DE69106030T2

DE69106030T2 - Steuern eines adaptiven Entzerrers.

Info

Publication number: DE69106030T2
Application number: DE1991606030
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Uesugi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2011-04-13
Also published as: JPH03297228A; EP0453201B1; ES2064905T3; DE69106030D1; EP0453201A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung eines adaptiven Entzerrers, der bei digitalen Mobilkommunikationssystemen mit hoher Übertragungsrate eingesetzt wird.
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine Steuerung eines Entzerrers, der zwischen einer Antenne eines Empfängers in einem digitalen Mobilkommunikationssystem und einer Signalverarbeitungsschaltung (Demodulator und dgl.) angeordnet ist, um an die Signalverarbeitungseinheit ein optimales Signal (Referenzsignal) der eingehenden Signale auszugeben, welche nicht durch Störungen zwischen einem Sender und dem Empfänger beeinflußt worden sind, da einige der von dem Sender gesendeten Signale ohne Beeinflussung direkt in den Empfänger eingehen, während die übrigen Signale wegen Reflexionen an Gebäuden geschwächt oder Verzögert sind.
Fig. 3 zeigt eine Steuerung eines adaptiven Entzerrers nach dem Stand der Technik. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet ein Verzögerungselement zum Verzögern eingehender Daten. Die Bezugsziffern 2 bis 4 bezeichnen Verzögerungselemente zum Verzögern der Daten von den Verzögerungselementen 1 bis 3 der vorhergehenden Stufe.
Die Bezugsziffern 5 bis 9 bezeichnen Verstärker zum Gewichten der in das Verzögerungselement eingegangenen Daten bzw. der von den Verzögerungselementen 1 bis 4 ausgegebenen Daten (Abgriffausgangssignal). Die Bezugsziffer 10 bezeichnet einen Addierer zum Addieren der Ausgangssignale von den Verstärkern 5 bis 9. Die Verzögerungselemente 1 bis 4, die Verstärker 5 bis 9 und der Addierer 10 bilden einen Entzerrer.
Die Bezugsziffern 11 und 12 bezeichnen einen Diskriminator zum Vorgeben des Pegels eines Referenzsignals von dem Ausgang des Addierers 10 bzw. einen Subtrahierer zum Subtrahieren des Pegels des Referenzsignals von dem Diskriminator 11 von dem Pegel des Ausgangs des Addierers 10.
Bei der oben beschriebenen Struktur steuert die Steuerung 13 die Verstärkungen aller Verstärker 5 bis 9 nach dem ZF- oder LMS-Verfahren und setzt die Verstärkungen jedesmal neu fest, wenn die Daten in die Verzögerungslemente 1 bis 4 eingehen, so daß die eingegangenen Daten entzerrt werden.
Nachstehend werden das ZF- und LMS-Verfahren beschrieben.
(1) Das ZF-Verfahren (Zero Forcing) ist ein Algorithmus zum Steuern der Gewichtung der Verstärker 5 bis 9 zur Annäherung der Fehler an Null. Obwohl dieses Verfahren wegen der kurzen Verarbeitungszeit für schnelle Verarbeitung geeignet ist, ergeben sich Probleme aus der Existenz von Konvergenzbedingungen und der geringen Konvergenzgeschwindigkeit.
(2) Das LMS-Verfahren (Least Mean Square) ist ein Algorithmus zum Steuern der Gewichtung der Verstärker 5 bis 9 zur Minimierung der Fehlerquadrate. Die Arbeitsweise ist kompliziert und erfordert einen langen Zeitraum, während die Konvergenz immer sichergestellt ist.
Bei einer Steuerung eines adaptiven Entzerrers nach dem Stand der Technik ergeben sich jedoch mit dem LMS-Verfahren dahingehend Probleme, daß dieses Verfahren wegen der geringen Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht für Kommunikation mit hohen Raten verwendet werden kann.
Das ZF-Verfahren hat Probleme mit der Konvergenz und damit, daß, v.a. wenn es bei der digitalen Mobilkommunikation verwendet wird, bei der die Signale auf gebündelte Art erzeugt werden, die eingehenden Daten nicht entzerrt werden können.
Eine weitere Anordnung nach dem Stand der Technik, ähnlich der obigen, ist in der US-A-3992616 beschrieben.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden.
Eine Aufgabe ist es, eine Steuerung eines adaptiven Entzerrers anzugeben, die die Verarbeitungsgeschwindigkeit, die Konvergenzgeschwindigkeit und die Konvergenzeigenschaften verbessert.
Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
Nach der Erfindung werden die Verstärkungen der Verstärker, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, nach dem LMS-Verfahren sequentiell gesteuert und jedesmal neu festgesetzt, wenn Daten in die Verzögerungselemente eingehen.
Da die Verstärkungen der Verstärker nach dem LMS-Verfahren sequentiell gesteuert werden und jedesmal neu festgesetzt werden, wenn die Daten in die Verzögerungselemente eingehen, werden nicht jedesmal, wenn die Daten eingehen, die Verstärkungen aller Verstärker gesteuert. Dadurch ergeben sich Vorteile der Erfindung dahingehend, daß das LMS-Verfahren mit seiner geringen Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Kommunikation mit hoher Übertragungsrate verwendet werden kann und daß, da die Steuerung nach dem LMS-Verfahren erfolgt, die Konvergenzgeschwindigkeit hoch ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung nur beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Steuerung eines adaptiven Entzerrers nach der Erfindung,
Fig. 2A eine Darstellung des Ausgangssignals eines Addierers in der Steuerung des Entzerrers,
Fig. 2B eine Darstellung des Ausgangssignals eines Diskriminators in der Steuerung und
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Steuerung nach dem Stand der Technik eines adaptiven Entzerrers nach der Erfindung ("nach der Erfindung" fehlerhaft).

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Steuerung eines adaptiven Entzerrers nach der Erfindung, bei der die Komponenten, die denen in Fig. 3 gleich sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Verzögerungselement zum Verzögern eingehender Daten. Die Bezugsziffern 2 bis 4 bezeichnen Verzögerungselemente zum Verzögern von Daten aus den Verzögerungselementen 1 bis 3 in der vorhergehenden Stufe. Jedes Verzögerungselement schließt einen Zwischenspeicher ein. Die Bezugsziffern 5 bis 9 bezeichnen Verstärker zum Gewichten der in das Verzögerungselement eingehenden Daten bzw. der von den Verzögerungselementen 1 bis 4 ausgegebenen Daten (Abgriffausgangssignal). Die Bezugsziffer 10 bezeichnet einen Addierer zum Addieren der Ausgangssignale von den Verstärkern 5 bis 9. Die Verzögerungselemente 1 bis 4, die Verstärker 5 bis 9 und der Addierer 10 bilden einen Entzerrer.
Die Bezugsziffern 11 und 12 bezeichnen einen Diskriminator zum Vorgeben des Pegels eines Referenzsignals von dem Ausgang des Addierers 10 bzw. einen Subtrahierer zum Subtrahieren des Pegels des Referenzsignals von dem Diskriminator 11 von dem Pegel des Ausgangs des Addierers 10.
Die Bezugsziffer 13a bezeichnet eine Steuerung zum sequentiellen Steuern aller Verstärkungen der Verstärker 5 bis 9 nach dem LMS-Verfahren in einer vorbestimmten Reihenfolge entsprechend dem Pegel des Signals von dem Subtrahierer 12 und die Bezugsziffer 14 bezeichnet eine Steuerreihenfolgenumschaltschaltung, welche von der Steuerung 13a zum Ausgeben der gesteuerten Verstärkung an den entsprechenden Verstärker umgeschaltet wird.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der so aufgebauten Ausführungsform beschrieben.
In Fig. 1 werden die eingehenden Daten von den seriellen Verzögerungselementen 1 bis 4 verzögert und als ein Datenstrang gespeichert und dann von den Verstärkern 5 bis 9 nach der folgenden Formel gewichtet und danach von dem Addierer 10 zum Erzeugen eines Ausgangssignals des Entzerrers addiert.
C'y = Cy - α &epsi; Xy
wobei y = -2, -1, 0, 1, 2 jeweils für die Verstärker 5, 6, 7, 8, 9;
Cy die Verstärkung des Verstärkers zum Zeitpunkt t = tn bezeichnet;
C'y die Verstärkung des Verstärkers zum Zeitpunkt t = tn+1 bezeichnet;
Xy ein Eingangssignal zum Zeitpunkt t = tn bezeichnet;
&epsi; bezeichnet die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Addierers 10 und des Diskriminators 11 zum Zeitpunkt t = tn;
α bezeichnet eine Konstante = 1/(Zahl der Abgriffe (5 im Ausführungsbeispiel)) x (1/4 1/8), die für alle Verstärker gleich ist.
Der Diskriminator 11 gibt den Pegel des Referenzsignals entsprechend einem Ausgangssignals des Entzerrers (Addierers 10) vor, wie in Fig. 1A gezeigt, und gibt das Ausgangssignal -1, 0, +1 aus, wie in Fig. 2B gezeigt. Der Subtrahierer 12 subtrahiert den Pegel des Referenzsignals von dem Diskriminator 11 von dem Pegel des Ausgangssignals von dem Entzerrer 10, um ein Signal an die Steuerung 13a auszugeben.
Die Steuerung 13a steuert die Verstärkung eines der Verstärker 5 bis 9 nach einer vorbestimmten Reihenfolge und schaltet die Steuerreihenfolgenumschaltvorrichtung 14 um, um die Verstärkung des betreffenden Verstärkers auf die gesteuerte Verstärkung neu festzusetzen.
Wenn weitere Eingangsdaten in das Verzögerungselement 1 eingehen, werden die in den Verzögerungselementen 1 bis 4 gespeicherten Daten sequentiell zu den folgenden Verzögerungselementen 2 bis 4 und dem Verstärker 9 verschoben und von den Verstärkern 5 bis 9 gewichtet. Die gewichteten Signale werden von dem Addierer 10 addiert. Der Diskriminator 11 gibt den Referenzsignalpegel entsprechend dem Ausgangssignal des Entzerrers vor und gibt ein den Referenzsignalpegel darstellendes Ausgangssignal aus. Der Subtrahierer 12 subtrahiert den von dem Diskriminator 11 bestimmten Referenzsignalpegel von dem Ausgangssignalpegel des Entzerrers, um ein die Differenz darstellendes Signal an die Steuerung 13a auszugeben.
Die Steuerung 13a steuert die Verstärkung des nächsten der Verstärker 5 bis 9 nach einer vorbestimmten Reihenfolge und schaltet den Steuerreihenfolgenumschalter 14 um, um die Verstärkung des betreffenden Verstärkers auf die gesteuerte Verstärkung neu festzusetzen.
Dementsprechend steuert die Steuerung 13a in dieser Ausführungsform nacheinander die Verstärkung eines der Verstärker 5 bis 9 nach einer vorbestimmten Reihenfolge, und zwar jedesmal, wenn Daten eingehen. Daher kann die Verstärkung innerhalb eines Verarbeitungszeitraumes neu festgesetzt werden, der 1/5 des im Stand der Technik mit fünf Verstärkern 5 bis 9 benötigten beträgt.
Die Steuerung 13a hat den Vorteil, daß die Konvergenz wegen der Steuerung nach dem LMS-Verfahren schnell ist.
Da die Mehrfachstreckenabschwächung (multi-path fading), eines der größten Probleme bei digitalen Mobilkommunikationssystemen, weniger zeitliche Schwankungen aufweist, stört sie nicht erheblich, selbst wenn die Verstärkung eines der Verstärker 5 bis 9 sequentiell, jedesmal, wenn Daten eingehen, gesteuert und kompensiert wird. Der Vorteil des LMS- Verfahrens geht nicht verloren.
Obwohl zu einem Zeitpunkt die Verstärkung eines Verstärkers gesteuert wird, können in dieser Ausführungsform die Verstärkungen einer Mehrzahl Verstärker zum gleichen Zeitpunkt gesteuert werden, und die Verstärker mit den zu steuernden Verstärkungen können zu vorgegebenen Zeitpunkten sequentiell verändert werden.

Claims

1. Steuervorrichtung für einen adaptiven Entzerrer mit:

einer Anzahl miteinander in Reihe geschalteter Verzögerungselemente (1 bis 4) zum Verzögern an einer ersten Stufe der Verzögerungselemente anliegender Eingangsdaten;

einer Anzahl jeweils mit einem Abgriff an jeweils einem der Verzögerungselemente verbundener Verstärker (5 bis 9) zum Gewichten der von den Verzögerungselementen verzögerten Daten;

einem mit den Verstärkern verbundenen Addierer (10) zum miteinander Addieren von Ausgangssignalen der Verstärker;

einem mit dem Addierer verbundenen Diskriminator (11) zum Erzeugen eines Referenzsignals entsprechend einem Ausgangssignal des Addierers; und

einer mit dem Diskriminator verbundenen Steuereinrichtung (13a) zum sequentiellen Berechnen einer Verstärkung für jeden der Verstärker auf der Basis einer Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Addierers und dem von dem Diskriminator erzeugten Referenzsignal, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:

eine mit der Steuereinrichtung (13a) verbundene Steuerreihenfolgenumschalteinrichtung (14) zum selektiven Anlegen der von der Steuereinrichtung (13a) berechneten Verstärkung an einen der Verstärker, jedesmal wenn Daten an die Verzögerungselemente (1 bis 4) gehen, wodurch jeder der Verstärker nach einer vorbestimmten Reihenfolge angewählt wird und wodurch der Schritt des Anlegens der berechneten Verstärkung für jeden einzelnen Verstärker der Reihe nach ausgeführt wird.

2. Steuervorrichtung für einen adaptiven Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen der Verstärker (5 bis 9) nach dem Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate gesteuert werden.

3. Steuervorrichtung für einen adaptiven Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Verzögerungselemente (1 bis 4) einen Zwischenspeicher aufweist.