NL8002479A - Werkwijze ter compensatie van faseverstoringen aan de ontvangstzijde van een gegevenstransmissiekanaal. - Google Patents

Description

, . S' *

803156/ü/AA/VL

-1- #

Korte aanduiding: Werkwijze ter compensatie van f asever storingen aan de ontvangst zij de van een gegevenstransmissiekanaal

De uitvinding heeft betrekking op synchrone transmissie van gegevens over een transmissiekanaal met beperkte bandbreedte en betreft de eliminatie van verstoringen, die de oorzaak zijn van fouten bij de schatting van verzonden symbolen aan de ontvangstzijde en die de binaire 5 stroom beperken.

H. Uyquist heeft aangetoond, dat de transmissiesnelheid door een ideaal laagdoorlaatfilter geen twee informatiepulsen per hertz van de doorlaatband kan doorlaten en dat deze theoretische grens benaderd kan worden door een transmissiekanaal met globaal voor de informatie-impul-10 sen een soort laagdoorlaatfilter met progressieve afsnijding en een lineaire fasekarakteristiek. Omdat men een gegevenstransmissie met een verhoogde primaire stroom wil realiseren, wordt men daarom gedwongen enerzijds de transmissiesnelheid te verhogen door-, ten behoeve van de transmissie, de primaire gegevens te vervangen door meerwaardige symbolen en 15 anderzijds de koppelingskarakteristieken voor de transmissie in de vorm van een soort laagdoorlaatfilter met progressieve afsnijding en lineaire fasekarakteristiek te benaderen door een filterwijze gebruikmakend van een eventuele modulatie en een correctie van verstoringen die door de voor de transmissie beschikbare verbinding in de nuttige band optreden.

20 De mogelijkheden ter correctie van verstoringen binnen de nuttige band voor de transmissie zijn afhankelijk van het eventueel gebruik van een modulatie en de wijze waarop de vervanging van primaire gegevens door meerwaardige symbolen wordt ui tg e to er d.

Bij afwezigheid van de modulatie wordt deze correctie uitgevoerd 25 op de meerwaardige symbolen. Bij gebruik van een modulatie kan zij uit-gevoerd worden hetzij voor demodulatie van het van het transmissiekanaal ontvangen signaal, hetzij na demodulatie van de ontvangen meerwaardige symbolen.

De te verzenden reeks binaire gegevens wordt vervangen door hetzij 30 een reeks meerwaardige reële symbolen met kleinere strocmdichtheid, hetzij door een rij meerwaardige reële symbolenkoppels met kleinere stroomdichtheid, de tegelijkertijd over twee gescheiden wegen in kwadratuur verzonden worden. Het eerste geval komt in het bijzonder in transmissie- 80024 79 ê -2- systemen voor met een basisband of verkend met een amplitudemodulatie voor een enkele zijband of restband, terwijl het tweede geval zich voordoet bij de transmissie van gegevens met gebruik van een amplitudemodulatie van twee draaggolven in kwadratuur of een soort transmissie met 5 faseverschuivingen met vier of acht toestanden of een gecombineerde mo dulatie van fase en amplitude. Indien de correctie wordt uitgevoerd op de ontvangen symbolen, vindt zij plaats volgens het geval met één weg of met twee parallelle wegen in kwadratuur. Indien het gebruik van twee wegen in kwadratuur gegeven is, is het mogelijk de studie van het tweede 10 geval naar het eerste over te brengen onder beschouwing van een reëel symbolenkoppel zoals de reële en imaginaire delen van een complex symbool en vervanging in de geldende berekeningen voor het eerste geval van de reële grootheden door de complexe grootheden.

De in de nuttige band aanwezige verstoringen bestaan enerzijds uit 15 verstoringen in amplitude en van de groepspropagatietijd van het trans-missiekanaal waarvan de karakteristieken langzaam variëren en anderzijds uit faseruis, waarvan de karakteristieken vaak snelle variaties vertonen.

De correctie van de verstoringen in de amplitude en van de groepspropagatietijd van het transmissiekanaal bestaat uit de plaatsing van een 20 filter met in de nuttige band transmissiekarakteristieken die omgekeerd zijn aan die van het transmissiekanaal, waarbij in deze band een globale responsie met vlakke amplitude en lineaire fase wordt verkregen. Het is bekend daartoe zelfregelende lineaire afvlakinrichtingen te gebruiken met in de grondvorm een transversaal filter in het tijddomein volgens 25 K.E. KaJmann met coëfficiënten, die worden ingesteld cm een minimale fout tussen de ontvangen symbolen en hun exacte waarde of hun s chatting te geven. Deze afvlakinrichtingen passen zich automatisch aan aan de karakteristieken van het transmissiekanaal gedurende een leertijd waarbij de gegevensreeks vervangen wordt door een aan de ontvanger bekende test-30 reeks en daarna zich blijven aanpassen tijdens de transmissie van gegevens met de langzame variaties van de karakteristieken van het transmissiekanaal.

Een van de zelfxinstellende lineaire egaliseerinriehtingen van de soort als voornoemd en gebruikt voor een enkele weg na eventuele demodu-35 latie, bestaat uit een transversaal filter in het tijddomein, waarvan de tussenliggende vertragingslijn als intervaleenheidstijd de vertraging heeft die twee symbolen bij de zender scheidt, en waarvan de coëfficiënten constant ingesteld worden door regellussen voor het naar een 800 2 4 79 , & s -3- minimum brengen van de gemiddelde kwadratuur fout door middel van een gradiëntalgorithme bepaald door een lineaire differentievergelijking van de eerste orde met reële grootheden.

De voornoemde zelfinstellende lineaire egaliseerinrichting welke 5 wordt toegepast voor een enkele weg, heeft een complexe uitvoering voor twee wegen in kwadratuur. Deze complexe uitvoering laat zich af leiden door de overeenkomst "reëel complex" dat bekend is, en kan bestaan uit vier transversale filters in het tijddomein, die zijn opgesteld in een tralie, die twee aan twee dezelfde stellen coëfficiënten heeft en waarvan de 10 uitgangen in êên geval door middel van een aftrekker en in het andere geval door een opteller twee aan twee zijn gekoppeld. De regellussen, die bedoeld zijn cm de gemiddelde kwadratische fout te minimaliseren, werken volgens een gradiëntalgorithme bepaald door dezelfde lineaire differentievergelijking van de eerste orde maar met complexe grootheden.

15 Deze complexe uitvoering van de voornoemde zelfinstellende lineaire egaliseerinrichting wordt eveneens gebruikt bij het werken met een enkele weg in plaats van de basisuitvoering met een transversaal filter. Daartoe associeert men de enkele weg met een kwadratische weg waaraan men de Hilbert getransformeerde van het signaal van de enkele weg toevoert.

20 De faseverstoring is van relatief belang met betrekking tot de transmissiecapaciteit. In het bijzonder in een telefonienetwerk treedt zij op met een niveau dat niet hinderlijk is voor conversatie of voor gegevenstransmissie met kleine doorstroming (1200 bit/s) maar zij wordt problematisch voor gegevenstransmissies met grote doorstroming (9600 bit/s).

25 Zij kan uit verschillende componenten bestaan: - frequentieverschuiving ten gevolge van bij voorbeeld modulatie en demodulatie, waarbij de draaggolven niet vergrendeld zijn, - een constante fase-afwijking, - een periodieke fase-afwijking met de frequentie van de netaansluiting 30 of haar harmonische, die in het bijzonder optreedt bij gebruik van bovenleidingen, - en een willekeurige faseverschuiving met lage frequentie ten opzichte van de grootte van de kanaalband.

De faseverstoringen kunnen beschouwd worden als afkomstig van 35 variaties in de karakteristieken van het transmissiekanaal. Zij kunnen echter, met uitzondering van een continue componenten of laagfrequente componenten, niet geëlimineerd worden met de lineaire zelfinstellende egaliseerinrichting en die gebruikt worden ter correctie van de verstoringen enn ? a 70 ê -It- in de amplitude en de groepspropagatietijd van het transmissiekanaal, omdat die een zeer trage convergentiesnelheid hehben. In feite benodigt de voomoemde correctie zelfinstellende egaliseerinrichtingen met een lange impulsresponsie ten opzichte van die van het transmissiekanaal, 5 hetgeen rekening houdend met de transmissiesnelheid een groot aantal coëfficiënten met zich mee brengt. De convergentiesnelheid van een lineaire zelfinstellende egaliseerinrichting is echter om stabiliteitsredenen des te langzamer naarmate het aantal coëfficiënten groter is. Zij is bij een eerste benadering omgekeerd evenredig met het aantal coëfficiënten.

10 Daarom kan eliminatie van fasever storingen en verstoringen in het algemeen toegevoegd worden aan de snelle variaties van het transmissiekanaal met behulp van complementaire correctieketens.

Het is bij voorbeeld bekend aan de ontvangstzijde tussen een lange lineaire zelfinstellende egaliseerinrichting en een beslissingsketen, 15 die een schatting van uitgezonden symbolen levert, een korte lineaire zelfinstellende egaliseerinrichting te plaatsen met een enkele coëfficiënt. Het is eveneens bekend aan de ontvangstzijde van een dransmissie-lijn voor numerieke gegevens met amplitudemodulatie met twee traaggolven in kwadratuur, achter de demodulator een lange lineaire zelfinstellende 20 egaliseerinrichting te plaatsen gevolgd door een zelfinstellende complexe faseverschuiver waarvan de faseversChuivingshoek wordt ingesteld cm de gemiddelde kwadratische fout te minimaliseren volgens een algorithme die evenals die van de egaliseerinrichting bepaald wordt door een lineaire differentievergelijking van de eerste orde met complexe grootheden.

25 De werking van deze twee opstellingen is niet bevredigend cmdat men in de praktijk te maken krijgt met frequentie-afwijkingen, zodat de complementaire correctieketens niet in staat zijn cm te volgen. Men heeft ook reeds voorgesteld deze opstellingen te verbeteren door in het eerste geval ketens toe te voegen waarmee de coëfficiënten van de lange lineaire 30 zelfinstellende egaliseerinrichting te vermenigvuldigen zijn met de coëfficiënt van de korte zelfinstellende lineaire egaliseerinrichting op een wijze waarbij de amplitude van de correcties geëist door deze laatste beperkt worden, hetgeen echter een groot aantal berekeningen noodzakelijk maakt en in het tweede geval door voor de lange zelfinstellende complexe 35 lineaire egaliseerinrichting een tweede zelfinstellende complexe faseverschuiver te plaatsen, die steeds is opgencmen tussen een faseregellus van de eerste orde, waarvan de faseversChuivingshoek wordt ingesteld cm 800 24 79 » * -5- Λ de gemiddelde kwadratische fout aan de uitgang van de egaliseerinriehting te minimaliseren, waarbij de verbetering echter in het bijzonder bij een belangrijke frequentie-afwijking niet voldoende is.

De uitvinding heeft ten doel een betere correctie voor fase-5 verstoringen en in het bijzonder verstoringen ten gevolge van frequentie-afwijkingen te verschaffen, waarbij de kwaliteit of de doorstroming van een synchroon transmissiekanaal met gegevens in een gestoorde omgeving, zoals een geschakeld telefonienetwerk, verhoogd wordt.

De uitvinding gaat uit van een werkwijze ter compensatie van fase-10 verstoringen aan de ontvangstzijde van een gegevenstransmissiekanaal met een moduLatieritme 1/ΔΤ en met een beslissingsketen die een schatting van de uitgezonden symbolen levert. De werkwijze volgens de uitvinding bestaat in vermenigvuldiging van ontvangen symbolen, die in complexe vorm gebracht zijn met een fase- en kwadratuur componenten, met een ccm-15 plexe coëfficiënt alvorens hen naar de beslissingsketen te voeren, waarbij deze complexe coëfficiënt wordt bepaald door een relatie van de vorm: + co

V

%+1 ®k ~ y? λ j ek-j ^k-j j = 0 20 waarin: gk+i de complexe coëfficiënt is waarmee het ontvangen symbool vermenigvuldigd zal worden op het moment (K+1) Δτ + tQ, waarbij tQ de oor-sprongtijd aan de ontvangstzijde is, g de complexe coëfficiënt is waarmee het ontvangen symbool y. op het j& 25 moment K. Δ T + t vermenigvuldigd is, . . . ^ +eo.

j een variabele index van - 0 tot is, e, . een foutsignaal is van de verschillen tussen het symbool, dat ont-k··· j vangen is en aan de beslissingsketen op het moment (k-j) ΔΤ + tQ is aangelegd, en haar schatting door de beslissingsketen, 30 y* . de geconjugeerde is van het ontvangen symbool y. . op het moment k-j k—j (k-j) Δ T + t ; en - positieve reële coëfficiënten ongelijk nul zijn.

Bij voorkeur worden de ontvangen symbolen afgegeven door een lange zelfinstellende complexe lineaire egaliseerinriehting, die de ver-35 storingen in de amplitude en de groepspropagatietijd door het kanaal ten gevolge van de transmissie corrigeert, en waarvan de zelfinstelling plaats vindt met behulp van een foutsignaal overeenkomend met verschillen die 800 24 79 g -6- "bestaan tussen de naar de beslissingsketen gevoerde symbolen en de schattingen die door deze laatste gemaakt -worden, welke verschillen vermenigvuldigd worden met de geconjugeerde van de complexe coëfficiënt,

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening: 5 Fig. 1 toont een algemeen schema van een synchrone transmissie- inriehting voor gegevens met amplitudemodulatie met twee draaggolven in kwadratuur; fig, 2 toont het schema van een elementaire lineaire egaliseer- 4» inrichting; 10 fig. 3 toont het schema van een complexe lineaire egaliseerinrich- ting; fig. h detailleert de verstoringscorrectieketen uit fig. 1; fig. 5 toont een reductieketen voor faseverstoringen die bruikbaar is in de verstoringscorrectieketen van fig. U en gebruik maakt van de 15 werkwijze volgens de uitvinding.

Hierna wordt het gebruik van de werkwijze volgens de uitvinding voor een synchrone transmissie-inrichting voor gegevens met amplitudemodulatie met twee draaggolven in kwadratuur (QAM) beschreven.

Fig. 1 heeft ten doel de uitvinding in een dergelijk systeem te 20 plaatsen. Zij toont een algemeen schema van een synchrone transmissie-inrichting voor gegevens gebruikmakend van de modulatiesoort QAM.

Men onderscheidt in fig. 1 een zendgedeelte 1, dat door middel van een transmissiekanaal 3 met een ontvangstgedeelte 2 is verbonden.

Het zendgedeelte heeft een binaire gegevensbron 10 gevolgd door 25 een versluierketen 11, een codeerketen 12, een vormingsfilter 13 en een modulator 1¾.

De bron 10 levert de uit te zenden binaire gegevens.

De versluierketen 11 geeft de sammodulo 2 van binaire gegevens van de bron 10 met een pseudo-willekeurige binaire reeks met dezelfde door-30 stroming. Zoals bekend uniformeert zij de amplituden van de lijnen van het frequentiespectrum van de binaire gegevens, hetgeen onder andere de terugwinning van het ritme aan de ontvangstzijde vergemakkelijkt.

De codeerketen 12 zet de binaire gegevens cm in complexe symbolen met lagere doorstroming. In het geval van QAM modulatie 16 kan een com-35 plex symbool vier amplitudeniveaus innemen en vier verschillende fase-niveaus, en komt het overeen met een binair woord met U bits hetgeen het mogelijk maakt cm een doorstroming van symbolen of een modulatiesnelheid te verkrijgen die vier keer zo laag is als de binaire doorstroming.

8002479 * λ -7- #

De codeerketen 12 heeft twee uitgangen, waarop parallel de faseeomponent en de kwadratuur ccmponent van de symbolen beschikbaar zijn.

Het vormingsfilter 13 bestaat uit twee parallelle filters, die de componenten van de symbolen verwerken en hun frequentiespectrum overeen-5 komstig de kriteria van H. Hyquist begrenzen. Deze filters hebben bij voorbeeld een verhoogde cosinuskarakteristiek.

De modulator 1¾ is een modulator met twee draaggolven in kwadratuur.

Het ontvangt de twee gefilterde componenten S'^ en S’ en twee kwadra-tuurversies van een zenddraaggolf £»c· Aan haar uitgang verschijnt een 10 signaal e (t) gevormd door de som van de produkten van de componenten van de symbolen door de twee kwadratuuryersies van de zenddraaggolf.

Een niet getoond laagdoorlaatfilter wordt vaak tussen de modulator 1U en het transmissiekanaal opgencmen om de band van het uitgezonden signaal tot die van het transmissiekanaal 3 te beperken.

15

Het ontvangstgedeelte 2 heeft een demodulator 20 gevolgd door een verstoringscorrectieketen 21, een decodeerketen 22 en een ontsluier-keten 23. Zij heeft bovendien een periode-terugwinningsketen 2U, die met haar ingangen aan de uitgangen van de demodulator 20 is verbonden en waarvan de uitgangen met de verstoringscorrectie-inrichting 21, met de 20 ...

decodeerketen 22 en met de ontsluierketen 23 zijn verbonden.

De demodulator 20, vaak vooraf gegaan door een de band van het ingangssignaal van het ontvangstgedeelte beperkend filter, is een demodulator met twee draaggolven in kwadratuur. Het ontvangt enerzijds het signaal r (t) afkomstig van het transmissiekanaal en anderzijds twee 25 kwadratuurversies van een ontvangstdraaggolf met dezelfde periode (o ^ als de zenderdraaggolf. De ontvangerdraaggolf is niet met de zenderdraag- golf vergrendeld en vertoont ten opzichte van deze laatste een met de tijd variërende faseverschuiving θ^. De demodulator 20 levert op elk van de uitgangen twee gedemoduleerde signalen, waarvan de ene x’ (t) in fase 30 is en de ander x'’ (t) in kwadratuur is.

De periodeterugwinningsketen 2h herwint de periode h^ (t) van de verzonden symbolen of de modulatiesnelheid, dat als kloksignaal dient voor de verstoringscorrectie-inriehting 21. Het geeft eveneens door vermenigvuldiging van de periode hp (t) de binaire gegevens. In het be-35 ά schouwde voorbeeld, waar het zendvormingsfliter 13 een verhoogde cosmus-vorm heeft, werkt de periodeterugwinningsketen uitgaande van een lijn met de halve frequentie van de modulatiesnelheid in het gedemoduleerde signaal.

De verstoringscorrectie-inrichting 21, die later gedetailleerd zal 800 2 4 79 -8- worden, elimineert van de gedemoduleerde signalen x'(t) en x,f(t) enerzijds de lineaire verstoringen in de amplitude en de groepspropagatie-tijd geïntroduceerd door het transmissiekanaal en anderzijds de fase-verstoringen zonder de frequentie-af wijking en de faseverschuiving ten 5 gevolge van. het feit, dat de draaggolven van de zender en van de ontvanger niet onderling vergrendeld zijn.

De decodeerketen 22 vertaalt binair de symbolen die het door de verstoringscorrectie-inrichting 21 aangeboden krijgt. Het ontvangt daartoe twee kloksignalen, waarvan de een de zendfrequentie van de symbolen 10 heeft en de ander de zendfrequentie van de binaire gegevens heeft.

De ontsluierketen 23 maakt het terugvinden aan de ontvangstzijde mogelijk de aan de zendzijde door de gegevensbron 10 afgegeven binaire gegevens terug te winnen.

Met uitzondering van de verstoringscorrectie-inrichting zullen 15 de verschillende genoemde ketens niet gedetailleerd worden, omdat zij geen deel uitmaken van de uitvinding en het onderwerp zijn van een aantal artikelen. Hierbij kan bij voorbeeld verwezen worden naar het boek "Principles of data canmunication" van Lucky (R.W), Salz (J.) en Weldon (E.J.) bij Mc GRAW-HILL 1968.

20 Alvorens de correctieketen (21 in fig. 1) te beschrijven is het nuttig de voornaamste eigenschappen van deze egaliseerinrichtingen in herinnering te brengen.

De complexe lineaire egaliseerinrichting is de versie voor twee wegen in kwadratuur van de elementaire lineaire egaliseerinrichting met 25 één weg gevormd door een transversaalfilter in het tijddcmein en met beheerste gewogen coëfficiënten. Dit laatste is onderwerp van een aantal artikelen in het bijzonder die van Lucky (R.W) getiteld: "Automatic equalization for digital communication" en "Techniques for adaptive equalization of digital communication system" in B.S.T.J.

30 (April 65) M* no. pp 5^7-5^8 et (Februari 1966) U5 no. 2 pp 255-286.

Het is getoond in fig. 2 en geplaatst tussen een bemonsteraar 25, die in het ritme 1/ΔΤ werkt en monsters x^ ^ afgeeft, en een beslissings-keten k6 gevormd door een detectieketen met drempels, die de monsters y^ van het geëgaliseerde signaal ontvangt en een schatting a^ van de 35 overeenkomstige symbolen afgeeft. Het bestaat uit: - een tussengeschakelde vertragingslijn ij-T met een eenheidstijdinterval ΔΤ, die de te egaliseren monsters x^. ^ ontvangt, 800 2 4 79 4 • «. -9- 1 Ο Ώ.

- vermenigvuldigers die met weegcoëfficiënten h^,..,!^,.., h inwerken op monsters x^ x^,..., die beschikbaar zijn op de ingang, de aftakkingen en de uitgang van de vertragingslijn 479 - een sommator 4-9, die de scrn vormt van de gewogen monsters en de monsters 5 y, van het geëgaliseerde signaal afgeeft - en niet getoonde regellussen, die de weegcoëfficiënten bepalen.

De monsters y, van het uitgangssignaal worden gedefinieerd als £ functie van de monsters x^. x^.,... x^.+n van het ingangssignaal door de relatie 1° jrk- y. vW (1) j = - n

Deze relatie toont, dat de reeks coëfficiënten h^ de discrete impulsresponsie van de egaliseerinrichting op het moment k Δ T definieert.

Het is gebruikelijk het in een verkorte vectoriële vorm te brengen door ^ · met de eenkoloms matrix geassocieerd met de vector toe te wijzen 15 waarvan de componenten de monsters van het ingangssignaal zijn die zijn opgeslagen in de vertragingslijn bj op het moment kdï en waarvan de getransporteerde X^. gevormd wordt door ί = [Vl1 · * *1 V * · ‘» \-nJ _^ 2Q en door aan de matrix met één kolom toe te kennen die geassocieerd is met een vector en waarvan de componenten de weegcoëfficiënten zijn op hetzelfde moment en waarvan de getransporteerde gevormd wordt door ^t Γ. 1 ,0 ,-n!

Hk β [V * *'» ' * *’ h kj

De scalaire grootheid y bedraagt: 25 K-K (2)·

De zelfinstelling wordt gevormd door in de loop der tijd de weegcoëfficiënten te wijzigen, dat wil zeggen wijziging van de componenten van de vector H op een wijze waarbij de verschillen tussen het geëgaliseerde signaal y^ en haar waarde a^ geschat door de beslissingsketen of haar 30 exacte waarde a^ indien het van de ontvanger bekend is geminimaliseerd worden. Daartoe voert men een leerproces uit op de vector H in het ritme 1/ΔΤ volgens een algorithme gedefinieerd door een lineaire differentievergelijking· van de eerste orde. Een van de meest gebruikte algorithmen, bekend onder de naarn van gradiëntalgorithme, wordt gedefini-35 eerd door de vectoriële vergelijking: 8002479 -10- f \+1 = ^ ^

De asterisk geeft bij afspraak aan, dat het een complexe geconjugeerde term betreft. M· is een positieve constante en is een verhogings-stap en “ \ is een foutfunctie.

5 Voor verdere details over deze algoritbmen wordt verwezen naar het artikel van Macchi (C.), Jouannaud (J.R.) en Macchi (0.) getiteld "Rêcepteurs adaptatifs pour transmissions de donnies" in 30, no. 9-109 1975 pg- 311-330.

De complexe lineaire egaliseerinrichting realiseert op een ccm-10 plex signaal, dat wil zeggen op twee beschouwde onafhankelijke reële signalen zoals de reële en imaginaire gedeelten van een complex signaal, dezelfde bewerking als de voornoemde lineaire egaliseerinrichting op een reëel signaal. Het heeft twee ingangen en twee parallelle uitgangen.

Het is getoond in fig. 3 en wordt voorafgegaan door een dubbele be-15 monsteraar 50 en gevolgd door een dubbele beslissingsketen 51·

De dubbele bemonsteraar werkt in het ritme 1/ΔΤ en geeft parallel monsters x'^ ^ en xr^ van twee onafhankelijke ingangssignalen af.

De beslissingsketen 51 levert parallel schattingen a’^ en a' van monsters y' en y' ' , die zijn afgegeven door de complexe lineaire 20 egaliseerinrichting op haar twee parallelle uitgangen.

De ccmplexe lineaire egaliseerinrichting wordt gevormd door vier elementaire lineaire egaliseerinrichtingen 52, 53, 5^· en 55 en twee sommators 56 en 57· De elementaire egaliseerinrichtingen 52, 53, 5^ en 55 hebben gelijke vertragingslijnen. Zij hebben twee aan twee 52 en 55s 25 respectievelijk 53 en 5^ hetzelfde stel coëfficiënten H* respectievelijk H". De ingangen van de elementaire egaliseerinrichtingen 52 en 53 zijn parallel verbonden en ontvangen de monsters x'^ Hetzelfde geldt voor de elementaire egaliseerinrichtingen 5h en 55 die de monsters χ,,1ε_ι ontvangen. De uitgangen van de elementaire egaliseerinrichtingen 53 en 55 30 zijn verbonden met de sammator 57, die signalen samenvoegt en aan de uitgang de monsters y*levert. De sammator 56 is met een optellende ingang met de elementaire egaliseerinrichting 52 verbonden en is met een aftrekkende ingang met de elementaire egaliseerinrichting 5^+ verbonden en levert aan de uitgang monsters y’^· 35 Met gebruik van de voorgaande notaties voor de elementaire line aire egaliseerinrichting kan men de monsters y'^ en y1 van de uitgangssignalen uitdrukken door middel van de relaties: 800 24 79 -11- r t * *fc y". = H', . X", + H’' . X' J k k k k k is per definitie de vector, waarvan de componenten zijn x'k 1»..., x'^,..., χ'^.+η en X’ ^ de vector, waarvan de componenten zijn

C γί I <yl? -tr I I

5 X £_!»···,* t»···» x k+n’

En door gebruik van complexe notaties: yk “ y't + 1 y"i ^=ϊ?1 + ΐ5?'1 V?'k+iï”k 10 verkrijgt men: yk = ?k-\

Deze relatie is de complexe versie van de relatie (2).

De "reële-complexe" analogie tussen de elementaire lineaire egaliseerinrichting en de complexe lineaire egaliseerinrichting wordt gevonden 15 op het niveau van de algorithmen gebruikt voor de zelfinstelling van de coëfficiënten. Het algorithme van de gradiënt wordt gedefinieerd door een lineaire differentievergelijking van de eerste orde in dezelfde vorm als vergelijking (3) maar met complexe grootheden.

Hk+1 = ^ (½ ” V X k ^ 20 waarin een complexe term is, gedefinieerd door: a = a\ + i V \ ns. k k die, zoals in het geval van de elementaire lineaire egaliseerinrichting, vervangen kan worden door de exacte waarde a^ wanneer zij aan de ont-vangstzijde bekend is en waarbij de asterisk aangeeft dat het de gecon-25 jugeerde complexe term betreft.

Voor meer details over de complexe zelfinstellende lineaire egaliseer inrichtingen, hun zelfinstellende algorithmen en de rechtvaardiging van hun gebruik voor de egalisatie van twee onafhankelijke wegen in kwadratuur verkregen door hetzij een amplitudemodulatie met twee draag-30 golven in kwadratuur hetzij door gelijktijdige verwerking van het reële signaal en haar Hilbert getransformeerde wordt in het bijzonder verwezen naar het voornoemde artikel van Macchi (C), Jouannaud (J.P.) en Macchi (0.).

Er wordt nu teruggekeerd tot de verstoringscorrectie-inrichting 21 800 24 79 -12- ê • van fig. 1, waarvan een uitvoeringsvorm in fig. U is getoond voorafgegaan door een dubbele bemonsteraar 30 en gevolgd door een dubbele beslissingsketen 33. Men onderscheidt in deze figuur tussen de dubbele bemonsteraar 30 de dubbele beslissingsketen 33, een lange zelfinstellende 5 complexe lineaire egaliseerinrichting 31 gevolgd door een reductieketen voor faseverstoringen 32.

De dubbele numerieke bemonsteraar 30 ontvangt op haar twee onafhankelijke ingangswegen gedemoduleerde signalen x'(t) en x'*(t) afkomstig van de synchrone demodulator (20 in fig. 1) en levert monsterkoppels 10 x'k i en x' in een ritme 1/ΔΤ gelijk aan de modulatiesnelheid h^(t) onderbroken door de periodeterugwinningsketen (2h in fig. 1).

De lange zelfinstellende complexe lineaire egaliseerinrichting 31 corrigeert de lineaire verstoringen in de amplitude en de groepspropa-gatietijd geïntroduceerd in het transmissiekanaal en levert monsters 15 y'k en y'van geëgaliseerde signalen, die met de complexe notaties als gebruik in de voorgaande herinnerende theorie over de complexe lineaire egaliseerinrichtingen geschreven kunnen worden als: y* = t · %

De reductieketen voor faseverstoringen 32 vermenigvuldigt het 20 complexe signaal y, die het van de lange zelfinstellende complexe line-aire egaliseerinrichting 31 ontvangt met een complexe coëfficiënt gfc.

De monsterkoppels v'^ en v'’ die het levert kunnen geschreven worden als: yk = v'fc + iv"lc.gkyk = gk^ .

25 De beslissingsketen 33 gevormd door twee enkele ketens 38 en 39 levert de geschatte componenten a'^ en a' van het complexe symbool, dat is afgegeven in responsie op de componenten v' en ν’’ van het ccm- K i£ plexe symbool dat ontvangen en verwerkt is door de verstoringscorrectie- keten. In deze gehele beschrijving kruinen de geschatte componenten a' en 30 ^ * a’ vervangen worden door de componenten a'^. en a' van het afgegeven symbool wanneer zij aan de ontvangstzijde bekend zijn zoals in werkelijkheid het geval is gedurende de leertijd voorafgaand aan de effectieve transmissie van gegevens.

De lange zelfinstellende complexe lineaire egaliseerinrichting 31 35 is in fig. k gedetailleerd in blok 3¼ met vier elementaire egaliseerinrichtingen en in een blok 35, die schematisch de regelketens toont, die de zelfinstelling van de coëfficiënten van de elementaire egaliseer- 800 2 4 79 0 -13- inrichtingen Ter zorgt. De ophouw en de verbindingen van de blok 35 zijn met bekende technieken uitgevoerd uitgaande van het gebruikte algorithme voor de zelfinstelling van de coëfficiënten. De zelfinstelling van de coëfficiënten vindt plaats door minimalisering van een foutsignaal ge-5 definieerd door de verschillen tussen de ontvangen symbolen v^, die zijn toegevoerd aan de beslissingsketen 33, en de geschatte symbolen a^ die door deze laatste geleverd zijn. Dit algorithme kan een gradiëntalgorithme zijn en kan een lineaire vergelijking zijn met verschillen van de eerste orde in de vorm: 10 of bij voorkeur in de vorm:

\+i = V

In dit laatste geval vereist het gebruik van het algorithme de verbinding van de ingang van de blok 35 met niet alleen de uitgang van 15 de beslissingsketen 33 maar eveneens met de keten 37, die de complexe coëfficiënt g, levert van de reductieketen voor de faseverstoringen 32. j£

Daarentegen maakt dit het mogelijk, door vermenigvuldiging van het foutsignaal met de geconjugeerde van de caaplexe coëfficiënt g^, voor de regeling van de coëfficiënten Van de lange zelfinstellende complexe line-20 aire egaliseerinrichting 31 niet de door de reductieketen voor de fase-verstoringen 32 gegeven correcties in beschouwing te nemen en dientengevolge de werking van de lange zelfinstellende complexe lineaire egaliseerinrichting 37 en van de reductieketen voor de faseverstoring 32 te decorreieren.

25 De laatste vergelijking kan eveneens geschreven worden in de vorm: -Λ-"· + als | g^ ongeveer 1 is, hetgeen leidt tot een andere realisatie van het blok 35 en vervanging van het signaal v aan haar ingang door het signaal 30 y^. De reductieketen voor de f asever storingen 32 wordt gevormd door een ccmplexe vermenigvuldiger 36 en een regelketen 37» die haar complexe coëfficiënt g^ geeft door gebruik van een algorithme gedefinieerd door de lineaire differentievergelijking yan de vorm: + co 35 sk+1 = gk - Xj Vf y*-j w i = o 80024 79 -ΐΐμ- Λ met ek-j ” Vk-j ” \-j in welke de termen λ . reële positieve constanten ongelijk nul zijn.

De faseruis, die de reductieketen voor de fas ever storingen 32 moet 5 corrigeren kan worden uitgedrukt door de relatie: θ. = Θ + 2 tf f, k Δ T + ot sin (2 1Γ f ΚΔΤ + β) k o d g Θ is een constante f as evers chui ving, 9 f^ is de frequentie-afwijking, 2a is de piek-piekamplitude van de fasecomponent, 10 fg is de frequentie van de fasecomponent, β is de fase aan de oorsprong van de fasecomponent.

Ter verkrijging van de canplexe coëfficiënt g van de reductie- l£ keten voor de faseverstoringen 32, is de constante faseverschuiving een positiefout, is de frequentie-afwijking een snelheidsfout en de fase-15 component een responsiefout op het harmonische ingangssignaal. Het is dus noodzakelijk voor de opheffing van de frequentie-afwijking dat de regeling tenminste klasse 2 moet zijn en voor het opheffen van fasecomponent dat het een grote open-lusversterking heeft voor de ccmponentfrequentie. Deze regeling wordt gedefinieerd door een lineaire differentievergelijking 20 van tenminste de tweede orde in de vorm:

CO

sk+1 = sk “ ^ j ^sk-j " mk_. ^ j = 0 waarin de coëfficiënten λ . positieve reële constanten ongelijk nul zijn 1 ^ waarin de term- de exacte waarde van de complexe coëfficiënt is waar- “k-j mee het ontvangen symbool y, . vermenigvuldigd moet worden cm geen fout k-j 25 aan de ingang van de beslissingsketen te krijgen: yk-j “ \-j “k-j

De fout van de waarde van de complexe coëfficiënt laat zich, een keer vermenigvuldigen met het ontvangen symbool y^, schrijven als: (% - -¾-> * \ - \* \ 30 waaruit: / 1_ \ _ ek _ 1_ ± (8k ‘ 'l^f ’e*.

De termen 1 /1 y^l ^ kunnen vervangen worden door de temen 1/ J p 80024 79 0 -15- cmdat de fout van de modulus van de ontvangen symbolen aan de uitgang van de lange zelfinstellende complexe lineaire egaliseerinrichting klein is ten opzichte van de fasefout. De termen 1/ja^ |2 hebben een veel snellere variatie dan de fout (g^ - —— ). Indien de aan de zendzijde ge- 5 bruikte versluiering bekend is, betreffen zij een kort tijdinterval ten opzichte van de variatiesnelheid van de fout - - tot een gemiddelde constante waarde zodat men het kan meenemen in de coëfficiënten λ, die worden:

CO

Sk+1 = sk “ ^> A’j ek_j yk-j j = 0 10 men gebruikt bij voorkeur een algoritbme van de vorm: + *=30

Sk+1 = Sk - ^ 1 ek yk “ ^ 2 ek-j yk-j

j = O

waarbij λ'0 = ^ + ^2» = V2 als j ^ 1

De verschillende coëfficiënten ^ en worden de in de regel-15 techniek bekende wijze bepaald door middel van z-transformaties van de lineair e di ffer ent i everg eli j king en:

+ OO

yk+1 = yk - ^1 \ - ^2

j = O

waarbij een faseregeling verkregen wordt, waarvan het gedrag effectief van de tweede orde (klasse 2) en waarvan de open-lusversterking bij de 20 componentfrequentie hoog moet zijn.

Fig. 5 toont in detail een uitvoeringsvorm van de reduetieketen voor de faseverstoringen 32 als getoond in fig. U. Deze heeft een complexe vermenigvuldiger 36 met twee complexe ingangen gevormd door vier elementaire vermenigvuldigers 100, 101, 102, 103 en twee sommators 10U en 25 105 met twee ingangen waarvan de een, 10U, een aftrekingang heeft.

Deze complexe vermenigvuldiger ontvangt op een eerste ingang het complexe signaal y' + iy£.' afkomstig van de lange zelf instellende complexe lineaire egaliseerinrichting (31 in fig. U) en op de tweede ingang de complexe coëfficiënt g' + i gM en levert aan de uitgang een complex 30 signaal onn9 k 70 -16- t

vk + 1 vk = (yk + 1 Φ ^gk + igiP

Het reële gedeelte g'^ van de complexe coëfficiënt wordt gegeven door een regelketen i+0. Deze heeft aan de ingang twee vermenigvuldigers 106 en 107, die met hun uitgangen via een scmmator 108 verbonden zijn met 5 een numeriek filter Ui, en levert met een numerieke integratielus b2 het signaal g'^.

De vermenigvuldiger 106 met twee ingangen waarvan de een met de ingang van de reductieketen voor de faseverstoringen verbonden waar het signaal y” beschikbaar is en waarvan de ander met de uitgang van een somma-10 tor 110 met twee ingangen is verbonden, waarvan de optellende ingang met een ingang van de drempelketen 39 van de beslissingsketen (33 in fig. k) is verbonden, waarop het signaal v" beschikbaar is en waarvan de aftrek-kende ingang met de uitgang van dezelfde drempelketen 39 is verbonden, waarop de component a"^ van het geschatte symbool beschikbaar is.

15 Hetlevrert een signaal: (Tk-®k)yk

De vermenigvuldiger 107 met twee ingangen, waarvan de een met de ingang van de de reductieketen voor de faseverstoringen is verbonden waarop het signaal y^ beschikbaar is en waarvan de ander met de uitgang van 20 een sommator 111 met twee ingangen is verbonden, waarvan de optellende ingang met de ingang van de drempelketen 38 van de beslissingsketen (33 in fig. ^-) verbonden is waarop het signaal v'^ beschikbaar is en waarvan de aftrekkende ingang met de uitgang van dezelfde drempelketen 38 verbonden is en waarop de component a'k van het geschatte symbool beschik-25 baar is.

Het geeft een signaal: (T'k - *'*> y,k

De sommator 108 heeft twee optellende ingangen, die met de uitgangen van de vermenigvuldigers 106 en 107 verbonden zijn. Hij geeft een 30 signaal: (Tk “ yk + ^T'k“ y’k dat te schrijven is ^

He (vt - y y* of ook

Ee (ek yk} 35 Het numerieke filter Ui heeft twee aan haar uitgang in een somma tor 109 samenkomende parallelle takken. Een der takken heeft een omkerende 800 24 79 -17- versterker 112, die het daar doorlopend signaal met een coëfficiënt -beïnvloedt. De andere tak heeft een numerieke integratielns gevormd door een sommator 113 en een vertragingsketen 114, die een vertraging geeft gelijk aan ΔΤ overeenkomend met het tijdsinterval waarmee twee symbolen 5 aan de zendzijde gescheiden zijn, en een omkeerversterker 115, die het doorlopend signaal met een coëfficiënt - beïnvloedt. Hij geeft een uitgangssignaal:

+ CSO

- *1 Ee (ek Φ - S2 Ee (\-j ïfc-j) 3 - 0

De numerieke integratielus 42 heeft een sommator 116 en een var-10 tragingsketen 117 die een vertraging Δ T geeft. De lus geeft aan haar uitgang sn aan de sommatar 116 een signaal: + **> β^ι·«ϋ-*ι Ee(ek^)-^2 yj-j1 (5) 3 = 0

Het imaginaire deel g"^ van de complexe coëfficiënt van de reduc- tieketen voor de faseverstoringen wordt verkregen door middel van een 15 regelketen 50, die is uitgevoerd als de regelketen 40. Deze regelketen 50 heeft aan haar ingang twee vermenigvuldigers 126 en 127, die met hun uitgangen via een sommator 128 verbonden zijn met een numeriek filter 51, die via een numerieke integratielus 52 het signaal g" afgeeft.

De vermenigvuldiger 126 heeft twee ingangen, waarvan de een met 20 de ingang van de reductieketen voor de faseverstoringen is verbonden, waarop het signaal y" beschikbaar is, en waarvan de andere ingang met K> de uitgang van de sommator 111 verbonden is waarop het signaal v' - a' beschikbaar is. Hij geeft aan de uitgang het signaal: j£ i£ (V'k - fk) y"k 25 De vermenigvuldiger 127 heeft twee ingangen, waarvan de een met de ingang van de reductieketen voor de faseverstoringen is verbonden en waarop het signaal y'^ beschikbaar is en waarvan de andere met de uitgang van de sommator 110 verbonden is waarop het signaal v"^ - a"^ beschikbaar is. Hij geeft aan de uitgang het signaal: 30 (v\ - J\

De sommator 128 heeft twee ingangen, waarvan de optellende met de uitgang van de vermenigvuldiger 127 verbonden is en waarvan de aftrekkende 800 2 4 79 -18- § met de uitgang van de vermenigvuldiger 126 verbonden is. Hij geeft aan de uitgang een signaal: (v"t - a"k) y'k - (v'k - a’k) y"k dat te schrijven is als 111 5 of lm (¾ Γ* )

Het numerieke filter 51 heeft dezelfde uitvoering als het numerieke filter Ui en geeft aan de uitgang een signaal: + cao - *1 ^ y* > - *2 ^ (\-j ytj* j - o 10 De numerieke integratielus 52 is gelijk aan de numerieke integra- tielus k2. Zij geeft aan de uitgang van de scmmator een signaal g"k+,| af s die gedefinieerd wordt door de relatie: + e*3 «Vi = g,'k - *1 ^ (\ Φ - h / (\-j (6) 3 = 0

Deze relaties (5) en (6) kunnen tot een enkele gehergroepeerd wor-15 den en bepalen daarbij de complexe coëfficiënt gk+^: + <30 sk+1 = % “ ^1 ek yk “ ^2 ek-j yk-j j = 0

Het voorbeeld van de reductieketen voor de faseverstoringen is beschreven binnen het kader van een gegevenstransmissie met amplitudemodu-latie met twee draaggolven in kwadratuur en met voor de transmissie twee 20 gescheiden wegen in kwadratuur . Zij kan echter ook gebruikt worden voor een gegevenstransmissie over een enkele weg, waarbij de werkingsverge-lijkingen geldig blijven onder de conditie enerzijds de Hilbert getransformeerde van het signaal van de enkele weg te verkrijgen, het dan als het signaal van de weg in kwadratuur te beschouwen en aan het eind van 25 de bewerking opnieuw de Hilbert getransformeerde van het signaal van de weg in kwadratuur te nemen en het van het signaal van de enkele weg af te trekken en anderzijds in de diverse vergelijkingen het imaginaire gedeelte a"k van de geschatte symbolen te annuleren.

80024 79

Claims (3)

1. Werkwijze ter compensatie van fas ever storingen aan de ontvangst-zijde van een gegevenstransmissiekanaal werkend met een modulatieritme 1/ΔΤ en "bestaande aan de ontvangst zij de uit een beslissingsketen die uitgaande van de ontvangen symbolen een schatting van de verzonden symbolen 5 levert, met het kenmerk, dat de ontvangen symbolen in complexe vorm met hun fase- en kwadratuurcomponenten, alvorens naar de beslissingsketen gevoerd te worden vermenigvuldigd worden met een ccmplexe coëfficiënt gedefinieerd door een relatie van de vorm: + ea sk+1 ~ sk ~ ^'j ek-j yk-j j = 0 10 waarin gfc+1 de complexe coëfficiënt is waarmee het ontvangen symbool y^ op het moment (Κ+1)ΔΤ + Tq vermenigvuldigd zal worden, g de coëfficiënt is waarmee het ontvangen symbool y, op het moment J£ K. ΚΔΤ + TQ vermenigvuldigd is, 15. een variabele index van 0 tot +<« is, e, . een foutsignaal is afkomstig van het verschil tussen het ontvangen, •k—J naar de beslissingsketen gevoerde, symbool op het moment (k-j)AT + en haar schatting door de beslissingsketen is, y . de geconjugeerde is van het ontvangen symbool y . op het moment k-j k—j 20 (k-j)^T + T en o positieve reële constanten ongelijk nul zijn.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de complexe coëfficiënt wordt gedefinieerd door de relatie: + «fcfj % - *1 \ yk - X2 yk-j j = o 25 met ^ en ÏÏ reële constanten, die ongelijk nul zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 voor gegevenstransmissie met aan de ontvangstzijde voorafgaand aan de beslissingsketen een lange zelfinstel-lende complexe lineaire egaliseerinrichting, die de correctie van lineaire verstoringen in de amplitude en de groepspropagatietijd als gevolg van de 30 transmissie door het kanaal verzorgt, met het kenmerk, dat de zelfinstel-ling van de coëfficiënten van de lange zelfinstellende complexe lineaire 80024 79 -20- ê egaliseerinrichting plaats vindt met behulp van een foutsignaal afkomstig van verschillen tussen de naar de beslissingsketen gevoerde symbolen en de door deze laatste verkregen schattingen, vaarbij de verschillen met 5 de geconjugeerde van de complexe coëfficiënt vermenigvuldigd vorden. 80024 79