DE2156003B2

DE2156003B2 - Entzerrer und Verfahren zur Einstellung eines solchen

Info

Publication number: DE2156003B2
Application number: DE2156003A
Authority: DE
Inventors: Richard Tzeng-Yen Mohegan Lake Sha; Donald Tao-Nan Yorktown Heights Tang
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-12-31
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2119971B1; DE2156003A1; US3708766A; GB1357609A; CA961117A; FR2119971A1; DE2156003C3; IT944342B; JPS547164B1

Description

Signals aus der «-ten Entzerrerstufe mit η = 1, 2, 3 ... Das abzugleichende elektrische Signal wird durch η Entzerrerstufen gesandt und mittels einer Summierschaltung ein Signal gemäß der Funktion 1 +A^r gewonnen. Die Entzerrung basiert auf der Zuleitung der Modifierungsfunktion 1+-4²" zu Einstellvorrichtungen und der Abänderung der Einstellung der (fj+l)-ten Entzerrerstufe entsprechend der Funktion \+A^r mit η = 0, 1,2. 3 ...

Eine Summierschaltung wird erläutert zur Umwandlung der Funktionen \-A^T in \+A^r. Eine Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung aus einer Folge von Signalen ist erwähnt. Die einzelnen Entzerrerstufen können entweder in Form angezapfter Verzögerungsleitungen oder in Form von Schieberegistern aufgebaut werden.

Mit einem solchen beschriebenen Entzerrer können sowohl verzerrte Digitalsignale, als auch verzerrte Analogsignale mit hoher Einstellgeschwindigkeit entzerrt werden. Dies ist insbesondere von großer Bedeutung, wenn zentrale Datenverarbeitungseinheiten mit einer großen Zahl von außenliegenden Endstellen über übliche Übertragungskanäle, wie z. B. Telephonleitungen, verbunden werden sollen. Bei solchen Ubertragungsmitteln sollte eine optimale Entzerrung des verzerrten Signals mit einem Minimum an Zeit ermöglicht werden, um die Datenübertragung selbst und ebenso die Arbeitsweise der jeweiligen Zentraleinheit möglichst wirtschaftlich zu gestalten. Den genannten Forderungen genügt ein Gerät nach der vorliegenden Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. IA ist das Blockschaltbild eines Entzerrers nach der vorliegenden Erfindung, mit dessen Hilfe es möglich ist, eine durch die Funktion 1 — A darstellbare Eingabesignalfolge nach η Schritten als durch die Funktion 1— A²" darstellbare Signalfolge abzugeben ;

F i g. 1 B stellt einen kaskadenförmigen Entzerrer gemäß der vorliegenden Erfindung dar und zeigt eine Vielzahl von Entzerrerstufen, deren zugehörige einstellbare Abgriffe, Summierschaltungen zur Zusammenfassung der Ausgangssignale der η Stufen und Schaltmittel in jeder einzelnen Stufe, mit deren Hilfe die entsprechende Abgriffseinstellung erfolgt;

Fig. IC zeigt eine der Abgriffseinstelleinrichtungen gemäß Fig. IB und die Umwandlung der Ausgabesignalfolge der Kaskade in Signale, mit deren Hilfe die Abgriffe der einzelnen Stufen eingestellt werden;

F i g. 2 ist ein Schaubild der möglichen Erkennbarkeit in Abhängigkeit von den vorgesehenen Entzerrungsschritten bei verschiedenen Eingabeverzerrungen. In diesem Schaubild entspricht die Zahl der durchgeführten Schritte der Zahl der vorgesehenen Entzerrerstufen.

Fig. IA zeigt das Blockschaltbild eines nichtrekursiven Entzeners als verallgemeinerte Version der speziellen Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es mögen

die abtastbaren Werte am Ausgang eines Ubertragungskanals für einen einzigen eingegebenen Impuls sein. Dieses {λ,/Ί} wird als Eingabesignalfolge des betrachteten Entzerrers verwendet und besteht aus einem als 1 gesetzten Hauptimpuls und Echos A®\ Dieses Ausgangssignal des Ubertragungskanals läßt sich in ζ Transformationsdarstellung wie folgt ausdrücken :

/-¹⁰¹ = Σ 4

k = -N

Die Eingabeverzerrungsfolge kann dann wie folgt angegeben werden:

k = -N

Die Amplitude einer Verzerrungsfolge A^{l) ist definiert als die Betragssumme der Amplituden der einzelnen Elemente der Folge.

M¹¹¹I = Σ

-4¹

k = I

Die normierte Verzerrung, auch als Verzerrungsgrad zu bezeichnen, kann angegeben werden als:

M¹⁰I-Ii -4'

Es ist allgemein bekannt, daß ein lineares Digitalfilter oder auch ein Entzerrer gekennzeichnet ist durch seinen Ubertragungsgang, der wiederum als Verhältnis der Ausgabesignalfolge zur Eingabesignalfolge, beide in z-Transformationsdarstellung, angegeben werden kann. Ebenso ist bekannt, daß die Einstellung der einzelnen Anzapfungen bei einem nichtrekursiven Laufzeitfilter direkt den Koeffizienten des Ubertragungsganges entsprechen muß. Der Ubertragungsgang der ersten Stufe des Entzerrers gemäß Fig. 1 B ist:

0_N

In der nun folgenden Analyse sollen nur die Glieder in eckigen Klammern zur Darstellung des Ubertragungsganges betrachtet werden. Die durch N Abtastperioden gegebene, durch Z~^N darstellbare Verzögerung läßt sich automatisch dadurch kompensieren, daß die Ausgabesignalfolge mit derselben Verzögerung betrachtet wird. Bei einer in einen Entzerrer eingegebenen Eingabefolge wird die z-Transformationsdarstellung der Ausgabefolge einfach das Produkt aus z-Transformation der Eingabefolge und Ubertragungsgang des Entzerrers. Die Polynom-Multiplikation erfolgt nach den üblichen Polynom-Rechenregeln.

Eine Eingangssignalfolge gemäß Gleichung (1) kann auch als Funktion 1 - A dargestellt und so modifiziert

werden, daß sich ein durch die Funktion 1 — A^r darstellbares Ausgangssignal ergibt. Dies wird durch Modifizierung des Eingangssignals \-A mit dem Ubertragungsgang \-\-A erreicht; dabei ergibt sich

nach einem solchen Schritt das Ausgangssignal 1 — A². Wenn n, die Anzahl der Schritte, gleich 1 ist, dann ist \-A²" = 1-Λ² erfüllt.

Bei Betrachtung der Modifikationsfunktion in ähnlicher Weise gilt mit der Schrittmodifikationsfunktion \+A eine Gesamtmodifikationsfunktion \+A²"'. Wenn ebenfalls die Eingabefunktion in ähnlicher Weise betrachtet wird, gilt 1 — A²"''.

Somit lassen sich die Eingabefunktion, die Modifikationsfunktion und die Ausgabefunktion für jede belicuige Zahl von Modifikationsschritten angeben.

Die nachstehende Tabelle I gibt dafür eine Zusammenstellung.

Tabelle I	Eingabe-	Modifikations	Ausgabe-
Schritte	funklion	funktion	funklion
	I-A²"''	\+A²"'	1-/12"
			1--4
0			*\-A²*
1			\-A*
2			*\-A^a*
3			*\-A^lb*
4			*\-A^r*
η	-A
	-A	*+ A*
	*\-A²*	*+ A²*
1-/4⁴	+ Λ⁴
*\-A^B*	*+ A⁸*
*\-A²"'*	*+ A²""*

Somit ist bei 0 Schritten die Ausgabefunktion die gleiche wie die Eingabefunktion, wobei die einzelnen Abgriffseinstellungen des betrachteten Entzerrers sämtlich auf 0 gesetzt sind, außer der des mittelsten Abgriffes, der auf 1 gestellt zu betrachten ist. Für jeden einzelnen Schritt gibt die Tabelle 1 den jeweiligen Eingabewert, die Modifikationsfunktion und den durch einen Entzerrer gemäß Fig. IA erreichbaren Ausgabewert an. Die Eingabe-, Ausgabe- und Modifikationswerte lassen sich gemäß Tabelle I durch Einsetzen der Schrittzahl /i in die allgemeinen Ausdrücke sehr einfach angeben.

Auf dem Vorgenannten aufbauend läßt sich das allgemeine Arbeitsverfahren eines nichtrekursiven Entzerrers betrachten als Eingabe eines Signals 1 — A in einen solchen Entzerrer und Entzerrung des eingegebenen Signals in η Schritten, um dann am Ausgang ein Signal X-A²" mit η - 1, 2, 3 ... zu erzielen. Während dieses Arbeitsverfahren noch nicht die Modifikationsfunktion spezifiziert, kann eine Eingabefunktion 1 — A natürlich auf verschiedene Weisen modifiziert werden, um die verlangte Ausgabefunktion 1— A²" zu erreichen. Eine Anordnung zur Erzielung einer gewünschten Ausgabefunktion bei gegebener Eingabefunktion und darauf angewandter Modifikationsfunktion gemäß Tabelle I ist in F i g. 1 B dargestellt.

In F i g. IB ist ein Ausführungsbeispiel eines Entzerrers dargestellt, der aus einzelnen, kaskadenförmig hintereinandergeschalteten Laufzeitfiltern besteht. Bei dieser Anordnung dient das Ausgangssignal eines Ubertragungskanals als durch die Funktion 1-/4 darstellbare Eingabefolge in die erste der Kaskaclenstufen. Das korrigierte Signal am Ausgang einer Stufe wird jeweils der nächstfolgenden Stufe zugeleitet. Ein einfaches Einstellverfahren für die aufeinanderfolgende Abgriffseinstellung in den einzelnen Stufen mit einem schnellen Abgleich soll nun beschrieben werden.

Gemäß Fig. IB wird eine Eingabefolge \-A einer Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung 2 zugeführt. Die Aufgabe dieser Schaltung 2 ist die Einschränkung der Einwirkung sporadisch auftretender Störungen innerhalb der Eingabefolge auf die Einstellungen der hintereinandergeschalteten Entzerrerstufen. Solche Schaltungen zur Signaldurchschnittswertbildung sind nach dem Stande der Technik bekannt. Mit einer Pegelvoreinstellung 3, die aus einem einstellbaren Dämpfungsglied oder Verstärker

ίο besteht, wird die Amplitude des Hauptimpulses der Eingabefolge auf eine zweckmäßige Größe eingestellt. Dann wird die Funktion l—A den einzelnen Entzerrerstufen 10 zugeführt, die alle im wesentlichen gleichartig aufgebaut sind. Die nun folgende Beschreibung gilt für jede der einzelnen Stufen 10. Dei Ausgang einer vorangehenden Stufe ist jeweils mit dem Eingang der nächstfolgenden Stufe verbunden.

In F i g. 1 B enthält die Stufe 10 eine homogene Verzögerungsleitung 11 mit Abgriffen 12, die alle gleichgroße Verzögerungsintervalle aufweisen. Anstelle einer solchen Verzögerungsleitung 11 könnte auch ein Schieberegister mit einer Vielzahl von einzelnen Stellen verwendet werden, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Abgriffe 12 führen über einen Summierverstärker 13 oder eine andere Schaltung zur Signalsummierung zu seinem gemeinsamen Ausgang. Dämpfungsglieder 14 sind zwischen die Abgriffe 12 an der Verzögerungsleitung und den Summierverstärker eingefügt. Solche Dämpfungsglieder sind in vielfältiger Form der Fachwelt von der Entzerrertechnik her bereits bekannt. Sie können entweder elektrisch oder mechanisch zur Erzielung benötigter Einstellungen bezüglch Amplitude und Polarität verstellbar sein. Bei der vorliegenden An-Ordnung wird die Einstellung der Dämpfungsglieder 14 auf solche Werte durchgeführt, die nach einem der betrachteten Gesamtanordnung zugrunde liegenden Algorithmus bestimmt werden. Die gestrichelten Linien 15 stellen mechanische Stellglieder zu AbgriffseinStelleinrichtungen 16 dar, die in F i g. 1 B als Block und in näheren Einzelheiten in F i g. 1 C dargestellt sind. Wenn jeweils die Abgriffseinstellungen mittels der Dämpfungsglieder 14 einer Stufe erfolgt sind, wird eine Eingabefolge über den Summierverstärker 13 vom Ausgang dieser Stufe zum Eingang der nächsten Stufe weitergegeben. Die Ausgabefolge der ersten Entzerrerstufe geht durch alle nachfolgenden Stufen hindurch, bis sie den Ausgang der n-ten Stufe 10 erreicht. Hiernach wird die Eingabefunktion

3ö 1 ■■ A in einer Summierschaltung 17 in die Funktion 1 + A umgewandelt. Dies erfolgt durch eine Addition von 2 zum inversen Wert der Eingabefunktion. Dabei wird die Mitte der Eingabefolge mittels eines Pegeldetektors festgestellt. Bei Feststellung des mittelsten Impulses wird eine Torschaltung geöffnet und der Wert 2 zur Amplitude hinzuaddiert. Mathematisch ist dies wie folgt auszudrücken:

Analog oder digital arbeitende Ausführungsformen solcher Summierschaltungen sind ebenfalls aus der Rechner- und Entzerrertechik allgemein bekannt.

Der Ausgang der Summierschaltung 17 ist mit einem Schaller 18 verbunden, der in F i g. 1 B schematisch

b5 dargestellt ist. Dieser Schalter 18 kann ein mechanisch oder elektrisch betätigter Schalter sein, mit dessen Hilfe sich ein Eingang zu jeweils einem von mehreren Ausgängen durchschalten läßt. Gemäß Fig. IB sind

alle Ausgänge des Schalters 18 mit Ausnahme von einem mit den Abgriffseinstellrichtungen 16 verbunden. Jede dieser Einstelleinrichtungen 16 weist Ausgänge auf, die zur Einstellung der Abgriffe mit Hilfe der Dämpfungsglieder 14 dienen.

Nach diesem Prinzip werden die Ausgänge der einzelnen Entzerrerstufen gemäß Fig. IB selektiv zu ihren zugehörigen Einstelleinrichtungen 16 durchgeschaltet. Die Einstelleinrichtungen 16 werden durch den Ausgang vom Summierer 17 gespeist, wobei dieser nach der jeweiligen Ausgabefunktion bemessene Ausgangswerte abgibt.

Eine Schaltungsanordnung, die als Abgriffseinstelleinrichtung 16 verwendbar ist, ist als Blockschaltbild in F ig. ! C dargestellt. Das Ausgangssignal der hintereinandergeschalteten Stufen 10 wird über eine Leitung 19 einer Anordnung von UND-Schaltungen 20 zugeführt. Die Zahl dieser UND-Schaltungen ist gleich der Zahl von Dämpfungsgliedern 14 der zugehörigen Enlzerrerstufe 10. Ein Zeitgebern öffnet die einzelnen UND-Schaltungen 20. Von den UND-Schaltungen 20 geht bei Koinzidenz zwischen Zeitgebersignal vom Zeitgeber 21 und abgetastetem Ausgangssignal von der Kaskade jeweils ein Ausgangssignal weiter. Der Ausgang der UND-Schaltungen 20 ist mit je einem Einstellantrieb 22 gemäß Fig. IC verbunden. Diese Einstellantriebe 22 können einen Servomotor enthalten. Solche Servomotoren mit entsprechenden Einstellverfahren sind nach dem Stande der Technik ebenfalls gut bekannt.

Die Einstellantriebe 22 ergeben eine mechanische Stellgröße, die der Stärke des jeweiligen Ausgangssignals der betreffenden UND-Schaltung 20 proportional ist; über durch die gestrichelten Linien 15 dargestelle mechanische Stellglieder werden die Dämpfungsglieder 14 der zugehörigen Entzerrerstufe 10 eingestellt. Aus den vorbeschriebenen Ausführungen ist zu erkennen, daß die Ausgänge der einzelnen Kaskadenentzerrerstufen 10 für die einzelnen Einstellschritte Signale zu ihren Einstelleinrichtungen 16 durchgeben, wobei jeder nachfolgende Einstellschrilt jeweils die durch die vorhergehenden Einstellschritte bewirkten Entzerrungen noch weiter verbessert.

Im Betrieb werden die Einstellungen der Dämpfungsglieder 14 zuerst sämtlich auf 0 gestellt, ausgenommen allerdings das Dämpfungsglied am mittelsten Abgriff der einzelnen Entzerrstufen, das auf Amplitude 1 zu stellen ist. Eine durch die Funktion 1 — A gegebene Eingabefolge wird dann dem Eingang der ersten Entzerrerstufe zugeführt. Weil alle Abgriffseinstellungen wie vorbeschrieben auf 0 stehen, mit Ausnahme der Dämpfungsglieder 14 an den mittelsten Abgriffen der einzelnen Stufen, passiert die Eingabefolge \—A alle Entzerrerstufen 10 und erscheint am Ausgang der «-ten Stufe ohne wesentliche Veränderungen als Folge 1 —A. Durch die Summicrschaltung 17 wird, wie bereits beschrieben, eine Ausgabefolge 1 + A erzeugt. Dieses Signal gelangt über einen Kontakt des Schalters 18 zur Abgriffscinstelleinrichtung 16 der ersten Stufe 10. Deren Dämpfungsglieder 14 werden nun entsprechend der Funktion 1 +A eingestellt. Dies ergibt eine Einstellung der einzelnen Dämpfungen auf die benötigten Werte. Dabei wird für jedes einzelne Dämpfungsglied ein Wert eingestellt, der die Echos innerhalb der eingegebenen Folge auf ein Minimum reduziert. Wegen gegenseitiger Beeinflussung zwischen den einzelnen Gliedern der Eingabefolgc ist die erforderliche Einstellpräzision jedoch nicht mit einem Schritt zu erreichen; weitere Schritte zur Bereinigung der eingegebenen Signalfolge sind erforderlich. Die vorbeschriebene Operation kann als O-ter Schritt bezeichnet werden.

Eine weitere Eingabefolge 1 — A wird während des eigentlichen ersten Schrittes dem Eingang der ersten Entzerrerstufe 10 zugeführt. Diese Eingabefolge wird durch die Funktion 1 + A modifiziert und ergibt am Ausgang des Summierverstärkers 13 der ersten Ent-

zerrerstufe 10 ein der Funktion 1 — A² entsprechendes Signal. Dieses Ausgangssignal gelangt nun im wesentlichen unverändert durch die übrigen Entzerrerstufen 10 hindurch und erscheint am Ausgang des Summierv;rstärkers 13 der η-ten Entzerrerstufe 10 als durch

is die Funktion 1— A² darstellbares Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal wird der Summierschaltung 17 zugeführt und ergibt aus dieser heraus ein Ausgangssignal der Funktion 1 +A². Diese Funktion wird über einen entsprechenden Kontakt des Schalters 18 der Einstelleinrichtung 16 der zweiten Entzerrerstufe 10 zugeführt. Die Einstelleinrichtung 16 stellt nun die zur zweiten Entzerrerstufe 10 gehörigen Dämpfungsglieder 14 entsprechend der Funktion 1 +A² ein.
Eine weitere Eingabefolge I-A Für den zweiten Schritt wird nun dem Eingang der ersten Entzerrerstufe 10 zugeführt und wird bereits durch die Einstellung dieser Stufe modifiziert um am Ausgang des entsprechenden Summierverstärkers 13 der ersten Stufe die Funktion 1 - A² zu ergeben. Dieses Ausgangssignal speist den Eingang der zweiten Entzerrerstufe 10 und wird in dieser durch ihre zugehörigen Dämpfungsglieder 14 entsprechend der Funktion 1 + A² modifiziert, so daß sich am Summierverstärker 13 der zweiten Entzerrerstufe 10 eine durch die Funktion 1 — A^A darstellbare Folge ergibt. Da die Einstellungen aller weiteren Stufen immer noch auf 0 sind, mit der einen vorbeschriebenen Ausnahme, erscheint eine Folge 1 - A* am Ausgang der η-ten Entzerrerstufe und gelangt von dort weiter zur Summierschaltung 17.

Diese modifiziert die Funktion 1 — A^A zu 1 +/I⁴; diese Funktion wird dann wiederum über einen Kontakt des Schalters 18 der Einstelleinrichtung 16 der dritten Entzerrerstufe 10 zugeführt. Diese ist in F i g. 1 B nicht mehr bildlich dargestellt. Die Anzapfungsein-Stellungen der Dämpfungsglieder der dritten Entzerrerstufe 10 werden nun entsprechend der Funktion 1+/1⁴ modifiziert. Nun soll der dritte Entzerrungsschritt durchgeführt werden.

In den vorgenannten Erläuterungen ist beschrieben

so worden, daß die Eingabefunktion 1 -A nunmehr vor dem Erreichen des Ausgangs des Summierverslärkers 13 der η-ten Stufe bereits zwei Modifikationen unterzogen worden ist. In der ersten Entzerrerstufe ist die Eingabefunktion mit der Funktion \+A modifiziert worden und dann in der zweiten Stufe mit der Funktion 1+/4². Somit ist die Eingabefunktion 1-/4 durch das Produkt zweier Abgriffseinstcllungen modifiziert worden. Das Produkt von (1 +A) (I +A²) ist 1 +A + A² + A³. Durch Multiplikation dieser zu-

bo sammengesetzten Modifikationsfunktion mit der Eingabefunktion 1 — A ergibt sich am Ausgang der zweiten Entzerrerstufe die Funktion I -A*.

Eine weitere Eingabefolge 1 - A wird zur Durchführung des dritten Schrittes der ersten Entzcrrcr-

_b5 stufe 10 zugeführt und in dieser mit der Funktion \+A modifiziert. Damit ergibt sich 1— A², das in der zweiten Stufe mil 1 + A² modifiziert wird und an deren Ausgang die Funktion I-/I⁴ ergibt. Diese

wiederum wird in der dritten Entzerrerstufe mit der Funktion 1 +A* modifiziert und ergibt nunmehr am Ausgang der /i-ten Stufe die Ausgabefunktion 1 — A^a. Diese Funktion wird wiederum in der Summierschaltung 17 modifiziert und ergibt die Modifikationsfunktion 1 + Λ⁸, die über den Schalter 18 der Einstelleinrichtung 16 der vierten Entzerrerstufe 10 zugeführt wird. Die Einstellungen der Dämpfungsglieder 14 in der vierten Entzerrerstufe werden nunmehr entsprechend der Funktion 1 -f A^s eingestellt und zum nächsten, dem vierten Schritt, übergegangen. Die Eingabefoige 1 — A ist nunmehr durch das Produkt dreier Modifikationsfunktionen (1 +/I)(I +A²)(\ +A*) modifiziert worden, das der Funktion 1 + A + A² + ■ ■ ■ +A¹ entspricht. Diese ausmultiplizierte Funktion mit der Eingabefunktion 1 — A multipliziert ergibt eine Ausgabefunktion 1 — A^s.
Alle nun noch weiter nachfolgenden Einstellschritte

10

werden auf ähnliche Weise, wie bisher beschrieben, durchgeführt. Dabei ergibt sich mit dem /i-ten Einstellschritt eine mit der Produktfunktion aller betrachteten η Entzerrerstufen multiplizierte Eingabefunktion 1 — A, d. h. hinter der Summierschaltung 17 eine Modifikationsfunktion 1+/1 + /I² + ·■ +A²""'. Diese .-> letzt genannte Funktion ereibt mit der Eingabefunktion 1— A eine Ausgabefunktion 1— A²". Ein Signal gemäß dieser Ausgabefunktion wird normalerweise nun einem Datenempfänger zugeführt. In einem typischen Falle mit einem Verzerrungsgrad von nicht mehr als 0,8 sind fünf Verfahrensschritte ausreichend, um die eingegebenen Verzerrungen nahezu gänzlich zu eliminieren.

Die Detalis der erslen vier Entzerrungsschritte mit einer Anordnung gemäß Fig. !B sind in der folgenden Tabelle Il zusammengefaßt.

Tabelle 11

Schritt- Auf die

zahl

Eingabefunktion
1 - A angewandte
Modifikationsfunktion

Ausgabefunktion Ausgabefunktion Gesamt-

am Ende der einzelnen Entzerrerstufen der Summierschaltung 17

Entzerrerfunktion

I - A

1 + A

1 -

+ .-1-

(I +.42'

1 - A^A

π (I + A²') J = <>

+ .4⁸

.7 (1 + .4²')

7 = 0

(1 +
o

I - .4'

rr (1 + A"-')
7 = 0

F i g. 2 zeigt die mindest erreichbare Signalerkennbarkeit für verschiedene Eingabeverzerrungen D⁽⁰⁾ über der Schrittzahl /i, die der Zahl der verwendeten Entzerrerstufen gleich ist.

Fig. IB illustriert den allgemeinen Aufbau eines kaskadcnförmigen automatischen Entzerrers nach -511 dem vorbeschriebenen Prinzip. Zum beschriebenen Entzerrer gehört die Schaltung 2 zur Signaldurchschnittswertbildung, eine Pegelvoreinslellung 3 und 11 Entzerrerstufen 10. Mit der Schaltung 2 zur Signaldurchschnittswcrtbildung wird ein Impulspegel gewährleistet, der jeweils dem Mittel einer Reihe von Impulsen entspricht. Da die zur Einstellung vor einer eigentlichen übertragung übermittelten Impulse in Abständen einlaufen, die größer sind als die Abstände der Hauptimpulsc von Nutzsignalen, wird die Schal- e>o tung 2 während der Einstellung der einzelnen » Stufen 10 des Entzerrers überbrückt.

Die in den Entzerrer eingegebene Signalfolge

ist eine Folge von eingegebenen Werten, die zu den Zeiten - /V ... N abtastbar sind. Die Einstellung der Pegelvoreinslellung 3 und der einzelnen Entzerrcrstufen geschieht wie folgt:

1. Voreinstellung 3 und Dämpfungsglieder ,·;{,", />',j²¹ ... /l'l"' für den Hauptimpuls in den einzelnen Entzerrerstufen 10 so. daß sich für den Hauptimpuls ein als 1 gesetztes Normpegelmaß ergibt, und alle anderen Dämpfungsglicder für die Echopcgel auf 0

2. Am Ende des ersten Einstellimpulses sind die Einstellungen der ersten Entzerrerstufe so, daß deren Dämpfungsglieder für die Echos der Größe nach den einzelnen Echos gleich, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen sind, d. h. jij" = - \?^] Tür I φ 0.

Nachstellung der Pegelvoreinstellung 3, so daß nach Ende des nächsten, zweiten Einstcllimpulses der Pegel für den Hauptimpuls.-»{," genau normalisiert ist. Diese zusätzliche Maßnahme könnte jedoch übergangeil, werden, wenn der Hauptimpuls bereits mit; dem vorgegebenen Normwert hinreichend übereinstimmt.
In den sich nun anschließenden Schritten wird jeweils die Dämpfung in der p-ten Stufe mit dem

(2/>-l)-ten Impuls durchgeführt. Die Voreinstellung 3 wird jeweils mit dem (2p)-ten Impuls wenn erforderlich so nachgestellt, daß sich jeweils für den Hauptimpy.ls λΟ'¹ am Ausgang der gerade eingestellten Stufe der Normpegel 1 ergibt. Wenn, wie unter 3. beschrieben, keine Nachstellung der Voreinstellung 3 erforderlich ist, läßt sich die Einstellung der p-ten Stufe bereits mit dem p-ten Einstellimpuls durchführen.
5. Die Einstellroutine wird beendet, wenn entweder in sämtlichen η Stufen alle Einstellungen bewirkt worden sind oder wenn bereits vorher die gewünschte Signalerkennbarkeit erzielt wurde. In diesem letzten Falle ist keine weitere Stufeneinstellung mehr erforderlich.

Theoretisch muß entsprechend dem vorgegebenen Einstellslgorithmus die erste Stufe des Entzerrers mindestens 2./V+ 1 Dämpfungsglieder aufweisen. Die Anzahl der Dämpfungsglieder in der p-ten Stufe bei p<n müßte mindestens eines weniger als die doppelte Anzahl von Dämpfungsgliedern in der (p- l)-ten Stufe sein. Praktisch kann jedoch die Zahl der Glieder in den einzelnen Stufen auf eine vernünftige Zahl begrenzt werden, wenn die sich ergebende Restverzerrung eine tolerierbare Größe aufweist.

Es ist noch zu bemerken, daß die Pegelvoreinstellung gemäß Fig. IB unter gewissen Bedingungen entfallen kann:

(A) Wenn keine Normiereinstellung für den Hauptimpuls und auch keine Nachstellung, wie unter den Punkten 3. und 4. beschrieben, erforderlich ist.

(B) Wenn keine Pegelnachstellung nach den einzelnen Stuieneinstellschritten vorgesehen wird und die Normiereinstellung entsprechend den Punkten 3. und 4. durch Anpassung der Anzapfungseinstellungen von (if auf ßf/3§ erfolgt. Dazu wäre jedoch eine Multiplikation der Dämpfunger und weitere Komplexitäten erforderlich, die sons nicht benötigt wurden.

Eine weitere Variante des Einstellverfahrens wäre die Einführung einer Proportionalitätskonstante c als Einstellfaktor für die Einstellung der einzelnen Abgriffe, ausgenommen jedoch der Mittelabgnffe. Das heißt, daß die einzelnen Abgriffsdämpfungen ßf, die ίο wie vorbeschrieben ermittelt werden, auf c/^'¹ verändert würden, ausgenommen jedoch für j = 0. Ein solches Verfahren könnte in manchen Fällen eine schnellere Gesamteinstellung ergeben.

Die durch den beschriebenen kaskadenförmigen Entzerrer gegebenen Vorteile sind die folgenden:

Schnelle Einstellung der Dämpfungsglieder, was insbesondere bei der Datenübertragung sehr wesentlich ist.

Relative Unempfindlichkeit gegenüber Rauscher auch nach Feineinstellung mittels der letzten Stufen aufgrund der vorgesehenen Schaltung zur Signaldurchschnittswertbildung.

Unter besonders ungünstigen Bedingungen könnten auch zusätzliche weitere Einstellimpulse übertragen und ausgenützt wurden.

Günstige Bauweise bei Verwendung moderner Schaltkreistechnologien wegen der möglichen Modularstruktur der einzelnen Entzerrerstufen.

Wenn der Entzerrer mit digital einstellbaren Baujn elementen aufgebaut wird, wird das Einstellverfahren insofern erleichtert, als nur jeweils die Ermittlung dei Ausgangssignalwerte und die Eingabe der entsprechenden ins Negative umgekehrten Werte in die Entzerrerkaskadenregister erforderlich ist; dabei kann ■15 /4'⁺" ⁼ 2 —λ'ο ausgenutzt werden. Dies könnte einfach durch hintereinander wirkende Schaltkreise ausgeführt werden. Ein wesentlicher weiterer Vorteil einei solchen digitalen Ausführungsform ist ihre Unempfindlichkeit gegenüber Störungseinflüssen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Entzerrer für von einem Sender über einen Ubertragungskanal unter Hinzufügung von Folgen verzerrender Echos übermittelte Signale, deren jedes einzelne durch die Funktion

1 Λ (W 1 I'· W

10

darstellbar ist, worin Λ der Summenbetrag der hinzugefügten Echofolgeanteile {x^} ohne a_o(0 = 1 ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Entzerrer aus π = 1, 2, 3 ... kaskadenförmig hintereinandergeschalteten einstellbaren Entzerrerstufen (1. bis n. Stufe 10) besteht und an seinem Ausgang durch die Funktion \-A²" darstellbare Signalfolgen abnehmbar sind, die im wesentlichen nur die vom Sender ausgegebenen Signale «φ in echofreier Form enthalten.

2. Entzerrer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung (17) hinter der letzten Entzerrerstufe (n. Stufe 10) zur Umkehrung der nach der Funktion 1—A²" ausgegebenen Signalfolgen in solche nach der Funktion 1 + A²", wobei dem ersten Eingang der Summierschaltung (17) der Wert 2 und deren zweitem Eingang die nach der Funktion 1—A²" gegebenen Signalfolgen mit negativem Vorzeichen als A²"—1 zugeführt werden und die Summierung 2 — (1 — A¹") durch die Funktion 1 + A²" darstellbare Signalfolgen ergibt, welche zur schrittweisen Einstellung der einzelnen Entzerrungsstufen (1. bis n. Stufe 10) verwendbar sind.

3. Entzerrer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den vorgesehenen Entzerrerstufen (10) zügeordnete Einstelleinrichtungen (16), denen Signalfolgen nach der Funktion 1 + A²" als Stellgrößen zugeführt werden.

4. Entzerrer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Schalter (18) zur selektiven Zuführung von Entzerrer-Ausgangssignalfolgen als Stellgrößen in der Form 1 + A²" zu den Einstelleinrichtungen (16) der'einzelnen Entzerrerstufen (10) bei der schrittweisen Einstellung

5. Entzerrer nach einem der vorgenannten An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede vorgesehene Entzerrerstufe (10) mehrere separat einstellbare Dämpfungsglieder (14) aufweist.

6. Entzerrer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch motorische Antriebsmittel zur Einstellung der Dämpfungsglieder (14).

7. Entzerrer nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine angezapfte Verzögerungsleitung (11) in jeder der vorgesehenen Entzerrerstufen (10), an deren Abgriffen (12) die _bo einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Glieder der zugeführten Signalfolgen abnehmbar sind.

8. Entzerrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Schieberegister in jeder der vorgesehenen Entzerrerstufen (10), an dessen bs Registerstellen über Abgriffe (12) die einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Glieder der zugeführten Signalfolgen abnehmbar sind.

9. Entzerrer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung (Summierverstärker 13) zur Zusammenfassung der Ausgänge der einzelnen Dämpfungsglieder (14) pro Entzerrerstufe (10).

10. Entzerrer nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorgeschaltete variierbare Regelvoreineinstellung (3).

11. Entzerrer nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorgeschaltete Schaltung (2) zur Bildung des Durchschnittswertes aus einer Folge von mehreren Einzelsignalen.

12. Verfahren zur Einstellung eines Entzerrers nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn jeder Einstellung für eine übertragung in allen vorgesehenen Entzerrerstufen (10) die Dämpfung am mittelsten Abgriff (12) für einen vom Sender übertragenen Einstellsignal-Hauptimpuls (<x₀) so eingestellt wird, daß sich, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme der vorgeschalteten Pegelvoreinstellung (3), ein für den Entzerrer normierter Hauptimpuls-Pegel wert 1 am Entzerrer-Ausgang ergibt, und sämtliche anderen Abgriffe (12) aller vorgesehenen Entzerrerstufen (10) auf 0 gestellt werden, wobei sich für den übertragenen Hauptimpuls (\₀) und seine begleitenden Echos am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) eine durch die Funktion \-A^r = \-A für η = 0 darstellbare Signalfolge ergibt, welche in die Form 1 + A umgekehrt als Stellgrößen der Abgriffseinstelleinrichtung (16) der ersten Entzerrersufe (10) zugeführt wird, daß daraufhin nach erfolgter Einstellung der Dämpfungsglieder (14) der ersten Entzerrerstufe (10) ein weiterer Einstellsignal-Hauptimpuls (λ₀) durch den Sender übertragen wird, welcher Impuls am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) bereits eine grob entzerrte Signalfolge der Form \-A^r = X-A¹ Tür 11 = 1 ergibt, welche in die Form 1 + A² umgekehrt der Abgriffseinstelleinrichtung (16) der zweiten Entzerrerstufe (10) zugeführt wird, daß nunmehr nach erfolgter Einstellung der Dämpfungsglieder (14) der zweiten Entzerrerstufe (10) abermals ein Einstellsignal-Hauptimpuls (λ₀) durch den Sender übertragen wird, welcher Impuls am Ausgang der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) eine weiter entzerrte Signalfolge 1 -A²" = 1 -A* für η = 2 ergibt, welche in die Form 1 + A* umgekehrt der Abgriffseinstelleinrichtung (16) der dritten Entzerrerstufe (10) zugeführt wird, und schrittweise so fort bis zur Einstellung der letzten («.) Entzerrerstufe (10) einschließlich.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das schrittweise Einstellverfahren bereits vor der Einstellung der letzten (n.) Entzerrerstufe (10) abgebrochen wird, wenn eine ausreichende Erkennbarkeit des zuletzt empfangenen Einstellsignal-Hauptimpulses bei hinreichend unterdrückten Echos gegeben ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach einer erfolgten Einstellung der Dämpfungsglieder (14) einer Entzerrerstufe (10) und vor Beginn der Einstellung der nächstfolgenden Entzerrerstufe (10) eine Pegelnachstel'.ung auf den normierten Hauptimpuls-Pegelwert 1 vermittels dcT Dämpfungsglie-

der (14) an den mittelsten Abgriffen (12) der einzelnen Entzerrerstufen (10) und/oder mit Hilfe der Pegel voreinstellung (3) durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft einen Entzerrer für von einem Sender über einen Übertragungskanal unter Hinzufügung von Folgen verzerrender Echos übermittelte Signale. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem automatisch einstellbaren Entzerrer und dessen Einstellverfahren, mit deren Hilfe gegebene echoai lige Verzerrungen bei sehr kurzer Einstellzeit ausgeglichen werden können. Die gewählte Ausführungsform besteht aus einer Vielzahl von in Kaskade hintereinandergeschalteten Entzerrerstufen, deren jede einzelne in je einem separaten Schritt eingestellt wird, wobei sämtliche Einstellschritte nacheinander nach dem gleichen Algorithmus durchgeführt werden Die Zahl der einzelnen Stufen bestimmt die Zahl der maximal erforderlichen Einstellschritte.

Wenn Signale über einen Ubertragungskanal übermittelt werden, ergibt sich auch unter rauscharmen Betriebsverhältnissen ein gewisser Grad von Verzerrungen. Diese kommen zu den vorhandenen unerwünschten Eigenschaften des Übertragungskanals noch hinzu. Grundsätzlich werden bei der digitalen Datenübertragung Symbole eines definierten Alphabets mit vorgegebener Geschwindigkeit in Form von Impulsen variierter Amplitude oder in anderer modulierter Signalwellenform übertragen. Im Empfänger wird das aufgenommene Signal periodisch im Gleichtakt abgetastet und dabei die sendeseitig eingegebenen Signale wiedergewonnen. Verzerrungen der aufgenommenen Wellenform bewirken Überschneidungen zwischen nebeneinanderliegenden Abtastwerten, üblicherweise läuft ein übertragener Impuls im Empfänger als Hauptimpuls begleitet von einer Anzahl von Echos vor und nach dem Hauptimpuls ein. Bei der Binärdalenübertragung ist die Summe der Amplituden dieser Echos als Verzerrungen anzusprechen, wobei die Amplitude des Hauptimpulses als Bezugsmaß betrachtet werden kann.

Um unerwünschte Überschneidungen zwischen den einzelnen Symbolen aufgrund solcher Verzerrungen zu vermeiden, werden Filter mit ausgleichendem Ubertragungsgang, sogenannte Entzerrer, verwendet. Eine spezielle Art auf der Laufzeit von Signalen begründeten Filtern ist besonders für die digitale übertragung geeignet. Grundsätzlich besteht ein Laufzeitfilter aus einer Anzahl von hintereinandergeschalteten Verzögerungsabschnitten mit untereinander im wesentlichen gleichem Verzögerungsmaß, einer Anzahl von Abgriffen zwischen den einzelnen Verzögerungsabschnitten mit einstellbarem Dämpfungsmaß und einer Summierschaltung. Zwei Ausführungsarten solcher Laufzeitfilter sind gegeben: Nicht-rekursive, transversale Filter und rekursive Ausführungen. Da die auftretenden Kanalcharakteristika nicht immer von vornherein bekannt sind und im übrigen auch zeitlichen Veränderungen unterliegen, ist die automatische Einstellung eines Entzerrers an jeden beliebigen Kanal sehr erwünscht. Dies erfordert den Aufbau einer Anordnung zur Einstellung der Dämpfung an verschiedenen Abgriffen, so daß die sich insgesamt ergebende Verzerrung minimal wird.

Eine allgemein bekannte Methode zur automatischen Entzerrereinstellung besteht in der übertragung einzelnstehender Impulse während einer Einstellperiode vor der eigentlichen Datenübertragung. Die Einstellung der Dämpfungen an den einzelnen Abgriffen erfolgt unmittelbar nach jedem einzelnen übertragenen Einstellimpuls.

Dieses vorgenannte Einstellprinzip wird bei Entzerrern nach dem Stande der Technik zugrunde

ίο gelegt. Damit ist es möglich, den Übertragungsgang von Kanälen erheblich zu verbessern. Mehrpegelübertragungen mit bis zu 16 Pegeln erscheinen nun auf Kanälen für hörbare Frequenzen möglich. Bei den schrittweisen Einstellverfahren entsprechend dem

ι;; Stande der Technik wird jeweils immer mit groben vorgegebenen Schaltschritten gearbeitet. Mehr vorgegebene kleinere Schaltschritte könnten bessere Entzerrungen ermöglichen, benötigten aber einen größeren Einstellzeitaufwand.

Der Trend in der Datenübertragungstechnik ist auf schnellere Einstellungen automatischer Entzerrer gerichtet, weil die Wirtschaftlichkeit eines Übertragungssystems sehr stark von der Verringerung der Einstellzeiten abhängig ist. Insofern sind auch bd jeder Art von Computerverbindungen kurze Einstellzeiten sehr erwünscht. Solche Systeme sind sowohl bei Linienverbindungen mit mehreren an eine Leitung angeschlossenen Endstellen, als auch bei Zeitrnultiplcx- und anderen Systemen interessant. Insofern sind

jo automatische Entzerrer mit verbessertem Eigenschaften, die über den Stand der Technik insbesondere bezüglich verringerter Eins;tellzeiten hinausgehen, sehr gefragt. Das Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen Entzerrern nach dem Stande der Technik und solchen entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, daß bei bekannten Entzerrern einzelne Einstellwerte zueinander addiert werden, daß jedoch bei Entzerrern nach der vorliegenden Erfindung multiplicative Wege beschritten werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur Entzerrung elektrischer Signale mit kurzer Einstellzeit; dabei soll eine automatische Einstellung sowohl für digitale als auch für analoge Signale möglich sein; der Gesamtaufbau eines entsprechenden Entzerrers soll einfach und wirtschaftlich sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sowie entsprechende Einstellverfahren sind in den Unteransprüchen genannt. Die vorliegende Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit der Entzerrung elektrischer Signale, die der Verzerrung durch Übertragungskanäle unterliegen. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umfaßt die Eingabe einer durch die Funktion 1 — A darstellbaren elektrischen Signalfolge in einen Entzerrer mit einer Vielzahl einstellbarer Abgriffe und die Entzerrung des Signals, wobei nach η = 1, 2, 3 ... Schritten ein durch die Funktion 1 — A^T darstellbares Ausgangssignal gewonnen wird. Insbesondere gibt die Erfindung eine Möglichkeit an zur Entzerrung eines durch die Funktion 1 - A gegebenen elektrischen Signals durch die Eingabe dieses elektrischen Signals in eine Vielzahl von η Entzerrerstufen, deren jede einzelne einstellbare Abgriffe aufweist. Es erfolgt darauf dann die Modifizierung des elektrischen Signals in den einzelnen Entzerrerstufen mit dem Ziel der Ausgabe eines durch die Funktion 1 — A²" gegebenen