DE2744126C3 - Verfahren und Anordnung zur Regeneration trägerfrequenter pseudoternär codierter digitaler Signale - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Regenerierung des /ur Übertragung verwendeten Hauptenergiebereiches eines trägerfrequenten digilalcn Signals, das in einem pscidolernären Code vorliegt und bei dessen Krzeugung zunächst zur Umcodierung in eine Duobinärcodelage ein Träger mit einer Frequenz, gleich der halben Bilfolgefrequen/ des digitalen Signals verwendet wird, dessen Phase um 0 gegenüber der Phase eine Schwingung verschoben ist, die im digitalen Signal mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrcqueiiz auftritt und außerdem eine weitere Umcodierung mit einem weiteren Träger mil einer Frequenz gleich dem Vielfachen der halben Bilfrequenz und einer Phasenverschiebung der Anfangsphase von 0" oder 180" erfolgt, daß nach der Übertragung der empfangene Hauptcnergicbcreich entzerrt und verstärkt wird und gleichzeitig einer Modulalionseinrichtung und einer Anordnung zur Takt- und Trägerableilung zugeführt wird und in der Modulationseinrichlung der empfangene und eniz.errie Haupienergiebereich in ein regenerierbares digitales Signal umgewandelt wird und dieses Signal anschließend ampliludenmäßig und zeilmäßig regeneriert wird. Untersuchungen an Übcrtragungssirccken für trägerfrcqucnle und niederfrequente Signale haben ergeben.

daß man über diese Übcriragungsstrecken auch digitale Signale übertragen kann. Zur Vermeidung von Störungen der Niederfrequenz- und Trägerfrequenzübertragung werden die in einem breiten Frequenzbereich auftreienden digitalen Signale zusätzlich mit einem Träger geeigneier Frequenz multipliziert und dadurch der Haupienergiebereich des digitalen Signals von der Basisbandlage in einen höheren, nicht mehr störenden Frequenzbereich verschoben. Zur besseren Ausnutzung der Übertragungskapazität der Überiragungssirccke wird nur der Haupienergiebereich des bei der Modulation entstehenden Irägerfrequentcn Signals übertragen. Im Verlaufe der Übertragung sinkt durch die Streckendänipfiing der Pegel der trägerfrequenz digitalen Signale, gleichzeitig sieigt der Geräuschpegel an: es ist deshalb nötig, die übertragenen trägerfrequenten. digitalen Signale in periodischen Abstanden zu regenerieren, um das Signal-Geräusch-Vcrhällnis wieder auf einen optimalen Wert zu bringen.

Fs 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.

So ist aus der Deutschen Auslegeschrift 25 11 253 ein Verfahren zur Regenerierung des zur Übertragung verwendeten Hauptencrgiebereiches eines trägerfrequenten digitalen Signals, des in einem pseudoternären Code vorliegt, bekannt. Zur Erzeugung des trägcrfrcquenten digitalen Signals auf der Sendeseite wird bei diesem bekannten Verfahren ein Träger moduliert, dessen Frequenz ein ganzzahligcs Vielfaches der halben Bitfolgefrequcnz des digitalen Signales ist, wobei die Trägerfrequenz mit dem digilalcn Signal in der

Überiragungslage synchronisiert wird und dabei die Phase des Trägers um 90" gegenüber der Phase einer Schwingung des oberen Seilenbandes des irägerfrequenten digitalen Signals verschoben ist, deren Frequenz gleich der Bitfolgefrequenz ist. Die Regenericrung des zur Übertragung verwendete.' Hauptenergiebereichs erfolgt dabei in der Weise, daß das Empfangssignal einen Träger amplitudenmoduliert, dessen Frequenz gleich der Bitfolgefrequenz i!er digitalen Signale ist, daß so das andere Seitenband des digitalen Signals erzeugt wird und beide Seitenbänder vereinigt werden. Danach kann die eigentliche Regeneration erfolgen. Das trägerfrequente digitale Signal wird also bei diesem bekannten Stand der Technik nach einem anderen Verfahren erzeugt, auch die Vorbereirung der eigentlichen Regeneration ist dann eine andere. Der wesentliche Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß zur Vorbereitung der Regenerierung ein Demodulationsschriit erforderlich ist.

Bei allen diesen Verfahren besteht das besondere Problem darin, daß die benötigte Takt- und Trägerschwingung gegenüber den übertragenen Informationsbits eine definierte Phasenverschiebung aufweisen müssen, dies gilt besonders für den für eine kohärante Demodulation benötigten Demodulationsträgcr. Der oder die Demodulationsträgcr werden durch binäre Frequenzteilung einer mit der Impulsfolgefrcquenz der empfangenen Signale synchronen Taktfrequenz gewonnen. Bekanntlich weist aber jeder binäre Frequenzteiler zwei stabile Phasenlagen für den geteilten Takt auf. Da in den beschriebenen Fällen aber nur eine Phasenlage für die beabsichtigte Demodulation die richtige ist, benötigen nach diesem Verfahren arbeitende Regeneratoren zusätzlich eine codespe/ifische Phasenauswahlschaltung zur F.insiellung der jeweils richtigen Phase des Deniodulalionsträgers. Wegen des für die Phasenauswahlschaltung benötigten Aufwandes erscheint es besonders im Hinblick auf die eingangs erwähnte Signallimsetzung mit einen". Vielfachen der halben Bilfolgefrequenz zweckmäßig, nach Möglichkeiten zur Einsparung der Phasenauswahlsehaltuiij.' zu suchen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also allgemein darin, durch Einsparung der Phasenaiiswahlschaltiing die Regeneratoren zu vereinfachen und die Codeabhängigkeit zu beseitigen, speziell besteht die Aufgabe der Erfindung dann, für das entzerrte Empfangssignal ein geeignetes Umsetzungsverfahren zu finden, das für bei der Gewinnung des Dcmodiilalionsträgers mittels Frequenzteiler auftretenden Phasenabweichungen von 180 unempfindlich ist und die Übertragung von um ein Vielfaches der halben Bitfolgcfrequenz der digitalen Signale frequcnzmäßig verschobene Übertragungssignale insbesondere auch in einem gefüllten pseudoternären Code ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus dem empfangenen Signal eine Trägerschwingung mit einer Frequenz gleich dem sendcseilig verwendeten Vielfachen der halben Bitfolgefrequenz der digitalen Signale abgeleitet wird und durch Multiplikation dieser Trägerschwingung mit dem empfangenen, entzerrten Sr .,Lui.d das regenerierbare digitale Signal erzeugt wird.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß bei der Multiplikation eines pscudotcrnären Digitalsignals, das also beispielsweise im AMI-Code oder in eiiicm HDBn-Code, einem BnZS-Code oder einem 4B3T-Codc vo,liegt, mit einer Taktfolge der halben Bitfolgcfrequenz oder deren Vielfachen unter Beachtung bestimmter Symmetrieregcln sich jeweils nur der Code, nicht jedoch der Inforinationsinhalt 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 Variante der Erfindung zweckmäßig, bei der die eigentliche Regenerierung der digitalen Signale in einem für die Regenerierung von gleichsirombehafietcn Signalen eingerichteten Impulsgenerator erfolgt. Diese Verfahren besitzen den Vorteil, daß als Deinodulationsträger das sendeseitig verwendete Vielfache der halben Bitfolgefrequenz der digitalen Signale direkt verwendet werden kann und daß der Deinodulationsträger aus dem Überlragungssignal mit einer Phasenverschiebung von 0° oder 180" direkt ableitbar ist. Die mögliche Phasenabweichung um 180" des Demodulationsträgcrs vor der Normlage führt in diesem Falle nur /u einem Polaritätswechsel der • Impulse im deniodulierien Signal und nicht zu Impulsverzerrungen. Bekanntlich ist bei pseudoternären Signalen für die Auswertung nur der Absolutwert interessant.

Die Ausführung der Verfahren zur Regenerierung erfolgt zweckmäßigerweise mittels dei bekannten Basisbandregcneraloren, soweit sie für Signale in Duobinärcodelage verwendbar sind, die entsprechend Patentanspruch 3 durch zusätzliche Entzerrer, Trägerableitungsanordnungen und Modulatoren ergänzt sind; bekannte Anordnungen dieser Art sind in der DE-AS 26 22 37b und der DE-OS 25 12 350 beschrieben.

Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, daß bei der Ausführung kein Aufwand für die Unterdrückung der Nebenenergiebänder getrieben werden muß, da diese nach der empfangsscitigcn Rück-Umsctzung in die Cuobinärcodelage in einen für die Regeneration unkritischen FYequenzbercich oberhalb der halben Bitfolgefrequenz fallen.

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 trügerfrequcnlcn digitalen Signal,

F i g. 2 eine Regeneratoranordnung nach der Erfindung mit getrennter Takt- und Trägerableilung.

In der Fig. 1 zeigt die Zeile a ein pseudoternäres digitales Signal in der Basislage mit der Nyquist-Frequenz V₂ /V, das übertragen werden soll; die Zeile bzeigt eine Schwingung mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrequenz des digitalen Signals nach Zeile n und mit 0" Phasenverschiebung zum Signal nach Zeile a; die Zeile c zeigt das digitale Signal in Duobinärcodelage unicodiert, die Zeile d zeigt eine zweite Trägerschwingung mit einer Bitfolgefrequenz gleich der des digitalen Signals nach Zeile α und mit 0° Phasenverschiebung zum Signal nach Zeile a; die Zeile c zeigt ein trägerfrequentes pseudoternäres digitales Signal, das sich durch die Multiplikation der Signale der Zeilen c und d ergibt und das eine Nullstelle bei der Nyquistfreqüenz Vj /> aufweist, dieses Signal liegt in einer ersten Übertragungsbandlage vor. In der Zeile /'ist eine dritte Trägerschwingung mit einer Frequenz gleich dem I,5fachen der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale dargestellt, die Phasenverschiebung der Anfangsphase zum Signal nach Zeilen a und ο beträgt hier 0°. Anschließend ist in Zeile g ein weiteres trägerfre-

qiicntcs pseudolerniircs digitales Signal dargestellt, das sich durch Kombination der Zeilen c und /" ergibt und sich wegen der höheren Frequenz der erzeugenden Trägcrschwingung in einer gegenüber dem Signal nach Zeilen c· und c frequenzmäßig höheren Übcrtragungsbancllage befindet.

In der F i g. 1 sind also die im Zuge der Übcriragung auftretenden verschiedenen Signalformen dargestellt. Das pscudolernäre digitale Signal entsprechend Zeile ;i wird in der Scndestelle mit einem Signal entsprechend Zeile b moduliert, dabei entsteht das Signal entsprechend Zeile c das nach Kombination mil einer weiteren Trägerschwingung entsprechend Zeilen d oder /' das Signal coder ^r in der Übertragungslage ergibt, von dem der Hauptenergiebereich von der Sendesielle an die Übertragungsstrecke abgegeben wird. In einem in der Übertragungsstrecke angeordneten Zwischenregenerator wird dieses Signal empfangen und nach der Entzerrung durch Multiplikation mit einer Tragerschwingung entsprechend Zeilen rf oder fin ein Signal entsprechend Zeile c umgeformt. Dieses Signal besitzt den gleichen Informationsinhalt wie das Signal entsprechend Zeile ;), es liegt allerdings in einer anderen Codierung der Duobinärcodelage vor, in der es direkt regenerierfähig ist. Nach Regeneration des Signals entsprechend Zeile c kann es, sofern es sich um einen Strcckengeneralor handelt, durch Multiplikation mittels der gewählten Trägerschwingung entsprechend Zeilen doder fwieder in das Signal entsprechend Zeilen coder g überführt werden, nach Durchlaufen entsprechender Filter steht dann erneut der Hauptenergiebereich zur weiteren Übertragung zur Verfügung.

Erfolgt die Regeneration des Signals entsprechend Zeile ein dem zur empfangenden Endstelle gehörenden Endregeneralor. kann das regenerierte Signal durch Multiplikation mit dem ersten Träger entsprechend Zeile b in das Ausgangssignal entsprechend Zeile a überführt werden.

Die F i g. 1 zeigt also zwei mögliche Verknüpfungen zwischen einem pseudotemären digitalen Signal in der Basisbandlage mit einer Trägerschwingung der halben Bilfolgefrequenz und mit 0° Phasenverschiebung.

Lag dabei das Signal entsprechend Zeile a im AMI-Code vor. so tritt das Signal entsprechend Zeile c 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. e und g pseudoternäre Signal in einem gefüllten Code dar. Bei vollständiger Übertragung lassen sich dabei alle drei Signalformen entsprechend Zeilen a, c, e und g direkt regenerieren. Beschränkt man jedoch die Übertragungsbandbreite beispielsweise des Signals entsprechend Zeile e oder g mit Hilfe eines Bandpasses auf den Hauptenergiebereich, so ist vor einer Regeneration eine erneute Umsetzung erforderlich. Die Umsetzung erfolgt dabei zweckmäßigerweise so, daß der Hauptenergiebe-

reich des Signals entsprechend Zeile c oder g durch Modulation mit einer Trägcrschwingung entsprechend Zeile c/oder /'mit einer Frequenz gleich dem Vielfachen der halben Bitfolgcfrequenz. fr der digitalen Signale in ein rcgcncriciTähigcs Signal entsprechend der Zeile c umgewandelt wird.

Die Rcgcneratorschaltiing nach der F ig. 2 ist im wesentlichen bereits aus der DE-AS 2b 22 37b bekannt. Funktion und Aufbau der Schaltungsanordnung sollen deshalb nur in den wesentlichen Punkten erneut beschrieben werden. Das Eingangssignal wird am Punkt 1 dem ersten Bandpaß SPl zugeführt, in diesem gefiltert und in dem angeschlossenen ersten Entzerrer El an dessen Ausgang der Stcuerveistärker Vl angeschlossen ist. automatisch entzerrt. Das Entzcncrausgangssignal wird zur Demodulation einem als Doppelgegenlaktmodulator ausgeführten ersten Modulator M 1 zugeführt und außerdem zur Ableitung des Demodulationslrägers in dem zweiten Entzerrer 1:2 zusätzlich so entzerrt, daß Vor- und Nachschwinger der einzelnen Impulse etwa gleiche Amplitude haben. Um mittels der bekannten Phase-Lockcd-Loop-Schaltung die Trägerschwingung wiedergewinnen zu können, ist dem zweiten Entzerrer E2 ein Gleichrichter GR nachgeschaltet. Das Ausgangssignal des Gleichrichters GR wird über einen ersten Amplitudencntschcider AR dem Phasendiskriminator PD zugeführt, durch den aus der als Trägerfrequenz />, wirkenden Vielfachen der Bitfolgcfrequenz und dem Eingangssignal ein Steuersi-

JO gnal für den Generator C gewonnen wird. Die zunächst erzeugte sinusförmige Trägerschwingung mit der doppelten Frequenz der ursprünglichen Trägerfrequenz wird im Pulsformer P in ein zur Ansteuerung des nachgeschalteten Frequenzteilers fTgeeigncics Rechtecksignal umgewandelt. Die am Ausgang des ersten Frequenzteilers FT anstehende Trägerschwingung mit

' der Frequenz /V, wird in dem zweiten Bandpaß BP2 gefiltert. Im Verstärker V3 verstärkt und in dem Laufzeitglied r 2 in der Phase so eingestellt, daß die

■to Demodulation entsprechend Fig. 1 mit einer Phasenverschiebung von (T erfolgt.

Das Ausgangssignal des als Demodulator wirkenden ersten Modulators MX wird über einen Tiefpaß TP 1 geleitet und dabei die Impulse in die cos,--Form

*"> umgewandelt und im Verstärker V2 verstärkt. Die Ausgangssignale des Verstärkers V2 dienen als Eingangssignal für den bekannten Basisband-Regcnerator R. Dieser Basis-Regenerator R einhält neben einem weiteren Amplitudenregenerator einen Zehregenerator und eine eigene Taktableitung, so daß der Regenerator R außer dem regenerierten Signal auch eine zusätzliche Trägerschwingung abgibt. Diese Trägerschwingung wird in den über die Strecke verteilten Zwischenregeneratoren für die Speisung eines nachgeschalteten zweiten Modulators benötigt, durch den das zur Übertragung bestimmte Signal entsprechend Zeile e oder /"von Fig.! wiederum erzeugt werden kann. Die Ausfilterung des Hauptenergiebereiches dieses Signals erfolgt in dem dritten Bandpaß BP3, so daß an dessen Ausgang wieder das vorschriftsmäßige Sendesignal zur Verfügung steht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regenerierung des /ur Übertragung verwendeten Hauptenergiebereiches eines trägerfrequenten digitalen Signals, das in einem pseudoternären Code vorliegt und bei dessen Erzeugung zunächst zur Umcodierung in eine Duobinärcodelage ein Träger mil einer Frequenz gleich der halben Bitfolgefrequen/ des digitalen Signals verwendet wird, dessen Phase um 0 gegenüber der Phase einer Schwingung verschoben ist, die im digitalen Signal mit einer Frequenz gleich der halben Bitfolgcfrequenz auftritt und außerdem eine weitere Umcodierung mit einem weiteren Träger mit einer Frequenz gleich dem Vielfachen der halben Bitfrequenz und einer Phasenverschiebung der Anfangsphase von 0° nder 180" erfolgt, das nach der Übertragung der empfangene Hauptenergiebereich entzerrt und verstärkt wird und gleichzeitig einer Modulationseinrichtung und einer Anordnung zur Takt- und Trägerablcitung zugeführt wird und in der Modulationseinrichlung der empfangene und cntz.crrte Hauptenergiebereich in ein regenerierbares digitales Signal umgewandelt wird und dieses Signal anschließend aniplitudenmäßig und zeitmäßig regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem empfangenen Signal eine Trägerschwingung mil einer Frequenz gleich dem sendeseitig verwendeten Vielfachen der halben ßitlolgefrequcnz der digitalen Signale abgeleitet wird und durch Multiplikation dieser Trägerschwingung mit dem empfangenen, entzerrten Seitenband das regenerierbar digitale Signal erzeugt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung der digitalen Signale in einem für die Regenerierung von gleichstrombehafleten Signalen eingerichteten Impulsregenerator erfolgt.

J. Rcgeneraioranordnung /ur Durch'Jhrurig des Verfahrens nach Patentansprüchen I oder 2 mil einem eingangsseitigen Bandpaß und einem angeschlossenen gesteuerten F.ntzerrer sowie mit einer eine Phase-Lock-Loop-Schallung enthaltenden Anordnung zur Trägerableitung, einer Modulatoran Ordnung und einem Basisbandrcgencrator fur Signale in Duobinärcodclage mit Amplituden- und Zeitregenerator, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Trägerableilung (TrA) dnc Reihenschaltung aus einem zweiten Entzerrer (E2), einem Gleichrichter (Gr), einem Amplitudenregenerator (Ar), einem Phasendiskriminator (PD), einem Generator (GJl einem Pulsformer (P) und einem Frequenzteiler (FT) mit dem Teilerverhältnis 2 : 1 enthält, daß der Generator (G) auf einer Frequenz gleich der dem Vielfachen der Bitfolgefrequcnz der digitalen Signale schwingt und die erzeugte Schwingung vom Ausgang des Pulsformers (P) zu einem Steuereingang des Phasendiskriminators (PD) geleitet wird, daß vom Ausgang des Frequenzteilers (FT) eine Trägerschwingung mit einer Frequenz gleich dem Vielfachen der halben Bitfolgefrequcnz der digitalen Signale über eine Reihenschaltung aus einem zweiten Bandpaß (BP2), einem dritten Verstärker (V3) und einem zweiten Laufzeitglied (r 2) dem Trägereingang eines ersten Modulators (Ml) zugeführt wird, daß der Signaleingang des ersten Modulators (M 1) mit dem Ausgang des ersten Entzerrers (Et) verbunden ist und der Signalausgang des ersten Modulators (M 1) über eine Reihenschaltung aus einem ersten Tiefpaß (TP 1) und einem /weiten Ven.ürker (V2) mit dem Signalcingang eines Basihbandregenerators (ZiJ verbunden ist.