PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005008988A1 07.09.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge aus einer Eingangsfolge
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Neurohr, Norbert, 82061 Neuried, DE;
Schöbinger, Matthias, 81825 München, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Kraus & Weisert, 80539 München
DE-Anmeldedatum 28.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005008988
Offenlegungstag 07.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.2006
IPC-Hauptklasse H04L 25/03(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen bereitgestellt, wobei das Verfahren bzw. die Vorrichtung entsprechend einem entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer realisiert ist. Die Adaption von Koeffizienten des Entzerrers wird auf Basis eines Schätzfehlers vorgenommen, welcher in Abhängigkeit von einer Skalierung (a, c0) bestimmt wird. Erfindungsgemäß wird die Skalierung (a, c 0) derart bestimmt, dass sie von einem nominellen Eingangswert bei Übertragung ohne Symbolstörungen um einen Abweichungswert abweicht. Der Abweichungswert ist dabei abhängig von nicht kompensierbaren Intersymbolinterferenzen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge aus einer Eingangsfolge mit einem Entscheider eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Bestimmung einer Skalierung zur Bildung eines Entscheidungsfehlers eines derartigen rückgekoppelten Entzerrers, wobei der Entscheidungsfehler wiederum zur Adaption mindestens eines Koeffizienten des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers verwendet wird.

Unter einem Entscheider (englisch „slicer") wird dabei eine Einrichtung verstanden, welche in Abhängigkeit von einem Eingangsdatenwert bzw. Eingangselement der Eingangsfolge einen jeweiligen Ausgangsdatenwert bzw. ein jeweiliges Ausgangselement der Ausgangsfolge bestimmt, wobei jedem möglichen Ausgangselement ein nominelles Eingangselement zugeordnet ist. Die Bestimmung des jeweiligen Ausgangselementes kann dabei insbesondere durch Vergleich des jeweiligen Eingangselementes mit einer oder mehreren Entscheidungsschwellen, welche abhängig von den nominellen Eingangselementen festgelegt werden, erfolgen.

Derartige Entscheider werden üblicherweise beim Empfangen von Daten über einen Übertragungskanal verwendet, das heißt zum Umwandeln einer empfangenen Eingangsfolge in eine Ausgangsfolge zur weiteren Verarbeitung. Dabei können durch die Übertragung der Eingangselemente der Eingangsfolge über den Übertragungskanal Verzerrungen auftreten, welche Übertragungsfehler verursachen können. Zu diesen Verzerrungen zählen beispielsweise so genannte Intersymbolstörungen oder Intersymbolinterferenzen („Inter-Symbol Interference", ISI), welche zu einer Beeinflussung eines momentanen Empfangselementes durch vorausgegangene oder gegebenenfalls auch folgende Empfangselemente führt. Um derartige Verzerrungen auszugleichen, werden allgemein Entzerrer verwendet.

Ein Beispiel für derartige Entzerrer sind entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer („Decision Feedback Equalizer", DFE). Diese werden vorteilhafterweise zur Entzerrung von Übertragungskanälen mit starken Intersymbolinterferenzen insbesondere dann eingesetzt, wenn die Implementierung eines Empfängers auf Basis des Prinzips der so genannten „Maximum-Likelyhood Sequence Detection" (MLSD), welche prinzipiell eine bessere Entzerrung bietet, aus Komplexitäts- oder Verlustleistungsgründen oder auf Grund anderer Systemrandbedingungen wie etwa der Begrenzung einer maximal zulässigen Latenzzeit nicht in Frage kommt. Gegenüber einfacher zu implementierenden linearen Entzerrern beispielsweise auf Basis adaptiver FIR-Filter bietet ein entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer bei starken Intersymbolinterferenzen den Vorteil einer geringeren Länge des Entzerrers und einer gegenüber linearen Entzerrern nicht vorhandenen Anhebung des Rauschens, welche bei linearen Entzerrern mit der Stärke der Intersymbolinterferenz zunimmt.

Dabei werden derartige entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer häufig derart ausgelegt, dass nur ein Teil der Intersymbolinterferenzen, welcher besonders häufig zu Empfangsfehlern führen würde, kompensiert wird, während schwächere Beiträge nicht kompensiert werden.

Ein einfacher entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer ist in 1 schematisch dargestellt. Dabei wird ein analoges Eingangssignal, zum Beispiel ein Empfangssignal x, einem Analog-Digital-Wandler 1 zugeführt, um eine Folge von Empfangselementen y zu erzeugen, von welchen in einem Subtrahierer 2 ein jeweils zugeordneter Korrekturwert c subtrahiert wird, um einen jeweiligen Differenzwert d zu erzeugen. Die Folge von Differenzwerten d wird dann einem Entscheider 3 zugeführt. Abhängig von dem ihm jeweils zugeführten Differenzwert d bestimmt der Entscheider 3 einen Ausgangssymbolwert ŷ, welcher bei fehlerfreier Übertragung einem zur Erzeugung des Empfangssignals x gesendeten Sendesymbol entspricht.

Wird beispielsweise eine digitale Signalfolge gesendet, bei welcher zwei mögliche Werte durch einen positiven Wert des Sendesymbols und einen entsprechenden negativen Wert des jeweiligen Sendesymbols der Signalfolge repräsentiert werden, kann der Entscheider 3 den jeweiligen Differenzwert d mit einer Entscheidungsschwelle von Null vergleichen und bei d > 0 einen Wert ŷ = 1 und bei d < 0 einen Wert ŷ = –1 ausgeben. Die Werte +1 und –1 sind dabei beispielhaft zu verstehen, denkbar ist prinzipiell auch jedes andere zur nachfolgenden Verarbeitung geeignete Wertepaar.

Jedes Ausgangssymbol ŷ wird einem Verzögerungsglied 7 zugeführt und in einem Multiplizierer 11 mit einem Koeffizienten c1 multipliziert, um den Korrekturwert c für den nächsten Eingangswert y zu erzeugen. Es wird also bei dem dargestellten einfachen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer jeweils der Korrekturwert c für einen Empfangswert y auf Basis des vorausgehenden Ausgangssymbolwerts ŷ bestimmt. Durch einen derartigen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer können insbesondere Intersymbolinterferenzen, welche von einem dem momentanen Empfangswert vorausgehenden Empfangswert herrühren, kompensiert werden.

Häufig sind bei entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern auch mehrere derartige Rückkoppelpfade mit Verzögerungsglied und Multiplizierer vorhanden, und der Korrekturwert c wird durch Gewichtung und Kombination mehrerer vorausgegangener Ausgangssymbole ŷ erzeugt, um so den Einfluss mehrerer vorausgegangener Empfangswerte auf den momentanen Empfangswert korrigieren zu können. Diese weiteren Rückkoppelpfade sind für das Verständnis der vorliegenden Erfindung jedoch nicht nötig und sind daher zur Vereinfachung nicht dargestellt, das Prinzip ist hier dasselbe wie bei nur einem Rückkoppelpfad.

Des Weiteren wird in einem Multiplizierer 9 das jeweilige Ausgangssymbol ŷ mit einem Skalierungsfaktor c0 multipliziert und in einem Subtrahierer 10 von demjenigen Differenzwert d, auf dessen Basis der Ausgangssymbolwert ŷ bestimmt wurde, subtrahiert, um einen Entscheidungsfehler e zu bilden. Der Skalierungsfaktor c0 wird dabei üblicherweise so gewählt, dass bei vollständiger Entzerrung und ansonsten ungestörter Übertragung die Differenzwerte d den mit c0 multiplizierten Ausgangssymbolwerten ŷ entsprechen würden. Hätten beispielsweise die Differenzwerte d bei ungestörter Übertragung und vollständiger Kompensation der Intersymbolinterferenzen die möglichen Werte +h0 und –h0 und die Rusgangssymbolwerte ŷ entsprechend die möglichen Werte +1 und –1, würde c0 auf h0 gesetzt werden. Dies bedeutet, dass der Schätzfehler e = 0 ist, falls der Differenzwert d mit dem jeweiligen nominellen Differenzwert ±h0 bei perfekter Entzerrung und ansonsten ungestörter Übertragung übereinstimmt.

Der Schätzfehler e wird im Betrieb des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers insbesondere verwendet, um den oder die Koeffizienten des Entzerrers, im vorliegenden Beispiel den Koeffizienten c1, zu adaptieren, um die Entzerrungseigenschaften dem Übertragungskanal, über welchen das analoge Empfangssignal x empfangen wird, anzupassen, da dessen Eigenschaften sich im Allgemeinen mit der Zeit verändern. Dies kann beispielsweise mit einem Least-Mean-Square-Algorithmus erfolgen, bei welchem der Koeffizient c1 gemäß c1k+1 = c1k + &ngr;·ek·sign(ŷk–1)(1) adaptiert wird, wobei &ngr; eine Schrittweite und k ein Laufindex ist, k = 1, 2..., welcher ein jeweiliges Element der Folge von Koeffizienten c1, von Schätzfehlern e bzw. von Ausgangssymbolen ŷ kennzeichnet. Dabei wird ein dem Schätzfehler ek vorausgehendes Ausgangssymbol ŷk–1 verwendet, da sozusagen der von dem Ausgangssymbol ŷk–1 herrührende Schätzfehler ek minimiert werden soll.

Zur Vereinfachung der Berechnung von Gleichung (1) wird häufig auch anstelle des Schätzfehler ek lediglich dessen Vorzeichen verwendet. Dies ist auch in 1 so dargestellt. Hier bildet eine Vorzeichenbildungseinheit 8 das Vorzeichen sek des Schätzfehlers e. In einer Adaptionseinheit 32 wird dann die Adaption des Koeffizienten c1 beispielsweise gemäß c1k+1 = c1k + &ngr;·sek·sign(ŷk–1)(2) durchgeführt. Können die Ausgangssymbole ŷk nur die Werte +1 und –1 annehmen, gilt sign(ŷk–1) = ŷk–1, so dass auf die Bildung des Vorzeichens verzichtet werden kann. Bei dem entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer aus 1 ist es selbstverständlich auch möglich, statt des Ausgangssymbols ŷ den Differenzwert d zur Bildung des Schätzfehlers entsprechend zu skalieren.

In 2 ist ein weiterer entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer dargestellt, welcher sich von dem Entzerrer aus 1 lediglich in der Art der Bestimmung des Schätzfehlers e unterscheidet. Daher wird auch lediglich dieser Teil von 2 näher erläutert, im Übrigen entspricht 2 der bereits diskutierten 1.

Bei dem Entzerrer von 2 werden die Differenzwerte d nicht nur dem Entscheider 3, sondern auch einem positiven Eingang eines Subtrahierers 5 und einem Eingang eines Addierers 4 zugeführt. Einem negativen Eingang des Subtrahierers 5 sowie einem weiteren Eingang des Addierers 4 wird ein Referenzwert a zugeführt, so dass ein Wert e1 = d – a und ein Wert e2 = d + a erzeugt wird. Die Werte e1 und e2 werden einem Multiplexer 6 zugeführt, mit welchem abhängig von dem jeweiligen Ausgangssymbol ŷ entweder der Wert e1 oder der Wert e2 als Schätzfehler e ausgewählt wird.

Der Referenzwert a entspricht in seiner Funktion dem Skalierungsfaktor c0 aus 1.

Dies soll wiederum für das Beispiel erläutert werden, dass das Ausgangssymbol ŷ die Werte +1 und –1 und der Differenzwert d bei ungestörter Übertragung und vollständiger Kompensation von Intersymbolstörungen die Werte +h0 oder –h0 annehmen kann. Für diesen Fall wird der Referenzwert a üblicherweise auf h0 gesetzt. Es gilt also e1 = d – h0 und e2 = d + h0, was genau den möglichen Werten für den Schätzfehler entspricht. Entsprechend wird durch den Multiplexer 6 für ŷ = +1 e1 und für ŷ = –1 e2 als Schätzfehler e ausgewählt.

Derartige entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer wie in 2 dargestellt sind insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsanwenlungen vorteilhaft, da die Rückkopplung des Ausgangssymbols ŷ in den Subtrahierer 10 in 1 zeitkritisch ist. Hier muss nämlich zur Bildung des Schätzfehlers das Ausgangssymbol ŷ von demjenigen Differenzwert d subtrahiert werden, in Abhängigkeit von welchem es gebildet wurde. Bei dem „Look-Ahead-Verfahren" von 2 ist eine derartige Rückkopplung hingegen nicht nötig.

Auch bei dem entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer aus 2 kann zur Adaption des Koeffizienten c1 der Schätzfehler e (beispielsweise gemäß Gleichung (1)) oder dessen Vorzeichen se(beispielsweise gemäß Gleichung (2)) verwendet werden, wobei die Verwendung des Vorzeichens se wiederum eine einfachere Implementierung des Adaptionsalgorithmus ermöglicht, da statt einer Multiplikation lediglich das Vorzeichen (in digitaler Realisierung ein entsprechendes Vorzeichenbit) geändert werden muss.

Bei nicht vollständiger Kompensierung von Intersymbolinterferenzen kann dabei jedoch das im Folgenden diskutierte Problem auftreten.

Hierzu ist in 3 beispielhaft eine Impulsantwort eines Übertragungskanals mit einem Hauptwert h0, einem Vorschwinger h–1 und einem Nachschwinger h1 dargestellt. Dies bedeutet, dass ein Empfangselement yk der Empfangsfolge sich aus einer gesendeten und über den Übertragungskanal übertragenen Folge bk gemäß yk = h1bk–1 + h0bk + h–1bk+1(3) berechnet. Durch entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer wie in 1 und 2 gezeigt lässt sich nun durch geeignete Wahl des Koeffizienten c1 der Einfluss des Terms h1bk–1 aus Gleichung (3), das heißt der Einfluss des Nachschwingers h1, kompensieren, während der Vorschwinger h–1 nicht kompensiert wird.

Wird der Adaptionsprozess, wie er unter Bezugnahme auf Gleichungen (1) und (2) beschrieben wurde, durchgeführt, führt dies zu dem in 4 schematisch dargestellten Verhalten. Dabei wurde angenommen, dass die bk aus Gleichung (3) nur die Werte +1 und –1 annehmen können. Für diesen Fall zeigen in 4 Kurven 1215 mögliche Werte des Differenzwertes d am Eingang des Entscheiders 3 der entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer von 1 und 2 über der Zeit t. Dabei sind anfänglich insgesamt acht verschiedene Werte ±h0±h1±h–1 möglich, wobei nur die positiven Werte (entsprechend ak = +1 in Gleichung (3)) dargestellt sind. Um den Entscheidungsfehler zu berechnen, wird, wie bereits erläutert, in 1 ein Skalierungsfaktor c0 = h0 bzw. in 2 ein Referenzwert a = h0 verwendet. Im Laufe der Adaption sollten sich die Werte d nunmehr gemäß der durchgezogenen Kurven 1215 verändern, so dass sich nach Abschluss der Adaption die zwei durch die gestrichelten Kurven 30 und 31 angedeuteten Werte h0 + h–1 und h0 – h–1 ergeben. Bei diesen Werten ist der Einfluss des Nachschwingers h1 vollständig kompensiert.

Gemäß den Gleichungen (1) und (2) erfolgt die Einstellung des Koeffizienten c1 proportional zum (vorzeichenbehafteten) Entscheidungsfehler bzw. zu dessen Vorzeichen. Bei Verwendung des Vorzeichenalgorithmus aus Gleichung (2) tritt nun das Problem auf, dass das Vorzeichen bei dem Kreuzungspunkt der Kurven 13 und 14 mit h0 sein Vorzeichen wechselt. Da nur das Vorzeichen und nicht der Wert des Schätzfehlers berücksichtigt werden, gleichen sich die Entscheidungsfehler von Kurven 12 und 15 im Mittel aus, und die Einstellung der Entzerrerkoeffizienten bleibt im Mittel konstant. Die Werte am Entscheidereingang ergeben sich also gemäß den gestrichelten Kurven 16, 17 und 18 aus 4. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass ab dem oben genannten Kreuzungspunkt der Einfluss des Vorschwingers h–1, welcher nicht korrigiert wird, für den Schätzfehler maßgeblich ist.

Der minimale Abstand dieser Kurven, insbesondere der Kurve 16, zu einer Entscheiderschwelle x0 = 0 ist geringer als im optimalen Fall, was zu einer erhöhten Bitfehlerrate führt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge aus einer Eingangsfolge vorzuschlagen, bei welcher eine bessere Konvergenz auf optimale Werte bei einer Adaption eines verwendeten entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 13. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte bzw. bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen welche durch Übertragung einer Sendefolge über einen Übertragungskanal gebildet wurde, wobei Intersymbolinterferenzen auftreten sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitgestellt, wobei jedes Eingangselement mit einem jeweiligen Korrekturelement zur Korrektur eines Teils der Intersymbolinterferenzen kombiniert wird, um ein korrigiertes Eingangselement zu bilden, wobei in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement ein jeweiliges Ausgangselement der Ausgangsfolge gebildet wird, wobei in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement, dem jeweiligen Ausgangselement und einer Skalierung ein jeweiliger Schätzfehler gebildet wird, welcher eine Abweichung zwischen dem korrigierten Eingangselement und dem mit der Skalierung skalierten jeweiligen Ausgangselement kennzeichnet, und wobei das jeweilige Korrekturelement in Abhängigkeit von mindestens einem Koeffizienten und mindestens einem dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselement gebildet wird. Der mindestens eine Koeffizient wird in Abhängigkeit von einem einem dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler, bevorzugt in Abhängigkeit von dem Vorzeichen dieses Schätzfehlers, adaptiert. Dabei wird erfindungsgemäß die Skalierung derart bestimmt, dass sie sich von einem nominellen korrigierten Eingangselement bei vollständiger Korrektur aller Intersymbolinterferenzen durch einen von einem nicht durch das Korrekturelement korrigierbaren weiteren Teil der Intersymbolinterferenzen abhängigen Wert unterscheidet.

Durch die Verwendung einer derartigen Skalierung, welche nicht der üblichen Skalierung zur Bestimmung des Schätzfehlers entspricht, sondern von dieser abweicht, kann eine bessere Kompensation von Intersymbolinterferenzen erreicht werden.

Nicht kompensierbare Intersymbolinterferenzen können dabei insbesondere Interferenzen durch dem jeweiligen Ausgangselement nachfolgende Ausgangselemente sein, während Intersymbolinterferenzen von einem oder mehreren dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselementen durch das jeweilige Korrekturelement kompensierbar sind.

Die Einstellung der Skalierung kann insbesondere adaptiv erfolgen. In diesem Fall werden bevorzugt für die Adaption der Skalierung und die Adaption des mindestens einen Koeffizienten, welche gleichzeitig erfolgen können, bevorzugt in beiden Fällen Differenzwerte, deren Abweichung von nominellen Werten auf Grund nicht kompensierbarere Interferenzen die gleichen Vorzeichen haben, verwendet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 einen ersten entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren realisierbar ist,

2 einen zweiten entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren realisierbar ist,

3 eine beispielhafte Impulsantwort eines Übertragungskanals,

4 eine Veranschaulichung der Adaption von Koeffizienten eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers, und

5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Adaption einer Skalierung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere die Adaption von Koeffizienten eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers und die Bestimmung entsprechender Entscheidungsfehler. Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden hierbei die in 1 und 2 gezeigten und bereits in der Beschreibungseinleitung ausführlich beschriebenen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer verwendet. Um Widerholungen zu vermeiden, werden die Elemente dieser entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer nicht nochmals detailliert erläutert. Es wird vielmehr im Folgenden auf die erfindungsgemäßen Abwandlungen der bekannten Vorrichtungen eingegangen.

Dabei betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere die Bestimmung des Skalierungsfaktors c0, mit welchem das jeweilige Ausgangssymbol ŷ in dem Multiplizierer 9 von 1 multipliziert wird, bzw. entsprechend die Bestimmung eines geeigneten Referenzwertes a in 2. Skalierungsfaktor c0 und Referenzwert a werden im Folgenden zusammenfassend als Skalierung bezeichnet.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Adaption des Koeffizienten c1 mittels der Adaptionsmittel 32 der 1 und 2.

Als Beispiel zur Erläuterung der Erfindung wird wiederum ein Übertragungskanal mit einer Impulsantwort wie in 3 dargestellt betrachtet, bei welchem die Empfangselemente y gemäß Gleichung (3) gebildet werden. Des Weiteren wird beispielhaft angenommen, dass eine binäre Übertragung stattfindet, wobei die Werte der Sendefolge bk und entsprechend die Ausgangssymbole ŷ die Werte +1 und –1 annehmen können.

In einem solchen Fall würden die Eingangselemente y bei ungestörter Übertragung (keine Intersymbolinterferenzen) die Werte ±h0 annehmen, das heißt ±h0 wären nominelle Eingangswerte für die Ausgangssymbole ±1. Daher wird üblicherweise die Skalierung a bzw. c0 auf h0 gesetzt, so dass der Entscheidungsfehler e eine Abweichung des Differenzwertes d von dem jeweiligen nominellen Eingangswert kennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird nun als Skalierung ein Wert bestimmt, welcher von dem Wert h0 um einen Betrag abweicht, welcher abhängig von nicht kompensierbaren Anteilen der Eingangselemente bzw. der Differenzwerte d ist. Wie bereits beschrieben kann durch die dargestellten entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer lediglich der Nachschwinger h1 kompensiert werden, während der Vorschwinger h–1 nicht kompensiert wird. Im vorliegenden Fall wird demnach die Abweichung der Skalierung von dem Wert h0 in Abhängigkeit von dem Wert h–1 bestimmt.

Im vorliegenden Fall ist es insbesondere vorteilhaft, als Skalierung a bzw. c0 den Wert h0 – h–1 festzusetzen. Dies führt dazu, dass die Kurve 15 aus 4, welche am nächsten an der Entscheiderschwelle x0 = 0 liegt, bei Verwendung des Vorzeichenalgorithmus aus Gleichung (2) auf die gepunktete Linie 31 konvergiert und somit ein minimaler Abstand der möglichen Eingangswerte am Entscheider 3 in 1 und 2 von der Entscheidungsschwelle x0 in einem eingeregelten Zustand größer ist als bei der Verwendung einer Skalierung h0.

Ist das Übertragungsverhalten des Übertragungskanals bekannt oder wird es durch getrennte Messungen ermittelt, kann eine entsprechende Skalierung direkt bestimmt werden. Ist dies nicht der Fall, kann eine entsprechende Skalierung adaptiv bestimmt werden. Eine mögliche Schaltungsanordnung hierzu ist in 5 dargestellt.

Der Schaltungsanordnung von 5 werden – ähnlich den Adaptionsmitteln 32 aus 1 und 2 zur Adaption des Koeffizienten c1 – die Ausgangssymbole ŷ und die Vorzeichen se der Schätzfehler zugeführt. Die Vorzeichen se der Schätzfehler werden dabei hintereinander geschalteten Verzögerungsgliedern 21 und 22 zugeführt. Diese sowie die weiteren in der Schaltungsanordnung von 5 dargestellten Verzögerungsglieder verzögern einen ihnen zugeführten Wert jeweils um eine Arbeitstaktperiode der Schaltung.

Ein Ausgang des Verzögerungsgliedes 22 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 25 verbunden. Die Ausgangssymbole ŷ werden einem Verzögerungsglied 19 zugeführt, wobei ein Ausgang des Verzögerungsgliedes 19 mit einem negativen Eingang eines Subtrahierers 23 und einem Verzögerungsglied 20 verbunden ist. Ein Ausgang des Verzögerungsgliedes 20 ist mit einem positiven Eingang des Subtrahierers 23 sowie einem Eingang eines Multiplizierers 26 verbunden. Ein Ausgang des Subtrahierers 23 ist mit Betragsbildungsmitteln 24 verbunden, welche den halben Betrag des ihnen zugeführten Wertes bilden. Ein Ausgang der Betragsbildungsmittel 24 ist mit einem weiteren Eingang des Multipliziers 25 verbunden, ein Ausgang des Multiplizierers 25 ist mit einem weiteren Eingang des Multiplizierers 26 verbunden. Ein Ausgang des Multiplizierers 26 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 27 verbunden, welcher die ihm zugeführten Werte mit einer Schrittweite &mgr; multipliziert. Die so mit der Schrittweite &mgr; multiplizierten Werte werden mit einem durch einen Addierer 28 mit nachgeschaltetem Verzögerungsglied 29, dessen Ausgang auf einen Eingang des Addierers 28 zurückgeschleift ist, gebildeten Integrator aufintegriert. Insgesamt wird die Skalierung a also gemäß ak+1 = ak + &mgr;sek·½|ŷk+1 – ŷk|·ŷk(4) adaptiert, wobei ak ein k-ter Referenzwert a oder entsprechend ein k-ter Skalierungsfaktor c0 ist und k wiederum allgemein einen Laufindex bezeichnet.

Dabei ist der Term ½|ŷk+1 – ŷk| gleich Null, wenn ŷk+1 = ŷk, das heißt, wenn ŷk+1 und ŷk beide gleich +1 oder beide gleich –1 sind. Sind die Werte ŷk+1 und ŷk hingegen verschieden, hat der Term ½|ŷk+1 – ŷk| den Wert 1. Eine Adaption der Skalierung a erfolgt also nur, wenn die Werte ŷk+1 und ŷk verschiedene Vorzeichen aufweisen. Da, falls keine Übertragungsfehler auftreten, die Werte ŷk+1 und ŷk entsprechenden Werten bk+1 und bk der Sendefolge entsprechen, wird die Skalierung also dann adaptiert, wenn ein entsprechender Wert der Eingangsfolge y abzüglich des Einflusses des zu kompensierenden Nachschwingers h1 entweder h0 – h–1 oder dem entsprechenden negativen Wert –h0 + h–1 entspricht (vgl. Gleichung (3)). Auf diese Weise wird der Referenzwert a auf den Wert h0 – h–1 adaptiv eingestellt. Ensprechend kann natürlich auch für den entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer von 1 der Wert c0 eingestellt werden.

Zu bemerken ist, dass in Gleichung (4) statt der Werte ŷk+1 und ŷk auch deren Vorzeichen mit demselben Ergebnis verwendet werden könnten, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Ausgangssymbole ŷ andere Werte als +1 und –1 annehmen können, gegebenenfalls auch mehr als zwei Werte, beispielsweise +2, +1, –1 und –2. Zudem kann der Faktor ½ auch in die Schrittweite gezogen werden. Für eine schnellere Konvergenz kann zudem vorgesehen sein, die Schrittweite &mgr; allmählich zu verringern.

Diese Adaption der Skalierung mit der Schaltung aus 5 kann insbesondere gleichzeitig mit der Adaption des Koeffizienten c1 gemäß Gleichung (2) erfolgen. Auf diese Weise können Skalierung und Koeffizient auf ein gemeinsames Optimum konvergieren. Um eine gute Konvergenz des Koeffizienten c1 auf einem optimalen Wert zu erreichen, ist es vorteilhaft, entsprechend der Adaption der Skalierung aus Gleichung (4) auch den Koeffizienten c1 nur dann anzupassen, wenn die Vorzeichen von bk und bk+1 verschieden sind. Auch hier folgt dann eine Anpassung des Koeffizienten c1 also im Wesentlichen auf Basis der durchgezogenen Kurven 13 und 15 aus 4, der so ermittelte Koeffizient c1 ist jedoch auch für die übrigen Eingangswerte entsprechend den Kurven 12 und 14 ein optimaler Koeffizient.

Eine derartige „selektive" Adaption des Koeffizienten c1 kann entsprechend zur Adaption der Skalierung gemäß Gleichung (4) durch Aufnahme eines Faktors ½|ŷk+1 – ŷk| in Gleichung (1) bzw. (2) erfolgen, wofür eine Schaltung ähnlich derjenigen von 5 eingesetzt werden kann.

Wie bereits erwähnt, dient die in 1 und 2 dargestellte Bildung des Korrekturwertes k auf Basis eines vorhergehenden Ausgangssymbols und eines Koeffizienten c1 lediglich als Beispiel, und es werden üblicherweise mehr als ein Koeffizient verwendet, wodurch insbesondere weitere „Nachschwinger" h2, h3 usw. kompensiert werden können. Für diesen Fall könnte ein selektives Anpassen der Koeffizienten beispielsweise entsprechend cj,k+1 = cj,k + &ngr;seksign(ŷk–j)½|ŷk+1 – ŷk|(5) erfolgen, wobei j = 1, 2, ..., N eine Nummer des Koeffizienten angibt. Der Korrekturwert k würde dann gemäß

gebildet. Zu bemerken ist dabei, dass die beschriebene selektive Adaption der Koeffizienten zwar zu einer schnelleren Konvergenz führt, aber nicht prinzipiell nötig ist, da sich bei einer nicht selektiven Adaption der Einfluss von Werten aus den Kurven 12 und 14 aus 4 aufheben würde.

Wie bereits erwähnt, ist eine Anpassung des Verfahrens auf nichtbinäre Folgen, das heißt Sendefolgen, bei welchen die Werte bk mehr Werte als nur +1 und –1 annehmen können (was dann entsprechend auch für die Ausgangssymbole ŷ gilt), möglich. Hierzu kann insbesondere in Gleichung (4) ŷk bzw. ŷk+1 durch das Vorzeichen des jeweiligen Ausgangssymbols ersetzt werden.

Prinzipiell ist auch anstelle der beschriebenen Adaption auf Basis der durchgezogenen Kurven 13 und 15 aus 4 mit einer (adaptierten oder vorgegebenen) Skalierung h0 – h–1 eine Adaption der Koeffizienten auf Basis der Kurven 12 und 14 mit einem (adaptierten oder vorgegebenen) Referenzwert h0 + h–1 möglich.

Hierzu würde beispielsweise der Subtrahierer 23 aus 5 durch einen Addierer ersetzt, so dass in Gleichung (4) der Faktor ½|ŷk+1 + ŷk| stehen würde. Eine Adaption würde also nur dann erfolgen, wenn die Vorzeichen von ŷk+1 und ŷk gleich sind. Entsprechendes würde dann für die selektive Adaption aus Gleichung (5) gelten.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei Verwendung einer Adaption auf Basis des Vorzeichens des Entscheidungsfehlers durch die vorliegende Erfindung eine bessere Kompensation von Intersymbolinterferenzen durch einen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer erreicht werden kann, was zu einem größeren Abstand von entzerrten Werten im eingeregelten Zustand von einer Entscheidungsschwelle eines Entscheiders führt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen (ŷ) aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen (y), welche durch Übertragung einer Sendefolge über einen Übertragungskanal gebildet wurde, wobei Intersymbolinterferenzen auftreten,

    wobei jedes Eingangselement (y) mit einem jeweiligen Korrekturelement (c) kombiniert wird, um ein korrigiertes Eingangselement (d) zu bilden, wobei durch das Korrekturelement (c) ein Teil (h1) der Intersymbolinterferenzen korrigierbar ist und ein anderer Teil der Intersymbolinterferenzen nicht korrigierbar ist,

    wobei in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement (d) ein jeweiliges Ausgangselement (ŷ) der Ausgangsfolge gebildet wird,

    wobei in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement (d), dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) und einer Skalierung (a; c0) ein jeweiliger Schätzfehler (e) gebildet wird, welcher eine Abweichung zwischen dem korrigierten Eingangselement (d) und dem mit der Skalierung (a; c0) skalierten jeweiligen Ausgangselement kennzeichnet,

    wobei das jeweilige Korrekturelement (c) in Abhängigkeit von mindestens einem Koeffizienten (c1) und mindestens einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement gebildet wird,

    wobei der mindestens eine Koeffizient (c1) in Abhängigkeit von einem einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler (e) adaptiert wird,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Skalierung (a; c0) derart bestimmt wird, dass sie sich von einem nominellen korrigierten Eingangselement (h0) bei vollständiger Korrektur aller Intersymbolinterferenzen durch einen von dem nicht durch das Korrekturelement (c) korrigierbaren weiteren Teil (h–1) der Intersymbolinterferenzen abhängigen Wert unterscheidet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Koeffizient (c1) in Abhängigkeit von dem Vorzeichen (se) des einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler (e) adaptiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung (a; c0) derart bestimmt wird, dass sie um den Betrag des nicht kompensierbaren Teils (h–1) der Intersymbolinterferenzen geringer ist als der Betrag des nominellen korrigierten Eingangselements (h0).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung in Abhängigkeit von einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement und einem einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler (e) adaptiv bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung gemäß ak+1 = ak + &mgr;·sign(ek)·|sign(ŷk+1) – sign(ŷk)|·sign(ŷk)(7) adaptiert wird, wobei ak ein k-ter Wert der Skalierung, ek ein k-ter Wert des Schätzfehlers, ŷk ein k-ter Wert des Ausgangssymbols und &mgr; eine Schrittweite ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung gemäß ak+1 = ak + &mgr;·sign(ek)·|sign(ŷk+1) + sign(ŷk)|·sign(ŷk) adaptiert wird, wobei ak ein k-ter Wert der Skalierung, ek ein k-ter Wert des Schätzfehlers, ŷk ein k-ter Wert des Ausgangssymbols und &mgr; eine Schrittweite ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Koeffizient (c1) nur dann adaptiert wird, wenn ein durch den nicht kompensierbaren Teil (h–1) der Intersymbolinterferenzen bedingter Anteil des jeweiligen korrigierten Eingangselementes (d) ein anderes Vorzeichen aufweist als ein Anteil des jeweiligen Eingangselementes, welcher nicht durch Intersymbolinterferenzen bedingt ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der mindestens eine Koeffizient N Koeffizienten cj, j = 1...N, N ≥ 1 umfasst,

    dass der jeweilige Korrekturwert (c) gemäß
    gebildet wird, wobei c der jeweilige Korrekturwert, ŷk das jeweilige Ausgangselement und ŷk–j ein dem jeweiligen Ausgangselement um j Ausgangselemente vorausgehendes Ausgangselement ist, und dass der mindestens eine Koeffizient (c1) gemäß cj,k+1 = cj,k + &ngr;sign(ek)sign(ŷk–j)|sign(ŷk+1) – sign(ŷk)| adaptiert wird, wobei &ngr; eine Schrittweite und ek ein k-ter Schätzfehler ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Koeffizient (c1) nur dann adaptiert wird, wenn ein durch den nicht kompensierbaren Teil (h–1) der Intersymbolinterferenzen bedingter Anteil des jeweiligen korrigierten Eingangselementes (d) das gleiche Vorzeichen aufweist wie ein Anteil des jeweiligen Eingangselementes, welcher nicht durch Intersymbolinterferenzen bedingt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der mindestens eine Koeffizient N Koeffizienten cj, j = 1...N, N ≥ 1 umfasst,

    dass der jeweilige Korrekturwert (c) gemäß
    gebildet wird, wobei c der jeweilige Korrekturwert, ŷk das jeweilige Ausgangselement und ŷk–j ein dem jeweiligen Ausgangselement um j Ausgangselemente vorausgehendes Ausgangselement ist, und

    dass der mindestens eine Koeffizient (c1) gemäß cj,k+1 = cj,k + &ngr;sign(ek)sign(ŷk–j)|sign(ŷk+1) – sign(ŷk)| adaptiert wird, wobei &ngr; eine Schrittweite und ek ein k-ter Schätzfehler ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ausgangselement (ŷ) einen von zwei möglichen Werten annehmen kann.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden möglichen Werte +1 und –1 sind.
  13. Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen (ŷ) aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen (y), welche durch Übertragung einer Sendefolge über einen Übertragungskanal gebildet wurde, wobei Intersymbolinterferenzen auftreten,

    mit Korrekturmitteln (2) zum Kombinieren jedes Eingangselements (y) mit einem jeweiligen Korrekturelement (c), um ein korrigiertes Eingangselement (b) zu bilden, wobei ein Teil (h1) der Intersymbolinterferenzen durch das Korrekturelement korrigierbar sind und ein weiterer Teil (h–1) der Intersymbolinterferenzen nicht durch das Korrekturelement (c) korrigierbar ist,

    mit Bestimmungsmitteln (3) zum Bestimmen eines jeweiligen Ausgangselementes (ŷ) der Ausgangsfolge in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement (d),

    mit Schätzfehlerbildungsmitteln (4, 5, 6, 8, 9, 10) zum Bilden eines Schätzfehlers (e), in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement (d), dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) und einer Skalierung (a), wobei der Schätzfehler eine Abweichung zwischen dem korrigierten Eingangselement (d) und dem mit der Skalierung (a; c0) skalierten jeweiligen Ausgangselement (ŷ) kennzeichnet,

    mit Korrekturwertbildungsmitteln (7, 11) zum Bilden des jeweiligen Korrekturwertes (c) in Abhängigkeit von mindestens einem Koeffizienten (c1) und mindestens einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement,

    mit Adaptionsmitteln (32) zur Adaption des mindestens einen Koeffizienten (c1) in Abhängigkeit von einem einem dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler (e),

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Skalierung (a; c0) derart bestimmt ist, dass sie sich von einem nominellen korrigierten Eingangselement bei vollständiger Korrektur aller Intersymbolinterferenzen durch einen von dem nicht durch das Korrekturelement (c) korrigierbaren Teil der Intersymbolinterferenzen abhängigen Wert unterscheidet.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–12 ausgestaltet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com