DE2249098C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern infolge Intersymbol-Interferenz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern,

die auf einer Intersymbol-Interferenz bei der Übertragung von Impulscodemodulationssignalen beruhen.

Eines der zu lösenden Hauptprobleme bei der Funk-Pulscodemodulations-(PCM-)Obertragung liegt darin, wie Entscheidungs- oder Auflösungsfeiiler klein gehalten werden können, die beim Empfang aufgrund einer Oberlagerung von Rauschsignalen aus der Atmosphäre, dem Weltraum und technischen Anlagen auf die übertragenen Signale auftreten.

Die Größe dieser Rauschsignale verändert sich mit den Wetterbedvngungen, den Jahreszeiten und der Zeit in einem gewissen Maß oder ganz zufällig, während der Pegel der empfangenen Signale einer kontinuierlichen Veränderung unterworfen ist, die auf Fading, Streuung und Absorptio'n beruht, wodurch sich entsprechend die Entscheidungsfehler-Rate im Übertragungssystem ändert

Abgesehen von diesen auf natürlichen Erscheinungen beruhenden Fehlern ist es bei der Funk-Pulscodemodulations-(PCM-)Übertragung erforderlich, daß uis durch einen Kanal belegte Frequenzband so schmal wie möglich ist Ein begrenzter Frequenzbereich ist in der Praxis wichtig, wobei eine Schwierigkeit jedoch darin liegt daß die Begrenzung eines Frequenzbandes eine Intersymbol-Interferenz hervorrufen kann. Die Intersymbol-Interferenz führt mit gleich großer Wahrscheinlichkeit zu einer vergrößerten Amplitude eines Signals wie zu einer verringerten Amplitude. Die verringerte Amplitude des Signal schmälert den Rauschabstand beim Empfang, wodurch eine größere Entscheidungsfehler-Rate auftritt was für das Übertragungssystem problematisch ist

Um die Zuverlässigkeit einer Funk-Pulscodemodulations-(PCM-)Übertragungseinrichtung zu gewährleisten, ist es deshalb sehr wichtig, die Entscheidungs- oder Auflösungsfehler auszuschließen, indem auf einer Intersymbol-Interferenz beruhende Effekte ausgeschlossen und Fehler des sich im Betrieb befindenden Systems überwacht werden.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eliminierung von Entscheidungs- oder Auflösungsfehlern aufgrund IntersymboMnterferenz anzugeben, wobei irgendein Entscheidungsfehler eines empfangenen Signals erfaßt wird, der dann auftreten kann, wenn dieses der Intersymbol-Interferenz unterliegt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 oder im Patentanspruch 6 angegebenen Mei&male.

Bei der Erfindung werden also die erfaßten Fehler in eine Zähleinrichtung eingespeist, die die Fehler in einer Zeiteinheit zählt, um die Fehlerraste zu messen. Die erfaßten Fehler werden digital korrigiert. Weiterhin ist dabei ein erster Schritt für eine erste Kennzeichnung oder Entscheidung des empfangenen Signals vorgesehen. In einem zweiten Schritt werden die Ergebnisse der ersten Entscheidung in einem Schieberegister mit mehreren Stufen gespeichert. In einem dritten Schritt werden die Ergebnisse der ersten Entscheidung über eine Schaltung mit einer Übertragungskennlinie, die im wesentlichen der Übertragungskennlinie eines Sende- und Empfangssystems entspricht (im folgenden Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung bezeichnet) eingespeist, um dadurch eine Signalform eines Signals in Zeitintervallen außer in Zeitintervallen mit Entscheidungsfehlern zu reproduzieren, wobei diese Signalform der Signalform des empfangenen Signals entspricht. In einem vierten Schritt wird das reproduzierte Signal mit dem empfangenen Signal verglichen. Während eines fünften Schrittes werden die Fehler durch eine zweite Entscheidung der Vergleichsergebnisse erfaßt In einem sechsten Schritt wird ein Impuls erzeugt der den erfaßten Fehlern entspricht In eine/n siebten Schritt wird der Fehler der Ergebnisse der ersten Entscheidung aufgrund des erfaßten Fehlers digital korrigiert Schließlich werden in einem achten Schritt die abhängig von den erfaßten Fehlern erzeugten Impulse in eine ο Zählschaltung eingespeist um dadurch die Fehlerrate zu messen und zu überwachea

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 ein Blockschaltbild mit /r-Stufen der Vorrichtung in Kaskadenschaltung,
F i g. 3a und 3b Signaldiagramme für die Beziehung zwischen dem Signal in einem Zeitabstand und der Intersymbol-Interferenz in einem anderen Zeitabstand, F i g. 4a bis 4j Signale, die an den Ein- und Ausgängen jedes Blocks des in der F i g. 1 dargestellten Blockschaltbildes auftreten,

Fig.5 ein Diagramm mit einem Beispiel des numerischen Wertes der Fehlerrate bei der Entscheidung,

Fig.6 ein Diagramm mit einem Beispiel einer gemessenen Fehlerrate bei der Entscheidung, Fig.7a bis 7k Diagramme mit Filtern, die als Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung benutzt werden, Fig.8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines

Verfahrens, bei dem das empfangene Signal mit einem Signal verglichen wird, das bei einem durch die erste Entscheidung erzeugten Puls-(Impulsfolge) entsteht, wobei der Puls in ein Schieberegister mit mehreren Stufen eingespeist wird, und wobei die Ausgangssignal von jeder Stufe des Schieberegisters bewertet und die bewerteten Werte analog zusammengezählt werden, Fig.9a bis 9j Signale, die von den verschiedenen Teilen der in der Fig.8 dargestellten Blockschaltung abgegeben werden, und

Fig. 10, 11 und 12 Blockschaltbilder einer Vorrichtung für analoge Subtraktion und zweite Entscheidung in einer Schaltung, um die nicht benötigten Impulse unter den Impulsen zu löschen, die durch die zweite Entscheidung erzeugt werden.

Es ist bekannt, daß eine Nachrichtenübertragung mit digitalen Impulsen das Senden und Empfangen am

so Empfangsende von einem Signal einschließt, das durch S(t+ η τ) wiedergegeben wird, wobei f die Zeit, π die Zeitintervallzahl als ganze Zahl zwischen - ■» und + », und τ das Zeitintervall zwischen benachbarten Zeitintervallen angeben. Das Signal S(t) umfaßt (m+\) Signale, d.h. S₀(O, S\(t)... Sm(O, wobei unter diesen diejenigen Signale, die den Empfänger erreicht haben, diskriminiert oder unterschieden werden. Es soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen werden, daß S(t) von S/t) verschieden ist, wenn / ^ j· und daß gilt Soft) = 0.

Es ist üblich, daß das Frequenzband eines Signals in Abhängigkeit vom Zustand der Übertragungsleitung begrenzt ist. Deshalb ist es nicht zu vermeiden, daß S{t) (i äp 0), außer So(t) — 0, von einer unerwünschten Verbreitung des Signalverlaufs begleitet ist, die benachbarte oder selbst entferntere Zeitintervalle beeinflußt. Diese Erscheinung wird Intersymbol-Interferenz genannt und stellt bei der Impulsübertragung ein

ernstes Problem dar.

Der für die Erfassung eines Signals beim Empfänger verwendete Code-Diskriminator hat bekanntlich einen Schwellenwert, mit dem das Eingangssignal für die Code-Entscheidung verglichen wird. Die Intersymbollnlerferenz verringert den Rauschabsland in bezug auf den Schwellenwert, so daß die Fehler bei der Code-Entscheidung anwachsen. Diese Fehlerwahrscheinlichkeit wird Entscheidungs-Fehlerratc genannt und durch y bezeichnet. Die Entscheidungs-Fehlerraiey hängt natürlich nicht nur von den Kennlinien des Code-Diskriminators, sondern auch von der Signalform und der Verteilung der Erzeugungswahrscheinlichkeit des Signals ab.

Es soll nun angenommen werden, daß Signale

S₁. (r + π τ·) + Sj i/ + (η + 1) τ} + S_k \t + (η + 2) t| + S₁ |r + (n + 3) r| + · · ·

entsprechend einer gegebenen Impulsfolge von einem Sender gesendet werden, und daß ein Kennzeichnungsfehler im Zeitpunkt t + (n + 2)r auftritt, so daß Si\t(n + 2)r\ gleich ist zu 5„/i+2)r). Dann werden die dem Ausgangssignal des Diskriminators entsprechenden Signale ausgedrückt durch

S, U + η τ] + Sj {t + (η + 1) τ} + S_n {t + (η + 2) τ} + S₁ )f + ( η + 3) r} + · · ·

(2)

Der Unterschied zwischen den Signalen (1) und (2) ist gegeben durch

S_t \t + {n + 2) τ} - S_n {t + (n + 2) τ} ... (3)

die als einzige Signale ungelöscht bleiben.

Hierauf beruht das erfindungsgemäße Verfahren. Es soll die Intersymbol-lnterferenz ausschließen durch eine erste Entscheidung, d. h. durch eine Entscheidung eines Eingangssignals, durch einen Vergleich des Ergebnisses der ersten Entscheidung mit dem Eingangssignal, durch eine zweite Entscheidung einer Zeitfolge eines Signals, das proportional ist zum Unterschied, der durch den ersten Vergleich erhalten wird, und durch eine Korrektur des Ergebnisses der ersten Entscheidung aufgrund des Ergebnisses der zweiten Entscheidung.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der F i g. 1 näher erläutert. In dieser Figur sind dargestellt ein erster Diskriminator 1 aus einem Differenzverstärker und einem Flipflop, wobei der Diskriminator 1 in bezug auf eine vorbestimmte Schwellenspannung, die beispielsweise eine Nullspannung sein kann, entscheidet, ein Impulsmodulator 2, der eine Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung bildet, eine analoge Verzögerungsleitung 3 nach Art einer Leiterstruktur mit einer Treiberschaltung, eine analoge Addierschaltung 4 mit einem Differenzverstärker, ein zweiter Diskriminator 11 mit einem Differenzverstärker und einem Flipflop, ein Impulsmodulator 12,dereine Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung bildet, eine analoge Verzögerungsleitung 13 nach Art einer Leiterstruktur, ein Vergleicher 14 mit einem Differenzverstärker, ein Schieberegister 15 und eine digitale Addierschaltung 16, die einen Halb-Addierer mit vier NAND-Gliedern darstellt.

Die Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung 12 ist eine Schaltung mit im wesentlichen den gleichen Übertragungskennlinien wie die eines Sende- und Empfangssystems und weist beispielsweise ein Thomson-Tiefpaßfilter auf, das aus getrennter induktivität L und Kapazität C besteht, wenn das Sendesystem die Kennlinie einer Thomson-Tiefpaßfilterung aufweist. Ein derartiges, als Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung verwendetes Tiefpaßfilter kann verschieden ausgebildet sein. Beispiele hierfür sind der bekannte Leher-Typ, L-Typ, T^Typ und sc-Typ.die in den Fi g. 7a bis 7k dargestellt sind.

Eine digitale Information / wird in den Modulator 2 eingespeist, der ein Signal S(O entsprechend zum Ergebnis / der ersten Entscheidung erzeugt Auf der anderen Seite wird das Eingangssignal differenzmäßig zum Ausgangssignal des Modulators 2 im analogen Subtrahierer 4 nach der Verzögerung um eine angemessene Zeit addiert.

Es soll angenommen werden, daß die IST-Signalform S/0 ist, wobei das Ergebnis der ersten Entscheidung ist. Dann wird das Ausgangssignal des analogen Subtrahierers 4 durch S/0—S(O ausgedrückt. Wenn das Ergebnis der ersten Entscheidung richtig ist, dann gelten/ = ./und S/t)-SiOmO.

Das Ausgangssignal des analogen Subtrahierers 4 erfährt die zweite Entscheidung im Diskriminator 11 and bildet eine digitale Information oder das Ergebnis der zweiten Entscheidung in der Form von j— I, entsprechend S/t)- S(O-

Andererseits wird das Ergebnis der digitalen Entscheidung / digital zum Ergebnis der zweiten Entscheidung i—j im digitalen Addierer 16 nach einer angemessenen Verzögerung durch das Schieberegister 15 addiert, so daß der Fehler, wie durch die Gleichung / + Q- i) = j ausgedrückt, korrigiert wird. Das Ergebnis der der zweiten Entscheidung j—i wird in den Modulator 12 eingespeist, der das Signal S(t)-S(0 erzeugt. Dieses wird in den analogen Subtrahierer 14 eingespeist, wo es differenzmäßig zum Ausgangssignal des analogen Subtrahierers 4 addiert wird, das durch die Verzögerungsleitung 14 gelaufen ist Es soll nun angenommen werden, daß das Ergebnis der zweiten Entscheidung noch einige Fehler enthält und ausgedrückt wird durch j'—i, wobei das Ergebnis der Verbesserung der digitalen Information j'ist und wobei das Ausgangssignal des Subtrahierers 14 gegeben ist durch S(O-Sj{t).

Die Rate, mit der das obengenannte Signal am Ausgang des analogen Subtrahierers in einer Zeiteinheit auftritt, ist gleich zur Entscheidungs-Fehlerrate, die vorhanden ist wenn das Ergebnis der ersten Entscheidung in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der zweiten Entscheidung verbessert wird. Das beruht darauf, daß, wenn irgendein Fehler im Ergebnis der zweiten Entscheidung vorhanden ist, dann das Ergebnis der ersten Entscheidung »fehlerhaft« korrigiert oder nicht korrigiert wird.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nun für

zwei Signaltypen 5bft?und S\(t) mit jeweils dem in den Fig.3a bzw. 3b dargestellten Verlauf. Wie in den Figuren dargestellt ist, soll angenommen werden, daß die Amplitude des Signals in einem gegebenen Zeitintervall A ist und daß die Amplitude in einem benachbarten und überlagerten Zeitintervall a beträgt wobei die in einem zeitlichen Abstand von zwei Bits oder mehr vorhandene Interferenz vernachlässigbar klein ist

Es soll auch beispielsweise angenommen werden, daß ein in der Fig. 4a dargestelltes Signal eingespeist wird. In einem Zeitintervall fa wird dem Signal ein Rauschsignal überlagert, mit dem Ergebnis, daß das Signal negativ wird, wobei es im übrigen positiv sein ■> kann. Dieses Signal wird im Diskriminator I mit Hilfe von in der Fi g. 4b dargestellten Taklimpulsen diskriminiert, so daß der Diskriminator 1 ein Ausgangssignal in der Form des in der I⁷ig.4c dargestellten Pulses als Ergebnis der ersten Entscheidung aussendet. Dabei wird entschieden, daß das in der Fig.4a dargestellte Signal im Zeitpunkt /o negativ ist. V/enn das Signal mit dem in der Fi g. 4c dargestellten Verlauf in die Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung 2 gespeist wird, tritt sowohl eine Zeitverzögerung und eine Intersymbol-Interferenz ι:, auf, so daß die Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung 2 das in der Fig.4d dargestellte Ausgangssignal erzeugt. Wenn andererseits das in der F i g. 4a dargestellte Eingangssignal durch die analoge Verzögerungsleitung verzögert wird, dann wird ein Signal mit dem in der F i g. 4e dargestellten Verlauf erhalten. Die Zeitverzögerung muß in diesem Fall jedoch gleich sein zur Sendeverzögerung im Diskriminator und der Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung. Der analoge Subtrahierer 4 erzeugt das in der F i g. 4f gezeigte Signal nach Einspeisung der in den Fig.4d und 4e dargestellten Signale. Die Amplitude dieses Signals ist im Zeitpunkt /1 um so größer, je kleiner die augenblickliche Amplitude eines Rauschsignals ist, das bei der ersten Entscheidung einen Fehler erzeugt. Indem sodann das in der Fig. 4f dargestellte Signal in bezug auf einen geeigneten Schwellenwert mit Hilfe von den in der Fig.4g dargestellten Taktimpulsen diskriminiert wird, werden Impulse mit den in der F i g. 4h dargestellten Verläufen, die dem Fehlersignal bei der ersten Entscheidung entsprechen, vom zweiten Diskriminator erzeugt. Das in der F i g. 4j dargestellte Signal wird als Ergebnis einer Halbaddition des Ergebnisses der ersten Entscheidung, d. h. des in der F i g. 4c dargestellten Signals, zu dem in der Fig.4t dargestellten Signal mit Hilfe des digitalen Addierers erhalten. Als Ergebnis wird das Signal, das während der ersten Entscheidung aufgrund der Überlagerung eines Rauschsignals zum Eingangssignal im Zeitpunkt ίο verschwunden ist, wiedergegeben.

Im folgenden wird nun die quantitative Beziehung zwischen der Signalamplitude, der mittleren Rauschleistung und der Codier-Fehlerrate angegeben. Die Amplitude des Eingangssignals des ersten Diskriminators nimmt einen von sechs verschiedenen Werten, d. h. ±A, ±(A + 2a) und ±(A —2a), an, die aus der Kombination des Codes So(t)oder Si(t)der drei Bits, die benachbart zum betrachteten Zeitintervall liegen, erhalten wurden. Zur Vereinfachung sollen der Code Sbft) und der Code Si(XHm folgenden jeweils als L und H bezeichnet werden. Da L und H dieselbe Geschwindigkeit in einem übertragenen Signal aufweisen, ist die Wahrscheinlichkeit, daß die obengenannte Amplitude am Eingang auftritt, gegeben durch

P[A) = P {-A} = i-, P\A +2a} = P {- (A + 2a)} = P[A -2a} = P{-(A - 2a)} = ~.

Es soll nun angenommen werden, daß die Codes der drei Bits, die dem betrachteten Zeitintervall nachfolgen oder vorhergehen, H, Hund Hsind. Wenn ein Fehler bei der ersten Entscheidung auftritt, dann erzeugt der erste Diskriminator Ausgangssignale H, L und H. Die Amplitude im mittleren Zeitintervall, die einer Intersymbol-Interferenz am Eingangsanschluß unterworfen ist, beträgt A + 2a im Falle von H, Hund H, -A + la im Falle von H, L und H, so daß, wenn ein Rauschsignal mit der Amplitude V_n dem Eingangssignal überlagert ist, das Ausgangssignal Vo des analogen Subtrahierers gegeben ist durch

V₀ = [(A + 2.) - V_n} - (-A + 2-J = 2A- V_n.

Für jede Kombination der Codes der drei aufeinanderfolgenden Bits ist der Absolutwert des Ausgangssignals des analogen Subtrahierers mit dem Zeitintervall verknüpft, das einen Fehler 12A- Vn\ aufweist

Es soll angenommen werden, daß ein emittergekoppelter Differenzverstärker mit zwei Transistoren als Vergleicher benutzt wird, wobei der Ausgang des analogen Subtrahierers an dessen Basis und der Ausgang der Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung an den anderen BasisahschluB angeschlossen ist Eine zu + \2A—V„\ proportionale Spannung tritt an einem der Kollektoren auf.

Weiterhin soll angenommen werden, daß bei einer Rauschspannung A—2a< V„<A der erste Diskriminator einen Fehler macht, indem er entscheidet, daß ein Signal mit der Amplitude -^A -2a), dem ein Rauschsignal überlagert ist positiv ist Unter dieser Bedingung ist das Ausgangssignal V₀ des Subtrahierers gegeben durch A < V₀ < A + 2a.
Wenn dieses Ausgangssignal Vo durch den zweiten Diskriminator mit der Schwellenwertspannung V₁, wobei V₁ im Bereich zwischen A< V,<A + 2a liegt, diskriminiert wird, dann erzeugt der zweite Diskriminator den in der F i g. 4h dargestellten Puls. Dieser durch den ersten Diskriminator gemachte Fehler wird mit Hilfe der oben beschriebenen Einrichtungen korrigiert, während zur gleichen Zeit die Anzahl der durch den zweiten Diskriminator gelieferten Impulse durch einen Impulszähler mit einer geeigneten Auswertungszeit gezählt wird, so daß eine direkte Messung der Entscheidungs-Fehlerrate der ersten Entscheidung möglich ist.

Im folgenden werden die Rechenergebnisse der Fehler der so korrigierten Entscheidung erläutert, wobei folgendes angenommen wird:

1. Das Rauschen ist weiß. Die Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichte der auftretenden Rauschamplitude V_n ist gegeben durch

60

es

π σ

mit ο = mittlere Rauschleistung.

2. Der Diskriminator hat keine unbestimmte Zone um den Schwellenwert in der keine genaue Entscheidung gesichert ist

3. Die Übertragungskennlinie der Obertragungsleitungs-Ersatzschaltung ist die gleiche wie die Kennlinie des Sende- und Empfangssystems.

809 645/159

4. Die Fehlerwahrscheinlichkeit für zwei sich folgende Bits bei der ersten Entscheidung ist vernachlässigbar klein.

5. Es ist gleich wahrscheinlich, daß iLund f/auftreten. Unter diesen Annahmen wird die Fehlerrate bei der

ersten Erfassung errechnet aus der Summierung der Wahrscheinlichkeiten einer ungenauen Bestimmung der sechs Signalamplituden ±(A + 2a), ±-4und ±(,4-2;;/ die mit der Auftrittswahrscheinlichkeit dieser sechs Amplituden gewichtet sind. Dann wird ein nicht verbesserter Codierfehler Po bestimmt. In der gleichen Weise beträgt die Wahrscheinlichkeit P₁. für die Erzeugung eines Impulses vom zweiten Diskriminator

-QA+V,)

-(A+ 2a) -(V₁+2a)

A + 2a

P„dK„+y

j P„dK„+l J P„dK„+P₀{ J P_nUV_{n +} J

Ein Beispiel zur Berechnung der Entscheidungs-Fehlerrate ist in der F i g. 5 dargestellt. In dieser Figur sind nicht nur P« sondern auch die nicht verbesserte Fehlerrate Po und die Fehlerrate P ohne Überlagerung, d.h., wenn die Amplitude eines Signals für jedes Zeitintervall + A oder -A ist, zum Vergleich dargestellt.

Die Vorteile des oben beschriebenen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung zur Eliminierung von Entscheidungsfehlern infolge lntersymbol-lnterferenz wurden durch Versuche nachgewiesen. In der F i g. 6 ist das Meßergebnis für P_c dargestellt, wobei die Intersymbol-lnterferenz a/A ungefähr 0,19 beträgt. Die Versuche wurden mit einem digitalen Signal von einer niedrigen Geschwindigkeit mit einer Impulsrate von 900 kilobit/s durchgeführt, wobei ein Tiefpaßfilter als Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung verwendet wurde. Das Träger-Rausch verhältnis wurde um 3 dB verbessert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand des in der F i g. 8 dargestellten Blockschaltbildes erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen dadurch, daß keine Übertragungsleitungs-Ersatzschaltung vorgesehen ist, wobei vielmehr ein mit einem empfangenen Signal zu vergleichendes Signal durch Vereinigung der Ausgangssignale von jeder Stufe eines Schieberegisters erzeugt wird.

Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nun anhand der F i g. 8 näher erläutert.

Ein in den Eingangsanschluß 101 eingespeistes Signal wird zunächst durch den Diskriminator 102 diskriminiert und nach einer Umwandlung in ein digitales Signal in das Schieberegister 103 eingespeist. Auf der anderen Seite wird ein Teil des empfangenen Signals in die analoge Subtrahierschaltung 108 über einen Pufferverstärker 106 und eine analoge Verzögerungsleitung 107 eingespeist. Diese Verfahrensschritte sind mit dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel identisch.

Das Schieberegister 103 umfaßt mehrere Flipflops in einer Kaskadenschaltung, um eine digitale Verzögerung um zwei Bits oder mehr zu ermöglichen. Jede Stufe der Flipflops kann Ausgangssignale mit einem »NICHT«- Ausgangssignal erzeugen. Die Ausgangssignale jedes Flipflops werden äurch Bewertungsschaltungen 104a bis 104n bewertet und miteinander durch eine analoge Addierschaltung 105 addiert Das Ausgangssignal der Addierschaltung 105 wird in den analogen Subtrahierer 108 eingespeist, um das verzögerte empfangene Signal zu subtrahieren. Bei'den folgenden Verfahrensschritten, die den Verfahrensschritten des bereits beschriebenen Ausführungsbeispiels gleichen, wie das Ausgangssignal des analogen Subtrahierers 108 sodann durch den Diskriminator 109 diskriminiert, der einen Impuls in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der zweiten Entscheidung erzeugt Der erzeugte Impuls wird zu

K-2a V₁

einem Ausgangssignal des Schieberegisters 103 durch einen digitalen Halbaddierer addiert, um dadurch einen Fehler bei der ersten Entscheidung zu korrigieren. Das korrigierte Signal tritt beim Anschluß 111 auf. Weilerhin werden Impulse, die den Fehlern bei der ersten Entscheidung entsprechen und beim Anschluß 112 erhalten werden, durch den Impulszähler gezählt, der mit einer vorbestimmten Taktzeit arbeitet, um die Entscheidungs-Fehlerrate zu messen.

Es soll nun angenommen werden, daß eine Signalkomponente eines betrachteten Zeitintervalls während der Entscheidungszeit S(h) beträgt, und daß die durch ein Signal eines Zeitintervalls j von dem betrachteten Zeitintervall erzeugte Interferenz Ij ist, so daß die gesamte Amplitude des betrachteten Zeitintervalls ausgedrückt werden kann durch:

S = S(r₀)+" Σ "V

-OO

Diese Gleichung ist die Summe einer geeigneten endlichen Reihe, wie weiter unten näher beschrieben wird:

S = S(t₀)+ Σ ',·(/* 0),

mit η' = ganzzahlig.

In diesem Fall ist die Anzahl der für das Schieberegister 103 erforderlichen Flipflops gegeben durch 2n + 1. Wenn das digitale verzögerte Ausgangssignal vom mittleren Flipflop abgegriffen wird, dann ist der Bewertungskoeffizient der Bewertungsschaltung, die dem Flipflop Nummer j vom mittleren Flipflop aus zugeordnet ist gegeben durch

¹ S(t₀) ·

Beispiele für die an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Schaltung liegenden Signale sind für jeden Block in den F i g. 9a bis 9j dargestellt wobei in F i g. 9a der Verlauf eines empfangenen Signals gezeigt ist. Ein in der F i g. 9c dargestelltes digitales Signal wird durch die erste Entscheidung des in der Fig.9a dargestellten Signals mit Hilfe von in der Fig.9b dargestellten Taktimpulsen erhalten. Das in der F ig. 9c dargestellte Signal wird in das Schieberegister eingespeist Die Ausgangssignale von jedem Flipflop werden bewertet und addiert so daß das in der F i g. 9d dargestellte Signal erhalten wird. Der Unterschied zwischen dem in der Fig.9d dargestellten Signal und dem verzögerten Signal (F i g. 9e) wird durch den analogen Subtrahierer 8 bestimmt der das in der F i g. 9f dargestellte Ausgangssignal erzeugt Dieses Ausgangssignal des analogen Subtrahierers wird niemals 0, ausgenommen die Punkte

der diskriminierenden Taklimpulse, selbst wenn kein Fehler auftritt, da das in der F i g. 9d dargestellte Signal stufenförmig ist. Dies hat jedoch keinen praktischen Nachteil. Die Verarbeitung des in der F i g. 9g dargestellten Signals zu dem in der F i g. 9j dargcMellten Signal ist die gleiche wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel.

Bei den oben beschriebenen beiden Ausführungsbcispielen der Erfindung können die Vereinigung des analogen Addierers oder Subtrahierers zum Vergleich der beiden Signale, die Einrichtung für die zweite Entscheidung des Ergebnisses der Subtraktion und die Einrichtung zur Einspeisung des in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der zweiten Entscheidung erzeugten Impulses in den digitalen Halbaddierer jeweils den drei in den Fig. 10, 11 und ¹2 dargestellten Aufbau annehmen.

In der Fig. 10 sind dargestellt ein Differenzverstärker 203, Eingangsanschlüsse 201 und 202, Ausgangsanschlüsse 204 und 205, Dioden 206 und 207, ein Lastwidersland 208, ein Eingangsanschluß 209 eines Diskriminators, ein Diskriminator 210 und ein Ausgangsanschluß 211 des Diskriminators. Wenn die Signale in die Eingangsanschlüsse 201 und 202 eingespeist werden, tritt an den Ausgangsanschlüssen 204 und 205 eine Spannungsänderung auf, die proportional ist dem Unterschied zwischen den Eingangssignalen, mit dem Ergebnis, daß das elektrische Potential des einen der beiden Ausgangsanschlüsse 204 und 205 höher wird als das elektrische Potential des anderen, je nachdem, welcher Eingangsanschluß 201 oder 202 ein höheres Potential aufweist. Wenn das höhere Potential am Ausgangsanschluß 204 oder 205 einen bestimmten Pegel übersteigt, fließt Strom im Lastwiderstand 208 durch die Dioe 206 oder 207 mit einer Spannung, die am Eingangsanschluß des Diskriminators 210 auftritt. Diese Spannung wird durch den Diskriminator 210 diskriminiert, wodurch der Fehler bei der ersten Entscheidung erfaßt wird, indem der sich ergebende Impuls zum Anschluß 211 gesendet wird.

In der Fig. 11 sind dargestellt Eingangsanschlüsse 301 und 302 eines Differenzverstärkers 303 und Ausgangsanschlüsse 304 und 305 des Differenzverstärkers 303. Die Ausgangssignale des Differenzverstärkers 303 werden getrennt durch zwei Diskriminatoren 306 und 307 jeweils diskriminiert, wobei die von den Diskriminatoren 306 und 307 gelieferten Signale durch ein ODER-Glied 308 vereinig! werden, um einen Impuls beim Ausgangsanschluß 309 zu erzeugen, so daß ein > Impuls selbst dann abgegeben wird, wenn eines der elektrischen Potentiale am Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers höher als das andere ist.

In der Fig. 12 sind dargestellt Eingangsanschlüsse 401 und 402 eines Differenzverstärkers 403, Ausgangs-

H) anschlüsse 404 und 405 des Differenzverstärkers 403, Diskriminatoren 406 und 407, ein Eingangsanschluß 408 eines Schieberegisters 409, ein Ausgangsanschluß 410 des Schieberegisters 409, ein NICHT-Ausgangsanschluß 411 des Schieberegisters 409, NAND-Glieder 412, 413,

ι¹; 414 und ein Ausgangsanschluß 415 des NAND-Gliedes 414. Wie bei dem in der Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssignaie des Differenzverstärkers 403 durch die beiden Diskriminatoren 406 und 407 jeweils diskriminiert, während der Ausgang des Diskriminators 406 und der Ausgang 410 des Schieberegisters am NAND-Glied 412 für eine NAND-Verknüpfung liegen. Andererseits werden das Ausgangssignal des Diskriminators 407 und das NICHT-Ausgangssignal des Schieberegisters 409 in das

2> NAND-Glied 413 ebenfalls für eine NAND-Verknüpfung eingespeist. Durch die NAND-Verknüpfung des NAND-Gliedes 414 zwischen den Ausgängen der NAND-Glieder 412 und 413 wird verhindert, daß die durch die Diskriminatoren 406 und 407 erzeugten Impulse am Ausgangsanschluß 415 unter bestimmten Bedingungen abgegeben werden.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen lediglich eine Stufe für die zweite Entscheidung vorgesehen ist, können doch mehrere Stufen hierfür verwendet werden, wenn die Codier-Fehlerrate weiter verringert werden soll. Wenn für diesen Zweck mehrere Stufen der zweiten Entscheidungs-Korrekturschaltungen 11 bis 19, wie in der Fig.2 dargestellt, in Kaskadenschaltung miteinander verbunden sind, können die Codierfehler y\, yi... yk + ι des digitalen Informations-Ausgangssignals von jeder Stufe fortschreitend bis zu jedem gewünschten Maß kleiner gemacht werden, was durch y\ >yi> ... >yt, + ι dargestellt werden kann.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern, die auf einer Intersymbol-Interferenz bei der Übertragung von Impulscodemodulationssignalen beruhen, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangssignale diskriminiert werden, daß ein von dieser Entscheidung erhaltener Puls digital verzögert wird, daß die Eingangssignale analog verzögert werden, daß die Amplitude jedes Impulses des Pulses, der aus der Entscheidung der Eingangssignale erhalten wird, auf einen gewünschten Pegel verändert wird, daß die analog verzögerten Eingangssignale mit dem Signal mit der gewünschten Amplitude verglichen werden, daß das sich aus diesem Vergleich ergebende Signal in bezug auf einen vorbestimmten Schwellenwert diskriminiert wird, daß ein dieser weiteren Entscheidung entsprechende»- Impuls erzeugt wird, daß dieser Impuls zum Ausgangssignal digital addiert oder halbaddiert wird, das bei dieser digitalen Verzögerung erzeugt wird, daß der durch die weitere Entscheidung erzeugte Impuls in eine gewünschte Signalform gebracht wird, daß das Ausgangssignal des Vergleichers analog verzögert wird, und daß das Signal mit der gewünschten Signalform mit dem analog verzögerten Signal verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude von jedem Puls, der durch die Entscheidung der Eingangsimpulse erhalten wird, durch ein Filter mit einer Spule, einen Kondensator und einen Widerstand auf ein gewünschtes Pegel verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen den analog verzögerten Eingangssignalen und dem Signal mit der gewünschten Amplitude durch einen Differenzverstärker mit wechselseitig komplementären Ausgangsanschlüssen durchgeführt wird, wobei die beiden Ausgangssignale des Differenzverstärkers einer Zweiweggleichrichtung unterliegen und das gleichgerichtete Ausgangssignal durch den weiteren Diskriminator diskriminiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung eines Impulses, der dem Ergebnis der zweiten Entscheidung entspricht, die beiden Ausgangssignale eines als Vergleicher mit zwei Wechselseitig komplementären Ausgangsanschlüssen verwendeten Differenzverstärkers getrennt mit zwei Diskriminatoren diskriminiert werden, daß ein jedem Ausgangssignal des Diskriminators entsprechender Impuls erzeugt wird und daß der Impuls in ein ODER-Glied eingespeist wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung des dem Ergebnis der zweiten Entscheidung entsprechenden Impulses getrennt die beiden Ausgangssignale eines als Vergleicher mit zwei wechselseitig komplementären Ausgangsanschlüssen verwendeten Differenzverstärkers mit zwei Diskriminatoren diskriminiert werden, daß ein Impuls erzeugt wird, der jedem Ausgangssignal der Diskriminatoren entspricht, daß das bei der digitalen Verzögerung erzeugte Ausgangssignal und eines der bei der Impulserzeugung erzeugten Ausgangssignale in ein NAND-Glied eingespeist werden, daß das andere der bei der Impulserzeugung erzeugten Ausgangssignale und ein bei der digitalen Verzögerung erzeugtes NICHT-Ausgangssignal in ein anderes NAND-Glied eingespeist werden, und daß die Ausgangssignale der beiden NAND-Glieder in ein weiteres NAND-Glied eingespeist werden.

r5. Verfahren zum Eliminieren von Entscheidungsfehlern, die auf einer lntersymbol Interferenz bei der Übertragung von Impulscodemodulationssignalen beruhen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale diskriminiert werden, daß der diskriminierte Puls digital durch ein Schieberegister mit mindestens zwei Flipflops verzögert wird, daß ein Ausgangssignal oder ein NICHT-Ausgangssignal von jedem der Flipflops bewertet wird, daß die bewerteten Signale analog miteinander addiert werden, daß die Eingangssignale analog verzögert werden, daß das bei der analogen Verzögerung erzeugte Ausgangssignal mit dem bei der analogen Addition erzeugten Ausgangssignal verglichen wird, daß das Ergebnis dieses Vergleichs in bezug auf einen geeigneten Schwellwert diskriminiert wird, daß ein dem Ergebnis dieser Entscheidung entsprechender Impuls erzeugt wird, daß der Impuls zum Ausgangssignal des Schieberegisters digital addiert oder halbaddiert wird, daß der Impuls der einer weiteren Entscheidung entspricht, in eine gewünschte Signalform gebracht wird, daß das beim Vergleich erhaltene Ausgangssignal analog verzögert wird, und daß der Impuls mit der gewünschten Signalform mit dem analog verzögerten Signal, das von dem bei dem Vergleich erzeugten Signal abgeleitet wurde, verglichen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !,gekennzeichnet durch
einen Diskriminator (1) für die Eingangssignale, ein Digital-Verzögerungsglied (2) zur digitalen Verzögerung eines durch den Diskriminator (1) erhaltenen Pulses,

ein Analog-Verzögerungsglied (3) zur analogen Verzögerung der Eingangssignale,
einen Amplitudensteiler zur Einstellung der Amplitude jedes Impulses des Pulses auf einen Soll-Pegel,
einen Vergleicher (14) zum Vergleich der analog verzögerten Eingangssignale mit dem Signal mit der eingestellten Amplitude,

einen weiteren Diskriminator (11) für das Ausgangssignal des Vergleichers (14) mit einem vorbestimmten Schwellenwert,

einen Impulsgenerator (12) zur Erzeugung eines dem Ausgangssignal des weiteren Diskriminators (11) entsprechenden Impulses,

einen Addierer (16), der den Impuls zum Ausgangssignal des Digital-Verzögerungsgliedes (2) digital halbaddiert,

einen Signalformer, der den durch den weiteren Diskriminator (11) erzeugten Impuls in eine Signalform entsprechend dem Verlauf der Eingangssignale formt,

ein weiteres Analog-Verzögerungsglied zur analogen Verzögerung der Ausgangssignale des Vergleichers (14), und

einen weiteren Vergleicher, der das Ausgangssignal des Signalformers mit dem analog verzögerten Ausgangssignal vergleicht.