COEFFICIENT ADJUSTING METHOD FOR AN ADAPTIVE TRANSVERSAL FILTER

Abstract: 1. Coefficient adjusting method for an adaptive transversal filter (corrections to be performed) by modification of the sign algorithm, characterized in that the magnitude of the correction increment (DELTA C nu ) is varied in dependence on the number of corrections in an evaluating cycle.

Description: Verfahren zur Einstellung der Koeffizienten eines adaptiven Transversalfilters Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Koeffizienten eines adaptiven Transversalfilters (durchzuführende Korrekturen) durch Modifikation des Vorzeichenalgorithmus. Die Einstellung der Koeffizienten Cv eines adaptiven Transversalfilters erfolgt bekanntlich mit Hilfe eines geeigneten Korrekturalgorithmus. Die Grösse des sogenann- ten KorrekturinkrementesC zuzumuss unter Beachtung zweier gegenläufiger Tendenzen festgelegt werden. 'bÅahlt man # Cv sehr klein, erreicht man eine sehr grosse Genauig- keit der dargestellten Koeffizienten. Der Sollwert von Cv wird dann im allgemeinen erst nach sehr vielen Korrekturschritten, d.h. nach sehr langer Zeit, erreicht. Für einen grossen Wert von ergibt sich eine kleinere Zahl von Korrekturschritten und somit ein schnelleres Einlaufen der Koeffizienten, doch können die Koeffizienten nur mit reduzierter Genauigkeit dargestellt werden. Es besteht also der Wunsch, das Korrekturinkrement in seinem Wert veränderlich zu gestalten, die z.B. die Ermittlung der Gradienten und somit einen grossen Schaltungsaufwand erfordern, oder eine A/5-Wandlung (Analog/ Digital) verwenden zu müssen und trotzdem den Einlauf- vorgang zu beschleunigen. Mit diesem Thema befasst sich der Aufsatz von N. Verhoeckx et al: "Digital-Echo- Cancellation for 3aseband Data Transmission in I3sE ASSP - 27 (1979) 6, 5, Seiten 768 bis 781, und es ist dort u.a. folgendes ausgeführt. Verwendet wurden bisher verschiedene Algorithmen, die entweder aufwendig zu realisieren sind (Gradientenverfahren) und ein relativ schnelles Einstellen der Koeffi- zienten bewirken oder aber bei reduziertem Hardwareaufwand Koeffizientenkorrekturen nur nach längerer Zeit ausführen und somit langsamer die endgültige Einstellung erreichen (Korrelationsalgorithmus). Durch weitere Vereinfachunb (Stochastischer Iterationsalgorithmus), Vorzeichenanlgorithmus) kann awar der Schaltungs- aufwand durch vereinfachte Multiplikation und entfallende Mittelwertbildung noch weiter reduziert werden, doch resultiert daraus ein vergleichsweise sehr langsamer Einstellvorgang. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Einstellung der Koeffizienten für ein adaptives Transversalfilter anzugeben, bei dem mit einem relativ geringen Schaltungsaufwand der Einlauf der Koeffizienten, d.h. die Einstellung des adaptiven Transversalfilters, beschleunigt wird. Ausgehend von einem Verfahren zur Einstellung der Roeffizienten eines adaptiven Transversalfilters (durch zuführende Korrekturen) durch Modifikation des Vorzeichenalgorithmus, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit von der Zahl der Korrekturen in einem Auswertezyklus die Grösse des Korrekturinkrementes (tSCi variiert wird. Weitere vorteilhafte Verfahrensausgestaltungen und Schaltungsanordnungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand von AusfUiirungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend noch näher erläutert. Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 eine an sich bekannte Schaltung bzw. ein an sich bekanntes Verfahren, bei dem ein Vorzeichenalgo rithmus verwendet wird,und zwar ist die Darstel lung nur für die Einstellung bzw. die Verarbei tung eines Koeffizienten dargestellt, Fig. 2 als Anwendungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens eine erfindungsgemässe Schaltung, bei der eine adaptive Einstellung des Inkrementes zur in einem Auswertezyklus k . Tbit erfolgt, wobei ebenfalls nur die Verarbeitung eines Koef- fizienten dargestellt ist, Fig. 3 als weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungs- gemässen Verfahrens eine weitere erfindungsge masse Schaltung zur adaptiven Einstellung des Inkrementes jCS, bei der sich der Auswertezyk- lus über k Korrekturen erstreckt und die'wieder- um nur die Verarbeitung eines Koeffizienten dar gestellt ist, Fig. 4 den Zeitverlauf des logarithmisch dargestellten normierten Restfehlers u als Ergebnis einer Rech nersimulation (u = 20 dB . log 1U restI U Leitung wobei in Fig. 4a der Vorzeichenalgorithmus nach dem bekannten Verfahren in Fig. 4b die Ergebnisse unter Verwendung einer Schaltung nach Fig. 2 bei T = 32 . Tbit und in Fig. 4c die Brgebnisse bei Verwendung einer Schaltung nach Fig. 3 bei 32 Korrekturen dargesçellt sind. Zur besseren Cbersicht ist in der Fig. 1 nochmals der an sich bekannte Stand der Technik gezeigt. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass in den Figuren 2 und 3 funktions- gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen sind, so dass insoweit im einzelnen nicht mehr darauf eingegangen werden muss. Fig. 1 lässt also eine Schaltungsanordnung 1 erkennen, in der die Koeffi7ien tenverstellung mit dem LSB (Least significant bit) erfolgt, so dass also dort unmittelbar ein "LSB' erkennbar ist. Die Schaltung 1 hat weiterhin einen Eingang 1a, an dem eine Steuerung in der Weise durchgeführt wird, dass ein Sperren immer dann erfolgt, wenn keine Korrek- tur erforderlich, d.h. also, wenn beispielsweise das Sendesignal Null ist. Die Korrektur erfolgt am Eingang Ib, an dem das feste Inkrement ACv zugeführt wird. Das Inkrement "Cv kommt vom Ausgang eines EXOR-Gatters 2, dessen Eingänge mit 2a und 2b bezeichnet sind. Am 3in- gang 2a dieses 2XOR-Gatters 2 liegt dabei ein Signal "VZ Rest", am Eingang 2b liegt das Signal "VZ Sende 5ignalt, also an beiden Eingängen jeweils die Vorzeicheninformationen, aus denen die Richtung der Korrektur abgeleitet wird. Mit relativ geringem Zusatzaufwand, auch vollständig digital realisierbar, also integrationsfreundlich, kann die Schaltung zur Realisierung des Vorzeichenalgorithmus in Fig. 1 so modifiziert werden, dass abhängig von der Zahl der aufgelaufenen Korrekturen in die gleiche Richrung a) innerhalb einer festen Auswertezeit von T = k T3it (Fig. 2) b) pro k ausgeführten Korrekturen in positiver oder negativer Richtung (Fig. 3) die Grösse von #Cy wer- ändert wird. Die Stufung der ACf erfolgt zweckmässig in ganzzahligen Zweierpotenzen des niederwertigsten bit (LS3), um die unterschiedlichen Gewichte bei digitaler Realisierung besonders einfach durch Eintreten an verschiedenen 3itpositionen realisieren zu können. Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Rechnersimulation (u in dB) eines Echokompensators fUr den Vorzeichenalw gorithmus (Fig. 4a), die Umschaltung der bei T = 32 TBit (Fig. 4b) und die Umschaltung bei k = 32 Korrekturen (Fig. 4c). Es werden jeweils 8 Koeffizienten bei 2 Abtastwerten pro TBit betrachtet und die ssCv werden im Beispiel wie folgt verändert. Falls innerhalb eines Auswertezyklus 0# n # 4 Korrekturen in die gleiche Richtung wirken, gilt ACV1 = 2 4 n < 16 Korrekturen in die gleiche Richtung wirken, gilt# Cv2 = n > 16 Korrekturen in die gleiche Richtung wirken, giltAC = '. Die Maximalwerte aller Koeffizienten betragen dabei 1. Zur Darstellung der Cv werden hierbei 11 Bit + VZ, für die Akkumulation 9 Bit + VZ sowie für die D/A-Wandlung 7 Bit + VZ verwendet. Ohne Signal der Gegenstation ergibt sich eine Sinlauf- zeit von 1.) ca. 3000 TBit2 2.) ca. 1250 Tgit und 3. ca. 300 T3it, wenn man von einer Maximalechoamplitude von -10 dB ausgeht und die Zeit auswertet, bei der letztmalig der theoretische obere Grenzwert des Fehlersignals unterschritten wird. Bei Anwesenheit eines Signals der Gegenstation ergibt sich für alle Verfahren eine längere Einlaufzeit, doch bleibt das Zeitverhältnis etwa gleich, d.h. der Vorteil des Zeitgewinns bleibt erhalten. Bei den angegebenen Schaltungen finden Modifikationen des Vorzeichenalgorithmus Verwendung. Insbesondere wird aber in Abhängigkeit von der Zahl der Korrekturen in einem Auswertezyklus die Grösse des Korrekturinkre mentes ACv variiert. Gemäss Fig. 2 wird ein Verfahren verwendet, bei dem der Auswertezyklus durch eine feste Zeit T = k . T3it bestimmt wird, gemäss Fig. 3 wird ein Verfahren angegeben, bei dem der Auswertezyklus durch eine festgelegte Anzahl k von Korrekturen bestimmt wird. In Fig. 2 ist wieder der Blockbaustein 1 zu erkennen, in dem die Koeffizientenverstellung mit Vielfachen des LSB vorgenommen wird. Für die Vielfachen werden zweckmässig ganzzahlige Zweierpoçenzen des niederwertigsten bit (z.B. 1, 2n, 2m > n) gewählt. Der Eingang la dient auch hier zum Sperren der Koeffizientenverstellung, wenn keine Korrektur erforderlich ist,-d.h. also wenn das Sendesignal oder das Restsignal gleich Null ist. Den einzelnen Eingängen vorgeschaltet ist eine Multiplexerschaltung 3, die ergänzend noch mit llFn lt bezeichnet ist. Der eine Eingang der Multiplexerschal tung 3 steht direkt in Verbindung mit dem EXOR-Gatter 2, an dessen Eingängen 2a bzw. 2b wiederum die Vorzeicheninformation "VZ Rest" bzw. "VZ Sendesignalil anliegen. Die Multiplexerschaltung 3 wird an ihren Auswahleingängen 3b durch einen Zwischenspeicher 6 angesteuert. Vorgeschaltet ist ein Zählerstanddecoder 5, der den Zählerstand eines Auf- und Abzählers 4 decodiert. Dieser Auf- und Abzähler 4 hat auch einen Takteingang a, an dem der Bittakt anliegt. Weiterhin ist ein Rücksetzeingang b zu erkennen, über den periodisch einmal pro k TBit der Zahler auf Auf- und Abzählerstand Null zurückgesetzt wird. Der periodische Rücksetzimpuls b wird über die Leitung 7 dem Zwischenspeicher 6 als Taktimpuls zugeführt. Schliesslich ist zu erkennen, dass der Ausgang des EXOR-Gatters 2 über die Leitung 8 mit dem Auf-Abzähler 4 verbunden ist. Im Auf-Abzähler 4 wird die Summe der Korrekturen im aktuellen Auswertezyklus registriert. Der Auswertezyklus ist bei der Schaltung von Fig. 2 durch eine feste Zeit T = k Tgit bestimmt. Die Grösse des variablen Korrekturinkrementes ACA ist dabei am Ausgang der Multiplexerschaltung 3 als Asc1, LC2 und AC3 symbolisch dargestellt. Wie die Schaltung von Fig. 2 ist auch die Schaltung von Fig. 3 zur adaptiven Einstellung deriC für einen Koeffizienten dargestellt, wobei in der Schaltung von Fig. 3 ein Auswertezyklus durch k durchgeführte Korrekturen bestimmt ist. Ein Vergleich der beiden Figuren 2 und 3 zeigt unmittelbar, dass die Schaltungen in vielen Teilen übereinstimmen. Auch in der Schaltung von Fig. 3 wird die Summe der Korrekturen in einem Auf-Abzähler 4 vorgenommen, der ebenfalls über einen vom Rücksetzeingang gesteuert wird. Ebenso wird der Auf-Abzähler 4 auch vom Bittakt vom Anschluss a gesteuert. Dem Auf-Abzähler 4 vorgeschaltet sind ein weiterer Zwnschenspeicher 9, mit einem vorgeschalteten Zählstanddecoder 10, der den Zählerstand eines Dinärzählers 11 decodiert. Der Binärzähler 11 registriert die Anzahl der Korrekturen, und wenn sein Zählerstand z den Wert k erreicht, gibt der Zählstanddecoder 10 einen Rücksetzimpuls an den Zwischenspeicher 9 ab, da dann ein Auswertezyklus abgeschlossen ist. Dieses Rücksetzsignal gelangt an eine Eingangsklemme b des Binärzählers 11, und der Bittakt an den anderen Takteingang a des Binärzählers 11. Dieser 3it- takt muss entsprechend Fig. 2 auch noch dem U/D-Zähler 4 zugeführt werden. Erkennbar ist ferner eine Leitung 12, die am Ausgang des EXOR-Gatters 2 liegt und die einen Freigabeeingang 12 des Binärzählers 11 ansteuert, über den der Zählvorgang freigegeben oder gesperrt werden kann, Die Schaltung von Fig. 3 realisiert einen Auswertezyklus, der durch eine vorgegebene Zahl von Korrekturen bestimmt wird. Abhängig von der in diesem Zyklus auflaufenden Korrektursumme wird die Grösse des Korrekturinkrementes Acy variiert. Mit den Schaltungen von Fig. 2 und 3 lassen sich die in Fig. 4 dargestellten Wirkungen erreichen. Einzelheiten hierüber sind bereits vorstehend angegeben. Wie bereits erwahnt, haben das beschriebene Verfahren und die beschriebenen Schaltungen den Vorteil, dass sich mit relativ einfachen schaltungstechnischen Massnehmen die Koeffizienten bei adaptiven Transversalfiltern in einer beschleunigten Weise einstellen lassen, ohne dass es gegenüber den bekannten Schaltungen eines übermäBi- gen schaltungstechnischen Aufwandes bedarf. 5 Patentansprüche 4 Figuren

Claims: PatentansDrüche 1. Verfahren zur Einstellung der Koeffizienten eines adaptiven Transversalfilters (durchzuführende Korrekturen) durch Modifikation des Vorzeichenalgorithmus, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in Abhängigkeit von der Zahl der Korrekturen in einem Auswertezyklus die Grösse des Korrekturinkrementes ( C > ) variiert wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Auswertezyklus durch eine feste Zeit (T = k . TBit) bestimmt wird (Fig. 2). 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Auswertezyklus durch eine festgelegte Anzahl (k) von Korrekturen bestimmt wird (Fig. 3). 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass der Koeffizienten-Verstellschaltung (1) ein Multiplexer (3) mit mehreren Ausgängen (^C) vorgeschaltet ist, das über ein EXOR-Gatter (2) angesteuert ist und dessen Auswahleingängen (3b) ein Auf-Abzähler (4), ein Zählstanddecoder (5) und ein Zwischenspeicher (6) vorgeschaltet sind, dass der Ausgang des ZXOR-Gatters (2) einen Steuereingang (8) des Auf-Abzählers (4) bildet, von dem ein weiterer Eingang (a) mit dem Bittakt beaufschlagt ist, und dass an einem weiteren, mit einem Eingang des Zwischenspeichers (6) verbundenen (7). Ein gang (b) des Auf-Abzählers (4) ein periodischer Rücksetztakt anliegt. 5. Schaltungsanordnung zur Durchftfrung des Verfahrens nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t , dass- der Koeffizienten-Verstellschaltung (1) ein Multiplexer (3) mit mehreren Ausgängen (ACt) vorgeschaltet ist, das über ein EXOR-Gatter (2) angesteuert ist und dessen Auswahleingängen (3b) ein Auf Abzähler (4), ein Zählstanddecoder (5) und ein Zwischenspeicher (6) vorgeschaltet sind, dass der Ausgang des SXOR-Gatters (2) einen Steuereingang (8) des Auf-Abzählers (4) bildet, von dem ein weiterer Eingang (a) mit dem Bittakt beaufschlagt ist, und dass an einem weiteren, mit einem Eingang des Zwischenspeichers (6) verbundenen (7) Eingang (b) des Auf-Abzählers (4) ein Rücksetzimpuls anliegt, der abgegeben wird, wenn die Anzahl der Korrekturen den festgelegten Wert k erreicht hat, und dass weiterhin dem Auf-Abzähler (4) ein Binärzähler (11), ein Zählerstandsdecoder (10) und ein weiterer Zwischenspeicher (9) vorgeschaltet sind, und dass der Ausgang des EX0R-Gatters (2) mit einem Eingang des Binärzählers (11) verbunden (12) ist, dessen weitere Eingänge (a bzw. b) mit dem Bittakt bzw. mit dem Rücksetzimpuls beaufschlagt werden.

Inventors: MULLER, EUGEN, DR. ING., STUMMER, BALDUR, DIPL.-ING., Müller, Eugen, Dr. Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: H03H21
IPC codes: H03H21