DE2258506B2 - Verfahren zur wiedergewinnung von bittaktinformationen und vorrichtung zu dessen durchfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen auf der Empfängerseite eines Informationsübertragungssystems während der Übertragung von Signalen in dem System, in welchem System auf der Senderseite ein erstes binäres Signal in ein mehrstufiges Signal mit korrelativen Eigenschaften umgesetzt und auf der Empfängerseite das mehrstufige Signal in ein empfangenes binäres Signal, welches dem ersten binären Signal entspricht, umgesetzt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Vorteil der Umwandlung eines Binärsignals in ein mehrstufiges Signal auf der Senderseite des Informationsübertragungssystems und dessen Rückverwandlung in ein Binärsignal auf der Empfängerseite besteht darin, daß die erforderliche Bandbreite im Übertragungsmedium für eine gegebene Übertragungsgeschwindigkeit erheblich reduziert wird.

Verfahren and Vorrichtungen zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen auf der Empfängerseile eines InfonnationsübeTtragungssystems während der Übertragung von digitalen Signalen, die z. B. durch Erfassung des Zeitpunktes, an dem das übertragene Signal die Signalgröße »0« erreicht oder verläßt, in mehrstufige Signale verwandelt werden können, sind bereits bekannt. Bei emer ersten Art von mehrstufigen Digitalsignalen, bei denen das Signal die Größe »0« zu Zeitpunkten erreicht oder verläßt, die ein ganzes Vieffaches der Bhtaktda&er des digitalen Signals ansefiegen, kann die Regenerierung des Bittaktes ganz unzweideutig

so vorgenommen werden, daß ζ. B. era Oszillator fTaktsignalgenerator) not Hole von Impulsen eines NnB-Detektors auf die richtige Phase gebracht werden kann. Die Impulse des OszuTators, die sogenannten Taktsignal, steuern dann die TaklMgimlgebuug. Bei emem zweiten Typ meursürfiger Digitalsignale findet die Bng zu Zeitpunkten statt, die ein ganzes Vielfaches der halben tttaer des Digrtalstgnak ansemanderBegen, was zur Folge hat daß bei Anwendung obigen Verfahrens für ein beliebig variierendes Digitalsignal am Empfängereingang die Wahrscheinlichkeit gleich groß ist, daß die auf diese Weise erzeugten Taktsignal!: im Phasenverlauf richtig aufeinander abgestimmt sind, aber auch S z. B. um 180° C versetzt zum ankommenden sein können, und die Regenerierung des Bittaktes daher nicht mehr ganz eindeutig vor sich geht

Mehrstufige Signale der ersten Art sind z. B. die von Adam Lender in IEEE SPECTRUM, Februar 1966,

ίο Seite 104 ff„ beschriebenen sogenannten duobinären Signale, während Signale der zweiten Art, z. B. die im selben Artikel auf Seite 113 ff. beschriebenen, sogenannten modifizierten duobinären Signale sind Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches besonders für den Fall der Übertragung eines mehrstufigen modifizieiten duobinären Signals der obenerwähnten Art geeignet ist Dabei sollen die entsprechenden Eigenschaften dieser Signal art — d. h„ daß die Amplitude des Signals zu jedem Zeitpunkt unter anderem von den Werten eines oder mehrerer vorhergehender Signale abhängig ist — zur Gewinnung der Bittaktinformation auf der Empfängerseite verwendet werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe weisen erfindungsgemäß die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale auf.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung und an Hand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Nachrichtenübermittlungssystems mit Sende- und Empfangsteil in welchem eine erfindungsgemäße Anordnung verwen det wird,

F i g. 2 einen Kodierer und Dekodierer für den Sende- und den Empfangsteil in Form von Blockschemas, die entsprechend der bisherigen Ausführungsart dargestellt sind,

F i g. 3 ein Beispiel für die Form des Signals an verschiedenen Punkten im Kodiererund Dekodierer,

F i g. 4 im Blockschema einen Oszillator im Dekodierer, entsprechend der bisherigen Ausführungsart, F i g. 5 ein allgemeines Blockschema eines Dekodie rers für mehrstufige Signale,

F i g. 6 ein Blockschema einer Ausfühningsform dei Erfindung für ein dreistufiges Signal,

F i g. 7 ein Blockschema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das für ein eisges Signa

so gedacht ist,

F i g. 8 einen erfindungsgemäßen Signalumsetzer zui Umwandlang eines dreistufigen Signals in einer Binärcode, F i g. 9 einen erfindnngsgemäßen Fehlerdetektor,

Fig. 10 einen erfmdungsgemäßen Hattestromkrei« nach dem zweiten Ausfühnmgsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 stellt ein NachrichtenSbennteoniigssystem mil einer Sendestation dar, die aus einem Kodierer K unc dem eigentlichen Sender S besteht, der an da!

te Übertragungsmedhnn, z. B. Draht oder Radio, adaptier ist Die Empfangsstation besteht ans dem Empfänger M der ebenfalls an das Übertragungsmediinn adaptiert ist nod emem Dekodierer AK, zu welchem die Vorrichtung zur Wiederg von Billaküufonnationen gehört Der Kodierer K setzt die nrsinle in en entsprechendes mehrstufiges Signal um, dessen Über tragung eine geringere Bandbreite erfordert als dk Übg des ursprünglichen Binärsignals. Dei

Dekodier« r AK in der Empfangsstation wandelt das empfangene mehrstufige Signal wiederum in ein Signal um, das dem ursprünglichen Binärsignal auf der Sendersei-e entspricht.

F i g. 2 iieigt einen Kodierer K bekannter Bauart zur Umwandlang eines Binärsignals in ein dreistufiges Signal, dai durch ein Übertragungsmedium, z. B. Draht, an einen Dekodierer AK übermittelt wird, in welchem das dreistufige Signal in ein Gegenstück zu dem ursprüngl chen Binärsignal umgewandelt wird. Am Eingang des Kodierers K kommt ein Informationssignal in Form einer Binärimpulsfolge a„ an (vgl. Fig.3a). Durch Ausführen eines exklusiven ODER am Exklusiv-ODER-G atter EE zwischen der Impulsfolge und dem Ausgangs signal b„ vom Gatter EE, das in der Verzögerungsschaltung DTi um zwei Impulsperioden verzögen wird, erhält man am Punkt B eine zweite Binärimp alsfolge b„ (vgl. F i g. 3a). Von den Werten der Binärimpjlsfolge b„ zu gleich weit auseinanderliegenden Zeitpunk :en t„ wird der um zwei Impulsperioden in der Verzögeiungsschaltung DTl verzögerte Wert im arithmetischen Subtraktionswerk SUB abgezogen. Dadurch erhält man ein dreistufiges Signal, das im Tiefpaßfilter LP gefiltert wird, an dessen Ausgang C man das Signal c„ bekommt (vgl. F i g. 3a). Dieses Signal kann die Werte -1,0 und +1 annehmen. Im Unterschied zu herkömmlichen mehrstufigen Signalen, die durci ein Fehlen der Korrelation zwischen den Signalstufen gekennzeichnet sind, hat das oben beschriebene Signal C_n korrelative Eigenschaften, d. h„ der zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandene Wert ist abhängig; von den vorhergehenden Werten des Signals. Darüber hinaus stellt jede Größe in dem beschriebenen korrelativen Code nur eine Binärziffer 1 oder 0 dar. Auf der Empfangsseite kann aufgrund der in den Code eingebauten Regeln das Signal Bit für Bit dekodiert werden, d. h., jeder abgetastete Wert des empfangenen Signals liefert einen eindeutig entsprechenden Wert des ursprünglichen Binärsignals, ohne daß den vorausgegangenen Werten des letzteren Signals Rechnung getragen werden müßte. Aus Fig.3a ist die einfache Beziehu ig zwischen dem ursprünglichen Signal a„ und dem dreistufigen Signal c„ ersichtlich, die in diesem Fall darin besteht, daß eine »1« im Signal a„einer » +1« oder »-1« im Signal c„ und die Nullen in beiden Signalen einander eindeutig entsprechen. Der Dekodierer AK im Empfangsteil (vgl. F i g. 2) emfängt an seinem Eingang D ein verzögertes Gegenstück d„ des vom Sender gelief er:en Signals C_n (vgl. F i g. 3b). Der Signalumsetzer A i wandelt das dreistufige Signal d„ in ein Binärsignal um, welches bei richtiger Übertragung und Auswertung im Empfangsteil ein unvollständig umgesetztes Gegenstück aim ursprünglichen Informationsträgersignal a„ des Senders darstellt Das Signal wird dann im Abtastkreis Vbei jedem Taktsignal erfaßt, wodrjch ein leicht verzögertes Gegenstück zum ursprünglichen Signal Ha entsteht Ein Null-Detektor ND dient dazu, die Zeitpurkte zu erfassen, zu denen das ankommende Signal d„ die Größe 0 erreicht oder verläßt und liefert an seinem Ausgang ein Signal </» das aus Impulsen besteht, welche diese Zeitpunkte markieren (vgl F i g. 3t). Die Ausdrücke »erreichen« und »verlassen «in der Patentbeschreibung und den Patentansprüchen schließen auch das Durchlaufen der betreffenden Signalhöhe, in diesem FaD des Wertes 0, mit ein, währer ddessen das Signal die betreffende Signalhöhe zum gleichen Zeitpunkt erreicht und verläßt Die Signale steuern die Phasenlage eines Oszillators SKR, der an seinem Ausgang Tein Taktsignal erzeugt, dessen Frequenz gleich ist mit der Schrittaktfrequenz des ursprünglichen Signals a„ auf der Senderseite. Aus den F i g. 3a und 3b ist außerdem ersichtlich, daß die für das ankommende Signal d„ ermittelten Zeitpunkte, die mit 1-2-3 bezeichnet werden, ein ganzes Vielfaches der halben Schrittaktdauer des ursprünglichen Signals auseinanderliegen. Dies kann zu einer unkorrekten Festlegung der Phase des Oszillators SKR führen. Die

ίο Kurvenpunkte, die in Fig.3a die Signale c„ und in F i g. 3b die Signale d„ darstellen, zeigen die richtigen Abtastzeiten an. Diese sind auch in Form eines Taktsignals t„ in Fi g. 3b dargestellt Das Signal n„f in F i g. 3b kennzeichnet die Zeitpunkte der obenerwähnten Art in einer falschen Phase. Bei unrichtiger Festlegung der Phase wird ein Taktsignal gebildet, das dieselbe Frequenz hat wie das in Fig.3b dargestellte Taktsignal t_a aber um eine halbe Periode phasenverschoben ist was bei Abtastzeitpunkten, die durch das unkorrekte Taktsignal bestimmt werden, ein Binärsignal ergeben würde, das dem ursprünglichen Signal nicht entspräche.

F i g. 4 stellt im Blockschema den Oszillator SKR im Dekodierer AK bekannter Bauart dar. Der Oszillator OSC erzeugt eine 128mal größere Frequenz als die Taktsignalfrequenz, die dann in einem variablen Frequenzteiler D durch einen Faktor 128 ±2 geteilt wird. Das Ausgangssignal des Oszillators SKR wird in Hinsicht auf seine Phase mit der Schrittaktinformation des Null-Detektors ND im Phasendetektor FD verglichen, wodurch das Ausgangssignal des Phasendetektors FD den variablen Frequenzteiler D so steuern kann, daß eine Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen reduziert wird.

F i g. 5 zeigt das Funktionsprinzip eines Dekodierers AK, mit dessen Hilfe die korrelativen Eigenschaften eines mehrstufigen Signals dazu verwendet werden können, die Auswirkung der obenerwähnten Zeitpunkterfassung in einer unrichtigen Phasenlage bei Erfassung des empfangenen und umgewandelten Signals im Abtastkreis SC auszuschalten. Der Signalumsetzer OM liefert ebenso wie der schon beschriebene Umsetzer A 1 an einem seiner Ausgänge ein Binärsignal, das ein unvollständig umgewandeltes Gegenstück zu dem ursprünglichen Signal auf der Senderseite ist An anderen Ausgängen der Anzahl N liefert der Umsetzer andere Binärsignale, die durch eine besondere Kombination ihrer gleichzeitig auftretenden Werte eindeutig die jeweilige Höhe des mehrstufigen Signals am Eingang zum Umsetzer anzeigea Das empfangene mehrstufige Signal wird auch an den Eingang eines Taktsignalgenerators TSG geführt, der aus dem empfangenen Signal eine Anzahl P von Taktsignalen erzeugt die alle dieselbe Frequenz, aber verschiedene Phasenlagen aufweisea Die verschiedenen Phasenlagen der Taktsignale werden bestimmt durch die Zeitpunkte, an denen das mehrstufige Signal eine oder mehrere bestimmte Signalhöhen erreicht Alle Ausgänge, sowohl die des Signalumsetzers OM als auch die des Taktsignalgenerators TSG, sind mit einem Korrelationsdetektor KAK verbunden, der zu den durch die verschiedenen Taktsignale festgelegten Zeitpunkten nachprüft ob das durch die korrelativen Eigenschaften des mehrstufigen Signals bestimmte Verhältnis des Wertes des ursprünglichen Binärsignals zum Wen des mehrstufigen Signals and zu einer spezifischen Kombination der vorausgegangenen Werte des mehrstufigen Signals erfüllt ist Das Ergebnis der verschiedenen Tests

609532/2Z

erhält man an einer Anzahl P von Ausgängen des Korrelationsdetektors, denen allen ein bestimmtes Taktsignal zugeordnet ist. Diese Ausgangssignale werden an einen Steuerkreis SK geführt, der aus der in den Ausgangssignalen enthaltenen Information bestimmt, welches der Taktsignale die geringste Anzahl angezeigter Abweichungen von dem obengenannten Verhältnis aufweist und damit die richtige Phase aufweist. Der Steuerkreis steuert mit seinem Ausgangssignal einen weiteren Schalter OK, der seinerseits das ι ρ Taktsignal mit der richtigen Phase dem Abtastkreis SC zuführt

Fig.6 zeigt einen erfindungsgemäßen Dekodierer AK, der an ein modifiziertes, duobinäres, dreistufiges Signal adaptiert ist Der Umsetzer A 2 liefert drei binäre Ausgangssignale, von denen eines das unvollständig umgewandelte Gegenstück zum ursprünglichen Binärsignal auf der Senderseite darstellt und die beiden anderen Signale Informationen über den gleichzeitigen Wert des dreistufigen Signals am Eingang zum Umsetzer enthalten.

Der in der Beschreibung des allgemeinen Funktionsprinzips erwähnte Taktsignalgenerator besteht aus drei in Kaskadenschaltung miteinander verbundenen Einheiten, und zwar einem Null-Detektor ND, einem Oszillator SKR und einem Schrittaktgenerator TG 2. Von den beiden erzeugten Taktsignalen entsteht eines in der schon beschriebenen Art mit Hilfe des Null-Detektors ND und des Oszillators SKR, woraufhin der Oszillator sein Ausgangssignal auf eine der zwei möglichen Phasenlagen festlegt, d. h., das Ausgangssignal des Oszillators SKR befindet sich entweder in der richtigen Abtastphase oder ist um 180° zu dieser verschoben. Das zweite Ausgangssignal des Schrittaktgenerators TG 2 entspricht dem ersten, ist aber um 180° phasenverschoben. Es ist jedoch unmöglich, vorauszusehen, welches der Taktsignale die richtige Phase aufweist. Die schon erwähnten Korrelationsdetektoren bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus den Fehlerdetektoren Fi und F2, die im Aufbau gleich sind und in Parallelschaltung arbeiten und deren Funktion von den betreffenden Taktsignalen gesteuert wird, die der Schrittaktgenerator TG 2 erzeugt Ein Fehlerdetektor arbeitet demnach in der richtigen Phase, der andere in der falschen.

Ein durch einen Fehlerdetektor entdeckter Fehler würde am binären Ausgang des betreffenden Detektors als eine Null angezeigt was aus der Beschreibung von F i g. 9 klarer hervorgeht. Die angezeigte Fehlerfrequenz, d.h. die Anzahl von Nullen im Verhältnis zur Anzahl der »1« am Ausgang jedes der Detektoren, ist abhängig von der Phasenlage des entsprechenden Taktsignals in bezug auf die richtige Abtastphase, und zwar so, daß eine geringe Fehlerfrequenz gemeldet wird, wenn das Taktsignal die richtige Phase aufweist, und eine höhere Fehlerfrequenz, wenn das Taktsignal um 180° hierzu verschoben ist Die Ausgänge der FehlerdetektOTen werden mit den Integratoren /1 und /2 verbunden, die während einer angemessenen Zeitdauer, z.B. während 1000 Impulsperioden, die Ausgangssignale der einzelnen Fehlerdetektoren zusammenfassen. Die Ausgangssignale der beiden Integratoren weichen dann in ihrer Größe stark voneinander ab, wobei das Signal/Rausch-Verhältnis in einem tolerierbaren Bereich liegt Die Ausgange der zwei Integratoren werden mit einer Vergleichsschaltung B verbunden, welche einen elektronischen Schalter SWso steuert daß das richtige Taktsignal an den Abtastkreis V

geführt wird.

Fig.7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel dei Erfindung, bei welchem die Vergleichsschaltung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel durch die zwei Vergleichsschaltungen Bi und B 2 und einen Haltestromkreis H ersetzt ist; dadurch ist eine zufriedenstellende Funktion auch dann gewährleistet wenn eine zeitweise Störung des Signal/Rausch-Verhältnisses beim empfangenen Signal auftritt. Das erste Ausführungsbeispiel (siehe F i g. 6) hat den Nachteil, daß bei einer zeitweilig stärkeren Störung des Signal/ Rausch-Verhältnisses, welche eine gewisse Unsicherheit bei der Auswertung der Signalhöhen der empfangenen Signale mit sich bringt, die beiden ermittelten Fehlerfrequenzen etwa von derselben Größenordnung sind, was bei Vergleichsschaltung B zu einer Zustandsänderung am Ausgang führen könnte, wodurch ein falsches Taktsignal über den Schalter SW an den Abtastkreis V gelangen würde. Wenn die Fehlerfrequenz bei einer richtigen Zeiteinstellung 0% beträgt

iii/^Uft -^{Sie Sich bei einer faIschen} Zeiteinstellung auf 15 /o. Diese Werte gelten unter der Bedingung, daß die Anzahl von Nullen und Einsen im empfangenen, regenerierten Signal im wesentlichen gleich verteilt ist Bei dem anderen Ausführungsbeispiel wird zwischen den zwei Signalen, welche die beiden ermittelten l·enlerfrequenzen darstellen, kein Vergleich gezogen, sondern es wird mit einer konstanten Referenzspannung v_r verglichen, die einer Fehlerfrequenz von z. B. S/o entspricht. Das Ausgangssignal der betreffenden vergleichsschaltung gibt die richtige Zeiteinstellung mit »0« an falls das Eingangssignal zur Vergleichsschaltung einer Fehlerfrequenz unter 5% entspricht Umgekehrt wird mit »1« eine falsche Zeiteinstellung angezeigt. Bei einer Übertragung mit einer Fehlerfrequenz von weniger als 5% erhält man folglich an den Vergleichsschaitungen die Ausgangssignale 0-1 oder 1 -0.

Der Haltestromkreis //funktioniert so, daß bei einer bestehenden Signalkombination 1-1 der Ausgangssignale der zwei Vergleichsschaltungen Bi und 52 der vorhergehende Zustand der Ausgangsgröße des Haltestromkreis H beibehalten, d. h. das Zuführen eines falschen Taktsignals an den Abtastkreis V verhindert wird.

γΛλ·^{8 Zeigt den Umsetzer} A. 2 als Teil des uekodierers AK, der in F i g. 6 und 7 dargestellt ist, zur umwandlung eines dreistufigen Signals in Binärcode. Ankommende analoge dreistufige Signale (siehe L¹Iv, Ti^{den ω die} **« Vergleichsschaltungen Ji hV VT**· ^{m welchei}> die Signalhöhe mit jeder der oeiaen Referenzspannungen +v_tund -v, verglichen wd, fur weiche gut daß v, ungefähr in der Mitte zwischen den Stgnalhöhen liegt, die dem Zustand »0« und »!« des Eingangssignals d„ entsprechen. Die ^sgangssignale y„ und x„ der Vergleichsschaltungen smdI bmare Digitalsignale. Mit Hilfe der beiden UJN u-oatter Λ/, und Afc mit Umkehrung der Ausgangs-3~*ϋι "¹T* ^ Ansgangssignal z„ gebildet, das •γλΪπ ^{em binäres} Digitalsignal ist Die folgende Tabefle zagt die möglichen Kombinationen:

dn	Xa	y«	Zn
+ 1	1	1	1
0	1	0	0
-1	0	0	1

Bei einer fehlerlosen Übertragung stellt das Signal Z_n

demgemäß ein unvollständig umgewandeltes Gegenstück zum ursprünglichen Signal a„ auf der Senderseite dar (siehe F i g. 3b).

In obiger Tabelle sind die Werte von x„, y„ und z„ für die Werte +1, 0 und -1 von d„ dargestellt. Der Übergang zwischen den verschiedenen Zuständen der Ausgangssignale findet zu Zeitpunkten statt, die zwischen den festgesetzten Abtastzeiten liegen, und zwar zu den Zeitpunkten, an denen das Signal die Erfassungshöhe ±v_f passiert (siehe Fig.3b). Aus F i g. 3b ist ersichtlich, wie die Abtastung des Signals z„ in synchronem Ablauf mit dem Taktsignal t„ ein Signal erzeugt, das dem Signal a„ in Fig.3a entspricht, während die Abtastung des Signals z„ in der anderen, falschen Phase, d.h. der durch das Signal n„rin Fig.3b bestimmten Phase, das Signal a„ nicht wiederherstellt, da die Zustände des Signals z„ bei Erfassung des Durchlaufs durch die Größe 0 in der falschen Phase als Nullen interpretiert werden.

F i g. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Fehlerdetektors, von welchem zwei gleiche Modelle in der beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung (siehe F i g. 6 und 7) vorhanden sind. Die Eingangssignale X_n, y„ und Z_n sind, wie schon erwähnt, Binärsignale. Der JK-Flip-Flop Vl und Gatter Cl bilden eine Einheit, deren Funktion identisch ist mit der des Abtastkreises V in Fig.6, d.h., bei einer fehlerfreien Übertragung soll das Signal e„ ein Gegenstück zu dem ursprünglichen Signal a„ auf der Senderseite sein. Um nachzuprüfen, ob sich das auch so verhält, d. h. um Fehler aufzudecken, die bei der Übertragung auftauchen könnten, wird dieselbe Funktion beim Signal e„ mit Hilfe des Exklusiv-Oder-Gatters EE1, des Gatters C4 und der JK-Flip-Flops VA und V5 durchgeführt, wie sie auf der Senderseite beim Signal a„ zur Bildung einer zweiten Binärimpulsfolge a„ verwendet wird. Die Funktion des Exklusiv-Oder-Gatters EE 2 wird weiter unten beschrieben. Bei fehlerloser Übertragung muß dementsprechend die Impulsfolge f„ im Fehlerdetektor identisch sein mit der Impulsfolge b„ auf der Senderseite. Die Impulsfolge b„ steht ihrerseits entsprechend den bestehenden Gesetzmäßigkeiten in Beziehung zum Signal C_n. Bei fehlerfreier Übertragung muß darüber hinaus das Signal d„ auf der Empfängerseite ein zeitlich verzögertes Gegenstück zum Signal c„ auf der Senderseite sein, so daß die Werte der Signale f„ und d„ zu jedem gegebenen Zeitpunkt t„ in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen müssen. Um die Fehlerermittlung mit Hilfe der Binärarithmetik durchführen zu können, was nach obiger Beschreibung auf eine Ermittlung hinausläuft, ob ein gegebener Wert des Signals d_a bestimmte Bedingungen im Verhältnis zu den Signalen /„and f„-₂ erfüllt, muß die die Signalamplitude des dreistufigen Signals betreffende Information in Binärform codiert sein. Dies geschieht mit Hilfe des Signalumsetzers Λ 2 in F i g. 8, dessen binäre Ausgangssignale X_n and y_o genau diese Information enthalten. Darüber hinaus sind die beiden letzteren Signale mit Hilfe des VK-FEp-Flops V2 und des Gatters C 3 für das eine Signal und mit Hnfe des JK-Flip-Flops V2 und des Gatters G 2 für das andere synchronisiert, so daß eine korrekte Zeiteinstellung in bezug auf das Signal e„ und das daraus abgeleitete Signal erhalten wird. Die eigentliche Nachprüfung, ob die Bedingungen erfüllt sind, wird über die Gatter D t, D 2, D3 und D4 auf die Weise durchgeführt, daB das Signal h„ am Ausgang des Gatters D3 den Zustand »1« annimmt, wenn die Bedingung erfüllt ist, d. h-, wenn die Wahrscheinlichkeit sehr groß ist, daB die Übertragung fehlerfrei verlaufen ist. Sonst nimmt das Signal A_n den Zustand »0« an. Die Tabelle zeigt die möglichen Signalzustände, wobei die Signale g_n und k„ synchronisierte Gegenstücke zu den Signalen y„ und x„sind

en (2n) kn (xn) gn (ym) In fn-2 hn

1	1	0
	0	1
0	1	0
	0	0
1	1	0
	0	0
0	1	1
	0	0
1	1	1
	0	1
0	1	1
	0	1

Das Exklusiv-Oder-Gatter EE2 dient als ein bedingungsmäßig gesteuerter Umsetzer in der Weise, daß bei

einem in der Übertragung aufgetretenen Fehler, d. h., wenn das Signal h„ den Wert 0 annimmt, die Umkehrung des Signals f_n zwischen dem Exklusiv-Oder-Gatter EE1 und dem Gatter CA annulliert wird, und damit auch verbleibende Auswirkungen eines angezeigten Fehlers ausgeschaltet werden. Das Signal f„i ist eines der beiden vom Schrittaktgenerator TG 2 generierten Taktsignale (siehe F i g. 6 und 7).

Fig. 10 zeigt den Haltestromkreis zusammen mit einem elektronischen Schalter entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung (siehe F i g. 7). Entsprechend der früheren Beschreibung der F i g. 7 ergibt sich, daß das Ausgangssignal g 1 der Vergleichsschaltung B1 gleich 0 ist, falls das Taktsignal fni eines der zwei sich richtig in Phase befindlichen Taktsignale ist, und das Ausgangssignal g2 der Vergleichsschaltung B\ gleich »1«, vorausgesetzt, das Signal/Rausch-Verhältnis ist zu dem gegebenen Zeitpunkt zufriedenstellend. Das Ausgangssignal vom Gatter HX ist dann gleich »1«, und das Taktsignal t„\ passiert die Gatter H3 und H5, so daß das an den Abtastkreis V gelangende Taktsignal t„ gleich dem Taktsignal t„\ ist. Aufgrund der Tatsache, daß das Ausgangssignal des Gatters H 2 gleichzeitig 0 ist, wird das Taktsignal t„2 im Gatter HA blockiert Falls durch eine zeitweilige Störung des Signal/Rausch-Verhältnisses für die Schaltung entsprechend der Beschreibung von Fig.7 die Eingangssignale g\ und g2 de« Haltestromkreises H beide gleich »1« werden, isi ersichtlich, daß der Zustand der Ausgangssignale dei Gatter H1 und f/2 unverändert bleibt, d. k, daß das ar den Abtastkreis Vgelangende Taktsignal, das schon voi der Übertragungsstörung vorhanden war, beibehalten wird.

Aufgrund der Tatsache, daß bei dem ankommendes mehrstufigen Signal im allgemeinen ein positives and negatives Oberschwingen bei der Änderung dei Signalgröße vorkommt und daß in der Praxis im allgemeinen auch Geräusche dem Signal überlagert sind, kann man die Schrittaktinformation z.B. se gewinnen, daß man nur das Durchlaufen einer gam bestimmten Signalhöbe erfaßt Wenn aber das Signal auf dieser Signalhöhe einen unveränderten Zustand erreicht hat und ungefähr auf dieser Stufe bleibt, ergibi

nur das erste Passieren der betreffenden Signalhöhe eine brauchbare Schrittaktinformation, und die vielen anderen, durch Geräuschoberlagerungen verursachten Durchläufe durch diese Signalhöhe stellen Störungen dar.

Die Erfassung dieser störenden Durchläufe durch d Signalhöhe kann jedoch dadurch verhindert werde daß man nur erfaßt, wenn das mehrstufige Signal d Größe -i-1 oder —1 verläßt und danach nur das ers Passieren dieser bestimmten Signalhöhe registriert

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen auf der Empfängerseite eines Informa- tionsübertragungssystems während der Übertragung von Signalen in dem System, in welchem System auf der Senderseite ein erstes binäres Signal in ein mehrstufiges Signal mit korrelativen Eigenschaften umgesetzt und auf der Empfängerseite das mehrstufige Signal in ein empfangenes binäres Signal, welches dem ersten binären Signal entspricht, umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) durch Erfassung der Zeitpunkte, zu denen das mehrstufige Signal wenigstens eine bestimmte Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, eine Mehrzahl von Taktsignalen gebildet werden, wobei jedes dieser Taktsignale zu dem empfangenen mehrstufigen Signal in einer von mehreren alternativen relativen Phasenlage in bezug auf das mehrstufige Signal phasenstarr ist, jedoch nur eine dieser Phasenlagen richtig ist,

b) das mehrstufige Signal in eine Mehrzahl von binären Zwischensignalen umgesetzt wird,

c) die binären Zwischensignale mit einer bestimmten Kombination der Momentanwerte und einem oder mehreren vorhergehenden Werten eines von einem der Zwischensignale abgeleiteten binären Signals zu Zeitpunkten in Beziehung gesetzt werden, welche durch jedes Taktsignal für ein bestimmtes, durch die korrelativen Eigenschaften des mehrstufigen Signals bestimmtes Verhältnis bestimmt sind,

d) eine Bestimmung durchgeführt wird, welche der zueinander in Beziehung gesetzten Zeiten die kleinste Zahl von Abweichungen von dem bestimmten Verhältnis ergibt, und

e) das Taktsignal mit den zueinander in Beziehung gesetzten Zeiten, das die kleinste Zahl von Abweichungen von dem bestimmten Verhältnis ergibt, als Bittaktsignal von der Empfängerseite gewählt wird.

2. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinfortnationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergewinnung der Bittaktinformation im ursprünglichen Binärsignal (a„) auf der Empfangsseite das empfangene mehrstufige Signal (d„) zuerst in einem Signalumsetzer (A 2) in ein erstes binäres Ausgangssignal (z„) umgewandelt wird, welches ein vollständig umgewandeltes Gegenstück zum ursprünglichen Binärsignal (a_n) darstellt, daß der Signalumsetzer außerdem zweite binäre Ausgangssignale (x_n Y_n) bildet, deren Anzahl so groß ist, daß eine spezifische Kombination dieser zweiten binären Ausgangssignale (x_n Y_n) eindeutig den gleichzeitigen Wert des empfangenen mehrstufigen Signals (d_n) anzeigen kann, daß das erste binäre Ausgangssignal (z_n) des Umsetzers und die zweiten binären Ausgangssignale (x_n Y_n)'m Parallelschaltung an im Aufbau gleiche Fehlerdetektoren (Fl, F2) herangeführt werden, deren Anzahl gleich der Anzahl der gebildeten Taktsignale ist, daß jeder Fehlerdetektor (Fl₁ F2) zu periodisch wiederkehrenden Zeitpunkten eine logische Operation durchführt, um zu ermitteln, ob die Beziehung zwischen jedem der Werte des mehrstufigen Signals (d_n), ausgedrückt in Binärform, und einer spezifischen logischen Kombination der vorausgehenden Werte des mehrstufigen Signals (dji, ebenfalls ausgedrückt in Binärform, erfüllt ist, und in Binärform am Ausgang das Ergebnis der logischen Operation anzeigt, daß die Funktion der Fehlerdetektoren (Fi, FI) durch Taktsignale gesteuert wird, deren Frequenz identisch ist mit der Frequenz des ursprünglichen Binärsignals auf Senderseite, und deren jeweilige Phasenlagen nut den Phasenlagen für die Zeitpunkte übereinstimmen, an denen das mehrstufige Signal (d„) die betreffende spezifische Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, daß die binären Ausgangsgrößen des betreffenden Fehlerdetektors (Fl, F2) während einer angemessenen Summierzeit summiert werden und so eine Anzahl von Spannungsgrößen bilden, von denen jede ein Maß für die angezeigte Fehlerfrequenz in dem betreffenden Fehlerdetektor darstellt, und daß diese Spzjinungsgrößen untereinander verglichen werden, um diejenige Spannungsgröße zu ermitteln, welche der niedrigsten Fehlerfrequenz entspricht, und daß das dieser Spannungsgröße zugehörige Taktsignal des Fehlerdetektors weiter einen Abtastkreis für das vom Signalumsetzer erhaltene Binärsignal steuert, um so durch Abtastung in der richtigen Phasenlage aus diesem ein Signal zu bilden, das mit dem ursprünglichen Binärsignal übereinstimmt

3. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Spannungsgrößen, von welchen jede ein Maß für die Fehlerfrequenz in dem betreffenden Fehlerdetektor (Fi, F2) darstellt, einzeln in einer jedem Fehlerdetektor zugeordneten Vergleichsschaltung (Bi, B2) mit einer Referenzspannung (V_r) verglichen werden, weiche einer bestimmten Fehlerfrequenz entspricht, wobei die binären Ausgangssignale der Vergleichsschaltung mit ihren zwei alternativen Werten anzeigen, ob die durch den betreffenden Fehlerdetektor (Fl, F2) angezeigte Fehlerfrequenz unter oder über der durch di.· Referenzspannung gezeigten Fehlerfrequenz liegt, und die Übertragung der Signale mit einem solchen Signal/Rausch- Verhältnis erfolgt, daß die niedrigste angezeigte Fehlerfrequenz unter der von der Referenzspannung dargestellten Fehlerfrequenz liegt, womit die Ausgangssignale aller Vergleichsschaltungen (Bl, B 2) außer einer gleich sind, und daß das Steuersignal des Fehlerdetektors (Fl, F2), das diesem folglich eindeutigen Ausgangssignal zugeordnet ist, auch die Abtastvorrichtung (V) für die vom Signalumsetzer erhaltenen Binärsignale steuert, daß bei Störung des Signal/Rausch-Verhältnisses während der Übertragung bei der niedrigsten angezeigten Fehlerfrequenz nicht unter der von der Referenzspannung dargestellten Fehlerfrequenz und damit bei von der Vergleichsschaltung (B 1, B 2) ausgehenden sämtlich gleichen Signale eine unerwünschte Schaltung auf ein anderes Taktsignal für die Abtastvorrichtung (V) dadurch verhindert wird, daß das Ausgangssignal eines Haltestromkreises (H), welches die Zuführung der Taktsignale zur Abtastvorrichtung steuert, den Wert beibehält, den es hatte, bevor die Störung in der Übertragung auftrat

4. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ursprüngliche Binärsignal auf der Senderseite in ein modifiziertes duobinäres Signal

umgewandelt wird, daß zur Erfassung desjenigen Taktsignals, das die richtige Phase hat eine Prüfung für jede der zu erfassenden Phasenlagen durchgeführt wird, um herauszufinden, ob jede 1 im ursprünglichen Binärsignal einei +1 oder -1 in dem modifizierten duobinären Signal entspricht und ob jede ungeradzahlige 1, angefangen vom Beginn des ursprünglichen duobmären Signals, eine im Verhältnis zu der ihr vorausgegangenen 1 im modifizierten duobinären Signal umgekehrte Polaritat, und jede geradzahlige 1 dieselbe Polarität besitzt wie die vorhergehende 1, wenn und nur wenn die Anzahl der dazwischenliegenden Nullen geradzahlig ist

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen Signalumsetzer (OAJ) enthält, der das empfangene mehrstufige Signal in ein erstes Binärsignal umwandelt, welches durch zeitlich richtige Abtastung in einem Abtastkreis (SC) in ein zweites Binärsignal verwandelt wird, das dem ursprünglichen Binärsignal auf Senderseite entspricht, und daß der Signalumsetzer (OM) an einer Anzahl von Ausgängen (1... NJ zweite Binärsignale liefert, von welchen eine spezifische Kombination Informationen über den gleichzeitigen Wert des mehrstufigen Signals am Eingang zum Umsetzer (OM) liefert, einen Taktsignalgenerator (TSG), an dessen Eingang die empfangenen mehrstufigen Signale so geführt werden können, daß eine Anzahl von Taktsignalen gleicher Frequenz entstehen, deren verschiedene Phasenlagen durch die Phasenlagen zu den Zeitpunkten festgelegt sind, zu denen das mehrstufige Signal eine oder mehrere bestimmte Signalhöhen erreicht und/oder verläßt, einen Korrelationsdetektor (KAK) aufweist, der sowohl mit allen Ausgängen des Signalumsetzers (OM) als auch mit allen Ausgängen des Taktsignalgenerators (TSG) verbunden ist und der zu Zeitpunkten, die durch jedes einzelne Taktsignal festgelegt sind, nachgeprüft, ob die durch die korrelativen Eigenschaften des mehrstufigen Signals bestimmte Beziehung zwischen dem Wert des ursprünglichen Signals, dem entsprechenden Wert des mehrstufigen Signals und einer spezifischen Kombination vorausgegangener Werte des mehrstufigen Signals erfüllt ist, und der an einer Anzahl von Ausgängen (1... P), deren jeder einem bestimmten Taktsignal zugeordnet ist, Ausgangssignale liefert, welche die Information über das Ergebnis der Nachprüfuncen enthal- tea und einen Steuerkreis (SK) enthält, dessen Eingänge mit den Ausgängen (1... P) des Korrelationsdetektors (KAK) verbunden sind und der aus der in den Eingangssignalen enthaltenen Information bestimmt, welches der entsprechenden Taktsi- gnale die geringste Anzahl von Abweichungen von der Beziehung und somit die richtige Phase aufweist, und an einen darauffolgenden Schalter (OK) ein Ausgangssignal liefert, das der Zuführung des phasenrichtigen Taktsignals an den Abtastkreis (SC) dient

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktsignal generator (TSG) drei einzelne in Kaskadenschaltung miteinander verbundene Einheiten aufweist, nämlich einen Signalgrö- ßendetektor, gefolgt von einem Oszillator und einem Schrittaktgeber, wobei der Signalgrößendetektor, welcher das mehrstufige Signal an seinem Eingang empfängt, an seinem Ausgang ein Signal liefert, das aus einer Impulsfolge besteht, von der jeder einzelne Impuls dem Zeitpunkt entspricht, an dem das mehrstufige Signal eine zu erfassende Signalgröße erreicht oder verläßt, und der nachfolgende Oszillator ein Signal erzeugt, dessen Frequenz mit der Frequenz des ursprünglichen Binärsignals auf Senderseite identisch ist und sein Ausgangssignal zu einer Impulsserie in der Phase festlegt, und zwar mit denselben Phasenlagen, bei denen ermittelt wird, ob das mehrstufige Signal eine Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, wozu die Festlegung der Phasen in einer von mehreren alternativen Phasenlagen erfolgen kann, und der folgende Schrittaktgenerator das in der Phase starre Ausgangssignal vom Oszillator erhält und so ebe Anzahl von Taktsignalen erzeugt, deren Phasenlagen mit denjenigen der anderen Serie ermittelter Zeitpunkte obengenannter Art übereinstimmen, so daß die Ausgangssignale des Schrittaktgenerators aus einer Anzahl von Taktsignalen mit Phasenlagen bestehen, von welchen jedes einer möglichen Phasenlage für den Zeitpunkt entspricht, zu dem das mehrstufige Signal die Zd erfassende Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, daß der Korrelationsdetektor (KA/peinige gleiche Feblerdetektoren aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl erzeugter Taktsignale ist und die im einzelnen so angeordnet sind, daß sie an ihren Eingängen Signale von allen Ausgängen des Signalumsetzers sowie eines der erzeugten Taktsignale empfangen, wobei jeder der Fehlerdetektoren eine binäre Ausgangsgröße erhält, von welcher die eine Signalamplitude besagt, daß die Beziehung erfüllt ist, und die zweite, daß sie nicht erfüllt ist daß der Steuerkreis (SK) eine Anzahl von Summiergliedern umfaßt, die gleich der Anzahl der Fehlerdetektoren ist von weichen jedes mit dem Ausgang eines entsprechenden Fehlerdetektors verbunden ist und die über eine angemessene Summierzeit hinweg die Impulse des Ausgangssignals im betreffenden Fehlerdetektor summieren und an ihrem Ausgang eine Spannungsgröße liefern, welche eine Funktion der Anzahl von Abweichungen von der Beziehung während der Summierzeit darstellt, wobei der Steuerkreis (SK) auch eine Vergleichsschaltung umfaßt, welche die Spannungsgrößen der Summierglieder vergleicht und entscheidet, welche daraus der niedrigsten angezeigten Fehlerfrequenz und damit dem richtigen Signal entspricht, und an seinem Ausgang das Ausgangssignal an den darauffolgenden Schalter (OK) liefert

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (SK) zusätzlich zu den Summiergliedern eine Anzahl im Aufbau gleicher Vergleichsschaltungen besitzt, von welchen jede mit dem Ausgang des ihn- zugeordneten Summiergliedes verbunden ist, und die getrennt voneinander die Spannungsgröße des zugeordneten Summiergliedes mit einer Referenzspannung vergleichen, die einer gegebenen Fehlerfrequenz entspricht, und an ihrem Ausgang durch ein Binärsignal anzeigen, ob die vom zugeordneten Summierglied angezeigte Fehlerfrequenz unter oder über der durch die Referenzspannung dargestellten Fehlerfrequenz liegt, und daß der Steuerkreis (SK) weiter einen Haltestromkreis aufweist, dessen einzelne Eingänge an einen einzelnen Stromkreis der Vergleichsschaltungen angeschlossen sind und dessen Ausgang mit einem

darauffolgenden Schalter (OK) verbunden ist, wobei der Haltestromkreis so angeordnet ist, daß er im Falle eines gestörten Signal/Rausch-Verhältnisses bei der Signalübertragung zwischen Sender und Empfänger das letzte Ausgangssignal vor der Störung beibehält

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrstufige Signal ein modifiziertes duobinäres Signal ist, daß die Anzahl der Binärsignale des Signalumsetzers, von welchen eine bestimmte Kombination Informationen über den gleichzeitigen Wert des mehrstufigen Signals am Eingang enthält, zwei beträgt, und daß der Korrelationsdetektor aufgebaut und geschaltet ist zur Nachprüfung, ob jede 1 des ursprünglichen Binärsignals einer +1 oder —1 im mehrstufigen Signal entspricht und ob jede ungeradzahlige 1, gezählt vom Beginn des ursprünglichen Binärsignals, eine umgekehrte Polarität im Verhältnis zu der unmittelbar vorausgegangenen 1 im mehrstufigen Signal besitzt und ob jede geradzahlige 1 dieselbe Polarität aufweist wie die vorausgegangene 1, falls die Anzahl dazwischenliegender Nullen geradzahlig ist.