DE2651043A1

DE2651043A1 - Empfaenger fuer synchrone signale mit doppelter phasenverriegelter schleife

Info

Publication number: DE2651043A1
Application number: DE19762651043
Authority: DE
Inventors: Frank De Jager; Peter Van Der Wurf
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1976-11-09
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2651043B2; FR2332660A1; JPS5264260A; DE2651043C3; GB1507638A; NL7513610A; AU507254B2; CA1066782A; SE410693B; AU1976376A; SE7612875L

Description

PHN.8233.

Dr. HERBERT SCHOLZ" · ^ 29.8.1976.

J'ntonliunrslt

"Empfänger für synchrone Signale mit doppelter phasenverriegelter Schleife"

(a) Hintergrund der Erfindung 1·) Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger zum Empfang synchroner Informations signale, in denen Symbole im Takte einer Taktfrequenz auftreten und die Über eine Uebertragungsstrecke übertragen werden, die keine.beliebigen Frequenztranslationen aufweist, wobei die Informationssignale in einem Frequenzband mit einer Breite die grosser ist als die Hälfte der Taktfrequenz.

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und kleiner als die Taktfrequenz auftreten, welcher ■ Empfänger eine Anordnung enthält zum ausschliesslichen Zurückgewinnen eines Bezugssignals aus den Informationssignalen, welche Anordnung mit einem nicht linearen Signalverarbeitungskx'eis mit einem Eingang versehen ist_t ^: dem die Informationssignale zugeführt werden und mit einem Ausgang, der mit einer phasenverriegelten Schleife verbunden ist, in welche Schleife ein Phasenvergleichskreis und ein Oszillator mit regelbarer Frequenz zum Liefern des Bezugssignals aufgenommen sind.

Das Bezugssignal kann zum Erzeugen eines Bezugstaktsignals für Symbolregeneration benutzt werden, aber auch zum Erzeugen eines Bezugsträgers für synchrone Demodulation.

Anwendungsbereiche derartiger Empfänger lassen sich u.a, in Dätenübertragungssystemen finden, die mit synchroner Pulsamplitudenmodulation arbeiten, wobei im Empfänger genaue Information über die AbtastZeitpunkte des empfangenen Signals verfügbar sein muss»' 2.' Beschreibung des Standes der Technik

Bei einem bekannten Empfänger der obengenannten Art werden die Informationssignale zur Erzeugung eines Signals mit einem Anteil bei der doppelten Symbolfrequenz der Informationssignale einer Quadrierschaltung zugeführt. Dieser Anteil wird danach mit einem Schmalbandfilter

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in Form einer phasenverriegeliiden Schleife selektiert»' Ein Nachteil dieses bekannten Empt'dxi&ex's ist jedoch, dass, wenn das Informationssignal lange Reihexx gleicher Symbole enthält, die keinen Frequenzanteil gleich der Symbolfrequenz verursachen, auch kein Anteil bei der doppelten Symbolfrequenz erzeugt werden kann, wodurch das mit Hilfe der phasenverriegelnden Schleife erhaltene Bezugstaktsignal grosse Phasenschwankungott aufweisen kann, die ihrerseits eine grosse Zunahme der FehlermSglichkeit bei der Symbolregeneration herbeiführen können.

Eine bekannte Lösung für das pbenstehend geschilderte Problem besteht darin, dass durch Verwendung eines Datenverzerrers vermfedcn wird, dass lange Reihen gleicher Symbole auftreten. In den Empfänger soll dann ein komplementärer Entzerrer aufgenommen werdenj (vgl. Rudi de Buda: "Coherent Demodulation of FSK With Low Deviation Ratio" IEEE Transactions on Communications, Juni 1972t Seite 429-435, insbesondere Seite 432, rechte Spalte, Zeile 15 und 16)»

Der Wachteil dieser LcJsung ist die zusätzliche Apparatur und die damit einhergehenden Kosten, während zugleich eine Volumenvergrösserung des Empfängers die Folge ist, was insbesondere bei Verwendung als tilgbarer Empfänger besch-werlich ist_e

Das Mitsenden von PilotSignalen mit dem

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Informations signal ist eiixe andere mögliche Lösung, die jedoch wegen der zusätzlich, ex-f orderiichaxt Energie und/oder Bandbreite und der zusätzlichen Apparatur mit den bereite beschriebenen. Folgen niclit immer akzeptier· bai* ist.

(-^) Zusammenfassung der Erfindung Die Erfindung T? ο zweckt nun, einen Empfänger der obenstellend beschriebenen Art zu schaffen, in dein der Nachteil grosser Phasonsch.wankun.gen. in dem zurückgewonnenen Bezugssignal bei langen Reihen gleicher Symbole auf einfache Tfeise ohne Verwendung von Pilotslgnalen oder Verzerrer- und Entzerrerkorabinationen vermieden wird» Der erfindungsgemJisse Empfänger weist dazu das Kennzeichen auf, dass der Phasenvergleichokreis zwei Phasendetektoren enthält, die mit je einem ersten Eingang geraeinsam an den Ausgang des nicht linearen Signalverarbeitungskreises und mit je einem zweiten Eingang an einzelne Ausgänge eines Bezugskreises angeschlossen sind, der vom Oszillator gespeist wird und zwar zum Erzeugen zweier Phasenbezugssignale mit einem rationellen FrequenzverhS-ltnis und dass der Phasenvergleichskreis weiter einen Ausgangskreis zum Filtern und Kombinieren der von den Phasendetektoren gelieferten Ausgangs signale zu einem Regel signal für den Oszillator enthält,

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Kurze Beschreibimg der Figuren;

Figo 1 zeigt einen Empfänger nach dem Stand der Technik,

Fig» 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Empfängers nach der Erfindung,

-Figo* 3 zeigt eine Ausführungsform eines Bezugskreises zum.Gebrauch in einem Empfänger nach Fig. 2.

Figo h zeigt eine Ausführungsform eines Ausgangskreises zum Gebrauch in einem Empfänger nach Fig, 2,

Entsprechende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen angegeben.

(d) Beschreibung der Figuren:

Der in Fig_e ^: 1 dargestellte Empfänger ist an eine Uebez'tragungs strecke 1 angeschlossen, die keine beliebigen Frequenztranslationen aufweist und über die synchrone binäre Datensignal.durch Frequenz-Umtast-Modulation (fSK) mit einem Modulationsindex gleich 0,5 übertragen werden.

Bei diesen FSK-Signalen mit dem Modulationsindex 0,5 gilt für die Beziehung zwischen der Symbolfrequenz f, , der Frequenz f, gehörend zu einem Binärwert "1" und der Frequenz f* gehörend zu einem Binärwert "0" beispielsweise: f^ = f^ = 2f_»

Dieser Empfänger enthält eine Anordnung 2 zum Zurückgewinnen eines Beztigstaktsignals und einen Regeneratiouskreis 3» der von der Anordnung 2 gesteuert wird_o

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Die Anordnung 2 besteht aus einer Quadrier schal tung 4, der die Ihformationssignaie zugeführt werden, und einer an den Ausgang 5 der Quadrierschaltung 4 angeschlossenen phasenverriggelnden Schleife 6·*

Von der Quadrierschaltung-h wird ein Signal erzeugt mit einem Anteil bei der Symbolfrequenz f. . Das Bezugstaktsignal zur Symbolregeneration wird mit Hilfe der phasenverriegelnden Schleife 5 erhalten, in die ein spannungsgesteuerter Oszillator 7 mit einer Nennfrequenz entsprechend f_fe aufgenommen ist. Weiter enthält diese Schleife einen Phasenvergleichskreis 8 in Form eines Phasendetektors 9» dem die Ausgangssignale des Oszillators und der Quadrierschaltung h zugeführt werden und ein Tiefpassfilter 10, dem das Regelsignal für den Oszillator entnommen wird,* Das vom Oszillator 7 gelieferte Bezugstaktsignal wird dem Regenerationskreis 3 zugeführt«* Am Ausgang des Regenerationskreises sind die regenerierten Symbole zur Weiterverarbeitung in nicht näher angegebenen Teilen des Empfängers verfügbar·'

Wenn im Informationssignal die Binarwerte ^M1^tt. und "0" auf beliebige Weise aufeinander folgen, wird im Ausgangssignal der Quadrierschaltung h immer ein. Anteil bei der Frequenz f. mit ausreichend grosser Amplitude vorhanden sein um ein Bezugstaktsignal mit praktisch der richtigen Phase zu erhalten. Treten jedoch in dem

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Informationssignal lange Reihen binärer Werte "1" auf, sovwird die Amplitude des Anteils bei der Frequenz f, . im Aüsgangsüignal der Quadrierschaltung während dieser langen Reihen sehr klein werden, wodurch das dem Oszillator 7 entnommene Bezugstaktsignal grosso Phasen~ schwanicungen aufweisen wird, die zu Fehlern bei der Symbo !regeneration" führen werden,,

Der Empfänger, wie dieser in Fig.¹ 2 dargestellt ist, unterscheidet sich vom Empfänger nach Fig. 1 dadurch, dass der Phaseirvergleichskreis 8 zwei Phasendetektoren 11 und 12 enthält, die mit je einem ersten Eingang 13 bzw.' Ik gemeinsam an den Ausgang 5 des nicht linearen Signalbearbeitungskreises-4 und mit je einem zweiten Eingang 15 bzw* 16 an einzelne Ausgänge 17 bzw. 18 eines Bezugskreises 1° angeschlossen sind, der vom Oszillator 7 zum Erzeugen zweier Phasenbezugssignale mit einem rationellen Frequenzverhältnis gespeist wird, während der Phasenvergleichskreis 8 weiter einen Ausgangskreis 20 enthält zum Filtern und Kombinieren der Von den Phasendetektoren 11 und 12 gelieferten Ausgangssignale zu einem Regelsignal für den Oszillator 7· Der Empfänger nach Fig. 2 ist zum Empfang von FSIC-Signalen mit Modulationsindex 0,5 eingerichtet, wobei der Bezugskx-eis 19 nur einen Halbierer 21 enthält und der Oszillator 7 auf eine Nennfrequenz 2f-^ abgestimmt ist₀ Dem Phasendetektor 11

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wird das Ausgangssignal des Oszillators 7 unmittelbar als Phasenbezugssignal zugefillirt, wahrend dom Phasen— detektor 12 ein Phasonbczugssignal mit einer vom Halbierer 21 auf f, verringerten Frequenz zugeführt wli'd. Damit das Verhältnis zwischen den Frequenzen der den Phasende telct or en 11 bzw_o 12 zugeführten Phasenbezugssignale dem Verhältnis zwischen den Frequenzen f, bzw» f_ im Informationssignal entspricht, ist es von Bedeutung, dass die verwendete Uebertragungsstrecke keine beliebigen Frequenztranslationen aufweist<> Dies ist beispielsweise der Fall bei Kabeln» bei der Aufzeiclmung auf Magnetband ₃ aber· auch bei Verwendung von Frequenzmodulations- und -detektlonssystemen, wie diese beim mobilen Funkbetrieb angewandt werden» Vom Phasendetektor 11 wird nun ein Ausgangs signal geliefert, und zwar infolge der! Biiü£r~ . werte "1" im JEnformationssignal und der Phasendejrektor 12 liefert ein Ausgangssignal infolge der Binärwerte "0", ¥eil im Informationssignal niemals die beiden Frequenz» anteile f, und f, gleichzeitig fehlen werden, liefert mindestens einer der Phasendetektoren 11 oder 12 ein Ausgangssignal. Diese Ausgangssignale werden im Ausgangskreis 20 vom Addierer 22 zu einem Regelsignal kombiniert, das nach Filterung vom Tiefpassfilter· 23 dem Oszillator 7 zugeführt wird«.

Der Vox-toil des beschriebenen Empfängers ist,

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dass unabhängig vom Informationsinhalt des empfangenen Signals immer ein Regelsignal für den Oszillator geliefert wird, so dass ein sehr stabiles Bezugstaktsignal ohne grosse Phasenschwankungen erhalten wird, \fobei diese hohe Stabilität dennoch keine lange Einstellzeit erfordert.

Bei Anwendung von Restseitenbandmodulation

(VSB) zur Uebertragung von Informatioiissignalen, wobei die Trägerfrequenz der Symbo'lfrequenz entspricht und ein unteres Seitenband des modulierten Signals ausgesendet wird, entsteht nach Quadrieren ein Anteil auf der Symbolfrequenz durch die Beiträge im Spektrum des modulierten Signals -gegenüber der halben Symbolfrequenz symmetrisch liegender Frequenzanteile» In diesem Fall ist jedoch die Amplitude dieses Anteils von der Folge der Binärwerte "1" und ¹¹O" im Informat ions signal, weitgehend abhängig» Kurze Reihen gleicher Symbole bedeuten, dass verhältnismässig viele Anteile um die halbe Symbolfrequenz vorhanden sind und folglich dass, nach Quadrieren eine verhältnismässig grosse Amplitude des Anteils auf der Symbolfrequenz auftritt»' Dagegen führen lange Reihen gleicher Symbole Frequenzanteile um die Trägerfrequenz ein, die nach. Quadrieren zu einem Frequenzanteil auf der doppelten Trägerfrequenz führen, von der auch wieder die Amplitude weitgehend informationsabhängig ist« In praktischen Fällen werden die beiden Anteile durchschnittlich·gleich stark

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vorhanden sein, so dass auch, hier ebenso wie im bereits beschriebenen Fall von FSK«-Signalen mit Vorteil der erf induiigsgenicisse Empfanger verwendet werden kann,

Fenn der spannungsgesteuerte Oszillator auf eine Neruafreqticnz; entsprechend der doppelten Trägerfrequenz ablest iiümt wird, kann das Ausgangs signal des Oszillators nach Frequenzteilung durch zwei für Demodulation des Übertragenen Signals als auch für Regeneration der binären Symbole verwendet werden·

Es sei bemerkt, dass der erfindungsgemSsse Empfänger nicht nur für Informationssignale vom beschriebenen FSK- oder VSB-Typ verwendet werden kann, sondern im allgemeinen zum Empfang synchroner Informations· signale, wie diese beispielsweise auf digitale Weise mit Hilfe von "Echomodulation" oder auf analoge Weise, wobei ein Postmodulationsfilter mit einer Bandbreite zur Grosse mindestens der Nyquistfrequenz verwendet wird, erzeugt werden kUrfnen·

Bei der Verwendung von "Echomodulation" kann das Frequenzband, in dem die.im Informationssignal auftretenden Frequenzanteile liegen, eine Verschiebung zur Grosse eines Vielfachen der Hälfte der Symbolfrequenz aufweisen. Wenn, beispielsweise die Frequenzanteile um dreimal fV/2 verschoben sind, so dass f- « hf.,/Z und Ty_x = 5f_b/2, treten nach Quadrierung Anteile bei den

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Frequenzen 4f, und 5f-. auf, Der Oszillator 7 kann dann beispielsweise auf eine Nennfrequonz von 60 f, abgestimmt v/erden.

In Figo 3 ist angegeben, wie der Bezugskreis in diesem Fall aus Teilern oder Multiplizierern 24, und 26 zum Erzeugen zweier Phasenbezugssignale mit einem rationellen Frequenzverhältnis aufgebaut v/erden kann. Der Teiler Zk teilt dann" die Frequenz durch 4, des? Teiler 25 durch 5 und der Teiler 26 durch 3.

In Figo 4 ist eine Ausführungsform des Ausgangskreises. 20 dargestellt, in dem die Addier- und Filterbearbeitungen in einer anderen Reihenfo3.ge als im Ausgangskreis 20 nach Fig₀ 2 durchgeführt werden. Die Ausführungsform nach Fig. 2 wird jedoch wegen der Einfachheit in der Praxis bevorzugt werden.

Es sei bemerkt, dass auch bei Verwendung einer Verzerrer und Entzerx'erkombination, wobei während kurzer Zeit Reihen gleicher Symbole auftreten können, die Anwendung der erfindungsgemässen Massnahmen zu einer wesentlichen Verbesserung der zu erreichenden Einstellzeit führt.*

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Leerseite

Claims

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PATENTANSPItUBCHE:.

My Empfänger zum Empfang synchroner Informationssignale, in denen Symbole im Takte einer Taktfrequenz auftreten und die ilber eine Uebertragungsstrecke übertragen werden, die keine beliebigen Frequonztranslatiorxeii aufweist, wobei die Informationssignale in einem Frequenzband mit einer Breite die grosser ist als die HStIfte der Taktfrequenz und kleiner als die Taktfrequenz atiftreten, welcher Empfänger eine Anordnung zum ausschliesslichen Zurückgewinnen eines Bezugssignals enthält, welch© Anordnung mit einem nicht linearen Signalverarbeitungskreis mit einem Eingang versehen ist, dem die Informationssignale zugeführt werden und mit einem Ausgang, der mit einer phasenverriegelten Schleife verbunden ist, in die ein Phasenvergleichskreis und ein Oszillator mit einer regelbaren Frequenz aufgenommen sind und zwar zum Liefern des Bezugssignals, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvergleichskreis zwei Phasendetektoren enthalt, die mit je einem ersten Eingang gemeinsam an den Ausgang des nicht linearen Signalverarbeitungskreises und mit je einem zweiten Eingang^ an einzelne Ausgänge eines Bezugslcreises angeschlossen sind, der vom Oszillator gespeist wird und zwar zum Erzeugen zweiex* Phasenbezugssignale mit einem rationellen FrequenzverhS.ltnr.s ur>d dass der Phasenvergleichskreis weiter einen Ausgangskreis

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ORIGINAL !MSPECTED

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zum Filtern, trad Kombinieren der von den Phasendetektoren gelieferten Alis gangs signale zu einem Regelsignal flir den Oszillator enthalte
2. Empfänger nach Anspruch 1 _f da-durch gekennzeichnet, dass der Bezug-skreis aus zwei Zweigen "besteht, wobei das Ausgangssignal des Oszillators über einen ersten Zweig unmittelbar einem ersten Ausgang des Bezugskreises zugeführt wird und über einen zweiten Zweig mit einem darin auf genommenen Halbier er, einem zweiten Ausgang des Bezugskreises zugeführt wird« 3 0 Empfänger nach AnSpZ¹UCh 1 oder Z, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangslcreis aus einem Addierer zum Bilden der Summe der von den Phasendetektoren gelieferten Aus gangs signale und aus einem Filter zum Filtern des erhaltenen Summensignals besteht♦

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