DE2152102B1 - UEbertragungssystem mit Regenerativverstaerkern zur UEbertragung von in gleichstromhaltigem Binaercode codierten Digitalsignalen - Google Patents

UEbertragungssystem mit Regenerativverstaerkern zur UEbertragung von in gleichstromhaltigem Binaercode codierten Digitalsignalen

Info

Publication number
DE2152102B1
DE2152102B1 DE19712152102D DE2152102DA DE2152102B1 DE 2152102 B1 DE2152102 B1 DE 2152102B1 DE 19712152102 D DE19712152102 D DE 19712152102D DE 2152102D A DE2152102D A DE 2152102DA DE 2152102 B1 DE2152102 B1 DE 2152102B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
output
input
energy store
comparator
digital signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712152102D
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhold Dipl-Ing Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ADC GmbH
Original Assignee
Krone GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krone GmbH filed Critical Krone GmbH
Publication of DE2152102B1 publication Critical patent/DE2152102B1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/20Repeater circuits; Relay circuits
    • H04L25/24Relay circuits using discharge tubes or semiconductor devices
    • H04L25/242Relay circuits using discharge tubes or semiconductor devices with retiming
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/06Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection
    • H04L25/061Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection providing hard decisions only; arrangements for tracking or suppressing unwanted low frequency components, e.g. removal of dc offset
    • H04L25/063Setting decision thresholds using feedback techniques only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem zur Übertragung von in gleichstromhaltigem Binärcode codierten Digitalsignalen, mit mindestens einem zwischen den einzelnen Abschnitten der tSbertragungsstrecke befindlichen Regeneratiwerstärker für die Regeneration der störungsbehafteten Digitalsignale, wobei die Regenerativverstärker je eine Einrichtung zur Gleichstrom-Wiederherstellung sowie einen Amplituden- und Zeitregenerator einschließlich einem Vergleicher mit einer Schwelle aufweisen, der einerseits einen dem Digitalsignal zugeordneten Eingang und andererseits einen Takteingang für ein zu den Einzelimpulsen des Digitalsignals synchrones Taktsignal hat.
  • Die Digitalsignale werden normalerweise aus Analogsignalen wie Sprachsignalen, Meßwertsignalen od. dgl. gewonnen, da die Übertragung von Digitalsignalen störungsfreier als von Analogsignalen vorgenommen werden kann. Dabei wird das Analogsignal zunächst entsprechend dem Abtasttheorem abgetastet.
  • Für die Übertragung der Abtastwerte sind bereits verschiedene Verfahren oder Modulationsarten bekannt.
  • Ein erstes Verfahren ist die Pulsamplitudenmodulation (PAM), bei der man die Amplituden von Impulsen gleich groß macht wie die Amplituden der Abtastwerte. Ein zweites Verfahren ist die Pulsphasenmodulation (PPM), bei der man die zeitliche Lage (Phase) der Impulse proportional zur Größe der Abtastwerte verändert.
  • Eine dritte Möglichkeit ist die Modulation der Impulsdauer, Pulsdauermodulation (PDM). Dabei wird die Dauer der Impulse proportional zur Amplitude der Abtastwerte moduliert.
  • Weit verbreitet ist die Pulscodemodulation (PCM) (vgl. B. M. Oliver, J. R. Pierce, C. E. Shannon, The Philosophy of PCM, Proc. IRE, November 1948).
  • Bei diesem Modulationsverfahren wird ein Analogsignal zunächst einer Pulsamplitudenmodulation unterzogen.
  • Die so gewonnenen Abtastwerte des Analogsignals werden anschließend quantisiert und nacheinander einem Codierer in Form eines Analog-Digital-Wandlers zugeführt. Durch den Codierer wird jedem quantisierten Abtastwert ein Codewort zugeordnet, das aus einer Folge einer bestimmten Anzahl von Codesymbolen besteht, die im (einfachsten) Fall des Binärcodes zwei verschiedene Spannungs- oder Stromzustände (z. B. Spannungen H U und U in F i g. 1 a), die üblicherweise »0«- und »1«-Einzelimpulse genannt werden und zusammen das Digitalsignal bilden. Da die Codesymbole dann nur zwei verschiedene Zustände annehmen können, bezeichnet man diese Art der Codierung als Binärcode (vgl. den Binärcodierer in Fig. 2).
  • Das Digitalsignal wird dann in einen Sender (vgl.
  • F i g. 2) eingespeist und über eine tÇbertragungsstrecke zu einem Empfänger übertragen. Die Übertragungsstrecke kann z. B. ein elektrisches Kabel, eine Funkverbindung od. dgl. sein.
  • Nach Durchlaufen der Obertragungsstrecke wird das vom Empfänger empfangene Digitalsignal in ein Analogsignal decodiert, das bei idealer Übertragung dem senderseitigen Analogsignal entspricht.
  • Bei der Übertragung des Digitalsignals durch die Übertragungsstrecke wird jedoch das Digitalsignal durch in die Ubertragungsstrecke von außen eindringende Störsignale verfälscht, die Fremdstörungen genannt werden.
  • Daneben gibt es sogenannte Eigenstörungen, die z. B. dadurch entstehen, daß die Einzelimpulse des Digitalsignals sich gegenseitig beeinflussen, indem sie sich teilweise überlappen.
  • Um trotz der Störungen zu gewährleisten, daß das vom Sender des Übertragungssystems in die Übertragungsstrecke abgegebene Digitalsignal hinsichtlich seiner Amplitude und zeitlichen Lage im wesentlichen unverändert die Übertragungsstrecke durchläuft, sind bekanntlich in der Übertragungsstrecke in gewissen Abständen Regenerativverstärker (vgl. F i g. 2) eingeschaltet, die das Digitalsignal bezüglich seiner Form und seiner zeitlichen Lage »regenerieren«.
  • Eine schwerwiegende Art von Eigenstörungen, die die fehlerfreie Übertragung von im Binärcode codierten Digitalsignalen sogar ohne die Einwirkung von Fremdstörungen unmöglich macht, resultiert daraus, daß die Kopplung des Digitalsignals vom Sender bzw.
  • von einem der Regenerativverstärker auf die einzelnen Abschnitte der Übertragungsstrecke im allgemeinen nicht galvanisch, sondern kapazitiv oder induktiv (mittels eines Übertragers) vorgenommen wird.
  • Infolge dieser Kopplung fällt die Amplitude insbesondere der »1«-Impulse des Digitalsignals (vgl.
  • Strichlinien in F i g. 1 a) zeitlich etwas ab. Wenn mehrere » 1 «-Impulse unmittelbar, d. h. ohne zwischenliegende » 0 «-Impulse, aufeinanderfolgen, kann es also vorkommen, daß die Amplitude des oder der letzten »l«-Impulse unter die Amplitudenschwelle AS (vgl. F i g. 1 a) der Regenerativverstärker gefallen ist, so daß diese »1«-Impulse als »0«-Impulse regeneriert werden. Dieser Effekt ist als Null-Linienwanderung aus der Telegraphie bekannt. Die Null-Linienwanderung kann auch dahingehend verstanden werden, daß das im Binärcode vorliegende Digitalsignal einen hohen Gleichstromgehalt, also eine starke Leistungs-Fourierkomponente der Frequenz Null hat, so daß bei der Übertragung von Digitalsignalen ohne Übertragungsmöglichkeit für die Frequenz Null die die Komponente mit der Frequenz Null betreffende beträchtliche Information verlorengeht.
  • Die bekannten Regeneratiwerstärker (vgl. F i g. 3) haben am Eingang ein Empfangsfilter 201 (vgl. zum Beispiel M. R. Aa r o n, PCM-Transmission in the Exchange Plant, Bell System Techn. Journal, Januar 1962, S. 101, 102), um das empfangene Digitalsignal, das auf der Ubertragungsstrecke starken Dämpfungs-und Phasenverzerrungen unterworfen ist, von den Verzerrungen zu befreien, Fremdstörungen zu unterdrücken sowie die Einzelimpulse des Digitalsignals so umzuformen, daß sie sich gegenseitig nicht wesentlich beeinflussen.
  • An das Empfangsfilter schließt sich ein eine Amplitudenschwelle aufweisender Amplitudenregenerator202 des Regenerativverstärkers an. Mit Hilfe des Regeneratiwerstärkers ist es möglich, diejenigen Störungen zu eliminieren, die die bestimmte Amplitudenschwelle (AS in Fig. 1 a mit der Spannung 0) der Regeneratiwerstärker nicht überschreiten.
  • Die so amplitudenregenerierten Einzelimpulse müssen ab und zu (d. h. nicht in jedem, sondern in jedem n-ten Regeneratiwerstärker des tSbertragungssystems, wobei n von der Länge der einzelnen Abschnitte der Übertragungsstrecke abhängt) in einem Zeitregenerator 204 bezüglich ihrer zeitlichen Lage regeneriert werden, da die Flanken der Einzelimpulse infolge von Ungenauigkeiten bei der Entzerrung und der Überlagerung von Störungen nicht definiert sind.
  • Zu diesem Zweck wird z. B. (vgl. M. R. Aaron, a. a. 0.) aus dem empfangenen Digitalsignal am Ausgang des Empfangsfilters 201 in einer Taktaussiebungseinrichtung 203 (vgl. F i g. 3) ein Taktsignal gewonnen, dessen Einzelimpulse mit der Folge der Einzelimpulse des empfangenen Digitalsignals synchronisiert sind. Diese Taktsignal-Einzelimpulse tasten die amplitudenregenerierten Digitalsignal-Einzelimpulse in ihrer Mitte ab. Trifft im Zeitregenerator in Form einer Koinzidenzschaltung ein Einzelimpuls des Taktsignals mit einem amplitudenregenerierten Einzelimpuls des Digitalsignals zusammen, so entsteht ein neuer Digitalsignal-Einzelimpuls, der auch bezüglich seiner zeitlichen Lage regeneriert ist und auf den nächsten Abschnitt der Übertragungsstrecke ausgesandt wird. Anstatt mit dem Ausgang des Empfangsfilters kann die Taktaussiebungseinrichtung auch mit dem Ausgang des Amplituden- bzw. Zeitregenerators verbunden sein (vgl. M. R. Aaron, a. a. O., S. 104).
  • Theoretisch kann man auf diese Weise beliebig lange Übertragungsstrecken vorsehen, ohne daß die Störungen immer größer werden. Darin ist der entscheidende Vorteil von t Übertragungssystemen zur Übertragung von Digitalsignalen gegenüber Übertragungssystemen zur Übertragung von Analogsignalen zu sehen. Wegen der Amplitudenschwelle der Regenerativverstärker müssen beim Binärcode die » 1 «-Einzelimpulse des Digitalsignals bei der Übertragung von Regenerativverstärker zu Regenerativverstärker oberhalb dieser Amplitudenschwelle bleiben, da sie sonst fehlerhaft als »O«-Impulse regeneriert werden.
  • Vor allem die Eigenstörung in Form von Null-Linienwanderung bei im Binärcode codiertem Digitalsignal hat dazu geführt, die binärcodierten Codeworte am Ausgang des Binärcodierers vor der Einspeisung in die Übertragungsstrecke in Codeworte eines höherwertigen Codes umzucodieren, bei dem die Codeworte aus drei- oder vierwertigen Codesymbolen bestehen, während beim Binärcode die Codesymbole nur zweiwertig sind. Die Codesymbole bzw.
  • Einzelimpulse des Digitalsignals können in diesem Fall also drei oder vier verschiedene Zustände einnehmen, so daß man von einem Ternär- oder Quaternärcode spricht. Als Beispiele für bekannte Ternärcodes sind in Fig. lb und 1 c der Bipolarcode und der Dipulscode gezeigt.
  • Durch die Verwendung eines Ternär- oder Quaternärcodes an Stelle des Binärcodes erreicht man zur Vermeidung der Null-Linienwanderung die gewünschte Gleichstromfreiheit des Digitalsignals, wenn man die Redundanz dieser Codes gegenüber dem gleichstromhaltigen oder redundanzfreien Binärcode ausnutzt und nur solche Folgen von Codesymbolen zuläßt, deren Gleichstromanteile sich im Mittel aufheben bzw. konstant sind.
  • Der Übergang vom redundanzfreien Binärcode auf höherwertige Codes erfordert jedoch den Einsatz sowohl eines sende- als auch empfangsseitigen Signalumcodierers, ist also technisch aufwendig; außerdem ist vor allem der Amplituden- und Zeitregenerator in den Regenerativverstärkern mit höherwertigen Codes komplizierter als bei einem Regeneratiwerstärker für im Binärcode codiertes Digitalsignal.
  • Ohne Signalumcodierung kommt man dagegen aus, wenn eine Einrichtung zur Gleichstrom-Wiederherstellung in den Regenerativverstärkern vorgesehen ist. Eine bekannte derartige Einrichtung ist in der Monographie W. R. Bennett, J. R. Davey, Data Transmission, McGraw Hill Book Comp., 1965, S. 274, 275, angegeben. Bei dieser unter dem Namen »quantisierte Rückkopplung« bekannten Gleichstrom-Wiederherstellung (vgl. F i g. 4 a) werden die durch die Abtrennung der niederfrequenten Anteile (speziell des Gleichstroms) des Digital-Signalspektrums entstehenden Verzerrungen kompensiert, in- dem vom regenerierten Ausgangssignal c des Regenerativverstärkers, also am Ausgang des Amplituden- und Zeitregenerators 402, ein Teil d über einen Rückkopplungszweig 403 mit einem Kompensationsfilter 404 abgeleitet und dem Ausgangssignal a des (in F i g. 4 a nicht gezeigten) Empfangsfilters über einen linearen Summationsverstärker 401 additiv so überlagert wird, daß das Summensignal b näherungsweise frei von Null-Linienschwankungen ist.
  • Diese bekannte Gleichstrom-Wiederherstellung besitzt folgende Nachteile: 1. Entscheidend für die Genauigkeit der Arbeitsweise ist vor allem das Kompensationsfilter 404 im Rückkopplungszweig 403; seine tJbertragungsfunktion muß sehr sorgfältig der Hochpaßcharakteristik des den Regenerativverstärker an den vorhergehenden Übertragungsstreckenabschnitt ankoppelnden Übertragers (bzw. zweier Übertrager in Kaskade) angepaßt sein. Da der Rückkopplungszweig 403 eine Verzögerung von T/2 (T Codesymboldauer) einführt, wird das Kompensationssignal dem Digitalsignal erst T/2 nach dessen Beginn überlagert, so daß das Kompensationsfilter 404 erst ab diesem Zeitpunkt tatsächlich wirkt.
  • 2. Es wird der lineare Summationsverstärker 401 benötigt, von dem ein Eingang galvanisch mit dem Ausgang des Kompensationsfilters 404 und der Ausgang ebenfalls galvanisch mit dem Eingang des Amplituden- und Zeitregenerators 402 verbunden ist, wodurch Gleichstromschwankungen seines Arbeitspunktes direkt in die Amplitudenentscheidung des Amplituden- und Zeitgenerators 402 eingehen. Da außerdem der Summationsverstärker 401 im linearen Teil seiner Kennlinie arbeiten soll, muß ständig (auch bei fehlendem Digitalsignal) ein entsprechender Ruhestrom fließen, was wegen der damit verbundenen Leistungsaufnahme unerwünscht ist.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Üb ertragungssystem der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Nachteile der durch Bennett und D av e y bekannten Gleichstrom-Wiederherstellung vermieden werden, indem aufwendige Kompensationsfilter und Summationsverstärker weggelassen sind.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Übertragungssystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Eingang jedes Regenerativverstärkers über einen Energiespeicher mit dem Eingang des Vergleichers verbunden ist; daß der Vergleicher das Ausgangssignal des Energiespeichers in den Zeitpunkten des größten Abstands von seiner Schwelle periodisch mittels des Taktsignals abtastet und dabei amplitudenmäßig mit seiner Schwelle vergleicht; daß der Energiespeicher so bemessen ist, daß er die Amplitudendifferenz zwischen den Momentanamplituden des Digitalsignals und dem Ausgangssignal des Energiespeichers bis zum nächsten Abtastzeitpunkt speichert; daß der Vergleicher für den Fall, daß das Ausgangssignal des Energiespeichers größer als seine Schwelle ist, an seinem ersten Ausgang einen Impuls abgibt, der über einen ersten Rückkopplungszweig einen ersten Schalter schließt und über diesen den Ausgang des Energiespeichers im Abtastzeitpunkt mit einer Quelle positiven Sollpotentials verbindet, während er für den Fall, daß das Ausgangssignal des Energiespeichers in den Abtastzeitpunkten kleiner als seine Schwelle ist, an seinem zweiten Ausgang einen Impuls abgibt, der über einen zweiten Rückkopplungszweig einen zweiten Schalter schließt und über diesen den Ausgang des Energiespeichers im Abtastzeitpunkt mit einer Quelle negativen Sollpotentials verbindet, wobei die Sollpotentiale betragsmäßig im wesentlichen gleich der Maximalamplitude eines Einzelimpulses des Digitalsignals sind; und daß die Ausgänge des Vergleichers außerdem je an einem der beiden Eingänge eines RS-Flipflops angeschlossen sind, dessen Ausgang das regenerierte Digitalsignal aussendet.
  • Das positive und negative Sollpotential sind also betragsmäßig gleich groß, wobei der doppelte Betrag vorzugsweise gleich der Maximalamplitude eines (»1«-)Einzelimpulses des Digitalsignals gewählt wird, zuzüglich eventuell vorhandener Spannungsabfälle an den Schaltern. Grundsätzlich reicht es aber aus, daß der Sollpotentialbetrag oberhalb der Schwelle des Vergleichers liegt. Die Schwelle des Vergleichers halbiert den Sollpotentialbereich, d. h. ist gleich Null.
  • Die erfindungsgemäß verwendete Gleichstrom-Wiederherstellung arbeitet rein digital, indem die Korrektur des mit der Null-Linienwanderung behafteten Digitalsignals über das Schließen der Schalter und das dadurch bewirkte Beaufschlagen mit dem Sollpotential sowohl zeit- als auch amplitudendiskret erfolgt. An Stelle des Kompensationsfilters nach Bennett und Davey (vgl. Fig. 4a) ist durch das Zusammenwirken des Energiespeichers mit den Schaltern ein Halteglied vorgesehen, das die durch die Frequenzcharakteristik der Übertrager verlorengegangenen Anteile des Digitalsignals über eine Treppenkurve approximiert. Die erfindungsgemäße Gleichstrom-Wiederherstellung arbeitet äußerst leistungsaufnahmearm, da nur für die Dauer der Abtastzeitpunkte Strom von den Sollpotentialquellen fließt.
  • Man kommt mit einem einzigen Regeneratiwerstärker aus, wenn das Digitalsignal z. B. aus einem Datenspeicher über eine induktiv gekoppelte Leseeinrichtung erfaßt und zu einem Rechner weitergeleitet wird. In diesem Fall muß ebenfalls der durch die induktive Kopplung verlorengegangene Gleichstromanteil wiederhergestellt werden.
  • Jeder Regenerativverstärker bildet eine für sich abgeschlossene Einheit dadurch, daß in an sich bekannter Weise der Eingang jedes Regenerativverstärkers an eine Taktaussiebungseinrichtung angeschlossen ist, die aus dem empfangenen Digitalsignal das Taktsignal gewinnt.
  • Damit ist gewährleistet, daß zwischen der Phasenlage der empfangenen Digitalsignale und der Phasenlage des daraus abgeleiteten Taktsignals eine eindeutige Beziehung besteht und Laufzeitschwankungen der Übertragungsleitung im Gegensatz zur Taktversorgung aus einem externen Taktgenerator automatisch ausgeglichen werden.
  • Um einen möglichst großen Abstand zwischen zwei Regenerativverstärkern erzielen zu können, ist es zweckmäßig, daß jeder Regenerativverstärker in an sich bekannter Weise für das ankommende Digitalsignal ein dieses entzerrendes und impulsformendes Empfangsfilter hat.
  • Gleichzeitig wird damit eine optimale Unterdrückung von Fremd- und Eigenstörungen erzielt.
  • In diesem Fall empfiehlt es sich, daß in an sich bekannter Weise der Ausgang des Empfangsfilters an die Taktaussiebungseinrichtung angeschlossen ist, da das Leistungsspektrum des Empfangsgitter-Ausgangssignals durch nichtlineare Mittel so umgeformt werden kann, daß dann die Taktfrequenz in Form einer diskreten Spektrallinie vorhanden ist.
  • Ein besonders einfach aufgebauter getasteter Vergleicher ergibt sich dadurch, daß der Vergleicher aus zwei hintereinandergeschalteten NAND-Gliedern mit je zwei Eingängen besteht, daß der erste Eingang des ersten NAND-Glieds an den Ausgang des Energiespeichers und der erste Eingang des zweiten NAND-Glieds an den Ausgang des ersten NAND-Glieds angeschlossen ist, daß die zweiten Eingänge beider NAND-Glieder untereinander verbunden den Takteingang bilden und daß der Ausgang des ersten NAND-Glieds mit dem einen Schalter und der Ausgang des zweiten NAND-Glieds mit dem anderen Schalter verbunden ist.
  • Der Aufwand sowie die Leistungsaufnahme werden dadurch weiter verringert, daß der erste Schalter ein pnp-Transistor und der zweite Schalter ein npn-Transistor ist, daß der Emitter des ersten Transistors mit der Quelle positiven Sollpotentials und der Emitter des zweiten Transistors mit Erdpotential beaufschlagt ist, und daß die Ausgänge der beiden NAND-Glieder jeweils mit der Basis der Transistoren verbunden sind, wobei nach dem Ausgang des zweiten NAND-Glieds noch ein NICHT-Glied zwischengeschaltet ist.
  • Ferner ist es vorteilhaft, daß der Energiespeicher ein Kondensator ist.
  • Auf diese Weise wird jegliche galvanische Kopplung zwischen dem Empfangsfilter einerseits und dem Amplituden- und Zeitregenerator andererseits vermieden, weshalb Arbeitspunktschwankungen des Empfangsfllter-Verstärkers nicht in die Entscheidung des Amplituden- und Zeitregenerators mit eingehen.
  • Auch hier ist der schaltungstechnische Aufwand äußerst gering.
  • Zur Regenerierung des verzerrten Eingangssignals auch bezüglich der Impulsform empfiehlt es sich, daß das RS-Flipflop aus zwei weiteren NAND-Gliedern mit je zwei Eingängen besteht, von denen die ersten Eingänge an die Ausgänge des Vergleichers angeschlossen sind, während der zweite Eingang jeweils mit dem Ausgang des anderen NAND-Glieds verbunden ist.
  • Dies ist möglich, weil der Vergleicher so geformte Ausgangsimpulse liefert, daß sie direkt zur Ansteuerung eines derartigen Flipflops geeignet sind.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 a, lb, 1 c Beispiele für gleiche Digitalsignale, die in Binärcode (F i g. 1 a) und zwei Ternärcodes (F i g. 1 b und 1 c) codiert sind, F i g. 2 das Blockschaltbild eines an sich bekannten Obertragungssystems, F i g. 3 das Prinzipschaltbild eines an sich bekannten Regenerativverstärkers, Fig. 4a das Blockschaltbild der durch B ennett und Davey bekanntgewordenen Einrichtung zur Gleichstrom-Wiederherstellung, Fig. 4 b ein Impulsdiagramm zu Fig. 4 a, F i g. 5 a das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstrom-Wiederherstellung in einem Regenerativverstärker, Fig. 5b ein Impulsdiagramm zu Fig. 5 a, F i g. 6 a eine zweckmäßige genauere Ausbildung des Ausführungsbeispiels von F i g. 5 a und F i g. 6 b ein Impulsdiagramm zu F i g. 6 a.
  • Fig. la bis 1 c, 2, 4 a, 4b sind bereits erläutert worden.
  • F i g. 5 a zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gleichstrom-Wiederherstellung in einem Regenerativverstärker.
  • 504 bedeutet den Eingang der Einrichtung, der, falls kein Empfangsfilter wie 201 in Fig. 3 vorhanden ist, gleich dem Eingang des Regenerativverstärkers ist. Unmittelbar auf den Eingang 504 folgt ein Energiespeicher 503, der z. B. ein Kondensator oder eine Induktivität sein kann, wie noch genauer erläutert werden wird.
  • Der Ausgang des Energiespeichers 503 ist zunächst an einen (ersten) Eingang 502 eines Vergleichers (Komparators) 506 mit einer Schwelle Us angeschlossen, dem an einem weiteren Takteingang 505 ein Taktsignal T* zugeführt wird, das aus einer Taktaussiebungseinrichtung wie 203 in Fig. 3 oder aus irgendeiner externen Taktsignalquelle stammen kann, die z. B. allen Regenerativverstärkern eines hub er tragungssystems gemeinsam ist.
  • Der Vergleicher 506 hat zwei Ausgänge 507 und 508, an die die beiden Eingänge eines RS-Flipflops 511 angeschlossen sind. Der Ausgang512 des RS-Flipflops 511 stellt gleichzeitig den Ausgang des Regenerativverstärkers dar. Der Vergleicher 506 und das RS-Flipflop 511 bilden zusammen den Amplituden- und Zeitregenerator 501, der eine Zusammenfassung des Amplitudenregenerators 202 und des Zeitregenerators 204 in F i g. 3 ist.
  • Die Ausgänge 507 und 508 des Vergleichers 506 sind über Leitungen 509 bzw. 510 jeweils an den Steuereingang eines Schalters Sl bzw. 5, angeschlossen. Die SchalterS, und S2 sind mit einer Quelle positiven Sollpotentials + UO bzw. negativen Sollpotentials - U0 verbunden, das sie bei Ansteuerung über die Ausgänge 507 bzw. 508 des Vergleichers 506 durch Schließen an den Ausgang des Energiespeichers 503 legen, so daß alternativ diese Sollpotentiale dem Ausgangssignal U2 des Energiespeichers 503 überlagert werden.
  • Die im Ausführungsbeispiel von F i g. 5 a auftretenden Signale sind im einzelnen in F i g. 5 b gezeigt.
  • Die genaue Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels von F i g. 5 a soll jetzt unter Zuhilfenahme von Fig. 5b erläutert werden: Das Digitalsignal U, gelangt über den Energiespeicher 503 als Signal U, zum Eingang 502 des Vergleichers 506, wo es periodisch in äquidistanten Abtastzeitpunkten t, t +,... mit der Frequenz des Taktsignals T* am Takteingang 505 des Vergleichers 506 abgetastet wird. Die Abtastzeitpunkte tv, tv +i...
  • sind so gewählt, daß das Signal U, seinen maximalen Abstand von der Schwelle Us des Vergleichers 506 hat. In den Abtastzeitpunkten führt der Vergleicher 506 einen Vergleich zwischen einerseits einem Eingangssignal U2 (t) = U, (t) - A U (t) und seiner Schwellenspannung Us durch. Für U2 (4) Us entsteht am Vergleicherausgang 507 ein Nadelimpuls S(tv), durch den der Schalters geschlossen und dadurch der Energiespeicher 503 für die Dauer A t eines Taktimpulses mit dem positiven Sollpotential + Un beaufschlagt wird. Die Differenzspannung A U (t) zwischen der Momentanamplitude U,(t,) und + UO wird dann im Energiespeicher 503 bis zum nächsten Abtastzeitpunkt 4+1 gespeichert.
  • Falls das Signal U2 (tv) in den Abtastzeitpunkten tv unter der Schwelle Us des Vergleichers 506 liegt, erfolgt über einen Impuls R (tv) am anderen Ausgang 508 des Vergleichers 506 eine »Festklemmung« auf das negative Sollpotential - U0. In diesem Fall nimmt der Energiespeicher 503 die Differenzspannung zwischen - U, einerseits und U,(t,) andererseits auf.
  • Aus den Impulsen S (t) und R (t) erfolgt über das Flipflop 511 dann die Regenerierung in ein NRZ (»non-returnto-zero«)-Digitalsignal Q (t) im Binärcode, d. h., die Dauer T der Einzelimpulse des Digitalsignals ist gleich dem Kehrwert der Taktfrequenz.
  • Dadurch wird eine minimale Bandbreite des Digitalsignals gewährleistet, so daß die tJbertragungsstreckenabschnitte (z. B. Kabel) ebenfalls nur eine geringe Bandbreite benötigen.
  • Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels von F i g. 5 a kann abstrakter folgendermaßen erklärt werden: Wie bereits eingangs ausgeführt wurde, hat das Phänomen der Null-Linienwanderung infolge mangelnder Gleichstromübertragung bei der Kopplung der Regeneratiwerstärker an die tJbertragungsstreckenabschnitte zufolge, daß (vgl. F i g. 1 a) bei ununterbrochenem Auftreten hintereinander von mehreren gleichartigen Einzelimpulsen im Digitalsignal das am Eingang des Amplituden- und Zeitregenerators jedes Regeneratiwerstärkers anliegende tatsächliche Signal den in F i g. 1 a gezeigten Strichlinien-Verl auf hat. Die Gleichstrom-Wiederherstellung bezweckt also, den durch das Fehlen des Gleichstromanteils bedingten Abfall des Digitalsignalpegels im Laufe der Zeit rückgängig zu machen, also den Digitalsignalpegel möglichst in seinem ursprünglichen Abstand von der Amplitudenschwelle AS des Amplituden- und Zeitregenerators und damit des gesamten Regenerativverstärkers zu erhalten.
  • In F i g. 5 b ist zunächst ein von einem Übertragungsstreckenabschnitt kommendes Digitalsignal U, (t) (strichliniiert dargestellt) zu sehen, das ebenfalls einen Abfall des Signalpegels zeigt. Es geht nun darum, diesen Pegel abfall in Grenzen zu halten. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem periodisch entsprechend der Frequenz des Taktsignals das positive bzw. negative Sollpotential +UO bzw. - U0 an den Ausgang des Energiespeichers 503 angelegt wird, so daß die Differenz zwischen dem positiven bzw. negativen Sollpotential + UO bzw. - U, und dem am Eingang 504 des Energiespeichers 503 angelegten Digitalsignal U, (t) gespeichert wird und sich dem Signal U1 (t) überlagert.
  • Damit wird in allen Abtastpunkten tv, t,,,... eine Kompensation des momentanen Pegel abfalls von U, (t) vorgenommen, d. h. »der Gleichstromanteil wiedergewonnen«. Dabei sind die Sollpotentiale + UO und - U, betragsmäßig gleichgroß, wobei 2 UO gleich der Maximalamplitude eines »1«-Einzelimpulses des Digitalsignals U, (t) gewählt wird, zuzüglich ventuell vorhandener Spannungsabfälle an den Schaltern 5, und 52. Die Schwelle Us halbiert den Soll-Potentialbereich 2 UO, d. h. Us = 0.
  • Eine detaillierte Ausführung des Blockschaltbildes von Fig. 5a ist in Fig. 6a gezeigt. In Fig. 6a sind die Blöcke von F i g. 5 a in Strichlinie eingezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern. Im einzelnen bedeuten in Fig. 6 a C einen Kondensator, T, und T2 je einen als Schalter betriebenen Transistor, G,, G2, G2, G4NAND-Glieder, während mit I ein NICHT-Glied bezeichnet ist. Außerdem sind den Transistoren T, und T2 je zwei ohmsche Widerstände R11, R,2 bzw. Rof, R22 zugeordnet.
  • Der zweite Eingang der beiden NAND-Glieder G, und G2 wird jeweils mit dem Taktsignal T* beaufschlagt. Der Transistor T, ist vom pnp-, der Transistor T2 vom npn-Leitfähigkeitstyp; der Emitter des Transistors T, ist an das positive Spannungspotential +UO gelegt, der Emitter des Transistors T2 dagegen an Erdpotential (- U0 e 0). Die beiden Widerstände R,, und R,2 bzw. R2l und R22 bilden jeweils einen Spannungsteiler, um eine zu starke Übersteuerung der beiden Transistoren zu vermeiden.
  • Die Wirkungsweise der Schaltung von Fig. 6a ist wie folgt (vgl. F i g. 6 b): U2(t#)= U1(t#) - #U(t#) sei zu Beginn des Abtastzeitpunktes t# größer als die Schwelle(nspannung) Us des NAND-Glieds G,, so daß an dessen Ausgang ein ImpulsS'(t) entsteht, dessen Verknüpfung mit dem Taktimpuls T* (tv) jedoch keinen Impuls R' (t) am Ausgang des NAND-Glieds G2 bewirkt. Der Impuls 5' (4) schaltet die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T, und damit auch dessen Kollektor-Emitter-Strecke durch und legt so den Kondensator C an das Potential + U0. Für die Spannungsänderung des Kondensators C gilt jetzt: #U(>t#) # U1 (tV) - U0 = U2 U2(t#) + #U(t#) - U0, d. h., die Differenzspannung d U beträgt #U(>t#) = U2(t#) - U0.
  • A U wird bis zum nächsten Abtastzeitpunkt t#+1 gespeichert, da sich der Kondensator C zwischen zwei Abtastzeitpunkten 4 und 4+, nicht entladen kann (das NAND-Glied G, ist gesperrt).
  • Falls zu Beginn des nächsten Abtastzeitpunktes tv+l jedoch U2 U2(t#+1)>Us + 1) U5 ist, erzeugt der Takt T*(t#+1) zusammen mit dem Ausgangssignal des NAND-GliedsGl einen Impuls R'(t#+1), der im NICHT-Gliedl zu einem positiven Impuls negiert wird und den Transistor T2 durchsehaltet. Der KondensatorC wird an das Massepotential gelegt; die Differenzspannung beträgt jetzt #U(>t#+1) = U2(t#+1) - 0 und wird bis zum nächsten Abtastpunkt (4+2) gehalten usw.

Claims (8)

  1. Patentansprüche: 1. Übertragungssystem zur Übertragung von in gleichstromhaltigem Binärcode codierten Digitalsignalen, mit mindestens einem zwischen den einzelnen Abschnitten der Übertragungsstrecke befindlichen Regenerativverstärker für die Regeneration der störungsbehafteten Digitalsignale, wobei die Regenerativverstärker je eine Einrichtung zur Gleichstrom-Wiederherstellung sowie einen Amplituden- und Zeitregenerator einschließlich einem Vergleicher mit einer Schwelle aufweisen, der einerseits einen dem Digitalsignal zugeordneten Eingang und andererseits einen Takteingang für ein zu den Einzelimpulsen des Digitalsignals synchrones Taktsignal hat, da du r c h g e -kennzeichnet, daß der Eingang (504) jedes Regenerativverstärkers über einen Energiespeicher(503) mit dem Eingang(502) des Vergleichers (506) verbunden ist; daß der Vergleicher (506) das Ausgangssignal (U9) des Energiespeichers (503) in den Zeitpunkten(t,) des größten Abstands von seiner Schwelle (Us) periodisch mittels des Taktsignals (T*) abtastet und dabei amplitudenmäßig mit seiner Schwelle (U5) vergleicht; daß der Energiespeicher (503) so bemessen ist, daß er die Amplitudendifferenz zwischen den Momentanamplituden des Digitalsignals (U1) und dem Ausgangssignal (U2) des Energiespeichers (503) bis zum nächsten Abtastzeitpunkt (tv + i) speichert; daß der Vergleicher (506) für den Fall, daß das Ausgangssignal (U2) des Energiespeichers (503) größer als seine Schwelle (Us) ist, an seinem ersten Ausgang (507) einen Impuls (S[tv]) abgibt, der über einen ersten Rückkopplungszweig (509) einen ersten Schalter (sol) schließt und über diesen den Ausgang des Energiespeichers (503) im Abtastzeitpunkt (tv) mit einer Quelle positiven Sollpotentials (+ U0) verbindet, während er für den Fall, daß das Ausgangssignal (U2) des Energiespeichers (503) in den Abtastzeitpunkten (tv) kleiner als seine Schwelle (U5) ist, an seinem zweiten Ausgang (508) einen Impuls (R[tV]) abgibt, der über einen zweiten Rückkopplungszweig (510) einen zweiten Schalter (S.2) schließt und über diesen den Ausgang des Energiespeichers (503) im Abtastzeitpunkt (t.) mit einer Quelle negativen Sollpotentials (- U0) verbindet, wobei die Sollpotentiale betragsmäßig im wesentlichen gleich der Maximal amplitude eines Einzelimpulses des Digitalsignals (Ul) sind; und daß die Ausgänge (507, 508) des Vergleichers (506) außerdem je an einem der beiden Eingänge eines RS-Flipflops (511) angeschlossen sind, dessen Ausgang (512) das regenerierte Digitalsignal (Q) aussendet (F i g. 5 a, 5b).
  2. 2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Eingang jedes Regenerativverstärkers an eine Taktaussiebungseinrichtung angeschlossen ist, die aus dem empfangenen Digitalsignal das Taktsignal gewinnt.
  3. 3. Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regenerativverstärker in an sich bekannter Weise für das ankommende Digitalsignal ein dieses entzerrendes und impulsformendes Empfangsfilter hat.
  4. 4. Übertragungssystem nach Anspruch 3 mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Ausgang des Empfangsfilters an die Taktaussiebungseinrichtung angeschlossen ist.
  5. 5. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (506) aus zwei hintereinandergeschalteten NAND-Gliedern(Gl, G9) mit je zwei Eingängen besteht, daß der erste Eingang des ersten NAND-Glieds (Gl) an den Ausgang des Energiespeichers (503) und der erste Eingang des zweiten NAND-Glieds (G2) an den Ausgang des ersten NAND-Glieds (G1) angeschlossen ist, daß die zweiten Eingänge beider NAND-Glieder untereinander verbunden den Takteingang (505) bilden und daß der Ausgang des ersten NAND-Glieds (Gl) mit dem einen Schalter (Sl) und der Ausgang des zweiten NAND-Glieds (G9) mit dem anderen Schalter (S2) verbunden ist (F i g. 6 a).
  6. 6. Übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (S1) ein pnp-Transistor (Tl) und der zweite Schalter (S2) ein npn-Transistor (T2) ist, daß der Emitter des ersten Transistors (T1) mit der Quelle positiven Sollpotentials (+ U0) und der Emitter des zweiten Transistors(T2) mit Erdpotential beaufschlagt ist und daß die Ausgänge der beiden NAND-Glieder (G1, G2) jeweils mit der Basis der Transistoren verbunden sind, wobei nach dem Ausgang des zweiten NAND-Glieds (G.,) noch ein NICHT-Glied (I) zwischengeschaltet ist (Fig. 6a).
  7. 7. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (503) ein Kondensator (C) ist (F i g. 6 a).
  8. 8. Übertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das RS-Flipflop (511) aus zwei weiteren NAND-Gliedem (G3, G4) mit je zwei Eingängen besteht, von denen die ersten Eingänge an die Ausgänge des Vergleichers (506) angeschlossen sind, während der zweite Eingang jeweils mit dem Ausgang des anderen NAND-Glieds (G4, G,) verbunden ist (F i g. 6 a).
DE19712152102D 1971-10-19 1971-10-19 UEbertragungssystem mit Regenerativverstaerkern zur UEbertragung von in gleichstromhaltigem Binaercode codierten Digitalsignalen Pending DE2152102B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2152102 1971-10-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2152102B1 true DE2152102B1 (de) 1973-01-18

Family

ID=5822799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19712152102D Pending DE2152102B1 (de) 1971-10-19 1971-10-19 UEbertragungssystem mit Regenerativverstaerkern zur UEbertragung von in gleichstromhaltigem Binaercode codierten Digitalsignalen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2152102B1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0555723A2 (de) * 1992-02-08 1993-08-18 Alcatel N.V. Verfahren und Schaltungsanordnung zum Regenerieren verzerrter und gestörter Digitalsignale in Nachrichtenübertragungsanlagen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0555723A2 (de) * 1992-02-08 1993-08-18 Alcatel N.V. Verfahren und Schaltungsanordnung zum Regenerieren verzerrter und gestörter Digitalsignale in Nachrichtenübertragungsanlagen
EP0555723A3 (en) * 1992-02-08 1994-11-30 Alcatel Nv Method and circuit arrangement for regenerating distorted and noisy digital signals in a communications system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1154831B (de) Anordnung zur Regenerierung einer ein Taktsignal enthaltenden bipolaren Impulsfolge unter Verwendung von Impulsuebertragungsverfahren nach Art der Pulskodemodulation
DE2624622C3 (de) Übertragungssystem zur Signalübertragung mittels diskreter Ausgangswerte in Zeitquantisierung und einer mindestens dreiwertigen Amplitudenquantisierung
CH626204A5 (de)
DE2713443A1 (de) Analog-digital-wandler, der ein pulsdichtemoduliertes ausgangssignal liefert
DE2242550C3 (de) Elektrische Codier- und Decodiervorrichtung zur Optimierung der Übertragung von impulscodierten Daten
DE1762829A1 (de) Selbsteinstellender Analog-Digitalwandler
DE887057C (de) Schaltungsanordnung zum Empfang amplitudenmodulierter Signale in Traegerstromtelegraphiesystemen
DE2021381A1 (de) Nachrichtenuebertragungsvorrichtung
DE2152102B1 (de) UEbertragungssystem mit Regenerativverstaerkern zur UEbertragung von in gleichstromhaltigem Binaercode codierten Digitalsignalen
DE3633768A1 (de) Verfahren und anordnung zur erzeugung eines mittelwertfreien binaeren signals
DE2522307A1 (de) Schaltungsanordnung zur regenerierung von telegraphiesignalen
EP0022558B1 (de) Schaltungsanordnung zur Amplitudenregelung bei einer automatischen adaptiven, zeitlichen Entzerrung der Nachschwinger eines mindestens dreipegeligen Basisbandsignals
DE1276716C2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer mit drei verschiedenen Pegelwerten auftretenden Signalfolge in eine entsprechende, mit zwei verschiedenen Pegelwerten auftretende Signalfolge
DE2833267C2 (de) Verfahren und Anordnung zur Regenerierung eines n-stufigen digitalen Signals
DE2808008C3 (de) Schneller Amplitudenentscheider für digitale Signale
DE2736522C2 (de) Schaltungsanordnung zum Obertragen von Daten
DE2043144A1 (de) Digitale Ubertragungsstrecke mit Re generativverstarkern
DE2147114A1 (de) Uebertragungssystem mit regenerativverstaerkern zur uebertragung von in ternaercode codierten digitalsignalen
DE1762525C (de) Nichtlinearer Gry-Codierer mit stückweise linearer Kompression
DE1909412A1 (de) UEbertragungssystem fuer mehrpegelige digitale Signale
DE1202324B (de) Impulsuebertragungssystem zur UEbertragung von Impulsen mit diskreten Amplitudenwerten mit Massnahmen zu deren Regenerierung
DE2148993C3 (de) Prüfende Schaltungsanordnung mit einer Uberlagerungseinheit zur Entzerrung verzerrter Eingangssignale
DE1909412C (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Übertragen von digitalen Signalen
DE932560C (de) Nachrichten-UEbertragungssystem mit Permutations-Kodegruppen
DE2454989C3 (de) Schaltungsanordnung zur Entzerrung eines Datensignals

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Publication of the examined application without previous publication of unexamined application