DE2906886C2

DE2906886C2 - Schaltungsanordnung zur Schrittakt-Gewinnung

Info

Publication number: DE2906886C2
Application number: DE2906886A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr.-Ing. 8501 Heroldsberg Kittel
Original assignee: Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg De GmbH; Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1982-03-25
Also published as: GB2044047A; FR2450010B1; US4348769A; JPS55127754A; CA1165021A; GB2044047B; DE2906886A1; FR2450010A1

Description

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

Die Forderung nach einer solchen Wiedergewinnung des Schrittakts besteht beispielsweise an der Empfangsstation von Datenübertragungssystemen, bei denen die Übertragung über Verbindungen des Fernsprechnetzes erfolgt. Eine derartige Datenübertragung wird im allgemeinen mittels sogenannter Modems durchgeführt. Dabei wird ein binäres rechteckfönniges Datensignal auf der Sendeseite in ein für den Übertragungskanal geeignetes moduliertes Datensignal umgewandelt und daraus auf der Empfangsseite wieder das binäre rechteckförmige Datensignal erzeugt. Diese Umwandlung geschieht mittels bestimmter Modulationsverfahren. So hat sich für Übertragungsgeschwindigkeiten <1200b/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 2100Hz zugeordnet Damit werden also bei dieser Modulationsart zwei verschiedene Symbole zur Übertragung der Information verwendet. Die Anzahl m der zur Übertragung verwendeten Symbole richtet sich dabei nach der ausnutzbaren Bandbreite des Sprachkanals und der Übertragungsgeschwindigkeit des Datensignals. So müssen gemäß den Eigenschaften eines Fernsprechkanals für Übertragungsgeschwindigkeiten >1200b/s im modulierten Datensignal mehr als zwei Symbole verwendet werden.

Hierzu werden mehrere Schritte des binären rechteckförmigen Datensignals zu einer Kombination zusammengefaßt wobei jede SchriUkombinat'on einem bestimmten Symbol im modulierten Datensignal zugeordnet ist Allgemein gilt für die Anzahl m der benötigten Symbole die Beziehung m=2", wobei η die Anzahl der zu einer Schrittkombination zusammengefaßten Schritte des rechteckförmigen Datensignals ist Bezeichnet man die Übertragungsgeschwindigkeit mit r

ίο und die Schrittgeschwindigkeit des modulierten Datensignals mit fs, so ergibt sich die Beziehung r=n ■ /, Eine bevorzugte Modulationsart für Übertragungsgeschwindigkeiten rS1200b/s ist die Phasendifferenzmodulation. Bei dieser Modulationsart wird im Rhythmus der Schrittgeschwindigkeit f_s 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 Datensignals 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 empfangsseitigen Modem angeschlossen ist, häufig die Notwendigkeit, daß der Schrittakt des binären rechteckförmigen Datensignals vorhanden ist. Die Frequenz /, dieses Schrittaktes ist gleich der

Übertragungsgeschwindigkeit r des Datensignals, so daß sich die obengenannte Beziehung auch in der Form /,=/7 · f_s schreiben läßt. Mit Maßnahmen, die dem Fachmann geläufig sind, ist es möglich, den Schrittakt des binären Datensignals aus dem bereits bestimmten Schrittakt des modulierten Datensignals zu gewinnen. Eine solche Maßnahme geschieht beispielsweise mittels Frequenzvervielfachung unter Verwendung einer Phasenregelschleife. Die Hauptschwierigkeit, die dabei auftritt, ist jedoch die Gewinnung des Schrittakts des

■»ο modulierten Datensignals.

In der Zeitschrift »Archiv der elektrischen Übertragung« Ed. 22 (1968) S. 509-513 sind Verfahren zur Gewinnung des Schrittaktes des binären rechteckförmigen Signals aus den Zustandswechseln 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 taktoszillators einer empfangsseitigen Phasenregelschleife nachgeregelt. Die Frequenz des Taktoszillators kann dabei kontinuierlich oder auch diskret, beispielsweise in Form eines umschaltbaren Frequenzteilers nachgestimmt werden. Bei einer derartigen Anordnung ist jedoch von Nachteil, daß der Schrittakt des binären rechteckförmigen Datensignals bzw. des modulierten Datensignals nicht unmittelbar aus dem empfangenen Leitungssignal, sondern über eine umfangreiche Demodulationsschaltung gewonnen werden muß.

Aus der DE-AS 26 56 975 ist ein Verfahren zur adaptiven Deltamodulation bekannt. Zur Deltamodulation des modulierten Datensignals steuert ein Steigungsüberlastungsdetektor, der aus einem Schieberegister und einem Koinzidenzgatter besteht, den Rückwärtszweig des Deltamodulators an.

b5 Andererseits ist es schwierig, eine Demodulation des modulierten Datensignals mit Hilfe des Schrittakts dieses Signals durchzuführen, wenn dieser Schrittakt erst aus dem Schrittakt des am Demodulatorausgang

auftretenden binären rechteckförmigen Datensignals gewonnen werden muß.

In der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 29 28 446 ist eine Zeitsteuerphasen-Wiederherstellungsschaltung vorgeschlagen. Das im modulierten Datensignal enthaltene Zeitsteuersignal wird mit einer Zeitsteuersignal-Extrahierschaltung und einem Detektor für virtuelle Nulldurchgänge bestimmt. Die Abtastfrequenz einer Abtastschaltung für das modulierte Datensignal wird auf das extrahierte Zeitsteuersignal abgestimmt Die abgestimmte Abtastfrequenz wird einer Datenreproduktionsschaltung zugeführt

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

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem modulierten Datensignal periodisch im Schrittakt dieses Datensignals hohe Beträge der Signalsteigung auftreten. Derartige Werte der Signalst-Mgung lassen sich mit einer bestimmten, Steigungsüberlastungsdetektor genannten Anordnung erkennen, wie sie zur Erzeugung von deltamodulierten Signalen Verwendung findet Bei einem solchen Steigungsüberlastungsdetektor wird beispielsweise das betreffende Analogsignal mit einem Schätzsignal verglichen und Abweichungen der beiden Signale am Ausgang des Detektors beispielsweise als Impulsreihe angezeigt

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter Steigungsüberlastungsdetektor vorgesehen ist, an dessen Eingang das modulierte Datensignal anliegt und dessen Ausgang mit dem Eingang einer auf die Schrittgeschwindigkeit des modulierten Datensignals abgestimmten Filtereinrichtung verbunden ist, an deren Ausgang der gewünschte Schrittakt abnehmbar ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Anordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Deltamodulationssender als Steigungsüberlastungsdetektor,

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

In der Anordnung gemäß F i g. 1 wird das über die Übertragungsleitung gesendete modulierte Datensignal w dem Eingang des Steigungsüberlastungsdetektors SD zugeführt Das periodische Auftreten hoher Steigungsbeträge dieses Signals w äußert sich dadurch, daß im Spektrum des Ausgangssignals des Steigungsüberlastungsdetektors SD die Spektrallinie der Schrittgeschwindigkeit £des modulierten Datensignal enthalten ist. Dieses Ausgangssignal wird der Filtereinrichtung F zugeführt, welche diese Schrittgeschwindigkeit F₅ bzw. Frequenz F_s aus diesem Signal herausfiltert und mittels eines Schwellwertschalters S1 in den rechteckförmigen Schrittakt /j umwandelt.

In der Anordnung gemäß F i g. 2 wird der Steigungsüberlastungsdetektor SDdurch einen Deltamodulationssender gebildet. Die Anordnung weist eine Differenzstufe Di auf, derem einen Eingang, der gleichzeitig den Eingang des Steigungsüberlastungsdetektors SD bildet, über die Übertragungsleitung das modulierte Datensignal w des Modemsenders zugeführt wird. Am b5 anderen Eingang der Differenzstufe Di liegt das Schätzoder rekonstruierte Signal g an. Das am Ausgang der Differenzstufe 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 Schwellwertschalters ist auf das Bezugspotential 0 Volt eingestellt, so daß am Ausgang des Schwellwertschalters S lediglich die Vorzeicheninformation des Differenzsignals e auftritt. Diese Vorzeicheninformation wird mit der Abtastfrequenz F₁ in das Schieberegister SR eingeschoben, welches aus einer Anzahl von u Stufen besteht In einer bevorzugten Ausführungsform sind es drei Stufen. Das am Ausgang der ersten Stufe auftretende deltamodulierte Signal d wird dem Eingang des Impulswandlers IWzugeführt Die aus diesem Impulswandler kommenden bipolaren Impulse konstanter Amplitude gelangen in das integrierende Netzwerk /, an dessen Ausgang das rekonstruierte Signal g auftritt welches in der Differenzstufe Di mit dem modulierten Datensignal w verglichen wird.

Die Ausgänge sämtlicher Stufen (x, y, u) des

Schieberegisters SR sind mit dem Eingänger; des Koinzidenz-Gatters G verbunden, dessen 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 Datensignals w. Die Dichteschwankungen treten dabei periodisch mit der Schrittgeschwindigkeit f_s dieses Datensignals w auf. Der Ausgang des Koinzidenz-Gaters G bildet den Ausgang des Steigungsüberlastungsdetektors SD. An diesem Ausgang ist die Filteranordnung Fangeschlossen, die im wesentlichen aus dem Schmalbandfilter BF und dem Schwellwertschalter Sl besteht, welcher diesem Schmalbandfilter BF nachgeschaltet ist. Bei adaptiver Deltamodulation wird ferner aus den Ausgangsimpulsen des Gatters G nach Integration, Gleichrichtung und Glättung eine Regelspannung gewonnen, mit der die Höhe der vom Impulswandler IWkommenden Impulse gesteuert wird. Der Einfachheit halber ist diese Steuerung nicht in Fig. 2 eingezeichnet. Das Schmalbandfilter BF ist auf die Schrittgeschwindigkeit F₅ des modulierten Datensignals ^beispielsweise auf 1200 Hz abgestimmt. Mit diesem Schmalbandfilter ßFwird die Spektrallinie F₅ ausgesiebt, die wie bereits erwähnt im Spektrum des am Ausgang des Steigungsüberlastungsdetektors 5O auftretenden Signals enthalten ist. Diese Spektrallinie tritt am Eingang des Schwellwertschalters 51 als sinusförmige Spannung veränderlicher Amplitude und am Ausgang als Rechteckspannung auf. Für den Fall, daß das modulierte Datensignal nur zwei unterschiedliche Symbole enthält (O=I), ist dieses rechteckförmige Signal identisch mit dem Schrittakt F, des rechteckförmigen Datensignals.

In einem weiteren, in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Bandfilter BFi nicht der Schwellwertschalter 51, sondern ein Phasenregelkreis nachgeschaltet. Ein solcher Phasenregelkreis ist beispielsweise in der Zeitschrift »ELEKTRONIK«, 1974, Heft 11, Seiten 425 ... 428 sow ie Heft 12, Seiten 473 ... 476 beschrieben. Im Ausführungsbeispiel wird die vom Bandfilter BBF1 ausgesiebte Frequenz F_s dem einen Eingang des Phasenvergleichers Ph zugeführt. Das Ri.gelsignal am Ausgang dieses Phasenvergleichers gelangt über den Verstärker Vund den Tiefpaß TPzum Eingang des nachstimmbaren Oszillators O. Das von diesem Oszillator gelieferte Rechtecksignal, dessen Frequenz eine Funktion der Größe der Eingangs-

spannung des Oszillators ist, steuert den Frequenzteiler T. Die um das Teilerverhältnis η heruntergeteilte Ausgangsspannung wird dem anderen Eingang des Phasenvergleichers Ph zugeführt. Der Phasenregelkreis ist so bemessen, daß diese Ausgangsspannung des Frequenzteilers Tauf den Wert der Schrittgeschwindigkeit f_s einregelt. Der Wert η des Teilerverhältnisses des Frequenzteilers Fergibt sich aus der Beziehung n = f,/fs. Der Schrittakt fr des binären rechteckförmigen Datensignals ist dann am Eingang und der Schrittakt f_s des modulierten Datensignals am Ausgang des Frequenzteilers Tabnehmbar. Für den Wert /J=I entfällt dieser Frequenzteiler und der Ausgang des Oszillators O ist unmittelbar mit dem anderen Eingang des Phasenvergleichers verbunden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 2 und 3 liefert der Ausgang des Oszillators O neben der Steuerspannung für den Frequenzteiler T noch die Abtastfrequenz f, für das Schieberegister SR im Steigungsüberlastungsdetektor. Der Schrittakt /, ist dann an einem Abgriff des Frequenzteilers Tabnehmbar. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Abtastfrequenz f_a und der Schrittakt /i des modulierten Datensignals in einem festen, ganzzahligen Verhältnis stehen, wodurch sich bei den Schrittakten f, und fs besonders kleine zeitliche Verzerrungen ergeben. In einem typischen Ausführungsbeispiel für den Fall n = 3 gelten die Werte /;= 1600 Hz, /",=4800 Hz und /„ = 24 kHz. In diesem Fall muß der Frequenzteiler Tdie beiden Teilerverhältnisse 15 und 5 aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung aus einem auf diese Schrittgeschwindigkeit (Q abgestimmten Schmalbaiidfilter (BF)besteht, dem ein Phasenregelkreis nachgeschaltet ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Oszillator (O) und Phasenvergleicher (Ph) dieses Phasenregelkreises ein Frequenzteiler (T)angeordnet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Frequenzteilers (T) der Schrittakt (f,) des rechteckförmigen und am Ausgang der Schrittakt (Q des modulierten Datensignals abnehmbar ist.

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