DE2028953C3 - Nachrichtenubertragungsverfahren zur Anpassung des Frequenzspektrums zu übertragender Signale an die Charakteristik eines Übertragungskanals - Google Patents

Description

sin (.ι/2Γ|ί
~~(^2ΤΤΓ

cos 2.T (/o) f

entspricht, und die Elementarsignale der zweiten Art durch je eine zweite vorgegebene Impulsfolge von Signalkomponenten gebildet werden, deren Summe angenähert einem analogen Signal

sin j.7/2 T) t (.7/2 T) t

sin 2.7 (/o) I

daß dieses Summensignal auf der Empfangsseite mittels eines Mehrphasen-Demodulators herkömmlicher Art demoduliert wird.

2. Nachrichtenübertragungsverfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zusätzlichen Umschlüßlung die zu übertragenden Datenelemente (ABCD...) in drei Datenelementgruppen [X Y Z) unterteilt werden, deren erste [X) das erste, vierte, siebte, ... Datenelement (A DG ...), deren zweite (Y) das zweite, fünfte, achte, ... Datenelement (B E H ...) und deren dritte (Z) das dritte, sechste, neunte, ... Datenelement (C FI ...) der originären Dulenelementfolge [ABCD...) enthält, daß die Datenelemente zweier (YZ) dieser drei Dalenelementgruppen (A" ν Z) zu einer ersten Kombinationsgruppe (Y Z) und die Datenelemente aller drei Datenelementgruppen (X Y Z) zu einer zweiten Kombinationsgruppe (Y' Z') vereinigt werden, daß bei der weheren Verarbeitung dieser beiden Kombinationsgruppen mitjeeinem U mschlüßler (COD 1 und C0D2) entsprechend der ursprünglichen Erfindung die für die Elemente der ersten Kombinationsgruppe (Y Z) gebildeten Elementarsignale mit dem Wertigkeilsfaktor 0,7 und die für die Elemente der zweiten Kombinationsgruppe (Y'Z') gebildeten Elementarsignale mit dem Wertigkeitsfaktor 0,3 zur Summensignalbildung herangezogen werden und daß das Summensignal auf der Empfangsseite mittels eines Achtphasen-Demodulators herkömmlicher Art demoduliert wird.

entspricht, wobei q und cj' algebraische Koeffizienten und beide Signale orthogonal sind, wobei ferner die aufeinanderfolgend gebildeten Elementarsignale der ersten und zweiten Art summiert werden und das so gebildete Summensignal nach der Übermittlung über den Übertragungskanal auf der Empfangsseite mit einem Demodulator herkömmlicher Art verarbeitet wird, d a d u r c Ii gekennzeichnet,

daß die zu übertragenden Datenelemente (ABCD...) vor der Verarbeitung gemäß der ursprünglichen Erfindung einer zusätzlichen Umschlüßlung unterworfen werden, bei der die zu übertragenden Datenelemente (A B C D ...) in mehrere Datenelementgruppen unterteilt werden,

daß die Datenelemente aller Datenelemenlgruppen zur Bildung von Kombinationsgruppen herangezogen werden, wobei jeweils mehrere Datenelementgruppen zur Bildung je einer Kombinationsgruppe dienen,
daß bei der weiteren Verarbeitung dieser Kombinationsgruppen mit mindestens einem der ursprünglichen Erfindung entsprechenden Umschlüßler (COD 1, COD2, .. .,CODm)den Elementen aller Kombinationsgruppen abwechselnd je ein Elementarsignal des Typs /'₀ oder des Typs /'0 zugeordnet wird,
daß die für die Elemente der einzelnen Kombinationsgruppen gebildeten Elementarsignale mit einem jeder der einzelnen Kombinationsgruppen zugeordneten Werligkeitsfaktor zu einem gemeinsamen Summensignal addiert übertragen werden und

Diese Zusatzerfindung betrifft ein Nachrichtenübertragungsverfahren nach Patent 20 23 278 zur Anpassung des Frequenzspektrums zu übertragender Signale an die Charakteristik eines übertragungskanals, wobei die zu übertragenden Informationen mit einer vorgegebenen Bitfolgegeschwindigkeit I/T einem Umschlüßler zugeführt werden, der für jedes Datenelement ein aus einer definierten Impulsfolge

■ bestehendes Elementarsignal erzeugt, wobei zwei Arten von Elementarsignalen aus zwei unterschiedlichen Impulsfolgen erzeugt werden und für jedes zu übertragende Datenelement abwechselnd entweder ein Elementarsignal der ersten Art oder ein Elementarsignal der zweiten Art übertragen wird, derart, daß die Elementarsignale der ersten Art durch je eine erste vorgegebene Impulsfolge von Signalkomponenten gebildet werden, deren Summe angenähert einem analogen Signal

/0 = Q

sin (.-r/2 T) t ' (-V2T)i

■ cos 2.T (/₀) t

entspricht, und die Elementarsignale der zweiten Art durch je eine zweite vorgegebene Impulsfolge von Signalkomponenten gebildet werden, deren Summe angenähert einem analogen Signal

,,, , sin h/2 T) t ..,,,,,

entspricht, wobei q und q algebraische Koeffizienten

und beide Signale orthogonal sind, wobei ferner die aufeinanderfolgend gebildeten Elementarsignale der ersten und zweiten Art summiert werden und das so gebildete Summensignal nach der Übermittlung über den Dbertragungskanal auf der Empfangsseite mit einem Demodulator herkömmlicher Art verarbeitet wird.

Die Aufgabe der obengenannten Erfindung ist es, ein übertragungsverfahren anzugeben, bei dem aus in digitaler Form gegebenen Komponenten den öbertragungsknnal optimal ausnutzende Signale zusammengesetzt werden und die so gewonnenen Signale durch gewöhnliche Phasendemodulatoren herkömmlicher Art verarbeitet werden können.

Demgegenüber ist die spezielle Aufgabe dieser Zusatzerfindung die weitere Ausbildung des genannten Gegenstandes mit dem Ziel, mit digitalen Mitteln Signale zu erzeugen, die der Technik bekannter Mehrphasendemodulation genügen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,

daß die zu übertragenden Datenelemente vor der Verarbeitung gemäß der ursprünglichen Erfindung einer zusätzlichen LJmschlüßlung unterworfen werden, bei der die zu übertragenden Datenelemente in mehrere Datene'.emenlgruppen unterteilt werden,

daß die Datenelemente aller Datenelemcntgruppen zur Bildung von Kombinationsgruppen herangezogen werden, wobei jeweils mehrere Datcnelementgruppen zur Bildung je einer Kombinationsgruppe dienen,

daß bei der weiteren Verarbeitung dieser Kombinationsgruppen mit mindestens einem der ursprünglichen Erfindung entsprechenden Umschlüßler den Elementen aller Kombinationsgruppen abwechselnd je ein Elementarsignal des Typs /q oder des Typs /'0 zugeordnet wird,
daß die für die Elemente der einzelnen Kombinalionsgruppen gebildeten Elementarsignale mit einem jeder der einzelnen Kombinationsgruppen zugeordneten Wertigkeitsfaktor zu einem gemeinsamen Summensignal addiert und übertragen werden

und daß dieses Summensignal auf der Empfangsseite mittels eines Mehrphasen-Demodulalors herkömmlicher Art demodulier! wird.

Der Unteranspruch gibt eine Lösung des genannten Digitalverfahrens für den speziellen Fail der Achtphasen-Modulationstechnik an.

Ein Ausführungsbeispiel der Zusatzerfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein allgemeines Blockschaltbild mit mehreren Umschlüßlern,

F i g. 2 ein Vektordiagramm für die übliche Achtphasen-ModuIation,

F i g. 3 ein Blockschaltbild zur Erzeugung eines Signals nach der vorliegenden Zusatzerfindung mit analogen Mitteln,

F i g. 4 das Blockschaltbild für die digitale Signalerzeugung gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung,

F i g. 5 a und 5 b Einzelheiten eines entsprechenden Generators gemäß F i g. 4 und

F i g. 6 ein Zeitschaubild.

Es soll anhand der F i g. 1 eine Anordnung von mehreren parallel arbeitenden Umschlüßlern CODl, C0D2, .. .,CODm mit dem Gegenstand der ursprünglichen Erfindung auf Einheitlichkeit untersucht werden.

Jeder Umschlüßler allgemein der Stelle k erzeugt digitale Elementarsignale, die nach Tiefpaßfilterung den Sianalen

Σ'* ^und Σ η

entsprechen.

Die Ausgangssignale aller dieser m Umschlüßler

werden parallel einem gemeinsamen Analogaddierer

A. A zugeführt, dessen einzelne Eingänge verschiedene Wertigkeiten P₁ .--P_n, aufweisen können. Dieser Ana-

is logaddierer A . A gibt dann folgende Signale ab:

s = p, i\ i\ + p₂ i, /, + ■■+/>„ i-_m r„,
S' = P₁ i\ Ii+ _Pl i\ r; + ■■■ +_Pm^_mr_m.

m Wenn alle »ι Umschlüßler zu jedem beliebigen Zeilpunkt r synchron arbeiten, erzeugen alle digitale Elementarsignale gleicher Beschaffenheit. Der Analogaddierer A. A bildet Summensignale in digitaler Form, die nach Durchlaufen eines Netzwerkes mit Tiefpaßcharakteristik folgenden Signalen entsprechen:

S = -!>, /', + P₂ r₂ + . . . _Pm I _m,

S= i-_Plr; + p₂r₂ + ...p_mr_m.

ίο Hierin sind S = l'/'und S' = .17" mit:

,. , . sin (π/2 7)/ _Λ ,.

I = (P₁ i/i + P2I2 + ■ ■ -Pn,(iJ ■ -J-J2f)J cos 2.7/,, ι ,

Q sin (.-r/2 T) t

und

, , sin (.7/2 T) f . .

l + Pl'L· + ■ ■ PmIm) ■ —, JfVf- ^{Sln 2l}J«< ·

^{sm W}

l/Tist die Geschwindigkeit, mit der die einzelnen zu übertragenden Datenelemente am Eingang der Umschlüßler einlaufen. Bereits die ursprüngliche Erfindung drückte aus, daß das digital gebildete und übertragene Summensignal einem Phasenmodulationssignal entspricht.

Zur Beeinflussung der Koeffizienten Q und Q' können p, oder auch </, und/oder qi variiert werden. Die Werte für <j, und q\ können in spezielle Abhängigkeit von den zu übertragenden Signalwerten d, gebracht werden, die in einen der betrachteten Umschlüßler CODi einlaufen. Die Signalwerte rf, sollen einer Datenelementfolge ABC... entsprechen, die zu übertragen ist. Es ist dabei möglich, eine erste Teilgruppe dieser Datenelementfolge dem Umschlüßler CODl, eine zweite Teilgruppe dem Umschlüßler CODl und weitere Teilgruppen weiteren Umschlüßlern allgemein CODi zuzuführen. Der Analogaddierer bildet die Signalsumme.

Das sich schließlich ergebende Signal entspricht eircm Niodulationssignal, das die zu übertragenden

hs Datenelemente ABC... enthält. Im einzelnen zu bestimmen sind die Wertigkeiten p, und die Datenwerte i/, mit entsprechender Datenelementgruppenunterteilung.

Nachfolgend wird nun das Ausführungsbcispicl nach der Zusatzerfindung speziell für den I-"alI einer Acht phasen-Modulation beschrieben.

F i g. 2 ist ein Vektordiagramm für die übliche Achtphasen-Modulation, und F i g. 3 gibt ein Blockschaltbild für einen entsprechenden analog arbeitenden Generator wieder.

Die einlaufenden binären Datenelemente werden in drei Dalenelcmentgruppcn A\ Y, Z unterteilt. Es werden dann jeweils die Datenelemente Y auf dem dargestellten Kanal 2 mit den Datenelementen X vom Kanal 1 und die Datenelemente Z auf Kanal 3 mit den Datenelementen X vom Kanal 1 moduliert. Die sich bei diesen Modulationen auf den Kanälen 2 und 3 ergebenden Signale werden zur Modulation einer Trägerfrequenz/₀ bzw. einer gleichen um 90 verschobenen Trägerfrequenz benutzt. Damit wird ein achtphasiges Signal gemäß F i g. 2 gewonnen, bei dem einem Datenelement mit dem Binärwerl I auf dem Kanal I ein Vektor 1 auf dem Kanal 2 und ein Vektor 0,4 auf dem Kanal 3 entspricht. Umgekehrt entspricht einem Datenelement 0 auf dem Kanal 1 ein Vektor 0,4 auf dem Kanal 2 und ein Vektor I auf dem Kanal 3.

Das sich am Punkt u gemäß F i g. 3 ergebende Signal könnte auch wiederum auf digitale Weise unter Anwendung des der ursprünglichen Erfindung entsprechenden Verfahrens erzeugt werden.

Mit einer Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 werden aus der zu übertragenden Datenelementfolgc ABC... drei Datenelementgruppen A", Y, Z und aus diesen wiederum zwei Kombinationsgruppen YZ und Y' Z' abgeleitet. Das Umschlüßlungsvcrfahren gemäß der ursprünglichen Erfindung wird dann für die beiden abgeleiteten Kombinationsgruppen zugrunde gelegt, so einerseits für die Kombinationsgruppe YZ. in der die Datenelemente der Gruppe Y mit dem Cosinusausdruck und andererseits die Datenelementgruppe Z mit dem Sinusausdruck verknüpft werden. Die Datenelementgruppen Y' und Z' werden ebenso behandelt.

Das sich an der Ausgangsleitung EX einstellende Signal ist das Summensignal der einzelnen Digitalelemente, die gieichzeitig in den Umschlüßlern CODl und CODl erzeugt werden.

Da das Digitalsignal auf der Ausgangsleitung EX einem Achtphasen-Modulationssignal gemäß F i g. 2 entsprechen soll, sind die Summierwertigkeiten, die den Ausgangssignalen der Umschlüßler COD1 und C0D2 zugeordnet werden, entsprechend zu dimensionieren. Es möge noch einmal an die analoge Signalerzeugung und das Vektordiagramm zurückerinnert werden, gemäß denen, wie beschrieben, für X = 1 die zu koordinierenden Vektoren 1/0,4 und für X = 0 die zu koordinierenden Vektoren 0,4/1 gelten.

Entsprechendes wird bei der digitalen Lösung gemäß F i g. 4 erreicht, indem dem Summiereingang für das Ausgangssignal des Umschlüßlers COD 2 die Wertigkeit 0,7 und dem Summiereingang für das Ausgangssignal des Umschlüßlers COD1 die Wertigkeit 0,3 zugeteilt wird. Die Bildung der Signalelemente Y' und Z' der Kombinationsgruppe Y' Z' erfolgt dann nach folgendem Schema:

Für X = 1 ist die Amplitude des Cosinusanteils 0,7 + 0,3 = 1 und die Amplitude des Sinusanteils 0,7 - 0,3 = 0,4.

Für X = O ist die Amplitude des Cosinusanteils 0,7 — 0,3 = 0,4 und die Amplitude des Sinusanteils 0.7 + 0.3 = 1.

Dazu werden die folgenden Boolschcn Gleichungen angewandt:

Y' = XY + XY und Z = XZ -t- XZ,
Rir X = 1 gill: Y' = XY = Y und Z' = XZ . Z, rür X = 0 gilt: Y' = XY = Y und Z' = XZ = Z.

Der Digitalsignalanteil des Cosinusausdrucks entspricht )' + Y'. der Digitalsignalanteil des Sinusausdrucks dagegen Z + Z'.

Somit ist für X = I
der Cosinusanteil:

Y codiert mit der Amplitude 0,7
+ Y codiert mit der Amplitude 0,3
= Y codiert mit der Amplitude 1

und

der Sinusanteil:

Z codiert mit der Amplitude 0,7
+ Z codiert mit der Amplitude 0,3
= Z codiert mit der Amplitude 0.7 0.3 = 0,4.

Für X = 0 ist

der Cosinusanteil:

Y codiert mit der Amplitude 0,7
+ Y codiert mit der Amplitude 0,3
= Y codiert mit der Amplitude 0,7-0.3 = 0,4

und

der Sinusanteil:

Z codiert mit der Amplitude 0,7
-I- Z codiert mit der Amplitude 0,3
= Z codiert mit der Amplitude 0,7 + 0,3 = 1

Fig. 5a und 5b zeigen Einzelheiten der Schaltkreise gemäß F i g. 4, und F i g. 6 ist das Zeitschaubild

so dazu. Fig. 5b erläutert die Einzelheiten eines Taktgebers TGB, der die Funktionen von Auswahl- und Kombinationsschaltkreisen gemäß Fig. 5a steuert, welche ihrerseits aus den einlaufenden Datenelementen A B C D ... die Elemente Y, Z, Y', Z' der Datenelementgruppen ableiten. Alle verwendeten Schaltkreise sind aus UND-Schaltungen (Dreiecke), ODER-Schaltungen (Halbkreise), Invertern (I), herkömmlichen Kippschaltungen (FF 1 bis 8) und einem Taktgeberoszillator T-OSZ, der als Zeitbasis für den Taktgeber TGB dient, aufgebaut. Die verwendeten Umschlüßler CODl und COD 2 sind der gleichen Art, wie der Umschlüßler gemäß der ursprünglichen Erfindung, und enthalten im wesentlichen je ein Schieberegister REGl oder REGl, je einen Analogaddierer Σ1 oder Σ2 sowie einige hier nicht dargestellte Steuerschaltkreise. Im betrachteten Falle können die Analogaddierer Σ1 und Σ2 Eingänge mit gleichen Wertigkeiten aufweisen.

Eine zusätzliche Addition wird mit Hilfe eines weiteren Analogaddierers, Σ3, durchgeführt, dessen Eingängen die Wertigkeiten 0,7 und 0,3 zugeordnet sind. Es wäre andererseits auch möglich, den beiden Eingängen des Addierers Σ3 den Koeffizienten 1 zuzuordnen und die Aufgabe der verschiedenen Pegelwertigkeiten in die Ausgänge der Addierer Z¹I und Σ1 zu verlagern. Auch wäre die Zusammenfassung aller drei Analogaddierer ΣI bis Σ3 zu einem einzigen entsprechenden Analogaddiererblock denkbar. Im übrigen stehen die beiden Umschlüßler CODl und CODl unter Steuerung von Torsignalen vom bereits erwähnten Taktgeber TGB.

Die Funktionen der Umschlüßlerschaltkreise sind denen der ursprünglichen Erfindung ähnlich und werden daher hier nicht weiter erläutert. Die Schaltkreise »Auswahl & Kombination«, die nur für die Zusatzerfindung gehen, sollen anhand der Fig. 5a und 5 b und des Zeitschaubildes F i g. 6 beschrieben werden.

Den Auswahl- und Kombinationsschaltkreisen nach Fig. 5 a werden Taktgebersignale (FFl · FF 4) und (FFl + FF4) über zur Förderung des Verständnisses ebenso bezeichnete Leitungen vom Taktgeber TGB (Fig. 5b) zugeführt. Die zu übertragenden Datenelemente ABCDEFGHI... laufen mit einer Geschwindigkeit 1/7" über die Eingangsleitung EN ein. ADG ... sind Datenelemente, die zur Datenelementgruppe X geschlagen werden, BEH... solche zur Gruppe Y und CFI ... solche zur Gruppe Z.

Die Datenelemente der Gruppe Y = BEH... werden durch die Kippschaltung FF6 aus den über die Eingangsleitung EN einlaufenden Datenelementen ausgewählt, und zwar immer von Zeitpunkten ab, zu denen das Signal (FFl FF4) ausgeschaltet wird. Dabei werden alle diese Datenelemente der Gruppe Y mit der jeweiligen Einzelwertigkeit von BEH ... und mit einer Einzeldauer 3 T'β weitergegeben. Die Datenelemente der Gruppe Z werden durch die gleiche Kippschaltung FF 6 ausgewählt, und zwar immer von Zeitpunkten ab, zu denen das Signal (FFl + FF4) eingeschaltet wird. Dies betrifft die Datenelemente CFI... Die Datenelemente der Gruppe Z werden dabei ebenfalls mit einer zeitlichen Länge 3 T'\2 weitergegeben. Die Kippschaltung FF6 läßt somit die Datenfolge B C E F ..., die allgemein mit

YlZXYlZl...

bezeichnet werden möge, in den Umschlüßler CODl über die beiden Leitungen CDI und GDl einlaufen. Die Leitung CDI führt dabei einen Einpegel, wenn das entsprechende übertragene Datenelement den Wert 1 hat; die Leitung CDI fuhrt ihren Einpegel, wenn das durchlaufende Datenelement den Wert 0 aufweist.

Gleichzeitig mit den Datenelementgruppen }' und Z werden die Datenelementgruppen Y' und Z' auf ähnliehe Weise erzeugt. Die Datenelemente der Gruppe X = ADG... werden in der Kippschaltung FF5 unter Steuerung des Signals (FFl ■ FF4) gespeichert, und zwar immer von dem Zeitpunkt ab, zu dem dieses Signal eingeschaltet wird. Der Ausgang einer ODER-Schaltung 01 erzeugt das Signal

(FF5 · EN + FFS- EN).

Dann, wenn das Signal (FFl FF4) ausgeschaltet wird, wird der gerade anstehende Wert am Ausgang

der ODER-Schaltung 01 in der Kippschaltung FF8 eingespeichert, d.h. Y' = XY + XY nach Boolscher Logik. Diese Werte entsprechen nacheinander den

Werten AB + AB, ED + ED~, ...

Der Ausgang einer ODER-Schaltung 02 erzeugt das Signal (FF5 · FF7 + FF5 · FF7). Immer dann, wenn (FFl + FF4) eingeschaltet wird, wird in der Kippschaltung FF8 der am Ausgang der ODER-Schaltung 02 anstehende Wert Z' = Xl + XZ, d. h. nacheinander die Werte AC + ÄC, DF + DF, .. .,eingespeichert. Die Kippschaltung FF8 gibt damit nacheinander die Datenelemente ΥΊΖΊ ΥΊΖΊ ... an den Umschlüßler COD 1 ab, und zwar über die Leitungen CD 1 oder CD 1, jeweils synchron mit der Ausgabe der Folge YXZlYlZl... zum Umschlüßler CODl von der Kippschaltung FF6.

Wie bereits genannt, werden diese Elementfolgen durch die beiden Umschlüßler COD1 und CODl nach dem Verfahren der ursprünglichen Erfindung verarbeitet. Das sich insgesamt ergebende Digitalsignal ist am Ausgang des Addierers Σ3 verfügbar. Nach Tiefpaßfilterung liegt dann ein Achtphasen-Modulationssignal üblicher Art vor. Die mit digitalen Mitteln erzeugten Signale entsprechen dabei den Signalen

η ^sin (V²⁷V , r ,

Q " COS 2 π/₀ t

und

Q'

(«/2 T)t

sin (tz/2 T) t
(π/2 T) t

sin 2jif₀ t.

T = 3 T'ß ist die Dauer der zu übertragenden vorverschlüsselten Datenelemente. Darin bedeutet 7" die Dauer der einzelnen über die Eingangsleitung EN einlaufenden Datenelemente A B C ...

Q und Q' sind ± 1 oder ±0,4 und im übrigen voneinander abhängig. Für | Q \ = 1 ist | Q'\ = 0,4 und umgekehrt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Nachrichtenübertragungsverfahren nach Patent 20 23 278 zur Anpassung des Frequenzspek- > trums zu übertragender Signale an die Charakteristik eines Übertragungskanals, wobei die zu übertragenden Informationen mit einer vorgegebenen Bitfolgegeschwindigkeit l/T einem Umschlüßler zugeführt werden, der für jedes Datenelement ein aus einer definierten Impulsfolge bestehendes Elementarsignal erzeugt, wobei zwei Arten von Elementarsignalen aus zwei unterschiedlichen Impulsfolgen erzeugt werden und für jedes zu übertragende Datenelement abwechselnd is entweder ein Elementarsignal der ersten Art oder ein Elementarsignal der zweiten Art übertragen wird, derart, daß die Elementarsignale der ersten Art durch je eine erste vorgegebene Impulsfolge von Signalkomponenten gebildet werden, deren :o Summe angenähert einem analogen Signal