DE1189118B

DE1189118B - Verfahren und Anordnung zur Gewinnung eines elektrischen Verzerrungsmasses in einem UEbertragungssystem mit binaerer Umtastung eines Traegers

Info

Publication number: DE1189118B
Application number: DET25201A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Kettel; Dipl-Ing Bernhard Rall
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1963-12-06
Filing date: 1963-12-06
Publication date: 1965-03-18
Also published as: GB1095320A; GB1095820A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HU41

Deutschem.: 21 al-7/05

T 25201 VIII a/21 al
6. Dezember 1963
18. März 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines elektrischen Verzerrungsmaßes in einem Übertragungssystem mit binärer Umtastung eines Trägers und zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Anordnungen.

Wenn in einem solchen Übertragungssystem die Dämpfungs- oder Laufzeitverzerrungen zu groß werden, die Impulsform also stark verzerrt wird, kann es notwendig sein, dem Empfänger Entzerrungsmittel vorzuschalten. Diese Entzerrungsmittel müssen dann jeweils der Größe der auftretenden Verzerrungen entsprechend eingestellt werden.

Ein solches Übertragungssystem, das vorzugsweise der Datenübertragung dient, ist nur dann ideal, wenn keine gegenseitige Beeinflussung zwischen benachharten Impulsen stattfindet, die Impulsfunktion also für alle Taktzeiten außer einer einzigen Nullstelle hat. Durch Dämpfungs- oder Laufzeitverzerrungen sind die Impulse jedoch normalerweise derart verzerrt, daß sie nichtverschwindende Spannungswerte z° zu den Zeitpunkten aufweisen, in denen die Maxima benachbarter Sendeimpulse zu erwarten wären, falls diese Impulstakte durch Sendeimpulse besetzt wären. Man findet also zu diesen Taktzeiten nicht nur eine dem in diesem Takt gesendeten Impuls entsprechende Spannung, sondern auch Restspannungen, welche von den zeitlich vorangehenden und zeitlich folgenden Impulsen stammen.

Zur Entzerrung der Impulse ist ein Entzerrer bekanntgeworden, der aus einer Laufzeitkette mit einer geeignet gewählten Anzahl von Anzapfungen sowie aus Gliedern mit einstellbaren Bewertungsfaktoren besteht, die zwischen die Anzapfungen der Laufzeitkette und ein Summierglied geschaltet sind. Die Bewertungsfaktoren können dabei positiv oder negativ sein, sie werden vorzugsweise durch Potentiometer eingestellt. Mit einem solchen Entzerrer kann man in einem gewissen Frequenzbereich jede beliebige Dämpfungs- oder Laufzeitverzerrung einstellen. Insbesondere kann man das störende Übersprechen der Sendeimpulse auf die benachbarten Impulse durch geeignete Wahl der Bewertungsfaktoren beseitigen. Sind diese Bewertungsfaktoren einmal fest eingestellt, so führen zeitliche Änderungen der Dämpfungs- oder Laufzeitverzerrungen wiederum zu einem störenden Übersprechen der Sendeimpulse. Es besteht dann die Notwendigkeit, die Bewertungsfaktoren der Größe der auftretenden Verzerrungen entsprechend nachzuregeln.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe aus dem empfangenen Signal ein elektrisches Maß für die Verfahren und Anordnung zur Gewinnung
eines elektrischen Verzerrungsmaßes in einem
Übertragungssystem mit binärer Umtastung
eines Trägers

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Ernst Kettel,
Dipl.-Ing. Bernhard Rail, Ulm/Donau

Größe der auftretenden Verzerrungen gewonnen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus dem empfangenen Signal zwei vorzeichenunabhängige Größen über den Momentanwert und den zeitlichen Mittelwert der Nachricht abgeleitet werden und daß aus ihnen eine vorzeichenunabhängige Differenz gebildet wird.

Als vorzeichenunabhängige Größe kann dabei beispielsweise der Absolutwert oder das Quadrat einer Größe benutzt werden.

In besonders vorteilhafter Weise wird aus dem empfangenen Signal eine vorzeichenunabhängige Größe abgeleitet, deren Mittelwert unterdrückt wird, und aus dem verbleibenden Rest wird eine zweite vorzeichenunabhängige Größe abgeleitet.

Mittels des erfindungsgemäß gewonnenen elektrischen Verzerrungsmaßes wird in Weiterbildung der Erfindung ein Entzerrer von Hand oder automatisch so eingestellt, daß sich ein Minimum des Verzerrungsmaßes ergibt.

Bei einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Betragsschaltung vorgesehen, an deren Eingang die Nachrichtenspannung liegt. Deren Ausgang ist einerseits direkt, andererseits über ein Tiefpaßglied und eine Schaltung zur Vorzeichenumkehr mit den Eingängen eines Summiergliedes verbunden. Am Ausgang dieses Summiergliedes kann über eine Betragsschaltung und ein Tiefpaßglied das elektrische Verzerrungsmaß abgegriffen werden.

Bei einer weiteren Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ebenfalls eine

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Betragsschaltung vorgesehen, an deren Eingang die Nachrichtenspannung liegt. Deren Ausgang ist mit dem Eingang eines Hochpaßgliedes verbunden, an dessen Ausgang über eine Betragsschaltung und ein Tiefpaßglied das elektrische Verzerrungsmaß abgreifbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenfalls brauchbar für Übertragungssysteme mit quaternärer Umtastung, wenn sich diese in zwei binäre aufspalten läßt. Das ist beispielsweise bei den x-, y-Komponenten der quaternären Phasenumtastung der Fall, wenn die Signale auf den Winkelhalbierenden der Koordinatenachsen liegen. Dann ergibt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Verzerrungsmaß beispielsweise

(1*1-w)-(w-w

und damit wegen |jc| = \y\ als Verzerrungsmaß

"i r ^ao

Iw-wi·

Bei einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine solche quaternäre Umtastung sind zwei Betragsschaltungen vorgesehen, an deren Eingängen die beiden Komponenten des empfangenen Signals liegen. Dabei ist der Ausgang der einen Betragsschaltung direkt und der Ausgang der anderen Betragsschaltung über eine Schaltung zur Vorzeichenumkehr mit den Eingängen eines Summiergliedes verbunden. Am Ausgang dieses Summiergliedes kann über eine Betragsschaltung und ein Tiefpaßglied das elektrische Verzerrungsmaß abgegriffen werden.

Bei beiden angegebenen Anordnungen können in Weiterbildung der Erfindung die Betragsschaltungen ganz oder teilweise durch Multiplikatoren ersetzt werden.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand einiger durch die Fig. 1 bis 5 veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, die sich auf quantisierte Phasenumtastung beziehen.

Die Fig. 1 und 2 stellen jeweils eine Phasenebene dar mit der reellen Achse χ und der imaginären Achse y. Diese sei definiert in bezug auf einen gegebenen Träger oder in bezug auf die Phase des Impulssignals, mit dem der zeitlich vorangegangene Impuls ankam.

In der Fig. 1 ist der Fall dargestellt, daß eine binäre Phasenumtastung um den Winkel π vorliegt. Mit χ sind dabei die Werte des demodulierten Signals bezeichnet, die zu den Zeitpunkten maximaler Impulsamplitude vorliegen. Sie können in diesen Zeitpunkten abgefragt und bis zum Eintreffen des folgenden Impulses gespeichert sein. Überlappen sich die Empfangsimpulse im Idealfall überhaupt nicht, d. h. liegen keine Verzerrungen vor, dann nimmt Jt(O zur Zeit der Abtastung entweder den Wert x₀ oder den Wert — *₀ an. Sind die Impulsformen aber derart verzerrt, daß die Gesamtdauer eines Impulses sich über vorangehende oder folgende Nachbarimpulse erstreckt, dann können die positiven und negativen Werte von χ (t) zur Zeit der Abtastung von Jc₀ oder — X₀ verschiedene Werte aufweisen. Es tritt in diesem Fall eine Streuung der Werte um die Werte x₀ und —x₀ herum auf. Um aus dieser Nachrichtenspannung χ (ί) eine die Verzerrung quantitativ beschreibende Größe zu gewinnen, wird erfindungsgemäß eine Anordnung nach Fig. 3 benutzt. Die aus der Nachrichtenspannung abgetasteten Werte χ werden auf den Eingang einer Betragsschaltung 1 gegeben. An deren Ausgang erscheint der vorzeichenunabhängige Wert \x\. Dieser wird einerseits direkt, andererseits über ein Tiefpaßglied 2 und eine Schaltung zur Vorzeichenumkehr 3 auf die Eingänge eines Summiergliedes 4 gegeben.

Dieses Summierglied 4 bildet die Differenz
Eine darauffolgende Betragsschaltung

1*1· 5 bildet die

\x\ — χ

vorzeichenunabhängige Differenz

ein folgendes Tiefpaßglied 6 das zeitliche Mittel der Differenz. Am Ausgang des Tiefpaßgliedes 6 ist die Spannung

U_V1 =

X -JC

abgreifbar, die ein Maß für die Größe der Verzerrung ist. Werden die Betragsschaltungen 1 und 5 durch Multiplikatoren ersetzt, so ergibt sich das Verzerrungsmaß

wird nur die Betragsschaltung 1 durch einen Multiplikator ersetzt, so ergibt sich als Verzerrungsmaß

TT _Y2 _V2^!

'-'1)3 — ^Λ * j ι

wird nur die Betragsschaltung 5 durch einen Multiplikator ersetzt, so ergibt sich als Verzerrungsmaß

Ein dem Empfänger vorgeschalteter Entzerrer wird an Hand dieses Verzerrungsmaßes so eingestellt, daß sich ein Minimum der Verzerrungsspannung ergibt.

Die Bildung der Differenzen Jjc|— \x\ bzw. x² —3c2 entspricht einer Unterdrückung des Mittelwertes von I je I bzw. x². Deshalb kann es in einigen Fällen günstiger sein, eine Anordnung nach Fig. 4 zur Bildung eines elektrischen Verzerrungsmaßes zu benutzen. Die aus der Nachrichtenspannung abgetasteten Werte χ werden auf den Eingang einer Betragsschaltung 1 gegeben. An deren Ausgang erscheint der vorzeichenunabhängige Wert \x\. Durch ein Hochpaßglied 7 wird der in dieser Größe enthaltene Mittelwert ]3c[ unterdrückt, womit am Ausgang des Hochpaßgliedes 7 die Differenz |jc| —pcf erscheint. Eine darauffolgende Betragsschaltung 5 bildet wiederum die vorzeichenunabhängige Diffe

I -V-I

je 11 und ein folgendes Tiefpaßglied 6 das zeitliche Mittel dieser Differenz. Auch in diesem Fall können die Betragsschaltungen 1 und 5 durch Multiplikatoren ersetzt werden.

Der Fall der quaternären Phasenumtastung um den Winkel π/2 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei das Empfangssignal in seiner Phasenlage gegenüber der Bezugsebene um 45° gedreht ist. χ und y sind die Komponenten des abgetasteten empfangenen Signals. Im Idealfall sich nicht gegenseitig beeinflussender Impulse wären die Komponenten des empfangenen Signals (λγ₀; y₀) oder (jc₀; -V₀) oder (-Jt₀Jy₀) oder (—x₀; —y₀). Durch die Verzerrungen kommt es in der Phasenebene zu einer Aufspaltung dieser vier Punkte in vier Punkthaufen. Als Maß für die Verzerrung wird die Ausdehnung der Punkthaufen benutzt. Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Gewinnung eines Verzerrungsmaßes. Die Komponente jc wird

den beiden Eingängen eines Multiplikators 1 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Summiergliedes 4 verbunden ist. Die Komponente y wird den beiden Eingängen eines Multiplikators 1' zugeführt, dessen Ausgang über eine Schaltung zur Vorzeichenumkehr mit einem zweiten Eingang des Summiergliedes 4 verbunden ist. Das Summierglied 4 bildet die Differenz x²—y². Diese Differenz wird den Eingängen eines Multiplikators 5 zugeführt, an dessen Ausgang ein Tiefpaßglied 6 angeschlossen ist. An dessen Ausgang ist die Spannung

U_V1 = (x*-y*f

abgreifbar, die ein Maß für die Verzerrung ist. Auch bei dieser Anordnung können wie im Fall der An-Ordnungen bei binärer Phasenumtastung die Multiplikatoren 1, 1' und 5 durch Betragsschaltungen ganz oder teilweise ersetzt werden, wobei die Multiplikatoren 1 und 1' nur gleichzeitig durch Betragsschaltungen ersetzt werden können. Damit ergeben sich wiederum vier Möglichkeiten für ein Verzerrungsmaß, an Hand dessen ein dem Empfänger vorgeschalteter Entzerrer so eingestellt wird, daß sich ein Minimum der Verzerrungsspannung ergibt.

Claims

25 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung eines elektrischen Verzerrungsmaßes in einem Übertragungssystem mit binärer Umtastung eines Trägers, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem empfangenen Signal zwei vorzeichenunabhängige Größen über den Momentanwert und den zeitlichen Mittelwert der Nachricht abgeleitet werden und daß aus ihnen eine vorzeichenunabhängige Differenz gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem empfangenen Signal eine vorzeichenunabhängige Größe abgeleitet wird, daß deren Mittelwert unterdrückt wird und daß aus dem verbleibenden Rest eine zweite vorzeichenunabhängige Größe abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Verzerrungsmaßes ein Entzerrer von Hand oder automatisch so eingestellt wird, daß sich ein Minimum des Verzerrungsmaßes ergibt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Inspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betragsschaltung (1) vorgesehen ist, an deren Eingang die Nachrichtenspannung liegt, deren Ausgang einerseits direkt, andererseits über ein Tiefpaßglied (2) und eine Schaltung zur Vorzeichenumkehr (3) mit den Eingängen eines Summiergliedes (4) verbunden ist, an dessen Ausgang über eine Betragsschaltung (5) und ein Tiefpaßglied (6) das elektrische Verzerrungsmaß abgreifbar ist.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betragsschaltung (1) vorgesehen ist, an deren Eingang die Nachrichtenspannung liegt, deren Ausgang mit dem Eingang eines Hochpaßgliedes (7) verbunden ist, an dessen Ausgang über eine Betragsschaltung (5) und ein Tiefpaßglied (6) das elektrische Verzerrungsmaß abgreifbar ist.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3 für quaternäre Umtastung, die sich in zwei binäre Umtastungen aufspalten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Betragsschaltungen (1, Γ) vorgesehen sind, an deren Eingängen die beiden Komponenten des empfangenen Signals liegen, wobei der Ausgang der einen direkt und der Ausgang der anderen über eine Schaltung zur Vorzeichenumkehr (3) mit den Eingängen eines Summiergliedes (4) verbunden sind, an dessen Ausgang über eine Betragsschaltung (5) und ein Tiefpaßglied (6) das elektrische Verzerrungsmaß abgreifbar ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betragsschaltungen ganz oder teilweise durch Multiplikatoren ersetzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen