DE2604039C3

DE2604039C3 - Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystein

Info

Publication number: DE2604039C3
Application number: DE2604039A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Tokio Nitadori
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1975-02-05
Filing date: 1976-02-03
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2604039B2; CA1071779A; FR2300471A1; FR2300471B1; US4053713A; JPS5195712A; GB1531533A; DE2604039A1; JPS5513625B2

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem zur übertragung digitaler Daten mittels einer bandbegrenzten Analogübertragungsleitung mit einem Modulator und einem Demodulator, zwischen denen die übertragungsleitung geschallet ist. wobei der Modulator mindestens zwei Kanäle aufweist, von denen jeder ein Seitenbandfilter umfaßt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines Multiple's verbunden ist. an dessen zweiten Eingang eine Trägerwelle anliegt, wobei die Trägerwellen beider Kanäle um 90 zueinander phasenverschoben sind und die Ausgänge der beiden Multiplyer zur Bildung des Ausgangs des Modulators in Addierern miteinander addiert werden.

Bei einer aus der DE-OS IK 16 033 bekannten Sendevorrichtunj! werden die zu übertragenden Daten Kanälen zugeführt, die erste Amplitudenmodufatoren aufweisen, die an einen gemeinsamen Tragerfrequenzoszillator angeschlossen sind. Die Daten werden auf die Trägerfrequenz mit einer gemeinsamen Frequenz gleich einem Viertel der Frequenz der Daten, jedoch mit einer für jeden Kanal unterschiedlichen Phasenverschiebung aufmoduliert. Die modulierte Frequenz durchwandert dann ein Einseitenbandfilter, dessen örenzfreqtienz etwas höher als ein Viertel der Datenfreqüeriz ist. Die Vom Filter ausgefillerte Frequenz wird in einem zweiten Amplitudenmodulator aufmoduliert auf eine gemeinsame Trägerfrequenz, jedoch mit einer Phasenverschiebung gleich der zuvor erwähnten. Die Ausgänge der zweiten Ampliludenmodulatoren werden sodann addiert und zu einem zu übertragenden Einseitenbandsignal zusammengefügt.

Diese Sendevorrichtung hat den Vorteil, daß die Grenzfrequenz der Einseitenbandfilter von der Frequenzlage des zu übertragenden Einseitenbandsignals

unabhängig ist. Von weiterem Vorteil ist, daß im übertragungsfrequenzband die Kanäle im Abstand der Nyquistbandbreite angeordnet werden können, d. h. wenn die zu übertragenden Daten eine Frequenz von f_e aufweisen, ist die Bandbreite pro Kanal f_cß.

Bei dem Einseitenbandsignal, bei dem die Kanäle je eine Seite der Trägerfrequenz einnehmen, sind jedoch Interferenzen zwischen den Daten der Kanäle selbst bei Verwendung scharf begrenzender Filter unvermeidlich, so daß das übertragungssystem insgesamt aufwendig wird, welches dann üblicherweise als Rückmeldesyslem ausgebildet werden mu~

Aus der CH-PS 4 34 356 ist ein übertragungssystem bekannt, bei dem eine Quadraturamplitudenmodulation ausgeführt wird. Die digitalen Daten zweier Signalquellen werden mit einer Trägerfrequenz moduliert, die ;fl den beiden Kanälen eine Phasendifferenz von 90 zueinander aufweist. Die Ausgänge der entsprechenden Amplitudenmodulatoren werden addiert, so daß der Ausgang gebildet wird durch die Trägerfrequenz mit den beidseits sich anschliefaenden Kanalfrequenzbereichen. Jeder Kanal weist ein Zweiseitenbandlilter auf

Das Zweiseitenbandfilter. bestehend aus einem Hoch- und einem Tiefpaß, ist jedoch schwierig her-

Ji stellbar. Infolge dieses Nachteils und der auftretenden Interferenzen zwischen den Daten und den Kanälen ist die Bandbreite 20 bis 50% breiter als theoretisch erforderlich, d. h.. an beiden Enden ist das Übertragungsfrequenzband abgeflacht. Daneben ist eine Parallelquadraturmodulation bekannt, bei welcher in einem mehrkanaligen Multiplexübertragungssystem durch die Verschiebung der Trägerfrequenz tun die Datenfrequenz sich mehrere Daienkanäle überlappen. Die Bandbreite des übertragenen Frequenz-

<■■> bandes ist hierbei jedoch infolge der Filterdämpfung größer als die Nyquistbandbreite. multipliziert mil der Anzahl der Kanäle. Interferenzen infolge der zahlreichen Inlerferenzquellen müssen bei diesem System durch Entzerrer beseitigt werden, was dieses

jo System teuer macht

Weiterhin sind mehrkanalige Multiplexübertragungssysteme bckanni. bei denen jeder Kanal nach dem Restseitenbandverf..hren arbeitet. Die Interferenz., ι zwischen den Kanälen sind gering, und die Eni/errer sind demnach einfach aufgebaut Da ledoch fur jeden Kanal verschiedene Filter benötig! werden, sind die Modulatoren und Demodulatoren bei diesem System aufwendig. Änderungen der Eigenschaften der übertragungsleitung können leicht zu nicht korrigierbaren Interferenzen zwischen den Kanälen und den Daten führen, wodurch die Übertragungsgeschwindigkeit begrenzt ist.

Es besteht die Aufgabe, das mehrkanalige Multiplexdateniibertragungssystem so auszubilden, daß In-

lerferenzen zwischen den Kanälen und den zu übertragenden Daten möglichst vermieden werden und die Bandbreite des zu übertragenden Frequenzbandes möglichst eng ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches I. Vorteilhafte Ausgestallungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gemäß der Erfindung werden also die Vorteile der Quadraturmodulation mit denjenigen des Restseilen^ bandverfahrcns vereinigt, ohne daß die dort erwähnten Nachteile auftreten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aus^ flihrungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. I ein Freqilenzspeklfum eines Dateiisigiials gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 ein Blockdiagramm des vorliegenden Datenübertragungssystems,

F i g. 3 ein Blockdiagramm des Modulators gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 4 ein Frcquenzspeklrum eines Uberlragungssignals,

CI.» <I si Ir* /"*!■»#» *·<» I» !«»-»fllL· _n;_|>np J~\ll »νιηΓι (»Λ it C ΠΙ lnrp ι ι £,. ^/ vi ι ο ^iiiti (in ιυι ΐιΐιικ. wiiiuj l^uii ι |./i ι« iigucn iui ι»,

F i g. 6 ein Blockdiagramm eines Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 7 ein Phasenfehlerdetektor, wie er Anwendung findet beim Demodulator nach F i g. 6,

F ι g. 8 ein Abfrageschaltkreis, wie er Anwendung findet in Verbindung mit dem Demodulator nach F i g. 6,

F i g. 9 ein Zeilimpulsgenerator, wie er verwendet' wird in Verbindung mit dem Abfrageschaltkreis nach F i g. 8,

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines automatischen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 ein Blockdiagrammeines Querfilters (TFS) des automatischen Filters nach F i g. 10.

Fig. 12 ein Blockdiagramm eines anderen automatischen Entzerrers.

Fig. 13 ein Blockdiagramm eines Phasenfehlerdetektors im automatischen Entzerrer nach Fig. 12,

Fig. 14 ein Blockdiagramm eines Zeitfehlerdetektors im automatischen Entzerrer nach Fig. 12 und

F i g. 15 ein Blockdiagramm eines anderen Zeitfehlerdetektors, wie er im Endkanal des automatischen Entzerrers nach Fig. 12 verwandt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand von vier Kanälen erläutert. Es ist natürlich selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße System auch mit einer anderen Kanalzahl betrieben werden kann.

Es ist bekannt, daß zur übertragung eines Impulszuges mit der Periode T die erforderliche Bandbreite

-jf beträgt, wobei diese Bandbreite Nyquistbandbreite genannt wird. Bei einem übertragungssystem mit einer Bandbreite von genau ^ ψ ist jedoch die

.. Demodulation des Signals sehr schwierig, da bereits eine kleine Abweichung eines Abfrage- oder Testimpulses zu einem großen Fehler führt. Aus diesem Grund ist es bekannt, Restseitenbandsysteme (VSB) zu verwenden. Bei einem VSB-System jedoch ist die erforderliche Bandbreite breiter als ein Nyquistband

von -^ψ- . Um dieses Problem zu lösen, wird gemäß

der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß sich die Abflachteile jedes VSB-Kanals miteinander überlappen, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. Aus F i g. 1 ist deutlich sichtbar, daß sich das Abflachteil α des Kanals 1 überlappt, mit dem Abflachteil b des Kanals 2.

Wie der F i g. 1 zu entnehmen ist, beträgt die gesamte Bandbreite zur Übermittlung von vier Kanälen — entspricht also der Nyquislbandbreilc für

vier Kanäle.

Die F i g. 2 zeigt ein Blockdiagfamm des Daten-

übertragungssystem« gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Modulator /ViOD werden die Signale von vier Kanälen 1,2,3 und 4 zugeführt und dort moduliert. Das modulierte Signal weist ein Frequenzspektrum nach F i g. 1 auf und wird übermittelt an einen

Demodulator DEM, wobei die Übertragung über eine Leitung erfolgt. Im Demodulator DEM wird das empfangene modulierte Signal demoduliert, und die demodulierten Signale werden einem Entzerrer zugeführt, welcher vier Kanalausgänge aufweist. Die Bausteine MOD, DEM und EQU (Entzerrer) in F i g. 2 werden nachfolgend im Detail näher erläutert.

Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines K'icduiaicrs "srrtäß der vor!is"sndsn Erfindup.". 1
I₄ sind die Eingangsanschlüsse für die Kanäle 1 bis 4.

2i und 2₃ sind Addierer und 2₂ und 2₄ Subtrahierer. 3i und 3j sind Dämpfungs- oder Seitenbandfilter mit einer Übertragungsfunktion von RJf), wie später noch erläutert wird. 3₂ und 3₄ sind Dämpfungs- bzw. Seitenbandfilter mit einer übertragungsfunktion von Rj(/). wie später noch erläutert wird. 4, . . . 4₄ sind Mullipiyer und 5₍ S₂ und 6 Addierer. Der AusgangsanschluP ist mit 7 bezeichnet. 8t und 8₂ sind Phasenschieber mit einer Phasenschiebung von 90 . 9| und 9₂ sind einstellbare Phasenschieber, während 10 einen Taklimpulsgeneralor darstellt. 1' ist ein Multiplyer mit einem VervielfachungsverhäJinis von 2, und 12 ist ein Demultiplyer mit einem Faktor 4. Ein Mullipiyer mit einem Faktor von 11 ist mit 13 bezeichnet. Bei 14 handelt es sich um einen Oszillator, und ISi · · ■ 15₄ sind Frequenzkonverter.

Die Eingangssignale jedes Kanals werden Eingangsanschlüssen 1, ... I₄ in Form eines mehramplitudigen PHM-Signals zugeführt. Die Addierer I₁ Und 2, und die Subtrahierer 2₂ und 2₄ erzeugen die Summen und Differenzen der Eingangssignal der zwei Kanäle 1 und 2 und der beiden anderen Kanäle 3 und 4. Die Ausgangssignale der Addierer und Subtrahierer werden durch die Seitenbandfilter 3i ... 3₄ beschnitten und wirken über die Multiplyer 4_t ... 4₄ auf die amplitudenmodulierten Trägerwellen C, und C₂. Die Trägerwellen sind Ausgangssignale der Frequenzkonverter 15, und 15₂. Die Addierer 5( und S₂ sowie der Addierer 6 addieren die modulierten Signale mit Pilotsignalen f_x und /₂. wobei es sich bei den Pilotsignalen um Ausgangssignale der Frequenz' onverter 15? und 15₄ handelt. Das Additionssignal tritt am Ausgangsanschluß 7 auf. Der Taktfrequenzgenerator 10 erzeugt ein Sinusförmiges Signal, dessen Frequenz identisch ist mit der Wiederholungsfrequenz /,. des Eingangssignals jedes Kanals. Der Multiplyer 11 mit einem Vervielfachungsfaktor von 2 erzeugt ein sinusförmiges Signal der doppelten Frequenz 2/_o während der Demultiplyer 12 mit einem Faktor 4 die Sinusfrequenz auf (l/4)/_c teilt. Der Multiplyer 13 mit einem Faktor 11 erzeugt ein Sinussignal der Frequenz (ll/4)/_c. Die Frequenzkonverter 15χ ... 15₄ mischen die von den vorgenannten Generatoren 10, 11, 12, 13 erzeugten Signale mit einem Sinussignal der Frequenz f_L des Oszillators 14. Auf diese Weise entstehen Sinussignale Ci, C₂, /i und f₂ derer. Frequenzen die Summen oder Differenzen der vorgenannten Frequenzen sind. Die F i g. 4 verdeutlicht die Frequenzverhältnisse der am Ausgangsanschluß 7

auftretenden Signale. j\ und /₂ sind die Pilolsignalc während Ci und C₁ die (unterdrückten) Trägerfrequenzen sind. Bei /;. handelt es sich um das (unterdrückte) Oszillatorsignal, während CH\ ... CH₄. die Spektren der Ubertragungssignalc der Kanäle 1 bis 4 sind.

Die i'bertragüngsfunktionen des R_c(f) und R_s(f) der Seilcfibandfiiter 3, bis 3₄ sind bandbegrenzt auf eine Bandbreite von / kleiner (3/4)/,.. Die Amplitudencharaklerisliken beider UbertragungFfUnktionen weisen Bandbegrenzungscharaklerislikcn A{f) von 50% auf. wodurch den Nyquislbcdingungen genügt wird. Die Phasencharakteristik der übertragungsfunktion RAj) ist <->Af) mit Ausnahme einer bestimmten Verzögerung, während die Phasencharaktcristik der anderen übertragungsfunktion Rf(f) mit Ausnahme einer bestimmten Verzögerung - (->Af) beträgt. HAJ) ist eine Funktion mit einem konstanten Wert von .t/4 bei einem Band von (/ - /_r/2) < /_c/4. Beliebige Werte treten bei anderen Bändern auf. F i g. 5 2ό verdeutlicht die Frequenzcharakteristik/4(/) der übertragungsfunktion R_c{f) und der Phasencharakleristik (->Af) der Übertragungsfunktion RAf)- Die veränderbaren Phasenschieber 9, und 9₂ erzeugen bei den Trägerwellen C, und C₂ bestimmte Phasenverzögerungen zur Kompensation der in den Filtern 3i und 3₂ sich ergebenden Verzögerung, so daß die orthogonalen Bedingungen zwischen den Kanälen 2 und 3 mit verschiedenen Trägerwellen sichergestellt ist.

Es sH vermerkt, daß die Seilenbandfilter 3i und 3₂ 3ö einen ßcgrenzungsfaktor von nicht größer als 50% aufweisen. Die Bandbreite, bei welcher die Phasencharakleristik <->Af) konstant .-r/4 ist kann mit (J - /_r/2) < h fJ2 bezeichnet werden, wobei h der . Begrenzungsfaktor ist mit einem Wert von 0 < h < 0,5.

F i g. 6 zeigt cm Ausführungsbeispiel eines Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung. Er besieht aus einem Eingangsanschluß 21. Multiplyer 22, bis 224, 3Oi und 3O₂. Seitenbandfiltern 23], 23₃ und 232. 23₄, deren Charakteristiken gleich denjenigen der Seitenbandfillei 3^ 3₄ und 3,. 3₃ gemäß Fig. 3 ist. Subtrahierern 24! und 24i. Addierern TA₂ und 24» sowie Ausgangsanschlüssen 25| bis 25₄ für Kanäle 1 bis 4. Außerdem besteht der Demodulator aus den Phasenschiebern 26j und 2O₂ mit einer 90 -Phasenverschiebung, veränderbaren Phasenschiebern 27i und 27₂ mit einer veränderbaren Phasenverschiebung proportional zu Trägerfrequenzphasenkonlrollsignalen an den Steueranschlüssen 28] und 282. Schmalbandfiltern 29i bis 29₄ mit den Zentralfrequenzen /₂, f_t, /2 —/t und f_L. Weiterhin ist Demultiplyer 31 mit einem Faktor 5 ein Demultiplyer 32 mit einem Faktor^ Multiplyer 33 und 34 mit einem Faktor 2 ein 'Taktsigrialäusgähgsanschluß 35 und Frequenzkön- ''^ verter 36i und 3O₂ vorhanden.

Im Demodulator werden die Pilotsignale/₂ und/_t von den empfangenen Signalen am Eingangsanschluß 21 durch die Schmalbandpaßfilter 29! und 29j herausgefiltert. Ein Sinussignal mit einer Differenzfrequenz der Pilotsignale, beispielsweise/2—/1 = (5/2)/_c wird erzeugt, indem die Pilotsignal durch einen Frequetizkönverter wandern, bestehend aus dem MuI-liplyer 3Oj und dem Schmalbandfiller 29j. Der Ausgang dieses Frequenzkönverlcrs wird zugeführt dem Demultiplyer 31 mit dem Faktor 5 zur Erzeugung eines Sinussighals der Frequenz /_r/2. Der Ausgang des Demultiplyers 31 wird dem Eingang des Demulliplyers 32 mil einem Teillingsverhältnis von zwei zu^ zugeführt zur Erzeugung «iner Sinusfrequenz /_r/4. Der Multiplyer 3O₂ mischt den Ausgang des Demultiplyers 32 mit dem Pilotsignal /1 zur Erzeugung des Oszillalorsignals /;., wobei das Signal des Multiplyers 3O₂ durch das Schmalbandfilter 29₄ hindurchwandert. Das/r/2-Signal wird dem Mulliplyer33 mit einem Multiplikalionsfaklot vnn 2 zugeführt zur Erzeugung des Taktsignals /_r. Dieses Taktsignal gelangt an den Taktsignalausgangsanschluß 35 und direkl zum Frequenzkonverter 36| zur Erzeugung der Trägerwelle Ci mit einer Frequenz äquivalent der Summe (oder Differenz) mit einem OszillaU.'.signal /,, und wird ebenso zugeführt dem anderen Frequcnzkonverler 36₂ über den Multiplyer 34 mit dem Faktor 2 zur Erzeugung der anderen Trägerwelle C₂. Die so erzeugten Trägerwellen Ci und C₂ werden zur Demodulation der PAM-Signale jedes Kanals verwandt, die orthogonal VSB moduliert sind. Als erstes wird die Phase der Trägerwelle Ci um einen entsprechenden Betrag durch den veränderbaren Phasenschieber 27i verzögert. Der Ausgang des Phasenschiebers 27i ist direkt verbunden mit dem Multiplyer 22i und über den Phasenschieber 26| mit dem anderen Mulliplyer 22]. Durch den Phasenschieber 26| wird eine Phasenverschiebung von 90 erzeugt Die Ausgänge der Multiplyer 22] und H₂ werden den Dämpfungsfiltern 23_t und 2S₂ zugeführt zur Demodulation derjenigen Signale, welche durch die gleichphasige Komponente und die 90 -Komponente der Trägerwelle Ci im Modulator nach F i g. 3 moduliert wurden. Der Sublrahierer 24| und der Addierer 24₂ erzeugen die Differenz und die Summe der Ausgänge der Filter 23, und 2Z₂ und liefern somit die Ausgangssignale an den Anschlüssen 2O₂ und 25i sowie Kanäle 1 und 2. In entsprechender Weise werden die Ausgangssignale für die Kanäle 3 und 4 an den Anschlüssen 25₃ und 25₄ unter Verwendung der Trägerwelle C₂ erhalten.

Mit der vorerwähnten Modulation und Demodulation ist es möglich, eine Datenübermittlung auszuführen, welche frei ist von Interferenzen zwischen den Signrlen der einzelnen Kanäle und frei ist von Interferenzen zwischen den Kanälen wie nachfolgend noch ^erläutert wird. Es sei vorausgesetzt, daß die Übertragungsleitung in den Bändern ideal entzerrt ist beim Durchlaß des Signalspektrums der F i g. 4. Der Impulsübertragungsfaktor des Wegs des Kanals 1 vom Demodulatoreingang Ij zum Demodulalorausgang 25, ergibt sich wie folgt:

Kitt) = [r_c(£)cos(2τιf_clt + φ,) + r,(t)sin (2πf_clt + ?·,)] ·
cos(2_J-r/_cii + q>_r)®r_s(t) + [/·,.(£) cos (2 ,-i/_dt + _ψι) + r_s(t) sin (2 uf_cl t + φ,)] sin (2 π/_ε1 1 + ψ_Γ) © r_c(t) j

Hierbei ist r_c(t) und rjt) die umgekehrte Fourier- 65 Modulation und Demodulation.® stellt eineLaplace-

ableitung der Übertragungsfunktionen RA^f) und Transformation dar.

RJUl- /ei »st die Frequenz der Trägerwellen C₁ · φ, Nach einer Fourierumwandlung beider Seiten der

und φ_τ sind Phasenwinkel der Trägerwellen bei der Gleichung 1 unter Berücksichtigung der Bedingungen

der Bandbegrenzungen der Filier ergibt sich eine Übertragungsfunktion für den Kanal 1.

W₁₁(Z) = cos Iq₁-q,)RJlf)RJif)

(2)

Falls die Ubertragungsfunktioncn R_c(f) und RJ.f) durch die nachfolgende Gleichung (3) gegeben ist und falls die Bedingung q>, = φ, erfüllt ist durch entsprechende Synchronisierung der Phasenwinkel der Trägerwelle, dann kann die Gleichung 2 durch die folgende Gleichung 4 ersetzt werden.

RAf) = A[f) exp llfiAf) + /2sr/tf] j
it, (Z) = A (Z) exp [ - / <->Aj) + "

H_tl(f) = A(f)^zcxp[i4nfd]

(4)

d ist die durch die Filter erzeugte Verzögerung oder Phasenverschiebung.

Da vorausgesetzt wurde, daß die Amplitudcncharakleristik A(f) die Nyquistbedingungen erfüllt.

to

dann kann der Kanal mit der übertragungsfunktion nach Gleichung 4 Daten übermitteln, ohne daß eine interferenz der Signale in diesem Kanal auftritt. Das gleiche gilt natürlich auch für die anderen Kanäle. Die übertragungsfunktion Ih₁(J) vom Eingang des Kanals 1 zum Ausgang des Kanals 2 und die übertragungsfunktion H_n(J) vom Eingang des Kanals 3 zum Ausgang des Kanals 1 ist gegeben durch

= 2 sinfo, -

+ Rc(f)²'\

(5)

15 Ist die Bedingung φ, = f/ _r erfüllt bei der vorherigen Voraussetzung, dann werden beide Ubertragungsfunktioncn H,₂(f) und W₂I (/) gleich Null. Eine Interferenz zwischen rinn Kfinjilpn I und 2 trill :ilso mehl auf. Auf entsprechende Weise ist die Interferenz zwischen den Kanälen 3 und 4 beseitigt.

Die Interferenz zwischen Kanälen mit unterschiedlichen Trägerwellen wird nachfolgend beschrieben. Falls die übertragungsfunktion eines Wegs vom Eingang eines Kanals/ zu dem Ausgang eines Kanals k dargestellt wird durch H_Jk {/)(J,k = 1,2,3,4) dann ergeben sich Ubertragungsfunktionen die den nachfolgenden Gleichungen genügen.

Wu(/) = W₂₄(Z) = W₁₄(Z) = W₃₁(Z) = W₄₂(Z) = /£*,(/) = 0 W₃₂(Z = -ie^l4*'^JA(f)[A(f - f_t)exp{-i2nfd + it?« -Vn)

-A(f+ f_c)cxp\i2π f J-Hq₁I -?,()!]

W₂₃(Z) = -ic^l4'^IJA(f) ■ [Aif-f_t)exp{-i2afj - /(,„ - <_lr2)\

2*fJ + i(q_n - _?r2)|] (6)

ι/ΐ,ι und φ_Λ sind der Ubertragungsendphasenwinkcl lind der Empfangsendphasenwinkel der Trägerwellen C₁. φ_ι2 und ij)_r2 sind der Ubertragungsendphasenwinkel und der Empfangsendphasenwinkel derTräger-WeIIcC₂.

Wie sich aus der vorstehenden Gleichungsaufstcllung ergibt, sind Interferenzen ausgeschlossen außer zwischen den Kanälen 2 und 3. In bezug auf die Interferenzen zwischen den Kanälen 2 und 3 müssen die Trägerphasenwinkel bei der Modulation und Demodulation so eingesteüt werden, daß sie den nachfolgenden Bedingungen genügen.

55

Ψι2 — fr! =

<Pa — Ψλ = -

(7)

60

Sind diese Bedingungen erfüllt, dann ist auch bezüglich der Interferenz zwischen den Kanälen 2 und 3 die Nyquistbedingung erfüllt, so daß die Ubertragungsfunktionen Null werden bei den Abfragepunkten mit Intervallen von T = l[f_c, so daß keine Interferenz gegenüber der Datenübermittlung vorhanden ist. Damit die Phasendifferenz der Trägerwellen C₁ und C₂ den Bedingungen der Gleichungen Nr. 7 genügen, sind im Modulator nach F i g. 3 die ve/Hnderbarcn Phasenschieber 9₂ und S)₁ vorgesehen.

Um eine sichere Arbeitsweise des Modulators nach ' F i g. 6 sicherzustellen, ist es notwendig, den Phasenwinkel der Trägerwelle zu synchronisieren, d. h., geeignete Phasensteuersignale müssen den Steuereingängen 28t und 28₂ der veränderbaren Phasenschieber 27| und 27₂ zugeführt werden.

F i g. 7 zeigt ein Beispiel eines Phasenfehlerdetektors, der diese Phasensteuersignale erzeugt. 2S₁ und 2S₂ sind Eingängsanschlüsse, welche verbunden sind mit den Ausgangsanschlüssen 2O₁ und 25₂ der F i g. 6. Der Detektor nach F i g. 7 besteht aus den Schwellwertbegrenzern 37, und 37₂, den Multiplyern 3S₁ und 3%, einem Subtrahierer 39, einem Tiefpaßfilter 40, einem Akkumulator 41 und einem Ausgangsanschluß 28_t, der verbunden ist mit dem Steueranschluß 28] in F i g. 6. Ein Phasenfehlersignal Sinus (φ_Λ — ψ_Λ) der Trägerwelle C₁ wird erzeugt am Ausgang des Tiefpaßfilters 40. Eine genaue Phasensynchronisation wird auf die nachfolgend beschriebene Weise erreicht. Falls die inverse Fourierumwandlung der übertragungsfunktion H_jk(f) dargestellt wird durch h_Jk(t) und falls die Ubertragungssigrialserien des Kanals/ dargestellt werden durch (x_Jn) dann ergeben sich die Ausgangssignale der Kanäle 1 und 2 durch die nach-

folgende Gleichung Nr. 8. Hierbei ist vorausgesetzt, daß Rauschspaiiriungcn und cine Interferenz von anderen Kanälen vernachlässigbar ist.

- "^r

Y₁U) = 2 [XiJhi i: - iiT + ld) + X₁H₂₂ (t - iiT + 2rf)]

ti - - ι

(8)

Da /i||(f) und /i₂₂(f) ausgesprochene Spitzen bei t = 2(1 aufweisen, sind die foluendcn Bczichuimcn erfüllt.

hierbei ist sgn ( ) eine sign-Funktion.

Der Schwellwerlbcgrenzer 37, in F i g. 7 erzeugt sgnd'i(i)). und der Multiplycr 38i erzeugt das Produkt des Ausgangs des Schvvellwerlbcgrcnzers 37| und y₂{l). Der Su! '.rahicrer 39 und der Tiefpaßfilter 40 erzeugen einen Zcitdurchschnitl hiervon, so daß dort das folgende Ausgangssignal entsteht.

- Y₂U)Ot - £|.ν,,,,|/ι_Ι2(2ί/) (10)

In entsprechender Weise erzeugen der Schwcllwertbcgrenzcr 37₂, der Multiplycr 38₂ und das Tiefpaßfilter 40 das folgende Signal

J Sg_n(V₂(Z)) · Y₁U)Ut * 21.V₂Ja₁₁P*/) (11)

Demgemäß ist der Ausgang des Filters 40 ein Signal äquivalent der Differenz zwischen den Gleichungen Nr. 10 und Nr. II. Aus der Gleichung Nr. 5 ergibt sich, daß H₁₁(Id) proportional dem Sinus (</, -q_r) und /i₂i(2i/) proportional dem zugehörigen Umkchrsignal ist, so daß das Phascnfehlersignal Sinus (q, — q_r) am Ausgang des Filters 40 erhalten wird. Die Phasensynchronalion für die Trägerwelle C₂ wird in gleicher Weise ausgeführt, wie anhand der F i g. 7 beschrieben.

Zur Reproduktion des übermittelten Signals vom Ausgangssignal des Demodulators nach F i g. 6 ist eine Abfragung bei den Intervallen T= \jf_c erforderlich. Da Zeitsteuersignale mit der Frequenz/,, am Anschluß 35 in F i g. 6 liegen, können die Abfragesignale erzeugt werden durch Änderung der Phase dieses Signals.

F i g. 8 zeigt ein Beispiel eines Abfrageschaltkrciscs, bestehend aus einem Eingangsanschluß 2O₁, einem Abfragegatter 42, einem veränderbaren Phasenschieber 43, einem Ausgangsanschluß 44₁₍ Abfragevcrzögrrungsbauteilen 45, bis 45₄, Dämpfungsgliedern 46| bis 46₄ und einem Addierer 47. Weiterhin sind vorhanden ein Multiplycr 48. ein Tiefpaßfilter 49, ein Akkumulator 50 sowie ein Zeittaktsignalcingang 35. Der Eingangsanschluß 25, in F i g. 8 ist verbunden mit dem Ausgangsanschluß 25, des Kanals 1 in F i g. 6. Die Phase des Abfragesignals wird so gesteuert, daß die Streuung der Interferenzen der Signale innerhalb des Kanals ein Minimum wird. Der Ausgang des Demodulators soll so abgefragt werden, daß die abgefragte Information am Ausgangsanschluß 44, auftritt. Entsprechende Abfragcschallkreise sind bei den anderen Kanalausgängcn ange-

JO schlossen. Die vorerwähnte Steuerung des Phasenwinkel des Abfragesignals kann wie folgt erläutert werden:

Die Streuung der Interferenz der Signale im Kanal 1 ist gegeben durch die folgende Gleichung, wobei voraussiesctzt ist. daß der Zeitfehlcr des Abfragesignals τ ist.

QU) = <

η,.V₁,„/i„(iH7 + 2

(12)

hierbei bedeutet < > ein datzmittel.

Zur Steuerung von r, um Q(t) auf ein Minimum zu bringen, ist es ausreichend, den Gradienten von Q(r) in bezug auf τ zu finden und diesen Gradienten den Akkumulator 50 in F i g. 8 zuzuführen. Der Gradient von Q[t) in bezug auf r ist gegeben durch folgende Gleichung

,Σ

J^ = 2„t±₀<xi„> It₁₁OnT+2d +τ) _Ί-- Λ_π(ηι7+ 2rf + τ) Falls der übertragungs- oder Verstärkungsfaktor der Dämpfungsglieder 46, bis 46₄ wie folgt ist

(13)

Ä„(Hif+2</-j-V)|t=n(n = -2,-1, 1,2)

(13')

und falls das Produkt des folgenden Ausgangssignals vom Addierer 47

ist und das Ausgangssignal y_l{2d + r) vom Verzögerungsglied 45j gebildet wird durch den Multiplyer 48 und die Zeitmittlung durchgeführt wird durch den Tiefpaßfilter 49, dann kann ein näherungsweiser Wert des Gradienten der Gleichung Nr. i3 von näherungsweise τ = 0 erreicht werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß zwei Pilotsignale den beiden Enden eines Signalspektrums überlagert werden und der Demodulator die notwendigen Trägerwellen und Taktsignale von diesen Piloisignalen ableitet. Falls jedoch die Frequenz der Trägerwelle in einer einfachen Beziehung steht zur Taktfrequenz, beispielsweise im Verhältnis eines vielfachen, dann ist lediglich ein Pilotsignal erforderlich. Weiterhin ist es möglich, die Trägerwellen und das Taktsignal von den modulierten Signalen abzuleiten, ohne daß hierzu Pilotsignale benötigt werden.

Zur Ableitung dieser Trägerwelle werden der Akkumulator 41 in F i g. 7 und die veränderbaren Phasenschieber 27i oder 27₂ in F i g. 6 ersetzt durch einen spannungsgesteuerten Oszillator mit einer Nennfrequenz äquivaler t denjenigen der Trägerwelle. In bezug aufdie Ableitung des Taktsignals ist es möglich, eine Methode anzuwenden, bei welcher die Sch webung zweier Trägenvellen mit beieinanderliegenden Frequenzen erfaßt wird, d. h., die Frequenzen der beiden Trägerwellen unterscheiden sich durch die Frequenz/,.. Im Falle der übertragung von zwei Kanälen mit lediglich einer Trägerwelle kann ein Verfahren verwendet werden, wie es anhand der F i g. 9 verdeutlicht wird.

Die Schaltung nach F i g. 9 besteht aus einem Eingangsanschluß 25j, welcher mit dem Ausgangsanschluß 25· in F i g. 6 verbunden ist, einem Taktsignalausgang 35, der beispielsweise mit dem Taktsignaleingana 3f> in F i g. 8 verbunden ist. Bandpaßfiltern 51 und 53 mit einer Mittelfrequenz von /_f/2 und /,. einem Rechteckumformer 52 und einem phasengesieuerten Oszillator 54 mit einer Frequenz von /.. welcher Taktsignal an seinem Ausgang 35 erzeugt.

Wie schon zuvor erwähnt, können die Interferenzen zwischen den Kanälen und zwischen den Signalen auf ein Minimum gebracht werden durch Verwendung einer automatischen Phasenkontrollschleife /um Zv xke der Steuerung der Phasensynchronisation der Trägerwelle und des zeitlichen Ablaufs der Abfragung. Falls der Modulator, der Demodulator und die über- jo mittlungsleitung ideal entzerrt sind, können Interferenzen zwischen den Signalen und zwischen den Kanälen gedrück! werden auf einen ausreichend niedrigen Pegel. Bei den vorhandenen Übermittlung leitungen sind jedoch beträchtliche Interferenzen vor j-> handen. weiche die Datenübertragung stören (iemal* der vorliegenden Erfindung wird ein selbsttätiger [ 111- ?errer. bestehend aus einem Querfilter, verwendet, um solche interferen/en zu kompensieren, nodim.ii cmc wirksame Datenübermittlung sichergestellt ist

F i g. IO zeigt einen automatischen Entzerrer, bestehend aus den Eingängen 44, bis 44₄ für die Kanäle I bis 4. Querfiltern 611 bis 61_)r>. Addierern 62, bis 62a. Verknüpfungsschaltkreisen 63, bis 63₄. Subtrahiercrn 64, bis 64j. Multiplizierer 65, bis 65₄. Schrittschalt- 4-. generatoren 66, bis 66₄ und Ausgangsanschlüssen 67, bis 67₄ für die Kanäle 1 bis 4

Die Fig. Il zeigt im Detail den Aufbau der Querulier ITFS) 61, bis 61„, in Fi g. 10.

Die Transversalfilter nach F 1 g. 11 weisen auf einen ϊο Emgangsanschluß 44. Verzögerungsglieder 68, bis 68_W ,. Multiplyer 69, bis 69_M. Akkumulatoren 70, bis 70,_w. Multiplyer 71, bis 71 „. einen Addierer 72 und einen Ausgangsanschluß 73. Mit 74 ist ein Fehlersignaleingang bezeichnet. Die TFS 6I₁. 6I₄, 61- und r> 61|„ sind zur Kompensation der Signalinterferenzen in den Kanälen 1. 2. 3 und 4 vorgesehen, während die restlichen TFS zur Kompensation der Kanalinlerferenzen zwischen benachbarten Kanälen vorgesehen sind. Im Falle des Kanals 2 wird das Eingangssignal an den Eingangsanschluß 442 angelegt und durchläuft den Signalinterfercnzkompcnsierer 6I₄ dieses Kanals. Die Ausgänge von 6I3 und 6I₅ zur Kompensation der Kanalinterferenzen von den Kanälen 1 und 3 werden addiert im Addierer 62^. Das übermittelte mehramplitudige PAM-Sigrial wird demöduliert im Verknüpfungsschallkreis 6I₂, bestehend aus einem Quanlisicrungsschaltkreis und sodann zugeführt dem Ausgangsanschluß 67₂. Der Subtrahierer 64, erzeugt die Differenz zwischen dem Eingangssignal des Verknüpfungsschaltkreises 63₂ und dem Ausgangssignal, d. h. ein Fehlersignal. Der Multiplyer 6S₂ multipliziert das Fehlersignal mit einem Anpassungsschritt, der durch den Schrittgenerator 66₂ erzeugt wurde, um so die Amplitude zu modifizieren. Das so angepaßte Signal wird den Fehlersignaleingang 74 der TFS 6I3, 6I₄. und 6I5 zugeführt. In jedem der TFS erzeugen die Multiplyer 71] bis 71_A/ die Produkte eines solchen Fehlersignals und der abgegriffenen Ausgangssignale der Verzögerungsleitung, bestehend aus den Verzögerungsgliedern 68j bis68._u-|. Die Produkte werden zugeführt den Akkumulatoren 7Oi bis 70_A/. Auf diese Weise wird der Wichligkeitskoeffizient des Querfilters (d. h. das Ausgangssignal der Akkumulatoren) auf solche Weise modifiziert, daß die Summe der Signalinterferenz und der Kanalinterferenz am Eingang des -Verknüpfungsschallkreises 63₂ ein Minimum aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, die Signalinterferenz und die Kanalinterferenz durch mehrfache Wiederholung der Anpassungssteuerung und der Verändemng der Wertigkeitskoeffizienten der Filter auf optimale Werte, wirksam zu reduzieren. Bei den Anpassungsschritten sind über die Zeitkonstanlen der Anpi'ssungssteuerschleifen zu entscheiden. Diese sind anfänglich sehr groß und werden allmählich reduziert, bis sie unter normalen Bedingungen konstante Werte aufweisen. Bezüglich eines automatischen Entzerrers für eine einkanahge übertragung wird verwiesen auf Kapitel 6 des Buches »Principles öl Data Communication« von R. W. Lucky. McGraw Hill 1968. Der automalische Entzerrer gemüB der vorliegenden Anmeldung wurde aufdie Anwendung hei mehrkanahgen Übermittlungen erweitert. Bei der vorerwähnten Anpas.sungsstcucrung wurde das MS-lsquarmg methodlVerfahren beschrieben Fs ist jedoch auch möglich, andere Verfahren /11 verwenden, beispielsweise das /F-izero-iorcing method !Verfahren zu verwenden

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, können Signalinicrfcrcnzen und Kanalmterferen/cn durch Verwendung automatischer Entzerrer und Anpassungssteucrschleifen wirksam unterdrückt werden Dies gilt für den Fall, dal.! die Entzerrung der übermittlungsleitung und die Synchronisation der Trägerwellcii und die /citsynchronisation nicht perfekt ist Eine wirksame Datenübertragung, frei von solchen Interferenzen ist sichergestellt

Das vorbeschriebene Verfahren hat icdoch den Nachteil, daß pro Kanal drei Querfilter erforderlich sind, wodurch das Gerät kompliziert und teuer wird. Gemäß der nachfolgend beschriebenen Methode wird dieser Nachteil beseitigt durch Unterdrückung der Kanalinterfercnzen durch Trägcrsynchronisation und Zeitsynchronisalion. während die lediglich die Kanalintcrferen/en in jedem Kanal kompensiert werden durch Querfilter.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines automatischen Entzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung. Er besteht aus Qucrfiltcrti TFS 61_H 6I₄, 6I7 und 6I₁O, Verknüpfungsschallkreise 63| bis 63_4j Subtrahieren 64, bis 64», Multiplyer 6S₁ bis 65₄, Schrittgeneratorcn 66[ bis 664. und Ausgangsan-Schlüssen 67| bis 67₄. Diese Bauteile erfüllen die gleichen Aufgaben wie die entsprechenden Bauteile des automatischen Entzerrers nach F i g. 10." Der Entzerrer nach Fig. 12 besieht weiterhin aus Ein-

gangsanschlüssen 25, bis 25₄, Abfragegattern 42, Ibis 42t, veränderbaren Phasenschiebern 43, bis 43₄ und einem Taktsignaleingang 35. Diese Bauteile weisen die gleiche Funktion auf wie der Eingangsanschluß 2!5,, das Abfragegatter 42, der veränderbare Phasenschieber 43 und der Taktsignaleingang 35 der Abfrageschaltung nach F i g. 8. Weiterhin weist die Schaltung nach Fig. 12 Phasenfehlerdetektoren 75, und 75i, Ausgangsanschlüsse 28, und J!8i, Zeitfehlerdetektoren 76, und 76₂ und Zeitsteueranschlüsse 77, und 77₂ auf. Die Eingangsanschlüsse 25, bis 25₄ sind verbunden mit den Ausgangsanschlüssen 25, bis 25₄ des Demodulators nach F i g. 6. Die demodulierten Ausgänge werden durch die Abfragegatter 42, bis 4Zi. abgefragt, entzerrt durch die TFS 6I₁, 6I₄, 6I₇ und 61,o, sodann quantisiert durch die Verknüpfungsschaltkreise 63, bis 63₄ und sodann den Ausgangsanschlüssen 67, bis 67₄ zugeführt. Hierbei kompensieren die 7FS 61,, 6I₄. 6I₇ und 61,₀ die Signalinterferenzen in den entsprechenden Kanälen in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 10, jedoch werden die Kanalinterferenzen hierbei nicht kompensiert. Die Ausgangsanschlüsse 28, und TS₂ der Phasenfehlerdetektoren 75, und 75, werden jedoch mit den Phasenkontrollanschlüssen 2£, und 28₂ des Demodulators nach F i g. 6 zur Kontrolle der Phasenwinkel der Trägerwellen C, und C₂ verbunden, so daß die Interferenz zwischen zwei Kanälen mit den gleichen Trägerwellen, beispielsweise die Interferenz zwischen dein Kanal 1 und 2 und die Interferenz zwischen dem Kanal 3 und 4, eluminiert werden kann. Die Ausgangssignale der Zeitfehlerdetektoren 76, und 76_:! werden· den Steuereingängen der veränderbaren Phasenschieber 43₂ und 43₃ zur Kontrolle der Zeitphasen der Kanäle 2 und 3 zugeführt, so daß die Interferenz zwischen benachbarten Kanälen unterschiedlicher Trägerwellen, d. h. die Interferenz zwischen dem Kanal 2 und dem Kanal 3, eliminiert werden kann.

Die Fig. 13 zeigt den Aufbau der Phasenfehlerdetektoren 15, bzw. 15₂ der Fig. 12 und Fig. 14 zeigt den Aufbau der Zeitfehlerdetektoren 76, bzw. It₁ der Fig. 12.

In F i g. Bbestehtdcr Phasenfehlerdetektorausden Signaleingängen 67, und 67₂. den Fehlereingängen 80, und 8O₂, den Abfragevcrzögerungsgliedern 81, bis 81,,. den Dämpfungsgliedern 82, bis 82f„ den Addierern 83, und 832. den Mulliplyern 84, und 842. dem Sub-Irahierer 85. dem Tiefpaßfilter 86, dem Akkumulator 87 und dem Ausgangsanschluß 28,. Die bewertete Summe! i,„ „, ■ /i„ des demodulierten Signals x,„ des Kanals 1. zugeführt vom Signalcinganj· 67,. wird erhalten am Ausgang vom Querulier, bestehend aus den Vtrzögerungsgliedcrn 81,. 8I₂. den Dämpfungsglicdern 82,. 82₂ und 82, und dem Addierer 83,. Hierbei ist h„[m = 1.0.1) der Verstärkungs- bzw. Durchlaßfaktor der Dämpfungsglieder 82,. 82₂ und 82, Der Verstärkungs- b/w. Durchgangsfaktor /i„, im dargestellten Beispiel wird gewählt als
h_m = HmT+ 2d)

(14)

Hierbei ist /i(t) die umgekehrte Fourierumwandlung der folgenden Gleichung

H(f) =-■ A(Jf cos2(-)_c(f) exp Ü4jrd/) (15)

Dieses Ausgangssignal wird multipliziert mit dem Fehlersignal (dessen Amplitude durch den Anpassungsschritt modifiziert wurde) e_2n Für den Kanal 2 am Ausgang des Verzögerungsgliedes 8I₃. Das Produkt wird über den Subtrahierer 85 zur Glättung dem Tiefpaßfilter 86 zugeführt und gelangt sodann zum Akkumulator 87 zur Bildung eines Phasensteuersignals. Die Verzögerungsglieder 8I₅ und 81_t„ die Dämpfungsglieder 82», 82₅ und 82h und der Addierer 83} bilden ein anderes Querfiltcr, welches e*--jelben Charakteristiken aufweisen wiedas vorgenannte Querfilter. Das demodulierte Signal X_2n des Kanals 2 wird zugeführt dem Eingang 67₂ des vorgenannten anderen Querfilters, während das Fehlersignal e,„ des Kanals 1 am Fehlereingang 80, liegt, wobei am Ausgang 28, in der zuvor beschriebenen Weise die Bewertung -e,„ -S/i_m · X_2n- „vorgenommen wird, welche diesem Ausgangüberlagert wird. DiesesAusgangssignalsteuert den Phasenwinkel der Trägerwelle C,, so daß Interferenzen zwischen den Kanälen 1 und 2 vermieden werden können.

Die in den demodulierten Ausgangsyignalen der Kanäle 1 und 2 enthaltenen Interferenzen von den Kanälen 2 und 1 können durch die folgenden Gleichungen verdeutlicht werden, basierend auf der Gleichung Nr. 8

e, U) =

i₂I U - "Κ + ?-d)

= Σ XiJUzU - mT + 2d)

(16)

»I - T

Hierbei kann It_nU) und /i₂, (r) ersetzt werden durch die folgenden Gleichungen, basierend auf der Gleichung Nr. 5

45 /i₂, (f) = - //(i) sin (_7l — _?r;i

(17)

Da es ausreichend ist, die Quadratwerte der Kanalinlerferenz gemäß Gleichung 18 durch Veränderung des Phasenwinkels q_r der empfangenen Trägerwelle auf eimern Minimum zu bringen

= <e,uf> + <e₂Uf>

(18)

kann der Gradient der Funktion Q(?,). wie durch die folgende Gleichung 19 gegeben, abgeleitet und als Steuersignal verwendet werden

' - ' CiU)S? χι JHt-inT+ 2i/)cos(9, -q_r)>

- 2 <C₂(J)^x₁ JiU - i«r+ Id) cos (ψ, - </v)>

(19)

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der Phasenfelilerdetektor nach Fig. 13 Tür den vorerwähnten Gradienten einen entsprechenden Wert erzeugt. Selbst wenn in Fig. 13 der Signaleingang 67t ürid der Fchlcrcingang 8O₂ miteinander äusge· lauscht werden, kann die gleiche Arbeitsweise erzielt werden. Der Phäsenfehlefdetektor 75₂ Tür die Phasen* stcuerung der Trägerwelle C₂ ist in entsprechender Weise aufgebaut.

Der Schaltkreis gemäß F i g, 14 beisteht aus einem Signäleingang 67j, einem Fehlereingang 8O₂, den Abfragevcrzögcrtingsgiiedefn 90, bis 9Oj, den Dämp-

909 612/398

fungsgliedern 91, bis 9I₃, dem Addierer 92, dem Multiplyer 93, dem Tiefpaßfilter 94, einem Akkumulator 95 und einem Ausjgangsanschluß 96, Die Verstärkungs- bzw. Durchgangsfaktoren der Dämpfungsglieder 91i bis 9I₃ ist wie folgt

2d)(m = -1,0,1) (20)

Hierbei ist /i₃₂ (i) das Differential der Fourierumkehrrung der folgenden Gleichung

(21)

Bei Fig. 14 wird das demodulierte Signal Jc_3n des Kanals 3 dem Signaleingang J7₃ zugeführt, während das Fehlersignal e_2n des Kanals; 2 dem Fehlereingang 8O₂ zugeführt wird, so daß ein Querfilter, bestehend aus den Verzögerungsgliedern 9Oi und 9O₂, den Dämpfungsgliedern 91], 9I₂, DI₃, dem Addierer S2 zusammenwirken mit dem Veraögerungsglied 9O₃ und dem Multiplyer 93 zur Erzeugung eines Wertes entsprechend demjenigen in Fig. 13

(22)

Der Ausgang des Multiplyers 93 wird geglättet durch das Tiefpaßfilter 94 und zugeführt dem Ausgang 96 über den Akkumulator 95. Dieses Ausgangssignal steuert den Phasenschieber Ai₁ zur Steuerung des Phasenwinkels der Abfragezeitpunkte des Kanals 2, so daß auf diese Weise die Interferenz des Kanals 3 auf den Kanal 2 in der nachfolgend beschriebenen Weise vermieden wirt.

Die Interferenz des Kanalb 3 auf den Kanal 2 ist gegeben durch folgende Gleichung

x_imh_nil-mT+2d)

(23)

Hierbei ist Zi₃₂(O die Fourierumkehrableitung von #₃2(/) der Gleichung 21, wobei Nullwerte vorausgesetzt werden bei ί = nT + 2d(n - ... - 1,0,1).

Um diese Interferenz zu eliminieren, ist es ausreichend die Abfragezeitphase τ des Kanals 2 zu modifizieren, um den Quadratwert der folgenden Gleichung der Kanalinterferenz auf ein Minimum zu bringen

QU) = <e₁₃{if>

(24)

= 2 <e_uU)

-mT+2d)>
(25)

relevant ist für die Kanalinterferenz, kann eine solche Zeitsteuerung dazu verwendet werden, die Signalinterferenz in den einzelnen Kanälen aufein Minimum zu bringen. Das im Zusammenhang mit F i g. 8 beschriebene Verfahren kann zu diesem Zwecke verwendet werden. Zu diesem Zweck kann das System rechts vom Ausgangsanschluß des Abfragegatters 42 der F i g. 8 verbunden werden mit dem Ausgangsanschluß des Abfragegatters 42, in Fig. 12, während

ίο der Ausgang des Akkumulators 50 in F i g. 8 mit dem Zeitsteueranschluß 77, nach Fig. 12 verbunden wird. Als wirksameres Verfahren kann die Zeitsteuerung so geregelt werden, daß die Signalinterferenz am Ausgang des Querfilters des automatischen En'zerrers aufein Minimum gebracht wird.

Die Fig. 15 zeigt ein Beispiel eines Zeitfehlerdetcktors gemäß diesem Verfahren. Er besteht aus einem Signaleingang 67,, einem Fehlereinganjj 80,, dem Abtastverzögerungsgliedern 67, bis 67₃, den Dämpfungsgliedern 98, und 9S₂, dem Addierer 99, dem Multiplyer 100, dem Tiefpaßfilter 10·, dem Akkumulator 102 und dem Ausgangsanschluß 77,. Das demodulierte Signal x,„ des Kanals 1 wird zugeführt im Signaleingang 67,, während das Fehlersignal e,„ des Kanals 1 dem Fehlereingang 80, zugeführt wird. Die Durchgangs- bzw. Verstärkungsfaktoren der Dämpfungsglieder 98, und 9S₂ werden auf h'_m[m= — 1,1) gestellt, entsprechend der Definition der Gleichung 13. Wie im Falle des Systems nach Fig. 14 weist das System nach Fig. 15 den folgenden Hauptwert auf

t',_o-EA;x,.„ „, (26)

η: i 0 35

Dieses Ausgangssignal wird angelegt an den Steueranschluß 77, des Phasenschiebers 43, von Fig. 12 zur Steuerung der Zeitphase des Kanals 1 und damit zur Verminderung der Signalinterfenrtiz im Kanal 1, wie dies zuvor beschrieben wurde.

Da die Signalintcrferenz des Kanals gegeben ist durch

t'i(i) = ,„

ii, (/ - mT + Id) (27)

wird die Objektfunktion des diesbezüglichen Quadrat wertes zu

Der Gradient dieser Funktion QU) kann abgeleitet werden aus der folgenden Gleichung Nr. 25, so daß er als Steuersignal in einem Rückkopplungskreis verwendbar isl

QU)

(28)

Der Gradient in bezug auf den Zcitfehlcr wird

'QU)

„h'_u{r - mT Λ 2d)>
(29)

Es ist ersichtlich, daß der Wert der Gleichung Nr. 22, wie aus der Schaltung nach F ig. 14 abgeleitet, ein Schätzwert ist für den Gradienten der Gleichung Nr. 25. Es sollte hierbei bemerkt werden, daß selbst bei einem Austausch des Signaleingangs 37₃ mit dem Fehlereingang 8O₂ das gleiche Resultat erzielt wird, vorausgesetzt, daß die Sequenz der Dämpfungsglieder 91j, 9I₂ und 9I₃ umgekehrt wird, Für die Zeitsteuerung des Kanals 3 wird ein Zeitfehlerdetektor 76₂ gleichen Aufbaus verwendet.

Da eine Zeitsteuerung des Kanals 1 urtd des Kanals 4 an den Außenseiten des Übertragungsbandes Hierbei ist /ΐ,Ί(ί) das Differential von /i_M(/).

Da der Hauptwerl der Gleichung 26, wie durch das System nach F i g. 25 bestimmt, ein Schätzwert für den Gradienten der Gleichung Nr. 26 ist. so wird ersichtlich, daß die Signalinlerfcrenz aufein Minimum gebracht werden kann durch eine Regelkreissteiuerung Und Verwendung des Hauptwertes der Gleichung 26 als Regelsignal.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Kanalinterferenzen eliminiert werden !können durch Steuerung bzw. Regelung der Phase der empfangenen Trägerweilen und der Zeitsteuerung eines Abfragesignals mit einem Fehlersignal, Welches von

einem automatischen Entzerrer abgeleitet wird, wobei die TFS des automatischen Entzerrers nach Fig. |0 zur Kompensation der Kanaünterferenz nachgeführt werden. Auf diese Weise kann die Größe des automatischen Entzerrers reduziert werden auf '/ι bis '/a der seitherigen Größe unter gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.

Mit den vorerwähnten Modulatoren, Demodulatoren und automatischen Entzerrern ist es möglich, eine höchst wirksame und stabile Datenübermittlung auszuführen, selbst wenn die Übermittlungsleitung nicht perfekt entzerrt ist. Selbst bei nicht entzerrter Vermiltlungsleitung ist es möglich, Kanalinterferenzen und Signalinterferenzen auszuschalten.

Hierzu K Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssyatem zur übertragung digitale! Daten mittels einer bandbegrenzten Analogübertragungsleitung mit einem Modulator und einem Demodulator, zwischen denen die übertragungsleitung geschaltet ist, wobei der Modulator mindestens zwei Kanäle aufweist, von denen jeder ein Seite nbandfilter umfaßt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines Multiplyers verbunden ist, an dessen zweiten Eingang eine Trägerwelle anliegt, wobei die Trägerwellen beider Kanäle um 90° zueinander phasenverschoben sind und die Ausgänge der beiden Multoplyer zur Bildung des Ausgangs des Modulators in Addierern miteinander addiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dateneingänge I₁, I₂ bzw. I₃, I₄) mit einem Addierer (2, bzw. 23,^v und einem Subtrahierer (2a bzw. I_x) verbunden sind, die dem Seitenbsndfilter (3. b7w. 3j) des einen Kanals die Summe und die dem Seitenbandfilter P₂ bzw. 3₄) des anderen Kanals die Differenz der Signale der Dateneingänge (I₁,1₂ bzw. Ij, I₄) zuführen und die Filter (3i, 3₂ bzw. 33, 3₄) gleiche Phasenverzögerungen und gleich große, jedoch entgegengesetzte Phasencharakterislikcn aufweisen.

2. Mehrkanaliges Mulliplexdalenüberiragungssystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus"änge der Addierer (5, bzw. S₂) in einem weiteren Addierer (6) mit mindestens einem Pilotsignal addiert werden.

3. Mehrkanaliges Muwiplexdalcnübertragungssyslem nach Anspruch 2. dadua 1 gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Addierer (5, bzw. S₂) in einem weiteren Addierer (6) mit zwei Pilotsignalen (/i< I2) addiert werden, wobei die Pilotsignale (/ι. fi'u "ic <tm Anfang und Ende de* Frequenz-Spektrums des übertragenen Signals auftreten. zur Trägerwelle (Ci bzw C₂) ein Frequenzintervall von 3/4/, aufweisen und /_t die Impulsfolgefrequenz jedes Kanals ist.

4. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerwelle IC₁ bzw. C₂) gegenüber dem oder den Pilotsignalen (/,. J₁) phasenverschoben ist oder sind und diese Phasenverschiebung durch einen Phasenschieber (9, bzw 9₂) bewirkt wird, der in die Zuleitung zu den zweiten so Eingängen der Multiplyer (4,. 42 bzw 4₃. 4i) ge-Si haltet ist

5. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertra|!ungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei Dateneingängen π (1, bis I₄I und mehr als zwei Kanälen (1 bis 4) die Trägerwellen für jedes Kanalpaar (1 und 2, 3 und 4) sich um ein Irequen/intervall /, unterscheiden.

6 Mehrkantiges Multiplcxdatenübertragungssystem nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daßder Demodulator einen Schaltkreis (29 bis 36) umfaßt, der aus mindestens einem Pilotsignal die Trägerwelle erzeugt, welche Multiplyern (22₁₍ 222 bzw. 22₃₎ 22») zweier Kanäle des Demodulators mit einer Phasenverschiebung von 90° zueinander zugeführt wird, diese Multiplyer (22i, 22₂ bzw. 223, 224) das empfangene Signal jeweils demodulieren und einem Seitenbandfilter (23,, 23^ bzw. 23₃, 23+) jedes Kanals zuführen und die Ausgänge dieser Seitenbandfilter (23,, 23, bzw. 23₃, 23₄) an den Eingängen je eines Addierers (24, bzw. 24*) und eines Subtrahieren (24_: bzw. 24j) liegen, deren Ausgänge (25,, 2S₂ bzw. 2S₃,25₄) die Ausgänge des Demodulators bilden.

7. Mehrkanaliges Multiplexdatenüb&rtragungssystem nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerwelle durch einen veränderbaren Phasenschieber (27, bzw. 27,) phasenverschoben wird, bevor es den Multiplyern (22,, 22L₂ bzw. 22₃₎ 22;) zugeführt wird.

8. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung des Phasenschiebers (27i bzw. 27₂) durch einen Phasenfehlerdetektor gesteuert wird, der zwei Schwellwertbegrenzer (37^ 37₂) und zwei jeweils nachgeschaltete Multiplyer (38,, 38,) aufweist, die Ausgänge (25^ 25, bzw 25j, 254) des Demodulators jeweils mit dem einen Schwellwertbegrenzer (37, oder 37₂) und dem anderen Mulliplyer (38, oder 3Si) verbunden sind, die Ausgänge der Multiplyer (38,, 3S₂) voneinander in einem Subtrahierer (39) subtrahiert und das Produkt einen Tiefpaßfilter (40) durchwandert und am Steueranschluß (28, bzw. 28,) des Phasenschiebers (27, bzw. 27₂) anliegt.

9. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß zur Reproduktion des übermittelten und an einem Ausgang (25,. 25₂ bzw. 25₃.25₄) des Demodulators anliegenden Signals ein Abfrageschallkreis vorgesehen ist. der ein mit der Impulsfolgefrequenz {/,) des Kanals getaktetes Galter (42) aufweist, dessen Eingang an einem Ausgang (25) liegt und dessen Ausgang (44) zum Abgriff des reproduzierten Signals dient.

K). Mehrkanaliges MullipIexih'UHiübciliagung:*- syslem nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenzl/, 1 phasenverschoben wird durch einen veränderbaren Phasenschieber (43). wobei am Ausgang des Gatters (42) eine Reihenschaltung von Verzögerungsgliedern (45) angeschlossen ist. deren Ausgänge mit Dämpfungsgliedern (46) verbunden sind, deren Ausgänge in einem Addierer (47) addiert werden, das addierte Signal zusammen mil dem Ausgang eines Dämpfungsgliedes (46) einem Multiplier (48) zugeführt wird, dessen Ausgang über ein Tiefpaßfilter (49) den Phasenschieber (43) steuert.

11 Mehrkanaliges Mulliplcxdatenübertragungssystem nach Anspruch 9 oder H). dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (25) des Demodulators eine Reihenschaltung eines Bandpaßfilters (511 mil einer Mittelfrequenz von /,/2. eines Rechteckumformers (52). eines weileren Bandpaßfilters (53) mit einer Mittelfrequenz von /_f und eines phasengesteuerten Oszillators (54) geschaltet ist. von dem die Impulsfolgefrequenz (/,) abgegriffen wird

12. Mehrkanaliges Multiplexdätenüberträgungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (44) der Gatter (42) an einen automatischen Entzerrer angeschlossen sind, der mehrere Querfilter (61, bis 61₍₀) umfaßt, von denen jeweils drei einem inneren Kanal und jeweils zwei den beiden Seitenkanälen zugeordnet sind, die Ausgänge der Querfilter (61, bis 61,o) benach-

barter Kanäle jeweils einem Addierer (62, bis
zugeführt werden, dessen Ausgang in einem Verknüpfungsschaltkreis (63, bis 63₄) einer Quantelung unterworfen wird, dessen Ausgang (67, bis 67₄) einen Entzerrerausgang darstellt.

13. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- und Ausgangssignal des jeweiligen Verknüpfungsschaltkreises (63, bis 63₄) einem Subtrahierer (64) zugeführt wird und das dabei sich ergebende Fehlsignal schrittweise einem der Querfilter (61i, 6I₅, 6I₈, 6I₁₀) des jeweiligen Kanals zugeführt wird, das den Durchlaßkoeffizienten des Filters (6I₁, 6I₅, 6I₈, 6I₁₀) verändert.

14. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem nach Anspruch 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Entzerrerausgänge (67i bis 67₄) von jeweils zwei benachbarten Kanälen und das jeweilige Fehlersignal dieser beiden Kanäle einem Phasenfehlerdetektor (75, bzw. 75₂) zugeführt wird, der die Phasenverschiebung des Phasenschiebers (27, bzw. 27₂) steuert.

15. Mehrkanaliges Multiplexdatenübertragungssystem nach Anspruch 9 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz (/<.) phasenverschoben wird durch einen veränderbaren Phasenschieber (43), wobei die Phasenschieber (43₂. 43₃) der mittleren Kanäle durch Zeitfehlerdetektoren (76,. 76₂) gesteuert werden, deren Eingänge das Fehlersignal des jeweiligen Kanals und den Entzerrungsausgang des benachbarten Kanals darstellt und wobei die Phasenschieber (43,, 43₄) der äußeren Kanäle durch Zeitfehlerdetektoren (97 bis 102) gesteuert werden, deren Eingänge das Fehlersignal und den Entzerrerausgang des jeweiligen Kanals darstellt.