HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet der Datenübertragungskanal-Empfänger
und spezieller einen adaptiv abgeglichenen oder entzerrten Empfänger mit einem
verriegelnden Vergleicherschaltkreis zum kontinuierlichen Überwachen des Empfängerausgangssignals
zur Verbesserung der Entzerrung.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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"Kommunikation" oder "Datenaustausch" ist der Austausch von Gedanken, Meinungen,
Ideen und Information. Dies bedeutet gesellschaftliches Zusammenkommen, Ausführung von
Geschäften, Erziehung und Unterhaltung. Kommunikation kann viele Formen annehmen, wie
das gesprochene Wort, geschriebene Briefe oder Symbole. Obwohl Kommunikation von
Angesicht zu Angesicht oft wünschenswert ist, ist sie aufgrund geographischer Distanzen,
Zeitbeschränkungen und einem ständig zunehmenden Bedarf an höheren Mengen von
Information in der heutigen Gesellschaft häufig nicht möglich. Aus diesem Grund werden Information
oder Daten über Kommunikations"kanäle" mit Hilfe von "Signalen" gesandt.
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Ein Kommunikationskanal oder Datenaustauschkanal ist ein einzelner Weg für die
Übertragung eines elektrischen Signals, wie ein verdrilltes Drahtkabelpaar oder eine
Faseroptikleitung. Ein Signal ist eine physikalische Darstellung von Daten, wie elektrische Impulse, die
zur Darstellung von digitalen Logikpegeln verwendet werden.
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Signale werden in einer unglaublichen Vielzahl von Formen gesandt oder übertragen. Signale
werden z. B. zum Senden von Sprachinformation über eine Telephonleitung verwendet;
Modems verwenden Signale zum Übertragen von Daten zwischen Computern; Signale werden
ununterbrochen zwischen der CPU und einer Plattenspeichereinrichtung in einem Personal
Computer übertragen; und Signale, welche Bilder und Ton darstellen, werden von einer Fernsehkamera
vor Ort zu dem Fernseher im Wohnzimmer eines Zuschauers übertragen, der
Tausende Meilen entfernt sein könnte.
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Die Signalverzerrung oder Verschlechterung ist ein wesentliches Problem auf dem Gebiet
der Datenübertragung. Jeder reale Übertragungskanal hat Übertragungsmängel, einschließlich
verschiedene Arten von Rauschen und Störungen, die das Signal verzerren. Zum Beispiel
statisches Rauschen (aufgrund natürlicher elektrischer Störungen in der Atmosphäre) und
thermisches Rauschen (aufgrund der Zufallsbewegung der Elektronen in dem Kanal) sind bis
zu einem gewissen Grad in jedem Übertragungskanal vorhanden. Auch die Intersymbol-
Interferenz (eine Verschlechterung aufgrund von Signalen in verschiedenen Kanälen, die
einander stören) kann ein wesentliches Problem sein, insbesondere unter Berücksichtigung der
heutigen großen Mengen von Datenverkehr. Kurz gesagt gibt es viele Gründe, warum ein
Signal, das gesendet wird, nicht erkennbar sein kann, wenn es empfangen wird.
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Die Übertragungsmängel müssen korrigiert werden, damit das Signal, das empfangen wird,
gleich dem Signal ist, das gesendet wurde, und keine wertvolle Information verloren geht.
Diese Korrektur kann durch einen Prozeß, der als Abgleich oder Entzerrungs (equalization)
bekannt ist, durch den Empfänger durchgeführt werden.
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Die Entzerrung ist der Prozeß der Korrektur der Übertragungsmängel eines Kanals durch
Einführen von Netzwerken, welche die Dämpfung und Zeitverzögerungsprobleme in dem Signal
ausgleichen. Ein richtig abgeglichener oder entzerrter Übertragungskanal wird die
Wahrscheinlichkeit, ein präzises Signal (d. h. das Signal, das gesendet wurde) am Empfangsende
des Kommunikationsnetzes zu erhalten, wesentlich erhöhen. Ein "Entzerrer" ist eine
Einrichtung, die zur Durchführung der Entzerrung verwendet wird.
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Ein Filter kann als ein Entzerrer verwendet werden. Ferner kann ein Filter Mittel zum
Überwachen seiner eigenen Frequenzantwort-Kennlinie und Mittel zum Verändern seiner eigenen
Parameter durch eine geschlossene Schleife aufweisen, um eine optimale Entzerrung zu
erhalten. Solch ein selbsteinstellendes Filter wird "adaptives Filter" genannt und kann in einem
Kanalempfänger verwendet werden, um eine "adaptive Entzerrung" zu erreichen. Die
Parameter eines adaptiven Filters werden üblicherweise eingestellt, indem der Filterausgang mit
einer vorgegebenen Rate abgetastet wird und diese abgetasteten Ausgangssignale an einer
Filtersteuereinrichtung gesandt werden, welche die Filterparameter über eine Rückkopplung
mit geschlossener Schleife entsprechend einstellt.
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Dieser Ansatz begrenzt jedoch die Einstellung der Filterparameter auf Information, die bei
den Abtastpunkten verfügbar ist. Alle Verzerrungen in dem Signal, die außerhalb eines
Abtastpunktes auftreten, werden solange nicht korrigiert, bis der nächste Abtastwert
aufgenommen wird, so daß die Entzerrung des Kanals nicht optimal ist. Dies kann zu Fehlern in dem
empfangenen Signal führen.
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In Niederfrequenzsystemen, wie Modems, wird diesem Problem durch Aufnehmen mehrerer
Abtastwerte innerhalb der Baud-Perioden begegnet. Dies wird mit "Abtasten mit Bruchteils-
Abständen" bezeichnet. Das Abtasten mit Bruchteils-Abständen reduziert die Möglichkeit
von Signalfehlern, weil zwischen den Abtastpunkten weniger Zeit liegt, während der das
Signal nicht überwacht wird, und der Empfänger mehr Information (d. h. mehr Abtastwerte) hat,
die bei dem Wiederaufbau des gesendeten Signals verwendet werden kann. Das mehrfache
Abtasten stellt sicher, daß dann, wenn eine Signalverzerrung auftritt, der nächste Abtastpunkt
niemals weit entfernt ist und somit das Signal schnell korrigiert wird.
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In Systemen mit höherer Datenrate, wie Fast Ethernet, wird die Abtastung mit Bruchteils-
Abstand jedoch aufgrund der hohen Kosten und physikalischen Begrenzungen der Empfänger
unrealistisch. Systemen mit höheren Datenraten tasten somit üblicherweise nur einmal
während der Baud-Periode ab; dies wird als "Baud-Raten-Abtastung" bezeichnet.
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Bei Systemen mit Baud-Raten-Abtastung ist der Empfänger üblicherweise so gestaltet, daß
das Abtasten in der Mitte der Baud-Periode erfolgt, um die Wahrscheinlichkeit eines
fehlerhaften Lesens des Signalpegels zu minimieren. Die Baud-Raten-Abtastung kann dennoch bei
dem Wiederaufbau des Signals fehleranfälliger sein, weil nur ein einzelner Abtastwert
verwendet wird, um den Wert des Signals für jede Baud-Periode zu ermitteln.
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Die DE 35 01 607 A (D1) offenbart einen konventionellen adaptiv abgeglichenen Empfänger.
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Die US-A-5,398,259 (D3) offenbart einen herkömmlichen Entscheidungs-Rückkopplungs-
Entzerrer zum Unterdrücken von Störungen ungedämpfter Wellen (CW). In einer solchen
Einrichtung zum Unterdrücken von Störungen empfängt ein Mitkopplungsfilter ein Eingangssignal
zum Erzeugen eines abgeglichenen Mitkopplungs-Ausgangssignals, in dem die CW-
Störung ausgelöscht ist, und ein Rückkopplungsfilter empfängt das Ausgangssignal eines
Entscheidungsschaltkreises zum Erzeugen eines abgeglichenen oder entzerrten Rückkopplungs-
Ausgangssignals. Die entzerrten Mitkopplungs- und Rückkopplungs-Ausgangssignale werden
kombiniert, um Intersymbol-Interferenz auszulöschen, bevor sie an den
Entscheidungsschaltkreis angelegt werden.
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Man wird daher erkennen, daß ein Empfänger benötigt wird, der die Entzerrung der
empfangenen Signale verbessert.
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Man wird auch erkennen, daß ein Empfänger benötigt wird, der Kanalübertragungsmängel
korrigiert.
ABRISS DER ERFINDUNG
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Zur Überwindung der Beschränkungen des oben beschriebenen Standes der Technik und zur
Überwindung weiterer Beschränkungen, die bei Lektüre und Verständnis der vorliegenden
Beschreibung erkennbar werden, offenbart die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
für eine modifizierte Baud-Raten-Abtastung.
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Die Erfindung löst die oben beschriebenen Probleme durch Vorsehen einer Vorrichtung zur
kontinuierlichen Überwachung eines gefilterten Signals, die verhindert, daß dieses
vorgegebenen Schwellwertpegel überschreitet. Die Erfindung erfaßt Information, welche zwischen
den getakteten Abtastpunkten vorhanden ist, die in adaptiven Entzerren mit Baud-Raten-
Abtastung normalerweise nicht genutzt wird, und nutzt diese Information zum
kontinuierlichen Einstellen von Filterparametern. Daraus ergibt sich eine Verbesserung der Entzerrung.
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Ein System gemäß den Grundsätzen der Erfindung umfaßt ein adaptives Filter, einen
Abtastschaltkreis, einen Takteingang, einen verriegelnden Vergleicherschaltkreis und einen
Filtersteuerschaltkreis. Das adaptive Filter liefert ein gefiltertes Ausgangssignal abhängig von
einem Eingangssignal, und der Abtastschaltkreis tastet dieses gefilterte Ausgangssignal mit
einer Rate ab, die von dem Takteingang bestimmt wird. Der Abtastschaltkreis seinerseits
liefert ein digitales N-Bit-Ausgangssignal an den Filtersteuerschaltkreis, der diese Information
dazu verwendet zu ermitteln, wie die Parameter des adaptiven Filters zu modifizieren sind,
um die Entzerrung zu optimieren. Zusätzliche Information wird an den Filtersteuerschaltkreis
von dem verriegelnden Vergleicherschaltkreis gegeben, der das Signal kontinuierlich
überwacht, im Gegensatz zur Abtastung, und ein Steuerbit liefert, das angibt, ob das gefilterte
Ausgangssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschritten hat. Ein Überschießen des
Signals wird daher von der adaptiven Filtersteuerung sofort erfaßt, und nicht erst beim
nächsten Abtastpunkt.
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Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, daß der verriegelnde Vergleicherschaltkreis einen
positiv verriegelnden Vergleicherschaltkreis und einen negativ verriegelnden
Vergleicherschaltkreis umfaßt, wobei der positiv verriegelnde Schwellwert-Vergleicherschaltkreis ein
"positiver Schwellwert-Steuerbit" an die Filtersteuerung liefert und der negativ verriegelnde
Schwellwert-Vergleicherschaltkreis ein "negativer Schwellwert-Steuerbit" an die
Filtersteuerung liefert.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß das Bit N/2 des N-Bit-Ausgangssignals
des Abtastschaltkreises angibt, ob der Filterausgang ein positives oder ein negatives Signal
ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß das Bit N/2 von dem
Vergleicherschaltkreis dazu verwendet wird, den positiv verriegelnden Vergleicherschaltkreis zurückzusetzen,
wenn der Filterausgang negativ ist, und den negativ verriegelnden Vergleicherschaltkreis
zurückzusetzen, wenn der Filterausgang positiv ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß das adaptive Filter
Eingangssteuerparameter hat, die eine monotone Beziehung zu dem Überschießen des Signals haben, welches der
verriegelnde Vergleicherschaltkreis erfaßt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die Eingangssteuerparameter von der
Filtersteuerung gesteuert und eingestellt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Fähigkeit der Filtersteuerung, die
Hochfrequenzverstärkung des adaptiven Filters einzustellen und eine automatische Verstärkungssteuerung
(AGC) für das adaptive Filter vorzusehen.
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Diese sowie zahlreiche weitere Vorteile und Merkmale der Neuerung, welche die Erfindung
kennzeichnen, sind im einzelnen in den beigefügten Ansprüchen angegeben und bilden Teil
dieser. Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer Vorteile und der durch ihre
Anwendung erhaltenen Gegenstände sollte jedoch auf die Zeichnungen Bezug genommen werden,
die einen weiteren Teil darstellen, sowie auf die Beschreibung, in der spezifische Beispiele
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt und beschrieben sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig entsprechende Teile. In
den Figuren zeigt:
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Fig. 1 ein Beispiel eines adaptiv abgeglichenen Empfängers gemäß dem Stand der Technik;
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Fig. 2 zeigt ein Augendiagramm eines abgeglichenen Signals, wie es von dem adaptiv
abgeglichenen Empfänger erzeugt würde;
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Empfängers gemäß der Erfindung mit positiven und negativen
Schwellwertvergleichern, die verriegelt und nicht abgetastet werden und die
kontinuierlich überwachen und erfassen, wenn ein Signal vorgegebene Schwellwerte
überschreitet; und
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Fig. 4 zeigt ein Augendiagramm für ein Signal, wie es von dem adaptiv abgeglichenen
Empfänger der Fig. 3 erzeugt würde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird Bezug genommen auf die
Zeichnungen, die Teil der Beschreibung bilden und in denen beispielhaft spezielle
Ausführungen gezeigt sind, welche die Erfindung verkörpern können. Man muß verstehen, daß
weitere Ausführungen vorgesehen werden können, da strukturelle Änderungen vorgenommen
werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Im Fig. 1 ist ein typischer adaptiv abgeglichener oder entzerrter Empfänger 8 gemäß dem
Stand der Technik gezeigt, der ein adaptives Filter 10 zum Filtern eines Eingangssignals,
einen Analog-Digital-Wandler 12 zum Abtasten des Ausgangs des adaptiven Filters 10, einen
Takteingang 14 zum Wählen der Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 12 und eine
adaptive Filtersteuerung 16 zum Einstellen der Parameter des adaptiven Filters 10 aufweist.
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Ein über einen Datenübertragungskanal übertragenes Signal wird von dem adaptiv
abgeglichenen Empfänger bei dem Eingang 18 des adaptiven Filters 10 empfangen. Das adaptive
Filter 10 sieht üblicherweise eine automatische Verstärkungssteuerung (AGC) sowie eine
Erhöhung der Hochfrequenzkomponenten des Eingangssignals (d. h. eine "Hochfrequenz-
Verstärkung") vor. Das adaptive Filter 10 kann jedoch auch andere Eigenschaften haben.
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Das adaptive Filter hat einen Ausgang 20, der mit einem Analog-Digital-Wandler 12
verbunden ist. Nachdem ein Eingangssignal von einem Datenübertragungskanal durch das adaptive
Filter 10 gegangen ist, wird somit ein gefiltertes Ausgangssignal von dem Analog-Digital-
Wandler 12 abgetastet.
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Der Analog-Digital-Wandler 12 umfaßt einen Spannungsteilerschaltkreis, der seinerseits eine
positive Bezugsspannungsquelle 22, eine negative Bezugsspannungsquelle 24, mehrere
Widerstände 26, mehrere Vergleicher 28, mehrere Flip-Flops 30 und einen Takt 14 umfaßt. Der
Analog-Digital-Wandler 12 arbeitet wie folgt:
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Das adaptive Filter 10 wird mit den mehreren Vergleichern 28 verbunden, so daß das
gefilterte Ausgangssignal von dem adaptiven Filter 10 mit den verschiedenen Bezugsspannungen
verglichen wird, die von dem Spannungsteilerschaltkreis eingerichtet werden, und die
mehreren Vergleicher 28 erzeugen mehrere Ausgangssignale. Jeder der Vergleicher 28 ist mit einem
der mehreren Flip-Flops 30 verbunden, welche die Ausgangssignale von den mehreren
Vergleichern 28 speichern. Alle Flip-Flops 30 sind ihrerseits mit dem Takt 14 verbunden. Die
mehreren Flip-Flops 30 tasten somit die Ausgänge der mehreren Vergleicher 28 mit der Rate
ab, die durch den Takt 14 bestimmt wird.
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Der Ausgang jedes der mehreren Flip-Flops 30 ist mit der adaptiven Filtersteuerung 16 zum
Einstellen der Parameter des adaptiven Filters 10 gekoppelt. Die adaptive Filtersteuerung 16
ist über eine Rückkopplung mit geschlossener Schleife mit dem adaptiven Filter 10 gekoppelt.
Die adaptive Filtersteuerung 16 erhält somit als Eingangssignal das digitalen N-Bit-
Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandler 12 und sendet als ein Ausgangssignal 32 (an das
adaptive Filter 10) ein Signal, das die Parameter des adaptiven Filters 10 verändert, um die
Entzerrung zu optimieren.
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Das Problem mit dem oben beschriebenen Schaltkreis 8 des Standes der Technik, der in Fig. 1
gezeigt ist, ist, daß er zwar für einige Systeme mit langsamerer Datenrate, in denen
Abtastwerte mit Bruchteils-Abständen verwendet werden können, geeignet sein mag, der oben
beschriebene Schaltkreis 8 ist jedoch nicht geeignet für die Entzerrung in Systemen mit Baud-
Raten-Abtastung. Wenn der Schaltkreis 8 des Standes der Technik in Systemen mit Baud-
Raten-Abtastung verwendet wird, steht der Filtersteuerung 16 zu jeder Zeit während der
Baud-Periode, die nicht gleich der Zeit ist, zu der der Abtastwert aufgenommen wird, keine
Information über das Signal zur Verfügung. Wenn z. B. in dem Schaltkreis 8 der Fig. 1 das
adaptive Filter 10 zu viel Hochfrequenz-Verstärkung an das Eingangssignal 18 anwendet, was
dazu führt, daß das Ausgangssignal 20 des Filters seinen vorgegebenen Schwellwert
überschreitet, werden die Filterparameter nicht angemessen eingestellt, um dieses Überschießen
zu korrigieren, bis der nächste Abtastwert erfaßt wird, und in der Zwischenzeit kann ein
Fehler in der Wiederherstellung des Signals auftreten.
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Das oben genannte Problem ist in Fig. 2 gezeigt, wobei ein Augendiagramm (eye diagram)
200 verwendet wird. Die Effektivität eines Entzerrers beim Korrigieren eines Kanals (so daß
eine präzise Wiedergabe des ursprünglichen Signals empfangen wird) kann mit Hilfe des
Augendiagramms 200 dargestellt werden. Das Augendiagramm 200 wird durch Überlagern
aufeinanderfolgender Zeitintervalle 202 einer Wellenform im Zeitbereich auf einen einzelnen
Graphen gebildet, ähnlich wie es mit einem üblichen Speicheroszilloskop der Fall wäre. Nach
dem Filtern, zeigt das Augendiagramm 200 überlappende Wellenformen 202, und wenn das
Filter das Signal gut rekonstruiert hat, ähneln die überlappenden Wellenformen einem Augen
204, wie in Fig. 2 gezeigt.
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Es gibt zwei Merkmale, die in Fig. 2 gezeigt sind und analysiert werden, um die Effektivität
eines Entzerrers zu ermitteln. Zunächst kann man erkennen, daß jedes Auge 204 eine
horizontale Öffnung 206 aufweist. Ein weites Auge verringert die Wahrscheinlichkeit, daß durch
"jitter-induzierte Fehler" (kurzzeitige Änderungen des signifikanten Auftretens eines digitalen
Signals gegenüber der idealen zeitlichen Position) und andere Probleme der Zeitverschiebung
während des Wiederherstellens des Signals durch den Empfängen einen Fehler verursachen.
Wenn z. B. ein Abtastwert zu einem Zeitpunkt erfaßt wird, der gegenüber der Mitte einer
Baud-Periode des Signals der Fig. 2 geringfügig versetzt ist, kann der Abtastwert
möglicherweise nicht einen präzisen Wert dieses Signals liefern, wenn das Auge so schmal wie hier
gezeigt ist.
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Zweitens hat das Auge 204 der Fig. 2 eine vertikale Öffnung 208. Ein Empfänger hat einen
Schwellwerterfassungspegel, wobei jeder erfaßte Wert über diesem Pegel einen bestimmten
Logikpegel angibt und jeder erfaßte Wert unter diesem Pegel einen anderen Logikpegel
angibt. Ein Auge 204, das in vertikaler Richtung nicht weit genug offen ist, gibt an, daß der
Empfänger mit größerer Wahrscheinlichkeit Rauschen oder geringe Fehler in dem
Schwellwerterfassungspegel einen Einfluß auf die Wiederherstellung des Signals haben lassen wird,
weil der Pegel des Signals üblicherweise nahe bei dem Schwellwertpegel zu den Abtastzeiten
ist.
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Das Augendiagramm 200 der Fig. 2 stellt ein Ausgangssignal des Empfängers der Fig. 1 dar,
wobei der Empfänger der Fig. 1 mit der Baud-Rate abtastet. In Fig. 2 kann man erkennen, daß
das durch das Augendiagramm 200 dargestellte Signal ein Drei-Pegel-Code 210, 212, 214 ist
und seinen positiven Schwellwert von 0,5 Volt 210 sowie seinen negativen Schwellwert von
-0,5 Volt 214 überschritten hat; das in diesem Augendiagramm 200 dargestellte Signal
erreicht Pegel von beinahe 0,8 Volt 220 und -0,8 Volt 222. Dieses Überschießen kann durch
das adaptive Filter verursacht werden, wenn zuviel Hochfrequenz-Verstärkung an das Signal
angelegt wird.
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Wie oben erwähnt, kann man in Fig. 2 auch sehen, daß dann, wenn ein Abtastwert des durch
das Augendiagramm 200 dargestellten Signals zu einer Zeit erfaßt wird, die geringfügig
gegenüber der Mitte der Baud-Rate verschoben ist, der Abtastwert zu einem fehlerhaften Wert
für das Signal für diese Baud-Periode führen kann. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die horizontale
Öffnung 206 jedes Auges 204 sehr schmal, was bedeutet, daß das Signal seinen Wert nicht
notwendig während einer langen Zeit hält, und eine geringe Abweichung von der idealen
Abtastzeit kann zu dem falschen Signalwert führen.
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Ähnlich sind auch die vertikalen Öffnungen 208 jedes Auges 204 wichtig. Es sei
angenommen, daß die Spannungsschwellwerte für das codierte Drei-Pegel-Signal 210, 212, 214, das in
Fig. 2 dargestellt ist, auf 0,25 Volt und -0,25 Volt eingestellt werden (d. h., ein Signalwert
über 0,25 Volt wird als ein Plus-Eins-Pegel angesehen, ein Signalwert unter -0,25 Volt wird
als ein Minus-Eins-Pegel angesehen, und ein Signalwert zwischen -0,25 und 0,25 Volt wird
als ein Null-Pegel angesehen). In Fig. 2 kann man erkennen, daß eine geringfügige
Abweichung von den idealen Spannungsschwellwerten dazu führen könnte, daß ein Abtastwert
einen fehlerhaften Signalwert ergibt.
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Wieder mit Bezug auf Fig. 1 kann eine bessere Entzerrung des Eingangssignals 18 erhalten
werden, wenn das Ausgangssignal 20 des adaptiven Filters 10 seine Schwellwerte nicht
überschreiten darf. Die Schwierigkeit beim Verhindern des Überschießens des Signals bei der
Baud-Raten-Abtastung ist jedoch, daß zwar das Überschießen erfaßt und korrigiert werden
kann, indem Filterparameter zu der (einen) Zeit während der Baud-Periode, zu der der
Abtastwert erfaßt wird, eingestellt werden, das Signal ist jedoch während des restlichen Teils der
Baud-Periode nicht überwacht, und ein Überschießen, das während dieser Zeit auftritt, bleibt
unerkannt, bis der nächste Abtastwert (während der nächsten Baud-Periode) erfaßt wird.
Wenn es in einem Empfänger mit Baud-Raten-Abtastung ein Mittel gäbe, um das
Ausgangssignal 20 des adaptiven Filters 10 kontinuierlich auf Überschießen zu überwachen und solches
Überschießen zu verhindern, könnte der Empfänger 8 eine präzisere Wiederherstellung des
Signals 18, das gesendet wurde, erreichen.
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Die Erfindung sieht ein solches Mittel zum kontinuierlichen Überwachen eines entzerrten
Signals und zum Verhindern, daß es vorgegebene Schwellwertpegel überschreitet, vor. Die
Erfindung erfaßt Informationen, die zwischen den getakteten Abtastpunkten vorhanden ist
und die normalerweise in adaptiven Entzerrern mit Baud-Raten-Abtastung nicht verwendet
wird, und verwendet diese Information zum kontinierlichen Einstellen des Abgleichprozesses.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines "modifizierten" adaptiven Entzerrers 300 mit Baud-Raten-
Abtastung gemäß der Erfindung. Er umfaßt ein adaptives Filter 340 zum Filtern eines
Eingangssignals, das von einem Datenübertragungskanal kommt, einen Analog-Digital-Wandler
342 zum Abtasten des Ausgangs des adaptiven Filters 340, einen Takteingang 344 zum
Wählen der Abtastrate des Analog-Digital-Wandlers 342, einen positiv verriegelnden
Schwellwertvergleicherschaltkreis 452 zum Erfassen, wann der Ausgang des adaptiven Filters
340 einen vorgegebenen positiven Schwellwert überschreitet, einen negativ verriegelnden
Schwellwertvergleicherschaltkreis 360 zur Erfassung, wann der Ausgang des adaptiven
Filters 340 einen vorgegebenen negativen Schwellwert überschreitet, und eine adaptive
Filtersteuerung 346 für die Einstellung der Parameter des adaptiven Filters 340 abhängig von Informationen,
die von dem Analog-Digital-Wandler 342, dem positiv verriegelnden
Schwellwertvergleicher 352 und dem negativ verriegelnden Schwellwertvergleicherschaltkreis 360
empfangen wurde.
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In dem Schaltkreis 300 der Fig. 3 wird ein über einen Datenübertragungskanal übertragenes
Signal von dem Eingang 348 des adaptiven Filters 340 empfangen. Das adaptive Filter 340
könnte eine automatische Verstärkungssteuerung, eine Hochfrequenzverstärkung oder andere
Einstellungen des Eingangssignals 348 vornehmen. Die Filterparameter werden von einer
adaptiven Filtersteuerung 346 gesteuert, die mit dem adaptiven Filter 340 über eine
Rückkopplung mit geschlossener Schleife 380 verbunden ist.
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Gerade wie in dem eben erläuterten Schaltkreis des Standes der Technik der Fig. 1, ist der
Ausgang 350 des adaptiven Filters 340 mit einem Analog-Digital-Wandler 342 gekoppelt, der
das Signal mit einer Rate abtastet, welche durch den Takt 344 bestimmt wird, und ein
digitales N-Bit-Ausgangssignal 390 liefert. Dieses digitale N-Bit-Ausgangssignal 390 ist eine
Informationsquelle, die von der adaptiven Filtersteuerung 346 genutzt wird, um zu ermitteln,
wie die adaptiven Filterparameter modifiziert werden sollten, um ein optimales
Filterausgangssignal 350 zu erhalten.
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Anders als bei den Schaltkreisen mit Baud-Raten-Abtastung des Standes der Technik, wie in
Fig. 1 gezeigt, umfaßt der Schaltkreis 300 der Fig. 3 auch Vergleicherschaltkreise 352 und
360. Die Vergleicherschaltkreise 352 und 360 sind verriegelnd, und nicht getaktet, und
können daher ein Signalüberschießen zu Zeiten außerhalb der normalen Abtastpunkte des Signals
erfassen.
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Leide Vergleicherschaltkreise 352 und 360 haben einen Ausgang, der mit der adaptiven
Filtersteuerung 346 gekoppelt ist. Der positiv verriegelnde Vergleicherschaltkreis 352 liefert der
adaptiven Filtersteuerung 346 ein "positiver Schwellwert-Steuerbit" 392, das angibt, ob das
gefilterte Ausgangssignal 350 einen vorgegebenen positiven Schwellwert überschritten hat.
Der negativ verriegelnde Schwellwertvergleicherschaltkreis 360 liefert der adaptiven
Filtersteuerung 346 ein "negativer Schwellwert-Steuerbit" 394, das angibt, ob das gefilterte
Ausgangssignal 350 einen vorgegebenen negativen Schwellwert unterschritten hat. Diese
Schwellwertsteuerbits 392, 394 werden von der adaptiven Filtersteuerung 346 zusammen mit
dem N-Bit-Steuerwort 390, das von dem Analog-Digital-Wandler 342 vorgesehen, wird dazu
verwendet zu ermitteln, wie die Parameter des adaptiven Filters 340 eingestellt werden
sollten. Da die Vergleicherschaltkreise 352 und 360 jedoch verriegelnd und nicht getaktet sind,
kann die adaptive Filtersteuerung 346 die Filterparameter abhängig von dem Überschießen
des Signals sofort einstellen, anstatt auf die nächste Abtastperiode warten zu müssen, um die
fehlende Information zu erhalten.
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Der positiv verriegelnde Schwellwertvergleicherschaltkreis 352 umfaßt eine positive
Bezugsspannungsquelle 372, einen Vergleicher 358, logische NOR-Gatter 354 und 356 und einen
Invertierer 357. Die logischen NOR-Gatter 354 und 356 und der Invertierter 357 arbeiten
zusammen als ein Latch (Verriegelungs- oder Halteschaltkreis), dessen Ausgang ein logisch
niedriges Signal ist, solange das gefilterte Ausgangssignal 350 auf einer Amplitude bleibt, die
niedriger als der vorgegebene positive Schwellwert ist; wobei das Ausgangssignal des
Latches auf einen hohen Pegel schaltet, wenn das gefilterte Ausgangssignal 350 den
vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Das Latch verwendet zwei Eingänge, um die oben beschriebene "Schwellwerterfassungs"-
Funktion durchzuführen. Zunächst wird der Ausgang 368 von dem "mittleren" der mehreren
Flip-Flops 370 (der mit dem "mittleren" der mehreren Vergleicher 378 verbunden ist) in dem
Analog-Digital-Wandler 342 mit dem Invertierer 357 gekoppelt, der seinerseits mit einem
Eingang des NOR-Gatters 356 gekoppelt ist. Der Ausgang 368 des Flip-Flops übermittelt das
Bit N/2 396 des N-Bit-Ausgangs 390 von dem Analog-Digital-Wandler 342. Das Bit N/2 396
gibt an, ob das gefilterte Ausgangssignal positiv oder negativ ist. Wenn das gefilterte
Ausgangssignal negativ ist, ist das Bit N/2 396, das an den Invertierer 357 geschickt wurde, eine
logische Null, die dazu führt, daß der positiv verriegelnde Schwellwertvergleicherschaltkreis
352 ein logisch niedriges Signal ausgibt.
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Der zweite Eingang für 352 wird von dem Vergleicher 358 bereitgestellt, der die Spannung
der positiven Bezugsspannungsquelle 372 mit dem gefilterten Ausgangssignal vergleicht. Der
Ausgang des Vergleichers 358 wird mit einem Eingang des logischen NOR-Gatters 354
gekoppelt, und wenn das gefilterte Ausgangssignal niedriger als die vorgegebene
Bezugsspannung ist, wird das niedrige Ausgangssignal des Vergleichers 358 bewirken, daß der positiv
verriegelnde Vergleicherschaltkreis 352 ein logisch niedriges Signal ausgibt.
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Wenn die Eingänge des positiv verriegelnden Vergleicherschaltkreises 352 anzeigen, daß
erstens das gefilterte Ausgangssignal positiv ist und es zweitens die vorgegebene
Schwellwertspannung überschreitet, dann ist der Ausgang des positiv verriegelnden
Schwellwertvergleicherschaltkreises 352 ein logisch hohes Signal. Das Signal zeigt der adaptiven Filtersteuerung
346 an, daß sie die Parameter des adaptiven Filters entsprechend einstellen sollte, damit das
Filterausgangssignal innerhalb seiner vorgegebenen Schwellwerte bleibt.
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Der negativ verriegelnde Schwellwertvergleicherschaltkreis 360 arbeitet analog zu dem
positiven Schwellwertvergleicherschaltkreis 352, abgesehen davon, daß er ein logisch hohes
Signal ausgibt, wenn der Wert des gefilterten Ausgangssignals unter einen vorgegebenen
negativen Schwellwert fällt.
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Die Effektivität des Schaltkreises 300 der Fig. 3 kann mit Hilfe eines Augendiagramms
dargestellt werden. Fig. 4 zeigt ein Augendiagramm 400 für ein in drei Pegeln codiertes Signal
410, 412, 414, das von der Schaltung der Fig. 3 empfangen wird. Man beachte jedoch, daß die
Effektivität der Erfindung nicht darauf beschränkt ist, in drei Pegeln codierte Signale zu
empfangen. Anders als das Augendiagramm der Fig. 2, in dem ein überschießendes Signal
vorhanden war und sich in den schmalen "Augenöffnungen" manifestierte, zeigt das
Augendiagramm 400 der Fig. 4 ein Signal, das wenig oder kein Überschießen aufweist, und
Augenöffnungen 402, die in horizontaler 406 und vertikaler 408 Richtung recht weit sind. Solche
weiten Augenöffnungen geben an, daß selbst dann, wenn das Signal leicht zeitversetzt abgetastet
wird oder der Spannungsschwellwert von dem optimalen Pegel geringfügig abweicht, noch
immer eine präzise Wiederherstellung des Signals erfolgen kann. Wie in Fig. 4 gezeigt, bleibt
das Signal während einer längeren Zeit (als z. B. das Signal der Fig. 2) auf klar definierten
Logikpegeln, und die Logikpegel sind in ihrem Wert deutlicher getrennt.
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Ein Vergleich der Augendiagramme 200 und 200 der Fig. 2 bzw. 4 zeigt, daß der Schaltkreis
300 der Fig. 3 die Entzerrung oder den Abgleich gegenüber dem Stand der Technik erheblich
verbessert.
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Die obige Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung wurde zum Zwecke der
Erläuterung und Beschreibung vorgelegt. Sie ist nicht erschöpfend und begrenzt die Erfindung
nicht auf die genau offenbarte Form. Viele Modifikationen und Variationen sind im Licht der
obigen Lehre möglich. Der Bereich der Erfindung soll nicht durch die Einzelheiten der
Beschreibung sondern durch die Ansprüche bestimmt werden.