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Verfahren und Anordnung zur Ubertragung pulsförmiger Signale mit einem
Pilotsignal Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ubertragung pulsförmiger
Signale mit einem Pilotsignal, insbesondere einem Pilotsignal zur Bit-Synchronisation
eines pulsmodulierten Signals.
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Beispielsweise Nachrichtenübertragungssysteme für pulsmodulierte Signale,
insbesondere PCM- oder PAM-Signale, erfordern eine genaue Bit-Synchronisation auf
der Empfangsseite zur Erkennung der Impulse sowie deren Amplitude in vorgegebenen
optimalen Zeitpunkten (Abtastzeitpunkte). Zur Durchführung einer Bit-Synchronisation
gibt es eine interne Synchronisation, bei der das Synchronisiersignal vom empfangenen
modulierten Signal abgeleitet wird. Diese interne Synchronisation wird unbrauchbar,
wenn während einer längeren Zeit ein Null-Signalzustand eintritt. Außerdem gibt
es eine externe Synchronisation, bei der ein Pilotsignal mit der halben oder ganzen
Bitfrequenz zusammen mit dem Nutzsignal von der Sendeseite her übertragen wird und
auf der Empfangsseite wiederum vom Nutzsignal abgetrennt wird. Abgesehen davon,
daß das Pilotsignal von den übrigen Signalkomponenten getrennt ist oder am Eingang
des Empfängers unterdrückt wird, ist im allgemeinen Falle eine störende Beeinträchtigung
des Empfangs des Pulssignals unerwünscht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störende empfangsseitige
Beeinflussung des Nutzsignals durch ein ihm beigeordnetes Pilotsignal in einfacher
Weise zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren zur ttbertragung
pulsförmiger Signale mit einem Pilotsignal, insbesondere einem Pilotsignal zur Bit-Synchronisation
eines pulsmodulierten Signals' gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Pilotsignal
mit einer der einfachen oder zweifachen Bitperiode entsprechenden Frequenz dem pulsförmigen
Signal derart überlagert wird, daß die Amplitude des Pilotsignals zum Zeitpunkt
eines auftretenden Impulses durch Null geht.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren soll die Erfindung
im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 die Spektralfunktion
eines pulsmodulierten Signals einschließlich eines Pilotsignals zur Bit-Synchronisation,
Fig. 2 die Zeitfunktion eines modulierten Signals und eines Pilotsignals, Fig. 3
eine sendeseitige Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Diagramm | zeigt über der Frequenz das
Spektrum fs eines in seiner Bandbreite begrenzten pulsmodulierten Signals einschließlich
der Spektrallinie fp einer Pilotsignalschwingung zur Bit-Synchronisation, die sich
im Abtastzeitpunkt unter rechten Winkeln schneidet.
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Die Impulsantwort, deren Amplitudenverlauf durch eine Unsymmetrie
bestimmt ist, und zwar bei der Frequenz fc (Grenzfrequenz), bei der die Amplitude
des Spektrums auf den halben Wert abgesunken ist, geht nach Jedem Zeitintervall
von der
Dauer 1/2 fc durch Null, so daß in idealer Weise zwischen
Impulsen keine gegenseitige Beeinflussung in dem Falle auftritt, daß während Jeder
Periode ein Impuls übertragen wird und seine Amplitude im vorgegebenen optimalen
Zeitpunkt am Empfängereingang erkannt wird.
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Um leicht auf der Empfangsseite eine Bit-Synchronisation herbeizuführen,
ist es sinnvoll, ein Pilotsignal der Frequenz 2 fc von der Sendeseite her zu übertragen
und auf der Empfangsseite nur eine Schwingung der Frequenz 2 fc auszuwerten. In
diesem Falle tritt eine störende Beeinflussung des Nutzsignals bei nachträglicher
Unterdrückung von Schwingungen mit der Frequenz 2 fc am Empfängereingang nicht auf.
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Ist die Frequenz 2 fc hinsichtlich der Ubertragungsbandbreite des
Systems zu groß und daher unwirtschaftlich, so kann die Pilotschwingung mit der
halben Frequenz, das ist fc, für die Bit-Synchronisation herangezogen werden. Es
ist Jedoch äußerst schwierig, die Schwingung der Frequenz fc ohne Verzerrungen zu
erzeugen, mit dem Ziel zu unterdrücken, Beeinträchtigungen von Signalkomponenten
dæ Frequenz fc am Empfängereingang zu vermeiden.
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Insbesondere dann, wenn ein Filter mit einer kleinen Bandbreite verwendet
wird, läßt sich eine Phasenverzerrung im Bereich um die Frequenz fc, die sich in
einer Verzerrung der Wellenform ausdrückt, nicht verhindern. Dies hat zur Folge,
daß gegenseitige Beeinflussungen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen hervorgerufen
werden.
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Um diese vorbeschriebenen Nachteile zu beseitigen, wird gemäß der
Erfindung ein Impulssignal mit einem Pilotsignal
so vereinigt, daß
das Pilotsignal den einwandfreien Empfang eines Impulses nach Zeitlage und Amplitude
nicht beeinträchtigt. In vorteilhafter Weise geschieht die Vereinigung des Pulssignals
mit dem Pilotsignal sendeseitig mit einer solchen gegenseitigen Phasenlage, daß
die Amplitude des Pilotsignals im vorgegebenen optimalen Zeitpunkt eines Impulses
auf der Empfangsseite durch Null geht.
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Insbesondere Fig. 2(a) zeigt ein Beispiel, bei dem ohne Rücksicht
darauf, ob die Schnittpunkte der mit fs bezeichneten Impulsantwort und der mit fp
bezeichneten Pilotsignalschwingung (Frequenz fc) in der gewünschten Weise koinzidieren,
beide Wellenformen vereinigt sind. Hierbei ändert die Amplitude der Pilotsignalschwingung
fp die Höhe des Impulses in den Zeitpunkten to, t+1, t+2 Im Zeitdiagramm der Fig.
2(b) ist nach der Erfindung die Amplitude der Pilotsignalschwingung fp (Frequenz
fc) während der Pulszeitpunkte to, t+1, t+2 ... immer Null. Das Pilotsignal beeinflußt
also hier die Höhe des Impulses nicht.
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Der o.a. Sachzusammenhang läßt sich durch eine Gleichung darstellen.
Unter der Annahme, daß beispielsweise die Pulswellenform unter rechten Winkeln im
Abtastzeitpunkt geschnitten werden soll, ergibt sich
In Gleichung (I) bedeutet Wx = 2 Efx einen Paramter der fallenden Charakteristik
entsprechend Fig. 1, wobei angenommen
wird, daß die fallende Charakteristik
sinusförmig ist.
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Wenn die Pulswellenform, wie oben beschrieben, vorhanden ist, und
das Pilotsignal in der folgenden Phase P (t) = Psin wct (II) oder P ( t) = Psin
2wct zugesetzt ist, dann ergibt sich daß P(t) im Abtastzeitpunkt Null wird und das
Ziel der Erfindung damit erreicht ist.
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Eine Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 3. Das Eingangssignal
1 wird mit Hilfe des vom Bit-Taktgenerator 5 gesteuerten Schalters 2 in das Pulssignal
3 mit der durch den Bit-Taktgenerator vorgegebenen Folgefrequenz umgeformt.
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Das Ausgangssignal des Bit-Taktgenerators 5 wird teilweise in dem
mit 6 bezeichneten Frequenzteiler 1:2 auf die zweifache Periode erhöht. Das am Ausgang
des Frequenzteilers 6 auftretende Signal mit der Frequenz fc wird anschließend dem
Bandfilter 7 geringer Bandbreite zugeführt.
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Das Signal mit der Frequenz ic wird filterausgangsseitig einem regelbaren
Phasenschieber 8 zugeführt, der die Phase des Signals, das das Pilotsignal darstellt,
relativ zum Pulssignal 3 in gewünschter Weise einstellt. Uber den lilagang des Phasenschiebers
8 wird das Pilotsignal mit dem Pulssignal 3 zum resultierenden Signal 4 vereinigt.
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Die Amplitudenformung des Pulssignals kann im Bereich des Pulssignals
3 oder des resultierenden Signals 4 ausgeführt werden. Die Zeitbeziehung zwischen
dem Pulssignal 3 und dem Pilotsignal kann durch Einfügen eines Verzögerungskreises
auf der Pulssignalsseite in Höhe des Phasenschiebers 8 herbeigeführt sein.
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Wenn auch im Vorstehenden das Pilotsignal als Sinuswelle angegeben
ist, so ist die Erfindung hierauf doch nicht beschränkt. Die Erfindung kann in gleicher
Weise für den Fall angewendet werden, daß eine vorgegebene periodische Wellenform,
die sich wie ein Pilotsignal unter rechtem Winkel im Abtastzeitpunkt schneidet,
verwendet wird. Auch kann die Erfindung für andere Zwecke zur Anwendung gelangen,
beispielsweise zur Pegelanzeige und dergl. mehr.
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Insofern das Pilotsignal näherungsweise als B S B anzusehen ist, ist
es möglich, ihm durch Austastung Information hinzuzufügen. Wenn ein Pilotsignal
innerhalb des Nutzbandes oder in der Nachbarschaft des Durchlaßbandes nach Maßgabe
dieser Erfindung einem Pulssignal überlagert wird, kann die Schwierigkeit hinsichtlich
des Auftretens von Wellenformverzerrungen, die bei der Unterdrückung des konventionellen
Pilotsignals am Empfängereingang erzeugt werden, beseitigt werden.
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1 Patentanspruch 4 Figuren