DE2833798C2 - Verfahren und Anordnung zur Codierung von Binärwerten durch weiche Phasenumtastung einer Trägerschwingung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Codierung von Binärwerten durch weiche Phasenumtastung einer Trägerschwingung. Mit Phasenumtastung einer Trägerschwingung, d. h., mit erzwungenen Änderungen des Phasenwinkels der Schwingung um 180°, werden in der Nachrichtentechnik binär codierte Informationen übertragen. Die Binärwerte werden entweder durch die Phasenlage der Schwingung zu bestimmten Zeitpunkten dargestellt oder durch die Änderung, die der Phasenwinkel zwischen zwei bestimmten Zeitpunkten erfahren hat Erfolgt die Phasenumtastung innerhalb eines Zeitintervalles, das klein gegen die Periodendauer der Trägerschwingung ist so spricht man von harter Phasenumtastung. Ist die Zeit für die Umtastung dagegen groß gegen die Periodendauer, so wird von weicher Phasenumtastung gesprochen. Der durch harte Phasenumtastung modulierte Träger stellt ein Signal dar, das ein erheblich größeres Frequenzband einnimmt als zur Übertragung der binären Information notwendig ist Durch einen nachfolgenden, aufwendigen Bandpaß wird das Signal auf eine vertretbare Frequenzbandbreite eingeengt Der bei weicher Phasenumtastung gewonnene modulierte Träger kann in der Regel ohne Filterung verwendet werden. Filter werden hier nötig, um den zeitlichen Verlauf der Änderung des Phasenwinkels zu steuern.

Die beiden Möglichkeiten einer harten und weichen Phasenumtastung sind z. B. P. Bocker: »Datenübertragung« Band I (1976), Springer-Verlag, Seite 160 und 161 näher erläutert

Aus der US-PS 31 28 342 ist eine Anordnung zur Codierung von binären Daten durch weiche Änderungen der Phasenlage eines Trägers bekannt Die Binär werte des zu codierenden Signals werden paarweise zu sogenannten Dibits zusammengefaßt und jedem Dibit eine Phasenlage des Trägers zugeordnet Die weichen Änderungen der Phasenlage werden dadurch erreicht, daß zwei Kanäle vorgesehen sind, das Signal in jedem Kanal amplitudenmoduliert wird und eine Änderung der Phasenlage nur dann vorgesehen wird, wenn die Einhüllende eines der beiden Signale ihren kleinsten Wert annimmt Vor der Zusammenfassung der beiden Signale zum Leitungssignal werden sie durch Tiefpässe geglättet

Die fortschreitende Digitalisierung in der Nachrichtentechnik, mit der auch eine zunehmende Verbilligung der digitalen Bausteine einhergeht verlangt u. a. nach Verfahren, bei deren Realisierung unvermeidbare analoge Bausteine in einem angemessenen Kostenverhältnis zu den digitalen Hilfsmitteln stehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Codierung von Binärwerten durch weiche Phasenumtastung einer Trägerschwingung anzugeben, das sich durch das eben angegebene Merkmal auszeichnet

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 2 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung stellt der Anspruch 3 dar.

Das Verfahren und die Anordnung sollen anhand des Ausführungsbeispieles erläutert werden, das in der Figur gezeigt ist

Über die Klemme 1 und die Leitung 2 werden dem asynchronen Frequenzteiler 3 die Impulse eines nicht eingezeichneten Taktgebers zugeführt Im Beispiel nach der Figur sind die Frequenzverhältnisse so gewählt, daß an der ersten Stufe des zehnstufigen Teilers 3 eine Schwingung mit der sechzehnfachen Trägerfrequenz anliegt (n ist also 16 gewählt worden) und an der letzten Stufe eine Schwingung, deren Frequenz der Datenschritigeschwindigkeit gleicht. Eine Frequenz, die der

Datenschrittgeschwindigkeit gleicht, soll im folgenden kurz Datenfrequenz genannt werden. Eine Schwingung mit einer Frequenz, die dem sechzehnfachen der halben Datenfrequenz gleicht, liegt nach dem Beispiel an der siebten Stufe des Teilers 3 an.

Ober die Leitungen 4 und 5 werden die Schwingungen der ersten und siebten Stufe des Teilers an die Eingänge des Exclusiv-Oder-Gatters 16 geleitet Die Schwingungen der siebten Stufe jedoch nur dann, wenn der zu codierende Binärwert eine »1« ist Diese bedingte Weiterleitung wird durch das Und-Gatter Ϊ7 bewirkt dessen erster Eingang über die Leitung 6 mit der siebten Stufe des Teilers verbunden ist und dessen zweiter Eingang über die Leitung 28 mit der Klemme 29 in Verbindung steht an der die codierenden Binärwerte anliegen.

Die Flanken der Schwingungen, die über die Leitungen 4 und 5 dem Exclusiv-Oder-Gatter 16 zugeführt werden, sind gegeneinander um die Verzögerungszeit verschoben, die zwischen den Stufen 1 und 7 des asynchronen Frequenzteilers auftritt Wegen dieser Verzögerung treten im Ausgangssignal des Exclusiv-Oder-Gatters 16 neben längeren Impulsen und Impulspausen auch schmale Impulse und Impulspausen von der Länge der erwähnten Verzögerungszeit auf. Die Gesamtzahl der Impulse, die in einem längeren Zeitraum am Ausgang des Exclusiv-Oder-Gatters 16 erscheinen, ist gleich der Summe der Impulse, die im gleichen Zeitraum an den beiden Eingängen des Gatters 16 auftreten. Die unregelmäßige Verteilung und die unregelmäßige Länge der Impulse am Ausgang des Gatters 16 werden durch das anschließende Durchlaufen des vierstufigen Teilers 19 ausgeglichen, so daü an dessen Ausgang eine nahezu periodische Schwingung mit einer Impulsfolgefrequenz auftritt die gleich der Summe der Trägerfrequenz und der halben Datenfrequenz ist

Die Serienschaltung aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 27, über die ebenfalls das Rechtecksignal geleitet wird, das am Ausgang des Exclusiv-Oder-Gatters 16 auftritt, sorgt durch die Bemessung von Widerstand und Kapazität dafür, daß die oben erwähnten kurzen Impulse und Impulspausen nicht zur Aufladung bzw. Entladung des Kondensators 27 führen. Der Frequenzteiler 23, dem die Spannung des Kondensators gegenüber dem Bezugspotential zugeführt wird, registriert daher nur die langen Impulse und Impulspausen. Die Anzahl dieser registrierten Impulse in einem bestimmten Zeitraum ist ebenso groß wie die Differenz aus den Impulszahlen, die einerseits über die Leitung 4 und andererseits über die Leitung 5 dem Exclusiv-Oder-Gatter 16 im gleichen Zeitraum zugeführt werden. Der Teiler 23 bewirkt wieder einen Ausgleich von Impulslängen und Impulspausen, so daß an seinem Ausgang eine periodische Rechteckschwingung anliegt deren Frequenz der Differenz aus Trägerfrequenz und halber Datenfrequenz gleicht. Die Schwingungen der letzten Stufe der beiden Frequenzteiler 19 und 23 werden mit den Widerständen 22 und 24 überlagert und dann dem Tiefpaß 25 zugeführt An dessen Ausgangsklemme 26 liegt die modulierte Trägerschwingung in analoger Form vor. Hat der zu codierende Binärwert den Wert »0«, so ergibt sich an der Klemme 26 eine sinusförmige Trägerschwingung. Wird der Binärwert »1« codiert, so ergibt sich an der Klemme 26 die als Schwebung bekannte Schwingung, d-h, die Oberlagerung zweier sinusförmiger Schwingungen (mit gleichen Amplituden), deren Frequenzdifferenz gleich der Datenfrequenz ist Die Phasenumtastung des Trägers ist also gekoppelt mit einer Amplitudenmodulation, wobei nach einer Wartezeit vom Kehrwert der Datenfrequenz die Phase des Trägers um 180° gedreht ist und die Amplitude des Trägers während dieser Zeit von ihrem Eingangswert auf Null heruntermoduliert wird (Schwebungsknoten) und danach wieder auf ihren Anfangswert ansteigt

Nach der Codierung zweier binärer Einsen ist die Phase der Trägerschwingung um 360° gedreht worden, vorausgesetzt daß alle Impulse, die von den Frequenzteilern 19 und 23 registriert werden sollten, auch tatsächlich wahrgenommen worden sind. Da jedoch der Fall eintreten könnte, daß z. B. der Kondensator 27 auch bei einem zu registrierenden Impuls sich nicht weit genug auflädt, wird nach jeder zweiten Dateneins eine Phasendrehung des Trägers um 360° erzwungen. Zu diesem Zweck werden die Teiler 19 und 23 nach jeder zweiten Dateneins durch einen kurzen Rücksetzimpuls rückgesetzt

Dieser Rücksetzimpuls wird aus dem Datensignal, das an der Klemme 29 anliegt, und aus dem Signal der letzten Stufe des asynchronen Teilers 3 gewonnen. Es wird angenommen, daß an dieser Stufe eine Schwingung mit der Datenfrequenz anliegt und daß die Daten auf die Anstiegsflanken dieser Schwingung synchronisiert sind.

Um für jede Dateneins zunächst genau eine Anstiegsflanke zu erhalten, ist die letzte Stufe des Teilers 3 über die Leitung 7 mit dem ersten Eingang eines Und-Gatters 8 und die Klemme 29 über die Leitung 28 mit dem zweiten Eingang dieses Gatters verbunden. Der Ausgang dieses Und-Gatters führt an den Takteingang eines Flip-Flops 10, dessen ^-Ausgang 12 auf seinen Dateneingang 9 rückgekoppelt ist. Der Q-Ausgang 12 ist direkt mit einem Eingang eines weiteren Und-Gatters 15 verbunden, während die Signale am Q-Ausgang 11 zunächst durch ein RC-GUed verzögert werden bevor sie den zweiten Eingang des Und-Gatters 15 erreichen. Die Verzögerung bewirkt, daß nach jedem zweiten Taktimpuls auf den Takteingang des Flip-Flops 10 am Ausgang des Und-Gatters 15 ein kurzer Impuls mit der Länge der Verzögerungszeit des /?C-Gliedes erscheint. Diese Impulse werden über die Leitungen 18 und 21 an die Rücksetzeingänge der beiden Teiler 19 und 23 geführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Codierung von Binärwerten durch weiche Phasenumtastung einer Trägerschwingung, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei Rechteckschwingungen ausgegangen wird, wobei die Frequenz der ersten Rechteckschwingung ein n-faches der Trägerfrequenz und die Frequenz der zweiten Schwingung ein n-faches der halben Schrittgeschwindigkeit beträgt und daß aus diesen primären Rechteckschwingungen durch frequenzmäßige Addition und frequenzmäßige Subtraktion zwei weitere Rechtecksignale gewonnen werden, und daß diese beiden Rechtecksignale Ober je einen Frequenzteiler mit dem Teilungsfaktor π geleitet werden, sodann linear überlagert und einem Tiefpaß zugeführt werden, und daß die Impulse der zweiten primären Rechteckschwingung zur Codierung der binären sO« unterdrückt werden.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die erste primäre Rechteckschwingung von der ersten Stufe eines asynchronen Frequenzteilers (3) an den ersten Eingang eines Exclusiv-Oder-Gatters (16) geführt wird, und die zweite primäre Rechteckschwingung von einer höheren Stufe des Frequenzteilers an den ersten Eingang eines Und-Gatters (17) geführt wird und daß der zweite Eingang dieses Und-Gatters mit einer Anschlußklemme (29) verbunden ist an der die zu codierenden Binärwerte anliegen, wogegen der Ausgang des Und-Gatters mit dem zweiten Eingang des Exclusiv-Oder-Gatters verbunden ist und daß der Ausgang des Exclusiv-Oder-Gatters an den Eingang des ersten Frequenzteilers (19) mit dem Teilungifaktor π und gleichzeitig an eine Serienschaltung eines Widerstandes (20) und eines Kondensators (27) führt wobei der freie Anschluß des Kondensators auf Bezugspotential liegt und der andere zusätzlich mit dem Eingang des zweiten Frequenzteilers (23) mit dem Teilungsfaktor η verbunden ist

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stufe des asynchronen Frequenzteilers (3), an der eine Schwingung mit der Frequenz der Schrittgeschwindigkeit anliegt, mit dem ersten Eingang eines zweiten Und-Gatters (8) verbunden ist, während am zweiten Eingang dieses Gatters die zu codierenden Binärwerte anliegen und daß der Ausgang dieses Gatters an den Takteingang (9) eines D-Flip-Flops (10) führt, dessen (^-Ausgang (12) auf den Dateneingang (9) rückgekoppelt ist und daß der (^-Ausgang gleichzeitig direkt mit einem Eingang eines dritten Und-Gatters (15) verbunden ist, während der (^-Ausgang (11) des Flip-Flops über ein Verzögerungsgited (13,14) an den zweiten Eingang des dritten Und-Gatters führt und daß der Ausgang des dritten Und-Gatters an die Rücksetzeingänge der beiden Frequenzteiler mit dem Teilungsfaktor η gekoppelt ist.

60