NO864930L - Fremgangsmaate og apparat for justering av et digitalt korreksjonsfilter ved samtidig adaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av stoey som oppstaar gjennom intersymbol interferens. - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG APPARAT FOR JUSTERING AV ET DIGITALT KORREKSJONSFILTER VED SAMTIDIG ADAPTIV EKKOELIMINER-

ING OG ADAPTIV ELIMINERING AV STØY SOM OPPSTÅR GJENNOM INTERSYMBOL INTERFERENS.

TEKNISK OMRÅDE.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for justering av et digitalt korreksjonsfilter ved en hybrid krets i et telekommunikasjonssystem for overføring av digital informasjon i duplex over et enkelt linjepar, med samtidig adaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av støy som er forårsaket av intersymbol-interferens, idet et første og annet kompensasjonssignal blir subtrahert fra et mottatt signal for dannelse av et referansesignal, idet det første signal er avhengig av de lagrede parametre i et digitalt balansefilter, og det annet signal er avhengig av tilsvarende parametre i nevnte korreksjonsfilter, samtidig som differanssignalet blir kompensert for støy som er bevirket av ekkoer og intersymbol-interferens, og samtidig som parametrene i balansefilteret blir korrigert ved hjelp av et første korreksjonssignal som varierer som reaksjon på differanssignalet.

TEKNIKKENS STILLING.

Adaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av støy

som er bevirket av intersymbol-interferens vil vanligvis forekomme i telefoni- og datakommunikasjons-teknologi for forbedring av overføringskvaliteten. Ekkostøy kommer fra signalet fra den lokale sender, og fremkommer som lekksignaler i hybride kretser, såvel som ekkoer ved den fjerne ende, og i forbindelse med ikke-homogene lin-jer. Støy som er forårsaket av intersymbol-interferens kommer fra signalet fra den fjerne ende, og opptrer spesielt ved overføring på ikke-homogene ledninger. For å redusere virkningen av disse to slags støy, er det alle-rede kjent å utnytte et balansefilter og et korreksjonsfilter av digital type. Under styring av et gitt antall av digitale datasymboler oversendt fra den lokale sender, vil balansefilteret danne et overslag over den forvent-

ede verdi av ekkoet, og under styring av et gitt antall av de sist mottatte digitale datasymboler, vil korreksjonsfilteret danne et overslag over den forventede verdi av intersymbol-interferensen. Overslagene som dannes av filtrene, blir subtrahert fra det mottatte signal, idet

differanssignalet deretter blir utnyttet for bestemmelse av verdien av de mottatte datasymboler, og for korrigering av filterparametrene. Disse parametre blir automa-tisk justert, slik at avvikene mellom det egentlige og det anslåtte ekko, og mellom den egentlige og den anslåtte intersymbol-interferens, vil være så liten som mulig. Etter justeringen av parametrene vil de ikke bli endret i det hele tatt, eller bare i ubetydelig grad. Det er da vanlig å si at filtrene har konvergert.

I visse tilfeller kan konvergeringstiden for et balansefilter eller et korreksjonsfilter ha en forholdsvis lang varighet, eller det kan til og med være umulig å oppnå

konvergens. En fordelaktig konvergeringsteknikk uteluk-kende for et balansefilter, er omtalt i svensk patentsøk-nad nr. 8106444-6.

Ved samtidig adaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av støy som er forårsaket av intersymbol-interferens, foreligger der imidlertid spesielle problemer hva angår justering av filterparametrene på grunn av det forhold at det resterende ekkosignal vanligvis er meget større enn signalet fra den fjerne ende, før filtrene har konvergert. Det vil innebære at korreksjonsfilteret justerer seg selv i prinsipp som et ytterligere korreksjonsfilter, med det resultat at konvergering-en vil bli langsom og usikker. Problemet er omtalt i en artikkel publisert i "IEEE Journal On Selected Areas In Communications", vol.SAC-2, nr 2, mars 19 84, side 314-323.

I "The Bell System Technical Journal", vol. 58, nr. 3, februar 1979, side 491 - 500, blir justeringen av filter parametrene analysert under forutsetning at de mottatte data blir regenerert på en perfekt måte, noe som er meget usannsynlig i henhold til det ovenstående.

OMTALE AV OPPFINNELSEN.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å gi anvis-ning på en rask og sikker konvergering med en fremgangsmåte og et apparat av den art som er angitt innlednings-vis. Dette oppnåes ved at korrigeringsforløpet av korreks jonsf ilterets parametre blir forhindret når balanse-filterets parametre blir endret i en slik retning at den absolutte verdi av det første kompenseringssignal avhengig av disse parametre øker. Det innebærer at korreksjons-filterets parametre ikke blir balansert før balansefilter-parametrene er blitt justert tilstrekkelig, hvorved ten-densen hos korreksjonsfilteret, med hensyn til å justere seg selv som et ytterligere balansefilter, blir unngått.

Oppfinnelsens kjennetegn fremgår av de vedføyde patent-krav.

KORT OMTALE AV TEGNINGSFIGURENE.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj under henvis-ning til tegningsfigurene. Figur 1 er en prinsippskisse over et kjent apparat for simultanadaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av støy som bevirkes av intersymbol-interferens. Figur 2 er en prinsippskisse over et apparat som er forbedret i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figurene 3-6 er mer utførlige blokkdiagrammer over forskjellige utførelsesformer for oppfinnelsen.

FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER FOR OPPFINNELSEN.

Figur 1 er en prinsippskisse over et kjent apparat for simultanadaptiv ekkoeliminering, og adaptiv eliminering av støy som er forårsaket av intersymbol-interferens.'

En datasekvens b^omfattende "enere" og "nuller" blir tilført en senderenhet S i form av en kodeomformer for konvergering av datasekvensen til et signal b.(t) , f.eks. en som er bifasekodet. Signalet b(t) blir som vanlig påtrykt en linje L via en hybridkrets G for overføring til en mottager ved den fjerntliggende ende. Et samtidig mottatt signal a(t) som er utsendt fra den fjerne ende, og som er overlagret med støy som er forårsaket av ekkoer e(t) som stammer fra den lokale endes signal b(t) og av intersymbol-interferens i(t) som skriver seg fra den fjerne endes signal a(t), blir filtrert i et mottagerfilter F og deretter tilført en subtraksjonskrets Sl. Utgangssignalet e(t) og i(t) som kommer fra henholdsvis et balansefilter B og et korreksjonsfilter U, blir subtrahert i subtraksjonskretsen Sl fra det mottatte og filtrerte signal for kompensasjon av sistnevnte med hensyn til støy som er bevirket av ekkoer og intersymbol-interferens. I praksis er utgangene fra filtrene B og U forbundet med kretsen Sl via deres respektive digital-analogomformere, som imidlertid ikke er nedtegnet på figuren. Differanssignalet r(t) fra kretsen Sl blir tilført en samplingskrets SH, som avgir en datasekvens rj^, hvis verdi motsvarer verdiene av verdiene i signalet r(t) ved samplingstidspunktene. Sekvensen rj- blir kvanti-sert i en kvantiseringskrets Q som for enkelhets skyld er antatt å omfatte en komparator, og som avgjør hvor-vidt sampleverdiene er større eller mindre enn null. Kvantiseringskretsens utsignal a-^ utgjør et overslag over verdien for data a^som er sendt fra den fjerntliggende ende, og tilføres en ikke vist mottager.

Parametrene hos filtrene blir korrigert ved hjelp av et korreksjonssignal £^, som i det enkleste tilfellet stemmer overens med sekvensen r^fra samplingskretsen SH. F.eks. kan korreksjonen finne sted som reaksjon på resul-tatet av korrigeringene mellom feilsignalet £^ og den overførte sekvens b^, eller mellom £^og den mottatte anslåtte sekvens a^. Fremgangsmåter i forbindelse med dette vil bli forstått fra de artikler og den svenske patentpublikasjon, som er nevnt ovenfor. Ved et apparat av denne art omfattende et balansefilter og et korreksjonsfilter, er det imidlertid som nevnt ovenfor, en stor risiko for at filtrene har lang og uviss konvergering.

På figur 2 er der vist en prinsippskisse over et apparat som er forbedret i henhold til oppfinnelsen. Dette apparat skiller seg fra det som er vist på figur 1, ved at blokken K er forbundet mellom samplingskretsen SH og korreks jonsf ilter U for korrigering av korreksjonssignalet£k fra sistnevnte. Således vil filtrene oppnå korrek-sjonssignaler som ikke alltid er like, og derfor vil disse signaler i det følgende bli angitt som £B^og ÉU^.

I henhold til oppfinnelsestanken blir korreksjonssignalet fhos korreksjonsfilteret U tildannet av korreks jonssignalet ^B^hos balansefilteret B og balanse-filterets utsignal * e (t) , dvs. det anslåtte ekko, slik at £U^ får en positiv verdi dersom £ Bk har en positiv verdi samtidig som e(t) har en negativ verdi, en negativ verdi dersom £ B^ har en negativ verdi samtidig som e(t) har en positiv verdi og ellers verdien null. Det som er nytt og spesielt, er at korreksjonssignalet £U^hos korreksjonsfilteret U således blir gitt verdien null, ikke bare når korreksjonssignaletfcB^ hos balansefilteret B er null, men også når balansefilter-korreksjonssignalet har samme fortegn som filterets utsignal å(t). Det resulterer i at korreksjonssekvensen hos korreks jonsf ilteret U blir forhindret når parametrene hos balansefilteret B blir endret i en retning slik at den absolutte verdi av signalet é(t) blir øket. Det finner sted når det anslåtte ekko blir endret i en positiv retning fra en positiv verdi eller i en negativ retning fra en negativ verdi. ;Et mer detaljert blokkdiagram over en første utførelses-form for oppfinnelsen er vist på figur 3. Utførelses- formen stemmer overens med utførelsen på figur 1, i henhold til den nevnte svenske patentpublikasjon 8106444-6, med hensyn til balansefilteret B og justeringskretsene for dette. Der brukes således en multiplikasjonskrets Ml, en subtraksjonskrets S2, en tegndannende krets SG1, ;en addisjonskrets A, en referanseenhet V, som tilfører en variabel referanseverdi v(k) og korreksjonsenheter KV, KB. Ved hjelp av disse blir der dannet et tegnsignal ;(f^) av forskjellen f k mellom den samplede sekvens rkog produktet av den estimerte datasekvens ak og den variable referanseverdi v(k), idet korreksjonssignalet tav balansefilteret B deretter tildannes som summen av dette tegnsignal og verdien av a^. Referanseverdien v(k) og balansefilter-parametrene blir korrigert ved hjelp av korreksjonsenhetene KV, KB på en måte som fremgår av ovennevnte patentpublikasjon. Slik det også fremgår av nevnte publikasjon, kan referansenivåene i referanseen-heten eventuelt styre nivåene i kvantisereren Q, slik det er indikert ved den stiplede forbindelse mellom referanse-enheten V og kvantisereren Q. Parametrene hos korreksjonsfilteret blir korrigert ved hjelp av en korreksjonsenhet KU, som kan ha en utførelse i likhet med balansefilterkor-reksjonsenheten KB. Kommunikasjonen mellom referanseen-heten V og korreksjonsenhetene KB og KU er ikke nødven-dig, og er derfor trukket med stiplet strek. Konverger-ingen blir imidlertid akselerert dersom denne kommunika-sjon foreligger. ;Tegnsignalene sign (£Bk) og sign (é\t)) blir dannet i blokken K ved hjelp av balansefilterkorreksjons-signalet ;£ B^og balansefilter-utsignalet^(t) i respektive tegn-formende kretser SG2 og SG3. Forskjellen mellom disse tegnsignaler blir dannet i en subtraksjonskrets S3, idet korreksjonsfilter-korreksjonssignalet £ deretter blir dannet som produktet av denne forskjell og absoluttverdien av signalet £B^ ved hjelp av en absoluttverdi-dan-nende krets AB og en multiplikasjonskrets M2. ;Den følgende tabell viser hvordan korreksjonsfilter-korreks jonssignalet £Uk er avhengig av balansefilter-korreksjonssignalet £BkQg balansefilter-utsignalet é*(t) .

Av denne tabell fremgår det at£Uk har samme fortegn som Bk når £Bk og e(t) har forskjellige fortegn. £ Uk er null når £B^ er null, og nårfcB^og^(t) har samme fortegn. £Bk er positiv når det mottatte sampel rker samtidig positiv og større enn den variable referanseverdi v(k), lik null når absoluttverdien av sampelet r^er mindre enn den absolutte verdi av referanseverdien v(k), og negativ når sampelet r^. samtidig er negativ og mindre enn referanseverdien v (k) .

Figur 4 er et blokkdiagram over en annen utførelsesform for oppfinnelsen. I dette tilfellet blir balansefilter-korreks jonssignalet £Bk tildannet på en noe enklere måte enn ved utførelsesformen på figur 3. Der foreligger således ingen addisjonskrets A, hvilket resulterer i at verdien av korreksjonssignalet £B^ vil enten være +1 eller -1, men aldri null. Ved denne utførelsesform vil blokken K bare omfatte den tegnedannende krets SG3 og substraksjonskretsen S3. Hvordan korreksjonsfilter-korreks jonssignalet U^er avhengig av £B^og e(t) fremgår av den følgende tabell.

En tredje utførelsesform for oppfinnelsen er vist på figur 5. Denne utførelsesform skiller seg fra den på figur 3 ved at der benyttes adaptiv forsterkningsregulering.

Her vil inngangen til multiplikasjonskretsen Ml bli på-trykket en fact referansespenning G istedenfor den variable referansespenning v(k). Spenningen v(k) blir i sted-et multiplisert med sampleverdiene r^, i en ytterligere multiplikasjonskrets M3. Forsterkningen blir justert slik at rkmultiplisert med vkvil bli tilnærmet lik a^multiplisert med G. Dette apparat blir forøvrig realisert på samme måte som det ifølge figur 3, og derfor vil virke-måten hovedsakelig stemme overens med apparatet i henhold til figur 3. Hvordan korreks jonssignalet ^.U^ er avhengig av £Bk og e (t) stemmer også overens med den tilsvarende avhengighet ved apparatet ifølge figur 3.

En fjerde utførelsesform for oppfinnelsen er vist på figur 6. Denne er delvis basert på et prinsipp kjent fra nevnte IEEE artikkel, f.eks. figur 10 i denne. Adaptiv forsterkningsregulering blir anvendt, slik tilfellet er med utfør-elsesformen på figur 5. Imidlertid, i motsetning til denne utførelsesform blir der benyttet utsignalet fra en ana-log-digital omformer AD, hvis innsignal fremskaffer inn-signalet til kvantisereren Q som korreksjonssignalet £ for balansefilteret B. Verdiene av korreksjonssignalet £Bk kan således variere kontinuerlig. Blokken K har samme utførelsesform som ved figur 5. Hvordan korreksjons-signalet £Uk er avhengig av^B^og e(t), er vist i den følgen-de tabell.

Forholdet mellom korreksjonssignalene £.1^Qg S-b-^ (+2) som fremkommer av tabellene vist i forbindelse med de forskjellige utførelsesformer, kan naturligvis endres ved passen-de modifikasjoner av kretsene. De essensielle og felles forskjellsbetonte trekk ved alle utførelsesformer, er at £Uk blir gitt verdien null når £Bk og e(t) er begge samtidig positive eller negative.

Det kan også tenkes at man innfører en analog-digital-omformer etter mottagerfilteret F, og deretter bare benytter digitale kretser.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for justering av et digital korreksjonsfilter (U) ved en hybrid krets i et telekommunikasjonssystem for overføring av digital informasjon i duplex over et enkelt lederpar ved samtidig adaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av støy som bevirkes av intersymbol-interferens, idet et første og et annet kompensasjonssignal, av hvilke det første signal ("e (t) ) er avhengig av de lagrede parametre Ai et digitalt balansefilter (B) og det annet signal (i(t)) er avhengig av tilsvarende parametre i korrigeringsfilteret (U), blir subtrahert fra et mottatt signal (a(t) + e(t) + i(t)) for dannelse av et differanssignal (r(t)) som blir kompensert henholdsvis for støy bevirket av ekkoer og intersymbol-interferens, og idet balansefilter-parametrene blir korrigert ved hjelp av et første korreks jonssignal (£B^) avhengig av det første differanssignal (r(t)), karakterisert ved at korrigeringsfilter-parametrene blir justert ved hjelp av et annet korreks jonssignal (£Uk) tildannet av det første korreksjonssignal ^B^ ) og ved det første kompensasjonssignal (é\t) ) , slik at det blir gitt en positiv verdi når det første korreks jonssignal (£B^) har en positiv verdi, samtidig som det første kompensasjonssignal (e (t)) har en negativ verdi, at det blir gitt en negativ verdi for det motsatte forhold, og at det ellers blir gitt verdien null, hvorved korreksjonssekvensen for korreksjonsfilter-parametrene blir forhindret når balansefilter-parametrene blir endret i en retning, slik at den absolutte verdi av det første kompensasjonssignal (e(t)) øker.

2. Apparat for utførelse av fremgangsmåten i henhold til krav 1, for justering av et digitalt korreksjonsfilter (U) ved en hybrid krets i et telekommunikasjonssystem for overføring av digital informasjon i duplex over et enkelt linjepar med samtidig adaptiv ekkoeliminering og adaptiv eliminering av støy bevirket av intersymbol-interferens, idet et første og et annet kompensasjonssignal, idet det første signal (e(t)) er avhengig av de lagrede parametre i et digitalt balansefilter (B) og det annet sig- A nal (i(t)) er avhengig av tilsvarende parametre i korrek sjonsfilteret (U), blir subtrahert fra et mottatt signal (a(t)+e(t)+i(t)) for dannelse av et differanssignal (r(t)) som blir kompensert henholdsvis for støy bevirket av ekkoer og intersymbol-interferens, og idet balansefilter-parametrene blir korrigert ved hjelp av et første korreksjonssignal (é B^ ) avhengig av nevnte differanssignal (r(t)), karakterisert ved at korreksjonsfilter-parametrene blir justert ved hjelp av et annet korreks jonssignal (éU^ ) tildannet av et kretsarrangement (K) som oppnår det første korreksjonssignal (£B^ ) og det før-ste kompensas jonssignal (e\t) ) , og blir realisert slik at dette annet korreks jonssignal { éXj-^) blir gitt en positiv verdi når det første korreks jonssignal (£r"Bk ) har en positiv verdi samtidig som det første kompensasjonssignal (e(t)) har en negativ verdi, og at det blir gitt en negativ verdi for den omvendte betingelse, og at den ellers blir gitt verdien null, idet korreksjonssekvensen for korreks jonsf ilter-parametrene blir forhindret, når balansefilter-parametrene blir endret i en retning, slik at absoluttverdien av det første kompensas jonssignal (e"(t) ) øker.