NL8700075A

NL8700075A - Datatransmissiestelsel voorzien van versmeringsfilters.

Info

Publication number: NL8700075A
Application number: NL8700075A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-08-01
Also published as: AU1019888A; US4856026A; EP0277392B1; EP0277392A1; CA1277000C; JPH01181362A; DE3778867D1

Description

« VUl' 10 ΛΐΛ t

Γ Mi' t ^ . v I V

N.v. Philip? Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Datatransmissiesteisel voorzien van versmermgsfilters'

De uitvinding heeft betrekking op een transmissiesteisel voor overdracht van datasignalen met gegeven symboolfrequentie 1/7 een kanaal waarin additieve pulsachtige storingen voorkomen, van welk stelsel deel uitakken een datazender die is voorzien van een tijd 5 discreet versmeringsfliter met een eindige impulsresponsie s;:.. Eit i=:. . ,. , - -t h -- ;, w.,vii..n 1.. lengte de impulsrespon?ir-voorstelt, en een data ontvanger die is voorzien van eer. tijd dis ere-.··, versmerrngo1111er met een eindige inpulsresponsie dij; met j-C,l,7,... ,N.. waarin K;S de lengte van deze impulsresrcnsie • 2 voorstelt; w-üt v :-or.·mgcfiliere .i n hoefdzaak ccmp2em-:nt.-...i o.::. - welk», impuls responsie dit: slechts grol' gekwantiseerd* waarden kan aannemer.

F·;? lijk transr.issieste Is*;·! is bekend ..it één artikel ’'Design of Smearing Filters for Data Transmission Systems' van '1 G.F.M. Beenker e.a., gepubliceerd m IEEE Trans. Commun., V:’. 7111 11.

Kr. september 1985, blz 955-963.

Zoals m dit artikel is beschreven, worden de zendzijdig en ontvangzigdig aangebrachte versmeringsf liters gebrui.et vt::: ; et bestrijden van de invloed van geconcentreerde pulsachtige storingen -20 op onregelmatige en m het algetr.een relatief ver uiteen liggende tijdstippen in het transmissiekanaal kunnen voorkomen. Dergelijke pulsachtige storingen worden in het algemeen aangeduid als impulsruis.

Volgens de in dit artikel aangegeven iiüterontwerpstra-tegie wordt voor de versmeringsfiiteis gezocht naar die filterrcpuls-25 responsies s{i) en d(j), waarvoor de prestaties wat betreft versmerende werking en wat betreft onderdrukking van door de cascade van beide filters veroorzaakte intersymbooiir.terferent.ie zijn geoptimaliseerd.

Daarbij is vermeid dat de implementati·. va:, d.te verst : rings:: iviis werden vore er.voudigd door het vermijden var: gecompliceerde vermen gvi: 1-?c digmgsoperaties. Zulks is toelaatbaar aangezien b.ijkers uit artikel d-: impulsreponsies van de verst.·: rir.gsf liters kunnen worden ge define e-· ld door gril gekwantrseerde co?ff; nétten ηη in het bigzcnicc rv*-·-- •fj ' PHN 12.010 2 waardige of drie-waaxdige coëfficiënten, zonder daardoor de prestaties van de versmeringsfliters wezenlijk te verslechteren.

Voortgaande wikkelingen op het gebied van databehande-ling en datatransport hebben geleid tot systeemconcepties en 5 implementaties, waarbij datastromen met hoge snelheden moeten worden overgedragen. Illustratief is bijvoorbeeld de ISDN--conceptie met een gestandaardiseerde netto bitsnelheid van 144 kbit/s voor de gebruiker. Wegens economische redenen is het bij de implementatie daarvan vereist dat gebruik wordt gemaakt van reeds bestaande transmissiekabels, zoals 10 bijvoorbeeld zogenaamde ster-kabels. In een dergelijke situatie zijn de aderparen voor conventioneel analoog telefoonverkeer samen met aderparen die zijn bedoeld voor ISDN-verbindingen in eenzelfde kabel ondergebracht. Bovenbedoelde pulsachtige storingen kunnen vanuit naburige aderparen in dergelijke ISDN-verbindingen worden 15 geïnjecteerd. Dergelijke pulsachtige storingen zijn in het bijzonder hinderlijk in die gevallen waarin zulke ISDN-verbindingen zich over relatief grote afstand uitstrekken. Zo kunnen kiespulsen en andere soorten van signaleringspulsen die in conventionele analoge telefoonverbindingen voorkomen door hun hoge spanningswaarden, zoals 60 20 80 Volt piek-piek, de kwaliteit van naburige ISDN-verbindingen in ernstige mate schaden.

Blijkens een artikel "Measured Performance of ISDN Transmission in the Dutch Local Telephone Network" van S.J.M. Tol en W. van der Bijl, gepubliceerd in Proc. ISSLS 86, Tokyo, biz. 302-307 hebben 25 de bovenbedoelde te bestrijden pulsachtige storingen geen significante inhoud boven ca. 30 kHz en zijn deze storingen derhalve uitgesproken bandbreedte-begrensd. De bandbreedte van dergelijke pulsachtige storingen kan aanzienlijk kleiner zijn dan de Nyguist-bandbreedte 1/(2T) van de over te dragen datasignalen.

30 De uitvinding beoogt in een transmissiestelsel van de in de aanhef omschreven soort, onder gebruikmaking van het bovenvermelde bandbreedte-begrensde karakter van de pulsachtige storingen, de implemen tatie van de versmeringsfilters verder te vereenvoudigen en/of hun prestatieniveau te verbeteren.

35 Het transmissiestelsel is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat de van nul verschillende waarden van de impuisresponsie s(i) respectievelijk d(j) slechts voorkomen op de punten van zich met & "7 <0 η λ vr « v u‘ L' * -=-1- PHN 12.010 3.

i ' - * een periode L herhalende rasters van de indices i respectievelijk j, waarbij L· een faktor is die een geheel getal groter dan 1 voorstelt en die in hoofdzaak is bepaald door de verhouding Lq tussen de symboolfrequentie 1/T enerzijds en tweemaal de hoogste significante 5 frequentie fffi van de voorkomende pulsachtige storingen anderzijds.

De uitvinding biedt de .mogelijkheid om de .coëfficiëntendichtheid van de onderwerpelijke filters globaal . beschouwd met genoemde L-faktor te verkleinen en daarmede.hun implementatie te vereenvoudigen zonder daardoor afbreuk te doen aan hun 10 prestatieniveau. Omgekeerd kunnen de maatregelen volgens de uitvinding gebruikt worden om bij gelijkblijvende complexiteit eer, verbeterd prestatieniveau te bereiken.

De impulsresponsie van een versmeringsfilter volgens de uitvinding bezit uitsluitend reële waarden. Zulks betekent dat slechts 15 dat gedeelte van de met de impulsresponsie overeenkomende .

overdrachtsfunctie dat gelegen is tussen 0 en 1 ƒ{2Tj in het fundamentele interval ter grootte 1/T van de datasignalen vrij kan worden gekozen.

Aangezien de te bestrijden pulsachtige storingen in het lokale openbare . telefoonnet blijkbaar geer. significante spectrale inhoud bezitten boven 2C globaal genomen 30 kHz, ir in het geval van ISDN-verbindingen-een .

relatief groot gedeelte van het fundamentele interval ter grootte 1/T van de datasignalen strikt genomen niet relevant voor de versmering, zodat het fundamentele interval van de overdrachtsfunctie kan worden verkleind, en wel met bovenbedoelde L-faktor. De ontwerpstrategie van 25 een versmeringsfilter volgens de uitvinding is daarom in plaats van op eer, fundamenteel interval gelijk aan 1/T gebaseerd op een fundamenteel interval gelijk aan 1/(LT). Anders gezegd: in de band tussen 0 en 1/(2LT) kan de overdrachtsfunctie vrij worden gekozen en wegens het periodieke karakter daarvan ligt deze functie voor alle andere 30 frequenties vast.

Opgemerkt wordt dat het Amerikaanse octrooischrift 4.476.539 een transmissiestelsel beschrijft met een zendzijdig versmeringsfilter en een ontvangzijdig versmeringsfilter. Volgens deze op zich bekende techniek zijn de versmexingsfilters geïmplementeerd 35 als een van aftakkingen voorziene cascade van vërtragingselementeft- die elk eer. vertiagingstijd T introduceren. Hierin is f-.1./(2FE), waarbij ?E de hoogste frequentie van een over te dragen informatiesignaal £7 Ü 0 0 7.5' * PHN 12.010 4 voorstelt. Daarbij wordt voorgesteld om tussen naburige aftakkingen een vertraging mT te introduceren, waarbij m een geheel getal groter dan 2 voorstelt. Ten aanzien van doelstelling en implementatie zijn dergelijke op zich bekende versmeringsfilters echter wezenlijk verschillend van 5 versmeringsfilters zoals toegepast in een transmissiestelsel volgens de uitvinding. Volgens deze op zich bekende techniek is voorgesteld om een op bovenbeschreven wijze geïmplementeerd versmeringsfilter zodanig te dimensioneren dat de groeplooptijdkarakterstiek een sinusvormig verloop bezit. Zulks betekent dat de filtercoëfficiënten noodzakelijkerwijs 10 fijn gekwantiseerd dienen te zijn hetgeen een relatief grote complexiteit van de filterimplementatie meebrengt. Bovendien is het een vereiste dat de impulsresponsie van het zendzijdige versmeringsfilter de tijd-inverse is van de impulsresponsie van het ontvangzijdige versmeringsfilter. Dit betekent een aan het filterontwerp opgelegde 15 beperking welke niet geldt voor versmeringsfilters zoals toegepast in een transmissiestelsel volgens de onderhavige uitvinding.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekening waarin: figuur 1 een schema weergeeft van een transmissiestelsel 20 met. een zendzijdig en een ontvangzijdig versmeringsfilter ter bestrijding van impulsruis die in het transmissiekanaal tussen zendzijde en ontvangzijde kan voorkomen; figuur 2 een schema weergeeft van een conceptuele structuur van een dergelijk versmeringsfilter 25 figuur 3 een golfvorm weergeeft die karakteristiek is voor de soort van pulsachtige storingen die moeten worden bestreden; figuur 4 het amplitudespectrum weergeeft van de golfvorm volgens figuur 3; figuur 5 een schema weergeeft van een tijd-discreet model 30 van een cascadeverbinding van een zendzijdig versmeringsfilter en een ontvangzijdig versmeringsfilter via een "ideaal" transmissiekanaal waarin uitsluitend additieve storing aanwezig is; figuur 6 een schema weergeeft van een conceptuele structuur van een versmeringsfilter volgens de onderhavige uitvinding; 35 figuur 7 een impulsresponsie weergeeft van een geoptimaliseerd ontvangzijdig aangebracht versmeringsfilter met vijfwaardige coëfficiënten; 8700075 i KIN 12.010 5 figuur 8 een golfvorm weergeeft van een karakteristieke

StOOXpiiis ; figuur 9 de via een'filter volgens figuur 7 versmeerde versie weergeeft van de stoorpuls volgens figuur 8; 5 figuur 10 een impulsresponsie weergeeft van een geoptimaliseerd zendzijdig aangebracht versmezingsfilter met fijn gekwantiseerde coëfficiënten dat zo goed mogelijk complementair is met bet. ontvangzijdig aangebracht versmeringsfilter met vijf-’Waardige coëfficiënten volgens figuur 7.

10 De invloed van impulsruis, dat wil zeggen geconcentreerde pulsachtige storingen die op onregelmatige en in het algemeen relatief ver uiteen liggende tijden kunnen voorkomen in een- transmissiekanaal van een transmissiestelsel, kan worden bestreden door in zulk een transmissiekanaal versmeringsfliters aan te brengen zoals schematisch in 15 figuur 1 is weergegeven.· In figuur 1 is het blok DTP. een schematische voorstelling van een datasignaalzender, het blok TCH een schematisch*.·' voorstelling van een datasignaalontvanger. De datasignaalzender omvat een door DSC aangeduide combinatie van een datasignaalbron en een daaraan toegevoegde codeerinrichting, een zendzijdig werkzaam 20 versmeringsfilter SM, een digitaal-analöogomzetter DAG en een

Xaagdoorlatend zendfilter LDT. In figuur 1 is de totale impulsruis zoals feitelijk, aanwezig in het transmissiekanaal aangeduid door p'(t), ofwel als een analoge stoorspanning die additief aan het nuttige datasignaal wordt toegevoegd. De datasignaalontvanger omvat een laagdoorlatend .

25 ontvangt liter LDR,.een analoog-digitaalomzetter ADC, een ontvangzijdig werkzaam versmeringsfilter DSM en een door DS5 aangeduide combinatie van een decodeerinrichting met een datasignaalput. Het ontvangzijdig . aangebrachte versmeringsfilter DSM is xngericht om daaraan aangeboden pulsachtige storingen ir. de tijd beschouwd uit te smeren en in amplitude 30 te verzwakken. De met een dergelijke versmeringswerking gepaard gaande onvermijdelijke vervorming van het feitelijke datasignaal moet worden opgeheven door het aan de zendzijde aanwezige in hoofdzaak complementaire versmeringsfilter SM. In het.ideale geval veroorzaakt de cascadeverbinding van de filters SM en DSM met het transmissiekanaal 35 slechts eer. vertraging. In de praktijk zijn deze filters echter niet perfect complementair, hetgeen tot gevolg heeft dat de cascadeverbinding van de filters SM en DSM intersymboolinterferentie introduceert die £ / ?; u i; / v.

* PHN 12.010 6 binnen zekere grenzen moet worden beperkt teneinde de kwaliteit van de transmissie op een aanvaardbaar niveau te houden.

De conceptuele structuur van een tijddiscreet transversaal filter dat volgens bekende technieken als implementatie 5 van de filters SM en DSM wordt gebruikt, is schematisch weergegeven in figuur 2. In dit verband wordt volledigheidshalve opgemerkt dat talrijke uiteenlopende implementaties van deze conceptuele structuur voor een tijddiscreet transversaal filter mogelijk zijn. In zijn algemeenheid omvat een dergelijk filter een aantal vertragingselementen T die elk een 10 filterserietak vormen waardoor een vertraging T wordt veroorzaakt die overeenkomt met een-symboolinterval van een aan de filteringang aangeboden datasignaal. Verder omvat het filter een aantal dwarstakken TRIc met i=0,1 ,.2, . . . ,N-· 1. Een via zulk een dwarstak TP.T^ van de bijbehorende serietak afgeleid signaal wordt met een aan de 15 desbetreffende filterdwarstak toegevoegde filtercoëfficiënt Cj met ...... i=0,1,2,...,N-1 vermenigvuldigd. Een sommeerketen of accumulator ACC is ingericht om door sommatie van de door de filterdwarstakken gevormde signalen het filteruitgangssignaal te verkrijgen. Aangezien het uitgangssignaal van de datasignaalbron DSC normaliter slechts twee ei 20' drie amplitudeniveaus bezit, kan het zendzijdige versmeringsfilter SM ongeacht zijn impulsresponsie worden geïmplementeerd zonder dat daarbij gecompliceerde digitale vermenigvuligingsoperati.es behoeven te worden uitgevoerd. In dit verband wordt volledigheidshalve verwezen maar een artikel "Microprocessor Implementation on High-Speed Data Modems" 25 van P.J. van Gerwen e.a., gepubliceerd in IEEE Trans. Commun., Vol. COM-25, Nr. 2, februari 1977, blz. 238-250. Daarentegen bezit het signaal dat aan de ingang van het ontvangzijdige versmeringsfilter DSM wordt aangeboden een relatief groot aantal amplitudeniveaus. Door de impulsresponsie van dit ontvangzijdige versmeringsfilter grof te 30 kwantiseren, hetgeen er op neerkomt dat zulk een impulsresponsie bijvoorbeeld kan worden beschreven door twee-waardige, drie-waardige, vier-waardige of vijf-waardige coëfficiënten, kunnen dergelijke digitale vermenigvuldigingsoperaties in dit ontvangzijdige versmeringsfilter eveneens worden vermeden. In dit verband wordt 35 opgemerkt dat. bij het, begrip grof kwantiseren gedacht moet worden aan een aan de omstandigheden aangepast aantal kwantisatieniveaus dat in het algemeen niet groter zal zijn dan 16.

λ c’*' « λ ï*i wjv r- / ; PHN 12.010 7

Verwacht kan worden dat normale voor analoog telefoonverkeer gebruikte aderparen de hoofdoorzaak zullen zijn van de. bovenbedoelde pulsachtige storingen die kunnen worden geïnjecteerd in naburige in dezelfde kabel ondergebrachte aderparen die voor de 5 overdracht van datastromen worden gebruikt. Gebleken is dat de te verwachten geïnjecteerde pulsachtige storingen een golfvorm en een spectrum bezitten van de gedaante zoals gestyleerd is weergegeven in figuur 3 respectievelijk figuur 4. Verder onderzoek heeft aangetoond dat in het bijzonder in de sfeer van ISDN, bij een kabellengte van globaal 5 10 km of groter, dergelijke impulsruis een sterk storende invloed zal hebben op de transmissie-eigenschappen. Zoals uit figuur 3 blijkt, strekt een dergelijke pulsachtige storing zich uit over een tijdsinterval met eer, grootte-orde van 100 ps, hetgeen overeenkomt met ca. 16 symbool-intexvallen, althans bij een transmissiesnelheid die in 15 een ISDN systeem gebruikelijk is (grootte-orde van 152 kbit/s).

Zoals uit figuur 4 blijkt, zijn dergelijke pulsachtige storingen uitgesproken bandbreedte begrensd. In het kader van de onderhavige uitvinding wordt van deze eigenschap gebruikt gemaakt om de implementatie van de veismeringsfilters te vereenvoudigen en/cf . hur.

20 prestatieniveau te verbeteren.

Figuur 5 geeft- een schema van een tijd-discreet model van hët in figuur 1 weergegeven transmissiesysteem, in het tr'ansmissiekanaa-l. waarvan een pulsachtige storing van de soort zoals voorgesteld in de figuren 3 en 4 wordt geïnjecteerd. In de figuren 5 en 1 zijn 25 soortgelijke eenheden door dezelfde verwijzigingssymbolen aangeduid. Tevens is in figuur 5 schetsmatig aangegeven dat aan de ingang van het ontvangzijdige versmeringsfilter DSM een pulsachtige storing p(k) optreedt die de gefilterde en gedigitaliseerde Versie is van de in figuur 1 door 'p'(t) aangeduide in het transmissiekanaal geïnjecteerde 30 additieve storing. Dé datasignaalbron DSC (figuur 1) voert gedurende elk eenheidsinterval k (ofwel elke T seconden) een datasymbool a(k) toe aan het zendzijdig versmeringsfilter SM. Dit zendzijdig versmeringsfilter bezit een impulsresponsie s(i). Hierin is i=0,1,2,...,N^-1, waarin C* K? de lengte van het versmeringsfilter SM voorstelt. Door dit ?5 versmeringsfilter SM wordt uit elk ingangsmonster een uitgangsmonstei bik) gevormd volgens hik} - £r*£-)Ck} (1) 0" " ' " ' PHN 12.010 8

Hierin is het teken * een symbool voor de lineaire convolutiebewerking, Bij afwezigheid van bovenbedoelde pulsachtige storingen en indien in het transmissiesysteem de nodige voorzieningen zijn getroffen ter bestrijding van achtergrondruis en intersymboolinterferentie, zal de 5 monsterreeks b(k) vrijwel onvervormd aan de ingang van het ontvangzijdig vesmeringsfilter DSM verschijnen. Wanneer echter een additieve pulsachtige storing p(k) in het ingangssignaal r(k) van het ontvangzijdig versmeringsfilter DSM is geïnjecteerd, kan dit ingangssignaal r(k) van dit ontvangzijdig versmeringsfilter met goede 10 benadering worden voorgesteld door r(k) = b(k) + p(k) (2)

Voor het uitgangssignaal z(k) van het ontvangzijdig versmeringsfilter DSM geldt z(k) = (a*s*d)(k) + (p*d)(k) (3) 15 In deze formule (3) is de impulsresponsie van het ontvangzijdig versmeringsfilter DSM met een lengte voorgesteld door d(j) mei j-0,1,2, ., . ,KC|-1. Volgens een algemeen gebruikelijke notatie, waartoe in dit verband wordt, verwezen naar het boek Digital Signal Processing van A.V. Oppenheim en R.W, Schafer, uitgave Pi entice-Ha! 1, 1975, kan uit 20 de formule (3) door toepassing van Fourier-transformatie warden afgeleid dat 2(f) =- S(f).D(f).A(f) + P(f).B(f) (4)

Hierin zijn Z(f), S(f), D(f), A £ f) en P(f) de Fourier-getransformeerden van respectievelijk z(k), s(k), d(k), a(k) en p(k). Indien d-.- zendzijdig 25 en ontvangzijdig versmerende filters in voldoende mate complementair zijn kan de formule (3) worden vereenvoudigd tot z(k) = a(k-N0) + (p*d)(k) (5)

Hierin is Nq representatief voor de door de cascadeverbinding geïntroduceerde signaalvertragingstijd uitgedrukt in 30 een aantal monsterperioden. De tweede term in het rechter lid van de formule (5) beschrijft de versmering die de pulsachtige storing p(k) ondergaat in het ontvangzijdig versmeringsfilter DSM dat de impulsresponsie d(j) bezit. Zoals in bovenvermeld artikel van G.F.M. Beenker e.a. is uiteengezet, steunt het ontwerp van de 35 versmeringsfilters onder meer op het. streven om de maximale amplitude van deze tweede term tot een zo gering mogelijke waarde terug te brengen onder handhaving van een zekere minimum eis aan de mate van

H ~ A A 7 K

V. y “ ! i'· .

PHN 12.010 9 complementariteit.

Zoal? uit figuur 3 blijkt, kan worden aangenomen in het geval van het openbare lokale telefoonnet dat een pulsachtige storing zich.uitstrekt over een tijdspanne die globaal genomen overeenkomt met 5 10-15 symboolintervallen T geldend voor een transmissiesnelheid van ca.

152 kbit/s. In bovengenoemd artikel van Beenker e.a. is aangegeven dat een effectieve versmering slechts bereikt kan worden door gebruik te maken van een impulsresponsie d( j) van het ontvangzijdig versmeringsfilter DSM die zich uitstrekt over een vele malen grotere 10 tijdspanne dan die van de pulsachtige storingen.

In het beschouwde geval van ISDN dient genoemde impulsresponsie d(j) zich derhalve over aanzienlijk meer dan 100 symboolintervallen T uit te strekken. Voor het bereiken van een voldoende mate van complementariteit geldt hetzelfde voor de 15 impulsresponsie s(i) van het zendzijdig versmeringsfilter SM. Rekening houdend met enerzijds de relatief hoge transmissiesnelheden van de datasignalen die de onderweipelijke versmeringsfliters moeten kunnen verwerken en anderzijds het fijn gekwantiseerde karakter van het ingangssignaal van een ontvangzijdig versmeringsfilterf leidt deze 20 spanne tot een.relatief grote complexiteit zelfs indien de . coëfficiënten van dit ontvangzijdige versmeringsfilter grof gekwantiseerd zijn. In het kader van de onderhavige uitvinding, is er naar gestreefd om zowel de zendzijdige als de ontvangzijdige versmeringsfilters mei de beschikbare technologieën op eeononisch meer 25 verantwoorde wijze te kunnen implementeren zonder hun prestatieniveau ncemenswaaidzg te verslechteren.

Aan de uitvinding ligt ten grondslag de gedachte om voor het implementeren van een versmeringsfilter in het onderhavige transmissiesteisel gebruik te maken van de wetenschap dat de te 30 bestrijden pulsachtige storingen in sterke mate bandbreedte begrensd zijn. Meer in het bijzonder is daarbij uitgegaan van de verhouding Lq tussen de symboolfrequentie 1/T van een te verwerken datasignaal en een frequentie gelijk aan tweemaal de hoogste significante frequentie f- ' -van de te bestrijden pulsachtige storingen.

35 In het algemeen geldt dat een versmeringsfilter met een door s(i) (zendzijdig vexsmerend) of d(j) (ontvangzijdig versmerend) voor te stellen impuslresponsie in het frequentiedomein een periodieke g 7 f(i fv'7 f) PHN 12.010 10 overdrachtsfunctie S(f) repectievelijk D(f) bezit, waarbij de breedte van het. fundamentele interval van deze overdrachtfunctie is voor te stellen door 1/T. Wanneer de desbetreffende impulsresponsie s(i) repectivelijk dCj) is te beschrijven door uitsluitend reële waarden, 5 brengt zulks mede dat de overdrachtsfunctie S(f) respectievelijk D(f) vrij kan worden gekozen in een. frequentieband tussen de waarden 0 en 1/(2T). Aangezien de te bestrijden pulsachtige storingen in het openbare lokale telefoonnet geen significante spectrale inhoud bezitten boven globaal genomen 30 kHz,.is bijvoorbeeld bij een symboolsnelheid van 152 10 kbit/s meer dan de helft van dit gebied strikt genomen niet relevant voor de versmering. Volgens een aspect van de onderhavige uitvinding is voorgesteld om ter vereenvoudiging van de implementatie van de versmeringsfilters de breedte van het fundamentele interval van de overdrachtsfunctie met een factor L te verkleinen , waarbij deze factor 15 een geheel getal groter dan 1 is en in hoofdzaak bepaald is door bovengenoemde verhouding Lq. De ontwerpstrategie van een versmeringsfilter volgens de uitvinding is nu, in plaats van op een fundamenteel interval ter grootte 1/T, gebaseerd op een fundamenteel interval ter grootte 1/(LT). Anders gezegd: in de band tussen 0 en 20 1 /(2LT) kan de overdrachtsfunctie S(f) respectievelijk D(f) vrij worden gekozen, waarbij wegens het periodieke karakter deze functie voor allo andere frequentiewaarden vast ligt. In het tijdsdomein betekent een en ander dat bij een versmeringsfilter zoals toegepast in een transmissiestelsel volgens de onderhavige uitvinding, de van nul 25 verschillende waarden van de desbetreffende impulsresponsie s(i) repectievelijk d(j) slechts voorkomen op de punten van zich met een periode L herhalende rasters van de indices i repectievelijk j, waarbij L de in het voorafgaande gedefinieerde faktor is die in hoofdzaak is bepaald door genoemde verhouding Lq.

30 De conceptuele structuur van een versmeringsfilter volgens de uitvinding is schematisch weergegeven in figuur 6. Door het zich aan de filteringangszijde bevindende vertragingselement MT, waarin OiMiL-1 kan zijn, is schematisch aangegeven dat in het voorstel volgens de uitvinding gebruik kan worden gemaakt van een willekeurig 35 raster uit de verzameling van L onderling over een afstand T verschoven rasters van de indices i respectievelijk j voor de mogelijk van nul verschillende waarden van de desbetreffende filterimpulsresponsie.

β ' »\ II · · . ·. v . i PHR 12.010 11

Sulks betekent dat bijvoorbeeld de impulsrespohsie d(j) van een ontvangzijdig versmeringsfilter volgens de uitvinding voor een gekozen waarde van L bij indexwaarden j gelegen tussen de aangegeven . rasterpunten gelijk is aan nul, terwijl deze impulsresponsie voor de 5 aangegeven rasterpunten ongelijk aan nul kan zijn. Zo geldt voor L-3 en M=0 dat deze impulsrésponsie d(j) gelijk is aan nul voor de j-waaxden 1,2,4,5,7,8,10,11, etc. en voor de j-waarden 0,3,6,9, etc. een van nul afwijkende waarde kan bezitten. Aldus kan met een versmeringsfilter volgens de uitvinding de complexiteit daarvan met globaal genomen de 10 faktor L worden teruggebracht, terwijl de versmetende werking gelijkwaardig is aan die van een filter van gelijke lengte dat volgens een bekende techniek i~ geïmplementeerd. Het kan van praktisch voordeel zijn om voor de faktor E die waarde te kiezen die de dichtstbijzijnde macht van twee groter is dan genoemde verhouding Lq.

15 Het in hoofdzaak complementair zijn van een zendsijdig versmeringsfilter en een ontvangzijdig versmeringsfilter houdt onder meer in dat de overdrachtsfuncties van deze heide filters eenzelfde fundamenteel interval bezitten. Zulks betekent dat voor het zendzijdig en het ontvangzijdig versmeringsfilter eenzelfde vergroting L is 20 toegestaan van de afstand tussen naburige, mogelijk van hul afwijkende

Coëfficiënten. Anders gezegd, biedt de uitvinding de mogelijkheid om .

de coëfliciënten-dichtheid van de beide versmeringsfilters met dezelfde factor L te verkleinen. Globaal beschouwd kan op deze wijze het aantal fiiterhewerkingèn per tijdseenheid met de faktor I worden 25 teruggebracht. Aldus kan behalve de vereenvoudiging verkregen dooi toepassing van de ontwerpstrategie zoals uiteengezet in bovenvermeld artikel van Beenker e.a, een verdere vereenvoudiging van de implèmtatie van zulke versmeringsfilters worden bewerkstelligd.

Voor het vexsmeringsfilterontwerp wordt gebruikgemaakt 30 van op zichzelf bekende technieken. Een dergelijke techniek is bijvoorbeeld beschreven in een artikel "Binary Sequences with a Maximally Flat Amplitude Spectrum" van G.F.M. Beenker e.a., gepubliceerd in Philips J. Res., Vol. 40, Nr. 5. 1985, biz. 289-304. In grote trekken komt een dergelijke techniek.neer op het genereren en onderzoeker] van 35 een groot aantal "kandidaat" filters, waarbij de filters worden gekozen die het best voldoen aan zekere specificaties.

De figuren 7. 8 en 9 zijn illustratief voor verscheidene . . ..

V .

€ PHN 12.010 12 functies behorende bij een filter met vijf-waardige filtereoëfficiënten C'0, C'1,...,C'N_2, C'N-1 en L--3. Figuur 7 geeft de impulsresponsie d(j) van een ontvangzijdig te gebruiken versmeringsfilter met een lengte N = N^-379. In de figuren 8 en 9 is 5 geïllustreerd dat een karakteristieke pulsachtige storing van de soort zoals in het voorafgaande is behandeld in verband met de figuren 3 en 4, door een filter volgens de uitvinding wordt versmeerd over een interval overeenkomende met ongeveer 400 datasymboolintervallen, waarbij een amplitude-onderdrukkingsfactor van ca. 4,77 is bereikt. Zoals uit figuur 10 9 verder blijkt, is de energie van de pulsachtige storing vrijwel gelijkmatig over de tijd versmeerd. Teneinde de intersymboolinterferentie zoals geïntroduceerd door een cascadeverbinding van een zenzijdig en een ontvangzijdig versmeringsfilter binnen praktisch aanvaardbare waarden te houden, 15 dienen de filtereoëfficiënten van het zendzijdig versmeringsfilter fijn gekwantiseerd te zijn hetgeen betekent dat deze filtereoëfficiënten bijvoorbeeld door ten minste 8 bits dienen te worden voorgesteld.

De graad van vrijheid ten aanzien van het zomp]ementair 20 maken van de beide versmeringsfilters kan nog verder worden vergroot door de lengte van het zendzijdig versmeringsfilter groter te kiezen dar die van het ontvangzijdig versmeringsfilter. Illustratief voor deze mogelijkheden is figuur 10, waarin de impulsresponsie- s(.i) is weergegeven van een zendzijdig versmeringsfilter met L=3 en een lengte 25 Ns=565, welk filter is geoptimaliseerd om zo goed mogelijk complementair te zijn met het bijbehorende ontvangzijdig versmeringsfilter van figuur 7 met L=3 en vijf-waardige coëfficiënten.

Aangezien de uitvinding het mogelijk maakt om deze 30 ontvangzijdige versmeringsfilters te blijven realiseren met grof gekwantiseerde impulsresponsiewaarden en de ingangsignalen van de zendzijdige versmeringsfilters slechts een gering aantal amplitudewaarden bezitten, dus ook grof gekwantiseerd zijn, kunnen dergelijke filters met de huidige beschikbare VLSI-technologie op meer 35 economische wijze worden gefabriceerd.

Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat de onderhavig·' uitvinding toepasbaar is op zowel transmissiestelsels waarin r -· .-· r. k ;f. v / PHN 12.010 13 datasignalen in de basisband worden overgedragen, alsook op transmissiestelseis waarin datasignalen worden overgedragen in een geschikt gekozen doorlaatband met behulp van modulatie, zoals bijvoorbeeld bifasemodulatie waarbij de datasignalen worden gemoduleerd 5 op een blokvormig draaggolfsignaal van symboolfreguentie 1/T.

Verder wordt opgemerkt dat de onderhavige uitvinding ook kan worden toegepast in het geval dat de bovenbedoelde pulsachtige storingen een spectrum bezitten met een banddoorlaatkarakter in plaats van het dusver beschouwde laagdoorlaatkarakter. Immers ook dan is het 10 .mogelijk om de frequent!eband tussen 0 en Ï/(2T) te verdelen in L banden van gelijke breedte zodat één deelband in hoofdzaak het banddoorlaatspectrun. van .de pulsachtige storingen overdekt. Wegens het periodieke karakter van üv overdrachtfuncties van de Onderhavige vermeringsfilters kunnen de tot dusver gegeven beschouwingen in dit i 15 geval worden toegepast cp de in de laagste deelband tussen 0 en 1/(217} • herhaalde versie-var. 'het banddoorlaatspectrüm..

87 " -

Claims

1. Transmissiestelsel voor overdracht van datasignalen met gegeven symboolfrequentie 1/T over een kanaal waarin additieve pulsachtige storingen voorkomen, van welk stelsel deel uitmaken een datazender die is voorzien van een tijd-discreet vesmeringsfilter met 5 een eindige impulsresponsie s(i) met 1=0,1,2,..., Ns_-|, waarin Ng de lengte van deze impulsresponsie voorstelt, en een data-ontvanger die is voorzien van een tijd-discreet versmeringsfilter met een eindige impulsresponsie d(j) met j=0,1,2,..., N^_^f waarin de lengte van deze impulsresponsie voorstelt, welke versmeringsfliters in hoofdzaak 10 complementair zijn en welke impulsresponsie d(j) slechts grof gekwantiseerde waarden kan aannemen, met het kenmerk, dat de van nul verschillende waarden van de impulsresponsie s(i) respectievelijk d(j) slechts voorkomen op de punten van zich met een periode L herhalende rasters van de indices i respectievelijk j, waarbij L een faktor is die 15 een geheel getal groter dan 1 voorstelt en die in hoofzaak is bepaald door de verhouding I.0 tussen de symboolfrequentie 1/T enerzijds en tweemaal de hoogste significante frequentie fm van de voorkomende pulsachtige storingen anderzijds.

2. Tijd-discreet versmeringsfilter met een eindige 20 impulsresponsie s(i) met i-0,1,2,..., Ns_1f waarin Ng de lengte van deze impulsresponsie voorstelt, als onderdeel van een datazender van eer transmissiestelsel volgens conclusie 1.

3. Tijd-discreet versmeringsfilter met een eindige impulsresponsie d(j) met j=0,1,2,..., N^|, waarin de lengte van 25 deze impulsresponsie voorstelt, en welke impulsresponsie slechts grof gekwantiseerde waarden kan aannemen, als onderdeel van een data-ontvanger van een transmissiestelsel volgens conclusie 1. 87 0 0 07 5