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Dokumentenidentifikation DE102005008989A1 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 102005008989
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 Ausgangfolge von Ausgangselementen $I1 aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen (y) bereitgestellt, wobei das Verfahren bzw. die Vorrichtung entsprechend einem entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer realisiert ist. Dabei wird ein jeweiliges Korrekturelement (k) in Abhängigkeit von mindestens einem Koeffizienten (c1) und ein Schätzfehler e in Abhängigkeit von einer Skalierung (a) bestimmt. Der mindestens eine Koeffizient (c1) und die Skalierung (a) werden gleichzeitig mit Hilfe einer entsprechenden Adaptionsschaltung (13-20) adaptiert, um eine gemeinsame Konvergenz ohne Zeitverlust auf ein gemeinsames Optimum zu ermöglichen.

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 Adaption eines derartigen Verfahrens bzw. einer derartigen Vorrichtung.

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

Werden derartige Entscheider beim Empfangen von Daten über einen Übertragungskanal, das heißt zum Umwandeln einer empfangenen Eingangsdatenfolge in eine Ausgangsdatenfolge zur weiteren Verarbeitung verwendet, ist zu beachten, dass durch Übertragung von Daten über einen entsprechenden Übertragungskanal Verzerrungen auftreten können, welche Übertragungsfehler verursachen können. Zu diesen Verzerrungen zählen beispielsweise so genannte Intersymbolstörungen („Inter-Symbol Interference", ISI), welche zu einer Beeinflussung eines momentanen Empfangselements durch vorausgegangene 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 Übertragungsstrecken mit starken Intersymbolstörungen insbesondere dann eingesetzt, wenn die Implementierung eines Empfängers auf Basis des Prinzips der so genannten „Maximum-Likelihood 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 starker Intersymbolstörung 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.

Ein einfacher entscheidungsrückgekoppelter Entzerrer ist in 2 schematisch dargestellt. Dabei wird ein analoges Eingangssignal, zum Beispiel ein Empfangssignal x einem Analog-Digital-Wandler 1 zugeführt, um eine Folge von Empfangswerten y zu erzeugen, welche durch einen Multiplizierer 27, dessen Funktion später genauer erläutert wird, mit einem Skalierungsfaktor c0 multipliziert werden.

Von jedem der Empfangswerte y wird in einem Subtrahierer 2 ein jeweils zugeordneter Korrekturwert k subtrahiert, um einen jeweiligen Differenzwert d zu erzeugen. Die Abfolge von Differenzwerten d wird 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 Sendesymbols 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 d < 0 einen Wert ŷ = –1 ausgeben. Die Werte +1 und –1 sind dabei beispielhaft zu verstehen, denkbar sind auch Werte 0 und 1 oder jedes andere zur nachfolgenden Verarbeitung geeignete Wertepaar.

Das Ausgangssymbol ŷ wird einem Verzögerungsglied 15 zugeführt und in einem Multiplizierer 21 mit einem Koeffizienten c1 multipliziert, um den Korrekturwert k für den nächsten Eingangswert y zu erzeugen. Es wird also bei dem dargestellten einfachen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer jeweils der Korrekturwert k für einen Empfangswert y auf Basis des vorausgehenden Ausgangssymbolwerts ŷ bestimmt. Bei üblichen Realisierungen von entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern sind im Allgemeinen mehrere Rückkoppelpfade vorhanden, und der Korrekturwert k wird durch Gewichtung und Kombination mehrerer vorausgegangener Ausgangssymbole ŷ erzeugt. 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.

Durch geeignete Wahl des Koeffizienten c1 kann der Korrekturwert k nun so bestimmt werden, dass Intersymbolinterferenzen zumindest teilweise kompensiert werden. Bei dem dargestellten Beispiel kann dabei insbesondere der Einfluss des vorangegangenen Symbols auf das momentane Symbol kompensiert werden.

Des Weiteren wird in einem Subtrahierer 22 das Ausgangssymbol ŷ von dem jeweiligen Differenzwert d subtrahiert, um einen so genannten Schätzfehler e zu erzeugen. Um die Empfangswerte y bzw. die Differenzwerte d und die möglichen Werte, das heißt das Alphabet, der erzeugten Ausgangssymbolwerte ŷ aufeinander abzustimmen, ist der bereits diskutierte Multiplizierer 27 vorgesehen. Der Skalierungsfaktor c0 wird dabei so gewählt, dass bei vollständiger Entzerrung und ansonsten ungestörter Übertragung die Differenzwerte d den Ausgangssymbolwerten ŷ entsprechen. Hätten beispielsweise die Differenzwerte d ohne den Multiplizierer 27 bei ungestörter Übertragung und vollständiger Kompensation der Intersymbolstörungen die möglichen Werte +h0 und –h0 und die Ausgangssymbolwerte ŷ entsprechend die möglichen Werte +1 und –1, würde c0 auf 1/h0 gesetzt werden. Dies bedeutet, dass der Schätzfehler e gleich Null ist, falls der Differenzwert d mit einem nominellen Differenzwert bei perfekter Entzerrung und ansonsten ungestörter Übertragung für den Ausgangssymbolwert ŷ übereinstimmt.

Dieser 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 des Übertragungskanals, über welchen das analoge Empfangssignal x empfangen wird, anzupassen, da diese Eigenschaften sich im Allgemeinen mit der Zeit verändern. Auch für eine optimale Einstellung einer Abtastphase des analogen Empfangssignals x kann der Schätzfehler e herangezogen werden, wie dies beispielsweise in der WO 01/91361 A1 beschrieben ist.

Eine Variante des in 2 dargestellten entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers ist in 3 dargestellt. Hier ist der Multiplizierer 27 aus 2 nicht vorhanden, statt dessen wird zur Skalierung ein Multiplizierer 23, welcher die Ausgangssymbolwerte ŷ zur Bestimmung des Entscheidungsfehlers e mit einem Skalierungsfaktor c0 multipliziert, eingesetzt. Ansonsten entspricht der Aufbau von 3 dem Aufbau von 2 und wird nicht nochmals erläutert. Bei dem oben angesprochenen Beispiel von ungestörten Differenzwerten d von +h0 und –h0 und Ausgangssymbolen ŷ von +1 und –1 würde hier ein Wert c0 = h0 zu den gewünschten Resultaten für den Schätzfehler e führen.

Bei den Entzerrern aus 2 und 3 kann bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen das Problem aufgeben, dass die Rückkopplung des Ausgangssymbols ŷ in den Subtrahierer 22 zur Bildung des Schätzfehlers e zeitkritisch ist, da das Ausgangssymbol ŷ von demjenigen Differenzwert d subtrahiert werden muss, in Abhängigkeit von welchem es gebildet wurde.

Um dieses Problem zu lösen, zeigt 4 eine weitere Möglichkeit eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers, bei welchem der Entscheidungsfehler e mit Hilfe eines „Look-Ahead"-Verfahrens bestimmt wird. Abgesehen von der Bestimmung des Entscheidungsfehlers entspricht der Entzerrer aus 4 denjenigen der 2 und 3, daher wird im Folgenden auch nur die Ermittlung des Entscheidungsfehlers e bei dem Entzerrer von 4 erläutert.

Bei dem Entzerrer von 4 werden die Differenzwerte d nicht nur dem Entscheider 3 zugeführt, sondern auch einem positiven Eingang eines Subtrahierers 5 und einem Eingang eines Addierers 4. 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 Ausgangssymbol ŷ entweder der Wert e1 oder der Wert e2 als Schätzfehler e ausgewählt wird. Dabei wird als Beispiel wiederum angenommen, dass das Ausgangssymbol ŷ zwei mögliche Werte, nämlich +1 und –1, annehmen kann.

Der Referenzwert a entspricht in seiner Funktion dem Skalierungsfaktor c0 der 2 und 3. Kann bei ungestörter Übertragung der Differenzwert d wie bei den vorausgehenden Beispielen entweder den wert +h0 oder –h0 annehmen, wird der Referenzwert a auf h0 gesetzt. Es gilt also e1 = d – h0 und e2 = d + h0. Da der Entscheider 3 bei diesem Beispiel für d > 0 das Ausgangssymbol ŷ = +1 und für d < 0 ein Ausgangssymbol ŷ = –1 ausgeben wird, stellen die Werte e1 und e2 die beiden möglichen Schätzfehler für die dargestellte Vorrichtung dar: d – h0 für den Fall d > 0 und d + h0 für den Fall d < 0. Dementsprechend wird durch den Multiplexer 6 im Fall ŷ = +1 e1 und im Fall ŷ = –1 e2 als Schätzfehler e ausgewählt.

Ergänzend ist zu bemerken, dass bei manchen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern nicht der Schätzfehler e, sondern nur dessen Vorzeichen verwendet wird. In einem derartigen Fall umfasst der Entzerrer zusätzlich Mittel, um aus dem Schätzfehler e dessen Vorzeichen zu bestimmen.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei den in 24 dargestellten Entzerrern jeweils ein Skalierungsfaktor c0 oder ein Referenzwert a, welcher im Wesentlichen dem Skalierungsfaktor entspricht (bei dem dargestellten Beispiel beträgt beispielweise in 3 c0 = h0 und in 4 a = h0), benötigt wird, um den Schätzfehler e zu bestimmen. Abhängig von dem Schätzfehler e können dann der oder die Koeffizienten (bei den vorliegenden Beispielen: c1) des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers bestimmt werden. Zur Bestimmung des Skalierungsfaktors c0 bzw. des Referenzwertes a (im Folgenden zusammenfassend als Skalierung bezeichnet) ist es bekannt, eine unabhängige Verstärkungsregelung zu verwenden, welche beispielsweise die Empfangswerte y auswertet, um die jeweilige Skalierung zu ermitteln. Erst wenn diese Skalierung ermittelt ist, stehen korrekte Schätzfehler e für die Bestimmung oder Adaption der Koeffizienten des Entzerrers zur Verfügung, wodurch es beim Beginn des Empfangens von Signalen relativ lange dauern kann, bis ein zuverlässiges Empfangen möglich ist. Zudem entsprechen die so ermittelte Skalierung und die entsprechend ermittelten Koeffizienten nicht immer den optimalen Werten.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge aus einer Eingangsfolge mit Bestimmung einer Skalierung zur Ermittlung eines Entscheidungsfehlers und eines oder mehrerer Koeffizienten zur Entzerrung bereitzustellen, wobei eine schnelle und genaue Einstellung des oder der Koeffizienten und der Skalierung erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung nach Anspruch 12. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen vorgeschlagen, jedes Eingangselement der Eingangsfolge mit einem jeweiligen Korrekturelement zu kombinieren, um ein korrigiertes Eingangselement zu bilden, in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement ein jeweiliges Ausgangselement der Ausgangsdatenfolge zu bilden, in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement, dem jeweiligen Ausgangselement und einer Skalierung einen Schätzfehler zu bilden, welcher eine Abweichung zwischen dem korrigierten Eingangselement und einem dem jeweiligen Ausgangselement zugeordneten nominellen Eingangselement kennzeichnet, und den jeweiligen Korrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einem Koeffizienten und mindestens einem dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselement zu bilden. Erfindungsgemäß wird gleichzeitig die Skalierung in Abhängigkeit von einem vorausgehenden Schätzfehler und einem vorausgehenden Ausgangselement adaptiert und der mindestens eine Koeffizient in Abhängigkeit von einem vorausgehenden Schätzfehler und einem vorausgehenden Ausgangselement adaptiert.

Unter „gleichzeitig" ist dabei insbesondere das Gegenteil von „hintereinander" zu verstehen. Beispielsweise kann in jeder Arbeitstaktperiode einer entsprechenden Vorrichtung ein Adaptionsschritt der Skalierung und ein Adaptionsschritt des mindestens einen Koeffizienten ausgeführt werden.

Durch die gleichzeitige Adaption der Skalierung und des mindestens einen Koeffizienten wird zum einen keine Zeit für die Adaption des mindestens einen Koeffizienten verloren, während die Skalierung bestimmt wird. Zum anderen wird durch die gemeinsame Adaption eine Konvergenz auf ein gemeinsames Optimum erreicht, was zu einer genaueren Einstellung der Skalierung und des mindestens einen Koeffizienten verglichen mit dem Fall, in welchem die Skalierung zuerst bestimmt wird, führt.

Die Skalierung kann insbesondere ein Skalierungswert zur Anpassung der Werte der korrigierten Eingangselemente an Werte der Ausgangselemente oder ein Referenzwert zur Bestimmung des Entscheidungsfehlers in einem Look-Ahead-Verfahren sein. Die Skalierung und/oder der mindestens eine Koeffizient können beispielsweise nach einem Least-Mean-Square-Verfahren adaptiert werden. Dabei kann insbesondere für die Skalierung und den mindestens einen Koeffizienten dasselbe Verfahren – gegebenenfalls mit unterschiedlichen Schrittweiten – verwendet werden, so dass eine gemeinsame Implementierung möglich ist.

Die Adaption des mindestens einen Koeffizienten kann insbesondere auf Basis eines Schätzfehlers und eines oder mehrerer bezüglich des Schätzfehlers vorausgehender Ausgangselemente erfolgen, da die Koeffizienten so eingestellt werden sollen, dass Intersymbolinterferenz vorher empfangener Daten, das heißt vorausgehender Eingangselemente der Eingangsfolge, mit dem dem Schätzfehler zugeordneten Ausgangselement kompensiert werden soll. Für die Adaption der Skalierung wird hingegen bevorzugt ein Schätzfehler und das dem Schätzfehler entsprechende Ausgangselement verwendet, da der Referenzwert so eingestellt werden soll, dass der Schätzfehler möglichst genau die Abweichung zwischen dem jeweils zugeordneten Ausgangselement und korrigierten Eingangselement kennzeichnet.

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

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur gleichzeitigen Adaption einer Skalierung und eines Koeffizienten,

2 ein erstes Beispiel für einen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer mit Bestimmung eines Schätzfehlers,

3 ein zweites Beispiel eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers mit Bestimmung eines Schätzfehlers, und

4 ein drittes Beispiel eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers mit Bestimmung eines Schätzfehlers.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei wird die Erfindung am Beispiel eines entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers, bei welchem ein Schätzfehler mittels eines Look-Ahead-Verfahrens wie in der Beschreibungseinleitung unter Bezugnahme auf 4 erläutert bestimmt wird, beschrieben. Wie später erläutert werden wird, kann die vorliegende Erfindung jedoch ebenfalls in Kombination mit entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern wie in den 2 und 3 dargestellt eingesetzt werden.

Dementsprechend ist in einem oberen Teil der 1 im Wesentlichen der entscheidungsrückgekoppelte Entzerrer aus 4 dargestellt, wobei gleiche Elemente in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Wie bereits unter Bezugnahme auf 4 in der Beschreibungseinleitung dargelegt, wird einem Analog-Digital-Wandler 1 ein analoges Eingangssignal zugeführt, um eine Folge von Eingangselementen oder Eingangswerten y zu erzeugen. Wie bereits beschrieben, werden von jedem Eingangselement y ein jeweiliger Korrekturwert k in einem Subtrahierer 2 abgezogen und die so entstehende Folge von Differenzwerten d einem Entscheider („slicer") 3 zugeführt, um eine Folge von Ausgangssymbolen von ŷ zu erzeugen. Für das dargestellte Beispiel wird wiederum angenommen, dass ŷ zwei mögliche Werte, beispielsweise +1 und –1, annehmen kann.

Die Differenzwerte d werden weiterhin einem positiven Eingang eines Subtrahierers 5 und einem Eingang eines Addierers 4 zugeführt, während einem negativen Eingang des Subtrahierers 5 und einem weiteren Eingang des Addierers 4 ein Referenzwert a zugeführt wird, um mögliche Schätzfehlerwerte e1 = d – a und e2 = d + a zu bilden. In einem Multiplexer 6 wird dann der jeweils passende Wert e1 oder e2 als Schätzfehler e in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ausgangssymbol ŷ ausgewählt.

Wie bereits erläutert, ist der Referenzwert a dabei so zu wählen, dass er im Wesentlichen einem nominellen Eingangswert des Differenzwertes d für einen Wert ŷ = +1 (bzw. –1) entspricht. Kann d beispielsweise bei optimaler Entzerrung und ansonsten ungestörter Übertragung die Werte +h0 und –h0 annehmen, so beträgt der optimale Wert für a a = h0.

Zur Unterdrückung von Intersymbolstörungen werden die Ausgangssymbole ŷ einem Verzögerungsglied 7 und einem Multiplizierer 8, in welchem sie mit einem Koeffizienten c1 multipliziert werden, zugeleitet, um einen Korrekturwert k für das folgende Eingangselement y zu bilden.

Erfindungsgemäß werden der Referenzwert a und der Koeffizient c1 nun gleichzeitig adaptiert. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bedeutet „gleichzeitig", dass in jedem Arbeitstaktzyklus der dargestellten Vorrichtung sowohl der Referenzwert a als auch der Koeffizient c1 adaptiert wird. Dies wird durch die im unteren Teil der 1 dargestellten Schaltung durchgeführt.

Hierbei werden die Ausgangssymbole ŷ sukzessive einem Verzögerungsglied 9 zugeführt. Wie alle übrigen dargestellten Verzögerungsglieder bewirkt das Verzögerungsglied 9 eine Verzögerung um eine Arbeitstaktperiode (durch z–1 symbolisiert). Ein Ausgang des Verzögerungsgliedes 9 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 13 und einem Eingang eines Verzögerungsgliedes 10 verschaltet. Ein Ausgang des Verzögerungsgliedes 10 ist mit einem Eingang eines Multiplizierers 14 verschaltet.

Die Folge von Schätzfehlern e wird einem Verzögerungsglied 11 zugeführt. Ein Ausgang des Verzögerungsglieds 11 ist mit einem weiteren Eingang des Multiplizierers 13, einem weiteren Eingang des Multiplizierers 14 und einem Eingang eines Verzögerungsgliedes 12 verschaltet. An einem Ausgang des Verzögerungsgliedes 12 wird der Schätzfehler e für andere Anwendungen bereitgestellt.

In dem Multiplizierer 13 wird somit ein Ausgangssymbol ŷ mit dem ihm jeweils zugeordneten Schätzfehler multipliziert (jeweils Verzögerung um eine Arbeitstaktperiode durch Verzögerungsglied 9 bzw. 11), während in dem Multiplizierer 14 ein Schätzfehler mit dem ihm jeweils vorausgehenden Ausgangssymbol ŷ multipliziert wird (Verzögerung des Schätzfehlers um eine Arbeitstaktperiode durch das Verzögerungsglied 11, Verzögerung des Ausgangssymbols ŷ um zwei Arbeitstaktperioden durch die Verzögerungsglieder 9 und 10).

Ein Ausgang des Multiplizierers 13 ist mit einem Multiplizierer 15 verschaltet, in welchem das Ergebnis der Multiplikation mit einer Schrittweite &mgr; multipliziert wird. Dem Multiplizierer 15 ist ein Addierer 17 und ein Verzögerungsglied 19 nachgeschaltet, wobei ein Ausgang des Verzögerungsgliedes 19 auf den Addierer 17 zurückgeschleift ist, um einen Integrator zu bilden, welcher die ihm zugeführten Werte zu dem Referenzwert a auf integriert.

In ähnlicher Weise ist dem Multiplizierer 14 ein Multiplizierer 16 zur Multiplikation mit einer Schrittweite &ngr; und ein aus einem Addierer 18 und einem Verzögerungsglied 20 gebildete Integrator nachgeschaltet, um den Koeffizienten c1 zu berechnen.

Die durch die Schaltung von 1 realisierten Adaptionsvorschriften für den Referenzwert a und den Koeffizienten c1 können also formelmäßig wie folgt dargestellt werden: ak+1 = ak + &mgr; ŷk–1ek–1(1) c1k+1 = c1k + &ngr; ŷk–2ek–1(2) k bezeichnet dabei jeweils einen Laufindex, beispielsweise bezeichnet ek–1 den (k–1)-ten Schätzfehler e der von dem Multiplexer 6 ausgegebenen Folge von Schätzfehlern e. Ein Algorithmus entsprechend Gleichungen (1) und (2) wird auch als Least-Mean-Square (LMS)-Algorithmus bezeichnet.

Gemäß Gleichung (1) wird zur Adaption des Referenzwertes a ein Schätzfehler e jeweils mit dem ihm zugeordneten Ausgangssymbol ŷ multipliziert (gleicher Index k–1 bei ŷ und e). Dies liegt daran, dass der Referenzwert so eingestellt werden soll, dass für ein jeweiliges Ausgangssymbol der passende Schätzwert ausgegeben wird, mittels des Referenzwertes wird sozusagen das Ausgangssymbol mit dem ihm jeweils zugeordneten Schätzfehler verknüpft.

Gemäß Gleichung (2) wird zur Adaption des Koeffizienten c1 hingegen jeweils ein Schätzfehler mit dem jeweils vorausgehenden Ausgangssymbol ŷ multipliziert (Indices k–1 bzw k–2). Dies ist darin begründet, dass der Koeffizient c1 so eingestellt werden soll, dass von vorher gesendeten Daten, insbesondere von dem einem Symbol unmittelbar vorausgehenden Symbol, herrührende Intersymbolinterferenzen kompensiert werden sollen. Der Koeffizient c1 verknüpft also gleichsam ein vorausgehendes Ausgangssymbol mit einem momentanen Korrekturwert k und somit auch mit dem momentan resultierenden Schätzfehler e.

Da Gleichungen (1) und (2) bis auf die unterschiedlichen Eingangswerte und gegebenenfalls unterschiedliche Schrittweiten &mgr;, &ngr; gleich sind, kann der entsprechende Adaptionsalgorithmus in einer gemeinsamen Hardware implementiert werden, welche sowohl zur Adaption des Referenzwertes a als auch zur Adaption des Koeffizienten c1 genutzt werden kann.

Durch die in 1 dargestellte Vorrichtung kann eine gleichzeitige Adaption des Referenzwertes a und des Koeffizienten c1 erreicht werden. Hierdurch kann eine schnelle Adaption ohne Zeitverlust durchgeführt werden, welche zu einem gemeinsamen Optimum des Referenzwertes a und des Koeffizienten c1 führt.

Um ein verbessertes Konvergenzverhalten zu gewährleisten, können dabei die Schrittweiten &mgr; und/oder &ngr; von Adaptionsschritt zu Adaptionsschritt sukzessive verringert werden.

Die in 1 dargestellte Schaltung ist lediglich als Ausführungsbeispiel für eine Realisierung der Erfindung zu verstehen, wobei vielfältige Variationen möglich sind.

Beispielsweise kann die Adaption statt des durch Gleichungen (1) und (2) ausgedrückten Algorithmus auch in entsprechender Weise lediglich auf Basis des Vorzeichens des Schätzfehlers e und/oder des Ausgangssymbols ŷ erfolgen.

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, erfolgt bei entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern die Bestimmung der Korrekturwerte k im Allgemeinen auf Basis mehrerer vorangehender Ausgangssymbole ŷ, welche entsprechend mit mehreren Koeffizienten gewichtet und dann addiert werden. Eine Erweiterung des Algorithmus von Gleichung (2) auf mehrere Koeffizienten ist dabei problemlos möglich, hier werden als Eingangsgrößen dann entsprechend auch mehrere vorangehende Ausgangssymbole ŷ berücksichtigt.

Auch eine Erweiterung auf Ausgangssymbole, welche mehr als zwei Werte annehmen können, ist möglich. Kann ein Ausgangssymbol ŷ beispielsweise die Werte +2, +1, –1 und –2 entsprechend nominellen Eingangswerten +2h0, +h0, –h0 und –2h0 annehmen, wäre wiederum ein Referenzwert a = h0 nötig, und bei dem Beispiel aus 1 würden dann entsprechend mit vier Addierern bzw. Subtrahierern die Werte d – 2a, d – a, d + a und d + 2a als mögliche Entscheidungsfehler bestimmt werden. Hier wäre also derselbe Referenzwert a nötig, welcher entsprechend bestimmt werden könnte.

Des Weiteren kann die in 1 dargestellte Adaptionsschaltung auch in Verbindung mit den in 2 und 3 dargestellten entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern verwendet werden. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung eingehend erläutert, wird bei diesen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrern anstelle des Referenzwertes a ein Skalierungsfaktor c0 benötigt, welcher im Fall von 2 dem reziproken Referenzwert a und im Fall von 3 dem Referenzwert a entspricht. Daher kann hier dieselbe Adaptionsschaltung verwendet werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen (ŷ) aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen (y),

    wobei jedes Eingangselement (y) mit einem jeweiligen Korrekturelement (k) kombiniert wird, um ein korrigiertes Eingangselement (d) zu bilden,

    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) ein jeweiliger Schätzfehler (e) gebildet wird, welcher eine Abweichung zwischen dem korrigierten Eingangselement (d) und einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) zugeordneten nominellen Eingangselement kennzeichnet,

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

    dadurch gekennzeichnet,

    dass gleichzeitig die Skalierung (a) in Abhängigkeit von einem einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement und einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler (e) adaptiert wird und der mindestens eine Koeffizient (c1) in Abhängigkeit von einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement und einem einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler adaptiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung (a) in Abhängigkeit von dem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement und dem diesem vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler adaptiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Koeffizient (c1) in Abhängigkeit von einem einem ersten dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler und einem zweiten dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement adaptiert wird, wobei das zweite Ausgangselement dem ersten Ausgangselement vorausgeht.
  4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung (a) in Abhängigkeit von demselben Schätzfehler wie der mindestens eine Koeffizient (c1) adaptiert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung (a) gemäß ak+1 = ak + &mgr; ŷk–1ek–1 adaptiert wird, wobei a die Skalierung, &mgr; eine Schrittweite, ŷ ein Ausgangselement und e einen Schätzfehler bedeutet, und k ein Laufindex ist, welcher ein jeweiliges Element kennzeichnet.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koeffizient c1 des mindestens einen Koeffizienten gemäß c1k+1 = c1k + &ngr; yk–2ek–1 adaptiert wird, wobei &ngr; eine Schrittweite, ŷ ein Ausgangselement und e ein Schätzfehler ist und k ein Laufindex ist, welcher ein jeweiliges Element kennzeichnet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Skalierung (a) und/oder mindestens eine Koeffizient (c1) in Abhängigkeit von einem Vorzeichen des Schätzfehlers (e) adaptiert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzfehler (e) als Differenz zwischen dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) und dem mit der Skalierung skalierten korrigierten Eingangselement (d) gebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzfehler (e) als Differenz zwischen dem jeweiligen korrigierten Eingangselement (d) und dem mit der Skalierung skalierten jeweiligen Ausgangselement (ŷ) gebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Skalierung (a) und dem jeweiligen korrigierten Eingangselement (d) mögliche Schätzfehler (e1, e2) bestimmt werden und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) der jeweilige Schätzfehler (e) aus den möglichen Schätzfehlern (e1, e2) ausgewählt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (k) gebildet wird, indem jeder Koeffizient (c1) des mindestens einen Koeffizienten mit einem zugeordneten Ausgangselement des mindestens einen vorausgehenden Ausgangselement multipliziert wird und die so berechneten Produkte addiert werden.
  12. Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgangsfolge von Ausgangselementen (ŷ) aus einer Eingangsfolge von Eingangselementen (y),

    mit Korrekturmitteln (2) zum Kombinieren jedes Eingangselements (y) mit einem jeweiligen Korrekturelement (k), um ein korrigiertes Eingangselement (d) zu bilden,

    mit Bestimmungsmitteln (3) zum Bestimmen eines jeweiligen Ausgangselementes (ŷ) der Ausgangsfolge in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement (d) mit Schätzfehlerbildungsmitteln (4, 5, 6) zum Bilden eines Schätzfehlers (e), welcher eine Abweichung zwischen dem korrigierten Eingangselement (d) und einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) zugeordneten nominellen Eingangselement kennzeichnet, in Abhängigkeit von dem korrigierten Eingangselement (d), dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) und einer Skalierung (a),

    mit Korrekturwertbildungsmitteln (8) zum Bilden des jeweiligen Korrekturwertes in Abhängigkeit von mindestens einem Koeffizienten (c1) und mindestens einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement,

    gekennzeichnet durch

    erste Adaptionsmittel (13, 15, 17, 19) zum Adaptieren der Skalierung (a) in Abhängigkeit von einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement und einem einem dem jeweiligen Ausgangselement (ŷ) vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler,

    zweite Adaptionsmittel (14, 16, 18, 20) zur Adaption des mindestens einen Koeffizienten (c1) in Abhängigkeit von einem dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselement und einem einem dem jeweiligen Ausgangselement vorausgehenden Ausgangselement zugeordneten Schätzfehler,

    wobei die ersten Adaptionsmittel (13, 15, 17, 19) und die zweiten Adaptionsmittel (14, 16, 18, 20) derart ausgestaltet sind, dass die Skalierung (a) und der mindestens eine Koeffizient (c1) gleichzeitig adaptiert werden.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsmittel einen Entscheider (3) umfassen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Adaptionsmittel (13, 15, 17, 19) und die zweiten Adaptionsmittel (14, 16, 18, 20) gemeinsam implementiert sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 ausgestaltet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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