DE2906886A1

DE2906886A1 - Schaltungsanordnung zur schrittakt- gewinnung

Info

Publication number: DE2906886A1
Application number: DE19792906886
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr Ing Kittel
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-08-28
Also published as: GB2044047A; US4348769A; FR2450010B1; JPS55127754A; DE2906886C2; CA1165021A; GB2044047B; FR2450010A1

Description

•TE KA DS Feiten & Guilleaume Den 20.02.1979

Fernmeldeanlagen GmbH ■ P 7939 4

Schaltunosanordnunc zur Schrittakt-Gewinnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung des Schrittakts eines modulierten Datensignals.

Die Forderung nach einer solchen Wiedergewinnung des Schritttakts besteht beispielsweise an der Empfangsstation von Datenübertragungssystamen, bei denen die Übertragung über Verbindungen des Fernsprechnetzes erfolgt. Eine derartige Datenübertragung wird im allgemeinen mittels sogenannter Modens durchgeführt. Dabei wird ein binäres rechteckformiges Datensignal auf der Sendeseite in ein für den übertragungskanal geeignetes moduliertes Datensignal umgewandelt und daraus auf der Empfangsseite wieder das binäre rechteckformige Datensignal erzeugt. Diese Umwandlung geschieht mittels bestinrrter Modulationsverfahren. So hat sich für übertragungsgeschwindigkeiten ,<. 1200 b/s die Frequenzmodulation durchgesetzt. Bei dieser Modulationsart ist dem negativen Zustand des binären rechteckförmigen Datensignals das Symbol 1300 Hz im modulierten Datensignal und dem positiven Zustand das Symbol 2100 Kz zugeordnet. Damit werden also bei dieser Modulationsart zwei verschiedene Symbole zur übertragung der Iiiformation verwendet. Die Anzahl πι der zur Übertragung verwendeten Symbole richtet sich dabei nach der ausnutzbaren

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Bandbreite des Sprachkanals und der übertragungsgeschwindigkeit des Datensignals. So nüssen gemäß den Eigenschaften eines FernsprechkanaIs für übertragungsgeschwindigkeiten > 1200 b/s in modulierten Datensignal mehr als zwei Symbole verwendet worden. Hierzu v/erden mehrere Schritte des binären rechteckförmigcn Datensicnals zu einer Kombination zusammengefaßt, wobei jede Schrittkombination einem bestimmten Symbol im modulierten. Datensignal zugeordnet ist. Allgemein gilt für die Anzahl m der benötigten Symbole die Beziehung πι = 2ⁿ, wobei η die Anzahl der zu einer Schrittkcmbination zusammengefaßten Schritte des rechteckförmigen Datsnsignals ist. Bezeichnet man die übertragungsgeschwindigkeit mit r und die Schrittgeschwindigkeit des modulierten Datensignals mit f , so ergibt sich die Beziehung r = η · f . Eine bevorzugte Modulationsart für übertragungsgeschwindigkeiten r z. 1200 b/s ist die Phasendifferenzmoduiation. Bei dieser Modulationsart wird im Rhythmus der Schrittgeschwindigkeit f des modulierten Datensignals die Phasenlage eines Trägers umgetastet, wobei die jeweilige Differenz der zwischen zwei Tastzeitpunkten auftretenden Phasenlagen das Symbol für die übertragene Information ist.

Für die Forderung zur Wiedergewinnung des Schrittakts des modulierten Datensigr.als gibt es mehrere Gründe. Zum einen ist es hilfreich, diesen Schrittakt an der Empfangsstation zur Demodulation des modulierten Datensignals zu verwenden. Zum andern besteht zum Betrieb einer Datenendeinrichtung, die an dem erapfangsseitigen Modem angeschlossen ist, häufig die Notwendigkeit, daß der Schrittakt des binären rechteckförmigen Datensignals vorhanden ist. Die Frequenz f. dieses Schrittakts ist gleich der Übertragungsgeschwindigkeit r des Datensignals, so daß sich die obengenannte Beziehung auch in der Form f. = η · f schreiben läßt. Mit Maßnahmen, die dem Fachmann geläufig sind, ist es möglich, den Schritttakt des binären Datensignals aus dem Schrittakt des modulierten Datensignals zu gewinnen. Eine solche Maßnahme ge-

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schient beispielsweise mittels Frequenzvervielfachung unter Vervendung einer Phasenregelschleife. Die Hauptschwierigkeit, die dabei auftritt, ist jedoch die Gewinnung des Schrittakts des modulierten Datensignals.

In der Zeitschrift "Archiv der elektrischen Übertragung" Bd.22 (19531 3.509-513 sind Verfahren zur Gewinnung des Schrittakts des binären rechteckförmigen Signals aus den Zustaiidswechseln dieses Signals beschrieben. Mit diesen Zustandswechseln, welche im Mittel in Abständen von einer Schrittdauer des binären Signals oder ganzen Vielfachen dieser Dauer auftreten, wird beispielsweise die Frequenz des Taktos2illators einer empfangsseitigen Phasenregelschleife nachgercgslt. Die Frequenz des Taktoszillators kann dabei kontinuierlich oder aach diskret, beispielsweise in Form eines unschaltbaren Frequenzteilers nachgestimmt werden. Bei einer derartigen Anordnung ist jedoch von Nachteil, daß der Schrittakt des bin-iren rechteckförmigen Daten— signals bzw. des modulierten Datensignals nicht unmittelbar aus dem empfangenen Leitungssiqnal , sondern über eine umfangreiche Demodulationsschaltung gewonnen werden muß. Andererseits ist es schwierig, eine Demodulation des modulierten Datsnsignals mit Hilfe des Schrittakts dieses Signals durchzuführen, wenn dieser Schrittakt erst aus dem Schrittakt des an Denodulatorausgang auftretenden binären rechteckförmigen Datensignals gewonnen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache SchaItungsanordnung zur Gewinnung des Schrittakts des modulierrsn Datensignals anzugeben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem modulierten Datensignal periodisch im Schrittakt dieses Da ten-signals hohe Beträge der Signalsteigung auftreten. Derartige Werce der Signalsteigung lassen sich mit einer bestimmten ,, Steigungsüberlas-tungsdetektor genannten Anordnung erkennen, wie sie zur Erzeugung von deltamodulierten Signalen

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Verwendung findet. Bei einem solchen Steigungsüberlastungsdetektor wird beispielsweise das betreffende Analoqsianal mit einen Schätssignal verglichen und Abx-zeichungen der beiden Signale an Ausgang des Detektors beispielweise als Impulsraihe angezeigt.

Dia gestellte Aufgabe wird erfindungsgenäß dadurch gelöst, daß ein Steigungsüberlastungsdetektor vorgesehen ist, an dessen Eingang das modulierte Datensignal anliegt und dessen Ausgang mir. dem Eingang einer auf die Schrittgeschwindigkeit des modulierten Datansignals abgestimmten Filtereinrichtung verbunden ist, anderen Ausgang der gewünschte Schrittakt abnehmbar ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele naher beschrieben und erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung ,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Deltamodulationssender als Steigungsüberlastungsdetektor,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 mit einem Phasenreaelkreis als Bestandteil der Filteranordnung.

In der Anordnung gemäß Fig. 1 wird das über die übertragungsleitung gesendete modulierte Datensignal w dem Eingang des Steigungsüberlastungsdetektors SD zugeführt. Das periodische Auftraten hoher TBteigungsbetrage dieses Signals w äußert sich dadurch, daß im-Spektrum des Aus gangs signals des Steigungsüberlastungsdetektors SD die Spektrallinie der Schrittgeschwindigkeit f des modulierten Datensiqnals enthalten ist. Dieses Ausgangssignal wird der Filtereinrichtung F zugeführt, welche diese Schrittgeschwindigkeit f bzw. Frequenz f aus diesem Signal herausfiltert und mittels eines Schweliwertschalters S1 in den rechteckförmigen Schritttakt f umwandelt.
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In der Anordnung gemäß Fig. 2 wird der Steigungsüberla-••'tungsdetektor SD durch einen Deltamodulationssender gebildet. Die Anordnung weist eine Differenzstufe Di auf, derem einem Eingang, der gleichzeitig den Eingang des Steigungsüberlastungsdatektors SD bildet, über die Übertragungsleitung das modulierte Datensignal w des Modemsenders zugeführt wird. Am anderen eingang der Differenzstufe Di liegt das Schätz- odar rekonstruierte Signal g an. Das am Ausgang dar Differensstufa Di auftretende, den Unterschied zwischen dem modulierten Datensignal und dem rekonstruierten Signal kennzeichnende Differenz- oder Fehlersignal e = w -g wird dem Schwellwertschalter S zugeführt. Die Schwelle dieses iicnv.'Gllvfjrtschaltcrs ist auf äas Bezugspotential 0 Volt eingestellt, so dar. ci*\ Ausgang des Schwellwertschalters S lediglich cie Vcrzeicheninformation des Differenzsignals e auftritt. Dies2 Vorzeicheninformation wird mit der Abtastfrequar.z f in das Schieberegister SR eingeschoben, welches aus einer .Anzahl von u Stufen besteht. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform sind es drei Stufen. Das am Ausgang der ersten Stufe auftrecende deltamodulierte Signal d wird dem Eingang des Impulswandlcrs IT'7 zugeführt. Die aus diesem Impulswandler kommenden bipolaren Impulse konstanter Amplitude gelangen in das integrierende Netzwerk I, an dessen Ausgang das rekonstruierte Signal g auftritt, welches in der Differenzstufe Di mit den modulierten Datensignal w verglichen wird.

Die Ausgänge sämtlicher Stufen (x, y, ... u) des Schieberegisters SR sind mit dem Eingängen des Koinzidenz-Gatters G verbunden, desssr. Ausgang nur dann einen Impuls abgibt, wenn an sämtlichen Eingängen entweder der eine oder der andere Binärzustand anliegt. Die zeitliche Dichte, mit der diese Impulse auftreten, ist ein Maß für den Betrag der Steigung des modulierten Dntensignals w. Die Dichteschwankungen treten dabei periodisch mit der Schrittgeschwindigkeit f dieses Datensignals w auf. Der Ausgang des Koinzidenz-Gatters G bildet den A\isg&.n(j des Steigungsüberlastungsdetektors SD.

An diesem Ausgang ist die Filteranordnung F angeschlossen, die im wesentlichen aus dem Schmalbandfilter BF und dem

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Schwellwertschalter S1 besteht, welcher diesem Schmalbandfilter BF nachgeschaltet ist. Bei adaptiver Deltamodulation v/ird ferner aus den Auscfangsinpuisen des Gatters G nach Integration, Gleichrichtung und Glättung eine Kegelspannung gewonnen, mit der die Höhe der vom, Impulswandler I^Ti koronenden Impulse gesteiiert wird. Der Einfachheit halber ist diese Steuerung nicht in Fig. 2 eingezeichnet. Das Schmalbandfilter 3F ist auf die Schrittaeschwindiakeit f des modulierten Datansignals w, beispielsweise auf 1200 Hz abgestimmt. Mit diesem Schma!bandfilter BF wird die Spektrallinia f ausgesiebt, die wie bereits erwähnt im Spektrum des an Aasgang des Steigungsüberlastungsdetektors SD auftretenden Signals enthalten ist. Diese Spektrallinie tritt am Eingang des Schv?oll^v-;ertschalters S1 als sinusförmige Spannung veränderlicher .Amplitude und am Ausgang als Rechteckspar.nung auf. Für den Fall, daß das modulierte Datensignal nur zwei unterschiedliche Symbole enthält (n = 1) , ist dieses rechteckformige Signal identisch mit dem Schritttakt f. des rechteckförmigen Datensianals.

In einem weiteren, in Fig.3 darrestellten Ausführungsbeispiel ist dem Bandfilter EFl nicht der Schwellwertschalter 31, sondern ein Phasenregelkreis nachgeschaltet. Ein solcher Phasenregelkreis ist beispielsweise in der Zeit-

25. schrift "ELEKTRONIK", 1974, Heft 11, Seiten 425...428 sowie Heft 12, Seiten 473...476 beschrieben. Im Ausführungsbeispiel wird die vom Bandfilter BF1 ausgesiebte Frequenz f dem einen Eingang des Phasenvergleichers Ph zugeführt. Das Regeisignal an Ausgang dieses Phasenvergleichers gelangt über den Verstärker V und den Tiefpaß TP zum Eingang des nachstinmbaren Oszillators 0. Das von diesem Oszillator gelieferte Rechtecksirrnal, dessen Frequenz eine Funktion der Größe der Eingangsspannung des Oszillators ist, steuert den Frequenzteiler T. Die um das Teilerverhältnis η heruntergeteilte Ausgangsspannung wird dem anderen Eingang des Phasenvergleichers Ph zugeführt. Der Phasenreaelkreis ist so bemessen, daß diese Ausgangsspannung des Frequenzteilers T - auf den Wert der Schrittgeschwindigkeit f einregelt. Der

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■"Jcr.t η vies Teilerverhältnis3es des Frequenzteilers T ergibt sich aus der Beziehung η = f^/f . Der Schrittakt f.

des binärCiVi rcchteckf örmigen DatensignaIi ist dann am Ein-" gang und der Schrietakt f_ des modulierten Datensignals am

Ausgang des Frequenzteilers T abnehmbar. Für den Wert η = entfällt äisssr Frequenzteiler und der Ausgang des Oszillätcrs 0 ist unmittelbar mit den anderen Eingang des Phasem'c-rgieichers verbunden.

In einer" vor^-cai!haften Ausgestaltung des Ausführungsbeispieis ge-^viäß Fig. 2 und 3 liefert der /ausgang des Oszillators 0 neben der Steuerspannung für den Frequenzteiler T noch die Abtastfrequenz f_ für das Schieberegister SR in SteigungsÜberlastungsdetektor. Der Schrittakt f, ist dann an einem Abgriff des Frequenzteilers T abnehmbar. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Abtastfrequenz f und der

Schri-ctakt f des modulierten Datensignals in einem festen, s

ganzsahligen Verhältnis stehen, wodurch sich bei den

Schrittakten f und f besonders kleine zeitliche Verzert s

rungcn ergeben. In einem typischen Ausführungsbeispiel für den Fall η - 3 gelten die Werte f_g = 1600 Hz, f_fc = 4800 Hz und f_ = 24 kHz. In diesem Fall muß der Frequenzteiler T die beiden Teilerverhältnisse 15 und 5 aufweisen.

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Leer-seife

Claims

29068θ6 TE KA DS Feiten & Guiileaurae Den 20.02.1979 Fernmeldeanlagen GmbH P 79394 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zur Gewinnung des Schrittakts eines modulierten Datensignals, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Steigungsüberlastungsdetektor (SD) vorgesehen ist, an dessen Eingang das modulierte Datensignal anliegt und dessen Ausgang mit den Eingang einer auf die Schrittgeschwindigkeit {f^3 des modulierten Datensignals abgestimmten Filtereinrichtung (F) verbunden ist, an deren Ausgang der gewünschte Schrittakt (f ) abnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-HfL^z. 3aß die Filter einrichtung aus einem auf diese Schrittgeschwindigkeit (f } abgestimmten Schmalbandfilter (3F) besteht, dem ein Phasenregelkreis nachgeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet _f daß zwischen Oszillator (O) und T>hasenverg leicher {Ph} dieses Phasenregelkreises ein Frequenzteiler (T) angeordnet ist.

4, Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Frequenzteilers (T) der Schritttakt "(f) des rechteckförmigen und am Ausgang der Schritt-

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takt (f ) des modulierten Datensignals abnehmbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Frequenzteilers (T) die Abtastfrequenz (f.J für den Steigungsüberlastungsdetektor (SD), an einen Abgriff dieses Frequenzteilers (T) der Schrittakt (f,) des rechteckförmigen und am Ausgang der Schrittakt (f ) des modulierten Datensignals abnehmbar ist.

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