DE2214398C3

DE2214398C3 - Verfahren und Anordnung zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer

Info

Publication number: DE2214398C3
Application number: DE2214398A
Authority: DE
Inventors: Kurt Hugo Matawan Mueller; David Adams Colts Neck Spaulding
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1974-02-28
Also published as: NL161014B; US3715666A; DE2214398A1; BE781196A; DE2214398B2; CA969239A; SE373471B; IT954566B; JPS5413743B1; FR2131727A5; NL161014C; GB1380651A; NL7204092A

Description

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Umlaufschaltung (14, 16; Fig. 1) zum wiederholten Umlauf eines einzigen empfangenen Testwortes vom Ausgang zu dem Eingang der Verzögerungsleitung mit einer Geschwindigkeit vorgesehen ist, die größer ist als die synchrone Übertragungsgeschwindigkeit

4. Anordnung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ferner die Verschiebeschaltung eine Anzahl synchronisierter Schalter (43; Fig. 3) für die sequentielle Korrektur aller Anzapfungen (15; Fig. 1) der Verzögerungsleitung auf die einstellbaren Dämfpungsglieder (20) enthält.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnungen für die Durchführung des Verfahrens zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der

65 Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer eines synchronen Datenübertnigungssysiems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist und mit einer Summierschaltung zur selektiven Kombination der gedämpften Signaie an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Ausgangssignals ausgestattet ist.

Die Zwischensymbol-Beeinflussung infolge der Überlappung der (Antwo^rt-)Frequenzkomponenten aufeinanderfolgender Signale stellt eine ernstliche Beeinträchtigung bei der synchronen digitalen Datenübertragung über Sprachband-Fernsprechkanäle dar. Es ist daher eine automatische Entzerrung erforderiich, wenn Höchstgeschwindigkeitsdaten über einen derartigen Kanal mit unbekannten Kanalkenngrößen übertragen werden. Die Entzerrer besteht im allgemeinen aus einem Transversalfilter mit einstellbaren Anzapfungskoeffizienten oder Verstärkungseinstellungen. Diese Koeffizienten «erden auf Anfangswerte eingestellt, die von Testimpulsen oder -Folgen abgeleitet v,erden,*die über den benutzten Ubertragungskanal übertragen und später von einem Einstellungs-Algorithmus, der bezüglich der Beobachtungen der empfangenen Nachnchtensignale adaptiv ist. Da sich die Verzerrungscharakteristik von Fernsprechkanälen über einen sehr weiten Bereich veränderlich ist, abhangig von Faktoren wie Kreislänge und Zusammensetzung der Medien, ist eine Einstellungsperiode vor der Nachrichtendatenübertragung erforderlich, um die Anfangswerte für die Einstellung des Verzerrers auf die unbekannte Kanalverzeming zu bestimmen Gewöhnlich wird eine Gruppe von Impulsen oder ein Pseudo-Zufallstestmuster in einer Einstell-Betriebsart übertragen, um die Kanalkenngrößen zu erfahren und die Entzerrerkoeffmenten so genau wie möglich bezüglich ihrer optimalen Werte einzustellen. Die Anfangswerte, wenn sie einmal gewonnen wurden, können alternate während der nachfolgenden Nachrichtenübertragung festgehalten werden oder die Nachrichtendaten selbst können überwacht werden, um den Entzerrer kontinuierlich nachzuregeln, so daß langsame zeitvariante Kanalkenngrößen in einer adaptiven Betriebsart verfolgt werden.

In der USA-Patentschrift 3 252 1 lü sind automatische Entzerrer beschrieben, die eine Einstellungs-Betriebsart fur die Anfangseinstellung verwenden. In der USA-Patentschrift 3 368168 sind schließlich Einzelheiten adaptionsfähiger Entzerrer beschrieben.

Wenn das Verhalten eines Übertragungskanals auf einen einzelnen Impuls und seine Störgrößen im Empfanger bekannt sind, können die optimalen Anzapfungsverstärkungen theoretisch aus einem System simultaner Gleichungen errechnet werden. Die automatischen Entzerrer lösen diese Gleichungen mit Hilfe von iterativen Algorithmen, die zu Ergebnissen mit für die praktische Verwendung ausreichender Genauigkeit nach einer endlichen Anzahl von Iterationen führen. Nach der Anfangseinstellung ist dann der dem Entzerrer zugeordnete Empfänger für den Datenempfang bereit.

Bei einer zunehmenden Zahl häufiger Anwendungen werden Hochgeschwindigkeits-Datennachrichten in kurzen Stoßen übertragen. Solche Anwendungen treten auf bei Wahlsituationen, einschließlich Sitzplatzreservierung der Luftverkehrsgesellschaften, der Lagerbestandssteuerung und Banksystemen. Die Datengerät-Startzeit beschränkt die Effizienz derartiger

Systeme ernstlich, wenn sie die tatsächliche Nachrichtenübertragungszeit erreicht oder überschreitet.

Der Wirkungsgrad oder die Effizienz eines Datenübertragungssystems kann bezüglich der Startzeit (unter Vernachlässigung der Umlaufverzögerungen) auf folgende Weise definiert wurden.

wobei T_M und T_s jeweils die Nachrichtenzeü und die Startzeit angeben. Eine typische Wählnachricht von 120 Βΐ. Länge kann innerhalb einer Zeit T_M = 25 Millisekunden bei einer 4800-Bit-je-Sekunde-Geschwindigkeit übertragen weiden. Ein repräsentatives Datengerät jedoch (das nicht für schnellen Start eingerichtet ist), das aber für diese Übertragungsgeschwindigkeit geeignet ist, benötigt die Zeit T₅= 5000 Millisekunden für den Start. Hochgeschwindigkeits-Datengeräte selbst erfordern oft längere absolute Startzeiten wegen ihrer komplizierteren Träger- und Zeitsteuerung sowie ihrer erforderlichen Entzerrersteuerung. In diesem Beispiel wird 99,5 ⁰Z- der Anschlußzeit für die Nachricht fur den Start (oder Startvorbereitung) benötigt, während nur 0,5 "< fur die tatsächliche Informationsübertragung ausgenutzt wird. Die effektive Übertragungsgeschwindigkeit liegt daher nur bei 24 Bits je Sekunde. Ein billigeres Niedriggeschwindigkeits-Datengerät, das einen Entzerrer nicht benötigt, könnte die gleiche Nachricht mit einer Geschwindigkeit von 30 Bit je Sekunde übertrager, und noch eine volle Sekunde Startzeit (Anlaufzeit) zulassen.

Fur den wirtschaftlichen Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Datengeräten muß die Gesamtstartzeit, einschließlich der Träger-Phaseneinstellung der Zeitgabe-Wiedergewinnung und Entzerrung, im Größenbereich von etwa 10 bis 20 Millisekunden gehalten werden. Es hat sich gezeigt, daß die zuvor erwähnten Parameter voneinander abhängen, daß aber bei praktisch einsatzfahigen Systemen die Anlaufzeit von der Verzerrer-Konvergenzzeit beherrscht wird.

Aus »The Bell System Technical Journal' 1969 Juli/August, S. 1865 bis 188J, ist es bekannt, daß zur Einstellung eines nicht adaptiven Entzerrers vor der eigentlichen Nachrichtenübertragung eine Testsignalfolge zur Einstellung des Entzerrers übermittelt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Startzeit von Datenübertragungsgeraten niedrig zu halten, indem insbesondere die Konvergenzzeit des Entzerrers niedrig gemacht wird.

Für ein Verfahren zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer eines synchronen Datenübertragungssystems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist und mit einer Summierschaltung zur selektiven Kombination der gedämpften Signale an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Ausgangssignals versehen ist, besteht die Erfindung darin, daß im einzelnen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:

Empfangeines Testwortes, das als eine periodische Folge, die eine der Zahl der Anzapfungen identische Anzahl von Bits je Wort besitzt, ein verzerrendes Übertragungsmediuni durchlaufen hat.

Erzeugung eines Bezugswortes als eine periodische Folge, die ebenfalls eine der Anzahl der Bits des Testwortes identische Anzahl von Bits aufweist, jedoch ohne Anfangssynchronisation der Test- und Bezugswortfolgen,

bitweiser Vergleich der Test- und Bezugswortfolge am Ausgang der Summierungsschaltung zur Gewinnung eines Fehlersignals.

Korrelation des Fehlersignals zur Ableitung einer Gruppe von Anzapfungskoeffizienten,

zyklische Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten, um den größten Verstärkungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen.

Bei einer Anordnung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens, die einen Transversalentzerrer zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen besitzt, ist die Erfindung gekennzeichnet durch einen Bezugsgene-

^!5 rator zur Erzeugung des Bezugswortes, einen Differentialverstärker zum Vergleich der Ausgangssignale der Summierungsschaltung, zur Korrelierung des Fehlersignals mit den Signalen an den Eingängen der Dämpfungsglieder für die Erstellung einer geordneten Gruppe von Anfangskoeffizienten, einen Maximalwertdetektor zur Bestimmung des größten Anzapfungskoeffizienten und eine Verschiebeschaltung zur zyklischen Verschiebung der Anfangskoeffizienten zur Ausrichtung des größten Anzapf ungskoef f izienten

¹S auf die Bezugsanzapfung.

Gemäß der Erfindung werden also die Anfangs-Anzapfungsverstarkungskoeffizienten für einen automatischen Transversalentzerrer sehr schnell dadurch erzeugt, daß über das verzerrende Ubertragimgsme dium. dessen störende Eigenschaften kompensiert werden sollen, mit der Datensymbolgeschwindigkeit ein periodisches Pseudo-Zufalls-Testmuster, dessen Anzahl von Symbolen genau gleich der Anzahl der Anzapfungen des Entzerrers ist, übertragen wird, wo· durch in dem Empfanger eine örtliche Bezugsfolge erzeugt wird, die der übertragenen Folge identisch ist, mit der Ausnahme einer wahrscheinlichen Zeitverzögerung und wobei die übertragene Folge, wenn sie am Ausgang des Entzerrers erscheint mit der örtlichen Bezugsfolge verglichen wird. Das aus einem solchen Vergleich resultierende Fehlersignal wird mit jedem Entzerrer-Anzapfungssignal korreliert, um eine Gruppe von Anzapfungskoeffizienten abzuleiten. Diese werden zyklisch verschoben, um den größten

♦5 dieser Anzapfungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen Um eine Vorspannung wahrend der Anzapfungskoeffizienten-Erzeugung bezüglich einer bestimmten Anzapfung zu vermeiden, werden alle Anzapfungskoeffizienten vorzugsweise in die gleiche Empfangseinstellung, beispielsweise Null, gebracht

In vorteilhafter Weise werden die Testfolgen kontinuierlich sowohl auf der Sende- wie auch auf der Empfangsseite erzeugt und am Entzerrerausgang mit

der normalen Geschwindigkeit, die auch für die Nachrichtendatenübertragung verwendet wird, verglichen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine vollständig empfangene Prüffolge in der Verzögerungsleitung gespeichert, wobei die Ver-

⁶<> zögerungsleitung in sich geschlossen ist und die Testfolge kontinuierlich in der Verzögerungsleitung mit einer Geschwindigkeit umläuft, die vorzugsweise die gleiche oder viel größere als die normale Übertragungsgeschwindigkeit ist. Die örtliche oder Bezugs-

folge wird mit der gleichen Geschwindigkeit erzeugt wie die empfangene Testfolge.

Die beschleunigte Umlaufgeschwindigkeit wird nur durch die Trägheit und die Verzögerungszeiten be-

grenzt, die den Empfängern und Multiplizierern eigen sind. Ein Umlaufintervall in der Größe einer Mikrosekunde erscheint nicht unrealistisch, so daß eine Entzerrung extrem schnell erfolgen kann.

Nachdem einmal eine Entzerrung erreicht wurde, findet unabhängig von einer Synchronisation zwischen den Prüffolgen und unabhängig von der normalen oder erhöhten Geschwindigkeit und auch unabhängig davon, ob eine Gruppe von Anzapfungskoeffizienten, die ein offenes Datenaugenmuster erreichen werden, dieses auch erreicht haben, eine weitere Verschiebung statt, um den größten Anzapfungskoeffizienten auf die Entzerreranzapfung auszurichten, die als Bezugsanzapfung bestimmt wurde. Nachrichtendaten können nun von dem Entzerrer bei der normalen Symbolgeschwindigkeit in einer adaptionsfähigen Betriebsart verarbeitet werden, die weitere Restverzerrungen reduziert und langsam variable Kanalstörungen verfolgt. Diese adaptionsfähige Betriebsart wird durch den Umfang realisiert, mit dem die örtlich erzeugte Bezugsfolge durch eine quantisierte Form des Ausgangssignals des Entzerrers ersetzt wird, wenn Datennachrichten mit normaler Geschwindigkeit empfangen werden.

Die empfangene Testfolge, die den verzerrenden Wirkungen bei dem Durchgang durch das Übertragungsmedium ausgesetzt wurde, kann fest in der Verzögerungsleitung und den Anzapfungsverbindungen mit den Anzapfungsverstärkungselementen gespeichert werden. Wie zuvor wird, wenn die Gruppe von Anzapfungskoeffizienten ermittelt wurde, der größte von diesen auf die Bezugsanzapfung (gewöhnlich die Mittelanzapfung) des Entzerrers ausgerichtet.

Die Erfindung gestattet die schnelle Anlaufgeschwindigkeit des automatischen Entzerrers, die mit einer minimalen Veränderung konventioneller Strukturen erreicht werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht schließlich darin, daß die Verwirklichung fast ausschließlich mit digitalen Schaltkreisen vollzogen werden kann.

Weiterbildungen des Verfahrens und der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung bcr'eht in der außerordentlich schnellen Anfangseinstellung des automatischen Transversalentzerrers bei synchronen Datenübertragungssystemen.

Fm weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß ein ideales Bezugssignal in einem automatischen Entzerrer geliefert werden kann, ohne daß die Notwendigkeit einer vorhergehenden Synchronisation besteht.

Ferner ist von Vorteil die Verbesserung der Anfangskonvergenz automatischer Entzerrer in stark verzerrenden Kanälen durch die Verfügbarkeit einer idealen Bezugsgröße.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, eine Gruppe von Anfangs-Anzapfungsverstärkungseinstellungen bei einem automatischen Entzerrer zu gewinnen, ohne sie zuerst auf die speziellen Anzapfungen ausrichten zu müssen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verringerung der Anfangsstartzeit eines automatischen Entzerrers, die beliebig dicht an der Zeit liegt, die im den Empfang und die Speicherung einer Testsignalfolge liegt, die eine Zahl von Elementen hat, die der ZaW der Anzapfungen des Entzerrers gleich

Schließlich ist ein Vorteil der Erfindung in der Fä

higkeit zu sehen, eine Anfangsentzerrung in einem automatischen Entzerrer mit einer erhöhten Geschwindigkeit durchzuführen, die wesentlich höher ist als die Symbolübertragungsgeschwindigkeit.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines automatischen Transversalentzerrers, der für schnellen Start verändert wurde,

F i g. 2 A bis 2 C vereinfachte Blockschaltbilder, die das Konzept der Rückbeziehungen zwischen den umlaufenden Signalabtastwert en und den Anzapfungs-Dämpfungsanordnungen des automatischen Transversalentzerrers zeigen,

¹S F i g. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein schnelles Startsystem bei einem automatischen Transversalentzerrer.

Automatische Entzerrer wurden von D. Hirsch und W, J. Wolf in dem Aufsatz »A Simple Adaptive

»° Equalizer for Efficient Data Transmission«, veröffentlicht in den »Transactions of the Institute of Electrical and Electronics Engineers on Communication Technology«, Band Com-18, No. 1, Februar 1970, Seiten 5 bis 12, beschrieben. Fig. 3 dieses Aufsatzes

*5 zeigt einen quadratischen Mittelwertentzerrer, eine nichtrekursive transversale Filterstruktur, die mit aufeinanderfolgenden Verzögerungen für ein ankommendes Signal ausgestattet ist, das gleich vielfachen des Symbolintervalls Γ ist. Die Signalabtastwerte, die

den Anzapfungen der Verzögerungsleitungen an den Intervallen Γ abgenommen werden, werden selektiv von einstellbaren Anzapfungskoeffizienten in Glic dem C gedampft und in einem Addierer Σ komh niert. Der Unterschied zwischen dem tatsächliche .·.

Addiererausgangssignal und einer quantisierten Vn sion dieser Signale bildet ein Fehlersignalteil e a . Ausgang eines Subtrahierers (angegeben durch e nach unten zeigendes Dreieck). Dieser Fehler e wn .; in den Stufen X individuell mit dem Eingangssign

♦° und den Anzapfungssignalabtastwerten korreliert. wird in der Stufe Σ der Mittelwert gebildet, um Sk ersignale für die automatische Einstellung der N-\ Stärkungskoeffizienten der Glieder C abzuleiten, u eine optimale Arbeitsweise zu erzielen.

♦5 Vorausgesetzt, daß nur das empfangene Dai augenmuster offen ist (beobachtet auf einem Ow i graphen, der mit der Symbolgeschwindigkeit dir Überlagerung der aufeinanderfolgenden Signale > > ■■ chronisiert ist), kann der Fehler zwischen de tatsachlichen und quantisierten Ausgangssignakn <1i · Addierers adaptiv verringert werden. Typischer · doch ist das Datenauge zu Anfang geschlossen odei es liegt bestenfalls am Rande. Es ist aber wünschens wert, das gesamte Nachrichtensignal zu empfanget

und nicht solche Symbole zu verlieren, die dazu be nutzt wurden, eine Entzerrung zu erreichen. Dahei wird stets eine Einstellungsbetriebsart vorgesehen Während dieser Einstellungsbetriebsart wird das Be zugssignal, das für die Operation des Entzerrers not

wendig ist, gewöhnlich mit Hilfe der Quantisierunf des Ausgangssignals des Entzerrers geschätzt. Es ha sich jedoch gezeigt, daß das Konvergenzverhalter ernstlich von diesem Verfahren betroffen werder kann, wenn die Kanalverzerrung beträchtlich und die

Anfangsfehlerrate hoch ist. Um diesen Nachteil zx vermeiden und um ein ideales Bezugssignal vorzuse hen, können identische digitale Folgen im Sender um Empfanger synchronisiert werden, wie es beispiels

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weise in der USA.-Patentschrift 3 403 340 erläutert ohne Bezug ist. Die Erzeugung von Musterlängen von wurde. Unglücklicherweise ist der Zeitverbrauch, der 63 und 127 Bits ist üblich. Binäre Pseudo-Zufallswörfiir die Synchronisation zwischen den beiden Testsi- ter können in Schieberegistern mit Rückkoppelvergnalzügen benötigt wird, gleich der Zeit, die für die bindungen zwischen den letzten beiden Stufen und ei-Anzapfungskoeffizienten-Ableitung benötigt wird, 5 ner anderen Stufe, die als Eingang betrachtet werden oder sie wird sogar noch übertroffen. kann, erzeugt werden. Die auf diese Weise erzeugten

Es wurden nun bestimmte Bedingungen festge- Wortlängen sind 2" — 1, wobei η die Zahl der Schiebestellt, unter denen eine Synchronisation zwischen zwei registerstufen angibt. Ein dreistufiger Datengenerator Pseudo-Zufalls-Prüffolgen vermieden wird, so daß die 36 in Fig. 1 stellt einen örtlichen Pseudo-Zufallsgefür die Anzapfungskoeffizienten-Erzeugung erfor- ^l0 nerator dar oder einen solchen, der üine gespeicherte derliche Zeit um mehrere Größenordnungen verrin- binäre Folge umlaufen lassen kann. Der Testwortgegert wurde. Die Bedingungen sind (1), daß die nerator 10 stellt einen ähnlichen Generator dar, der Pseudo-Zufalls-Prüffolgen exakt in ihren Symbol- auf der Sendeseite angeordnet ist. Das ideale Bezugsintervallen mit der Zahl der verwendeten Abtastun- signal, das von dem synchronisierten örtlichen Wortgen in dem Entzerrer übereinstimmen, (2), daß alle '5 generator verfügbar ist, verbessert die Entzerrerkon-Anzapfungskoeffizienten auf identische Anfangs- vergenz, wenn das Datenauge anfangs geschlossen ist. werte eingestellt werden und (3), daß der größte An- Beim bekannten Stand der Technik wurde angenomzapfungskoeffizient festgestellt und alle Koeffizienten men, daß die beste Korrelation in Langwort-synchrozyklisch verschoben werden können, um den größten nisierten Folgen besteht, die mit der Symbolgeschwinmit derjenigen Anzapfung der Verzögerungsleitung ^ao digkeit getaktet sind. Es wurde jedoch festgestellt, daß in Übercinsteimmung zu bringen, die als Bezugsan- die Wortsynchronisation von sender- und empfängerzapf ung bestimmt wurde. seitig erzeugten Mustern fallengelassen werden kann.

Wenn darüber hinaus eine vollständig empfangene wenn die Wortlänge an die Zahl der Anzapfungen des Pseudo-Zufalls-Prüffolge der Verzögerungsleitung Entzerrers angepaßt ist, wobei alle Anzapfungskoeffigespeichert wird, kann der iterative Vergleichsprozeß ^2S zienten auf identische Werte voreingestellt sind und mit der Bezugsprüffolge für die Ableitung der Anzap- endliche Werte von Anpassungskoeffizienten zyklisch fungskoeffizienten durchgeführt werden, mit jeder in eine korrekte Reihenfolge verschoben werden könbeliebigen verfügbaren Geschwindigkeit, Vorzugs- nen, um den Anpassungskoeffizienten mit dem hochweise jedoch mit einer Geschwindigkeit, die hoher ist sten Wert auf die Bezugsanpassung auszurichten. Der als die Symbolübertragungsgeschwindigkeit. 3° Verschiebeabstand ist gleich der Verzögerung zwi-

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 besteht der kon- sehen den unsynchronisierten empfangenen und örtventionelle Teil des Entzerreraufbaus aus einer Ver- lieh erzeugten Prüffolgen.

zögerungsleitung mit T-Verzögerungselementen 15 Das Prinzip der zyklischen Entzerrung ist in den

und mit einer Anzapfung 18 auf der rechten Seite je- F i g. 2 A bis 2 C erläutert. Jede Figur zeigt eine Verdes Elementes. Ferner besitzt der Entzerrer ein 35 zögerungsleitung 15 mit den Symbolverzogerungen T einstellbares Dämpfungsglied 20 an jeder Anzapfung, und drei Anzapfungen. Das Testwort wird zuerst am eine Addierschaltung 22 für die Kombination der Eingang 40 angelegt. Die Ausgangssignale der An-Ausgangssignale der Dämpfungsglieder auf den Lei- zapfungen werden selektiv in einstellbaren Netzwertungen 21, einen Signalquantisierer 26, einen Diffe- ken 20 {als Kreise dargestellt) gedämpft und auf der rentialverstärker 28, einen Korrelator 25, der jede *° Ausgangsleitung 41 kombiniert. Die Rückkopplungs-Anzapfung 18 zugeordnet ist, einen Integrator 24 mit steuerung, mit deren Hilfe die Ausgangssignale 41 mit einem Ausgang für die Steuerung eines bestimmten einer idealen Bezugsgröße verglichen werden, und die Dämpfungsgliedes und einen Datentakterzeuger 34. Dämpfungsglieder, die gemäß dem bekannten qua-Der dargestellte Entzerrer arbeitet mit dem Basiisband dratischen Mittelwert-Algorithmus eingestellt wer- und ist der Empfangsseite eines Datenübertragungs- *5 den, sind nicht dargestellt.

systems zugeordnet, das ferner aus einem Übertra- In Fig. 2 A wurden die Dämpfungsglieder Cl, Cl

gungskanal 13, einer Datenquelle 11 und einem Da- und C3 auf einen gemeinsamen Minimalwert eingetenverbraucher 30besteht Der dargestellte Entzerrer stellt, bis das Verzögerungsleitungs-Längenwortmuarbeitet, wie von Hirsch und anderen in dem gc- ster in den Zellen Tl, Tl und 73 der Verzögerungsnannten Aufsatz beschrieben, während der Nachrich- 5<> leitung als Folge JfI, Xl, X3 gespeichert wurde. Zt tenübertragung adaptiv, um langsamen Veränderun- dieser Zeit f_e wird die erste Korrelation mit dem ideafen der Kanalkenngrößen zu folgen. len Bezugswort durchgeführt, das aus den unverzerr

Vor der Nachrichtenübertragung muß jedoch die ten Elementen Ql, Ql und Q3 in dieser Reihenfolg« Anfangseinstellung für die Dämpfungsglieder 20 ge- besteht, die jedoch nicht wortsynchronisiert mit dei runden werden, um den Entzerrer in den Adaptions- 55 empfangenen verzerrten Folge sind. Es gibt zwar ein< bereich zu bringen, d. h., das Datenauge muß geöffnet Bitsynchronisation, aber keine Rahmen- oder Wort Sein. Wo hingegen konventionelle Anfangseinstellun- synchronisation. Zur Zeit r₀ wird das eine oder ändert gen eins sind für die Bezugsanzapfung und null für der idealen Elemente mit der empfangenen Summie »He übrigen, wird es vorgezogen, alle Anfangseinstel- rung auf der Leitung 41 verglichen. Wenn das ideali lungen auf einen gemeinsamen Wert 0 oder nahe 0 ^6o Element Ql, das nominell dem Element Xl in de fcu bringen. empfangenen Folge, die abgetastet wird, entspricht

Das Datenauge kann auf konventionelle Weise da- dann erzeugt der Entzerningsprozeß den größten An durch geöffnet werden, daß synchronisierte Pseudo- zapfungskoeffizienten in dem Dämpfungsglied Cl ii Zufallsgeneratoren an den entsprechenden Sende- der Zelle 71, wo das Element Xl des empfangene« und Empfangsanschlüssen, wie es Hirsch beschrie- ⁶5 Musters gespeichert ist. In ähnlicher Weise werden ben hat, verwendet werden. Typischerweise liefert wenn es das ideale Element Ql ist, das nominell den jeder dieser Generatoren Testwörter mit einer größe- empfangenen Element Xl entspricht, die beiden Mu ren Länge, die zu der Zahl der Entzerreranzapfungen ster zufälligerweise wortsynchronisiert, und der größtt

Anzapfungskoeffizient im Dämpfungsglied Cl wird korrekt in der Zelle Tl gespeichert, in der das empfangene Element Xl gespeichert ist. Weiter, wenn es das ideale Element Q3 ist, das nominell dem empfangenen Element X3 entspricht, dann erzeugt die Korrelation den größten Anzapfungskoeffiziehten in dem Dämpfungsglied C3 in der Zelle T3, in der das empfangene Element X3 gespeichert ist.

Fig. 2 B zeigt das empfangene Muster.das um eine Verzögerungseinheit nach rechts verschoben ist, und zwar entweder längs des Pfades 16, wie dargestellt, nachdem der Eingang abgeschaltet oder getrennt wurde, oder über einen neuen Eingang, so daß das Element, das sich vorher in der rechten Stelle befand, oder das entsprechende Element in einem neuen Wort in die linke Zelle verschoben wurde. Ein anderer Abtastwert des idealen Musters wird mit dem Ausgangssignal auf der Leitung 41 zur Zeit r„ + Tl verglichen. Das ideale Muster wird um eine Verzögerungseinheit verschoben, so daß der verglichene Abtastwert in der nächsten Leitung sein wird. Die resultierende Verarbeitung der verschobenen Wortmuster tendiert zur Konvergierung der Werte der Anzapfungskoeffizienten in Richtung auf eine optimale Kombination, die sich von der zur Zeit r,

terscheidet, deren größter Koeffizient jedoch an der gleichen jiciic biciocn vmü. In aufeinanderfolgenden Zeitintervallen werden die empfangenen und idealen Elemente weiter verglichen, z. B. zur Zeit t„ + Tl wird die Reihenfolge der Elemente in der Verzögerungsleitung 15A"2, Ä"3, .Yl sein. Schließlich nach einer ausreichenden Zahl von Iterationen wird die Gruppe von Anzapfungskoeffizienten, die in den Dämpfungsgliedern 20 gespeichert sind, optimiert sein. Wie die Beziehungen der empfangenen zu den idealen Mustern auch immer ist. so wird doch eine Gruppe von richtig geordneten Anzapfungskoeffi zienten sich aus den oben genannten Operationsschritten ergeben.

Die Fig. 2C zeigt den Zustand der Verzögerungsleitung 15 zur Zeit des η-ten Umlaufs, nachdem die Anzapfungskoeffizienten optimiert worden waren. Die Amplituden der Anzapfungskoeffizienten werden gemessen und der größte auf die Bezugsan/apfung der

Verzögerungsleitung ausgerichtet. Danach ersetzt das 45 Wert einzumittelrT. Nachrichtensignal das Testsignal auf der Leitung 40,

und die Umlaufeinrichtung 16 wird abgetrennt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 A bis 2C mit

drei Anzapfungen wurde aus Gründen der Erläuterung zu sehr vereinfacht. Eine Dreielement-Testfolge

hat zuwenig Zufallseigenschaften für eine praktische

Verwendung. Pseudo-Zufallsfolgen der Länge von 15

oder 31 wurden jedoch als ausreichend empfunden, wenn sie bei Entzerrern verwendet werden, die 15 oder 31 Anzapfungen besitzen, was sogar für stark verzerrende Kanäle ausreicht.

Bei Berücksichtigung der vorstehenden Erläute-.

rung wird die Betriebsweise der in F i g. 1 dargestellten

Schaltung gut zu verstehen sein. Zusätzlich zu den

über der Fig. 1 durchnumerierten konventionellen

Elementen enthält der Entzerrer Schalter 14, 27 und

mit den jeweiligen Stellungen A und B. Die Schalter 14 und 23 sind fakultativ und ihre Verwendung hängt nur von der gewünschten Betriebsart ab. Die Stellung A aller Schalter ergibt die bekannte adaptive Entzerrung, die ein Anzapfungs-Einstellungsfehlersignal aus der Differenz zwischen dem tatsächlichen Ausgangssignälauf der Leitung 23 der Verzögerungsleitung 15 an der Summierschaltung 22 und einem normalisierten quantisierten Ausgangssignal des Quantisierers 26 entwickelt. In der Stellung A des Schalters 14 wird die Verzögerungsleitung 15 mit einer Musterlänge des Pseudö-Züfallwortes geladen, das vom Wortgenerator 10 ausgesendet und über den Kanal 13 mit einer Übertragungsgeschwindigkeit empfangen wird, die.von.dem Datentakt 34 bestimmt ist. In der Stellung B trennt der Schalter 14 den Eingang der Verzögerungsleitung 15 von dem Kanal 13 und schließt die Rückkoppelschleife zwischen dem Ausgang des Verzögerungselementes 15 C und dem Eingang des Verzögerungselementes ISA über den Pfad 16. Die Fortschalteleitung 17 zu der Verzöge-'5 rungsleitung 15 und dem örtlichen Pseudo-Zufallswortgenerator 36 kann gleichzeitig in der Schaltstellung B des Schalters 33 von dem Datentaktgenerator 34 auf den Hochgeschwindigkeitstaktgenerator 35 umgeschaltet werden, der einige hundertmal oder sogar einige tausendmal schneller arbeitet als der Da tentaktgenerator 34. Der Schalter 27 überträgt in der Schaltstellung B ein Eingangssignal von dem Differential verstärker 28 vom Ausgang des Signalquantisie-

. .. , „ .. . _c repZözudem Ausgang des örtlichen Wot !generators

bestimmten Kombination un- ²5 36, und zwar über die Leitung 29. Der Entzerrer legt

nun ein quadratisches Mittelwertfehlere instellungskriterium bezuglich einer idealer., an Stelle einer geschätzten Bezugsgröße an.

In einem Ausführungsbeispiel befinden sich .1;-Schalter 27 in der Stellung B und die Schalter 14 un.i 33 inder Stellung A (oder wenn der Kreis äquivalenz aufgebaut ist, ohne die Schalter 14 und 33). In d.cscn Fall werden aufeinanderfolgende Testworte ehr: Wortsynchronisation bei der normalen Datenühei ι κ -gungsgeschwindigkeit verglichen. Insoweit aK d■■■ Wortperioden identisch sind mit den gesamten Ver/ gerungsperioden der Verzögerungsleitung 15 wir ! eine Entzerrung mit sehr wenigen Wortlänger e. reicht Die Anzapfungskoeffizienten werden in c Art eingestellt, die bewirkt, daß der Ausgang .k. Summierschaltung 22sich dicht auf die ideale Bezu folge von dem örtlichen Wortgenerator 36eingeste!i, Hierbei neigen die Zufallsrauschstörungen der empfangenen Wortfolge dazu, sich auf einen minima:.■ ert emzumitteln.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel befinde: sich ehe Schalter 14 und 27 in der Stellung B und Jc r Schalter 33 in der Stellung A (oder die Schaltung ist mit dem Datentaktgenerator 34 als dem einz._Sen so Zeittaktgenerator aufgebaut). In diesem Fall wird d>e Verzögerungsleitung 15 in sich selbst geschlossen, nachdem das erste vollständige Wort empfangen und in die Leitung eingegeben wurde, d.h., es wird über die Leitung 16 eine Ringschaltung gebildet, so daß >5 das Ausgangssignal des Verzögerungselementes 15 C zu dem Eingang des Verzögerungselementes ISA zurückgeführt wird. Das einzige empfangene Testwort wird dann wiederholt mit dem Bezugstestwort verglichen, um die Entzerrung zu bewirken. Hierbei ergibt sich nur eine mäßige Rauschstörbeeinflussung über die \erwendung aufeinanderfolgender empfangener Worte sie ist jedoch wegen des prinzipiell angestrebten Zieles des schnellen Starts zulaßbar, um so schnell wie möglich ein offenes Datenauge zu erhalten und as nicht um notwendigerweise eine optimale Entzerrung zu gewinnen. ⁶

Die schnelle Gewinnung der Anfangskonvergenz ist auch möglich, wenn alle Schalter 14, 27 und 33

3 8 f. R

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sich in der Stellung B befinden. Hierbei wird, sobald ein vollständiges Wort in der Verzögerungsleitung 15 gespeichert wurde, die Rückkoppelschleife über die Leitung 16 geschlossen. Mit Hilfe des Schalters 33 wird nun die Fortschaltleitung 17 mit einer beschleunigten Abtastwelle gespeist und der Vergleich der empfangenen und Bezugstestworte mit einer hohen Umlaufgeschwindigkeit bewirkt, die auf die normale Datengeschwindigkeit ohne Bezug ist. Die Entzerrung wird daher in einer etwas längeren als der Speicherzeit für eine Testwortlänge durchgeführt.

Während der Entzerrung, entweder bei der normalen oder einer erhöhten Geschwindigkeit, sind die Dämpfungsglieder 20 frei, um neue Werte anzunehmen. .Diese Werte werden dadurch erzielt, daß die Fehlerdifferenzen zwischen den aufsummierten Anzapfungs-Ausgangssignalen in der Addierschaltung 22 und die Abtastwerte der örtlich erzeugten Testfolge von dem Generator 36 durch die Empfindlichkeitssieuerung 31 über die Leitung 32 an die Korrelatoren 25 angelegt werden, an die die Anzapfungsabtastwerte über die Leitung 19 ebenfalls angelegt werden Die Anpassungskoeffizienten werden ferner effektiv in den Integratoren 24. entweder als Spannungen an einem Kondensator oder als Zahlinhalte in einem Zähler gespeichert.

Wie Fig. 1 mit der gestrichelten Linie 39 zeigt, ist auch Vorsorge dafür getroffen, daß diese gespeicherten Werte mit dem vorherrschenden Zeittakt umlaufen, gesteuert von dem Maximalwertdetektor 45. der über die Leitung 46 mit dem Ausgang des Bezugsintegrators 24ß verbunden ist. zu dem der größte Anzapfungskoeffizient verschoben werden soll. Wenn das größte Signal am Ausgang des Bezugsintegrators erscheint, wird der Umlauf gestoppt. Die Anzapfungskoeffizienten sind dann in geeigneter Weise mit den Anzapfungen dei Verzögerungsleitung 15 ausgerichtet, so daß vor- und nacheilende Echos der empfangenen Datensignale entsprechend kompensiert werden können. Der maximale Koeffizient kann in einem Umlaufzyklus lokalisiert und die Ausrichtung in einem zweiten vorgenommen werden. Wegen dieser Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten wird der Gegenstand dieser Erfindung auch als zyklische Entzerrung bezeichnen.

Die F.mpfindlichkeitssteuerung 31 ist zur Bestimmung der Größe der Fehlerdifferenz, die korreliert werden soll, vorgesehen. Je niedriger die Einstellung der Steuerung 31 ist, um so präziser kann die Entzerrungoptimiert werden. Die niedrigeren Einstellungen überschreiten jedoch die Einstellzeiten für eine gegebene Anfangsverzerrung. Die Schalter 14 (wenn verwendet), 27 und 33 (wenn verwendet) werden wieder in die Stellung A zuriickgestelli und die Nachrichtendaten der Nachrichtendatenquelle 11 mit der normalen Zeittaktgeschwindigkeit übertragen, wobei noch nachzutragen ist, daß sich der Schalter 12 in seiner Stellung B befindet. Die adaptionsfähige Entzerrung in einer Endbetriebsart, die das quantisierte Ausgangssignal der Quantisierungsschaltung 26 als Bezugswert an Stelle der örtlichen Testfolge des Genera tors 36 verwendet, wird nun durchgeführt, um die Restverzerrung weiter zu verringern und langsam auftretende Kanalyeränderungen zu verfolgen.

Eine alternative Art, die zyklische Entzerrung

durchzuführen, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Anordnung nach F i g. 3 ist besonders vorteilhaft, wo die Art des Verzögerungslcitungsspcichcrs weitgehend einen schnellen Umlauf ausschließt. Die in Fig. 3 dargestellte Verzögerungsleitung 15 kann entweder eine kapazitive Verzögerungsleitung sein, bei der die Speicherzeit relativ kurz ist. Die Pseudo-Zufalls-Prüffolge, die einmal in der Verzögerungsleitung der Fig ^ gespeichert wurde, bleibt staionär. Die Anzapfungen 18/4, 18Z? und 18C sind, unter der Annahme eines für die Erläuterung einfachen Entzerrers mit drei Anzapfungen, nicht fest mit ihren zugeordneten D.mip fungsgliedern 20 verbunden, sondern über synchroni sicrte Schalter, die wegen der in Frage kommenden Geschwindigkeiten vorzugsweise elektronische Schalter sind. Sie sind in der Figur als mechanische Schalter mit einer gemeinsamen Welle dargestellt. Jt der Selektor besitzt daher einen drehbaren Eingangs kontaktarm 43 und eine Anzahl von Ausgangskon takten, die mit A, B und C bezeichnet sind All«·

¹S Ausgangskontakte A sind mit der Sammelleitung 44/1, die Kontakte B mit der Sammelleitung 44B und die Kontakte C mit der Sammelleitung 44C verbunden. Diese Sammelleitungen sind ihrerseits jeweils mit den Eingängen der einstellbaren Dämpfungsglied«.'

20A, 2OB und 2OC verbunden. Die Ausgange der Dampfungsglieder 22 an den Leitungen 21 A. 21B und 21C werden zu den Summierungs- und Korrelationsschalrungen der in Fig. 1 genannten Art weiter gefuhrt. Die drehbaren Kontaktarme 43/1, 43B und 43C werden über die Verbindung 42 synchronisiert, die ihrerseits mit dem noimalen Zeittakt oder noch höheren Geschwindigkeiten mit Hilfe von Einrichtungen, die in Fig. 3 nicht dargestellt sind, gedreht werden.

Sobald eine vollständige Testfolge in den Verzögerungselementen 15 in Fig. 3 gespeichert ist, beginnt die Entzerrung, wobei alle Anzapfungskoeffizienten auf gleiche Werte voreingestellt wurden, um irgendeine Einstellung einer bestimmten Anzapfung als Be-

♦5 zugsgröße zu vermeiden. Der korrekte Datenfluß zu dem Summenverstärker wird durch die zyklische Drehung der Anzapfungsverbindungen simuliert. So wie sich die Schalter drehen, erscheint die Testfolge nacheinander an dem Eingang jedes Dämpfungsgliedes 20

Diese Arbeitsweise erzeugt den gleichen Effekt, wie wenn die Testfolge selbst in der Verzögerungsleitung umlaufen würde.

F i g. 3 zeigt auch den Maximalwertdetektor 45, dei alle Anzapfungskoeffizienten der Dämpfungsglied^

20 überwacht. Wenn das Maximum gefunden ist, kam die Synchronisationsverbindung 42 in einer Positior angehalten werden, die den Maximalkoeffizienten aT der Bezugsanzapfung 18B lokalisiert. Ein ähnliche) Detektor kann auch in der Anordnung nach Fig. 1

verwendet werden, um den größten Anzapfungskoef fizienten zu lokalisieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Verfahren zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen bei einem Transversalentzerrer eines synchroner Datenübertragungssystems mit einer angezapften Verzögerungsleitung, die ein einstellbares Dämpfungsglied für jede Anzapfung aufweist, und mit einer Summierungsschaltung zur selektiven Korn- " bination der gedämpften Signale an den Anzapfungen zur Bildung eines entzerrten Ausgangssignals, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Empfang eines Testwortes, das als eine periodische Folge, die eine der Zahl der Anzapfungen identische Anzahl von Bits je Wort besitzt, ein verzerrendes Übertragungsmcdium durchlaufen hat, Erzeugung eines Bezugswortes als eine periodische Folge, die ebenfalls eine der Anzahl der Bits des Testwortes identische Anzahl von Bits »" aufweist, jedoch ohne Anfangssynchronisation dei Test- und Bezugswortfolgen, bitweiser Vergleich der Test- und Bezugswortfolge am Ausgang der Summierungsschaltung zur Gewinnung eines Fehlersignals, Korrelation des Fehlersignals zur Ableitunc einer Gruppe von Anzapfungskoeffizienten, zyklische Verschiebung der Anzapfungskoeffizienten, um den größten Verstärkungskoeffizienten an eine bestimmte Bezugsanzapfung anzulegen.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, mi» einem Transversalentzerrer zur schnellen Gewinnung der Anfangskonvergenz der Verstärkungseinstellungen, gekennzeichnet durch einen Bezugsgenerator (36, Fig. 1) zur Erzeugung des Bezugswortes, einen Differentialverstärker (28) zum Vergleich der Ausgangssignale der Summierungs-ichaitung (19) zur Korrelierung des Fehlersignals mil den Signalen an den Eingängen der Dämpfungsglieder für die Erstellung einer geordneten Gruppe von Anfangskceffizienten, einen Maximalwertdedektor (45) zur Bestimmung des größten Anzapfungskoeffi/ienten und eine Verschiebeschaltung (39) zur μ Wischen Verschiebung der Anzapf ungskoeffi/itnten zur Ausrichtung des größten Anzapfungskoeffizienten auf die Bezugsanzapfung