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Verfahren zur Kompensation der Verzerrung in einem Datenübertragungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation der Verzerrung in einem Datenübertragungssystem, die in einem Datensignal auf Grund der Übertragungsleitung entsteht, wobei das Datenübertragungssystem mit 1800-Phasensprungmodulation und Einseitenbandübertragung arbeitet und die Wiederherstellung des ursprünglichen Datensignals auf der Empfängerseite dadurch durchgeführt wird, dass die überdieLeitung ankommendenEinseitenbandsignaleerneut mit der Trägerwelle moduliert werden.
Bei der Datenübertragung hat die Information im allgemeinen die Form von Signalimpulsen mit einem begrenzten Frequenzspektrum. Auf Grund der Leitungsverzerrung werden die Dämpfungs- und Phasenverhältnisse in dem übertragenen Signalspektrum verändert, und auf der Empfängerseite werden verzerrte Signale erscheinen. Ein symmetrischer Signalimpuls wird z. B. auf Grund der Phasenverzerrung in einen unsymmetrischen Impuls verändert.
Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, die die verzerrende Wirkung der Leitung auf die Signale verringert, u. zw. dadurch, dass die Unsymmetrie in den impulsförmigen Signalen, welche durch die Verzerrung auf der Leitung verursacht wird, neutralisiert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Empfängerseite bei der Demodulation die Trägerwelle dem empfangenen und auf Grund der Übertragungsleitung verzerrten Datensignal mit einer Phasenverschiebung gegenüber der Trägerwelle der Sendeseite zugeführt wird, wobei diese Phasenverschiebung derart gewählt wird, dass die dadurch entstehende zusätzliche Verzerrung des Datensignals die auf der Übertragungsleitung entstandene Verzerrung nahezu kompensiert.
Die Erfindung wird mit Hilfe einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen die Fig. la und Ib in Form von Blockdiagramme herkömmliche Verfahren zur Kompensation einer Leitungsverzerrung, Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Kompensationsschaltungsanordnung bei Einseitenbandübertragung, die gemäss der Erfindung ausgeführt wird, Fig. 3 ein Signalspektrum der in der Anordnung gemäss Fig. 2 gesendeten Signale und Fig. 4 eine Veranschaulichung der in der nachfolgenden Darlegung aufgezählten Impulse.
Die theoretischen Grundlagen der Erfindung können auf folgende Weise zusammengefasst werden :
1) Allgemeine Formeln :
Nach der Fouriertransformation besteht folgender Zusammenhang zwischenzeitfunktion F (t), Amplitudenspektrum C (w) und Phasenspektrum (P (w) :
EMI1.1
F (t) passiert ein Netzwerk mit der Übertragungsfunktion Z (jew) :
EMI1.2
A (w) = Dämpfung, B (w) - Phasendrehung,
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Am Ausgang des Netzwerkes tritt F2 (t) auf :
EMI2.1
2) Netzwerk = Pupinkabel
Praktische Untersuchungen zeigen, dass die Impulsübertragungseigenschaften der meisten Media durch die Phasenverzerrung begrenzt werden und in weit geringerem Grade durch die Dämpfungsverzerrung.
Es ist daher realistisch, die Übertragungseigenschaften eines Pupinkabels wie folgt anzunehmen :
EMI2.2
Wird ein Impuls F, (t) durch das durch Gl (4) definierte Netzwerk gesendet, erhält man nach Gl (3)
EMI2.3
EMI2.4
EMI2.5
EMI2.6
Durch Vergleich mit Gl (1) erhält man :
EMI2.7
3) Netzwerk = Modulationssystem mit Phasenfehler bei der Demodulation Das betrachtete Modulationssystem ist wie folgt aufgebaut :
EMI2.8
<tb>
<tb> F1 <SEP> (t) <SEP> # <SEP> Leitung <SEP> # <SEP> # <SEP> F2 <SEP> (t)
<tb> A <SEP> A=0, <SEP> bzw <SEP>
<tb> # <SEP> #
<tb> cos <SEP> #ot <SEP> cos(#ot+##)
<tb> Ct <SEP> = <SEP> Produktmodulator <SEP> X <SEP> = <SEP> Tiefpassfilter <SEP> (ideal)
<tb>
EMI2.9
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EMI3.1
EMI3.2
EMI3.3
EMI3.4
EMI3.5
EMI3.6
EMI3.7
EMI3.8
EMI3.9
EMI3.10
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EMI4.1
EMI4.2
EMI4.3
<tb>
<tb> t=
<tb> Modul+4# <SEP> +3# <SEP> +2# <SEP> +# <SEP> 0 <SEP> -# <SEP> -2# <SEP> -3# <SEP> -4#
<tb> +0,157 <SEP> 1 <SEP> -0,157 <SEP> -0,026 <SEP> +0,055 <SEP> -0,008
<tb> +0,008 <SEP> -0,055 <SEP> -0,026 <SEP> -0,167 <SEP> 0,026 <SEP> +0,167 <SEP> +0,008
<tb> +0,008 <SEP> 0,026
<tb> -0,008 <SEP> -0,055 <SEP> -0,018 <SEP> -0,01 <SEP> 1,052 <SEP> +0,01 <SEP> -0,018 <SEP> +0,
055 <SEP> -0,008
<tb>
Wie das Rechenbeispiel zeigt, können die Seitenechos vernachlässigt werden. Bei praktisch vorkommenden Netzzerrungen mit dieser Methode können in manchen Fällen die Seitenechos nicht gänzlich unterdrückt werden, damit bleibt eine Restverzerrung übrig. Die hier beschriebene Methode wird deshalb als Kompromissentzerrung bezeichnet.
Fig. la zeigt die Kompensation der Phasenverzerrung bei Ein- oder Zweiseitenbandübertragung gemäss einem der bekannten Verfahren. Die Signale werden auf der Sendeseite in einem Modulator Ml mit Hilfe einer Modulationsfrequenz fc moduliert und über die Leitung L übertragen, in der sie eine Phasenverzerrung durchmachen. Die Phasenverzerrung wird mit Hilfe abgestimmter LC-Schaltungen kompensiert, z. B. mitHilfeüberbrückterT-GIiederT, wonach die von der Phasenverzerrung befreiten Signale auf einen Demodulator M2 auf der Empfängerseite gegeben werden, wo sie mit Hilfe des Demodulationssignals fc demoduliert und über das Filter F2 geleitet werden, um die ursprüngliche Form wieder zu erlangen.
Ein anderes bekannten Verfahren zur Kompensation der Leitungsverzerrung wird in Fig. Ib gezeigt, in der alle Teile der Anordnung der Schaltungsanordnung gemäss Fig. la entsprechen, mit dem Unterschied, dass das T-Glied durch eine Verzögerungsleitung FD ersetzt wurde, von der Signalkomponenten erhalten werden, welche mit verändertem Grad verzögert und mit Hilfe der Dämpfungsanordnungen I mit verändertem Grad gedämpft wurden. Diese Signalkomponenten werden dann in einer Summierschaltung S summiert und auf den Demodulator der Empfängerseite gegeben.
Die beschriebenen Verfahren sind teuer, jedoch die einzigen Verfahren, die bei Zweiseitenbandmodulation angewendet werden können. Die Einseitenbandmodulation erlaubt eine viel einfachere und billigere Kompensation, wenn gemäss der Grundidee der Erfindung diejenigen Eigenschaften verwendet werden, die nur bei einem System mit Einseitenbandmodulation zu finden sind, wie es genauer unten beschrieben werden wird.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung für Einseitenbandübertragung, welche sich im wesentlichen dadurch von den Anordnungen gemäss den Fig. la und Ib unterscheidet, dass nach dem Modulator Ml auf der Senderseite ein Bandpassfilter Fl angeordnet ist. Die Datensig- nale S (t), die Spektralkomponenten zwischen den Frequenzen 0 und fg haben, besitzen, nachdem sie in dem Modulator MI durch die Modulationsfrequenz Fc moduliert wurden, das in Fig. 3 gezeigte Frequenzspektrum. Die Spektralkomponenten des modulierten Signals werden symmetrisch zu fc und zu den Vielfachen von fc sein.
Wie in Fig. 3 gezeigt wird, wird das Spektrum, nachdem das Signal durch das Bandpassfilter Fl gegangen ist, im wesentlichen zwischen fc-f und fc
EMI4.4
durch die Leitung hervorgerufene Phasenverzerrung zu kompensieren, ist gemäss der Erfindung auf der Empfängerseite ein Phasenverschiebungsnetzwerk FN angeordnet, durch das die Demodulationfrequenz auf den Demodulator M2 gegeben wird. Wie vorstehend erklärt worden ist, ist es möglich, durch Änderung der Demodulationsphase durch Einstellung des Phasenverschiebungsnetzwerkes eine Unsymmetrie in einem fiktiv empfangenen symmetrischen impulsförmigen Signal einzuführen (Steigerung der Amplituden auf der linken Seite der Impulsmitte und Abnahme auf der rechten Seite oder umge-
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kehrt).
Die Richtung dieser Unsymmetrie kann der durch die Leitung tatsächlich hervorgerufenen Unsymmetrie entgegengesetzt gemacht werden. Dies ist infolge der besonderen Bedingungen bei der Einseitenbandübertragung möglich.
Bei Verwendung der Fourier-Tranformation und der Impulsechomethode ("The interpretation of amplitude and phase distortion in terms of paired echoese", H. A. Wheeler, ProceedingsIRE, Juni 1939] kann der verzerrte Impuls als Summe einer Reihe nicht verzerrter und gedämpfter Impulse, sogenannter Impulsechos betracht werden (s. die vorstehenden Ausführungen).