DE2033863C - Verfahren zur Taktpulser zeugung aus einer ankommenden diffe rentiell mehrphasenmoduherten Trager welle - Google Patents

Description

der die Phasenlage in bestimmten Intervallen geändert geführt wird.

wird und bei der die Größe eines Phasensprunges einen Dieses Ziel der Erfindung wird mit einem Verfahren Informationsinhalt bestimmt. zur Taktpulserzeugung erreicht, das dadurch gekenn-Bei der übertragung von Binärinformationen über 35 zeichnet ist, daß die Trägerwelle dem Eingang einer Telephonleitungen wird eine im allgemeinen phasen- Verzögerungsschaltung, deren Verzögerung etwa gleich modulierte Trägerwelle bei Übertragungsgeschwindig- der Hälfte des genannten Intervalls ist, und dem ersten keiten verwendet, die größer als 1200 Bits pro Sekunde Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeleitet sind. In diesem Zusammenhang ist der einfachste Fall, wird, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der daß die übertragene Trägerwelle zwei verschiedene 40 Verzögerungsschaltung verbunden ist, wodurch zu Phasenlagen annehmen kann, die um 180° gegen- Beginn jedes Intervalls der Ausgangssignalwert der einander phasenverschoben sind, wobei jede der Phasenvergleichsschaltung geändert wird, und daß beiden Phasenlagen selbst die beiden binären Zustände die Taktimpulse am Ausgang einer Differenzierschalkennzeichnet oder die Phasenänderung den Informa- tung erhalten werden, deren Eingang an den Ausgang tionsinhalt bestimmt, z. B. in der Art, daß eine 45 der Vergleichsschaltung angeschlossen ist.
beibehaltene Phasenlage einer Null und eine Phasen- Die Erfindung wird genauer unter Bezugnahme auf änderung einer Eins entspricht, eine sogenannte die Zeichnung beschrieben, die ein Blockdiagramm differentielle Phasenmodulation. Bei einer solchen eines an sich bekannten Empfängers zur Demodulation Übertragung arbeiten Sender und Empfänger bit- eines differentiell vierphasenmodulierten Signals und synchron, und aus diesem Grund, um eine richtige 50 eines Bitzeitgenerators zeigt, der gemäß der Erfindung Decodierung zu erhalten, muß man eine Information mit dem Empfänger verbunden ist.
über den Zeitpunkt erhalten, zu dem mit dem Senden In der Zeichnung kennzeichnet S₀ den Eingang eines eines neuen Signalelementes begonnen wird, so daß Datenempfängers DR zur Demodulation und Decobeim Empfang des Signalelementes der Decoder des dierung von differentiell vierphasenmodulierten Signa-Empfängers in der Mitte einer Zeitperiode abgetastet 55 Ien. Dieser Eingang ist mit dem einen Eingang von werden kann. Bei dem oben beschriebenen Zwei- zwei Produktmodulatoren Pi bzw. Pl und mit dem Phasen-Verfahren wird dies auf die einfachste Weise ersten von zwei in Reihe geschalteten Verzögerungsso erreicht, daß die Polaritätsänderungen des demo- elementen Dl und Dl verbunden, die jeweils eine dulierten Signals die Phasenlage eines Oszillators Verzögerung aufweisen, welche der halben Signalsteuern, von dem das Abtastsignal erhalten werden 60 elementlänge entspricht, d. h. der Länge entsprechend kann. Dafür ist jedoch erforderlich, daß die Zeichen- der Dauer des Signals für die Zwei-Bit-Kombination, änderungen oft genug auftreten, d. h., die übertragene Der Ausgang des Elementes Dl ist mit dem anderen Information darf nicht z. B. aus einer großen Anzahl Eingang des Produktmodulators Pl über einen Phasenvon Nullen in einer Folge bestehen. Eine solche schieber PSl, der die Phase um 45° verschiebt, und Einschränkung bringt jedoch keinen sehr wesentlichen 65 mit dem anderen Eingang des Produktmodulators Pl Nachteil. über einen Phasenschieber PSl verbunden, der die Um die Übertragungsgeschwindigkeit über die Phase um —45° verschiebt. Die beiden Ausgänge der hinaus zu erhöhen, die mit der oben beschriebenen Produktmodulatoren sind mit den Eingängen Bl bzw.

52 eines Decoders Dec über je ein Tiefpaßfilter Fl bzw. Fl verbunden, wobei der Ausgang des Decoders Dec den Datenausgang U_D des Empfängers bildet, an welchem Signale entsprechend den empfangenen Binärzeichen erhalten werden.

Die Funktion des bis jetzt beschriebenen Empfängers wird auf einfache Weise an Hand einer Ausführungsform erklärt. Es wird angenommen, daß die Binärzeichen gemäß dem folgenden Code übertragen werden:

Die Bit-Kombination 00 entspricht einer Phasenverschiebung um 0°.

Die Bit-Kombination 01 entspricht einer Phasenverschiebung um 90°.

Die Bit-Kombination 11 entspricht einer Phasenverschiebung um 180°.

Die Bit-Kombination 10 entspricht einer Phasenverschiebung um —90°.

In den beiden Produktmodulatoren Pl und Pl wird das tatsächliche Eingangssignal mit dem vorangegangenen Eingangssignal M multipliziert, welches um 45° bzw. —45° phasenverschoben wurde. Damit werden die folgenden Ausdrücke für die Ausgangssignale der Modulatoren erhalten:

Pl: sin (ω/ f n- — + m —Jsin (ω/ + n · — + — J, \ 2 2/ \ 2 4/

Pl: sin (ωί + η · \- m —|sin Itot + η ·

I 2 2) \ 2 4)·

wobei / die Zeit, ω die Winkelfrequenz der Träger- Kombination empfangen wurde. Wenn die Multi-

frequenz, η die Phasenlage des vorangegangenen plikation in beiden oben angegebenen Ausdrücken

hingangssignals und m die Phasenverschiebung des 25 durchgeführt wird, wird das folgende Ergebnis

aktuellen Signals in bezug auf das vorangegangene erhalten: Signal kennzeichnen, d. h., m zeigt an, welche Bit-

Pl:

Pl:

cos

cos

im ~ — — j — cos|2ωί + η · η + m 1 ί ,

\ 2 4) \ 2 4/1

Iw - + —j — cos|2ω/ f η · π + m ~ '' I ■

In diesen Ausdrücken wird das zweite Glied mit der hohen Frequenz von den Filtern Fl bzw. Fl abgeschnitten, und Signale mit der folgenden Polarität werden an den Eingängen Al und Bl erhalten:

Bl Bl

0 (entspricht der Bit-Kombination 00)

1 (entspricht der Bit-Kombination 01)

2 (entspricht der Bit-Kombination 11) —1 (entspricht der Bit-Kombination 10)

Demnach bewirkt jede Bit-Kombination eine bestimmte Eingangssignal-Polaritätskombination am Decoder Dec, der im Prinzip nur eine abwechselnde Verbindung der Eingänge mit dem Ausgang Ud durchzuführen braucht. Um die am Ausgang des Decoders erhaltenen Signale im richtigen Moment auszulesen d. h., vorzugsweise in der Mitte des Zeitraumes, in dem ein Signal erhalten wird, ist jedoch ein Signal notwendig, welches diese Momente anzeigt. Es wurde schon erwähnt, daß es nicht sehr geeignet ist, die Polaritätsänderiingen der Eingänge B\ und Bl zur Erzeugung dieses Signals zu verwenden, da ein aus einer Anzahl wiederholter gleicher Zwei-Bit-Kombinationen bestehendes Signal, z. B. das Signal 01010101, konstante Eingangssignale am Decoder hervorruft.

Zur Taktpulserzeugung nach dem genannten Verfahren wird statt dessen ein Bitzeitgenerator G für diesen Zweck verwendet. Der Generator besteht im wesentlichen aus einer Phasenvergleichsschaltung PD, die z. B. aus einem Produktmodulator P3 und einem.

Tiefpaßfilter F3 besteher kann. Die Eingänge des Produktmodulators sind mit dem Datensignaleingang S₀ bzw. mit dem Verbindungspunkt S₁^ zwischen den Verzögerungselementen Dl und Dl verbunden. Es

ist zu betonen, daß in einem herkömmlichen Demodulator nur ein Verzögerungselement vorgesehen ist, dessen Verzögerung gleich der Signalelementlänge ist, wobei der Punkt S_1/2 eine Klemme an diesem Verzögerungselement darstellt. Da die Gesamtverzögerung

der Elemente Dl und Dl gleich der Signalelementlänge ist, werden immer zwei Signale mit der gleichen Lage an den beiden Eingängen des Produktmodulators während der letzten Hälfte jedes auf den Eingang S₀ gegebenen Signalelements erhalten, während im Gegen-

saitz dazu in der ersten Hälfte des Signalelementes zwei Signale mit verschiedenen Phasenlagen auf den Produktmodulator gegeben werden, das letztere natürlich nur unter der Bedingung, daß eine Phasendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signal-

elementen besteht. Wenn die Eingangssignale des Produktmodulators P3 die gleiche Phasenlage haben, dann wird keine Gleichkomponente im Ausgangssignal des Modulators erhalten, wie aus den entsprechenden Ausdrucken für die Produktmodulatoren

Pl und Pl hervorgeht, wobei das Gegenteil der Fall ist, wenn die Phasenlagen verschieden sind. Damit wird nach dem Tiefpaßfilter F3 ein Signal erhalten, welches Null ist während der letzten Hälfte des empfangenen Signalelementes und in der Regel nicht Null ist

während der ersten Hälfte. Deshalb können mit Hilfe der Differenzierschaltung Di Impulse zu Beginn jedes Signalelcmentes erhalten werden. Demgemäß wird am Zeitsignalausgang U_T ein Signal erhalten, mit dem

die Momente bestimmt werden können, zu denen der Datensignalausgang Ud abzutasten ist. Um die richtige Information zu erhalten, sollte dies in der Mitte jedes übertragenen Signalelementes geschehen, wie schon erwähnt wurde. Das Abtastsignal wird dann auf einfache Weise durch Verdopplung der Frequenz des Zeitsignals, gefolgt von einer Phasenverschiebung des in der Frequenz verdoppelten Signals erhalten. Das von der Differenzierschaltung Di erhaltene Signal kann auch zur Steuerung des Schaltens des Decoders Dec verwendet werden, was in der Zeichnung angezeigt wird. Der Generator G kann weiterhin durch eine Schwingkreisschaltung T vervollständigt werden, d. h. durch einen Oszillator, dessen Phasenlage durch die Impulse von der Differenzierschaltung Di gesteuert wird. Dies hat den Vorteil, daß ein Zeitsignal selbst dann erhalten wird, wenn mehrfach keine Ausgangssignale vom Phasendetektor PD auftreten, da keine Phasendifferenz besteht zwischen einer Anzahl aufeinanderfolgender Eingangssignale am Empfänger, z. B. beim Empfang des Signals 00000 ... Wie viele ausgelassene Signale zugelassen werden können, d. h., wie lange die Schwingkreisschaltung in der richtigen Phasenlage ohne Steuerimpulse schwingt, hängt in diesem Fall von der Stabilität der Schaltung, von ihrem Q-Wert ab. Je größer dieser Wert gewählt wird, desto länger wird die Phasenlage beibehalten. Ein großer ß-Wert bedingt jedoch, daß die Aufbaufunktion der Schaltung viel Zeit beansprucht, d. h., es wird viel Zeit benötigt von dem Moment, wo mit dem Empfang der Information begonnen wird, bis eine Zeitinformation für eine richtige Decodierung erhalten wird. Wenn demnach nur eine Schwingkreisschaltung vorhanden ist, muß hinsichtlich der WcJiI des ß-Wertes ein Kompromiß geschlossen werden. Um eine kurze Aufbaufunktion zu erhalten und dennoch eine Zeitinformation während einer großen Zahl von ausge- fallenen Phasenänderungen des Eingangssignals am Empfänger zu erhalten, ist es jedoch möglich, an Stelle der einen Schwingkreisschaltung T zwei in Reihe geschaltete Schwingkreisschaltungen zu verwenden, von denen die eine mit der Differenzierschaltung Di verbunden ist und einen hohen ß-Wert besitzt und mit ihrem Ausgang an der zweiten Schwingkreisschaltung liegt, die einen beträchtlich niedrigeren ß-Wert hat. Der Eingang der anderen Schwingkreisschaltung kann dann über einen Schalter auch mit den Eingängen 131

ao und Bl über Differenzierschaltungen verbunden werden, wobei der Schalter so gesteuert wird, daß, wenn während einer gewissen Zeit keine Lageverschiebungen an den Eingängen BX und Bl erhalten werden, der Oszillator mit dem niedrigeren ß-Wert

as yon dem Oszillator mit dem höheren ß-Wert gesteuert wird. Auf diese Weise können die Vorteile eines hohen und eines niedrigen ß-Wertes in der Schwingkreisschaltung kombiniert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Zwei-Phasen-Modulation möglich ist, kann eine

   sogenannte Mehrphasen-Modulation verwendet wer-

   Patentanspruch: ^ _{die β} ^ _sj-_{ch bringt> da}ß die Trägerwelle eine

   große Anzahl verschiedener Phasenlagen oder Phasen-Verfahren zur Taktpulserzeugung aus einer an- 5 verschiebungen aufweisen kann, und jede feste kommenden, differentiell mehrphasenmoduüerten Phasenlage bzw. Phasenverschiebung stellt eine Korn-Trägerwelle, bei der die Phasenlage in bestimmten bination von binären Zeichen dar. In diesem hall • Intervallen geändert wird und bei der die Größe wird vorzugsweise die differentieüe Phasenmodulation eines Phasensprunges einen Informationsinhalt verwendet Zum Beispiel können vier verschiedene bestimmt, dadurch gekennzeichnet," Phasenverschiebungswerte verwendet werden, die jedaß die TrägerweUe dem Eingang einer Verzö- weils eine Kombination von zwei Zeichen darstellen, gerungsschajtung (öl), deren Verzögerung etwa Dies hat jedoch die Folge, daß auf der Empfangerseite • gleich der Hälfte des genannten Intervalls ist, und bei der Demodulation ein Signal ohne Zeichendem ersten Eingang einer Phasenvergleichsschal- änderungen erhalten wird, wenn sich eine bestimm» tung {PD) zugeleitet wird, deren zweiter Eingang 15 Zwci-Bit-Kombination in dem übertragenen Signa! mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung wiederholt, z. B. 010101 ... Um wie bei der Zwei verbunden ist, wodurch zu Beginn jedes Intervalls Phasen-Modulation das Abtastsignal mit Hilfe μ· , der Ausgangssignalwert der Phasenvergleichs- Zeichenverschiebungen des demodulierten_ Signab schaltung geändert wird, und daß die Taktimpulse steuern zu können, müssen weitere Einschränkungen am Ausgang einer Differenzierschaltung {Di) er- ao eingeführt werden hinsichtlich der Zusammensetzung halten werden, deren Eingang an den Ausgang des übertragenen Signals. Um diese Beschränkungen ζ j der Vergleichsschaltung angeschlossen ist. vermeiden, kann ein getrenntes Synchronisationssigna!

   übertragen werden, welches jedoch eine teure Sonderausrüstung im Sender und im Empfänger umfaßt

   »5 Ziel dieser Erfindung ist deshalb ein Verfahren,

   mit dessen Hilfe ein sogenanntes Bitzeitsignal, welche* den Augenblick anzeigt, zu dem ein neues Signalelement gestartet wird, in einfachster Weise im

   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Empfänger bei einer Datenübertragung erzeugt werden

   zur Taktpulserzeugung aus einer ankommenden, 30 kann, das gemäß den oben beschriebenen Prinzipien

   differentiell mehrphasenmodulierten Trägerwelle, bei der differentiellen Mehrphasen-Modulation durch-