DE2139404B2 - Verfahren zur Synchronisierung - Google Patents
Verfahren zur SynchronisierungInfo
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
- H04L7/033—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
- H04L7/0331—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop with a digital phase-locked loop [PLL] processing binary samples, e.g. add/subtract logic for correction of receiver clock
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Description
bO
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Synchronisierung der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge
eines Datenempfängers auf die Impulsfolge eines Datensenders.
Aus der DE-AS 11 48 584 ist ein Verfahren bekannt,
bei dem die Verschiebung der Phase zwischen dem Datenschritt und der Referenzfrequenz ohne Mittelung
in einem Schritt durchgeführt wird. Dadurch ergibt sich ein vergleichsweise hoher statistischer Phasenjitter des
rückgewonnenen Taktes.
Aus der DE-OS 15 37 031 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Kreuzkorrelation zwischen einem
Taktschritt und dem Referenztakt vorgenommen wird. Die Integrationsdauer entspricht dabei einer Schrittlänge.
Das hierbei gewonnene Regelsignal stellt jeweils ein Maß für die Phasenverschiebung dieses einen Taktschrittes
gegenüber dem bezogenen Referenztakt dar. Das Verfahren ermittelt also auf eine besondere Weise
die Phasenverschiebung jeden Zeichenschnttes gegenüber dem Referenztakt und stellt dabei sofort die Phase
des Referenztaktes nach. Insofern unterscheidet sich dieses Verfahren von dem oben genannten nur durch die
Art der Messung der Phasenverschiebung.
Da der Datenempfänger in der Regel seinerseits wieder an einen Datensender angeschlossen ist, kann
man davon ausgehen, daß ihm aus einem Oszillator des eigenen Senders eine Impulsfolge zur Verfügung steht,
die recht genau mit der Impulsfolge des ankommenden Datenstroms übereinstimmt.
In der Regel ergibt sich daher zunächst das Problem der Phasensynchronisierung der örtlich erzeugten
Impulsfolge auf die Impulsfolge des ankommenden Datenstromes.
Stand dtir Technik ist es, derartige Phasensynchronisierungen
durch eine Phasenregelschleife (»phase-lokked-loop«),
in der sich ein spannungsgesteuerter Oszillator befindet, vorzunehmen. Die Genauigkeit, mit
der die Synchronisierung erreicht wird — und damit die Anfälligkeit gegen Frequenzschwankungen durch Rauschen,
das dem Datenstrom überlagert ist — hängt ausschließlich von dem in der Regelscheife, nach dem
Modulator, verwendeten Tiefpaß ab, dessen Bandbreite gleichzeitig die Zeit bis zur völligen Synchronisierung
bestimmt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Synchronisierzeit verhältnismäßig lang ist, wenn
eine nur geringe Phasenabweichung zugelassen werden kann.
Ein von J. Swoboda beschriebenes Verfahren (»Ein Vorschlag zur Taktsynchronisierung bei Datenübertragung«,
AEU 22/1968/, 11, 509-513) umgeht diesen Nachteil teilweise, indem die Regelung der Phasenlage
zwischen der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge und der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes dann
vorgenommen wird, wenn ie mehrmals hintereinander in derselben Richtung angestoßen wird. Es wird dabei
gezeigt, daß eine unerwünschte, zufällige Phasenverschiebung der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge, die
durch eine Übertragungsstörung verursacht wird, mit hinreichender Sicherheit vermieden werden kann,
obwohl die maximale Regelgeschwindigkeit nicht verringert wird. Allerdings wird dabei unabhängig von
der Größe der Phasenverschiebung zwischen der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge und der Impulsfolge des
ankommenden Datenstroms, die Phase der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge nur um einen festen
Betrag nachgestellt. Es sind also, bei der Erstsynchronisierung, in der Regel mehrere solcher Phasennachstellungen
erforderlich, bis der völlige Synchronismus erreicht ist.
Diesen Nachteil zu umgehen ist das Ziel der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß zunächst jede zwischen den einzelnen Datenbits und den einzelnen Impulsen der
Abtastimpulsfolge auftretende Phasenverschiebung ein-
zein gemessen wird, daß danach aus einer vorgegebenen
Anzahl solcher aufeinanderfolgender Messungen eine mittlere Phasenverschiebung ermittelt wird und daß
anschließend die Phase der Abtastimpulsf alge um einen
der mittleren Phasenverschiebung entsprechenden einzigen Schritt nachgestellt wird.
Zur Erläuterung der Erfindung wird zunächst davon ausgegangen, daß die Frequenzen der örtlich erzeugten
Abtastimpulsfolge und der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes gleich sind, eine Einschränkung, die
später wieder aufgegeben wird.
In F i g. 1 ist das Prinzipschaltbild der Erfindung angegeben. Die zwischen den positiven Flanken der
Impulsfolge des ankommenden Datenstromes a und der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge b auftretende
Phasenverschiebung wird in der Phasenmeßeinheit t mit Bezug auf a gemessen und der Mittelwert über n3
solcher Messungen gebildet Nach diesen /J3 Messungen wird die mittlere Phasenverschiebung <pm einem Phasenschieber
2 zugeführt, in dem die aus der Frequenz & gewonnene örtlich erzeugte Abtastimpulsfolge b in der
Zeit bis zum Auftreten einer nächsten Flanke um g)n
entgegengesetzt zur ursprünglichen Phasenverschiebung, verschoben wird. Die Anzahl der für die
Mittelwertbildung von ψ herangezogenen Einzelmessungen hängt ab von dem Verhältnis, um das die auf dem
Datenübertragungsweg aufgetretenen stochastischen Flankenversetzungen — gegenüber der ursprünglichen
Impulsfolge des ankommenden Datenstromes — im Empfänger reduziert werden sollen.
Die Phasenverschiebung läßt sich besonders eini'ach und schnell durchführen, wenn die örtlich erzeugte
Abtastimpulsfolge aus einer, wesentlich höherfrequenten, Oszillatorfrequenz ώι über einen als Frequenzteiler
ausgebildeten Ringzähler gewonnen wird. Es braucht hier nämlich nur, wenn die Phasenschiebeinformation
<p„, vorliegt, das Teilerverhältnis /?2 für einen Umlauf um
den Faktor M - '"Λ geändert zu werden (mit
<p,„>0
wenn die örtlich erzeugte Abtastimpulsfolge der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes nacheilt).
Bei unveränderbarem Teilerverhältnis wird die Phasenverschiebung erreicht, indem bei positivem ψη, dem
Teiler zusätzlich zur Oszillatorfrequenz '"-' · n2 Impulse
zugeführt werden, bzw. bei negativem φ,,, aus dem Oszillator '"'■· ni Impulse unterdrückt werden.
Um die Meßzeit zu verkürzen, wird, in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung, sowohl die Vorder- als
auch die Rückflanke der Datenimpulse zur Messung der Phasenverschiebung herangezogen. In Verbindung mit
dem Impulsdiagramm in F i g. 2 ergibt sich dann die Prinzipschaltung nach F i g. 3.
Sind die Frequenzen der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge und der Impulsfolge des ankommenden
Datenstromes geringfügig verschieden, dann bewirkt der entstehende Schlupf nach der Anfangssynchronisierung
eine sich ständig vergrößernde Phasenverschiebung. Ist die mittlere Phasenverschiebung ipm (bei
vorgeschriebenen /J3 Messungen) so groß geworden,
daß sie die kleinstmögliche Phasenverschiebung, φΠΗΠ,
die der Phasenschieber 2 durchführen kann, überschreitet, dann wird dieser Frequenzschlupf durch eine
Phasenverschiebung der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge wieder ausgeglichen. Dieser Frequenzschlupf
kann Werte bis '"-"" annehmen, ohne daß die, innerhalb
ψπιίη genaue Phasensynchronisierung in Mitliedenschaft
gezogen wird (/= Datenbitrate).
Fig.4 zeigt eine beispielhafte Anordnung zur
Phasensynchronisierung. Die zwischen den positiven
Flai.ken a der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes
und der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge b auftretende Phasenverschiebung wird mittels einer
Frequenz fn=n2 ■ fn (fn ist die Frequenz der örtlich
erzeugten Abtastimpulsfolge b) ausgezählt. Die jeweils
ίο auftretende positive oder negative Phasenverschiebung
wird dann in dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler Zi aufsummiert Durch /12 ist dabei die Genauigkeit, mit der
die Phasenverschiebung gemessen werden kann, festgelegt Soll der Mittelwert über k Messungen genommen
werden, um den Rauscheinfluß um den Faktor j/i"zu
verringern (Zähler Z3), dann ist bei einer 1-0-Folge des
Datenstromes die mittlere Phasenverschiebung zwischen der Impulsfolge des ankommenden Datenstrornes
und der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge
Dieser Mittelwert wird durch den Zähler Z4 gebildet
Stimmen die beiden Frequenzen der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes und der örtlich erzeugten
Abtastimpulsfolge genügend genau überein, so daß sich während der Zeit, in der die Mittelung vorgenommen
wird, durch die Frequenzdifferenz keine nennenswerte
jo zusätzliche Phasenverschiebung ergibt, dann ist φ,,, bis
auf einen durch Rauschen verursachenden Störanteil genau der Phasenunterschied zwischen den beiden
Takten. Mit dem durch Z4 gewonnenen Phasenunterschied (pm wird durch Unterdrücken oder zusätzliches
j5 Einfügen von Impulsen am Frequenzteiler Z, kurzzeitig
das Teilverhältnis verändert und somit am Ausgang von Z5 eine Phasenverschiebung der örtlich erzeugten
Abtastimpulsfolge b erreicht
In bestimmten Fällen kann es notwendig sein, auch bei starken Rauschstörungen einen vorgeschriebenen
Flankenjitter, der sic^ durch ständige Neueinstellen der
Phase ergeben kann, einzuhalten ohne die Schnelligkeit der Einphasung zu beeinflussen. Hier wird mit einem
zunächst kleinen Wert von Jt (k=4 ...8) eine »Grob-Einphasung«
durchgeführt, deren Genauigkeit durch überlagertes Rauschen etwas beeinträchtigt ist Nach
dieser ersten Einphasung wird der Wert von k so vergrößert, daß er der geforderten Synchronisiergenauigkeit
entspricht. Die Zähler Z3 und Z4 sind dann
entsprechend dem neuen Wert umzustellen. Der Zähler Zi muß in seiner Größe schon von vornherein dem
größten vorkommenden Wert von k angepaßt sein.
In der Praxis stimmen die örtlich erzeugten Abtastimpulsfolgen und die Impulsfolgen des ankommenden
Datenstromes in ihren Bitraten nicht beliebig genau überein. Die im Laufe der Zeit sich dadurch
einstellende Phasenverschiebung wird durch die Phasensynchronisierschaltung immer wieder ausgeglichen,
sofern die Impulsfolge des ankommenden Datenstromes nicht über längere Zeit unterbrochen ist oder keine
Zeichenwechsel aufweist.
Muß jedoch mit längeren Unterbrechungen gerechnet werden und ist der Frequenzunterschied zwischen
dem Oszillator zur Erzeugung der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes und dem Oszillator zur
Erzeugung der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge so groß, daß während dieser Unterbrechung der Synchronismus
zwischen der Iirmulsfolee des ankommenden
Datenstromes und der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge verloren geht, dann ist es vorteilhaft, nach der
Phasensynchronisierung auch die Frequenz der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge zu regeln (F i g. 5). Zu
diesem Zweck werden in einem weiteren Speicher k' mittlere Phasenverschiebungen φηυ aufsummiert (beginnend
nach der Phasensynchronisierung), so daß
Vm = 2 + 'Σ'/.ιι/ ·
worin η das Frequenzverhältnis zwischen der Oszillatorfrequenz
zur Erzeugung der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge und der Impulsfolge des ankommenden
Datenstromes ist. Mißt man bei der Aufsummierung der k' Phasenverschiebung
<pmj die dabei verstreichende
Zeit to, dann kann die Frequenzabweichung, um die der Oszillator zur Erzeugung der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge
nachgestellt werden muß, ermittelt werden. Es ist sinnvoll, diese Oszillatorfrequenz stufenweise um
den am nächsten bei Af liegenden Wert zu verstellen. Die neue Oszillatorfrequenz bleibt nun so lange
erhalten, bis eine weitere Frequenzabweichung Af auftritt, die größer als der halbe Abstand zwischen zwei
benachbarten Oszillatorfrequenzeinstellungen ist.
Die Anzahl k' der aufsummierten Phasenverschiebung q>n,j hängt einmal davon ab, wie gut eini überlagerte Störung eliminiert werden soll. Zun anderen wird mit steigendem k der Einfluß des von φ, herrührenden Quantisierfehlers geringer (q>m ist di< nächst kleinere — oder größere — ganze Zahl von
Die Anzahl k' der aufsummierten Phasenverschiebung q>n,j hängt einmal davon ab, wie gut eini überlagerte Störung eliminiert werden soll. Zun anderen wird mit steigendem k der Einfluß des von φ, herrührenden Quantisierfehlers geringer (q>m ist di< nächst kleinere — oder größere — ganze Zahl von
Zwischen der gesamten Phasenverschiebung φ',,,, die während einer Zeit t0 aufgetreten ist und der
Frequenzdifferenz Af zwischen dem Oszillator zur Erzeugung der Impulsfolge des ankommenden Datenstromes
und dem Oszillator zur Erzeugung der örtlich : erzeugten Abtastimpulsfolge gilt die Beziehung
ϊΣν,-
ίο wobei <p, selbst wieder auf die ganzen Werte vor
beschränkt ist). Nimmt man an, daß durch di
Frequenznachregelung eine genügend gute Überein Stimmung zwischen den beiden Oszillatorfrequenzei
erreicht werden kann, die Frequenzabweichung also nu durch den von der Quantisierung herrührenden Fehle
bei der Messung von φ',,, bedingt ist, dann ergibt sich
k' >
20
2 A: · /i · H2 ' a
worin ti die Zeit ist, innerhalb der sich die Flanke de
örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge um einen Betraf a · T verschoben haben soll, π das Frequenzteiler
hältnis und n2 die Anzahl der Stufen ist, in die eil
Datenbit mit der Breite 7= -.-.- zur Messung de
Phasenverschiebung unterteilt wird. Der Faktor 2 in Nenner ergibt sich bei statistischer Folge von Bits mi
der Wertigkeit »0« und »1« im Datenstrom. Be Übertragung quaternär codierter Daten entfällt diese
Faktor, wenn die Synchronisierung mit Hilfe de Flanken der quatemären Zeichen durchgeführt wird (i
k, η, Π2 und fp beziehen sich dann auf den quaternärei
Datenimpuls).
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen und Aufrechterhalten des Gleichlaufs zwischen einem Datensender und
einem Datenempfänger durch Nachstellen der Phasenlage einer örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge
aufgrund eines Vergleichs derselben mit der Phasenlage der eintreffenden Datenbits in Datenflbertragungsanlagen,
dadurch ge kennzeichnet, daß zunächst jede zwischen den einzelnen Datenbits und den einzelnen Impulsen der
Abtastimpulsfolge auftretende Phasenverschiebung (φ,) einzeln gemessen wird, daß danach aus einer
vorgegebenen Anzahl (^solcher aufeinanderfolgen- ι s der Messungen eine mittlere Phasenverschiebung
(g>m) ermittelt wird und daß anschließend dis Phase
df.r Abtastimpulsfolge um einen der mittleren Phasenverschiebung (g>m) entsprechenden einzigen
Schritt nachgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Phasenverschiebung (g>m),
um die der Empfängertakt nachgeregelt wird, quantisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 2ri
gekennzeichnet, daß die mittlere Phasenverschiebung (<pm) durch einmalige, d. h. nur einen Umlauf
dauernde Veränderung des Teilerverhältnisses des Frequenzteilers, mittels dessen die örtlich erzeugte
Abtastimpulsfolge aus einer höherfrequenten Oszillatorfrequenz gewonnen wird, vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei festem Teilerverhältnis (V22) des
Frequenzteilers, mittels dessen die örtlich erzeugte Abtastimpulsfolge aus einer höherfrequenten Oszil- r>
latorfrequenz (fo) gewonnen wird, die mittlere Phasenverschiebung (<pm) durch zusätzliches Einfügen
von '"' ■ /Ό Impulsen bei nacheilender Phasenlage
der örtlich erzeugten Abtastimpulffolge gegenüber den Datenbits oder durch Unterdrücken von
I'" · fo Impulsen des Oszillatortaktes bei voreilender
Phasenlage der örtlich erzeugten Abtastimpulsfolge gegenüber den Datenbits vorgenommen wird. γ,
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere jt'solcher Mittelwerte (φ,,, ι bis
φ,,,*') zu einer Gesamtphasenverschiebung (<p'm)
aufsummiert werden, die Zeit (to), in welcher sich die Gesamtphasenverschiebung (<pm') ereignet, be- w
stimmt wird, aus ίο und q>'m die Frequenzverschiebung
(Af) ermittelt wird, und die Eigenfrequenz des Oszillators zur Erzeugung der örtlich erzeugten
Abtastimpulsfolge um einen möglichst nahe bei Af liegenden Betrag dauerhaft so verändert wird, daß γ,
der Oszillator mit der neuen Frequenz so lange weiterschwingt, bis eine neue Frequenzverschiebung
erfolgt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712139404 DE2139404C3 (de) | 1971-08-06 | 1971-08-06 | Verfahren zur Synchronisierung |
AU44977/72A AU464103B2 (en) | 1971-08-06 | 1972-07-26 | Synchronising method and arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712139404 DE2139404C3 (de) | 1971-08-06 | 1971-08-06 | Verfahren zur Synchronisierung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2139404A1 DE2139404A1 (de) | 1973-02-15 |
DE2139404B2 true DE2139404B2 (de) | 1980-03-06 |
DE2139404C3 DE2139404C3 (de) | 1980-12-04 |
Family
ID=5815978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712139404 Expired DE2139404C3 (de) | 1971-08-06 | 1971-08-06 | Verfahren zur Synchronisierung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU464103B2 (de) |
DE (1) | DE2139404C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3234576A1 (de) * | 1982-09-17 | 1984-03-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Digitaler phasenregelkreis zur synchronisierung beim empfang binaerer signale |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2548814B1 (fr) * | 1983-07-04 | 1986-05-02 | Thomson Csf | Procede et dispositif de remise en forme d'un signal de lecture de donnees enregistrees sur disque optique |
NL8303563A (nl) * | 1983-10-17 | 1985-05-17 | Philips Nv | Inrichting voor het weergeven van digitale informatie via een overdrachtsmedium. |
JPS61222072A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-10-02 | Sharp Corp | デイジタル磁気記録再生装置 |
-
1971
- 1971-08-06 DE DE19712139404 patent/DE2139404C3/de not_active Expired
-
1972
- 1972-07-26 AU AU44977/72A patent/AU464103B2/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3234576A1 (de) * | 1982-09-17 | 1984-03-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Digitaler phasenregelkreis zur synchronisierung beim empfang binaerer signale |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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AU464103B2 (en) | 1975-08-14 |
DE2139404C3 (de) | 1980-12-04 |
DE2139404A1 (de) | 1973-02-15 |
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