DE1537031C3 - Verfahren zur Schrittsynchronisa tion von Empfängern in digitalen Nach richtenubertragungsanlagen - Google Patents

Description

bei relativ stark gestörten Signalen ein vergleichsweise nur sehr geringer Synchronisationsfehler entstehen kann, und zwar — wie bereits ausgeführt — ohne daß ein zusätzlicher Synchronisierimpuls mit dem Signal zusammen übertragen werden muß.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden der Betrag und/oder die Polarität der Spannungssprünge, die beim Nullsetzen der Integrator-Ausgangsspannungen am Ende der Integrationsintervalle entstehen, zur Erzeugung des Korrektur- signals ausgewertet.

Die interne Rechteckschwingung kann grundsätzlich durch Frequenzunterteilung aus einem Normaltakt abgeleitet werden, wozu einfache Kippstufen eingesetzt werden können.

Hierbei kann dann die Phasenverschiebung in einfacher Weise durch Änderung des Frequenzunterteilungsverhältnisses bewirkt werden. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Änderung des Frequenzunterteilungsfür die Abfolge der übertragenen Schritte werden die Polaritäten der beim Nullsetzen des Integrators 2 auftretenden Spannungssprünge benutzt, die über den Impulsspannungsverstärker 14 den Flipflop 3 (bistabile Kippstufe) steuern. Und zwar kippt ein beim Rücksetzen entstehender negativer Spannungssprung über den Impulsspannungsverstärker 14 den Flipflop 3 um, während ein positiver Spannungssprung unberücksichtigt bleibt.

Eine hohe Ansprechempfindlichkeit des Verstärkers 14 ermöglicht auch bei relativ stark gestörten Signalen noch eine richtige Auswertung.

Um den Flipflop 3 wieder in seine Startposition zu bringen, wird das Ausgangssignal des Taktteilers 9 bis 13 benutzt, das die Rückstellung nach einer halben Periodendauer vornimmt.

Eine einwandfreie Zeichenrückgewinnung ist nur dann möglich, wenn zwischen dem empfangenen Signal- und dem intern erzeugten Gerätetakt keine

quenzunterteilungsverhältnisse 1: 2 oder 1 : 4 erfolgt, was mit bistabilen Kippstufen leicht durchführbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Integration über eine volle Schrittlänge des empfangenen Signals gleichzeitig mit der Bestimmung der Polarität jedes Schrittes vorgenommen.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, die Frequenz

verhältnisses durch eine Umsteuerung des Frequenz- 20 bzw. nur geringfügige Phasenverschiebungen auftreunterteilungsverhältnisses 1:3 auf eines der Fre- ten. Diese Bedingung zu erfüllen, ist eine Aufgabe

einer Nachlaufeinrichtung, die aus dem Korrelator 4 bis 5, der Umsteuerstufe 8 und dem Taktteiler 9 bis 13 besteht.

Im Korrelator 4 bis 5 wird das in der Eingangsschaltung 1 aufbereitete Eingangssignal mit der vom Taktteiler 9 bis 13 gelieferten Rechteckschwingung b in F i g. 2, deren Periodendauer im Synchronfall einer Schrittlänge des Eingangssignals α in F i g. 2 ent-

abweichung zwischen dem Signaltakt und dem Emp- 30 spricht, multipliziert (Multiplikator 4) und das Profängertakt anzuzeigen und sodann den Empfängertakt dukta · b in Fig.2 anschließend über die Dauer einer von Hand nachzuregeln, damit auch bei fehlender Signalübertragung der Synchronismus für längere Zeit
gewahrt wird.

Allerdings kann bei Frequenzabweichung zwischen 35 gewertet. Bei Synchronlauf zwischen dem empfangedem empfangenen Signal und der intern erzeugten nen und dem intern erzeugten Signal tritt zum Abtastzeitpunkt nach einem Schrittwechsel am Ausgang des Integrators 5 keine Spannung innerhalb des Signals ja-b in Fig.2 auf. Hingegen erbringt die vor-40 laufende Teiler-Rechteckschwingung c in F i g. 2 eine positive Spannung im Signal J" a · b in Fi g. 2, und die nachlaufende Teiler-Rechteckschwingung d in F ig. 2 erbringt eine negative Spannung im Signal J a · b in F i g. 2, jeweils falls ein Pausenschritt übertragen

Periode integriert (Integrator 5), und es ergibt sich das Signal Ja· & in Fig. 2. Am Ende der Integrierzeit wird die Spannung am Ausgang des Integrators 5 aus-

Rechteckschwingung das Korrektursignal auch zur selbsttätigen Frequenznachstellung des Normalgenerators herangezogen werden, wodurch Überwachungspersonal eingespart werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung der Erfindung an Hand der Zeichnungen hervor, von denen

F i g. 1 im Blockschaltbild einen Empfänger zur 45 wurde. Bei der Übertragung eines Stromschrittes treten Spannungen von jeweils entgegengesetzter Polarität auf. Die Phasenlage des durch den Taktteiler 9 bis bis 13 erzeugten Referenztaktes muß also von den

Ausgangsspannungen der Integratoren 5 und 2 ab

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und F i g. 2 den Signalverlauf an verschiedenen Stellen der Schaltung wiedergibt.

Gemäß F i g. 1 durchläuft das ankommende Signal

zuerst die Eingangsschaltung 1. Diese enthält aus- 50 hängig gemacht werden.

gangsseitig einen Symmetrieverstärker. Mit Hilfe des Zu diesem Zweck steuern die beiden Impulsspannungsverstärker 15 und 16 die regelbaren Teilerstufen 10 und 11 des Taktteilers 9 bis 13 über die Umsteuerstufe 8 an. Tritt eine hinreichend große Integratorlangt das Signal sodann zum Integrator 2, der z. B. 55 Ausgangsspannung auf, so spricht über den jeweils ein mit C und R beschalteter Operationsverstärker ist einen Impuls-Spannungsverstärker 15 bzw. 16 die

Umsteuerstufe 8 an und ändert das Teilverhältnis der aus Flipflops bestehenden regelbaren Teilerstufen 10 und 11 von normal 3:1 auf 2:1 bzw. 4:1. Da unmittelbar anschließend der Steuerimpuls vom Teiler 9 bis 13 wieder gelöscht wird, erfährt die Rechteckschwingung am Ausgang des Taktteilers bis 13 einmalig einen Phasensprung um einen bestimmten Betrag ihrer Schwingungsperiode in der

Ausgang des Integrators 2 entsteht das Signal Sa in 65 einen oder in der anderen Richtung. F i g. 2, das je nachdem, ob ein Strom- oder ein Pau- Die Größe der Phasensprünge, die sich bei der An-

senschritt gesendet wurde, einen positiven oder einen negativen Spannungsverlauf aufweist. Als Kriterium

Schalters 5 kann das Signal mit der richtigen oder mit der invertierten Polarität abgenommen werden. Zur Feststellung der übertragenen Schrittpolarität ge-

und dessen Integrationszeit von der Periodendauer des Zugangssignals des Taktteilers 9 bis 13 bestimmt wird.

Im Synchronfall, d. h., wenn die Schrittlänge des Eingangszeichens α in F i g. 2 mit einer Periodendauer des vom Taktgenerator abgeleiteten Signals b in F i g. 2 auch in der Phase übereinstimmt, entspricht die Integrationszeit gerade einer Schrittlänge. Am Wendung von Flipflops durch verschiedenes Einfügen der regelbaren Teilerstufen 11 und 12 in den Takt-

teiler 9 bis 13 um V12 (gezeichnete Stellung) verändern läßt, ist mitbestimmend für den Fang- bzw. Haltebereich, in dem die Synchronisiereinrichtung arbeitet. Für einen Zyklus mit ζ Schritten und η Schrittwechseln ergibt sich die maximal zulässige Änderung der Schrittgeschwindigkeit V im Haltebereich zu:

Z-Tv

Dabei ist Tv das mittlere Teilerverhältnis vom Eingang der regelbaren Teilerstufen 11 und 12 zum Ausgang der Taktteilerstufe 13.

Der Impulsspannungsverstärker 15 liefert bei einem negativen und der Impulsspannungsverstärker 16 liefert bei einem gleich großen positiven Spannungssprung des Integrators 5 einen positiven Impuls, der ausreicht, über die Umsteuerstufe 8 die regelbaren Teilerstufen 10 und 11 zu beeinflussen. Je nach Stellung des Flipflops 3, die von der übertragenen Schrittpolarität abhängt, bewirkt ein solcher Impuls ein Vorlauf- oder ein Nachlaufsignal.

Am Ausgang des Integrators 5 liegt der Spannungsteiler 12, mit dem die Ansprechempfindlichkeit der beiden Impulsspannungsverstärker 15 und 16 einzustellen ist. Die zu wählende Ansprechempfindlichkeit hängt von der Größe der Phasensprünge des Taktteilers 9 bis 13 ab. Sie wird zweckmäßig so eingestellt, daß eine Steuerung erfolgt, wenn die Integrator-Ausgangsspannung 75 % der Spannung beträgt, die gerade einer Verschiebung um einen Phasensprung entspricht.

Um eine zeitlich richtige Arbeitsfolge der Nachlaufeinrichtung zu gewährleisten, wird zuerst der Integrator 2 zurückgesetzt (Rücksetzstufe 1) und unmittelbar danach der Integrator 5 (Rücksetzstufe 2). Die Rücksetzzeit muß sehr viel kürzer sein als eine Schrittlänge.

Besteht zwsichen den Oszillatoren der korrigierten und der taktgebenden Station ein Frequenzunterschied, so kann dieser wie ein Phasenunterschied in den Grenzen des Halbleiterbereiches durch in mehr oder weniger regelmäßigen Zeitabständen fortlaufend ausgelöste Phasensprünge gleicher Richtung ausgeglichen werden. Um dann aber auch bei Schwund oder sonstigen Unterbrechungen den Synchronismus möglichst lange zu erhalten, ist es auch erforderlich, diesen Frequenzunterschied noch zu beseitigen.

Dies kann von Hand erfolgen durch genaues Einstellen der Frequenz des Taktgenerators 17. Als Kriterium für diese Frequenzeinstellung bietet sich das Ausgangssignal der Umsteuerstufe 8 an. Erst wenn gleichviel Vorlauf- und Nachlaufimpulse eintreffen, ist die Taktfrequenz richtig eingestellt. Die genaue Frequenzeinstellung kann aber auch automatisch erfolgen, z. B. mittels einer motorischen Frequenznachstimmung des Taktgenerators 17. Auch hierfür liefert die Umsteuerstufe 8 das Steuersignal.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

ι ;■■■ ■ .' ;: ; ; 2 '": richtenübertragungsanlagen, insbesondere in Anlagen Patentansprüche: für die Fernschreibtechnik und in Datenübertra gungsanlagen, in denen durch Vergleich des ankom-

1. Verfahren zur Schrittsynchronisation von menden Signals mit einer den Empfänger steuernden Empfängern in digitalen Nachrichtenübertra- 5 intern erzeugten Rechteckschwingung, deren Perigungsanlagen, insbesondere in Anlagen für die odendauer im Synchronfall einer Schrittlänge des Fernschreibtechnik und in Datenübertragungs- Eingangssignals entspricht, ein Korrektursignal geanlagen, in denen durch Vergleich des ankom- wonnen wird, welches die Phase der intern erzeugten menden Signals mit einer den Empfänger steuern- Rechteckschwingung mit dem Takt des empfangenen den intern erzeugten Rechteckschwingung, deren io Signals synchronisiert.

Periodendauer im Synchronfall einer Schrittlänge Bei digitaler · Nachrichtenübermittlung, beispielsdes Eingangssignals entspricht, ein Korrektur-_r .weise in der Fernschreibtechnik, in der Datenübertrasignal gewonnen wird, welches die Phase der in- gungstechnik, in der Fernmeß- und in der Ferntern erzeugten Rechteckschwingung mit dem Takt Steuertechnik, muß dem Empfänger die Abfolge der des empfangenen Signals synchronisiert, da - 15 einzelnen Zeichenschritte bekannt sein. Diese. Infordurch gekennzeichnet, daß das ankom- mation entnimmt der Empfänger bei bereits bekannmende Signal mit der intern erzeugten Rechteck- ten Übertragungsverfahren, ζ. B. bei dem Verfahren Schwingung multipliziert und dieses Produkt je- zur Synchronisierung von PCM-Mehrkanalnachrichweils über eine Periode der Rechteckschwingung tenübertragungssystemen nach der deutschen Patentintegriert wird und daß aus der Spannung am 20 schrift 1 103 386, einem dem Nachrichtensignal bei-Ende dieser Integrationsintervalle und aus einer . gegebenen Synchronisiersignal oder bei ebenfalls bezweiten Spannung, die durch Integration des reits bekannten Verfahren unmittelbar dem Nachempfangenen Signals über jeweils eine volle richtensignal. Im letzteren Fall, d. h. bei der Schritt-Schrittlänge entsteht, das Korrektursignal abgelei- synchronisation ohne Übertragung zusätzlicher Syntet wird. 25 chronisierimpulse, werden im allgemeinen die NuIl-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- durchgänge der Schwingungen zur Korrektur der kennzeichnet, daß der Betrag und/oder die Polari- Phasenlage ermittelt; dies gilt beispielsweise für die tat der Spannungssprünge, die beim Nullsetzen Schaltungsanordnung zur Entzerrung von Nachrichder Integrator-Ausgangsspannungen am Ende der tenimpulsen nach der deutschen Auslegeschrift Integrationsintervalle entstehen, zur Erzeugung 30 1244233 sowie für die Schaltungsanordnung zur des Korrektursignals ausgewertet werden. Synchronisierung beim Empfang von binären Signa-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Jen nach der deutschen Auslegeschrift 1163 902. gekennzeichnet, daß die interne Rechteckschwin- Nachteilig ist bei solchen Verfahren, daß der Beob-

. gung durch Frequenzunterteilung aus einem Nor- achtungszeitraum sehr kürz ist, so daß selbst kurz-

maltakt abgeleitet wird. ^{; ;} ' ' ^λ ' 35 zeitige Störimpulse, die während des Umschaltens

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- bzw. des Signal-Nulldurchgangs auftreten, zu erhebkennzeichnet, daß die Phasenverschiebung durch liehen Synchronisierfehlern führen können.
Änderung des Frequenzunterteilungsverhältnisses Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bewirkt wird. .. ein möglichst störunempfindliches Verfahren zur

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- 40 Schrittsynchronisatiön^: von Empfängern in digitalen kennzeichnet, daß die Änderung des Frequenz- Nachrichtenübertragungsanlagen zu schaffen, bei dem Unterteilungsverhältnisses durch eine Umsteue- die Synchronisiersignale im Empfänger allein aus den rung des Frequenzunterteilungsverhältnisses 1:3 Nachrichtensignalen abgeleitet werden, so daß kein auf eines der Frequenzunterteilungsverhältnisse zusätzliches Synchronisiersignal übertragen zu werden

. 1 : 2 oder 1: 4 erfolgt. -.· 45 braucht. Ferner sollte .das gesuchte Verfahren im

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Empfänger mit verhältnismäßig geringem Schaltungsdadurch gekennzeichnet, daß die Integration über aufwand realisiert werden können.

eine volle Schrittlänge des empfangenen Signals Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit

■ gleichzeitig mit dqr Bestimmung der Polarität je- , einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch

des Schrittes vorgenommen wird. 50 gelöst werden kann, daß das ankommende Signal mit

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der intern erzeugten Rechteckschwingung multiplidadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzabwei- ziert und dieses Produkt jeweils über eine Periode chung zwischen dem Signaltakt und dem Empfän- der Rechteckschwingung integriert wird und daß aus gertakt angezeigt wird und daß der Empfänger- der Spannung am Ende dieser Integrationsintervalle taktvon Hand nachgeregelt wird. ^f- ^: - 55 und aus einer zweiten'Spannung,' die durch Integra-

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, tion des empfangenen'Sigrials über jeweils eine volle dadurch gekennzeichnet, daß bei Frequenzabwei- Schrittlänge entsteht, das Korrektursignal abgeleitet chung zwischen dem empfangenen Signal und der wird. ■. _;·, _i ρ ■..._■■.-:

intern erzeugten Rechteckschwingung das Kor- Bei der Erfindung wird also das Korrektursignal

rektursignal zur selbsttätigen Frequenznachstel- 60 durch Integration des empfangenen Signals über deslung des Normalgenerators herangezogen wird. sen volle Schrittlänge gewonnen. Ausgewertet wird

dabei jeweils die am Ende der Integrationsintervalle an den Ausgängen der Integratorstufen anstehenden

Spannungen, was beispielsweise durch Nullsetzung

65 dieser Ausgangsspannungen und Auswertung ihrer Polaritäten geschehen kann. Durch dieses Integrieren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schritt- und anschließende Auswerten der vollen Schrittlänsynchronisation von Empfängern in digitalen Nach- gen der empfangenen Signale wird erreicht, daß selbst