DE2106750C3

DE2106750C3 - Circuit arrangement for synchronizing the time function generated at the receiving end with the received signal in time function multiplex transmission systems

Info

Publication number: DE2106750C3
Application number: DE19712106750
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl.-Ing. 7911 Ay Herold; Karl-Heinz Dipl.-Ing. 7900 Ulm Solda
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1971-02-12
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2106750B2; DE2106750A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Synchronisieren der empfangsseitig erzeugten Zeit· funktion mit dem Empfangssignal in Zeitfunktionenmultiplex-Übertragungsanlagen, bei der in einem Korrelationsnetzwerk das Empfangssigna] mit der in einem Adreßgenerator erzeugten Zeitfunktion verglichen wird und bei der aus dem Phasenvergleich eine proportionale Spannung abgeleitet wird, die zur Regelung des die Taktfrequenz der Zeitfunktion bestimmenden Oszillators ausgenutzt istThe invention relates to a circuit arrangement for Synchronization of the time function generated at the receiving end with the received signal in time function multiplex transmission systems, in which the received signal in a correlation network is with that in one Address generator generated time function is compared and in the phase comparison a proportional voltage is derived, which is used to regulate the clock frequency of the time function determining oscillator is exploited

Bei den bekannten Zeitfunktionenmultiplex-Übertragungsanlagen (J. W. Schwartz: »Modulation Techniques for Multiple Access to a Hard-Limiting Satellite Repeater«, Proc. IEEE Vol. 54 No. 5 May 1966, S. 763—776) erfolgt der gleichzeitige Nachrichtenaus* tausch zwischen mehreren Sende* und Empfangsstationen über einen gemeinsamen Übertragungskanal, der beispielsweise den Transponder eines Nachrichtensatelliten enthalten kann. Die Trägerfrequenzen aller Sender sind gleich oder annähernd gleich und es werden bei allen sendenden Stationen die zu übertragenden digitalen Nachrichten modulo 2 mit einer sich periodisch mit dem Nachrichtentakt wiederholenden, die Adresse der gewünschten Empfangsstation darstellenden Zeitfunktion gemischt Der ausgesendete Träger wird jeweils durch die modulierte Zeitfunktion pliasenumgetastet, so daß das ausgesendete Frequenzspektrum die Bandbreite des Übertragungskanales ausfüllt. Aus diesem Signalgemisch gewinnt der zugeordnete Empfänger durch einen KorrelationsprozeB mit Hilfe der die gleiche Adresse darstellenden Zeitfunktion die für ihnWith the known time function multiplex transmission systems (J. W. Schwartz: Modulation Techniques for Multiple Access to a Hard-Limiting Satellite Repeater «, Proc. IEEE Vol. 54 No. 5 May 1966, pp. 763-776) the simultaneous messages from * Exchange between several sending * and receiving stations via a common transmission channel, the for example, may contain the transponder of a communications satellite. The carrier frequencies of all transmitters are the same or approximately the same and the ones to be transmitted are used for all transmitting stations digital messages modulo 2 with a periodically repeating with the message clock, the Address of the desired receiving station mixed time function representing the transmitted carrier is in each case plias-shift keyed by the modulated time function, so that the transmitted frequency spectrum fills the bandwidth of the transmission channel. The assigned receiver gains from this composite signal by means of a correlation process with the aid of the the same address representing the time function for him bestimmte information. Es benötigt daher jeder Sender und jeder Empfänger einen Adreßgenerator, der die Zeitfunktion liefert. Es ist außerdem für das Zustandekommen dercertain information. Every transmitter therefore needs it and each receiver has an address generator which supplies the time function. It is also responsible for the Verbindung die frequenz- und phasenrichtige Synchronisation beim Empfänger zwischen dem empfangenen und dem beim Empfänger erzeugten Codemuster erforderlich, Die Zeitfunktion besteht aus einer periodischenConnection the frequency and phase correct synchronization at the receiver between the received and the code pattern generated by the recipient is required, The time function consists of a periodic one

to statistischen Zeichenfolge von 0 und 1, deren Periode dem Takt der Nachrichtenfrequenz entspricht Im Korrelatjonsnetzwerk des Empfängers wird die Phasenverschiebung zwischen den beiden Sequenzen Für die Erzeugung einer proportionalen Ausgangsspannungto statistical character string of 0 and 1, the period of which corresponds to the pulse of the message frequency Im Correlation network of the receiver will determine the phase shift between the two sequences for the Generation of a proportional output voltage ausgewertet, die für die Regelung des den Zeitfunktionentakt bestimmenden Oszillators ausgenutzt wird. Die Aurokorrelationsfunktion der beiden Codemuster besitzt die Formevaluated, which is used for the regulation of the time function clock determining oscillator. the The aurocorrelation function of the two code patterns has the form

AKFAKF

tztz

Z(t) -Z(tZ (t) -Z (t

Werden in einer Regelschleife im Empfänger Z(t) undAre in a control loop in the receiver Z (t) and

Z(t+e) miteinander multipliziert und über die Dauer einer Periode (von 11 bis ί 2) aufintegriert, dann ergibt sich bei der Phasenkoinzidenz beider Sequenzen eine Spannungsspitze. Beim Durchführen der Korrelation in zwei getrennten Schaltungen, bei denen die zur Z (t + e) multiplied with one another and integrated over the duration of a period (from 1 1 to ί 2), then a voltage peak results when the two sequences coincide with each other. When performing the correlation in two separate circuits in which the for Multiplikation mit dem Empfangssignal verwendeten Zeitfunktionen um eine Impulsbreite gegeneinander verschoben sind, entstehen in den beiden Schaltungen in der Umgebung der Koinzidenzen mit dem Empfangssignal gegeneinander verschobene Spannungsspitzen.Multiplication with the received signal used Time functions are shifted against each other by a pulse width, arise in the two circuits in in the vicinity of the coincidences with the received signal, voltage peaks shifted from one another.

Durch gegenseitige Subtraktion der beiden Korrelationsfunktionen wird eine S-förmige Kennlinie gebildet deren linearer Teil zur Regelung des Oszillators herangezogen wird. Es bestehen allgemein die Zeitfunktionen aus sehrBy mutually subtracting the two correlation functions, an S-shaped characteristic is formed whose linear part is used to control the oscillator. The time functions generally consist of very vielen Zeichen. Es dauert daher bei kleiner Frequenzdifferenz des empfangsseitigen Taktes .gegenüber dem Empfangssignal verhältnismäßig lange bis eine Koinzidenz feststellbar ist und die Synchronisation herbeigeführt werden kann. Werden dagegen beide Takte sehrmany characters. With a small frequency difference in the clock on the receiving end, it therefore takes longer Received signal for a relatively long time until a coincidence can be determined and synchronization can be brought about. Both bars, on the other hand, become very unterschiedlich gewählt, dann besteht die Gefahr, daß Störsignale die nur kurzzeitig auftretende Koinzidenz verdecken und die Sequenzen übereinander hinweggleiten, ohne daß eine Synchronisation erfolgt Die Gefahr ist desto größer, je mehr Störungen dem Empfangssi-selected differently, there is a risk that interference signals the coincidence, which occurs only briefly cover up and the sequences slide over one another without synchronization taking place The danger is the greater, the more interference to the reception

gnal überlagert sind. Es muß also für die Erreichung der Synchronisation die empfangsseitige Taktfrequenz desto besser dem Empfangssignal angepaßt sein, je größer die Störungen sind, um die Sequenzen genügend langsam gegeneinander laufen zu lassen.gnal are overlaid. So it has to be for the achievement of the Synchronization the receiving-side clock frequency, the better it is to be adapted to the received signal the disturbances are greater to allow the sequences to run against each other slowly enough.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zunächst die Sequenzen möglichst schnell aneinander vorbeilaufen zu lassen, dann aber die Synchronisierung an sich bei möglichst geringen Frequenzabweichungen erfolgen zu lassen, um nach dem Eintritt des Synchronlaufes denThe invention is based on the object of initially allowing the sequences to run past one another as quickly as possible, but then the synchronization itself is performed To allow the smallest possible frequency deviations to occur after the occurrence of synchronous operation

eo Oszillator im Empfänger mittels einer niedrigeneo oscillator in the receiver by means of a low

Regelspannung auf dem Empfangssignal halten zuKeep control voltage on the received signal

können, so daß die Nachricht optimal gewonnen werdencan so that the message can be optimally obtained

kann.can.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß einThe invention is characterized in that a

das Auftreten von Autokorrelationsspitzen feststellender Fangkontrollkreis vorgesehen ist, der beim Auftreten einer ersten Spitze anspricht und bei seinem Ansprechen verzögert um einen, für das Erreichen desthe occurrence of autocorrelation peaks detecting the capture control circuit is provided, which responds when a first peak occurs and when his Response delayed by one for reaching the

linearen Bereiches der Regelkurve entsprechenden Zeitbetrag die Abschaltung der einen beschleunigten Lauf der im Empfänger -erzeugten Zeitfunktion gegenüber dem ßmpfangssignal bewirkenden Festspannung des Oszillators, sowie die Anschaltung der Korrelator-Regelspannung an den Oszillator durchführt The amount of time corresponding to the linear range of the control curve causes the shutdown of the accelerated one Run of the time function generated in the receiver against the ßmpfangssignal causing the fixed voltage of the oscillator, as well as the connection of the correlator control voltage to the oscillator

In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Zeitkreis vorgesehen, der die einen beschleunigten Lauf der Zeitfunktion gegenüber dem Empfangssignal bewirkende Festspannung des Oszillators beim Ausbleiben des Ansprechens des Fangkontrollkreises nach festgesetzter Zeit auf einen einen langsameren Lauf bewirkenden Wert umschaltet.In a further development of the invention, there is a time circuit provided that the an accelerated run of the Time function with respect to the received signal causing the fixed voltage of the oscillator in the absence of the Response of the catch control circuit after a set time to cause a slower run Value toggles.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß eine sehr kurze Synchronisationszeit erreichbar ist Durch die Auftrennung der Regelschleife kann der Oszillator vor der Synchronisation mit einer Spannung beaufschlagt werden, die entsprechend dem Störabstand auf dem Übertragungsweg gerade noch erlaubt ist, so daß sich die Zeitfunktionen mit der größtmöglichen Geschwindigkeit gegeneinander verschieben. Tritt dann die gesuchte Koinzidenz auf, dann bewirkt die Fangkontrolle die Umschaltung auf die aus dem Kor-elator gelieferte Regelspannung, die bei kleiner Abweichung der Oszillatorgrundfrequenz gegenüber dem Empfangssignal für die Aufrechterhaltung des Synchronlaufes niedrig ist Ist dagegen anfangs die gegenseitige Frequenzabweichung der Sequenzen zu groß, so daß keine Koinzidenz aufgefunden wird, so verringert sich selbsttätig die gegenseitige Laufgeschwindigkeit mit Hilfe des die Festspannung des Oszillators umschaltenden Zeitkreises.This has the advantage that a very short synchronization time can be achieved The oscillator can separate the control loop the synchronization with a voltage that corresponds to the signal-to-noise ratio on the Transmission path is just allowed, so that the time functions with the greatest possible speed move against each other. If the coincidence you are looking for then occurs, the catch control is effective the switchover to the control voltage supplied by the cor-elator, which in the event of a small deviation the basic oscillator frequency compared to the received signal to maintain synchronous operation is low If, on the other hand, the mutual frequency deviation of the sequences is initially too large, so that If no coincidence is found, the mutual running speed is automatically reduced as well With the help of the time circuit that switches the fixed voltage of the oscillator.

Die Erfindung wird an Figuren erklärtThe invention is explained using figures

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Aucführungsbeispieles einer Synchronisiereinrichtung für die Zeitfunktion. F i g. 1 shows the block diagram of an exemplary embodiment a synchronization device for the time function.

In Fig.2 sind die Regelspannungskurven eines !Correlators dargestelltIn Fig.2 the control voltage curves are a ! Correlators shown

Bei der in Fig. 1 dargestellten Synchronisiereinrichtung wird das bei E angeschaltete Empfangssignal den beiden Multiplikatoren M1 und M2 zugeführt, wo es mit der im Adreßgenerator G erzeugten Zeitfunktion bzw. mit der um eine Taktlänge verzögerten Zeitfunktion gemischt wird. Die Mischergebnisse werden in denIn the synchronization device shown in FIG. 1, the received signal switched on at E is fed to the two multipliers M 1 and M 2, where it is mixed with the time function generated in the address generator G or with the time function delayed by one clock cycle. The mix results are saved in the

Integratoren /1, /2 über eine Periode aufintegriert, in den Speicherkreisen R1, R 2 gehalten und dann über die Betragsbildner KJ, V2 dem Summierer St zugeführt, indem durch Subtraktion der beiden in Pig,2a und Fig,2b dargestellten Spitzenwerte der Autokorrelationsfunktionen in der Umgebung der Koinzidenz eine gemäß F i g, 2c verlaufende S-förmige Regelspannungskurve entstehtIntegrators / 1, / 2 are integrated over a period, held in the storage circuits R 1, R 2 and then fed to the adder St via the absolute value formers KJ, V2 by subtracting the two peak values of the autocorrelation functions shown in Pig, 2a and 2b In the vicinity of the coincidence there is an S-shaped control voltage curve running according to FIG. 2c

Das Auftreten des ersten Autokorrelationsspitze wird durch die Fangkontrolle FK festgestellt, wonach durch das Tor T2 die Spannungsquelle Q von dem spannungsgeregelten Oszillator VCO abgeschaltet und durch das Tor 7Ί die Regelschleife über den Tiefpaß TP1 und den Summierer 52 geschlossen werden.The occurrence of the first autocorrelation peak is determined by the capture control FK , after which the voltage source Q is switched off by the voltage-controlled oscillator VCO through the gate T2 and the control loop via the low-pass filter TP 1 and the summer 52 are closed by the gate 7Ί.

Die Fangkontrolleinrichtung FK enthält ein Tiefpaßfilter TPZ₁ dessen Bandbreite größer ist als die zu erwartende Frequenzdifferenz zwischen der Taktfrequenz des Empfangssignals und der im Empfänger erzeugten Zeitfunktion, jedoch klein ist gegenüber der Periodizität der Zeitfunktion. Das Maximum der Autokorrelationsfunktion wird durch den Differentiator D festgestellt, dessen Ausgangsspajinurvg beim Auftreten des Maximums durch 0 geht. Der impulsformer JF gibt in diesem Zeitpunkt einen Impuls ab, der nach einer Verzögerung um den Betrag τ/2 in dem Verzögerungsglied V die Torstellungen ändert Diese Verzögerung ist erforderlich um zu gewährleisten, daß der lineare Bereich der Regelkennlinie erreicht istThe capture control device FK contains a low-pass filter TPZ ₁ whose bandwidth is greater than the expected frequency difference between the clock frequency of the received signal and the time function generated in the receiver, but is small compared to the periodicity of the time function. The maximum of the autocorrelation function is determined by the differentiator D , the output spajinurvg of which passes through 0 when the maximum occurs. At this point in time, the pulse shaper JF emits a pulse which, after a delay by the amount τ / 2 in the delay element V, changes the gate positions. This delay is necessary to ensure that the linear range of the control characteristic is reached

Die vor dem Eintritt der ersten Koinzidenz wirksame Steuerspannung der Quelle Q ist manuell oder automatisch in ihrer Größe einstellbar. Die automatische Einstellung ist abhängig von der Größe des Störabstandes auf dem Übertragungsweg. Werden nämlich durch starke Störungen die Koinzidenzen verdeckt so verkleinert falls in vorgeschriebener Zeit keine Koinzidenz festgestellt wurde, die Fangkontrolle über einen hier nicht besonders beschriebenen Zeitkreis ZK die Steuerspannung der Quelle Q auf einen kleineren Wert. Dann wird nämlich die Frequenz des Oszillators VCO der Sollfrequenz des Empfangssignals angenähert so daß die gegenseitige Verschiebung der Sequenzen verlangsamt wird. Es werden dabei die Koinzidenzen wegen ihres langsameren Laufes für die Fangkontrolleinrichtung besser erkennbar. The control voltage of the source Q, which is effective before the occurrence of the first coincidence, can be set manually or automatically in terms of its size. The automatic setting depends on the size of the signal-to-noise ratio on the transmission path. If, in fact, the coincidences are concealed by strong disturbances and so reduced if no coincidence was detected in the prescribed time, the capture control over a time circuit ZK not specifically described here will reduce the control voltage of the source Q to a lower value. The frequency of the oscillator VCO is then approximated to the setpoint frequency of the received signal so that the mutual displacement of the sequences is slowed down. The coincidences are easier to recognize because of their slower course for the catch control device.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentansprüche;Claims;

U Schaltungsanordnung zum Synchronisieren der empfangsseitjg erzeugten Zeitfunktion mit dem Empfangssignal in Zeitfunktionenmultiplex-ÜbertragungsanJagen, bei der in einem Korrelationsnetzwerk das Empfangssignal mit der in einem Adreßgenerator erzeugten Zejtfunktion verglichen wird und bei der aus dem Phasenvergleich eine proportionale Spannung abgeleitet wird, die zur Regelung des die Taktfrequenz der Zeitfunktion bestimmenden Oszillators ausgenutzt ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß ein das Auftreten von Autokorrelationsspitzen feststellender Fangkontrollkreis (FK) vorgesehen ist, der beim Auftreten einer ersten Spitze anspricht und bei seinem Ansprechen verzögert um einen, für das Erreichen des linearen Bereichs der Regelkurve (Fig.2c) entsprechenden Zeitbetrag (r/2) die Abschaltung der einen beschleunigten Lauf der im Empfänger erzeugten Zekiunktion gegenüber dem Empfangssignal bewirkenden Festspannung (Q) des Oszillators (VCO) sowie die Anschaltung der Korrelator-Regelspannung an den Oszillator durchführtCircuit arrangement for synchronizing the time function generated on the receiving side with the received signal in time function multiplex transmission, in which the received signal is compared with the time function generated in an address generator in a correlation network and in which a proportional voltage is derived from the phase comparison, which is used to regulate the clock frequency the oscillator determining the time function is used, characterized in that a capture control circuit (FC) is provided which detects the occurrence of autocorrelation peaks and which responds when a first peak occurs and, when it responds, is delayed by one for reaching the linear range of the control curve (Fig. 2c) corresponding amount of time (r / 2) the shutdown of an accelerated run of the Zekifunktion generated in the receiver against the received signal causing the fixed voltage (Q) of the oscillator (VCO) and the connection of the correlator control voltage to de n oscillator performs

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitkreis (ZK) vorgesehen ist, der die einen beschleunigten Lauf der Zeitfunktion gegenüber dem Empfangssignal bewirkende Festspannung (Q) des Oszillators (VCO) beim Ausbleiben des Ansprechens des Fangkontrollkreises (FK) nach festgesetzter Zeit auf einen einen langsameren Lauf bewirkenden Wert umschaltet2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a time circuit (ZK) is provided, the fixed voltage (Q) of the oscillator (VCO) causing an accelerated run of the time function with respect to the received signal when there is no response of the catch control circuit (FK) according to the set Time switches to a value that causes a slower run