DE2633082A1

DE2633082A1 - Quadratur-amplitudenmodulation-(qam)empfaenger

Info

Publication number: DE2633082A1
Application number: DE19762633082
Authority: DE
Inventors: Jun George David Forney; Shahid Ul Haq Qureshi
Original assignee: Codex Corp
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-07-22
Publication date: 1977-02-17
Also published as: US4004226A; JPS5215213A; DE2633082C2; SE7608414L; FR2319251B1; JPS61745B2; FR2319251A1; AU1620776A; NO144506B; NO762366L; NL7608144A; SE417151B; GB1549634A; AU498680B2; NO144506C

Description

21. Juli 1976
9908-76 Dr.ν.Β/Ε

nachträglich"}
geändert

CODEX CORPORATION
Newton/ Massachusetts (V.St.A.)
15 RiverdaIe Avenue
Q.u<xdraiur - AmpiilvdeuiModvlalion - (0.4M)-

Die vorliegende Erfindung betrifft einen QAM-Empfänger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Entzerrer mit automatischem Abgleich für mit hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten und
Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) arbeitende Datenübertragungssysteme und -geräte. Der Begriff Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) soll hier im weitesten Sinne verstanden werden
und alle Systeme einschließen, in denen ein übertragenes Signal durch zwei einander überlagerte modulierte Signale dargestellt werden kann, die jeweils durch Impulsamplitudenmodulation eines sinusförmigen Trägers mit einer Signaifolge erhalten wurden, wobei die beiden Signalfolgen mit derselben Folgefrequenz synchron erzeugt werden und die beiden Träger die
gleiche Frequenz aber um 90° verschiedene Phasen haben. Der
Begriff Quadratur-Amplitudenmodulation umfaßt also eine große Anzahl der verschiedensten Zweiseitenbandsysfemen, einschließlich reiner Phasenmodulation und kombinierter Amplituden- und Phasenmodulation.

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Es ist bei Datenübertragungssystemen der hier interessierenden Art allgemein üblich, den Entzerrer in einem Empfänger bezüglich des speziellen Kanales und Senders, von denen eine Signalgruppe ("Signalburst") empfangen werden soll, mittels einer bekannten übungs- oder Abgleichfolge abzugleichen, die einen Teil einer Einleitung der Signalfolge bildet. Eine Übersicht über die bekannten Abgleichmethoden findet sich in einer Arbeit von Proakis und Miller in der Veröffentlichung "IEEE Trans.Inf.Theo." Band IT-15, No.4, 1969.

Die Einleitung einer.Signalgruppe enthält gewöhnlich auch Signale zum vorbereitenden Abgleichen oder Einjustieren anderer Empfängerparameter. Insbesondere enthält ein erster Abschnitt der Einleitung typischerweise eine Signalfolge für das Ingangsetzen einer Taktwiedergewinnungsschaltung zur Otimierung der Taktepoche oder Taktintervalls <-. Der Empfänger empfängt die Signale mit der Frequenz l/T Signale pro Sekunde und liefert Ausgangssignale zu den Zeitpunkten kT + f", wobei k = 0,1,... ist. Die Taktwiedergewinnungsfolge kommt bei den bekannten Systemen vor der Entzerrerabgleichfolge, da eine einwandfreie Entzerrung durch eine unrichtige Einstellung des Taktintervalles gestört werden kann.

Bei den bekannten Systemen nehmen die Abgleichvorgänge eine verhältnismäßig lange Zeitspanne in Anspruch, die für die übertragung der Nutzdaten verlorengeht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen QAM-Empfänger der eingangs genannten Art hinsichtlich seines Aufbaues und seiner Arbeitsweise zu verbessern, insbesondere die Zeitdauer, die für den Abgleich erforderlich ist, zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.

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Die UnteranSprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung ermöglicht einen Abgleich-des Entzerrers unabhängig vom Wert des Taktintervalles, so daß der bei den bekannten Systemen erforderliche, der Abgleichfolge vorangehende Takteinstellabschnitt entfallen kann. Der Abgleich des Entzerrers kann also beginnen, sobald die Signale den gewünschten Hauptabgriffskoeffizientenort im Entzerrer erreicht haben. Die Zeitspanne, die insgesamt für die Einstellung des Empfängers erforderlich ist, wird dadurch erheblich verkürzt, was eine entsprechende Erhöhung der Nutzdatenkapazität des Empfängers zur Folge hat. Dies ist von besonderer Bedeutung bei einem Mehrstationenbetrieb, bei dem ein zentraler Empfänger für einen Verkehr mit verschiedenen entfernten Sendern immer wieder neu eingestellt werden muß. Die Unempfindlichkeit des Empfängers bzw. Entzerrers gemäß der Erfindung ermöglicht außerdem eine Vereinfachung der Taktwiedergewinnungsschaltung. Schließlich kann auch die Länge der Gesamtverzögerung des Empfängers herabgesetzt werden.

Bei dem Empfänger gemäß der Erfindung sind die Abgriffe des Entzerrers Ε/η Sekunden voneinander entfernt, wobei η größer als TB ist und B die Bandbreite des übertragenen Signals in Hz bedeutet. Es ist ferner eine Steuerschaltung für eine frühzeitige Betätigung einer Entzerrerabgriffeinstellschaltung hinsichtlich des Beginnes des Abgleiches oder der Einstellung der Abgriffskoeffizienten und damit des Abgleiches bzw. der Anpassung des Entzerrers unabhängig vom Anfangswert des Taktintervalles oder der Takepoche vorgesehen.

Bevorzugte Ausführungsformen des Empfängers gemäß der Erfindung enthalten eine Wahrnehmungsschaltung zur Feststellung des Anfanges einer eintreffenden Signalgruppe oder eines Signalbündels, und die Steuerschaltung enthält eine Vorrich-

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tung zur Betätigung der Einstellschaltung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalles im Anschluß an die Wahrnehmung, wobei dieses Zeitintervall vorzugsweise kürzer ist als die gesamte Verzögerungsdauer des Entzerrers. Der Wert η ist vorzugsweise eine ganze Zahl, vorzugsweise gleich 2. Der Empfänger enthält eine Abtastschaltung, die die empfangenen Signale mit der Frequenz von n/T Abtastungen oder Proben pro Sekunde abtastet und die Abtastwerte oder Proben dem Entzerrer zuführt, Der Empfänger kann einen Teil einer zentralen Station in einem Mehrstationen-Nachrichtensystem bilden, das außerdem einen zentralen Sender und eine Anzahl entfernter Sende-Empfangs-Stationen umfaßt, deren entfernte Sender als Einleitung jeder Signalgruppe eine Abgleichfolge sendet. Die Steuerschaltung des zentralen Empfängers enthält eine Vorrichtung, die die Einstellschaltung betätigt, so daß diese bei den ersten Signalen der Einleitung mit dem Abgleich oder der Einstellung des Entzerrers beginnt. Der Empfänger enthält ferner eine Taktwiedergewinnungsschaltung zur Einjustierung des Taktintervalles und die Steuerschaltung enthält eine Vorrichtung, die die Einstellschaltung betätigt bevor das Taktintervall durch die Taktwiedergewinnungsschaltung nennenswert nachgestellt worden ist. Die Steuerschaltung enthält eine Vorrichtung zur Betätigung der Einstellschaltung, so daß diese mit dem Abgleich oder der Einstellung des Entzerrers beginnt, wenn das erste Signal der Signalfolge an einem vorgegebenen Abgriffsort im Entzerrer eingetroffen ist, an dem der Hauptabgriff skoeffizient lokalisiert oder festgestellt werden soll; die Zeitwiedergewinnungsschaltung enthält eine Vorrichtung, die den Hauptabgriffskoeffizienten innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Abgriffen von der Mitte des Entzerrers hält.

Aus der US-PS 3 617 948 ist zwar ein Entzerrer mit einem Abgriffsabstand von T/2 bekannt, dabei handelt es sich jedoch um einen Entzerrer für einen Einseitenband-

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empfänger, bei dem ganz andere Verhältnisse vorliegen als bei der Erfindung. Bei Einseitenband- und Restsextenbandempfängern ist nämlich eine einwandfreie Einstellung der anfänglichen örtlichen Trägerphase erforderlich und man benötigt daher bei solchen Empfängern normalerweise einen Anfangsabschnitt der Signaleinleitung zur Einstellung der Trägerwiedergewinnungsschaltung, so daß durch den Abgriffsabstand T/2 die Länge der Einleitung nicht wesentlich verkürzt werden kann, obgleich das Arbeiten des Entzerrers im wesentlichen unabhängig vom Taktintervall wird. Bei dem bekannten Entzerrer wird eine ungerade Anzahl von Abgriffen verwendet, um die Frequenzverteilung zu beeinflussen und ein Tiefpaßfilter des bekannten Empfängers zu vereinfachen. Bei bestimmten Ausführungsformen des vorliegenden Empfängers kann man im Entzerrer ebenfalls eine Beeinflussung des Frequenzganges oder: der spektralen Charakteristik bewirken, für einen schnellen Abgleich wird jedoch trotzdem ein hochwertiges Tiefpaßfilter erforderlich sein, um eine rasche Konvergenz der Abgriffskoeffizienten und ein optimales Arbeiten des Entzerrers zu gewährleisten.

Die vorliegende Erfindung ist von besonderem Nutzen für Mehrstationen-Datenübertragungsanlagen, bei denen eine Zentralstation mit einer Anzahl von Außenstationen verkehrt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, dabei werden, auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Datenübertragungssystems mit mehreren Stationen;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Empfängers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 3 ein Schaltbild eines Entzerrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 ein Schaltbild einer Taktwiedergewinnungsschaltung für einen Empfänger oder Entzerrer gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte MehrStationen-Datenübertragungssystem enthält eine Zentralstation mit einem einzigen Sender 10, der an eine Anzahl entfernter Empfänger ll-i f 11₂··· Daten- und Steuerinformation über eine gemeinsame abgehende Leitung 12 sendet. Das System enthält ferner eine Anzahl entfernter Sender 13.., 13₂·.., die über eine gemeinsame Rück- oder Empfangsleitung 14 Information an einen in der zentralen Station befindlichen Empfänger 15 senden. Die entfernten Sender werden durch den zentralen Sender der Reihe nach angewählt und senden dann bei Bedarf Signalgruppen, die sich nicht überlappen. Jede Signalgruppe enthält Information, der d.ne Einleitung vorausgeht, die es dem zentralen Empfängeijermöglicht, sich für den Empfang von Daten von dem betreffenden Sender in Gang zu setzen und abzugleichen. Die Einleitung erfordert einen zusätzlichen Zeitaufwand, der für die Übertragung von Nutzinformation verlorengeht und daher so klein- wie möglich gehalten werden sollte.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Empfängers für ein QAM-Modem. Ein empfangenes Signal durchläuft eine AVR-Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung, die die Signalleistung auf einen Normwert bringt, und ein Filter 22, das außerdem des Nutzsignalbandes liegende Störungen unterdrückt. Das empfangene Signal wird ferner einem Trägerdetektor 23 zugeführt, der ein "Träger-vorhanden"-Signal erzeugt, wenn die Leistung des empfangenen Signals einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das Signal, das die AVR-Schaltung 21 und das Filter 22 durchlaufen hat, wird sowohl mittels eines

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phasengleichen örtlichen Trägers cos [Wt+ 9(t)] auf einer Leitung 25 und durch einen in Phasenquadratur stehenden örtlichen Träger sin[W t + 9(t)3 auf einer Leitung 26 demoduliert. Die Träger werden durch eine Trägerwiedergewinnungsschaltung 27 geliefert. W ist die Träger-Nennfrequenz in Radian/see und e(t) ist die momentane Phase des von der Trägerwiedergewinnungsschaltung erzeugten Trägers. Die mit phasengleichem bzw. in Phasenquadratur stehendem Träger demodulierten Signale auf Leitungen 28 bzw. 29 durchlaufen gleiche Tiefpaßfilter 30 bzw. 31, um unerwünschte Anteile entsprechend der ersten Oberwelle zu unterdrücken und eine gewisse spektrale Formung des Datensignals zu bewirken. Die gefilterten Ausgangssignale werden über eine Leitung 32 bzw. 33 Eingängen einer Taktwiedergewinnungsschaltung 34 zugeführt und durch diese in Intervallen abgetastet. In konventionellen Empfängern erfolgt die Abtastung zu den Zeitpunkten kT +'T", wobei k eine natürliche Zahl schließlich 0 (k = 0, 1, 2,...) und T das Signal isierungsinterva 11 oder Signalperiode, T" das Taktintervall (Taktepoche, Taktperiode) und k ein Index, der die Abtastzeit angibt, bedeuten. Die abgetasteten Ausgangssignale auf Leitungen 35 und 36 werden in A/D-Umsetzern 37 und 38 digitalisiert und die resultierenden beiden Digitalzahlen ReZ, und ImZ_k können als Realteil und Imaginärteil eines komplexen Signalwertes

= ^ReZv

angesehen werden, wobei i = V"^ und k = 0, 1, 2... bedeuten. Die komplexen Zahlen Z_k durchlaufen dann einen komplexen Basisba nd- Entzerrer 39, der mit komplexer Arithmetik arbeitet und entzerrte komplexe Ausgangswerte entsprechend der Formel

N-1

J=O

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liefert, wobei die N Abgriffskoeffizienten g., ( oSj^N-1) komplexe Digitalzahlen sind, die im Entzerrer gespeichert werden und dessen Eigenschaften bestimmen. Die entzerrten Ausgangssignale y, werden schließlich in eine Entscheidungs- und Fehler-Schaltung 40 eingespeist, der im Daten- oder entscheidungsorientierten Betrieb entscheidet, welches komplexe Datensignal d, vom Sender gesendet worden sein muß, und dann das scheinbare komplexe Fehlersignal e, = y, - d, errechnet. Während des Abgleichbetriebes (also des anfänglichen Einsteilens oder Abgleichen= des Entzerrers) sendet der Sender bekannte, vorgegebene Datensignale d, , die außerdem auch im Empfänger durch eine Abgleichbetriebssteuerschaltung 41 erzeugt werden, um das Fehlersignal e, errechnen zu können. Dieses Fehlersignal wird dann zum Abgleich bzw. der Einstellung der Entzerrerabgriff skoeffizient en g_. und der Phase der Trägerwiedergewinnungsschaltung verwendet. Die durch die Entscheidungen ermittelten Signale d, stellen die gesendeten Daten dar und werden in einer Datenausgangsschaltung 43 in einen seriellen Bitstrom auf einer zu einem Verbraucher führenden Leitung 42 umgewandelt.

Der Ort, an dem in einem solchen Empfänger die Analog/ Digital-Umsetzung durchgeführt wird, hängt von der Konstruktion des Empfängers ab und wird in hohem Grade durch die verfügbare Technologie bestimmt. Anfänglich hat man solche Empfänger häufig als Analogsignalschaltungen oder Verzögerungsleiterungsfilter mit Abgriffen realisiert, deren Ausgangssignale in Intervallen von T Sekunden abgetastet wurden, um die entzerrten Ausgangssignale y, zu erhalten. Bei moderneren Entwicklungen arbeitet praktisch der ganze Empfänger digital und die Digitalisierung erfolgt unmittelbar hinter der Verstärkungsregelung .

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Der anfängliche Abgleich eines solchen Empfängers wird gemäß dem Stand der Technik im allgemeinen folgendermaßen durchgeführt: Der entfernte Sender sendet zuerst einen sehr einfachen ersten Abschnitt der Einleitung mit starken Spektralkomponenten an den Bandgrenzen des übertragenen Spektrums. Die Trägerdetektorschaltung des Empfängers stellt dann das Auftreten von Energie auf der Leitung fest und veranlaßt den Empfänger, mit der Ingangsetzungs- oder Abgleichprozedur zu beginnen. Die automatische Verstärkungsregelung (AVR) wird auf eine kurze Zeitkonstante und hohe Verstärkung eingestellt und regelt dementsprechend den richtigen Signalpegel schnell ein. Die starken Spektralkomponenten an den Bandgrenzen werden in der Taktwiedergewinnungsschaltung für eine anfängliche Bestimmung der besten Abtastperiode Έ" verwendet. Die Trägerwiedergewinnungsschaltung kann zu diesem Zeitpunkt auch mit der Einstellung ihrer Phase und Frequenz beginnen, wenn dies auch in einem QAM-System mit einem komplexen Entzerrer nicht unbedingt erforderlich ist, da der Entzerrer etwaige Phasenabweichungen beseitigen kann und Frequenzabweichungen gewöhnlich nicht stören. Der entfernte Sender geht dann auf ein für den Abgleich des Entzerrers geeignetes pseudostatistisches Abgleichmuster über.

Bei einem konventionellen System des bisher beschriebenen Typs bestimmt die Einstellung der Abtastperiode T* die effektive Frequenzansprache des Kanals für die abgetasteten Daten, ' die der Entzerrer entzerren muß. Eine falsche Einstellung der Abtastperiode kann die Aufgabe des Entzerrers schwieriger oder sogar unmöglich machen; das Rest-Symbo!übersprechen nach der Entzerrung hängt nämlich stark von der Abtastperiode ^ ab. Die anfängliche Einstellung der Abtastperiode während des ersten Abschnittes der Einleitung ist also kritisch.

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Durch die vorliegende Erfindung wird das Arbeiten des Entzerrers dadurch praktisch unabhängig von der Abtastperiode ^" gemacht, daß die Abtastungen oder Proben bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 in Intervallen von T/2 Sekunden genommen werden und der Abgriffsabstand des Entzerrers gleich T/2 Sekunden gewählt wird. Bei typischen Kanälen ist die Entzerrung (das restliche Symbolübersprechen) bei Verwendung von N Abgriffen, die T/2 Sekunden beabstandet sind, und bei beliebiger Abtastperiode vergleichbar mit der Entzerrung durch einen konventionellen Entzerrer mit der gleichen Anzahl N Abgriffen, die T Sekunden beabstandet sind, und mit der optimalen Abtastperiode, obwohl die Zeitdomänen-Ansprache des Entzerrers gemäß der Erfindung nur halb so lang ist. Der kritische Einfluß der Abtastperiode "£ wird also ohne wirtschaftliche Einbuße beseitigt.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der erste Abschnitt der konventionellen Abgleicheinleitung entfallen kann. Der Sender kann nun einfach mit einer pseudo-statistischen Abgleichfolge beginnen; der Empfänger stellt den Anfang einer Signalgruppe oder einer Signalfolge fest, wenn Energie auf der Leitung erscheint, und beginnt mit dem Abgleich des Entzerrers ohne eine einleitende Einstellung der Abtasttaktperiode oder der Phase des örtlichen Trägers durchzuführen (Die AVR kann jedoch wie bisher für eine sehr schnelle Einregelung eingestellt werden.)

Ein geeigneter Abgleichalgorithmus für den Entzerrer ist der sogenannte Algorithmus des kleinsten quadratischen Mittels (LMS-Algorithmus) von Widrow und Hoff (1960 WESCON Convention Record, IRE, Pt.4, S.96-104), wie er von Proakis und Miller (I.e.) in komplexer Form angegeben wird. Das Verfahren ist in Fig. 3 dargestellt, die ein Schaltbild eines komplexen Entzerrers mit Abgriffen, die Abstände von T/2 Sekunden

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haben, zeigt. Einem Eingang 50 des Entzerrers wird eine Folge von komplexen Zahlen Z,, die die mit Abständen von T/2 Sekunden abgetasteten Ausgangssignale des Tiefpaßfilters darstellen, zugeführt, die an Abgriffen 51 , 5I₁..., 5I₁ mit Verzögerungen von 0, T/2..., bzw. (N-1) T/2 Sekunden auftreten. Zu den Zeitpunkten kT +Cmit k = 0, 1,2, ..., werden die Ausgangssignale an den Abgriffen in komplexen Multiplizierern 53 , 53-, ...53,J_-1 mit den komplexen Abgriffskoeffizienten 52 , 52 , ... 52_N_, multipliziert und die resultierenden Produkte werden in einem komplexen Addierer 54 zu einem entzerrten komplexen Ausgangssignal y, addiert, das auf einer Leitung 55 zur Verfügung steht. Das gesendete komplexe Signal d, auf einer Leitung 56, das während des Abgleichbetriebes bekannt ist, wird in einem komplexen Subtrahierer 57 von y, abgezogen, wobei ein komplexes Fehlersignal e, auf einer Leitung 58 entsteht.

Die verschiedenen Abgriffskoeffizienten g. werden dann entsprechend dem Fehlersignal e, und dem Abgriffswert Z, . gemäß

k+1 ^ der folgenden Regel auf einen neuen Wert g. eingestellt (Os j SN-1):

k+1 ₌ k _ _{ae z}*

wobei a eine kleine reelle Konstante und Z, . der konjugiert

K.-J

komplexe Wert von Z, . sind. Die angegebene Rechenregel wird durch komplexe Konjugier schaltungen 59 , 59...... 59_Ν_-, einen komplexen Multiplizierer 60, weitere komplexe Multiplizierer 6I₀, 6I₁, ..., 6I_n-1, komplexe Subtrahierer 62_Q, 62₁,...62_n_₁ und komplexe Register 63 , 63.., ...63 _,., die die Abgriffskoeffizienten speichern, realisiert.

Anfänglich sind alle Abgriffskoeffizienten auf Null eingestellt. Zu einem bestimmten Zeitpunkt (bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel etwa gleich der Hälfte der gesamten Verzögerungsdauer des Entzerrers, und um den größten Nutzen aus der Erfindung zu ziehen, vorzugsweise nicht mehr als der

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gesamten Verzögerungsdauer des Entzerrers) nach der Feststellung des Auftretens von Signalenergie auf der Leitung durch die Trägerdetektorschaltung, so daß also der Hauptimpuls vom ersten Einleitungssignal d_Q etwa in der Mitte des Entzerrers ( oder irgend einer anderen gewünschten Stelle des Hauptabgriff skoeffizienten des Entzerrers sein wird, beginnt der Abgleichalgorithmus unter Verwendung von d_Q als erstes gewünschtes Ausgangssignal damit, das erste Fehlersignal e = y_n - d_n ( = -d_, da y_n = O ist) zu bilden. Der Abgleichalgorithmus geht dann in der oben beschriebenen Weise weiter, wobei jeder Abgriffskoeffizient nach jeweils T Sekunden nachgestellt oder nachabgeglichen wird. Die Verwirklichung der oben angegebenen Folge ist in Fig. 2 dargestellt. Die bereits in Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnte Abgleichbetriebssteuerschaltung 41 enthält eine Zählerschaltung 70, die beim Empfang des "Träger-vorhanden"-Signals vom Trägerdetektor 23 auf Null zurückgestellt wird. Die Taktimpulse T auf einer Leitung 72 schalten den Zähler für jedes SignalIntervall T um einen Schritt weiter. Die die Abgleicheinleitung bildenden Signale d, sind in einem Festwertspeicher 74 gespeichert. Die Taktimpulse T veranlassen die Zählerschaltung 70 zur Abgabe eines Signales entsprechend dem Index k (der Anzahl von Intervallen T seit dem Auftreten des Trägers), die ihrerseits den Festwertspeicher 74 veranlassen, der Entscheidungs- und Fehlerschaltung 40 die Signale d_fc der Einleitung zu den gewünschten Zeiten zuzuführen (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel also beginnend mit der halben Entζerrerlänge oder Entzerrerverzögerungsdauer nach dem Auftreten des Trägers). Der Festwertspeicher 74 speichert ferner ein Steuersignal S, und führt dieses der Schaltung 40 zu; dieses Signal S, ist Null vor dem Abgleichbetrieb, 1 während des Abgleichbetriebes und 2 während des Datenbetriebes, und veranlaßt einerseits die Entscheidungs- und Fehlerschaltung in der gewünschten Betriebsart zu arbeiten und andererseits die Abgriffskoeffizienten des Entzerrers anfäng-

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-13-lich, also vor dem Abgleichbetrieb, auf Null zurückzustellen.

Eine weitere Konsequenz der Unempfindlichkeit des Abgriffabstände T/2 aufweisenden Entzerrers bezüglich der Taktperiode besteht darin, daß die Taktwiedergewinnungsschaltung besonders einfach aufgebaut werden kann. Man kann jeden Taktabgleichalgorithmus .benutzen, der die Hauptabgriffskoeffizienten des Entzerrers in der Nähe der Mitte des Entzerrers zu halten strebt. Man kann sogar im Falle daß anfänglich die Hauptkoeffizienten infolge einer ungenauen anfänglichen Synchronisation außerhalb der Mitte a\;ftreten, sie durch einen allmählichen oder schrittweisen Taktabgleich in die bevorzugte mittlere Lage zurückregeln, ohne die Datenübertragung zu unterbrechen, vorausgesetzt daß der Abgleich so langsam ist, daß die Entzerrerkoeffizienten sich laufend anpassen können. Bei dem vorliegenden Entzerrer beginnt also der Entzerrerabgleich bevor irgendwelche wesentlichen Nachstellungen von L durch die Taktwiedergewinnungsschaltung durchgeführt worden sind.

Fig. 4 zeigt eine repräsentative Taktwiedergewinnungsschaltung dieses Typs. Während jeder Signalperiode T werden die Abgriffskoeffizienten 80 des Entzerrers durch eine Abtastschaltung 81 abgesucht, die den Index j des Abgriffskoef-

IilclX

fizienten G. des größten Betrages bestimmt. Wenn j kleiner als der Sollwert, beispielsweise j , ist, wird die Periode des Abtasttaktgebers um einen kleinen Betrag A vorgestellt;

wenn j größer als j ist, wird die Abtastperiode um /x verin ei x vj

zögert, während wenn j = j ist, keine Verstellung erfolgt.

fflcLX VJ

Dies kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Es sei & so gewählt, daß T/2 = ΜΔ ist, wobei M eine große ganze Zahl bedeutet; dann wird ein hochfrequenter Taktgeber 82 mit der Taktperiode ^. verwendet und eine üntersetzerkette 83 mit Teilungsfaktor M zur Erzeugung eines Taktsignales mit einer Nenn-

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periode von T/2 auf einer Leitung 84; wenn dann eine Abtastperiodenlogikschaltung 85 "vor" oder "schneller" anzeigt, läßt sie die Zählerkette 83 bis M-1 zählen (also durch M-1 teilen) anstatt bis (bzw. durch) M, während bei "nach" oder "langsamer" bis M+1 gezählt wird. Der Index des größten Abgriff skoeffizienten wird daher dazu streben, sich nach j_ zu bewegen und dort zu verbleiben. Die Geschwindigkeit der Taktperiodenänderung hängt vom Wert von /J^ab, dieser sollte so klein gewählt werden, daß der Nachabgleich der Abgriffskoeffizienten des Entzerrers den Änderungen der Abtast- oder Taktperiode folgen kann.

Ein weiterer Vorteil des Entzerrers mit den Abständen T/2 besteht darin, daß seine Verzögerungsdauer nur etwa die Hälfte der eines konventionellen Entzerrers beträgt, da die Anzahl der einstellbaren Abgriffe, die insgesamt für einen vorgegebenen Entzerrer erforderlich ist, durch die Einstellung des Abstandes auf T/2 nicht geändert wird. Dies bedeutet eine geringere Verzögerung des Beginnes des Empfanges von Sendungen von entfernten Sendern und damit eine weitere Verkürzung der nutzlosen Zeit bei Mehrstationensystemen. Da sich der Entzerrer bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 in der Trägerwiedergewinnungs-Regelschleife befindet, wird außerdem eine raschere Trägersynchronisation erreicht, was ein besonderer Vorteil für den anfänglichen Abgleich darstellt. Anstelle des Abgriffabstandes T/2 kann man auch andere Abgriffsabstände T/n verwenden, wobei η vorzugsweise eine natürliche Zahl größer als 2 ist, vorausgesetzt daß das demodulierte und einer Tiefpaßfilterung unterworfene Signal keine wesentlichen Spektralkomponenten über (n/2 T) Hz enthält. Wenn die Bandbreite des gesendeten Signales B Hz beträgt, wird das demodulierte Signal keine wesentlichen Spektralanteile oberhalb von B/2Hz haben, so daß sich für η die Bedingung ergibt, daß η größer TB sein soll. Es ist

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wegen des nyquist¹ sehen Äbtasttheorems prinzipiell unmöglich, daß TB kleiner als 1 ist, in QÄM-Modems, bei denen die Bandbreite gut ausgenützt wird, ist TB typiseherweise nicht wesentlich größer als 1. η könnte also gewöhnlich kleiner als 2 sein, was unter Umständen bei Änalogentzerrern mit angezapften Verzögerungsleitungen von Vorteil ist. Bei der vorliegenden Erfindung braucht η im Prinzip keine ganze Zahl zu sein. Es ist jedoch sehr zweckmäßig, wenn C/n ein ganzzahliger Bruchteil der Signalperiode T ist, da dann das Entzerrerausgangssignal in Intervallen von T Sekunden ohne Interpolation abgetastet werden kann, insbesondere bei digitalen Ausführungsformen. Da normalerweise keine Spektralkomponenten über (1/T) Hz vorhanden sind, bringt es gewöhnlich keinen Vorteil mit sich, wenn man auf η = 3 oder höhere ganzzahlige Bruchteile übergeht, so daß also η = 2 der bevorzugte Wert ist.

Die Erfindung läßt sich z.B. auch auf QÄM-Sy sterne mit Bandfilterentzerrern anwenden, bei denen dieselben Bedingungen für η gelten.

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Claims

P atentanSprüche

1. QAM-Empfanger für Gruppen vpn Signalen mit einer vorgegebenen Bandbreite B, die mit vorgegebener Signalfreguenz von 1/T Signalen pro Sekunde von einem Übertragungskanal eintreffen, mit einem automatisch abgleichenden Entzerrer, der Abgriffe mit gleichen gegenseitigen Abständen aufweist, ferner mit einer Abgriffkoeffizientenschaltung zur Modifikation der Ausgangssignale der einzelnen Abgriffe mit einem jeweils zugehörigen Koeffizienten, einer Abgleichschaltung zur Änderung der Koeffizienten, einer durch den Entzerrer gesteuerten Ausgangsschaltung, die zu Zeitpunkten kT+'Γ" Ausgangssignale liefert, wobei k = O, 1, 2, ... und Xeine Taktperiode sind, und schließlich mit einer Schaltungsanordnung, die das Erscheinen einer ankommenden Signalgruppe bei einer bestimmten Stelle im Empfänger feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Abgriffe T/n Sekunden beträgt, wobei η größer TB ist, und daß die Abgleichschaltung (57, 59_Q, 59₁·..59_Ν_₁, 60, 60_Q. 61^..6I_n-1, 62_q, 62JT_-1) durch eine Steuerschaltung (41) in einem vom Zeitpunkt der Feststellung des Erscheinens der Signalgruppe abhängigen Zeitpunkt frühzeitig betätigbar ist und mit der Änderung der Abgriffskoeffizienten und damit den Abgleich des Entzerrers unabhängig vom anfänglichen Wert der Taktp.eriode beginnt.

2. QAM-Empfanger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Erscheinen einer Signalgruppe feststellende Schaltungsanordnung (23) eine Einrichtung zur Feststellung des Eintreffens einer Signalgruppe beim Empfänger enthält und daß die Steuerschaltung (41) eine Schaltungsanordnung enthält, die die Abgleichschaltung nach Verstreichen eines vorgegebenen Zeitintervalles nach der Feststellung der Signalankunft betätigt.

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3. QAM-Empfanger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Zeitintervall kleiner ist als die GeSamtverzögerungsdauer des Entzerrers.

4. QAM-Empfanger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß η eine natürliche Zahl größer als 1 ist.

5. QAM-Empfanger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß η = 2 ist.

6. QAM-Empfanger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abtastschaltung (34), die die empfangenen Signale mit einer Frequenz von n/T Abtastungen oder Proben pro Sekunde abtastet und die abgetasteten Signalwerte (auf Leitungen 35 und 36) dem Entzerrer zuführt.

7. QAM-Empfanger nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Taktwiedergewinnungsschaltung zur Regelung der Taktperiode *- , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (41) eine Vorrichtung enthält, die die Abgleichschaltung (57, 59, 60, 61, 62) in Gang setzt, bevor die Taktwiedergewinnungssehaltung eine nennenswerte Nachregelung der Taktperiode TJ* bewirkt.

8. QAM-Empfanger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (41) eine Einrichtung enthält, die die Abgleichschaltung (57, 59, 60, 61, 62) hinsichtlich des Einstellens des Entzerrers betätigt, wenn das erste Signal der Signalgruppe an einer vorgegebenen Abgriffsstelle des Entzerrers, an der der Hauptabgriffskoeffizient eingestellt werden soll, angekommen ist.

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9. QAM-Empfanger nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Taktwiedergewinnungsschaltung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (81, 83, 85), die den Hauptabgriffkoeffizienten innerhalb eine vorgegebene Anzahl von Abgriffen bezüglich der Mitte des Entzerrers bringt und hält.

10. QAM-Empfanger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (15) ein Teil einer Zentralstation in einem Mehrstationensystem ist, das außerdem einen zentralen Sender (15) und eine Anzahl entfernter Stationen mit Sendern (13.., 13₂) und Empfängern (H₁, H₉) enthält.

ι ω

11. QAM-Empfanger nach Anspruch 10 für ein System, bei dem jeder entfernte Sender dafür ausgelegt ist, als Einleitung zu jeder Signalgruppe eine Abgleichfolge zu senden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (41) des zentralen Empfängers (15) eine Einrichtung enthält, die die Abgleichschaltung bei den ersten Signalen der Einleitung betätigt und mit dem Abgleichen des Entzerrers beginnen läßt.

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