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Die Erfindung betrifft einen adaptiven Entzerrer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Adaptive Entzerrer der vorgenannten Art sind dem Grundkonzept nach beispielsweise aus der Zeitschrift "telcom report", 2, 1979, Heft 6, Seiten 413 bis 417 und Seiten 418 bis 423 bekannt geworden. Sie werden auch im folgenden anhand der Fig. 1 und 4 nochmals gesondert dargestellt.
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Bei Anordnung gemäß der US-PS 35 78 914 sollen ebenfalls Probleme der Entzerrung gelöst werden. Dort wird aber nicht ein "adaptiver Entzerrer" im eigentlichen Sinn beschrieben, sondern ein sogenannter "automatischer Entzerrer". Bei solchen automatischen Entzerrern gibt es aber keine Konvergenz- oder Adaptionsphase und demzufolge auch nicht die entsprechende Problematik.
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Weiterhin sind adaptive Entzerrer aus der DE-OS 24 59 455 bekanntgeworden. Die dort angegebenen Maßnahmen dienen dem Verkürzen der Einstellzeit des adaptiven Entzerrers. Diese Maßnahmen bestehen darin, daß die Fehlersignale einer dosierten Bewertung unterzogen werden und diese Bewertung nach dem Kriterium der wahrscheinlich benötigten Größe des jeweiligen Filterkoeffizienten erfolgt. Diese Maßnahmen sind also wirksam während der Einstellphase, die im übrigen durch die Übertragung eines Referenzsignals gekennzeichnet ist. Maßnahmen, die den Zustand eines nicht konvergierten Entzerrers erkennt, den Einstellvorgang einleitet und dessen Ablauf steuert, sind dort jedoch nicht beschrieben.
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Von einem adaptiven Entzerrers wird normalerweise erwartet, daß er bei Inbetriebnahme oder nach Aufschalten des Empfangssiganals ohne manuellen Eingriff sicher seine optimale Einstellung findet. Um diesem sogenannten Akquistionsvorgang nachzuhelfen, werden während jener Anfangsphase bei manchen Entzerrern periodische Signale - sogenannte Lernmuster - von der Sendeseite angefordert. Erst nach erfolgter Einstellung wird die Nachricht aufgeschaltet.
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Diese Methode ist natürlich nur dann praktikabel, wenn für die Anforderung des Lernmusters ein Rückkanal zur Verfügung steht. Bei fehlendem, oder für diese Zwecke nicht verfügbarem Rückkanal muß der Entzerrer auch ohne Lernmuster konvergieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen adaptiven Entzerrer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches anzugeben, der auch bei stark verzerrten Signalen ohne Lernmuster und also auch ohne Rückkanal auskommt.
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Erfindungssgemäß wird diese Aufgabe für den einleitend genannten Entzerrer gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches gelöst, wobei Elementenschutz nicht beansprucht wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 näher erläutert. Es zeigt in der Zeichnung
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Fig. 1 eine bekannte Schaltung,
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Fig. 2 eine weitere Schaltung unter Verwendung einer Akquistionsschaltung,
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Fig. 3 eine mögliche Ausgestaltung für den Aufbau der Akquisitionsschaltung,
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Fig. 4 eine an sich bekannte Schaltung für die Entzerrung von quadraturamplitudenmodulierten Signalen,
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Fig. 5 eine erfindungsgemäße Schaltung unter Verwendung der Akquistionsschaltung bei quadraturamplitudenodulierten Signalen.
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Fig. 1 zeigt die Schaltung eines adaptiven Entzerrers für digitale Signale. Er besteht im wesentlichen aus einem Transversalfilter TF mit einer Verzögerungseinrichtung VZE und elektronisch einstellbaren Stellgliedern SG, deren Ausgangssignale in einer Summierschaltung 1 vereinigt werden, sowie einem A/D-Wandler 2 und einer Logik L. Die Logik leitet vom digitalisierten Ausgangssignal des Transversalfilters TF Korrektursignale ab, welche dann über Integratoren 3 die Stellglieder SG des Transversalfilters TF beeinflussen. Das Signal vom Hauptabgriff H der Verzögerungseinrichtung durchläuft hier kein Stellglied; statt dessen durchläuft das Summensignal einen Pegelregler PR, der ebenfalls von der Logik über einen Intergrator 3 angesteuert wird, wodurch erreicht wird, daß der A/D-Wandler 2 eine definierte Eingangsspannung erhält. Natürlich enthält die Logik L auch noch Schaltungen zur Aufbereitung des Ausgangssignals 5.
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Diese Anordung arbeitet umso zuverlässiger, je geringer die Fehlerrate ist, denn jeder Entscheidungsfehler erzeugt im allgemeinen auch einen falschen Korrekturbefehl. Bei eingeregeltem Entzerrer gibt es in der Regel keine Probleme, da die richtigen Befehle eventuelle falsche Befehle um Größenordnungen überwiegen. Beim Einschalten allerdings ist dies nicht unbedingt gewährleistet. Selbst bei nur wenig verzerrtem Eingangssignal 4 kann eine ungünstige Einstellung des Transversalfilters TF dazu führen, daß von dessen Ausgangssignal keine brauchbaren Korrektursignale abgeleitet werden können. Im ungünstigen Extremfall stehen am Anfang alle Integratoren und damit alle Stellglieder des Transversalfilters an irgendeinem Anschlag, so daß eben dieses Filter eine Verzerrung verursacht, die durch eine noch so schlechte Übertragungsstrecke nie verursacht worden wäre. Bei einem Transversalfilter, das für sehr große Signalverzerrungen ausgelegt ist und dementsprechend viele und in weiten Grenzen regelbare Stellglieder aufweist, kann es vorkommen, daß der Entzerrer aus so einer Extremposition heraus - ohne Lernmuster - gar nicht konvergiert.
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In den Figuren, insbesondere auch in Fig. 1, sind zur besseren Übersicht die Schaltverbindungen nicht im einzelnen dargestellt, sondern sie sind durch Pfeile bzw. Striche dargestellt und gegebenenfalls zu Doppelpfeilen zusammengefaßt, so daß jeweils auch der Überblick erhalten bleibt.
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Die vorstehend dargelegten Schwierigkeiten lassen sich dadurch beheben, daß in der Anfangsphase der Akquisition nur das Signal vom Hauptabgriff H der Verzögerungsleitung wirksam wird und erst im Verlauf des Akquisitionsvorganges auch die Signale von den Nebenabgriffen langsam und stetig freigegeben werden. Fig. 2 zeigt als Beispiel die entsprechende Anordnung. Die Signale von den Nebenabgriffen N durchlaufen hier gemeinsam zunächst einen eigenen Pegelregler PR N und werden dann erst mit dem Signal vom Hauptabgriff H im Summierer 7 vereinigt. Die Ansteuerung dieses Pegelreglers PR N erfolgt über die eigentliche Akquistionsschaltung AS; sie bezieht das erforderliche Kriterium von der Regelspannung des (Gesamt-) Pegelregelers PR G .
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In Fig. 2 sind wirkungsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet, so daß insoweit nicht mehr darauf eingegangen werden muß.
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Zum besseren Verständnis der Schaltung nach Fig. 2 sei zunächst auf folgendes hingewiesen.
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Unter der Voraussetzung eines Eingangssignals 4 mit definierter (eingeregelter) Spannung ist - bei heruntergeregelten Nebenabgriffen N - auch die Stellung, also die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PRG definiert. Dabei ist es natürlich gleichgültig, ob das Eingangssignal 4 verzerrt ist oder nicht. Im normalen Betriebszustand, also freigegebenen Nebenabgriffen N und konvergiertem Entzerrer, ist die Stellung dieses Reglers PR G vom Grad der Verzerrung des Eingangssignals 4 abhängig. Bei stark korreliertem (verzerrtem) Eingangssignal muß das Transversalfilter TF dieser Korrelation entgegenwirken, also Echosignale erzeugen, die Echos im Eingangssignal kompensieren. Dieser Vorgang ist verbunden mit einer Verminderung der Effektivspannung am Ausgang des Transversalfilters TF, was sich über den Regelkreis des nachfolgenden Pegelreglers auf die Stellung dieses Reglers auswirkt. Wichtig ist dabei die Erkenntnis, daß die Verstärkung der Regelstrecke den Gegenwert für ein unverzerrtes Eingangssignal nicht unterschreiten kann. Hat jedoch der Entzerrer nicht konvergiert und erzeugt selbst zusätzliche Echos, so entsteht am Eingang des Pegelreglers eine Effektivspannung, die in dieser Größe im normalen Betrieb nicht auftreten kann, was sich wiederum in der Stellung des Pegelreglers niederschlägt. Damit kann die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PR G als Kriterium für einen konvergierten oder nicht konvergierten Entzerrer benutzt werden.
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Fig. 3 zeigt als Beispiel die hier verwendete Akquisitionssschaltung AS. Sie besteht aus einem Komparator C, einer Summierschaltung 8 und einem Intergrator 9. Die Referenzspannung U 1 entspricht der Schwelle zwischen konvergiertem und nicht konvergiertem Entzerrer. Sobald die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PR G (Fig. 2) diese Schwelle überschreitet, wechselt die Polarität der Spannung am Eingang des Integrators 9 und die Spannung am Ausgang des Integrators 9 bewegt sich in Richtung niedriger Verstärkung des Abgriffpegelreglers PR N . Die Hilfsspannung U 2 ist so gepolt, daß sie dabei die Wirkung der Komparatorenausgangsspannung unterstützt und die Spannung am Ausgang des Integrators rasch ihren Endwert erreicht. Ist dies geschehen, so wird am Eingang des Gesamtpegelreglers PR G nur noch das Signal vom Hauptabgriff H des Transversalfilters TF wirksam. Dadurch sinkt die Regelspannung des Gesamtpegelreglers PR G wieder unter die Schwellspannung U 1 und die Spannung am Integratorausgang 9 bewegt sich wieder in Richtung hoher Verstärkung des Abgriffpegelreglers PR G . In dieser Phase vermindert die Hilfspannung U 2 die Wirkung der Ausgangsspannung des Komparators C, wodurch erreicht wird, daß die Signale von den Nebenabgriffen N des Transversalfilters TF nur langsam freigegeben werden und der Entzerrer während dieses Freigabevorgangs konvergieren kann.
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Anstatt die Wirksamkeit aller Nebenabgriffe N gemeinsam zu steuern, ist es auch möglich und je nach Schaltungstechnik vorteilhaft, die Nebenabgriffe N einzeln oder in Gruppen nacheinander wirksam werden zu lassen. Dabei kann dann gegebenenfalls auch auf eine graduelle Zuschaltung der jeweiligen Abgriffe zu Gunsten einer abrupten Zuschaltung verzichtet werden.
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Das vorstehend erwähnte Aufteilen in solche Gruppen hat sich bewährt bei einem adaptiven Entzerrer für Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM). Beispiele hierfür sind in den Fig. 4 und 5 angegeben, wobei Fig. 4 in zusammengefaßter und übersichtlicher Form wiederum eine als bekannt anzusehende Schaltung zeigt, während Fig. 5 die erfindungsgemäße Verwendung einer Akquistionsschaltung AS zeigt.
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Nachdem eine lineare Verzerrung des QAM-Signals im allgemeinen auch ein Nebensprechen zwischen den beiden Quadraturkanälen verursacht, besteht ein adaptiver Entzerrer für ein demoduliertes QAM-Signal nach Fig. 4 aus vier voneinander unabhängigen Transversalfiltern TF 1 bis TF 4, nämlich je eines für die Eigenkanalstörung TF 1 , TF 4 und je eines für das Nebensprechen vom Quadraturkanal TF 2, TF 3. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die beiden Haupabgriffe H 1 und H 2 von Kanal A und Kanal B über je eine eigene Verzögerungsleitung VL geführt. Aus Fig. 4 ist unmittelbar die Verknüpfung der Kanäle A und B zu erkennen, so daß also Kanal A zusätzlich über das Filter TF 1 bzw. der Kanal B zusätzlich über das Filter TF 2 mit dem Kanal A verknüpft ist. Auch ist der Ausgang für die Kanäle A und B jeweils an der Logik L zu erkennen.
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Gemäß Fig. 5 können nun diese vier Filter TF 1, TF 2, TF 3 und TF 4 mit einer entsprechenden Akquisitionsschaltung AS nacheinander durchgeschaltet werden. Als zweckmäßig erwiesen hat sich die Reihenfolge In-Phase-Filter Kanal A (TF 1), Quadratur-Filter Kanal B (TF 2), In- Phase-Filter Kanal B (TF 4), Quadratur-Filter Kanal A (TF 3). Der Ablauf der Aufschaltung kann nach einem vorgegebenen Zeitplan erfolgen. Dieser Zeitplan muß dann so ausgelegt sein, daß der Entzerrer auch unter ungünstigsten Bedingungen konvergiert. Das hat zur Folge, daß bei weniger ungünstigen Bedingungen eine unnötig große Zeit verstreicht, bis alle Filter freigegeben sind. Die Zeit läßt sich verkürzen, wenn Kriterien für konvergierte Einzelfilter verfügbar sind. Ein solches Kriterium liefert beispielsweise die Augenöffnung am Entzerrerausgang. Wenn die Filter des ersten Kanals konvergiert haben, so ist dort ein "offenes Auge" festzustellen und der Konvergenzvorgang des zweiten Kanals kann eingeleitet werden. Das Signal "offenes Auge" kann in bekannter Weise über die Logik und einen höher auflösenden A/D-Wandler gewonnen werden.
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Zusammenfassend haben also die vorstehend beschriebenen Schaltungen folgende Vorteile. Eine spezielle Akquisitionsschaltung beeinflußt die Wirksamkeit des Entzerrers und vermindert in der Akquisitionsphase die Verzerrung am Entzerrerausgang. Auf diese Weise ist die Erzeugung brauchbarer Korrektursignale für die Entzerrereinstellung gewährleistet.