DE1929817A1 - Echoentzerrer - Google Patents

Description

Böblingen, den β.Juni 1969 bu-sk

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk,N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenz.d,Anmelderin: Docket via 967 014

Echoentzerrer

Die Erfindung betrifft einen Echoentzerrer bestehend aus einer Laufzeitkette mit Abgriffen, die über je für sich einstellbare Regelglieder mit einem gemeinsamen Eingang des Summierverstärkers verbunden sind, zur Signalentzerrung durch Korrelation zwischen aufeinander folgenden Datenbits.

νΛηβ Entzerrung in Übertragungskanälen läßt sich durch Abflachen der Amplitudencharakteristik und Linearisierung der Phasencharakteristik des Übertragungskanals herbeiführen, in/dem festgelegte Amplituden-Frequenz- und Phasen-Frequenz-Netzwerke angewendet werden. Obgleich diese Art der Echoentzerrung für Tonfrequenz-Übertragungserfordernisse zufriedenstellende Ergebnisse liefert, wird doch keine Regelung über die Signalantwort des Übertragungskanals -bereitgestellt, die für eine Hochgeschwind igkeitsdatenübertragung unerlässlich ist.

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• ■ - -

Um die volle Ubertragungsfähigkeit eines Übertragungskanals herbeizuführen, sind deshalb bereits automatische Entzerrer vorgeschlagen worden. So ist z. B. von R. W. Lucky in "Bell System Technical Journal", April 1965, unter dem Titel "Automatic Equalization for Digital Communication¹¹, ein spezielles System beschrieben, in welchem ein automatischer Vorläufer siganlentzerr er verwendet wird, d. h. wo Testsignale vor der eigentlichen Übertragung der Nachricht über das

^ Übertragungsmedium übertragen werden und dann ein Entzerrungs-

Netzwerk em Empfangsort so eingestellt wird, daß jede bei den übertragenen und empfangenen Impulsen festgestellte Verzerrung eliminiert wird. Eine solche automatische Entzerrung besitzt offensichtlich ihre Grenzen. Das Entzerrungs-Netzwerk ändert nämlich nicht die Entzerrungskorrekturmaßnahmen, wenn sich die Übertragungskanal-Verzerrung ändert; in diesem Falle müssen zunächst wieder Testimpulse übertragen werden. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß eine verhältnismässig

ψ lange Einregelungszeit erforderlich ist, um eine genaue und endgültige

Einstellung des Entzerrungsnetzwerkes am Empfangsort herbeizuführen und schließlich besteht noch die Möglichkeit des Auftretens nichtlinearer Parameter in bezug auf den Übertragungskanal, so daß die Übertragungscharakteristik sich in Abhängigkeit vom Übertragungszeitpunkt ändern kann.

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Um die oben genannten Nachteile auszuschalten, beschreibt der gleiche Verfasser in der gleichen Zeitschrift wie oben angegeben im Februar-Heft I966, Seite 255, unter dem Titel^wTechniques for Adaptive Equalization of Digital Communications Systems, -' e ein Entzerrungsnetzwerk, das sich automatisch den Übertragungsbedingungen anpaßt, wenn eine sich ändernde • Verzerrungscharakteristik vorgegeben ist. Zur Auslegung . eines solchen praktisch realisierbaren Systems müssen gewisse Voraussetzungen getroffen werden, die nach der zuletzt angegebenen Veröffentlichung nachstehend angegeben sind:

1 · Die Augenblickswerte n_t des Rauschens sind unabhängig identisch vertedLte Gaussche Variable mit der Varianz 6 ,

2_# Die Eingangedatensymbole sind unkorreliert.

5· Die Fehlerwahrscheinlichkeiten sind relativ gering, so daß für praktische Zwecke die Folge i&\ für Eingangsdaten Äugenblickswerte am Ausgang des Detektors zur Verfugung steht.

4. Die Augenblickswerte ^_n der Signalantwort des Ubertragungskanals sind im wesentlichen konstant während des Beobachtungsintervalls in derGröße von KT-Sekunden.

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Von den oben genannten Voraussetzungen ist die Voraussetzung 2 von ganz besonderer Bedeutung zur Ableitung der Bezeichnung der Maximumwahrscheinlichkeit der Signalantwortwerte. Dter,» -.bsehätzung ist die bedeutsamste Annäherung in der Vereinfachung und im Aufbau des vorbekannten Entzerrers. *

Viele Übertragungssysteme jedoch benutzen eine digitale Betriebsweise, bei der aufeinanderfolgende Daten zu vorher übertragenen Daten korrellert sind. So wird z.B. auf die graphischen Darstellungen nach den Figuren .Fig.Ja-Jc verwiesen, wo digitale Signalverläufe darge-.« stellt sind, bei denen Eingangsdatensymbole korrellert sind. Die beiden Einzelelemente zur Zusammensetzung der Datenübertragung sind in-Flg.Ja gezeigt. Das ganz links dargestellte Klcment zeigt eine Impulsform, die auf den Pegel A ansteigt, diesen Pegel für eine Perlode T beibehält, um dann auf den Pegel 0 ebenfalls füreine P-jriode T abzusinken; anschließend sinkt der Pegel auf -.-. ab, um dort ebenfalls für «ine Periode T zu bleiben· Las Element ganz rechts in dor Darstellung nach Fig.Ja zeigt die andere grundlegende Impulsform, bei der zunächst ein -A-Te^e1 für die Periode T beibehalten wird, an den sich dann ein O-Pegel für die Periode T anschließe, uiu aax'üuxi-olgena einen positiven +A-Pegel » für die Periode T einzuneumen. Daraus ergibt slcu, daü

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,., ^₁ c. 009817/1252

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-■ 5 -

die grundlegenden Impulsformeη entweder einen Rechteckimpuls mit der Periode T und der Amplitude Λ oder -A darstellen, gefolgt von einem O-Pegel für die Periode ΐ und gefolgt von einem anderen Rechteckimpuls der Periode T mit der Amplitude -A bzw. +A. Das linke Element in der graphischen Darstellung nach Fig.3a soll nun eine Eins darstellen, wohingegen das rechte Element für die Null gesetzt wird.

In der graphischen Darstellung nach Fig.pb wird nun die Anwendung der Signalelemente aus Fig. ^a. in einem Impulszug dargestellt. Die Symbole sind dabei unterhalb der Zeile mit den Einsen und Mullen ihrer Codierung gezeigt. D.h. die erste binäre ■ ·]ins wird durcn ein Einzelelement dargestellt, ähnlich der linken Eins in Fig.3&; sie wird durch das B.jzugszeichen a bezeichnet. Die zweite logische· !•'.ins ergibt sich aus dem Signalelement, das mit den Eezugszeichen b bezeichnet ist. Das.dritte Datensymbol, eine 0 , wird durch ein mit dem Bezugszeichen c bezeichnetes Einzelelement dargestellt. .i_;nn das zusammenresetzte ."'i£_.nal unmittelbar unterhalb der erstan Mull betrachtet wird, dann läßt sich erkennen, daß der negative /.nteil der ersten Eins sich algebraisch zum negativen Anteil der ersten Null addiert, so daß sich ein zusammengesetztes Signal mit der Amplitude -2 A ergibt. Mit Ausnahme der bedeutungslosen gestrichelt gezeichneten abschnitt;; im zusammengesetzten Signal (bedeutungslos'deshalb,weil

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Daten vor dem zusammengesetzten Signal und nach dem zusammengesetzten Signal nicht überlagert sind mit den Daten, die hier gezeigt sind) kann das zusammengesetzte Signal drei Pegelwerte annehmen, nämlich 0, +2Λ und -2Λ. Damit ist gezeigt, daß sich durch Verwendung von in Fig.Ja gezeigten Signalelementen, die sich entsprechend Fig.Jb zusammensetzen lassen, ein zusammengesetzter ■ Iinpulszug ergibt , der drei Pegel enthält.

In Fig.3c ist eine andex'eFolge von Datenelementen gezeigt. Diese Elemente bestehen aus zwei Paaren, wovon jedes einem Paar der Flg.Ja gleicht, die sich aber in der Amplitude voneinander unterscheiden. Jedem Element lassen sich dann, wie in der Darstellung gezeigt, ebenfalls binäre Werte zuordnen. Wenn diese Elemente so zusammengesetzt . werden, wie es für die Elemente in Fig.Ja der Fall war, dann ergibt sich ein zusammengesetztes Signal, das sieben Pegel enthält.

Diese Signalelemente haben zwei bedeutende Eigenschaften:

1. „s ist keine Gleichstromkomponente vorhanden.

2. Ihre Frequenzspektren haben einen Nullpunkt bei 1/2T Hz. Hierin ist T die Periode für jeden Rechteckimpuls.

Die arsto Eigenschaft erlaubt die Anwendung von Einseitenbandmodulation bei dor Datenübertragung und die zweite

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-γ-

^igom;ehaft reduziert die für die Übertragung erforderliche Bandbreite nahezu auf die von Nyquist oneoreLxsch angegebene t'iinimalf orderung.

Aus oben stehendem ergebt sich, daß die Echoentzerrer bekannter Bauart, bei denen Voraussetzung 'c eine notwendige Grundlage ist, nicht hinreichend und zufriedenstellend bei Anwendung von r.ignale lementen arbeiten können, wie pie in den graphischen Darstellungen nach Fi;- ,;a-)c dargestellt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Kchoentzerrer bereitzustellen, bei denen aufeinanderfolgende D-tenbits untereinander xorreliert sind und zwar so, dal? der' Echoentzerrer sich automatisch den sich ändernden Übertragungskanalbedindungen und variable·!, !,■'.'jnodvilator-l'arametern anpa/St.

lirf indungsgemäß wird die Aufgabe fur einen ein_c-:a.r./s i.ngebenen ;-unoentzerrer aaduruii f;löst,a^u der i·. us gang aes ^uit.iiervorstuxKei-s mit einem cchwellenwertdeoektor verDUiiden ist, dessen Ausgänge entr.pr-enend dem Vorzeicnen aes ^urinier»erstärkerausgan.jssignals erregt »eraen so..ie i:iit einer .!^li-ipli^iereinriuntunv: verounden sina, um di? ^usgarigssi^r.alo miteinanäex- unä ::,it vorher abgeg u.~;::r.;£.:i.T.¹ile:i dos cchv;cllenv;??-tü i-Vx-zv^. zu :.-.ult

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: - 8 - . '[■■'■

zieren, und dass über die Ausgänge der Multipliziereinriohtung die Pegelglieder so einregelbar sind, daß am Ausgang ein , ■entzerrter Signalverlauf entsteht.

Hierbei ist die Dämpfung bzw, Verstärkung der angezapften Ausgänge der Laufzeitkette abhängig von einem Mittelwertb'ildungsprozess über einem hinreichend langen Zeitintervall,

^v so daß die hierin enthaltenen Datenaugenblickswerte als in zufälliger Verteilung auftretend betrachtet werden können, so daß Wahrscheinlichkeitstheoreme Gültigkeit besitzen. Drei Tenne, die'miteinander addiert oder voneinander subtrahiert werden, um dann über dem betrachteten Zeitraum, für den der Mittelwert genommen wird* auf summiert zu werden_fbestimmen erfindungsgemäß,ob für Jede Laufzeitkettenanzapfung die Dämpfung erhöht oder herabgesetzt werden soll· Die drei so auf summierten Terme sind das Vorzeichen der Daten für diesen Abgriff zu einem vofcherigen Zeitpunkt multipliziert mit dem Fehler, nämlich der Differenz aus dem gegenwärtig übertragenen Datensignal und dem an diesem Abgriff aufgetretenen Datensignal, wie es sich am Ausgang des Summierverstärkers ergibt, für diesen Abgriff zu einem früheren Zeitpunkt; 1/2 des Vorzeichens des Fehlers für das Datensignal dieses Abgriffes multipliziert mit dem Vorzeichen des Datensignals des zweiten vorhergehenden Abgriffs zu diesem Zeitpunkt; und 1/2 des Vorzeichens ^a ' des Datensignals für diesen Abgriff multipliziert mit

v;.. 967 ei- 009817/1252

1WW17

^<l der« Vur&eibhsn des^hlers des 0afeensignals des yorliergehenden Abgriff a» atu^läi$seia 2§t^pfunkt# sich dutch folgende Öleiohung; a.u£fdrUoken;

⁺ 1

6 IiA

ε^κ I

1 (

^sm

Die Bezeichnung "sgn" bedeutet hierin den Oberbegriff des jeweils für die nachfolgende Größe einzusetzenden Vorzeichens..

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Vorzejc henmultiplikationen mit Hilfe Modulo 2-Addition durchgeführt, während die Mittelwertbildung mit Hilfe von Zählerstufen vorgegebener Kapazität durchgeführt wird,deren Überlauf-oder Unterbelegt-Bedingung jeweils anzeigt, daß die vorgegebenen Mittelwerte überschritten worden sind. Immer, wenn eine Überlauf-oder Unterbelegt-Bedingung auftritt,wird die jeweilige Zählerstufe auf den Mittelwert zurückgestellt·

Beide erfindungsgemäß verwendete Schieberegister dienen zur Speicherung der vorherigen Datenbits und Fehlerbits, so daß sie den entsprechenden Multiplizierstufen zu den

ORiQINAL INSPECTED

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jeweils "err or der lichen Zeitpunkten b'ere it gestellt werde«"

Tonnen. · , . _b * , .t ·

Während also die oben gezeigten bekannten Echoentzerrer

v:

■für die- Änwendittig l^uf unkorrelierte Daten ausgelegt sind, dient die erfindungsgemäße Anordnung zur Verarbeitung von korrelierteri Eingangsdaten» Hierbei ergibt sich der große Vorteil, daß der erfindungsgernäße Echoentzerrer sich automatisch den sich ändernden Kanalbedingungen anzupassen vermag. .

Weitere Vorteile und Teilaufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der nachstehend aufgeführten Zeichnungen die Erfindung näher erläutert und aus den Patentansprüchen.

Es zeigen:

Pig.1 ein Blockdiagramm eines bevorzugten ausführungsbeispiels des Echoentzerrer gemäß der Erfindung;

Pig,2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der im Blockdiagramm nach Pig.1 verwendeten Multiplizierer]

Pig.Ja graphische Darstellungen der Datenimpulsej

Pig.3c .

^ ^ö °^{δ ö 17} ' ^{12 δ 2 0RIGINAL lf4SPECTED}

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Fig.4a graphische Darstellungen der Korrelationsund
FIg.4b funktionen von Datenimpülsen;

Fig.5a graphische Darstellungen von Signalzügen an

Fig.5c charakteristischen Stellen des Echoentzerrers gemäß der Erfindung.

Zur prinzipiellen Erklärung der Erfindung wird ausgegangen von einer hinreichend langen Sendesignalfolge bestehend aus dem Signalzug ^a _k ( \ a. ), Hinreichend lang bedeutet hierbei, daß über einem entsprechenden Zeitintervall die Datensignale im wesentlichen als Zufallserscheinungen angesehen werden können, und somit eine statistische Behandlung zulässig ist. während eines ZeitIntervalles von KT-Sekunden während dem ein Datensignal a alle T-Sekunden übertragen wird (z.B.] ah von K-Sicnalen ) ergibt sich nach der Übertragung durch das Übertragungssystem und den Echoentzerrer eine Ausgangsspannung bei t = KT unter außer .->cht lassen einer Verzögerung des Übertragung sys te ms und des Echoentzerrers von:

CP

a h

Hierin bedeuten: -

a ein Signal in dar Signalfolge 1 a. \ η, .'.ur.-enblickswerte des Rauschens

.-,.■■,. 0098.1 7/12Λ?-.

-''·'. ^¹ * SAD ORlQiHAt

Λ * JiT

- 12 -

h_n Augenblickswerte der Impulsfunktion des Gesamtsystems einschließlich des Echoentzerrers»

Weiterhin wird vorausgesetzt, daß die Eingangsdatensignale unkorreliert sind, die Fehlerwahrscheinlichkeit sehr gering ist, so daß praktisch die Signalfolge y a_n f des Eingangsdatenpulses am Empfängerausgang zur Verfügung steht und daß die Augenblickswerte h der Übertragungskanalantwort im wesentlichen konstant über ein Zeitintervall von KT-Sckunden ist. Das bedeutet, daß die Elemente a_ als korrekt am Ausgang angesehern werden können. Daraus ergibt sich, daß die Augenblickswerte y^ als durch Augenblicks-· v/erte des Rauschens q_k und die Parameter O_n festgelegt' angesehen v/erden können. Da die Dateneingangs signale unkorreliert sind, ergibt sich für die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Augenblickswerte y, :

Hierin bedeutet cf die Hauschvarianfc.

Du identische Aucenblickswerte für das Rauschen angenommen vferden, ergibt sich für die zusammengefaßte Wahrscheinlich-" keitsdichtefunktion von y^ in

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, Y_k+2) = .

_k+2

Γ ■ ι

- j ■■■

2a(1- O

2 a_t:h, „1 - 2

^an^hk+2-n>"

2 η—"~

O)

Hierin bedeutet ρ den Korrelationskoeffizienten zwischen ^yk ^und

Zur Bestimmung des Korrelationskoeffizenten ρ zwischen y^ und yi,₊2 müssen die Autokorrelationsfunktionen für die verschiedenen Signalverläufe aufgetragen werden. In den 'iignalzügen nach den Fig.^a oder ^c sind jeweils nur die k-ten und die (k+2)-ten Dätensymbole korreliert; das bedeutet, daß alle anderen Datensymbole als die (kHi.:)-ten unabhängig vom k-ten Datensymbol sind. Durch auflisten der verschiedenen möglichen Beziehungen zwischen dem k-tsn Datensymbol und dem (k+2)-ten-Datensymbol und der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens -lassen sich Autokorrelationsfunktionen für beide Signalzüge mit Grundsymbolen ableiten. Die so erhaltenen Autokorrelationsfunktionen sind in den graphischen Darstellungen nach E¹Ig.4a und Fig.4b darg^stollt. 'Während der in Fig.4a abgebildeten Kurve dl'.· in l'^;ig.j>^a gezeigten Datensymbole zugrundeliegend

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liegen der Autokorrelationsfunktion in der graphischen Darstellung nach, Fig. 4b die in Fig. 3c enthaltenen Datensymbole zugrunde.

Aus den graphischen Darstellungen nach den Fig. 4a und 4b läßt sich entnehmen, daß die Autokorrelationsfunktionen in beiden Fällen die gleiche Form besitzen. Für beide Fälle beträgt der Korrelationskoeffizient zwischen dem k-te'n und (k+2)ten Datensymbol:

-5A

k, k+2

1OA

(4)

Die Gesamtwahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Augenblickswertfolge 4y, J , k=l,2,,,.,K läßt sich wie folgt anschreiben:

^yl^y

j _ P(^yl,^y3)

p (y₃)p(y₄)

(2 T<r)^K (3/2)^K"²

Jl exp -

k=l ^l

^(y

2 er² (3/4)

^(yk"

2 σ² (3/4)

K-2 (y.-Vah, )

T- ^wk C* 41 k-n'

exp *

k=3

ζσ

(5)

Die Wahrscheinlichkeitsfunktion entspricht dem Logarithmus von ρ (Iy j),' Mit Ausnahme für eine Konstante ist dies:

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f » 4 , fc t

- 15 -

K-:
C= 1

€ ^(yk -^β" VW (yic+2 - ^{ε a}n^hk₊2-n)} " (6)

:=1 J

In einem (2N+1) Stufen-Echoentzerrer läßt sich annehmen, daß nur die (2N+1) Antworten h., j= -N, ..., +N, von Null verschiedene Werte besitzen. So erhält man:

^>yk"^ak"^ak^^ho"¹) - £ ^N a - h

^{K K K} ° j£-N k-j j

wenn gilt:

hy für

ür j = ο» (8)

und unter der Voraussetzung daß (y. —a. ) tatsächlich einer Messung des Fohlers e. zwischen y_v und dem gewünschten Datensynbol a, ist, ergibt sich:

ε~ η ε^Η · ζ

ν, ~ C ah, = e, - C. a, .h. (J;

κ _ η k-n κ -?__^r ^K~J J

Die Wahrscheinlichkeitsfunktion besitzt dann die Porn:

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KN 4 (5 S S"

Κ-2 N N

Die Maximum -Wahrscheinlichke it sabschät zungen der (2N+1 )-Antworwerte h. werden

■■-■■■ ' J '
Gleichungen: ^ L =0.

Antworwerte h. werden bestimmt durch die (2N+1) Simultan-

■■-■■■ ' J '

So erhält man;	N .
	- £
1 κ (e ο £j k	j=-N
d k=1	N
K-2

k=1

' ■ N

Von der Autokorrelationsfunktion für das 7-Pegel-Signal in der graphischen Darstellung nach Pig,4b (die Benützung der 3-Pegel-Signal-Funktion in der graphischen'Darstellung nach Pig.4a würde das Endresultat nicht ändern, denn nur der Verhältniswert ist von Bedeutung) ergibt sich: '

1 ²

.k=i

1 ς ^ak-j ^ak-J+2 = 1 £ a ak-d-2 = ^K k=1 ^K Ic= 1 ^{K J}

und ^^K a_ka_1{4._n= 0 η

k=1 . ■

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ORKHNAL »NSPE0TED

Mit Hilfe der Gleichungen (12), (1J) und (14), läßt sich Gleichung (11) Reduzieren zu:

h. - £ (h._₂ + _hjJ+2) - ^ (_hj_₄₊ h.₊₄)

^ek^ak₊2-,) ⁺ 5 e_k+2a_k-.) (15)

6KA^{C K=}'

Die exakte Lösung der (2N+1) Simultangleichungen (15) ist äußerst verwickelt. Selbst wenn sich die exakte Lösung erhalten ließe, würde eine darauf gerichtete Realisierung wegen des zu großen Aufwandes ohne jede praktische Bedeutung sein. Da die Koeffizienten der zweiten und dritten Therme auf der linken Seite der Gleichung (15) viel, kleiner als die Koeffizienten h. sind, läßt sich in entsprechender Näherung sagen, daß sie vernachlässigbar sind, so dass sich für Gleichung (15) ergibt:

K 2 2

^hj ⁼ ~V~ 1=1 ^(ek^ak-j ^{+ 5 e}k^ak₊2-j⁺ 5

Bei Analogbetrieb ergibt sich in Anwendung der Gleichung (16) immer noch ein unverhältnismässig hoher Aufwand, wenn ein entsprechender Echoentzerrer aufgebaut werden soll; demgegenüber läßt sich Gleichung (16) bei Anwendung digitaler Betriebsweise vereinfachen, indem die Information bezüglichder Vorzeichen von e_k und \ ausgenützt wird,

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so daß sich in diesem Falle eine vorteilhafte Anordnung eines Echoentzerrers gemäß der Erfindung ergibt. Die Gleichung (16) reduziert sich dann zu:

' '- ^{K 1}

_d)₊ 2. (sgn e_k+2) (sgna_k_.)j (17)

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Echoentzerrers der unter Anwendung der Gleichung (17) betrieben wird, ist in Pig_e1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt N = 12, d.h. N< j <N, es ist jedoch ohne weiteres möglich, daß N jeden beliebigen Wert annehmen kann. Nach einer anfänglichen Umformung (Empfang, Frequenzumsetzung, usv/.) gelangt das empfangende Analogsignal auf die Eingangsleitung 101 der Analogverzögerungsleitung 103· Zur Übertragung der Daten auf ein Verzweigungsnetzwerk sind in äquidistanten Abständen längs der Analogverzögerungsleitung 103 Abgriffe angebracht, die je mit einem Pegelglied 108-132 verbunden sind. Die Ausgänge der Fegelglieder sind mit dem Eingang eines Summierverstärkers 1²KJ verbünde η < Der Ausgang des Summierverstärkers 143 stellt den Ausgang ' y, dar und wird außerdem auf den Eingang des Schwelienwertdetektors 144 übertragen, der die Vorzeichen (Vz)

^ek+12 ¹^ ^{sgn e}k+2

Signal den Wert Null, dann ist das auf der dritten Ausgangs leitung angezeigt. Der sgn a_k+12-Ausgang ist mit dem

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Eingang des Schieberegisters 145 verbunden, das aus den Stufen 148, 158, 159, 160, 161, 162, I72 aufgebaut ist. Der NuIl-Pege1-Äusgang des Schwellenwertdetektors 144 liegt am Eingang des Schieberegisters 175, das aus den Stufen 178, 188, 189, 190, 191, 192, 202 aufgebaut ist. Außerdem wird sowohl der Null-Pegel-Ausgang als auch der sgn a... ρ-Aus gang des Schwellenwertdetektors 144 direkt « dem Multiplizierer 208 zugeführt, dessen Schaltung irn einzelnen in Fig.2 dargestellt· ist. Der sgn e, ..₂-Ausgang des Schwellenwertdetektors 144 ist an den Eingang eines 10-stufigen Schieberegisters 146 angele'gt.. Der Ausgang des Schieberegisters 146 geht sowohl zum zweistufigen Schieberegister 147 als auch zu den Multiplizierern 208, 218-222 und 232.

Die Ausgänge der einzelnen Stufen beider Schieberegister 145 und 175 sind jeweils mit einem Eingang das jeweils zugeordneten Multiplizierers verbunden; so ist z.B. die Stufe I60 des Schieberegisters 145 und die Stufe 190 des Schieberegisters 175 ^an je einen Eingang des Hultiplizierers 220 angeschlossen, tie übrigen Eingänge zu den Multiplizierern 208, 218-222 und 232 sind mit entsprechenden Ausgängen eines Taktgebers 205 verbunden. Der Taktgeber 2C5 stellt drei Zeitgeber-Pulse an jedem der Multiplizierer'208,218-222, 232 bereitlind zwar für jede Daten-posifliäh 'iiv'den Schiebe registern 145 und 175; d.h."- fW^etis -feriöde Trjeweils drei Zait^ecerimpulse. Darr.it äst Tür ^eä"e---:d-'er--in':--Q.i5'iahuns

067 ei- ,, 009817/1252 . ,

SAD ORlGlNAl.

(17) arigeführtenMultiplikationsoperationen je ein Zeitgeber-Impuls bereitgestellt. , -

Den Taktgeber 205 liefert außerdem Zeitgeberpulse zu den Sunieoeregistern 175*145., 147 und 146 und außerdem auf den Schvjellenwertdetektor 144, so daß hierdurch in den Schieberegistern die Daten jeweils um eine Stufe verschoben werden und der Sehwellenwertdetektor seine Aufgabe durchführt. Über den Synchronisiereingang wird der Taktgeber 205 synchronisiert. Die Ausgänge der Multiplizierer 208, 218-222, 2^2 werden den Zählerstuien 2;>b, 248-252,. 262 zugeführt. Hierbei lassen jeweils die drei linken Eingänge zu den Zählerstufen eine Aufwärtszählung vonstatten gehen, während jeweils die drei rechten Eingänge zu den Zählerstufen eine Abwärtszählung herbeiführen. Die weiteren Verbindungen zwischen den Multiplizierern 2O8, 218-222 und 2^2 mit den Zählerstufen 2358,248-252,262 sind so vorgenommen," daß der Gleichung (I7) genügt wird, wie es weiter unten noch näher im Zusammenhang mit der Beschreibung der Schaltung nach Fig. 2 ausgeführt wird. .

Die Kapazität der Zählerstufen ist jeweils so ausgelegt, daß das Zeitintervall erfaßt wird,in welchem der Puls auf den Mittelwert gebracht werden soll. Dies wiederum hängt von der Pulsfolgefrequenz, vorn Rauschen.und anderen · ÜbertKßungsparametern ab. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel

00 981 ?/||^2 :_C. original inspected

der Erfindung kann jede Zäulerstufe Dis au einem Maximalwert von 511 zählen, wobei ursprünglich der Viert 256 eingestellt ist. So ergibt sich z.B. wenn eine der Zählerstufen 258, 248-252, 262 den Wert 511 erreicht hat und nun eine Einheit zusätzlich zählen soll, ein Übertrag so daß die Zählerstufe unmittelbar auf den Wert 256 (C) zurückgestellt wird. Jede der genannten Zählerstufen enthält zwei Ausgänge, die jeweils mit dem zugeordneten Auf-und Äbzähler 268, 278-282, 292 verbunden sind. Wenn in irgendeiner der Zählerstufen ein Übertrag auftritt, dann wird im jeweils zugeordneten Aufzähler ein Bit zusätzlich gezählt, wohingegen beim Auftreten einer Bitbereichunterschreitung in einer Zählerstufe der jeweils zugeordnete Ab^ahler um ein Bit abwärts zählt. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß durch Betätigung entsprechender Zählerstufen 2^8, 248-252, 262 der Echoentzerrer einen Mittelungsprozess über aie durch den Schwellendetektor 144 abgegebenen Ausgangssignale bereitstellt« Zählen die Auf- und Abzähler ein Bit zusätzlich dann rücktdie Pegeleinstellung um einen Schritt vor, wohingegen wenn ein Bit weniger gezählt wird, die Pegeleinstellung um einen Sunrito äurüukrü^kt» Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß.die Pegelkoeffizienten c. gemäß der durch

Gleichung (I7) vorgebenen Vorschrift geändert werden können^ Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten die Auf- und Abzähler 268, 278-282, 292 256 Bits. Die

ws'967 014 ■■■·-■'-·■ 009817/1262 _{SA0 0RK3mA1}

in den Auf- und Abzählern 268, 2γ8-282, 292 jeweils aufgelaufenen Zählungen steuern die Pegeleinstellungen der jeweils zugeordneten Pegelglieder 108, 118-122, 1j;2.

Der jeweilige Ausgang der Stufen des Schieberegisters 175 (Null-Pegel-Signal) dient zusätzlich als Sperrsignal,aas entsprechenden Eingängen der Multiplizierer 208,218-222, 252 zugeführt wird, wie es ebenfalls weiter unten noch im Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben wird.

V/ie bereits erwähnt,stellt die in Fig.2 dargestellte Schaltung einen der Multiplizierer 208, 218-222, 2^2 dar. Obgleich in dem hier gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung UND-Glieder, ODER-Glieder usw. dargestellt sind, ist es für den Fachmann ohne v/eiteres auch möglich, in entsprechender Abwandlung NAND-Glieder, NOR-Glieder usw. ebensogut anzuwenden. Zum Zwecke der Erläuterung der Betriebsweise soll der in Fig.2 dargestellte Multiplizierer den Multiplizierer 220 in Fig.1 bedeuten. Mie gezeigt, besitzt der Multiplizierer 220 sieben Eingänge,und zwar einen von der Hull- , Pegel-Schieberegisterstufe I90, einen von der sgn-a^- Schieberegisterstufe I60, vom sgn e.-Schieberegister 147, vom sgn e,^-Schieberegister 146 und jeweils einen von den drei Takt geber Ie itungen, die mit dem Taktgeber 205 verbunden sind. .sgna_k liegt dabei jeweils an einem Eingang

0QS817/1252 sad

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der Antivalenzglieder 301 und 305. Der andere Eingang des Antivalenzgliedes 301 wird durch sgn e, beaufschlagt, während der andere Eingang des Antivalenzgliedes 305· sgn e. 2 erhält. Der Ausgang des Antivalenzgliedes liegt jeweils an einem Eingang der UND-Glieder 307,309 und des Inverters 311· Der Ausgang des Inverters 311 liegt seinerseits an je einem Eingang der UND-Glieder • 313 und 315.Der Ausgang des Antivalenzgliedes 305 liegt jeweils an einem Eingang des WiD-Gliedes 317 und des Inverters 312, dessen Ausgang seinerseits denEingang zum UND-Glied 321 bildet.

Die drei mit dem Taktgeber 205 verbundenen Eingänge des Multiplizierers 220 sind mit entsprechenden UND-Gliedern wie folgt verbunden: Takt 1 liegt jeweils am anderenEingang der UND-Glieder 307 und 313* Takt 2 liegt jeweils am anderen Eingng der UND-Glieder 309 und 315 und ^rJakt 3 liegt jeweils am anderen Zinganc der UND-Glieder 3-1 f und 321. Die Ausgänge der UND-Glieder 309, 317, 315 und 321 stellen jeweils Schiebesignale für die jeweils zweistufigen Ringzähler 323, 325, 327 und 329 bereit. Diese Ringzähler teilen die Ircpulsfolgefrequenzen der jeweils zugeordneten UND-Glieder durch zwei. Das bedeutet, da^3 jeweils zwei positive Bits der Ausgangspulse, der UND-Glieder 309, 317, 315 und 321 erforderlich sind, um das jeweils -umlaufende l\inzelbit im entsprechenden nin£· zähler auf den .-.usganr dieses Ring ζ Uli le rs 2U Uceri

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Der Ausgang des UND-Gliedes 307 liegt an einem Eingang des UND-Gliedes 331* der Ausgang des Ringzählers 323 an einem Ausgang des UND-Gliedes 333* der Ausgang des Ringzählers 325 an einem Eingang des UND-Gliedes 335, der Ausgang des UND-Gliedes 313 an einem Eingang des UND-Gliedes 337*'der Ausgang des Ringzählers 327 an einem Eingang des UND-Gliedes 339 und der Ausgang des Ringzählers 329 an einem Eingang des UND-Gliedes 341· Der Eingang zum Multiplizierer vom Null-Pegel-Schieberegister 175 und speziell· im vorliegenden Beispiel von dessen Stufe I90 bildet den Eingang zum Inverter 343, dessen Ausgang seinerseits am jeweils anderen Eingang der UND-Glieder 331, 333* 335* 337* 339 und 3²H liegt. * Es ergibt sich damit ohne weiteres, daß beim Auftreten eines positiven Bits in Stufe I90 des Schieberegisters 175 in dem gleichzeitig ein Null-Pegel für das abgefühlte Bit a_k angezeigt wird, der Ausgang des Multiplizierers gesperrt wird» Zu allen anderen Zeitpunkten, d.h. wenn im Null-Pegel-SchieberqgLster 175 ein Null-Bit angezeigt ist, stellt der Ausgang des UND-Gliedes 331 sgn a. sgn e^des UND-Gliedes 333 1/2 ■ sgn a. sgn. e.,des UND-Gliedes 335- 1/2 sgn a^ sgn e_k+2,des UND-Gliedäs 337 j sgn a^ sgn e^ , des UND-Gliedes 339 1/2 sgn a^ sgn e^· _t des UND-Gliedäs 3¹H 1/2 ögn a_k sgn e_k+2

Wie bereits oben erwähnt, besteht der Grund für die Null«*'.

Pegel-Sperre des Ausgangs der Multiplizierer darin, daß -der

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Null-Pegel nichts zur Abschätzung des Viertes h. beiträgt. Dos weiteren ist sgn a^ für den Null-Pegel ohne Bedeutung und muß bei der Abschätzung des Wertes h. ausgeschlossen sein. Deshalb also ist das Null-Pegel-Signal als Sperrsignal für die Multiplizierer verwendet.

Die Ausgänge der UND-Glieder 331, 333 und 335 bilden Eingänge zu den entsprechenden Zählerstufen, wie in Pig.1 gezeigt, um zu veranlassen, um eine· Einheit auf- · wärts zu zählen. Gleicherweise dienen die Ausgänge der UND-Glieder 337* 339 und 341 als Eingänge entsprechend der Zählerstufen, um diese Zähler um ein Bit abwärts zählen zu lassen.

Da angenommen ist, daß der in Fig.2 dargestallte Multiplizierer dem Multiplizierer 220 in Fig.1 entspricht,stellen die Ausgängeder UND-Glieder 331 und 335 (sgn a^,sgn e^ und 1/2 sgn a , sgn e, ~) die beiden linken Ausgangsleitungen dos Multiplizierers 220 in Pig.1 dar, die auf die Zählerstufe 250 führen. Gleicherweise stellen die Ausgänge der UND-Glieder 337 und 341 (sgn a^, sgn e_k, und 1/2 sgn a sgn e, p) die beiden linken Leitungen in der rechten Leitungsgruppe der Ausgangsleitungen des Multiplizierers 220 dar, welche ebenfalls auf die Zählerstufe 250 führen. Die verbleibenden Ausgangsleitungen des Multiplizierers

220 (1/2 sgn a . sgn e, und 1/2 sgn a, sgn e, ) liegen an ^- te · κ κ

entsprechenden Eingängen der Zählerstufe 252, wohingegen

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die anderen Eingänge der Zählerstufe 250 mit entsprechenden Ausgangsleitungen des Multplizierers 218 verbunden sind. Das bedeutet aber, daß diese letzteren Aus&angsleitungen des Multiplizierers 218 (1/2 sgn e, sgn a. ₂ und 1/2 sgn e_k sgn ä_k+2) den Ausgeingen der UND-Glieder 3J-3 und 339' des in Fig.2 gezeigten i-Iultiplizierers entsprechen, die ja als Ausgänge des Kultiplizierers 220 an entsprechenden Eingängen der Zühlerstufe 252 liegen. Unter Bezugnahme läßt sich ersehen, daß der Gleichung (17) genügt wird für die Zählerstufe 250, da J=O für diese Zählerstufe ist.

Mit Hilfe der graphiechen Darstellungen nach den Fi?,»5^ö--5c soll nun die Betriebsweise der Erfindung näher erläutert werden. Der in Fig.5~a dargestellte 3ignalverlauf tritt auf der Verzögerungsleitung 103 auf und ist dtwa zentriert zum Pegelglied 120. Der Impuls am Pegelglied 120 (j=0) dieses f Signalverlaufs ist gesondert in der graphischen Darstellung nach Pig.5b gezeigt. V/eiterhin ist in dieser gr^phischon Darstellung die Wirkung des Schwellenwertdetektors 144 dargestellt. Dieser Schwellenwertdetektor ermittelt dabei, daß das Vorzeichen und damit sgn a, negativ ist und das _i Vorzeichen sgn e, positiv. Das bedeutet, daß der V,- rt von a, zu Minus 2A angenommen wird, da dies den nächsten akzeptablen Viert bei j^O darstellt. Das tatsächliche Signal weicht aber in seinem Wert bei J=O in Wirklichkeit um etwa +1/2A vom oben angegebenen wert ab. Aus diesem Grunde ist das Vorzeichen des sich so ergebenden Fehlers

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sgn e-, positiv.

^sC^{n a}b- ^und sgn e, sind den entsprechenden HuItiplizierern über entsprechende Schieberegisterstufen zusammen mit allen anderen Signalen sgn a, und sgn e_]c von k+12 - k-12 zugeführt worden. In diesem Stadium wird aufeinanderfolgend Jede der Taktgeberleitungen 1-3 vom Taktgeber 205 gespeist. , 'nenn speziell auf den Multiplizierer 220 zurückgegriffen wird, dann v:ird damit ein Prcdjukt erzeugt und gleichzeitig dessen invertierter Wert,und zwar sgn a. sgn e. , 1/2 sgn a, sgn e_k, und 1/2 sgn a_R sgn o

Je nachder. ob die Produkte positiv oder negativ sind, wi£d die hierir.it gespeiste Zählerstufenämlich im Falle der ersten beiden Produkte die■Zählerstufe 250 und im Falle des letzten Produktes die Zählerstufe 252 veranlaßt, eine Einheit zu addieren bzw. zu subtrahieren. ,..

Die Zählerfftufe 250 wird über vier Ausgangsleitungen des Multiplizierers 220 und über zwei Ausgängsleitungen des Multiplizierers 218. gespeist. Wenn dabei die positiven Zählergebnisse die negativen Zählergebnisse um 256 überschreiten, bzw. wenn die negativen Zählergebnisse die positiven Zählergebnisse um 256 überschreiten, dann entsteht an der Zählerstufe ein Überlauf bzw. ein Unterschreiten des 3itbereichs. Das hat zur Folge, daß der Auf- und Abzähler 2Sc u.~. eine Einheit eufwärt-s zählt bzw. um eine -..-;. oe- -. 009817/1252

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Einheit abwärts zählt,wodurch nun seinerseits das Pegelglied 120 so eingestellt wird, daß sein Eingang mehr gedämpft · bzw. mehr verstärkt wird. Das Pegelglied 120 ist damit also gemäß der durch Gleichung (17) vorgegebenen Vorschrift eingestellt. In gleicher Weise lassen sich alle anderen Pegelglieder 1o8, 118-122, 1^2 in bezug auf ihre Dämpfung oder Verstärkung einstellen.

Mit fortschreitender Zeit nähert sich dann das Ausgangssignal des ^umrr.ierverstärkers 14;) im Ansprechen auf den Signalverlauf gemäß Fig.5a' dem Idealverlauf, wie er in der graphiccheη Darstellung nach Fig.5c gezeigt ist. Der dieser i-:rt korrigierte Signalverlauf kann dann an der obersten /.us gangs leitung des Schwellenwertverstärkers 144 abgenommen werden.

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Claims (2)

1. Böblingen, den 6. Juni I969 bu-sk

   Patentansprüche

   Echoentzerrer bestehend aus einer Laufzeitkette mit Abgriffen, die über je für sich einstellbare Pegelglieder mit einem gemeinsamen Kingang des Summierverstärkers verbunden sind, zur Signalentzerrung durch Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Datonbits, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Summierverstärkers (143) mit einem Schwellenwertdetektor (144) verbunden ist, dessen Ausgänge entsprechend dem Vorzeichen des Summierverstärkerausgangssignals erregt werden, sowie mit einer Multipliziereinrichtung (145,175,146,147, 208-232) verbunden sind, um die Ausgangsignale miteinander und mit vorher abgebenen Ausgangs-Signalen des Schwellenwertdetektors (144) zu multiplizieren, und daß über die Ausgänge der Multipliziereinrichtung (145,175,146,147,208-232) die Pegelglieder (IO8-I32) so einstellbar sind, daß am Ausgang ein entzerrter Signalverlauf entsteht.
2. 2. Echoentzerrer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schwellenwertdetektor (144) mit einem ersten Ausgan«.;, dessen Signal (a, ) das Vorzeichen des

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   Ausgangssignals des Summierverstärkers " () mit einem zweiten Ausgang,dessen Signal (e, ) das Vorzeichen des Fehlers des Signals am ersten Ausgang, und mit einem dritten Ausgang., dessen Signal (o,,) einen liullausgang des Gurarr.ierverstärkers (145) darstellt.

   3· Echoentzerrer nach Anspruch 1 und -Anspruch i_t dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes schieberegister (146) mit dem zweiten Ausgang Je? Schwellenwertdetektors (144), ein zweites Schieberegister (145) mit dam ersten .iinganr sowie ein drittes Schieberegister (175) ^i^-G ei--—· dritten .Ausgang des Jchwellenwertdete.-tors (1'-) verbunden ist, daß entsprechend der ur -τί^ίοη .".nzahl der Abgriffe der Laufzeitkette ./lüj"·) in der Multipliziereinrichtung eine .--.nzar.l von Multiplizierern (208-232) vorgesehen ist, die mit den entsprechend zugeordneten Stufen des zweiten und dritten Schieberegisters (145,175) zur jeweiligen Multiplikation der Stufonvierte verbunden sind, so daß der J-te Multiplizierer die Produkte [(sgn a^j ) (sgn e_fc), i/2(sgn a^__..) (sgn e_k) + 1/2 (sgna^) (sgn e_k+2)l bereitstellt} daß mit den πusgangen der Multipli zierer (208-232) jeweils Zählerstufen (238-262)

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   verbunden sind, ?o daß die j-te Zählerstufe fol "ende Ausgänge summiert:

   (srn e_k) (sgn \_^) + 1/2 (sgn e_R)(sgn a_k+2.j )■

   + 1/2(sgn e_R+2)(scn a_R_,)

   daß die Zählerstufen (S;8-262) beim Überschreiten eir.'/n '--.'iertes in beiden Z^:ihlriehtungen ein Überlaufbzv.·. Unterbelegtsignal abgeben, in/dem hiermit die Ein^än^o gemittelt v/erdcn und daß die Ausg.änge der Zäiil^rstufen (2J8-262) "über j.iv/^ils zugeorunete R ._ !glieder (268-292) mit d^n jeweils zugeordneten PeJ₁'-lgliedern (108-1^2) über deren Regeleingängen verbunden sind, deren jeweilige Einstellung je nach auftreten eines Überlauf-bzw. Unterbiegtsignals

   ?r;· Igt,

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