DE2033863A1 - Anordnung zum Erzeugen eines Steuer signals beim Auftreten von Phasenanderun gen in einem Datenempfanger zum Empfangen und Demodulieren eines differential mehr phasenmoduherten Signals - Google Patents

Description

IBERUN 33 8 MÜNCHEN 27

Augu«te-Vlkiorl«-Stra8· 65 Di"-Ina HANS RUSCHKE Pl»ni«n«u»r Str»B·2

Dipl.-lng. HEINZ AGULAR '

Telegmmm-Adreee·: PATENTANWÄLTE T»l»flr»mm-Adr··«·:

Quadratur Berlin Quadratur Mönchen

α? 1073

'I'elefonalctiebolaget LM Ericsson, Stockholm 32, Schweden

Anordnung zum Erzeugen eines Steuersignals beim Auftreten von Phasenänderungen in einem Datenempfänger zum Empfangen und Demodulieren eines differentiell mehrphasenmodulierten Signals

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen eines Steuersignals beim Auftreten von Phasenänderungen in einem Dateiiempfanger zum Empfangen und Demodulieren eines differentiell mehrphasenmodulierten Signals, d.h. eines Signals, bei dem die Phasenlage in definierten Intervallen geändert wird und die Große der Phasenänderung den Informatibnsinha.lt des empfangenen Signals bestimmt.

Bei der Übertragung von Binärinformationen über Telephonleitungen wird eine im allgemeinen phasenmodulierte Trägerwelle bei Übertragungsgeschwindigkeiten verwendet, die größer als 1200 Bits pro Sekunde sind. In diesem Zusammenhang ist der einfachste Fall, daß djue übertragene Trägerwelle zwei verschiedene Phasenlagen annehmen kann_s die um 180° gegeneinander phasenverschoben sind, wobei jede der beiden Phasenlagen selbst die beiden binaren Zustände kennseictaet oder die Phassnän&erimg den. Infor- matxonsiniialt bestimmt, '2,3, in der Art, daß eine beibehaltene

BAD ORIGINAL ·

Phasenlage einer Mull und eine Phasenänderung einer Bins entspricht, eine sogenannte differentielle-. Phasenmodulation. Bei einer solchen Übertragung arbeiten Sender und Empfänger bit* synchron, und aus diesem Grund, um eine richtige Decodierung zu erhalten, muß man eine Information übex* den Zeitpunkt erhalten, zu dem mit dem Senden eines neuen Signalelementes begonnen wird, so daß beim Empfang des Signalelementes der Decoder des Empfängers in der Kitte einer Zeitperiode abgatastet werden kann. Bei dem oben beschriebenen Zwei-Phaseri-Verfahren viird dies auf die einfachste Weise so erreicht, daß uie HoIaritätsanderungen des dernodulierten Signals die Phasenlage eines Oszillators steuern, von dem das Afotastsignal erhalten v/erden kann. Dafür ist jedoch erforderlich₉ daß die Zeichenänderungen oft genug auftreten9 aefo© ä±® übertragene Information darf nicht z.±>. aus einer großen Anzahl ¥on lullen in " einer Folge bestehen* Eine solche Einschränkung bringt Jedöch keinen sehr wessntliöhen Haehteilo -"■ - ' '" ■■■

Um die Übertragungsgeschwindigkeit? über die hinaus zu erhöhen, "". die mit der oben beschriebenen Zwei-Phasen-f'iod-ulation möglich ist₉ kann eine sogenannte Mehrphas.en-Modulation verwendet . werden, die es mit sich bringt₉ daß di© Trägerwelle b5m& große Anzahl verschiedener Phasenlagen oder Phasenverschiebungen aufweisen kann, und jede feste Phasenlage bzw« phasenverschiebungstellt eine Kombination von binären Zeichen dar« In diesem lall wird vorzugsweise die differenziell© Phasenmodulation verv/endet · Z.B. können vier verschieden© Pliasenverschiebungswerte verwendet werden, die jeweils eine Kombination von zwei Zeichen- darstellen. Dies hat jedoch die Folge, daß auf der Empfängerseite bei der !Demodulation ein Signal ohne ZeicheaänderuBgen erhalten wird, wenn sich eine bestimmte Zwei-Brfc-KomMnationv in""dem. übertragenen Signal wiederholt, ζ «Β«, 010101-0 ρ*, Um iae Zwei-Phasen-Modülation das Abtastsigsial w±t HiIi¹Q- won verschiebungea des demodulierten Signals stsüW©?'© si müssen weitere Einschränkungen.eing©führt w®rd©B-Mmsietitlich der Zusammensetzung des !ib'irtr-ageiasm Sigaals« Um diese Be-- ■"" ■

&0ft98*/1S23

schrunkungen- au vermeiden, kann ein getrenntes Synchronisations-

übertragen werden, welches jedoch eine teure Sonderausk im Sender und im Empfänger umfaßt.

>iel dieser Erfindung ist deshalb eine Anordnung, mit deren iiili'e ein sogenanntes Üitzeitsignal, welches den Augenblick anceift, zu dem ein neues Signalelement gestartet wird, in oinf acuGter Weise iia ^mpf anger bei einer Datenübertragung erzeugrt .werden kann, die genuIL· den oben beschriebenen Prinzipien der differentiellen Kehrphasen-Modulation durchgeführt wird. Die kennzeichnenden i-.erkmale - der Erfindung- gehen aus der folgenden beschreibung hervor·

Bit- iirfinduuf- v;ii*u genauer unter l:e«ugnahiae auf die beiliegende ^eichnimt* Veschrieben, die ein Blockdiagramm eines an sich bekannten Empfengers zur Demodulation eines differentiell vierphaseiimodulierten öigaals und eines Bitzeitgenerators zeigt, der. gemäß der Erfindung-mit-dem Empfänger verbunden ist·..

In der. zeichnung kennzeichnet S₀ den Eingang eines Datenempfängers DR zur Demodulation und Decodierung von differentiell vieiiphasenmodulierten Signalen. Dieser Eingang ist mit dem einen Eingang von zwei Produktmodulatoren PI bzw. I^;2 und mit des erstes?, von . zwei in Reihe geschalteten Verzögerungseleiaenten D1 und 1)2 verbunden, die jeweils eine Verzögerung aufweisen, welche der hai-. ■beri.Signalelementlänge entspricht,, dvh* der.Länge entspreebena der Dauer des Signals für die ^v/ei-Bit-Kombina-uioii. Der Ausgang des Elementes D2 ist mit dem anderen Eingang des Produktmodula-■tor.s-.P1 über einen Phasenschieber PSI, der die ihase um 45° verschiebt, und mit dem anderen Eingang des Produktmodulators P2 über einen Phasenschieber PS2 verbunden, der die Phase um -45⁰ verschiebt. Die beiden Ausgänge der Produktmodulatoren sind-nit den Eingängen B1 bsw. B2 eines Decoders Dec über'^e ein Tief-.. paßfilter i'i bzw· Έ2 verbunden, wobei der Ausgang des Decoders. ■Dec den Datenausgang U_D des Empfängers bildet, an welchem Signale entsprechend den empfangenen Binäraeiciieii erhalten werden«,

009884/1^23

BAD ORIGINAL

Die Punktion des bis jetzt beschriebenen Empfängers wird auf einfache V/eise anhand einer Ausführungsform erklärt. Es wird angenommen, daß die Binärzeicheri gemäß dem folgenden Oodo übertragen werden:

Die Bit-Kombination OO entspricht einer Phasenverschiebung um 0° Ii it Qi η ti it ti 9ü°

η · H /JQ ti is π ti _C^o⁰

In den beiden Produktmodulatoren P1 und P2 wird das tatsächliche Eingangssignal mit dem vorangegangenen Eingangssignal M multipliziert, welches um 45° baw. -4-5° phasenverschoben wurde. Damit werden die folgenden Ausdrücke für die Ausgangssignale der I;odulatoren erhalten:

P1: sinCcJt + n· 4 ■*■ m 4) sin («t + η · 4 + 4- ) : sin(«t + η · £ + m ^) sin (at + η · ^ - ητ )

wobei t die Seit,w die V/inkelfrequenz der Trägerfrequenz, η die Phasenlage des vorangegangenen Eingangssignals und m die Phasenverschiebung des aktuellen .'Signals in bezug auf das vorangegangene Signal kennzeichnen, d*h» m zeigt an„ welche Bit-Kombination empfangen wurde. Wenn die I-mltiplikation in beiden oben angegebenen Ausdrücken durchgeführt wird«, wird das folgende Ergebnis erhalten:

PI: -«/cos (m ■% - tt) - c"os(2«t + η « u + E2s «f/cos (in 4j + ft-) - cos(2ai* + η» ίΓ -j-

In diesen Ausdrücken wird das zweite Glied mit &θτ hohen Frequenz von den Filtern 1Λ bzw- 12 abgeschnitten, und SigBale mit der

BAD ORiGfWAL

folgenden Polarität werden an den Eingängen B1 und B2 erhalten:

m BI B2

0 (entspricht der Bit-Kombination 00) + +

-1 ( " ■ " if

Demnach bewirkt jede Bit-Kombination eine bestimmte Eingangssignal-Polaritätskombination am Decoder Dec, der im Prinzip nur. eine abwechselnde Verbindung der Eingänge mit dem Ausgang U-^ durchzuführen braucht. Um die am Ausgang des Decoders erhaltenen signale im richtigen Moment auszulesen, d.h. vorzugsweise in der Litte des Zeitraumes, in dem ein Signal erhalten wird, ist jedoch ein Signal notwendig, welches diese Momente anzeigt. Es wurde schon erwähnt, daß es nicht sehr geeignet ist, die Polarität sänderungen der Eingänge B1 und B2 zur Erzeugung dieses Signals zu verwenden, da ein aus einer Anzahl wiederholter gleicher Zwei-Bit-Kombinationen bestehendes Signal, z.B„ das Signal 0101Ö101, konstante Eingangssignale am Decoder hervorruft.

Gemäß der Erfindung wird stattdessen ein Bitzeitgenerator G für diesen Zweck verwendet. Der Generator besteht im wesentlichen aus einer Phasenvergleichsschaltung PD, die z.B. aus einem Produktmodulator P 5 und einem Tiefpaßfilter PJ bestehen kann.. Die Eingänge des Produktmodulators sind mit dem Datensignaleingang Sq bzw· mit dem Verbindungspunkt S^/p zwischen den Verzögerungselementen D1 und D2 verbunden. Es ist zu betonen, daß in einem herkömmlichen Demodulator nur ein Verzögerungselament vorgesehen ist, dessen Verzögerung gleich der Signalalementiänge ist, wobei der Punkt S^yo ei^ne Klemme an diesem VerzÖgerungaelement darstellt. Da die Gesamtverzögerung der Elemente D1 und D2 gleich der Signalelementlänge ist, werden immer zwei Signale mit der gleichen Lage an den beiden Eingängen des Ppoduktmodula-

BAD .009884/1623

tors während der letzten Hälfte Jedes auf den Eingang S_Q gegebenen Signalelements erhalten, während im Gegensatz dasu in der ersten Hälfte des Signalelementes zwei Signale mit verschiedenen Phasenlagen auf den Produktmodulator gegeben werden, das letztere natürlich nur unter der Bedingung, daß eine Phasendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalelementen besteht. Wenn die Eingangssignale des Produktmodulators- PJ die gleiche Phasenlage haben, dann wird keine Gleichkomponente im Ausgangssignal des Modulators erhalten,'wie aus den entsprechenden Ausdrücken für die Produktmodalatoren P1 und P2 hervorgeht, wobei der Gegenteil 'der Fall ist, wenn die Phasenlagen- verschieden sind. Damit wird nach dem Tiefpaßfilter F5 ein Signal erhalten, welches KuIl ist während der letzten Hälfte des empfangenen Signalelementes und in der Segel nicht Hull ist während der ersten Hälfte. Deshalb körnen sxt Hilfe* ά®τ Differenzierschaltung Di Impulse zu Beginn, jedes Sigxiaieiesentes erhalten werden* Demgemäß wird am ZeitSignalausgang IL, ©in Signal erhalten, ait den dia Mosaent© bestimat werden können, su denen der Datensispiaistisgaiig U_1n abzutasten ist_e Um die richtig© Information au erhalten, sollt© dies in der frzitte jedes übertragenen Slgnalelementes geschehen_s wie schon erwähnt wurde« Das _x Abtastsignal wird dann auf einfach© Weise durch Verdopplung der Frequenz des.Zeitsignals, gefolgt von einer Phasenverschiebung des in der i'requens verdoppelten Signals erhalten» Das von der Differenzierschaltung Di erhaltene Signal kann auch sur Steuerung des Schaltens des !©©Oders Dsc verwendet-v?erden, was .-in der Zeichnung angezeigt wird© B®v G©nerator .G kann weiterhin durch eine Schwingkreisschaltung T vervollständigt werden,-d.h_o durch einen Oscillator, dessen Phasenlage durcli die !impulse von der Differenzierschaltung Di gesteuert wirdö lies hat.d@n Vorteil, daS ein Zeitsignal selbst dann ©rfealten wird^ iwnn mehrfach keine Aus gangs signal© ir©m Phasendafeelcfeos³ PB auftTOtSHc, da keine Phasendiff erenss bestellt awiseh©n ein®F Ansafel a«i^>-©iEaisd®r~ folgender·- Eingaögssigaal© mm Esapfänge^j S₀B₀ baiia Eiipfsag ä®s Signals 0000O₉.. Wie vi©3.® aörSg©laas@ii© Signal© den können, d.h. wie lang®

BAD

richtigen Miasenlape ohne Steuerimpulse schwingt, hängt in diene;.. ι«^ιϋ11 von der Stabilität der Schaltung, von ihrem Q-V/ert ab. «Je rtrö^er dieser Wert gewählt wird, uesto langer wird die ihyReniaße beibehalten. Kin großer ^-Wert bedingt jedoch, daß die Aufbaufunktion der Schaltung viel Zeit beansprucht, d.h. es wird viel Zei^ benötirt von dem Moment, v/o mit dem Empfang der Information begonnen wird, bis eine Zeitinformation für eine richCine l/ocodierim·™ erhalten wird. Wenn demnach nur eine »Scuvrinr-Icreisnchaltun:: vorhanden ist, muli hinsichtlich der Wahl den O-wertet· ein hoiupromifi geschlossen werden. Um eine kurze Äufböufunktion zu errraluen und dennoch eine Zeitinformation wahrenu einer proüen kjahl von ausgefallenen Phasenänderungen des i^infianf.;ssi,:nals am iimpfanger au erhalten, ist es .jedoch mcl· "lieh, anstelle der einen Schwinnkreisschaltung i^v z\i/ei in Keihe geschaltete Schwinekreisschaitungen zu verwenden, von denen die eine mit; der Differenaierschaltung Di verbunden ist und einen hohen ,-Wert besitzt und mit ihrem Ausgang an der zweiten ScHwinf-kreiiSschaituiig liegt, die einen beträchtlich niedrigeren w*-i«-ert hat« Üer Ein-.üfl·: der anderen Schwingkreisschaltun^ kann dann über einen Schalter*auch.mit den Eingängen B1 und B2 über uifferenziersclialijungen v'erbisnden werden,■■ wobei der Schalter so gesteuert wird, daii, wenn viährend einer gewissen 2ieit keine lageverschiebunfren an den Mns.ängen B1 und B2 erhalten werden, der Oszillator mit dem niedrigeren Q-Vfert. von dem Oszillator mit äem höheren Q-Werr "gesteuert-.wird· Auf diese V/eise können die Vorteile eines hohen und eines niedrigen Q-Wertes in der Sehwing&reissehaitung kombiniert werden·

Patentanspruch

BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. - 8 Patentanspruch

   Anordnung zum Erzeugen eines Steuersignals beim Auftreten von 1 haceirnderungen in einem Datenempfänrer zum Erapfan{_;en und Dei.-.odulioron oiiiei: diiTerentiell mehrphasenmodulierten Signals, d.h. eines ijirnals, bei dein aie 1hasenlape in bestimmten Interval lon --citiKiert wird und üie Grölie der Phasenänderun£ den In-Γογι..; . ,οη:·1ΐ.';:-αι- des eupfan. enen üiftr.äls besuinr.it, dadurch
   ..ukc;]ii.;;cichnüt, dau die Anordnung eine Ihasenver;:leichsschaluun;- kIij) enth: !it., von der ein ^inf.;an:: mit dem. Eingang des
   i.r.pr;.n -IU¹S (iv) ^und der zw«'ite Eingang reit den Ausyanf (^i/p) üinor ."■ :\A forun.:."r>chaltunr D1) verbunden ist, die mit dem
   i'ii.:i.'.i. i.^v ih'i.nj; verbunden ist und deren Verzögerung etwo rleich der iiülit·- uev. renannten Intervalls ist, wodurch der Ausgangsnifnalvieri· acr i hasenverrleichsschaltunp geändert wird zu
   ht ii.;. ,k»uer. Int-· rvall;" uno das ^tcuersifTial von einer !»il'feonait ·.:!:- (IJi) erhaltt η wird, die nit aera Ausgang der

   f verbunden ist.