DE1766457B1

DE1766457B1 - Parallel-Datenuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE1766457B1
Application number: DE19681766457
Authority: DE
Inventors: Saltzberg Burton R
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-05-26
Filing date: 1968-05-25
Publication date: 1971-02-18
Also published as: BE715619A; NL6807378A; GB1228601A; FR1582513A; US3511936A

Description

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Parallel erzeugte Datensignale, beispielsweise sehen den Trägern ist gleich der halben Datenfresolche von Fernmeßeinrichtungen, werden häufig in quenz der Datensignale. Die Datensignale können einem Parallel-Serien-Multiplexumsetzer zur Über- empfangsseitig durch eine Restseitenband-Filterung tragung an einen entfernten Ort kombiniert. Dort (VSB) des empfangenen Signals, Demodulation des wird in einem Empfänger ein Serien-Parallel-Multi- 5 gefilterten Signals und eine Abtastung wiedergewonplexumsetzer benutzt, um die parallelen Datensignale nen werden. Die VSB-Bandpaßfilter stellen einen "wiederzugewinnen. Die Verwendung von Zeitmulti- Hauptfaktor bei den Kosten des oben erläuterten plexverfahren erhöht die Kosten für die Sende- und Systems dar.

Empfangsausrüstungen, führt aber zu einer besseren Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die

Ausnutzung der verfügbaren Bandbreite. Der Grund io Restseitenbandfilterung der beschriebenen Anlage zu dafür, daß die heute verwendeten Parallel-Übertra- vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die im Angungsverf ahren zu einer schlechteren Ausnutzung der spruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Bandbreite führen, liegt darin, daß Schutzbänder Empfangsseitig können die Datensignale dann

oder -kanäle zwischen benachbarte Signalbänder ohne aufwendige Restseitenbandfilter wiedergewon- oder -kanäle eingeschaltet werden, um Störungen 15 nen werden. Es genügen beispielsweise einfache Tiefzwischen den Kanälen zu vermeiden. Auch wenn paßfilter, so daß auf diese Weise die Kosten für die Filter mit scharfen Grenzfrequenzen gebaut werden Anlage beträchtlich gesenkt werden können, könnten, so daß parallele Signalkanäle dicht neben- Die Erfindung kann bei jeder Trägerfrequenz und

einander ohne Störungen zwischen den Kanälen jeder Datenfrequenz benutzt werden. Die Trägerangeordnet werden könnten, so würde trotzdem 20 frequenz braucht kein Vielfaches der Datenfrequenz die von jedem Signalkanal benötigte Bandbreite die zu sein, obwohl die Unterschiede zwischen den Nyquist-Bandbreite des übertragenen Signals über- Trägerfrequenzen dieser Beziehung genügen müssteigen. sen. Λ

Die Parallelübertragung weist jedoch einen großen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an

Vorteil gegenüber einer Serienübertragung auf. Eine 25 Hand der F i g. 1 bis 6 erläutert. Es betrifft zwar eine Gruppe von Schmalbandsignalen, die parallel über Parallel-Übertragungsanlage mit drei Kanälen, aber einen dispersiven Breitband-Ubertragungskanal ge- die benutzten Verfahren lassen sich auf Parallelgeben werden, leidet weniger unter den Auswirkun- Übertragungsanlagen mit zwei oder mehreren gen einer Verzögerungsverzerrung als ein Breitband- Kanälen anwenden. Wenn die Zahl der Kanäle zu-Seriensignal mit dem gleichen Informationsgehalt. 30 nimmt, nähert sich die Bandbreitenausnutzung der Zur Erzielung einer vollen Ausnutzung der Band- idealen Nyquist-Grenze. Eine repräsentative Anlage breite in einem Serien-Übertragungssystem werden zur Übertragung von Daten über Fernsprech-Sprachim Empfänger häufig Amplituden- und Verzöge- kanäle kann 10 Kanäle mit den Trägerfrequenzen rungsausgleicher eingeschaltet. Bei der Wahl zwi- 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, sehen einem Breitband-Serienübertragungssystem und 35 2400 und 2600 Hz enthalten. Eine Datenfrequenz einem Schmalband-Parallelübertragungssystem für von 200 Symbolen je Sekunde würde zu einer GeDaten sollte man daher die Kosten für die End- samt-Datenfrequenz von 4000 Symbolen je Sekunde Stellen-Ausrüstungen mit den Kosten für die erfor- mit einer Bandbreiten-Ausnutzung von 2200 Hz fühderliche Bandbreite des Kanals vergleichen. ren. Es zeigt

Es sind Systeme entwickelt worden, um die Band- 40 F i g. 1 das Blockschaltbild der Datensendestation, breitenausnutzung in Parallelübertragungssystemen F i g. 2 das Blockschaltbild der Datenempf angs-

wirksam zu erhöhen, so daß die der Parallelübertra- station,

gung eigenen Vorteile ohne Vergeudung wertvoller F i g. 3 die durch den Sender nach F i g. 1 erBandbreite erzielt werden können. Bei einem solchen zeugten Signalspektren, i

System wird ein erstes Trägersignal mit einem ersten 45 F i g. 4, 5 und 6 jeweils Frequenzspektren von Si-Informationssignal und ein zweites, um 90° phasen- gnalen, die in einem individuellen Kanal des Empverschobenes Trägersignal mit einem zweiten Infor- fängers in F i g. 2 nach der Demodulation und Filtemationssignal moduliert. Zur empfangsseitigen Tren- rung erscheinen.

nung der beiden Informationssignale wird jedes mo- F i g. 3 zeigt drei in ihrer Phase zueinander in Be-

dulierte Signal so gefiltert, daß die störenden Fre- 50 ziehung stehende Trägerwellen mit den Frequenquenzkomponenten des anderen modulierten Signals zenA, B und C, die harmonisch zueinander in Besymmetrisch mit Bezug auf die Trägerfrequenz liegen. ziehung stehen und von denen jede von benachbarten Das gefilterte Signal wird produktdemoduliert, um Trägern einen Frequenzabstand la besitzt. Jede der das unveränderte Informationssignal zu gewinnen. Trägerwellen A, B und C besitzt eine erste Kompo-

Weitere Systeme sind entwickelt worden, um 55 nente und eine zweite, um 90° phasenverschobene Informationssignale über eine Vielzahl von sich über- Komponente, die nachfolgend als Paar bezeichnet läppenden Signalkanälen unter Verwendung von werden. Eine Gruppe von abwechselnd der ersten Verfahren mit um 90° phasenverschobenen Trägern und der zweiten Komponente der Paare ist in ihrer zu übertragen. Diese Systeme erfordern komplizierte Amplitude durch eine erste Gruppe von in ihrer Korrelations- und Speichergeräte, um unabhängige 60 Bandbreite begrenzten Datensignalen moduliert Signalinformationen in den Kanälen wiederzugewin- worden, die zueinander in Phase liegen und modunen. Sie sind daher zu aufwendig, um trotz der lierte Trägersignale liefern. Die restlichen Kompo-Bandbreiteneinsparungen eine Verwendung zu recht- nenten der Trägerwellen A, B und C bilden eine fertigen. zweite Gruppe von abwechselnd der ersten und der

Eine vorgeschlagene Anlage weist eine Vielzahl 65 zweiten Komponente der Paare, die auf gleiche von zueinander in Phasenbeziehung stehenden har- Weise durch eine zweite Gruppe von in ihrer Bandmonischen Trägern auf, die von einer Vielzahl von breite begrenzten, zueinander in Phase liegenden Datensignalen moduliert werden. Der Abstand zwi- Datensignalen amplitudenmoduliert worden sind.

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Jedes der in ihrer Bandbreite begrenzten Daten- gen und der Frequenzteiler 12 bei negativen Übersignale weist eine ähnliche spektrale Form und eine gangen des Signals vom Oszillator 10 weiter. Das Datenfrequenz auf, die gleich dem Trägerabstand erste Zeitsteuerungssignal auf der Leitung 13 steuert (d.h. 2 a) ist, so daß jede der modulierten Träger- drei phasenstarre Oszillatoren 16, 17 und 18. Jeder wellen sich mit einem um 90° phasenverschobenen 5 dieser Oszillatoren 16, 17 und 18 ist so eingestellt, Störsignal der gleichen Frequenz und vier überlap- daß er auf einer Harmonischen der Frequenz Aa penden Signalen der beiden benachbarten Kanäle (d.h. k, k+l, k+2) schwingt. Das Ausgangssignal überschneidet. jedes der Oszillatoren 16,17 und 18 wird durch Fre-

Jedes der zweiten Gruppe von Datensignalen weist quenzteiler 19, 21, 22, 23, 24 und 26 geteilt, um drei eine feste zeitliche Beziehung zu jedem der ersten io Paare von harmonisch zueinander in Beziehung ste-Gruppe von Datensignalen auf. Wenn die modu- henden Trägerwellenkomponenten zu erzeugen. Jedes lierten Trägersignale über ein nicht dispersives Über- Paar ist durch die Frequenz 2 α getrennt, aber jede tragungsmedium ohne Störungen zwischen Kanälen Trägerwelle weist sowohl eine erste als auch eine übertragen werden sollen, muß jedes Datensignal der zweite um 90° phasenverschobene Komponente auf. zweiten Gruppe von Datensignalen eine 90°-Phasen- 15 Man beachte, daß die Trägerwellenkomponenten am verschiebung zu jedem Datensignal der ersten Ausgang der Frequenzteiler 19, 22 und 24 alle in Gruppe von Datensignalen haben, und jede erste Phase zueinander liegen und um 90° phasenverscho-Komponente der Trägerwellen muß genau um 90° ben gegen die Trägerwellenkomponenten am Ausgegen jede zweite Komponente der Trägerwellen- gang der Frequenzteiler 21, 23 und 26 sind, phasen verschoben sein. 20 Das erste Zeitsteuerungssignal auf der Leitung 13

Um beispielsweise das Datensignal, das die erste veranlaßt Gatter 27, 28 und 29, Daten von einer Komponente der Trägerwelle B moduliert, aus den Vielzahl von Datenquellen (nicht gezeigt) über spekin F i g. 3 gezeigten, zusammengesetzten, sich über- tralformende Tiefpaßfilter 31, 32 und 33 zu Modulappenden und störenden Signalen wiederzugewin- latoren 34, 36 und 37 durchzulassen. Die erste Komnen, bildet man zur Gewinnung eines Produktsignals 25 ponente des phasenstarren Oszillators 16 wird vom das Produkt des zusammengesetzten Signals mit Frequenzteiler 19 über eine Leitung 38 an den Moeiner Trägerwelle, die die gleiche Frequenz und dulator 34 angelegt. Die zweite Komponente des Phase wie die erste Komponente der Trägerwelle B phasenstarren Oszillators 17 wird vom Frequenzteiler besitzt. Das störende, um 90° phasenverschobene 23 über eine Leitung 29 an den Modulator 36 gege-Signal führt dann zu Komponenten doppelter Fre- 30 ben. Die erste Komponente des phasenstarren Oszilquenz, die aus dem Produktsignal durch ein ein- lators 18 wird vom Frequenzteiler 24 über eine Leifaches Tiefpaßfilter entfernt werden können. Die sich tung 41 an den Modulator 37 angelegt. Es zeigt sich überlagernden Signale können mit Hilfe eines geeig- dann, daß eine Vielzahl von in Phase liegenden Danet ausgebildeten Tiefpaßfilters symmetrisch mit Be- tensignalen mit einer Datenfrequenz 2 α abwechselnd zug auf die »Punktfrequenz« (d. h. a) gemacht 35 erste und zweite um 90° phasenverschobene Komwerden, so daß alle vier sich überlappenden Signale ponenten einer Vielzahl von Trägerwellen moduzu den Abtastzeitpunkten durch Null gehen. lieren, die einen Frequenzabstand 2 a voneinander

Es zeigt sich, daß jedes der Datensignale aus dem haben.

zusammengesetzten Signal durch eine Produktbil- Auf entsprechende Weise veranlaßt das zweite um

dung des zusammengesetzten Signals mit der inter- 40 90° phasenverschobene Zeitsteuerungssignal auf der essierenden Trägerwellenkomponente, durch eine Leitung 14 Gatter 42, 43 und 44, eine Vielzahl von Filterung mit einem geeignet ausgebildeten Tiefpaß- Datensignalen aus nicht gezeigten Quellen über Tieffilter und durch Abtastung der Abtastzeitpunkte für paßfilter 46, 47 und 48 an Modulatoren 49, 51 und das interessierende Datensignal wiedergewonnen 52 zu übertragen. Die zweite, die erste und die zweite werden kann. Das zusammengesetzte Signal könnte 45 Komponente der phasenstarren Oszillatoren 16, 17 auch vor der Produktbildung durch ein Bandpaßfilter bzw. 18 werden von den Frequenzteilern 21, 22 bzw. gehen. Dann wären jedoch unterschiedliche Band- 26 über Leitungen 53,54 und 56 an die Modulatoren paßfilter für jeden Träger erforderlich, die schwie- 49, 51 und 52 gegeben. Die Ausgangssignale der riger aufzubauen als Tiefpaßfilter sind, die alle die sechs Modulatoren 34, 49, 51, 36, 37 und 52 werden gleiche Frequenz haben. Außerdem würde, wenn die 50 zur Übertragung in einem linearen Addierer 57 Symmetrie der sich überlappenden Signale durch addiert, zusammen mit einem amplitudenmodulierten Bandpaßfilter erreicht würde, trotzdem in jedem Pilotton. Dieser wird durch Teilung des ersten Zeit-Kanal ein Tiefpaßfilter erforderlich sein, um die Steuerungssignals auf der Leitung 13 in einem Fredurch die Produktbildung der um 90° phasenver- quenzteiler 58, Formung des geteilten Signals in schobenen Störsignale erzeugten Komponenten dop- 55 einem Tiefpaßfilter 59 und Modulation eines durch pelter Frequenz zu entfernen. einen phasenstarren Oszillator 61 mit der Frequenz

In Fig. 1 ist ein vielkanaliger Datensender unter 2a (k—l) erzeugten Trägers mit dem geformten Anwendung der erfindungsgemäßen Grundgedanken Signal erzeugt. Auf diese Weise wird das in F i g. 3 gezeigt. Die Zeitsteuerung der Daten in den verschie- gezeigte Signal auf das Übertragungsmedium 62 gedenen Kanälen und die Frequenz und Phase der ver- 60 geben.

schiedenen Trägerwellen wird durch einen Mutter- In dem in Fig. 2 gezeigten Empfänger wird das

oszillator 10 mit einer Ausgangsfrequenz Aa über- zusammengesetzte Signal vom Übertragungsmedium wacht. Diese Frequenz wird durch zwei Frequenz- 62 an ein Bandpaßfilter 63 in Reihe mit einem HiU-teiler 11 und 12 geteilt, die in Phase liegende erste lendetektor 64 angelegt. Das auf der Leitung 66 er- und zweite, um 90° phasenverschobene Zeitsteue- 65 zeugte Signal synchronisiert einen phasenstarren Osrungssignale mit einer Frequenz 2 a auf der Leitung zillator 67 mit einer Frequenz 4 α. Zwei um den Fak- bzw. 14 liefern. Der Frequenzteiler 11, der ein tor 2 teilende Schaltungen 68 und 69 erzeugen ein Flip-Flop sein kann, schaltet bei positiven Übergän- erstes und ein zweites, um 90° in der Phase verscho-

benes Zeitsteuerungssignal für den Empfänger auf den Leitungen 71 bzw. 72. Wie beim Sender wird das erste Zeitsteuerungssignal zur Synchronisation von drei phasenstarren Oszillatoren 73, 74 und 76 benutzt. Um den Faktor 2 teilende Schaltungen 77, 78, 79, 81, 82 und 83 liefern die ersten und die zweiten um 90° phasenverschobenen Komponenten der drei Trägerwellen mit den Frequenzen 2 a Qc), 2a(k+l) bzw. 2 a (k+2). Das empfangene Signal wird außerdem über eine Leitung 84 an sechs Demodulatoren 85, 86, 87, 88, 89 und 91 angelegt. Die von den um den Faktor 2 teilenden Schaltungen 77, 78, 79, 81, 82 und 83 erzeugten Trägerwellenkomponenten werden über Leitungen 92, 93, 94, 96, 97 und 98 an die Demodulatoren 85, 86, 87, 88, 89 und 91 gegeben. Die Ausgangssignale dieser Demodulatoren laufen über Tiefpaßfilter 99, 101, 102, 103, 104 bzw. 106. Jedes Tiefpaßfilter ist spektral ähnlich wie die anderen Tiefpaßfilter und die im Sender verwendeten Filter 31,46, 47, 32, 33, 48 und 50 geformt.

Die Frequenzspektren der Signale, die am Ausgang der Tiefpaßfilter 99, 101, 102, 103, 104 und 106 auf den Leitungen 107, 108, 109, 111, 112 und 113 erscheinen, sind in den Fig. 4a, 4b, 5a, 5b, 6a bzw. 6 b gezeigt. Das um 90° phasenverschobene Störsignal wird durch die Demodulation mit der örtlich erzeugten, um 90° phasenverschobenen Trägerwellenkomponenten und anschließende Filterung entfernt, so daß die in den vorstehend genannten Figuren gezeigten Signale nur Störungen von benachbarten Kanälen enthalten. Die beiden Endkanäle (Fig. 4 und 6) weisen jeweils zwei Störsignale auf, da nur ein benachbarter Kanal vorhanden ist, während die in Fig. 5 gezeigten Signale jeweils vier Störsignale besitzen, da zwei benachbarte Kanäle vorhanden sind. Man beachte, daß sich aus den in den F i g. 4, 5 und 6 gezeigten Frequenzspektren der Unterschied zwischen den darin enthaltenen Signalen nicht herauslesen läßt, da die Störsignale den gleichen Teil der Frequenzspektren einnehmen und alle in ihrer Bandbreite begrenzte Signale mit der Punktfrequenz (d. h. a) darstellen, die in den Abtastzeitpunkten für den jeweiligen Kanal durch Null gehen. Daher wird jedes Signal auf den Leitungen 107, 111 und 112 durch das erste Zeitsteuerungssignal in Abtastschaltungen 114, 116 bzw. 117 abgetastet, während die Signale auf den Leitungen 108, 109 bzw. 113 durch das zweite um 90° phasenverschobene Zeitsteuerungssignal in Abtastschaltungen 118, 119 bzw. 121 abgetastet werden, um die in den ursprünglichen Signalen enthaltene Information auf den mit den Buchstaben a, b, c, d, e und / bezeichneten Leitungen zu liefern.

Claims

Patentansprüche:

1. Parallel-Datenübertragungsanlage für eine Vielzahl von modulierten Trägerwellen, die in bestimmten Zeitintervallen eine feste Phasenbeziehung zueinander aufweisen und von denen je zwei (im folgenden als Paar bezeichnet) mit gleicher Frequenz gegeneinander um 90° phasenverschoben sind, bei denen sich ferner die Frequenzen der Trägerwellenpaare durch den doppelten Wert der Datensignalfrequenz voneinander unterscheiden, gekennzeichnet durch eine 90°-Phasenbeziehung zwischen den Datensignalen der Trägerwellenpaare und eine 90°-Phasenbeziehung zwischen den Datensignalen der jeweils ersten Trägerwelle benachbarter Paare sowie durch eine Vielzahl von Filtern (99, 101) auf der Empfangsseite, von denen jedes individuell an den Ausgang eines Demodulators (85) angeschaltet ist, mit Abtasteinrichtungen (114, 118), die das Ausgangssignal der jeweiligen Filter in Zeitpunkten abtasten, die der Phasenlage der übertragenen Datensignale entsprechen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- J zeichnet, daß ein erster Modulator (34) auf einen ' Trägerstrom einer gegebenen Frequenz und Phase anspricht, daß ein zweiter Modulator (49) auf einen zweiten Trägerstrom anspricht, der die gleiche Frequenz wie der erste Trägerstrom hat und gegen diesen um 90° phasenverschoben ist, daß ein dritter Modulator (51) auf eine Trägerfrequenz anspricht, die gegen die Frequenz des ersten Trägerstroms um die doppelte Datensignalfrequenz verschoben ist und zu einem vorbestimmten Zeitpunkt eine feste Beziehung zu dem ersten Trägerstrom hat, daß ein vierter Modulator (36) auf einen Trägerstrom anspricht, der die gleiche Frequenz wie der dritte Trägerstrom besitzt und gegen diesen um 90° phasenverschoben ist, daß eine erste Gruppe von Datensignalen (Daten d) einer gegebenen Phasenbeziehung an den ersten Modulator angelegt ist, daß eine zweite Gruppe von Datensignalen (Daten b) an den zweiten Modulator angelegt ist, die eine 90°-Phasenbeziehung zu den an den ersten Modulator angelegten Datensignalen besitzen, daß ' eine dritte Gruppe von Datensignalen (Daten c) an den dritten Modulator angelegt ist, die die gleiche Phasenbeziehung wie die an den zweiten Modulator angelegten Datensignale haben, und daß eine vierte Gruppe von Datensignalen (Daten d) an den vierten Modulator angelegt ist, die die gleiche Phasenbeziehung wie die an den ersten Modulator angelegten Datensignale haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen