DE1300582B

DE1300582B - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Takterzeugung bei der UEbertragung binaerer Daten mit sehr hoher Bitfrequenz

Info

Publication number: DE1300582B
Application number: DEJ30153A
Authority: DE
Inventors: Lemiere Jean; Melas Michael
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-09-10
Filing date: 1966-02-24
Publication date: 1969-08-07
Also published as: US3478267A; FR1422118A; SE316794B; FR88211E; SE332199B; NL145424B; AT269226B; CH422875A; DE1248700B; NL148468B; US3355550A; BE676650A; CH464289A; NL6602742A; NL6511807A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung digitaler Daten mit n-facher Nyquistfrequenz; in dessen Verlauf Signalpegel mit Bezugspegeln verglichen werden und bei dem 2° Bezugspegel für die Demodulation herangezogen werden. Ein weiteres Merkmal der Hauptpatentanmeldung besteht darin, daß für die Erkennung des (n + 1)-ten Datenbits die Werte der n vorangegangenen Bits und der Pegel des gerade empfangenen Signals herangezogen werden. Nach einem zusätzlichen Merkmal der Hauptpatentanmeldung werden die Bezugspegel in Abhängigkeit von den Werten der n vorangegangenen Bits variiert.
Bei der Übertragung von binären Daten über einen verzerrungsfreien übertragurigskanal mit der Grenzfrequenz f beträgt die größtmögliche Übertragungsfrequenz 2f, wenn auf eine fehlerfreie Erkennung der Zeichen Wert gelegt wird. Diese aus dem sogenannten Wiener-Shannon-Theorem resultierende maximale Übertragungsfrequenz wird Nyquistfrequenz genannt. Wird als Übertragungsfrequenz eine höhere Frequenz gewählt, war eine empfängerseitige Erkennung der Daten auf binärer Basis bisher nicht mehr möglich. Untersuchungen haben aber gezeigt, daß zu bestimmten Zeitpunkten das Empfangssignal charakteristische Werte annimmt, welche mit den gesendeten Daten in Beziehung stehen. Auf die Ergebnisse solcher Untersuchungen stützt sich das Verfahren gemäß der zitierten Hauptpatentanmeldung.
Die Synchronisierung der Empfängerschaltung mit der Senderschaltung bereitet bei diesen Verfahren allerdings gewisse Schwierigkeiten. Diese zu beheben, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, deren Vorteil darin besteht, daß auch bei sehr hohen übertragungsgeschwindigkeiten Empfängerschaltung und Senderschaltung im Gleichtakt bleiben. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Nulldurchgänge eines aus dem Empfangssignal und dem getakteten Bezugspegel abgeleiteten Impulssignals zur Synchronisierung der Taktfrequenz herangezogen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung dient das aus: Empfangssignal und Bezugspegel gebildete Differenzsignal zur Synchronisierung der Taktfrequenz.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens mit Hilfe der nachstehend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Signalverlauf bei der Übertragung binärer Daten, F i g. 2 aus dem empfangenen Signal gemäß F i g. 1 abgeleitete Signale und F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die folgende Beschreibung behandelt im einzelnen ein Verfahren zur Takterzeugung für ein Übertragungsverfahren, wie es in der Hauptpatentanmeldung dargelegt ist. Speziell stützt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf das zweite in der Hauptpatentanmeldung angeführte Ausführungsbeispiel. Die zugehörige Schaltung entspricht dem in . F i g. 3 der vorliegenden Erfindung angegebenen Schältbeispiel. Im folgenden sei zunächst auf die Grundzüge der Hauptpatentanmeldung zurückgegangen. Die Kurve C 1 in F i g. 1 stellt die zu übertragenden Daten dar, Kurve C 2 das am Ausgang des Ubertragungskanals auftretende Signal bei einer Übertragungsgeschwindigkeit, die der Nyquistfrequenz entspricht. Kurve C3 schließlich zeigt das Signal am Ausgang des Übertragungskanals bei der doppelten Nyquistfrequenz. Diese doppelte Nyquistfrequenz war in der Hauptpatentanmeldung als besonderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens benutzt worden.

Das übertragene Signal wurde zu bestimmten Zeitpunkten ti, die sich aus den zur Übertragung vorliegenden Daten ergeben, auf fünf charakteristische Schwellwerte abgetastet, nämlich Zwischen diesen genannten Spannungswerten und den binären Daten wurde folgende Zuordnung hergestellt:

K-tes Datenbit

Spannungswerte '- Binäre Daten

1. +V 1

2. 2F° 1, außer wenn beide vorangegangenen

Bits den Wert »1« haben

3. 0 1, wenn das vorangegangene Bit »0«

0, wenn das vorangegangene Bit »1«

4. ° - 0, außer wenn beide vorangegangenen

Bits den Wert »0« haben

5. -V 0

Die zu übertragenden Daten können in gleicher Weise mit Hilfe der in F i g. 1 angedeuteten Werte V, V, V und V gewonnen werden. Für die Rückgewinnung der Daten gelten die schon in der Hauptpatentanmeldung dargelegten, im folgenden noch einmal zusammengestellten Regeln: Wenn die beiden vorhergehenden Bits den Wert »1« haben, nimmt das empfangene Signal den Wert + VO an, wenn das zu übertragene Bit den Wert »1« hat. Hat das zu übertragene Bit den Wert »0«, nimmt das empfangene Signal maximal den Wert an. Um herauszufinden, ob das empfangene Datenbit den Wert »1« oder »0« hat, genügt es, festzustellen, ob das empfangene Signal größer oder kleiner als V ist, mit Wenn das letzte Bit eine »l« war und das vorletzte eine »0«, nimmt das empfangene Signal einen Wert an, der größer als 2y ist, wenn das zu übertragende Bit eine »1« ist. Wenn das zu übertragende Bit eine »0« ist, nimmt das empfangene Signal maximal den Wert »0« an. Um in diesem Fall zu erfahren, ob das empfangene Signal eine »1« oder eine »0« darstellt, reicht es aus, festzustellen, ob das empfangene Signal größer oder kleiner als V ist, mit Hat das letzte Bit den Wert »0« und das vorletzte den Wert »1«, nimmt das empfangene Signal einen Wert an, der größer als »0« ist, wenn das zu übertragende Bit eine »1« ist, oder es nimmt maximal den Wert an, wenn das zu übertragende Bit eine »0« ist. In diesem Fall genügt es festzustellen, ob das empfangene Signal größer oder kleiner als Y ist, mit Haben die beiden letzten Bits den Wert »0«, so nimmt das empfangene Signal einen Wert größer als an, wenn das zu übertragende Bit eine »1« ist, oder es nimmt den Wert - V an, wenn das zu übertragende Bit eine »0« ist. In diesem Fall genügt es festzustellen, ob das empfangene Signal größer oder kleiner ist als V4 mit Die Tatsache, daß die Schwellwerte im allgemeinen zu den charakteristischen Zeitpunkten t; überschritten werden, soll zur Ableitung eines Synchronisiertaktes ausgenutzt werden. Und zwar sollen gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel die Schwellwerte V, V2, v und V4 zur Auswertung herangezogen werden. Dieses ganz spezielle Ausführungsbeispiel schließt an das zweite Ausführungsbeispiel der Hauptpatentanmeldung an.

F i g. 3 der vorliegenden Zeichnung zeigt das Blockschaltbild eines kompletten, in dieser Weise aufgebauten Empfängers. Der umrandete Teil A entspricht dem in F i g. 3 der Hauptpätentanmeldung dargestellten Ausführungsbeispiel. Der Teil B dagegen enthält das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel eines Taktgebers. Die beiden bistabilen Kippschaltungen s1 bzw. r2 speichern die zur Auswertung nötigen zwei Bits, die dem zu entschlüsselnden Bit vorausgegangen sind. Die Schaltzustände dieser beiden Kippschaltungen bestimmen die am Punkt M auftretende Spannung. Wie in der Hauptpatentanmeldung gezeigt, können die Schaltungsparameter so gewählt werden, daß an dieser Stelle die in F i g. 1 angedeuteten Spannungswerte V I, V2, Y und V angenommen werden. In einer Subtraktionsschaltung 1 wird das Eingangssignal Si mit der Spannung an M verglichen, deren Verlauf durch die Kurve 1' in F i g. 1 dargestellt ist. Zu jedem Zeitabschnitt ti wird der Subtraktionsschaltung X ein Datenbit zugeführt sowie der von diesem Bit und dem vorangegangenen abhängige Spannungspegel am Punkt M. Die sich ergebende Signaländerung am Ausgang 1 der Subtraktionsschaltung E ist abhängig von der Differenz zwischen dem Eingangssignal Si und der Spannung am Punkt M.
Am Ausgang 1 der Subtraktionsschaltung X erscheint das aus dem Eingangssignal C3 und dem Verlauf der Schwellwertspannung I' in F i g. 1 resultierende Signal 99 (F i g. 2). Dieses Signal bereitet die bistabile Kippschaltung z1 vor, die über die Leitung O angesteuert wird und die auf die wechselnde Polarität des Signals 99 anspricht. Der Zeitpunkt des Ansprechens fällt mit dem Zeitpunkt t; zusammen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Signal p zur Synchronisierung des Taktgebers B benutzt. Nach Verstärkung des Signals durch einen Verstärker AM sowie nachfolgender Begrenzung in einem Begrenzer E erhält man das Signal 0 (F i g. 2), das zur Synchronisierung dient. Die Analyse der Kurve 0 aus F i g. 2 zeigt, daß die Nulldurchgänge der Kurve, die nicht auf die Punkte a, b, . . ., f fallen, systematisch auftreten. Sie entsprechen nämlich den Wechseln im Verlauf der Kurve 1' in F i g. 1. Aus diesem Grund könnte das Signal 0 aus F i g. 2 zur Synchronisierung des Taktgebers benutzt werden. Nun treten allerdings die Nulldurchgänge a, b, . . ., f im allgemeinen zwischen den Zeitpunkten t; auf. Deshalb wird das Signal 0 aus F i g. 2 einer Koinzidenzschaltung C (F i g. 3) zugeführt, die das Signal 0 immer dann passieren läßt, wenn es mit dem A'ei,#-gangssignal einer monostabilen Kippschaltung MC zusammenfällt, die wiederum von dem Ausgangssignal eines Oszillators OSZ gesteuert wird. Und zwar wird dieses Signal über einen Begrenzer und Verzögerer RE über die Leitung ƒ zugeführt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ubertragung digitaler Daten mit n-facher Nyquistfrequenz, in dessen Verlauf Signale mit Bezugspegeln verglichen werden und f bei dem 2" Bezugspegel für die Demodulation herangezogen werden nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 der Hauptpatentanmeldung (P 1248700.2-31), dadurch gekennz e i c h n e t, daß Nulldurchgänge eines aus dem Empfangssignal und dem getakteten Bezugspegel abgeleiteten Impulssignals zur Synchronisierung der Taktfrequenz herangezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Empfangssignal und Bezugspegel gebildete Differenzsignal zur Synchronisierung der Taktfrequenz dient.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB der Eingang eines Oszillators (OSZ) mit einer Koinzidenzschaltung (C) verbunden ist, an deren Eingang das aus Empfangssignal und Bezugspegel abgeleitete Impulssignal anliegt, daß der Ausgang des Oszillators (OSZ) über eine monostabile Kippschaltung (MC) an den zweiten Eingang der Koinzidenzschaltung (C) angeschlossen ist und daß der Ausgang des Oszillators (OSZ) mit dem Takteingang der Empfangsschaltung (A) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Oszillator (OSZ) und monostabiler Kippschaltung (MC) ein Begrenzer und Verzögerer (RE) geschaltet ist, dessen Ausgang mit dem Takteingang der Empfangsschaltung (A) verbunden ist.