DE2718995C2 - Verfahren und Anordnung zur Regeneration trggerfrequenter pseudoternär codierter digitaler Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Regenerierung des zur Übertragung verwendeten Seilenbandes eines trägerfrequentcn digitalen Signals, das in einem pseudoternären Code vorliegt und bei dessen Erzeugung ein Träger mit einer Frequenz verwendet wird, die das Ein- oder Mehrfache der halben Bitfolgefrequcnz des digitalen Signals ist und dessen Phase um 90° gegenüber der Phase einer Schwingung verschoben ist. die im digitalen Signal mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrequenz auftritt, in dem das empfangene Seitenband entzerrt und verstärkt wird und gleichzeitig einer Modulationseinrichtung und einer Anordnung zur Takt- und Trägerableitung zugeführt wird und bei dem in der Modulationseinrichtung das empfangene und entzerrte Seitenband in ein regenerierbares digitales Signal umgewandelt wird und dieses Signal anschließend amplitudenmäßig und zeitmäßig regeneriert wird.

Untersuchungen an Übertragungsstrecken für trägerfrequente und niederfrequente Signale ergeben, daß man über diese Übertragungsstrecken auch digitale Signale übertragen kann. Zur Vermeidung von Störungen der Niederfrequenz- und Trägerfrequenzübertragung werden die in einem breiten Frequenzbereich auftretenden digitalen Signale zusätzlich mit einem Träger geeigneter Frequenz multipliziert und dadurch der Hauptenergiebereich des digitalen Signals von der Basisbandlagc in einen höheren Frequenzbereich verschoben. Zur besseren Ausnutzung der Übertragungskapazität der Übertragungsstrecke wird nur ein einziges Seiienband des bei der Modulation entstehenden trägerfrequenten Signals, und zwar in der Regel das obere Seitenband, übertragen. Im Verlauf der Übertra-

gung sinkt durch die Streckendämpfung der Pegel der trägerfrequenten digitalen Signale, gleichzeitig steigt der Geräuschpegel an; es ist deshalb nötig, die übertragenen trägerfrequenten, digitalen Signale in periodischen Abständen zu regenerieren, um das Signal-Geräusch-Verhältnis wieder auf einen optimalen Wert zu bringen.

Es sind bereits eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen die Regeneration entweder nach Umsetzung der trägerfrequenten digitalen Signale in der Basisbandlage, in einer Zwischenbandlage oder in der Übertragungsbandlage erfolgt.

Bei allen diesen Verfahren besteht das besondere Problem darin, daß die benötigten Takt- und Trägerschwingungen gegenüber den übertragenen Informa- !■> tionsbits eine definierte Phasenverschiebung aufweisen müssen. So wird bei dem Verfahren nach der DE-AS

25 12 350 ein in einem AMI-Code vorliegendes Signal bei der Modulation in einen Frequenzbereich verschoben, der empfangsseitig nur eine Aussiebung eines Taktsignals mit einer Frequenz gleich der doppelten Bitfolgefrequenz gestattet. Da für die Regeneration in diesem Fall aber ein Regeneratortaktsignal mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrequenz benötigt wird, ist ein Frequenzteiler mit einem Teilerverhältnis gleich 4 :1 erforderlich, der durch zwei untereinandergeschaltete binäre Frequenzteilerstufen realisiert werden kann. Da in Abhängigkeit von der Anfangsbedingung der Frequenzteilerstufe das erzeugte Signal mit 180° Phasenunsicherheit behaftet ist, ergibt sich bei zwei Frequenzteilerstufen eine Phasenunsicherheit von 90°, die zu Störungen führen kann. In der DE-AS

26 22 376 wurde deshalb bereits vorgeschlagen, eine vorgeschlagen, eine zusätzliche Phasenauswahlschaltung vorzusehen, durch die sich die richtige Phasenlage 1 > des Demodulationsträgers und des Bittaktes selbsttätig einstellt. Dabei können aber Beschränkungen hinsichtlich der Verwendung bestimmter Codes für pseudoternäre Signale auftreten, so daß eine universeller cinsetzbare Lösung wünschenswert erscheint, die to außerdem eine Einsparung der Phasenauswahlschaltung ermöglicht. Die Aufgabe der Erfindung besieht also darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu finden, das zumindest gegen die bei der einstufigen Frequenzteilung auftretenden Phasenunsicherheiten ·»■"> von 180° unempfindlich ist und eire Verringerung des Aufwandes gestattet und die Übertragung von Signaler insbesondere auch in einem gefüllten pseudoternären Code ermöglicht.

Erfindungsgemäß wirH diese Aufgabe dadurch gelöst, w daß aus dem empfangenen Signal eine Schwingung mit einer Frequenz gleich der doppelten Bitfolgefrequenz (fr) der digitalen Signale abgeleitet wird und zum Phasenvergleich mit der empfangenen Schwingung zur Nachregelung der Anordnung zur Takt- und Trägerab- ^r>-> leitung dient, daß aus dieser Schwingung eine Trägerschwipiiung mit einer Frequenz gleich der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale erzeugt wird und durch Multiplikation dieser Trägerschwingung mit dem empfangenen entzerrten Seitenband das regenerierbare <><> digitale Signal erzeugt wird und daß eine zur Trägerschwingung frequenzgleiche Schwingung als Regeneratortakt in einem Zeitregenerator für die übertragenen Irägerfrequcnten digitalen Signale verwendet wird. h^r>

Die Erfindung beruht dabei auf der F.rkenntnis, daß bei der Multiplikation pines pseudoternären Digilalsienals. das also beisDielsweise im AMI-Code oder in einem HDBn-Code, sinem BnZS-Code oder einem 4B3T-Code vorliegt, mit einer Taktfolge der halben Bitfolgefrequenz oder deren Vielfachen unter Beachtung bestimmter Symmetrierregeln sich jeweils nur der Code, nicht jedoch der Informationsinhalt ändert. Die Multiplikation mit der beschriebenen Taktfolge entspricht also einer Umcodierung von dem einen in den anderen pseudoternären Code. Da bei dieser Umcodierung auch Code mit Gleichstromanteilen auftreten können, ist eine Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, bei der die eigentliche Regenerierung der digitalen Signale in einem für die Regenerierung von gleichstrombehafteten Signalen eingerichteten Impulsregenerator erfolgt Diese Verfahren besitzen den Vorteil, daß als Demodulationsträger die Bitfolgefrequenz /V der digitalen Signale direkt verwendet wird und daß der Demodulationsträger aus dem Übertragungssignal mit einer Phasenverschiebung von 0° oder 180° direkt ableitbar ist. Die mögliche Phasenabweichung um 180° des Demudulationsträgers von der Normlage führt in diesem Falle nur zu einem P(.-.iritätswechsel der Impulse im demodulierten Signal und nicht in Impulsverzerrungen. Bekanntlich ist bei pseudoternären Signalen für die Auswertung nur der Absolutwert interessant.

Da· erfindungsgemäße Verfahren bietet weiterhin den Vorteil einer Verringerung des Aufwandes, da nicht nur die Phasenauswahlschaltung, sondern auch eine der beiden beim aus der DE-AS 25 12 350 verwendeten binären Frequenzteilerstufen eingespart werden kann.

Die Ausführung der Verfahren zur Regenerierung erfolgt zweckmäßigerweise mittels der bekannten Basisbandregeneratoren, die entsprechend Patentansprüchen 3 und 4 durch zusätzliche Entzerrer, Trägerableitungsanordnungen und Modulatoren ergänzt sind; bekannte Anordnungen dieser Art sind in den Patentanmeldungen P 26 22 376.7 und P 25 12 350.6 beschrieben.

Zum besseren Verständnis soll die Erfindung im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Diagramm mit möglichen Verknüpfungen zwischen einem pseudoternären digitalen Signal in Basisbandlage und dem entsprechenden trägerfrequenten digitalen Signal,

Fig. 2 eine erste Regeneratoranordnung nach der Erfindung mit getrennter Takt- und Trägerableitung und

Fig.3 eine zweite Regeneratoranordnung nach der Erfindung mit gemeinsamer Takt- und Trägerableitung.

In der Fig. 1 reigt die Zeile a ein pseudoternäres digitales Signal in der Basislage mit der Nyquist-Frequenz '/2 /V,das übertrugen werden soll; die Zeile b zeigt ein«. Schwingung mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrcquenz des digitalen Signals nach Zeile a und mit 90" Phasenverschiebung zum Signal rcach Zeile a; die Zeile c zeigt das trägerfrequente digitale Signal in der Übertragungsbandlage.die Nyquistfrcquenz belrägl hier fr, die Zeile g zeigt eine Trägerschwingung mit einer Bitfolgefrequen/. gleich der des digitalen Signals nach Zeile a und mit 0° Phasenverschiebung zum Signal nach Zeile a; die Zeile e zeigt ein pseudoternärcs digitales Signal, das eine Nullstelle bei der Nyquistfrcquenz 1/2 /Vaufweist; in der Zeile d ist die in der Zeile b dargestellte Schwingung erneut dargestellt, die Phasenverschiebung zum Signal nach Zeile a beträgt hier jedoch 0°, zum Vergleich ist außerdem anschließend die Zeile a wiederholt.

In der Fig. 1 sind also die im Zuge der Übertragung auftretenden verschiedenen Signalformen dargestellt. Das pseudoternäre digitale Signal entsprechend Zeile a wird in der Sendestelle mit einem Signal entsprechend Zeile b moduliert, dabei entsteht das Signal entsprechend Zeile c, von dem beispielsweise das obere Seitenband von der Sendestellc an die Übcrlragungsstrecke abgegeben wird. In einem in der Übertragungsstrecke angeordneten Zwischenregenerator wird dieses Seitenband empfangen und nach der Entzerrung durch Multiplikation mit einem Signal entsprechend Zeile g in ein Signa! entsprechend Zeile e umgeformt. Dieses Signal besitzt den gleichen Informationsinhalt wie das Signal entsprechend Zeile a, es liegt allerdings in einer anderen Codierung vor. ist aber ebenfalls regenerierfähig. Nach Regeneration des Signals entsprechend Zeile e kann diese«; Signal, sofern es sich um einen .Streckengenerator handelt, durch Multiplikation mittels der Trägerschwingung entsprechend der Zeile g wieder in das Signal entsprechend Zeile c überführt werden, nach Durchlaufen entsprechender Filter steht dann erneut ein oberes Seitenband zur weiteren Übertragung zur Verfügung.

Erfolgt die Regeneration des Signals entsprechend Zeile e in dem zur empfangenden Endstelle gehörenden Endregenerator, kann das regerrjrierte Signal entspre-H?nd Zeile e durch Multiplikation mit dem zweiten Träger entsprechend Zeile d in das Am· _· !!^.,signal entsprechend Zeile a überführt werden, wie dies auch aus den letzten drei Zeilen des Diagramms nach der F i g. 1 erkennbar ist.

Die F i g. 1 zeigt also zwei mögliche Verknüpfungen zwischen einem pseudoternären digitalen Signalin der Basisbandlage mit einer Trägerschwingung der halben Bitfolgefrequenz, sowohl für 0° (a · d = e) als auch für 90' (a ■ b = c) Phasenverschiebung. Weiterhin ist erkennbar, daß sich die Signale entsprechend Zeilen c bzw. e durch Multiplikation mit einem Träger mit einer Frequenz gleich der Bitfolgcfrequenz der digitalen Signale ineinander übergeführt werden können.

Eine Multiplikation des pseudoternären digitalen Signals in der Basisbandlage mit der Nyquistfrequenz 1/2 /V entsprechend Zeile a mit einer Schwingung der halben Bitfolgefrequenz 1/2 /Y entsprechend Zeile b bei 90° Phasenverschiebung zwischen a und b ergibt das trägerfrequente digitale Signal entsprechend Zeile c in der Übertragungsbandlage mit der Nyquistfrequenz fr. Multipliziert man nun das Signal entsprechend Zeile c nicht mit der halben Bitfolgefrequenz 1/2 /V. sondern mit der Bitfolgefrequenz /V unter Beachtung von 0' Phasenverschiebung entsprechend Zeilen c · g, dann erhält man das pseudoternäre digitale Signal entsprechend Zeile e. Lag dabei das Signal entsprechend Zeile a im AMI-Code vor. so tritt das Signal entsprechend Zeile e in Duobinär-Code auf. Diese Umformung gilt auch für sogenannte gefüllte pseudoternäre Codes wie HDBn- oder BnZs-Codes, bei denen also eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Nullbits durch aufeinanderfolgende Bits unterschiedlicher Polarität ersetzt ist. Verwendet man beispielsweise als digitales Signal entsprechend Zeile a ein solches im HDB3-Code so stellen auch die sich ergebenden Signale entsprechend Zeilen c und e pseudoternäre Signale in einem gefüllten Code dar. Bei vollständiger Übertragung lassen sich dabei alle drei Signalformen entsprechend Zeilen a. c und e direkt regenerieren. Beschränkt man jedoch die Übertragungsbandbreite beispielsweise des Signals entsprechend Zeile c mit Hilfe eine? Bandpasses auf das obere Seitenband, so ist vor einer Regeneration eine erneute Umsetzung erforderlich. Die Umsetzung erfolgt dabei zweckmäBigerweisc so. daß das obere Seitenband des Signals entsprechend Zeile c durch Modulation mit einer Trägerschwingung entsprechend Zeile g mit einer Frequenz gleich der Bitfolgefrequenz Λ der digitalen Signale in ein rcgcncricrfähigcs Signal entsprechend der Zeile e umgewandelt wird.

Die Regeneratorschaltung nach der F i g. 2 ist im wesentlichen bereits in der Patcntanmcldu";: P 26 22 176.7 vorgeschlagen. Funktion und Aufbau der Schaltungsanordnung sollen deshalb nur in 'let wesentlichen Punkten erneut beschrieben werden. Das F'ingangssignal wird am Punkt I dem eisten liarHp BP I zugeführt, in diesem gefiltert und in dem eingeschlossenen ersten Entzerrer Ii I automatisch entzerrt. Das Entzerrerausgangssignal wird zur Demodulation einem als Doppelgcpi .ι »kimodulator au.g führtcn ersten Modulator M 1 zugeführt und außerdem zur Ableitung des Demodulationsträgers ^;r, dem zweiten Fntzerrer /f 2 zusätzlich so entzerrt, daß Vor- und Nachschwinger der einzelnen Impulse etwa gleiche Amplitude haben. Um mittels der bekannten Phase-Lokked I oop-Schaltung die Trägerschwingung wiedergewinnen zu können, ist dem /weiten Entzerrer F2 ein Gleichrichter GR nachgeschaltet. Das Ausgangssignal :':- Gleichrichters GR wird über einn. ersten Amplitui/enentscheider AR dem Phasendiskriminator PD zugeführt, durch den aus der doppelten Trägerfre quenz /V> und dem Eingangssignal ein Steuersignal für den Generator G gewonnen v. '■■■ i Die zunächst erzeugte sinusförmige Trägerschwingung mit der doppelten Frequenz der ursprünglichen Trägerfrequen wird im Pulsformer P in ein zur Ansteuerung des nachgeschalteten Frequenzteilers FTgeeignetes Recht ecksignal umgewandelt. Die am Ausgang des ersten Frequenzteilers FT anstehende Trägerschwingung mit der Frequenz /Vr wird in dem zweiten Bandpaß BP2 gefiltert, im Verstärker V.) verstärkt und in dem Laufzcitglied τ 2 in der Phase so eingestellt, daß die Demodulation entsprechend Fig. 1 mit einer Phasenverschiebung von C erfolgt.

Das Ausgangssignal des als Demodulator wirkenden ersten Modulators M\ wird über einen Tiefpaß 7"Pl geleitet und dabei die Impulse in die cos²-Form umgewandelt und im Verstärker V2 verstärkt. Die Ausgangssignale des Verstärkers V2 dienen einmal al« Eingangssignale für den Steuerverstärker Vl des ersten Entzerrers f 1 und zum anderen als Eingangssignale für den bekannten Basisband-Regenerator R. Dieser Basisband-Regenerator R enthält neben einem weiteren Amplitudenregenerator einen Zeitregenerator und eine eigene Taktableitung, so daß vom Regenerator R außer dem regenerierten Signal auch die bis auf eine durch Laufzeitunterschiede hervorgerufene geringe Phasenverschiebung mit der Taktschwingung übereinstimmende Trägerschwingung abgibt. Diese Trägerschwingung wird in den über die Strecke verteilten Zwischenregene ratoren für die Speisung nachgeschalteten zweiter Modulators benötigt, durch den das zur Übertragung bestimmte Signal entsprechend Zeile c von F i g. 1 wiederum erzeugt werden kann. Die Abtrennung de; oberen Seitenbandes dieses Signals erfolgt in derr dritten Bandpaß BP3, so daß an dessen Ausgang wieder das vorschriftsmäßige Sendesingal zur Verfugung steht.

F i g. 3 zeigt eine weitere Regenrationsschaltung für trägerfrequente digitale Signale, die weitgehend mit der Schaltungsanordnung nach der Fig.2 übereinsiimmt

Unterschiedlich ist lediglich daß die Ableitung der Triiger- und Taktschwingung gemeinsam erfolgt, da im vorliegenden Ausführungsbeispiel beide die gleiche Frequenz haben. Die Taktablcitung erfolgt in diesem Falle gemeinsam mit der Erzeugung des Demodiila· tionsträgers und wild 'Jurch eine Vergleicherschal'nng VGL 1 mit nachgeschaltetem Integrator /1 gesteuert. Das 'iiisgangssignal des Integrators /1 wird zum Umschalten des Frequenzteilers Fl 1 beivil/t. uui die Taktphase auf den richtigen Abtasi/.citpunkt von den zwei, um 180 in verschobenen möglicher. Abtast/eitpunkten einzustellen. Im Gegensatz zum Demodula-

tionsträger. bei dem ein Phasensprung von 180° nur einen Polaritätswechsel zu regenerierenden Impulse bewirkt, muß der Regeneratortakt stets phasenrichtig auf die Mitte der zu regenerierenden Impulse eingestellt werden. Deshalb ist im vorliegenden Falle auch ein zusätzliches einstellbares Laufzeitglied r 1 im gemeinsn men Träger- und Taktableitungsweg erforderlich, durch das die Signallaufzeit über den Modulator MIl, den Tiefpaß TPII, den Verstärker V21 und den Amplitudenregenerator AW kompensiert werden kann und damit der richtige Abtastzeitpunkt des Zeitregenerators einstellbar ist.

Hierzu 3 Dlatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   |. Verfahren zur Regenerierung des zur Übertragung verwendeten Seitenbandes eines trägerfrcquenten digitalen Signals, das in einem pseudoternären Code vorliegt und bei dessen Erzeugung ein Träger mit einer Frequenz verwendet wird, die das Ein- oder Mehrfache der halben Bitfolgefrequenz des digitalen Signals ist und dessen Phase um 90° gegenüber der Phase einer Schwingung verschoben ist, die im digitalen Signa! mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrequenz auftritt, in dem das empfangene Seitenband entzerrt und verstärkt wird und gleichzeitig einer Modulationseinrichtung und einer Anordnung zur Takt- und Trägerableitung zugeführt wird und bei dem in der Modulationseinrichtung das empfangene und entzerrte Seitenband in ein regenerierbares digitales Signal umgewandelt wird und dieses Signal anschließend amplitudenrnä-Big und zeitmäßig regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet,

   daß aus dem empfangenen Signal eine Schwingung mit einer Frequenz gleich der doppelten Bitfolgefrequenz (fr) der digitalen Signale abgeleitet wird und zum Phasenvergleich mit der empfangenen Schwingung zur Nachregelung der Anordnung zur Takt- und Trägerableitung dient,

   daß aus dieser Schwingung eine Trägerschwingung mit einer Frequenz gleich der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale erzeugt wird und durch Multiplikation dieser Frägerschwingung mit dem empfangenen entzerrten Se.';enban" das regenerierbnre digitale Signal erzeugt -vird und
   daß eine zur Trägerschwin^ mg frequenzgleiche Schwingung als Regeneratortakt in einem Zeilregenerator für die übertragenen trägerfreqiienten digitalen Signale verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung der digitalen Signale in einem für die Regenerierung von gleichstrombehafteten Signalen eingerichteten Impulsregenerator erfolgt.
3. 3. Regeneratoranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentansprüchen 1 oder 2 mit einem eingangsseiligen Bandpaß und einem angeschlossenen gesteuerten Entzerrer sowie mit einer eine Phase-Lock-Loop-Schaltung enthaltenden Anordnung zur Trägerableitung, einer Modulatoranordnung und einem Basisbandregenerator mit Amplituden- und Zeitregenerator, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Trägerableitung (TrA) eine Reihenschaltung aus einem zweiten Entzerrer (E2), einem Gleichrichter (Gr), einem Amplitudenregenerator (AR), einem Phasendiskriminator (PD), einem Generator (G), einem Pulsformer (R) und einem Frequenzteiler (FT) mit dem Teilerverhältnis 2 : I enthält, dall der Generator (G) auf einer Frequenz gleich der doppelten Bitfolgefrequenz der digitalen Signale schwingt und die erzeugte Schwingung vom Ausgang des Pulsformers (R) zu einem Stcuercingang des Phascndiskriminators (PO) geleitet wird, daß vom Ausgang des Frequenzteilers (FT) eine Trägerschwingung mit einer Frequenz gleich der Bitfolgefrequcnz der digitalen Signale über eine Reihenschaltung aus einem zweiten Bandpaß (DP) einem dritten Verstärker (V3) und einem Laufzcitglied (r 2) dem

   Trägereingang eines ersten Modulators (AfI) zugeführt wird, daß der Signaleingang des ersten Modulators (Ml) mit dem Ausgang des ersten Entzerrers (Et) verbunden ist und der Signalausgang des ersten Modulators (AfI) über eine Reihenschaltung aus einem ersten Tiefpaß ,'7Pl) und einem zweiten Verstärker (V2) mit dem Eingang eines Steuerverstärkers (V I) für den ersten Entzerrer (£1) und dem Signaleingang eines Basisbandregenerators (R) verbunden ist.
4. 4. Regenerator nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisbandregenerator (R) eine Reihenschaltung aus einem zweiten Amplitudenregenerator (AR W) und einem zweiten Zeitregenerator (ZR 11) und außerdem einen mit dem Signalausgang des zweiten Amplitudenregenerators (ARU) verbundenen Vergleichers (VGZ.; mit nachgeschaltetem ersten Integrator (/1) enthält und daß der Takteingang des zweiten Zeitgenerators (ZRW) und der Takteingang des Vergleichers (VGL) mit dem Ausgang des ersten Frequenzteilers (FTX) verbunden ist und dadurch eine Schwingung mit einer Frequenz gleich der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale erhält und daß der Ausgang des ersten Integrators (/1) mit einem Steuereingang des ersten Frequenzteilers (FTl) zur Umschaltung des Frequenzteilers- verbunden ist und daß in die Verbindung zwischen den zweiten Entzerrer (£"21) und dem Gleichrichter (GR 1) ein einstellbares Laufzeilgiied(r 11) eingeschaltet ist.