WO1999063718A1 - Pegelregelung und adaptive filterung in cap-empfängern - Google Patents

Pegelregelung und adaptive filterung in cap-empfängern Download PDF

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WO1999063718A1
WO1999063718A1 PCT/EP1999/001890 EP9901890W WO9963718A1 WO 1999063718 A1 WO1999063718 A1 WO 1999063718A1 EP 9901890 W EP9901890 W EP 9901890W WO 9963718 A1 WO9963718 A1 WO 9963718A1
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Heinrich Schenk
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Infineon Technologies Ag
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    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
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    • H04L25/06—Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection
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    • H04L25/49—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems
    • H04L25/4917—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems using multilevel codes
    • H04L25/4919—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems using multilevel codes using balanced multilevel codes
    • H04L25/4921—Transmitting circuits; Receiving circuits using code conversion at the transmitter; using predistortion; using insertion of idle bits for obtaining a desired frequency spectrum; using three or more amplitude levels ; Baseband coding techniques specific to data transmission systems using multilevel codes using balanced multilevel codes using quadrature encoding, e.g. carrierless amplitude-phase coding

Definitions

  • the invention relates to an adaptive CAP receiver and, in particular, relates to a method for controlling the individual control loops of an adaptive CAP receiver in order to ensure stable running-in and stable operation of the receiver.
  • a frequency division multiplex method proves to be cheaper than a baseband equalization method with echo compensation for duplex data transmission over subscriber lines, in spite of the higher bandwidth requirement, since the near-end crosstalk dominating in this speed range can be suppressed by selective filtering.
  • single-carrier methods such as QAM (Quadrature Amplitude Modulation) and CAP (Carrierless Amplitude / Phase Modulation) are currently being discussed under the keyword VDSL (Very high bitrate digital Subscriber Line), since this means the different frequency ranges for forward and reverse direction can be realized in a simple manner by a suitable choice of the carrier or center frequencies.
  • the data rates range from approximately 2 Mbit / s to 50 Mbit / s. Both symmetrical and asymmetrical operation should be possible. Symmetrical operation, ie the same data rates in both directions, is usually required in commercial applications, while asymmetrical operation, ie different data rates for the two directions, is usually sufficient in the private sector is (high data rate to the subscriber, low data rate to the service provider).
  • ADSL Asymmetry Digital Subscriber Line
  • the binary data are combined into groups of L bits on the transmission side and fed to an encoder. This assigns a point in a two-dimensional signal space to each of the 2 L combinations, which is defined by the Cartesian coordinates (x, y). This signal point can also be viewed as the point of the complex number planes.
  • a CAP modulator is considered first.
  • the signal points to be transmitted defined by the two Cartesian coordinates a ⁇ and b ⁇ at time kT, are in
  • Step clock (symbol rate) f f 1 / T sampled and given to separate subchannels, in each of which there is a transmission filter. Then the signals of both subchannels are added and the transmission signal is transmitted to the transmission channel.
  • the received input signal is subjected to an A / D conversion with a predetermined sampling clock. After the digital A / D conversion, a digital level control is carried out to determine the level of the reception
  • the samples are sent to the pair of receive filters.
  • the coefficients of the filter pair have to be adjusted adaptively, using a fixed set of coefficients that length is started.
  • the signal values are sampled at the symbol rate fj and fed to a decision maker. It has the task of assigning received data to each pair of values received. After the setting has been made and if the interference is sufficiently low, these reception values, apart from a constant delay and an additional rotation of the complex data vector by ⁇ 90 ° or ⁇ 180 °, match the transmitted data values.
  • the adaptive GAP receiver contains three control loops, namely the control of the sampling clock, the control of the digital level adjustment and the control of the filter coefficients. The problem arises that when the control loops are coupled, stable behavior of the CAP recipient is not guaranteed.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method for decoupling the control loops of a CAP receiver, in order to ensure stable behavior of the CAP receiver, and a corresponding CAP receiver.
  • the digital level control and the adaptive are used to control a CAP receiver with a clock-controlled A / D converter for converting the input signal, a digital level control, an adaptive regulated receive filtering with two parallel filters and a subsequent decision maker for outputting the reconstructed signal coordinates
  • Two ENABLE signals are preferably generated to control the decoupling, the first ENABLE signal activating the digital level control, while the second ENABLE signal activates the coefficient setting of the adaptive receive filtering.
  • the mean of the two decision errors and the mean of the reception level can be used to generate the ENABLE signals.
  • the mean value for the reception level is compared with a predetermined reference value, the first ENABLE signal being set to one and the second ENABLE signal to zero if the mean value is greater than the reference value. If the mean value of the reception level is less than the reference value, the first ENABLE signal is set to zero, but the second ENABLE signal is only set to one when the mean decision error is less than a predetermined threshold.
  • the arrival of the CAP receiver only worked with a four-stage CAP signal.
  • the level control regulates the amplification factor in such a way that a predetermined level value results at the output of the pair of reception filters.
  • the respective decision error is also used to regulate the coefficient setting.
  • the clock control is derived from the values before and after the decision maker and a coefficient of the filter pair.
  • 1 shows the block diagram of an adaptive CAP receiver
  • 2 shows the block diagram of the level control
  • Fig. 6 shows the block diagram of the generation of the ENABLE signals.
  • the frequency of the sampling of the A / D conversion can be regulated via a clock control 2.
  • a digital level control with a level controller 3 consisting of a multiplier 4 and a controllable amplifier 5 is carried out in order to make the level of the received signal as independent as possible of the transmission line and the crosstalk of the own transmit signal and all other outband interference set to a constant value.
  • the gain factor AGC generated in the amplifier 5 is set via a controller 6.
  • the samples of the received signal arrive at a pair of receive filters 7 and 8, the receive filter 7 having the coefficient set h1 and the receive filter 8 having the coefficient set h2.
  • the coefficient sets hl, h.2 of the filter pairs 7 and 8 must be adaptively set, starting with a fixed coefficient set, which is designed for a specific line length.
  • the coefficients of the filters 7 and 8 can each be regulated with a filter setting 9 and 10.
  • the two signals are sampled at the symbol rate fp and fed to a decision maker 11.
  • the decision maker 11 has the task of assigning received data to each pair of values received. After the setting has been made and if the interference is sufficiently low, the received values ä ⁇ and bk match the transmitted data values apart from a constant delay and an additional rotation of the complex data vector by ⁇ 90 ° or 180 °.
  • Fig. 2 shows a block diagram of the level control.
  • the controller 6 controls the amplification factor of the amplifier 5 in such a way that a level which can be predetermined with the aid of a specific reference value is obtained at the output of the reception filter pair 7 and 8.
  • the control criterion is therefore determined from the values sampled in the symbol cycle at the output of the filter pair 7, 8 by determining the absolute value of the filtered data in absolute value formers 20 and 21, and feeding the absolute values and a reference value Ref to an adder 22. After averaging in an averager 23, the generated mean value is fed to the controller 6 for regulating the gain factor AGC.
  • Fig. 3 shows a block diagram for the setting of the filter coefficients.
  • the decision error of the decision maker 11 is used to set the respective filter coefficients, ie the control information for setting the filter coefficients is obtained directly from the difference values of the signals before and after the decision maker 11.
  • the signal values of the two filter branches before and after the filter 7, 8 are each fed to an adder 30, 31, the signal value after the decision maker 11 being taken negatively.
  • the resulting decision error can be used directly as a control signal for the respective controller for setting the filter coefficients. If the transmission is error-free, convergence can be ensured using suitable setting algorithms. Because at the beginning of the connection establishment with many wrong decisions of the decision maker 11 is to be expected, the filter pair 7, 8 cannot be reliably run in at first. Therefore, a four-stage CAP signal is initially used for the transmission in order to keep the number of wrong decisions as small as possible despite the incorrect setting of the receive filter pair.
  • the so-called SGN-SGN algorithm can be used for setting the coefficient with a view to the simplest possible implementation.
  • the filter coefficients are calculated as follows:
  • the manipulated variable 2 ⁇ V- influences the setting speed and the accuracy of the filter setting. It makes sense to set the value ⁇ depending on the mean error value. At the start of the filter setting with a correspondingly large mean error, a relatively large actuating distance (small ⁇ ) can be used to accelerate the running-in process. As the error becomes smaller, the manipulated variable must be gradually increased to its final value.
  • the manipulated variable 2 " ⁇ must be reduced if there are larger outband interference, since the sensitivity of the blocking attenuation of the reception filters 7, 8 to changes in coefficient is very high.
  • FIG. 4 shows a block diagram for the regulation of the sampling clock.
  • the derivation of the information for the regulation of the sampling clock can also be obtained with the aid of the values before and after the decision maker 11.
  • a shift in the sampling phase causes an additional rotation of the received data vector in addition to an increase in symbol interference.
  • ⁇ k u 1 (kT) - Ab k - U2 (kT) - ⁇ S k
  • the two regulations must be decoupled. This can be achieved by the additional weighted addition of a filter coefficient.
  • the sampling phase is set such that the value used for the filter coefficient used is zero. This coefficient should therefore be as small as possible in the starting solution of the reception filter pair.
  • the value v denotes the number of the coefficients of the reception filter 7 or 8 and ⁇ the weighting coefficient.
  • the average error MERR after the decision maker 11 represents the absolute average of the two decision errors ⁇ äj and Ab k .
  • FIG. 6 shows a block diagram for generating the two ENABLE signals which control the level control and the control of the filter coefficients.
  • a reference level RP is subtracted from the mean reception level MY in an adder 60.
  • the amount of the resulting value is formed in an amount generator 61.
  • a reference level deviation DRP is subtracted from this amount in a further adder 62.
  • a logical one is generated at the output of a subsequent limiter 63 if the input value is greater than or equal to zero. If the input value of limiter 63 is less than zero, this creates a logical zero.
  • This signal forms the ENABLE signal ENABLE (AGC) for level control 3.
  • Error MERR after the decision maker 11 subtracts a reference error RF in an adder 64.
  • a subsequent limiter 65 produces a logic one at its output when the output of adder 64 is greater than or equal to zero. If the output signal of the adder 64 is less than zero, the limiter 65 generates a logic zero at its output.
  • the two output signals of the limiters 63 and 65 are inverted in inverters 66 and 67 and the inverted signals are fed to an AND gate 68, the output signal of which represents the desired ENABLE signal for regulating the filter coefficients. Linking the ENABLE signal to control the regulation of the filter coefficients ensures that the second ENABLE signal for the coefficient regulation is only active, i.e. logic "1" if the first ENABLE signal of the level control is inactive, i.e. logical "0".

Abstract

In einem adaptiven CAP-Empfänger mit einem taktgeregelten A/D-Wandler zum Wandeln des Eingangssignals, einer digitalen Pepelregelung, einer adaptiven geregelten Empfangsfilterung mit zwei parallelen Filtern und einem nachfolgenden Entscheider zur Ausgabe der rekonstruierten Signalkoordinaten, wird die digitale Pegelregelung und die adaptive Empfangsfilterung entkoppelt, indem entweder die Einstellung der digitalen Pegelregelung oder die Koeffizienteneinstellung der adaptiven Empfangsfilterung aktiv ist.

Description

Beschreibung
PEGELREGELUNG UND ADAPTIVE FILTERUNG IN CAP-EMPFÄNGERN
Die Erfindung betrifft einen adaptiven CAP-Empfänger und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Ansteuerung der einzelnen Regelkreise eines adaptiven CAP-Empfängers, um ein stabiles Einlaufen und einen stabilen Betrieb des Empfängers zu gewährleisten.
Der Aufsatz AT&T and Bellcore: Design of Digital Carrierless AM/PM Transceivers, TEI .1.4/92-149, August 19, 1992 gibt eine Einführung in das Design digitaler, trägerloser CAP Transcei- ver und Empfänger, so daß die grundlegenden Strukturen hier nur kurz beschrieben werden.
Bei hohen Datenmengen erweist sich für die Duplex Datenübertragung über Teilnehmeranschlußleitungen ein Frequenzmultiplexverfahren trotz des höheren Bandbreitebedarfs als günsti- ger als ein Basisbandgleichlageverfahren mit Echokompensation, da das in diesem Geschwindigkeitsbereich dominante Nahnebensprechen durch selektive Filterung unterdrückt werden kann. Für die schnelle Datenübertragung im Anschlußbereich der Telefonteilnehmer werden daher unter dem Stichwort VDSL (Very high bitrate digital Subscriber Line) derzeit Einträgerverfahren wie QAM (Quadraturamplitudenmodulation) und CAP (Carrierless Amplitude/Phase Modulation) diskutiert, da hiermit die verschiedenen Frequenzbereiche für Hin- und Rückrichtung in einfacher Weise durch geeignete Wahl der Träger- bzw. Mittenfrequenzen realisiert werden können. Die Datenraten bewegen sich dabei in einem Bereich von etwa 2 Mbit/s bis 50 Mbit/s. Dabei soll sowohl ein symmetrischer als auch ein unsymmetrischer Betrieb möglich sein. Ein symmetrischer Betrieb, d.h. gleiche Datenraten in beide Richtungen, wird meist bei kommerziellen Anwendungen gefordert, während ein unsymmetrischer Betrieb, d.h. unterschiedliche Datenraten für die beiden Richtungen, im privaten Bereich meist ausreichend ist (hohe Datenrate zum Teilnehmer, niedrige Datenrate zum Service Provider) .
Beim ADSL-Standard (Asymmetrie Digital Subscriber Line) wurde bisher das diskrete Multitonverfahren standardisiert. Es ist jedoch damit zu rechnen, daß auch in diesem Anwendungsbereich Einträgerverfahren mit der CAP-Technologie standardisiert werden.
In einem CAP-System werden sendeseitig die binären Daten zu Gruppen vom L Bits zusammengesetzt und einem Codierer zugeführt. Dieser ordnet jeder der 2L Kombinationen einen Punkt in einem zweidimensionalen Signalraum zu, der durch die kar- tesischen Koordinaten (x, y) definiert ist. Dieser Signal- punkt kann auch als Punkt der komplexen Zahlenebenen betrachtet werden.
Es wird zunächst ein CAP-Modulator betrachtet. Die zu übertragenden Signalpunkte, definiert durch die beiden kartesi- sehen Koordinaten a^ und b^ zum Zeitpunkt kT, werden im
Schrittakt (Symbolrate) ff = 1/T abgetastet und auf getrennte Teilkanäle gegeben, in denen sich jeweils ein Sendefilter befindet. Danach werden die Signale beider Teilkanäle addiert und das Sendesignal auf den Übertragungskanal gegeben.
In einem entsprechenden CAP-Empfänger, der das Gegenstück zu dem CAP-Transceiver bildet, wird das empfangene Eingangssignal einer A/D-Wandlung mit einem vorgegebenen Abtasttakt unterworfen. Nach der digitalen A/D-Wandlung wird eine digi- tale Pegelregelung durchgeführt, um den Pegel des Empfangs-
/Nutzsignals möglichst unabhängig von der Übertragungsleitung und dem Übersprechen des eigenen Sendesignals sowie aller anderen Outbandstörungen auf einen konstanten Wert einzustellen. Nach der digitalen Pegelregelung gelangen die Abtast- werte auf das Paar der Empfangsfilter. Dabei müssen sich die Koeffizienten des Filterpaares adaptiv einstellen, wobei mit einem festen Koeffizientensatz, der für eine bestimmte Lei- tungslänge ausgelegt ist, begonnen wird. Nach der Empfangsfilterung werden die Signalwerte mit der Symbolrate f-j abgetastet und einem Entscheider zugeführt. Dieser hat die Aufgabe, jedem empfangenen Wertepaar Empfangsdaten zuzuordnen. Nach erfolgter Einstellung und bei hinreichend geringen Störungen stimmen diese Empfangswerte, abgesehen von einer konstanten Verzögerung und einer zusätzlichen Drehung des komplexen Datenvektors um ± 90° oder ± 180°, mit den gesendeten Datenwerten überein.
Insgesamt enthält der adaptive GAP-Empfänger drei Regelkreise, nämlich die Regelung des Abtasttaktes, die Regelung der digitalen Pegelanpassung und die Regelung der Filterkoeffizienten. Dabei tritt das Problem auf, daß bei einer Ver- kopplung der Regelkreise kein stabiles Verhalten des CAP-Emp- fängers gewährleistet ist.
Der Erfindung- liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entkopplung der Regelkreise eines CAP-Empf ngers, um ein stabiles Verhalten des CAP-Empfängers zu gewährleisten, sowie einen entsprechenden CAP-Empfänger zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen- stand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird zur Regelung eines CAP-Empfängers mit einem taktgeregelten A/D-Wandler zum Wandeln des Eingangssignals, einer digitalen Pegelregelung, einer adaptiven gere- gelten Empfangsfilterung mit zwei parallelen Filtern und einem nachfolgenden Entscheider zur Ausgabe der rekonstruierten Signalkoordinaten die digitale Pegelregelung und die adaptive Empfangsfilterung entkoppelt, indem entweder die Einstellung der digitalen Pegelregelung oder die Koeffizienteneinstellung der adaptiven Empfangsfilterung aktiv ist. Vorzugsweise werden zur Steuerung der Entkopplung zwei ENABLE-Signal generiert, wobei das erste ENABLE-Signal die digitale Pegelregelung aktiviert, während das zweite ENABLE- Signal die Koeffizienteneinstellung der adaptiven Empfangs- filterung aktiviert. Zur Generierung der ENABLE-Signale können der Mittelwert der beiden Entscheidungsfehler und der Mittelwert für den Empfangspegel verwendet werden. Dabei wird der Mittelwert für den Empfangspegel mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen, wobei das erste ENABLE-Signal auf Eins und das zweite ENABLE-Signal auf Null gesetzt werden, wenn der Mittelwert größer als der Referenzwert ist. Wenn der Mittelwert des Empfangspegels kleiner als der Referenzwert ist, wird erste ENABLE-Signal auf Null gesetzt, wobei jedoch das zweite ENABLE-Signal erst dann auf Eins gesetzt wird, wenn der mittlere Entscheidungsfehler kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist.
Vorzugsweise wird in der Startphase, d.h. dem Einlaufen des CAP-Empfängers nur mit einem vierstufigen CAP-Signal gearbei- tet.
Ferner regelt die Pegelregelung den Verstärkungsfaktor so, daß sich am Ausgang des Empfangsfilterpaares ein vorgegebener Pegelwert ergibt.
Ferner wird zur Regelung der Koeffizienteneinstellung der jeweilige Entscheidungsfehler verwendet.
Ferner wird die Taktregelung aus den Werten vor und nach dem Entscheider sowie einem Koeffizienten des Filterpaares abgeleitet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines adaptiven CAP-Empfängers, Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Pegelregelung,
Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild der Koeffizienteneinstel- lung,
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Taktregelung,
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild mit der Ableitung der Mit- telwerte zur Generierung der ENABLE-Signale, und
Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild der Generierung der ENABLE- Signale.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines adaptiven CAP-Empfängers. Ein Empfangssignal I wird in einem A/D-Wandler 1 mit einer Frequenz f&, die ein ganzzahliges Vielfaches der Ab- tastfrequenz f^ ist (f_^ = wf-p) in ein digitales Empfangssignal gewandelt. Die Frequenz der Abtastung der A/D-Wandlung ist über eine Taktregelung 2 regelbar. Nach dem A/D-Wandler 1 wird eine digitale Pegelregelung mit einem Pegelregler 3 bestehend aus einem Multiplikator 4 und einem regelbaren Verstärker 5 durchgeführt, um den Pegel des Empfangssignals möglichst unabhängig von der Übertragungsleitung und dem Über- sprechen des eigenen Sendesignals sowie aller anderen Outbandstörungen auf einen konstanten Wert einzustellen. Der im Verstärker 5 erzeugte Verstärkungsfaktor AGC wird über einen Regler 6 eingestellt. Nach der digitalen Pegelregelung gelangen die Abtastwerte des Empfangssignals auf ein Empfangsfil- terpaar 7 und 8, wobei der Empfangsfilter 7 den Koeffizientensatz hl und der Empfangsfilter 8 den Koeffizientensatz h2 aufweist. Die Koeffizientsätze hl, h.2 der Filterpaare 7 und 8 müssen sich adaptiv einstellen, wobei mit einem festen Koeffizientensatz, der für eine bestimmte Leitungslänge ausgelegt ist, begonnen wird. Zu diesem Zweck sind die Koeffizienten der Filter 7 und 8 jeweils mit einer Filtereinstellung 9 und 10 regelbar. Nach der Empfangsfilterung in den Filtern 7 und 8 werden die beiden Signale mit der Symbolrate fp abgetastet und einem Entscheider 11 zugeführt. Der Entscheider 11 hat die Aufgabe, jedem empfangenen Wertpaar Empfangsdaten zuzuordnen. Nach erfolgter Einstellung und bei hinreichend gerin- gen Störungen stimmen die ausgegebenen Empfangswerte ä ^ und b k abgesehen von einer konstanten Verzögerung und einer zusätzlichen Drehung des komplexen Datenvektors um ±90° oder 180° mit den gesendeten Datenwerten überein.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Pegelregelung. Dabei steuert die Regelung 6 den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 5 derart, daß sich am Ausgang des Empfangsfilterpaares 7 und 8 ein mit Hilfe eines spezifischen Referenzwertes vorgebbarer Pegel ergibt. Das Regelkriterium wird daher aus den im Sym- boltakt abgetasteten Werten am Ausgang des Filterpaares 7, 8 ermittelt, indem der Absolutwert der gefilterten Daten in Betragsbildner 20 und 21 ermittelt werden, und die Absolutwerte sowie ein Referenzwert Ref einem Addierer 22 zugeführt werden. Nach einer Mittelung in einem Mittelwertbildner 23 wird der erzeugte Mittelwert dem Regler 6 zur Regelung des Verstärkungsfaktors AGC zugeführt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für die Einstellung der Filterkoeffizienten. Zur Einstellung der jeweiligen Filterkoef- fizienten wird der Entscheidungsfehler des Entscheiders 11 herangezogen, d.h. die Regelinformation zur Einstellung der Filterkoeffizienten wird unmittelbar aus den Differenzwerten der Signale vor und nach dem Entscheider 11 gewonnen. Dafür werden die Signalwerte der beiden Filterzweige vor und nach dem Filter 7, 8 jeweils einem Addierer 30, 31 zugeführt, wobei der Signalwert nach dem Entscheider 11 negativ genommen wird. Der sich ergebende Entscheidungsfehler kann unmittelbar als Regelsignal für den jeweiligen Regler zur Einstellung der Filterkoeffizienten verwendet werden. Bei fehlerfreier Über- tragung kann unter Anwendung geeigneter Einstellalgorithmen Konvergenz sichergestellt werden. Da zu Beginn des Verbindungsaufbaus mit vielen Fehlentscheidungen des Entscheiders 11 zu rechnen ist, kann zunächst nicht mit einem sicheren Einlaufen des Filterpaares 7, 8 gerechnet werden. Daher wird zu Beginn zunächst für die Übertragung ein vierstufiges CAP- Signal verwendet, um die Anzahl der Fehlentscheidungen trotz Fehleinstellung des Empfangsfilterpaares möglichst gering zu halten.
Für die Koeffizienteneinstellung kann im Hinblick auf eine möglichst einfache Realisierung der sog. SGN-SGN-Algorithmus verwendet werden. Die Filterkoeffizienten errechnen sich dabei wir folgt:
hln(i) = hln(i-l)-2-μ-SGN{y(k-n) }-SGN{Δäk} und h2n(i) = h2n(i-l)-2~μ-SGN{y(k-n) } -SGN{ΔΪk}
wobei n = 0, ..., N-l die Nummer des Koeffizienten, i die Nummer des Regelschritts und k der zeitliche Laufindex bedeutet.
Die Stellgröße 2~V- beeinflußt die Einstellgeschwindigkeit sowie die Genauigkeit der Filtereinstellung. Es ist sinnvoll, den Wert μ in Abhängigkeit des Fehlermittelwertes einzustellen. Zu Beginn der Filtereinstellung bei entsprechend großem mittleren Fehler kann zur Beschleunigung des Einlaufvorgangs mit einer relativ großen Stellweite (kleinem μ) gearbeitet werden. Mit kleiner werdenden Fehler ist die Stellgröße schrittweise bis zu ihrem Endwert zu erhöhen.
Im Gegensatz dazu ist die Stellgröße 2"^ zu verkleinern, wenn größere Outbandstörungen vorhanden sind, da die Empfindlichkeit der Sperrdämpfung der Empfangsfilter 7, 8 gegenüber Koeffizientenveränderungen sehr groß ist. Durch Bestimmung des Mittelwerts nach dem Pegelverstärker 3 kann ein Kriterium für die Größe der Outbandstörungen abgeleitet werden, da der Pegelverstärker 3 den Pegel nur des Nutzsignals konstant hält. Bei Outbandstörungen ist damit mit einer größeren Einstellzeit zu rechnen.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild für die Regelung des Ab- tasttaktes. Die Ableitung der Information für die Regelung des Abtasttaktes kann ebenfalls mit Hilfe der Werte vor und nach dem Entscheider 11 gewonnen werden. Eine Verschiebung der Abtastphase bewirkt bei unveränderten Filterkoeffizienten neben einer Zunahme der Symbolinterferenzen eine zusätzliche Drehung des empfangenen Datenvektors.
Mögliche Regelgrößen erhält man beispielsweise mit
®k = U]_(k-T)- b ^ - 2(k-T)- ä k
oder
Θk = u1(k-T)- Ab k - U2(k-T)- ΔSk
Anstelle der Signalwerte U_(k-T) und U2(k-T) vor dem Entscheider 11 ist es auch möglich, nur deren Vorzeichen SGN{ ι (k-T) } und SGN{Ug(k*T)} zu verwenden, um aufwendige Multiplikationen zu vermeiden.
Da es bei gleichzeitiger adaptiver Einstellung der Filterkoeffizienten und der Regelung der Abtastphase zu einer Ver- kopplung dieser beiden Regelungen und daher zu einem instabilen Verhalten kommt, müssen die beiden Regelungen entkoppelt werden. Dies kann durch die zusätzliche gewichtete Addition eines Filterkoeffizienten erreicht werden. Dabei stellt sich die Abtastphase derart ein, daß sich für den verwendeten Filterkoeffizienten der Wert Null ergibt. Dieser Koeffizient sollte daher schon in der Startlösung des Empfangsfilterpaares möglichst klein sein.
Bei einer digitalen Abtastphasenregelung, bei der die Abtastphase sprunghaft in definierten Schritten verstellt wer- den kann, ist es sinnvoll, die Taktverstellung erst nach einer Mittelung über M Symbolintervalle durchzuführen. Das endgültige Taktregelkriterium ergibt sich daher wie folgt: M-l
Θ ,M = ∑ I ®k,M-l ß'hι,2( )] i=0
Der Wert v bezeichnet dabei die Nummer der Koeffizienten des Empfangsfilter 7 oder 8 und ß den Bewertungskoeffizienten.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung der benötigten Mittelwerte zur Generierung der ENABLE-Signale . Zur Generierung der ENABLE- Signale wird einerseits der mittlere Fehler MERR nach dem Entscheider 11, der durch die Addition der in entsprechenden Betragsbildnern 51, 52 erzeugten Beträge der Entscheidungsfehler Aä k und Ab in einem Addierer 50 mit anschließender Mittelung in einem Mittelwertbildner 53 erzeugt wird, und andererseits der -mittlere Empfangspegel MY nach der E pfangs- filterung verwendet, dessen Bildung bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wurde. Dabei stellt der mittlere Fehler MERR nach dem Entscheider 11 den absoluten gemittelten Mittelwert der beiden Entscheidungsfehler Δäj, und Ab k dar.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild zur Generierung der beiden ENABLE-Signale, die die Pegelregelung und die Regelung der Filterkoeffizienten steuern.
Zur Erzeugung des ersten ENABLE-Signals für die Regelung des Verstärkungsfaktors AGC wird zu dem mittleren Empfangspegel MY in einem Addierer 60 ein Referenzpegel RP subtrahiert. In einem Betragsbildner 61 wird der Betrag des sich ergebenden Wertes gebildet. Zu diesem Betrag wird in einem weiteren Addierer 62 eine Referenzpegelabweichung DRP subtrahiert. Am Ausgang eines nachfolgenden Begrenzers 63 wird eine logische Eins erzeugt, wenn der Eingangswert größer oder gleich Null ist. Ist der Eingangswert des Begrenzers 63 kleiner als Null, so wird eine logische Null erzeugt. Dieses Signal bildet das ENABLE-Signal ENABLE (AGC) für die Pegelregelung 3.
Zur Erzeugung des zweiten ENABLE-Signals ENABLE (Koeff) zur Steuerung der Koeffizientenregelung wird zu dem mittleren
Fehler MERR nach dem Entscheider 11 ein Referenzfehler RF in einem Addierer 64 subtrahiert. Ein nachfolgender Begrenzer 65 erzeugt an seinem Ausgang eine logische Eins, wenn das Ausgangssignal des Addierers 64 größer oder gleich Null ist. Ist das Ausgangssignal des Addierers 64 kleiner Null, so erzeugt der Begrenzer 65 an seinem Ausgang eine logische Null. Die beiden Ausgangssignale der Begrenzer 63 und 65 werden in Invertierern 66 und 67 invertiert und die invertierten Signale werden einem UND-Gatter 68 zugeführt, dessen Ausgangssignal das gewünschte ENABLE-Signal zur Regelung der Filterkoeffizienten darstellt. Durch die Verknüpfung des ENABLE-Signals zur Steuerung der Regelung der Filterkoeffizienten wird sichergestellt, daß das zweite ENABLE-Signal für die Koeffizienten Regelung nur dann aktiv ist, d.h. logisch "1", wenn das erste ENABLE-Signal der Pegelregelung inaktiv ist, d.h. logisch "0".

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung eines CAP-Empf ngers mit einem taktgeregelten A/D-Wandler (1) zum Wandeln des Eingangs- Signals, einer digitalen Pegelregelung (3) , einer adaptiven geregelten Empfangsfilterung mit zwei parallelen Filtern (7, 8) und einem nachfolgenden Entscheider (11) zur Ausgabe der rekonstruierten Signalkoordinaten, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Pegelregelung und die adaptive Empfangsfilterung entkoppelt werden, indem entweder die Einstellung der digitalen Pegelregelung oder die Koeffizienteneinstellung der adaptiven Empfangsfilterung aktiv ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Entkopplung zwei ENABLE-Signal (ENABLE (AGC) , ENABLE (Koeff) ) generiert werden, wobei das erste ENABLE-Signal (ENABLE (AGC) ) die digitale Pegelregelung aktiviert, während das zweite ENABLE-Signal (ENABLE (Koeff) ) die Koeffizienteneinstellung der adaptiven Empfangsfilterung aktiviert.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zur Generierung der ENABLE-Signale (ENABLE (AGC) , ENABLE (Koeff) ) der Mittelwert
(MERR) der beiden Entscheidungsfehler und der Mittelwert (MY) des Empfangspegels verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert (MY) des Empfangspegels aus Signalwerten nach den Filtern (7, 8) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert (MY) des Empfangspegels mit einem vorgegebenen Referenzwert (RP) verglichen wird, und das erste ENABLE-Signal auf Eins und das zweite ENABLE-Signal auf Null gesetzt wird, wenn der Mittelwert größer als der Referenzwert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste ENABLE-Signal auf Null gesetzt wird, wenn der Mittelwert (MY) des Empfangspegels kleiner als der als der Referenzwert ist, das zweite ENABLE-Signal jedoch erst dann auf Eins gesetzt wird, wenn der mittlere Entscheidungsfehler (MERR) kleiner als eine vor- bestimmte Schwelle ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Startphase nur mit einem vierstufigen CAP-Signal gearbeitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelregelung den Verstärkungsfaktor (AGC) so regelt, daß sich am Ausgang des Empfangsfilterpaares (7, 8) ein vorgegebener Pegelwert er- gibt.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Koeffizienteneinstellung der jeweilige Entscheidungsfehler ver- wendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktregelung (2) aus den Werten vor und nach dem Entscheider (11) sowie einem Koeffizienten des Filterpaares (7, 8) abgeleitet wird.
11. Adaptiver CAP-Empfänger mit einem taktgeregelten A/D- Wandler (1) zum Wandeln des Eingangssignals, einer digitalen Pegelregelung (3) , einer adaptiven geregelten Empfangsfilte- rung mit zwei parallelen Filtern (7, 8) und einem nachfolgenden Entscheider (11) zur Ausgabe der rekonstruierten Signalkoordinaten, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelung des Abtasttaktes, des digitalen Pegels und der Empfangsfilterung nach einem Verfahren der Ansprüche 1 - 10 erfolgt.
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