t) en x" (t) afkomstig van de synchrone demodulator 20 in fig. 1 en levert aan haar uitgang de stellen monsters x’^ ^ en x" ^ in een tempo 1/ AT dat gelijk is aan de modulatiesnelheid h^ (t) geleverd door de ritmeherwinningsketen 2h in fig. 1.

20 De lange zelfinstellende complexe lineaire vereffenaar 31 corri geert de lineaire verstoringen van de amplitude en de groepspropagatietijd die geïntroduceerd zijn door het transmissiekanaal en levert aan de uitgang stellen monsters Y' en Y" van geëffende signalen d.w.z. zonder tus-

A A

senkomst van tussensymbolen.

25 De faseruiscorrectieketen 32 grijpt in op de fase van het van de lange zelfinstellende complexe lineaire vereffenaar 31 ontvangen signaal door het te vermenigvuldigen met een complexe coëfficiënt met eenheids-

^ A

modulus exp (i θ^), waarbij de betreffende fasecorrectiehoek is. De door de fasecorrectieketen 32 geleverde stellen monsters v'^ en v"^ kunnen ge-30 schreven worden als: \= +1 T\ = yk “Φ

De beslissingsketen 33 gevormd door de twee drempelketens 38 en 39 levert de geschatte componenten a'^ en a"^ van het verzonden complexe symbool in responsie op de componenten v’^ en v"^ van het ontvangen ccm-35 plexe symbool waarbij het eerste complexe symbool bewerkt is door de ver-storingscorrectieketen. In het hierna volgende kunnen de geschatte componenten a' en a" vervangen worden door a' en a", van het verzonden sym-

AA AA

8005719 > * -9- bool indien zij bekend zijn aan de ontvanger zoals in werkelijkheid het geval is gedurende de leertijd voorafgaande aan de feitelijke transmissie van de gegevens.

De lange zelfinstellende complexe lineaire vereffenaar 31 is in 5 fig. 2 gedetailleerd in blok 3¼ met vier elementaire vereffenaars en in een blok 35 met regelketens voor het uitvoeren van de zelfinstelling van de coëfficiënten van de elementaire vereffenaars. De uitvoering en de verbindingen met de blok 35 worden op bekende wijze uitgaande van het gebruikte algoritme voor de zelfinstelling van de coëfficiënten bepaald. De zelf-10 instelling van de coëfficiënten vindt plaats door het minimaliseren van een verschilsignaal dat wordt bepaald door de verschillen tussen de aan de beslissingsketen 33 toegevoerde ontvangen symbolen v^ en de door deze laatste geleverde geschatte symbolen a^. Dit algoritme kan een gradiënt-algoritme zijn. Voor verdere details met betrekking tot de vereffenaars 15 wordt in het bijzonder verwezen naar het artikel van Macchi (C.),

Jouannaud (J.P.) en Macchi (0.) met als titel "Recepteurs adaptifs pour transmissions de donnêes" dat verschenen is in het tijdschrift Annales des têlêcommunication 30 n° 9-10, 1975» pg· 311-330.

De faseruiscorrectieketen 32 is een fasedraaier gevormd door een 20 complexe vermenigvuldiger 36 en een regelketen 37· De complexe vermenigvuldiger 36 geeft het produkt van de componenten y' en y"k van de complexe symbolen, die geleverd worden door de lange zelfinstellende complexe

• Λ A

lineaire vereffenaar 31, met cos9^ en sinft^ van de complexe fasecorrectie-coëfficiënt exp (i θ^). De regelketen 37 geeft de fasecorrectiecoëfficiënt 25 uitgaande van de componenten v' en v" van de complexe symbolen, die naar i£ J£ de beslissingsketen 33 gevoerd worden, en a' en a", van hun schatting j£ i£ aan de uitgang van dezelfde keten.

Fig. 3 toont gedetailleerd een uitvoeringsvoorbeeld van de fase-correctieketen 32 en de verbindingen ervan met de beslissingsketen 33.

30 De complexe vermenigvuldiger 36 omvat vier elementaire vermenig vuldigers 100, 101, 102, 103 en twee sommators 10^ en 105 met twee ingangen waarvan de een 10^ een aftrekkende ingang heeft. Het ontvangt op een eerste ingang het complexe signaal y’ + y" afkomstig van de lange zelf- K K.

instellende complexe lineaire vereffenaar 31 van fig. 2 en op een tweede • A jk.

35 ingang de complexe fasecorrectiecoëfficiënt cosö^ + i sinö^. en geeft aan de uitgang een complex signaal v'k + i v"^, dat gelijk is aan: v'fc + i v"k = (y’k + i y"k) (cos + i sin θ^) 8 0 0 5 7 1 g -10- of, in complexe vorm: \ = yk eq, (i Sk)

De r eg elke ten 37 cmvat een een faseverschildetector 60 -waarvan de ingangen verbonden zijn met de ingangen en uitgangen van de beslissings-5 keten 33, een numeriek filter 61 volgend op de faseverschildetector 6θ en een hoekgenerator voor fasedraaiing 62, dat gestuurd -wordt door het uitgangssignaal van het numerieke filter 61.

De faseverschildetector 60 geeft een signaal dat kenmerkend is voor het faseverschil tussen een naar de beslissingsketen 33 gevoerd 10 complex symbool v^ en haar schatting van dezelfde keten: \ = \ exp 1 £V ^

Het is op bekende wijze ontstaan door tussenkomst van de grootheid: v'. a". - v". a'. (6)

J J J J

Met Θ. zijnde het faseverschil dat van invloed is op een door de 15 lange complexe lineaire vereffenaar 31 geleverd ccmplexsymbool y.: y. = a. exp (- i Θ.) en £". = θ. - Θ. (7)

J «J J JJJ

krijgt men sin (Gj - = lm ^exp (i θ^) . exp (- i θ^.)| rekening houdend met de eerste relatie (7): 20 sin (θ. - Θ.) = lm exp(i Θ.)

J d a. J

J

rekening houdend met de definitie van het signaal v.: v. = y. exp(i Θ.)

J J J

krijgt men: sin(9. - Θ.) = lm (—ï\ = —0 lm (v. af) d J a. k. 2 J d J I J! 25 Dit resulteert rekening houdend met de tweede relatie (7) in de formule: sin £ " - = ——0 lm (v* a.)

J a, " J J

j waaruit blijkt-, dat de sinus van het faseverschil £” . een functie is van de grootheid (6).

8005719 -11-

* V

Indien de faseregeling correct werkt is het resterende faseverschil £klein en kan het gelijk gesteld worden aan haar sinus. Onder andere de termen in 1/|a.hebben een veel snellere variatie dan die van de termen lm (v*a.). Indien de aan de zendzijde toegepaste versluiering J tl 5 bekend is hebben zij over een kort interval ten opzichte van de variatie-snelheid van de temen lm (v^i.) een gemiddelde constante waarde zodat zij vervangen kunnen worden door hun gemiddelde waarde die optreedt als een eenvoudige coëfficiënt.

De faseverschildetector 6o omvat twee vermenigvuldigers 106 en 107» 10 waarvan de uitgangen verbonden zijn met een sonmator 108. De vermenigvuldiger 106 heeft twee ingangen, waarvan de een verbonden is met de uitgang van de drempelketen 38 van de beslissingsketen 33 waarop de component a^ van de geschatte symbolen beschikbaar is en waarvan de ander verbonden is met de uitgang van de sommat or 108 waarop het signaal v"^ beschikbaar 15 is. De vermenigvuldiger 107 heeft twee ingangen waarvan de een verbonden is met de uitgang van de drempelketen 39 van de beslissingsketen 33 waarop de component a"^ van de geschatte symbolen beschikbaar is en waarvan de ander verbonden is met de uitgang van de sommator lOh waarop het signaal v' beschikbaar is. De vermenigvuldiger 106 is verbonden met een af-20 trekkende ingang van de sommator 108 terwijl de vermenigvuldiger 107 verbonden is met een optellende ingang van dezelfde sommator, zodat aan de uitgang van deze laatste het volgende signaal wordt verkregen:

ε\ = T'k a”k - v"k a'k = 0 (\ V

De hoekgenerator voor de fasedraaiïng 62 wordt gevormd door een 25 trigoniometrische functiegenerator 109, die wordt gestuurd met behulp van een numerieke integratielus. Deze numerieke integratielus omvat op bekende wijze een sommator met twee ingangen 111 en een vertragingsketen 110 tussen de uitgang en een ingang van deze sommator waarmee een vertraging ΔΤ van het daardoor doorlopend signaal verkregen wordt. Het werkt de fase- a 30 correctiehoek ö, bij door gebruik van een algoritme van de vorm: * m 1 ®k+1 u"i) welke door z-transformatie is te herschrijven tot: -1 θ(ζ) = —-r M (z) £"(z) 1 - z

De instellingswaarde van de fasecorrectiehoek ( ) wordt geleverd 35 door het numerieke filter 6l die volgens de in de voorgaande formule aan- 8005719 -12- genomen notatie een overdrachtsfunctie M (z) heeft. Deze overdrachtsfunctie is van de tweede orde voor het in combinatie met de numerieke integratie-lus 110, 111 van de hoekgenerator voor de fasedraaiing 62 en volgens de uitvinding, verkrijgen van een overdrachtsfunctie van de derde orde voor 5 het stelsel van de faseregelingslus. Zij wordt, uitgedrukt door de z-ge-transformeerde, van de vorm: M (z) . a + _kt=£l + _jï_£L (8) 1 - z~1 (1-ΓΤ

Hierdoor is aan de faseruiscorrectieketen 32 een analoge werking te geven als aan die van een keten met twee opvolgende faserelingslussen, 10 waarvan de een van de eerste orde is voor het corrigeren van de faseccmpo-nent en de ander van de tweede orde is voor het corrigeren van de frequen-tie-afwijking, zonder echter dezelfde complicatie te leveren. In feite kan een faseregelingslus van de eerste orde, die bedoeld is voor het corrigeren van de fasecomponent, voorgesteld worden door een optelketen met een 15 optellende ingang waaraan de gemeten te corrigeren fasehoek toegevoerd wordt en een aftrekkende ingang die met haar juiste uitgang verbonden is door een filter met een overdrachtsfunctie die, uitgedrukt door de Z-ge-transformeerde, de vorm heeft: i, r' G (z) - —--j- s, >° (9) 1 - z 20 Want, in een dergelijke lus wordt de fasecorrectiehoek bepaald door een algoritme van de vorm: ’K* £"2,k met *1> welke met gebruikmaking van de z-transformatie te herschrijven is tot - «Lz-1 θ(ζ) =--T £" (z) 1 - z” 25 Zo kan ook een faseregellus van de tweede orde, die bedoeld is voor het corrigeren van de frequentie-afwijking, gevormd worden door een optelketen met een optellende ingang waaraan de gemeten waarde van de te corrigeren fasehoek gevoerd wordt en een aftrekkende ingang die met haar juiste uitgang verbonden is door een filter met een overdrachtsfunctie, die 30 volgens de z-transformatie, de vorm heeft: —1 y F (z) = —( ï 1 + —met ^ ^>0 en *2^>0 (10) 1-z” 1-z” 8005719 -13-

Want, in een dergelijke lus -wordt de fasecorrectiehoek bepaald door een algoritme van de vorm: \+1 = \ + ^ ^ 1,k + ^2 ^ e"i i — «a hetgeen met gebruik van de z-transformatie te herschrijven is tot: “1 $ 5 θ(ζ) = —r ( )f1 + —*=-r ) £"(z) met ^ ^>0 en Y *^> 0 1-z ' 1-z

Dit heeft als gevolg , dat een faseruiscorrectieketen met twee opvolgende faseregellussen, waarvan de een van de eerste orde is voor het corrigeren van de faseeomponent en de ander van de tweede orde is voor het corrigeren van de frequentiecomponent, voorgesteld kan worden als in fig.5 10 door: - een eerste sommator 70 met een optellende ingang, welke de gemeten waarde Θ (z) van de te corrigeren fasehoek ontvangt en een aftrekkende ingang die verbonden is met haar juiste uitgang door tussenkomst van een eerste filter 71 met een overdrachtsfunctie F (z), 15 - een tweede sommator 72 met een eerste optellende ingang die verbonden is met de uitgang van de eerste sommator 70 en met een tweede aftrekkende ingang die verbonden is met haar juiste uitgang door tussenkomst van een tweede filter 73 met als overdrachtsfunctie G (z), - en een sommator 7^· met twee optellende ingangen, waarvan de een verbon-20 den is met de uitgang van het eerste filter 71 en de ander verbonden is met de uitgang van het tweede filter 73 en dat aan de uitgang de effectieve fasecorrectiehoek Θ (z) levert.

De eerste sommator 70 en het eerste filter 71 vormen de faserege-lingslus van de tweede orde in het voorste deel van de correctieketen. De 25 tweede sommator 72 en het tweede filter 73 vormen de daarop volgende tweede fasereglingslus van de eerste orde. De derde sanmator Jk geeft de combinatie van de resultaten van de twee faseregelingslussen.

Met (z) zijnde het uitgangssignaal van het eerste filter 71 en θ2 (z) dat van het tweede filter 73 kan men schrijven: 8005719 -ill·- ®iui =1¾¾ ®W ®2(z) = mfiT [θ<ζ>-δι<ζ>.

θ(ζ) = e1(a) + θ2(ζ) = β (*>

Door te stellen 5 P(z) = F(z)+G(z)+F(z)G(z) (11) verkrijgt men: 2^1 - p(z) a ' 1+P(z) &(z) waaruit volgt, dat de volgende van de twee faseregelingslussen onbelangrijk is en dat de keten van fig. 5 gelijk is aan een eenvoudige fase-10 regelingslus waarvan het filter de overdrachtsfunctie P (z) heeft.

Door het uitdrukken van de overdrachtsfunctie M (z) uitgaande van de relaties 9, 10 en 11 verkrijgt men: -1 Γ L· + S t -1 6. y z"1 p(z) - —f -;—Ti— + --.-1-¾— door te stellen: 15 a = i ^ * = ^2 « »1 d = % 12 en door de relatie (8) in overweging te nemen is te schrijven: -1 20 P(z) = — -- M(z) 1 - z waaruit volgt, dat door aan het numerieke filter 61 de overdrachtsfunctie M (z) te geven men met de fasecorrectieketen van fig. 5 dezelfde werking krijgt als met een keten met twee in cascade opgestelde faseregelingslussen, waarvan de een van de eerste orde is en waarvan de ander van de twee-25 de orde is en d&t met een veel eenvoudiger uitvoering.

De uitvoering van het numerieke filter 61 getoond in fig. 3 wordt afgeleid van de factorvorming volgens haar overdrachtsfunctie.

• · M(z) = a +--—- b + c z“1 + -- (12) Λ Λ Λ „ . 1 - z~ * 1 - z- 8005719 -15-

Men onderscheidt vier versterkers 112, 113, 11U, en 115 die de doorlopen signalen beïnvloeden met veegcoëffieiënten a, b, c en d. Deze versterkers zi«jn met hun ingang verbonden met het numerieke filter, waarbij de versterkers 112 en 113 direct daarmee verbonden zijn en de anderen 5 via de vertragingsketen 115 waarmee een vertraging geïntroduceerd wordt van één Baudinterval ΔΤ. De uitgangen van de versterkers 113 en 11¼ zijn verbonden met ddingangen van een sommator 117. Die van de versterker 115 is verbonden met de ingang van een integratielus gevormd door een sommator 118 met twee ingangen, waarvan de een verbonden is met haar juiste uit-10 gang via een vertragingsketen 119 waarmee een vertraging van AT verkregen wordt. De uitgang van deze integratielus 118, 119 en die van de sommator 117 zijn verbonden met de ingangen van een sommator 120 waarvan de uitgang verbonden is met de ingang van een integratielus gevormd door een sommator 121 met twee ingangen, waarvan de een verbonden is met haar juiste 15 uitgang via een vertragingsketen 122 waarmee een vertraging van ΔΤ verkregen wordt. De uitgang van deze integratielus 121, 122 en van de versterker 112 zijn met elkaar verbonden middels een sommator 123, waarvan de uitgang diévan het filter vormt. In de praktijk komt deze uitvoering overeen - met de volgende berekeningen: 20 \ = \-1 + 1 £"k-1 \ = Vi + b + \ + c «Vi hierin is u^. het signaal dat geleverd wordt door de integratielus 118, 119 en w^ het signaal dat geleverd wordt door de integratielus 121, 122 terwijl de integratielus 110, 111 van de hoekgenerator voor de fase-25 draaiing 62 overeenkomt met het eindalgoritme: k+1 k k ** k

Er zijn andere uitvoeringen mogelijk ter realisering van de overdrachtsfunctie M (z). Zij komen voort uit de vorming van factoren die verschillen van die van de formule (12) en komen overeen met andere algorit-30 men. Zij zullen niet beschreven worden, omdat zij bekend geacht worden.

Fig. ^ toont een vereenvoudigde uitvoering van de faseruiscorrec-tieketen volgens fig. 3. De vereenvoudiging berust op de uitvoering van het numerieke filter 6l en wordt gevormd door het weglaten van de vertragingsketen 116 waardoor de versterkers 113, 11¼ samen te nemen zijn tot 35 een enkele, en door het weglaten van de sanmator 117- Het weglaten van de 8 0 0 5 7 1 3 -16- vert ragingsket en 116 wordt gerechtvaardigd door het feit dat deze is geplaatst aan het begin van een tak van het numerieke filter 61 die wordt afgesloten door een integratielus 121, 122 en die daardoor dient voor het verkrijgen van het compensatiesignaal voor de frequentie-afwijking. Omdat 5 deze laatste constant is of de variaties zeer langzaam zijn is het van weinig belang voor het compenseren de verschilterm £te gebruiken in plaats van de verschilterm £” ^. Het numerieke filter 61 heeft dan een overdrachtsfunctie die volgens de z-transformatie de vorm heeft: M'(z) = a + —-—- (b + c + -Ö— ) 1-z-1 1-z-1 10 De uitvoering van het numerieke filter als verkregen na de vereen voudiging en als getoond in fig. 6 kamt overeen met de nieuwe berekeningen: e'k U'fc-1 + 4 = W'k-1 + (b+c) £"k + u’k waarin u’ het nieuwe signaal is dat geleverd wordt door de integratielus

iC

15 118, 119 en w'^ het nieuwe signaal is dat geleverd wordt door de integratielus 121, 122 en waarbij het eindalgoritme wordt: k+1 k k & k

Zoals voorheen zijn er andere uitvoeringen mogelijk waamee de overdrachtsfunctie M’ (z) verkregen wordt en kamen daarmee andere algorit-20 men overeen.

In bepaalde synchrone transmissiesystemen voor gegevens met tussenkomst van een draaggolf modulerende symbolen werkt de zelfinstellende complexe lineaire vereffenaar in doorlaatband (dat wil zeggen op een complex signaal met als componenten het ontvangen niet gedemoduleerde signaal en 25 een versie in kwadratuur van deze laatste) en levert een complex signaal y^ die niet alleen beïnvloed wordt door een faseverschil - ft, maar eveneens k door een fasedraaiïng van 2^ f ΔΤ ten opzichte van de voorgaande y, 15 C 1 waarbij de draaiing het gevolg is van het feit dat niet-gedemoduleerd is. De fasecorrectieketen kan dus als demodulator gebruikt worden. Daartoe is 30 voldoende de vertakking van de integratielus 110, 111 van de hoekgenerator voor de fasedraaiïng te wijzigen opdat het werkt volgens het algoritme: \+i = \ " 21ifc^T +m (i £ (-«*, k)) waarin f de frequentie is van de modulatiedraaggolf en, T het Baudinter- 8005719 <# _ « —IT— val. Deze wijziging kan bestaan uit het tussen de incrementatie-ingang van de hoekgenerator voor de fasedraaiing 62 en de uitgang van het numerieke filter 61 een aftrekker op te nemen waarmee de grootheid 2^^ Λ T afgeleid wordt van het door het numerieke filter 61 geleverde signaal vóórdat het 5 naar de incrementatie-ingang van de hoekgenerator voor de fasedraaiing 62 gevoerd wordt.

Door aan de coëfficiënten a, b, c en d de resp. waarden in de orde van 0,92, 0,000¼, 0,0176, 0,00036 te geven heeft men bereikt, dat in een synchroon transmissiesysteem voor gegevens met 4.800 b/s frequentie-afwij-10 kingen tot 12 Hz en een fasecomponent met een amplitude van 20° en een maximale frequentie van 100 Hz worden geëlimineerd.

8005719

Claims

1. Faseruiscorrectieketen voor een synchroon transmissiesysteem voor gegevens met behulp van symbolen met aan de ontvangstzijde een beslissingsketen die een schatting geeft van de verzonden symbolen uitgaande van de ontvangen symbolen gekenmerkt door een fasedraaiïngsketen aan de ont- 5 vangstzijde voor de beslissingsketen en voorzien van een faseregellus van de derde orde.

2. Faseruiscorrectieketen voor een synchroon transmissiesysteem voor gegevens met behulp van symbolen met aan de ontvangstzijde een beslissings-keten welke een schatting levert van de verzonden symbolen uitgaande van 10 de symbolen gekenmerkt door een fasedraaiïngsketen (36) aan de ontvangstzijde voor de beslissingsketen (33) en voorzien van een faseregelingslus (37) omvatt ende: - een hoekgenerator voor fasedraaiïng (62) voorzien van een incremente-ringsingang waarmee aan de fasedraaiïngsketen (36) een boekwaarde voor 15 de fasedraaiïng wordt geleverd, welke wordt bijgewerkt in het ritme van de ontvangen symbolen, - een faseverschildetector (60) die in het ritme van de ontvangen symbolen de faseverschilwaarde levert aan de klemmen van de beslissingsketen (33) tussen een ontvangen symbool en haar schatting, 20. en een filter (61) tussen de uitgang van de faseverschildetector (60) en de incrementeringsingang van de hoekgenerator voor de fasedraaiïng (62) welk filter (61) een overdrachtsfunctie heeft, die uitgedrukt door de z-transformatie de vorm heeft: ^ -1 ,1 „ , s . b + c z . d z-M (z) = a + --— * ——Tg 1. z (1-z ) 25 waarin a, b, c en d positieve coëfficiënten ongelijk nul zijn.

3. Faseruiscorrectieketen voor een synchroon transmissiesysteem voor gegevens met behulp van symbolen met aan de ontvangstzijde een beslissingsketen welke een schatting geeft van de uitgezonden symbolen uitgaande van ontvangen symbolen gekenmerkt door een faseverdraaiïngsketen (36) aan de 30 ontvangstzijde voor de beslissingsketen (33) en voorzien van een faseregelingslus (37) omvattende: - een hoekgenerator voor fasedraaiïng (62) voorzien van een incremente-ringsingang, die aan de faseverdraaiïngsketen (36) een hoekwaarde voor de faseverdraaiïng levert, welke waarde wordt bijgewerkt in het ritme 8005719 lm -. ** -19- van ontvangen symbolen, - een faseverschildetector (60) die in het ritme van de ontvangen symbolen de faseverschilwaarde levert aan de klemmen van de beslissingsketen (33) tussen een ontvangen symbool en haar schatting, 5. en een filter (61) tussen de uitgang van de faseverschildetector (60) en de incrementeringsingang van de hoekgenerator voor de fasedraaiïng (62), waarbij het filter (6l) een overdrachtsfunctie heeft, die uitgedrukt met de z-transformatie, de vorm heeft: Mf(z) = a + + --~ 1-z ' (1-z- ) 10 waarin a, b, c en d positieve coëfficiënten ongelijk nul zijn. U. Faseruiscorrectieketen volgens conclusie 2, voor een synchroon transmissiesysteem van gegevens met behulp van symbolen waarmee een draag-golf in amplitude gemoduleerd wordt, gekenmerkt, door bovendien een af-trekketen tussen de uitgang van het filter en de incrementeringsingang 15 van de hoekgenerator voor de fasedraaiïng, waarmee van de incrementerings-waarde, geleverd door het filter, de faseverdraaiïngswaarde, ten gevolge van de draaggolf tussen twee opeenvolgende symbolen, afgetrokken kan worden.

5. Faseruiscorrectieketen volgens conclusie 3, voor een synchroon 20 transmissiesysteem van gegevens met behulp van symbolen waarmee een draaggolf in amplitude gemoduleerd wordt gekenmerkt door bovendien een aftrek-keten tussen de uitgang van het filter en de incrementeringsingang van de hoekgenerator voor de fasedraaiïng, waazmee van de incrementeringswaarde geleverd door het filter, de faseverdraaiïngswaarde, ten gevolge van de 25 draaggolf tussen twee opeenvolgende symbolen, afgetrokken kan worden. 8005719