DE2928976A1 - Method for demodulating FSK data trains - using count output comparators for precisely detecting logic level changes - Google Patents
Method for demodulating FSK data trains - using count output comparators for precisely detecting logic level changesInfo
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- H04L27/1563—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width using transition or level detection
Abstract
Description
Demodulator für frequenzumge Lastete Demodulator for frequency reversed loads
Signale Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Demodulator für frequenzumgetastete Signale wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Ein solcher Modulator ist in dem Buch von P.Bocker, "Datenübertragung; Nachrichtentechnik in Datenverarbeitungssystemen", Band II, "Einrichtungen und Systeme", Berlin 1977, auf den Seiten 32 bis 34 beschrieben. Prior art signals The invention is based on a demodulator for frequency-shift keyed signals as specified in the preamble of claim 1. A such a modulator is in the book by P.Bocker, "Data Transfer; Communication Engineering in data processing systems ", Volume II," Facilities and Systems ", Berlin 1977, on pages 32 to 34.
Frequenzumgetastete Signale können zur Übertragung von binären Daten verwendet werden. Hierbei ist die eine Frequenz (z.B.700 Hz) dem einen Binarwert (z.B. 1) und die andere Frequenz (z.B. 500 Hz) dem anderen Binäruert (z.B. 0) zugeordnet. Der Zeitpunkt des Wechsels zwischen den beiden Frequenzen hängt vom Takt, mit dem die Daten übertragen werden, und von der übertragenen Information selbst ab. Der Takt kann regelmäßig oder unregelmäßig sein. Zur empfangsseitigen Wiedergewinnung der übertragenen Daten müssen die empfangenen Signale frequenzdemoduliert werden und es rlln der Takt der Datenübertragunq bekannt sein.Frequency shifted signals can be used to transmit binary data be used. Here one frequency (e.g. 700 Hz) is one binary value (e.g. 1) and the other frequency (e.g. 500 Hz) assigned to the other binary value (e.g. 0). The timing of the change between the two frequencies depends on the cycle with which the data is transmitted, and on the transmitted information itself. Of the Clock can be regular or irregular. For recovery at the receiving end of the transmitted data, the received signals must be frequency demodulated and the rate of the data transmission must be known.
Aus dem frequenzdemodulierten Signal erkennt man, welcher Binärwert vorliegt. Der Takt ist notwendig, um zu erkennen, wieviele gleiche Binärwerte aufeinanderfolgen.From the frequency-demodulated signal you can see which binary value is present. The clock is necessary to recognize how many identical binary values follow one another.
Aufgabe Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuen Demodulator anzugeben.The object of the invention is to specify a new demodulator.
Lösung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln; vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Solution This problem is solved with those specified in claim 1 Funds; advantageous developments can be found in the subclaims.
Vorteile Der neue Demodulator ermöglicht es1 den Umtastzeitpunkt sehr genau zu bestimmen. Dies ist besonders bei einem kleinen Abstand zwischen der Taktfrequenz, mit der die Daten übertragen werden (Basisband) und den Trägerfrequenzen, zwischen denen umgetastet wird von Vorteil.Advantages The new demodulator makes it possible to change keying times very much to be determined exactly. This is especially important if there is a small gap between the clock frequency, with which the data is transmitted (baseband) and the carrier frequencies between to which is keyed an advantage.
Beschreibung Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Fig.1 Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung, Fig.2 ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile des Demodulators.Description The invention is illustrated by way of example with reference to the drawings explained in more detail. 1 shows diagrams to explain the mode of operation of the Invention, Figure 2 is a block diagram of the essential parts of the demodulator.
Der neue Demodulator dient nur zur Demodulation des frequenzumgetasteten Signals, d.h. das demodulierte Signal gibt nur an, welcher Binärwert gerade vorhanden ist und nicht die übertragenen Daten selbst. Um aus dem demodulierten Signal die Daten zu erhalten, muß, wie bereits erwähnt, zusätzlich der bei der sendeseitigen Modulation verwendete Takt bekannt sein.The new demodulator is only used to demodulate the frequency shift keyed Signal, i.e. the demodulated signal only indicates which binary value is currently available is and not the transmitted data itself. To get out of the demodulated signal To receive the data, as already mentioned, must also be done on the sending side Modulation used be known.
Wie aus der zitierten Literaturstelle bekannt ist, wird das empfangene Signal (Fig.la), dessen Amplitude leicht schwanken kann, bandbegrenzt, verstärkt und in ein unipolares Rechtecksignal (Fig.lb) umgewandelt.As is known from the cited reference, the received Signal (Fig.la), the amplitude of which can fluctuate slightly, band-limited, amplified and converted into a unipolar square wave signal (Fig.lb).
Mit diesem Signal wird eine Zähleinrichtung angesteuert, die die Anzahl der Perioden eines hochfrequenten Zähltaktes, die zwischen den Nulldurchgängen liegen, zählt (Fig.1c). Die maximalen Zählerstände Z (Fig.lc) n werden der Einrichtung nach Fig.2 zugeführt, in der das frequenzdemodulierte Signal ermittelt wird.This signal is used to control a counter that counts the number the periods of a high-frequency counting cycle that lie between the zero crossings, counts (Fig.1c). The maximum counter readings Z (Fig.lc) n are according to the device Fig.2 supplied, in which the frequency demodulated signal is determined.
Wie bereits erwähnt, wird bei dem zu demodulierenden Signal zwischen zwei Frequenzen umgeschaltet. Bei der Demodulation ist es schwierig, genau den Umschaltzeitpunkt zu erkennen, weil - Basisband und Trägerfrequenzen nahe beieinander liegen können, und - nach dem Umschalten eine gewisse Einschwingzeit auf die neue Frequenz notwendig ist.As already mentioned, the signal to be demodulated is between switched two frequencies. With demodulation, it is difficult to precisely determine the switching point recognizable because - baseband and carrier frequencies can be close to each other, and - after switching, a certain settling time to the new frequency is necessary is.
Speichert man die ermittelten Zählerstände Z jeweils n so lange, bis ein neuer Zählerstand zur Verfügung steht, dann erhält man die in Fig.ld dargestellte Treppenkurve. Diese Treppenkurve ist eine vereinfachte Darstellung des Frequenzverlaufs als Funktion der Zeit des zu demodulierenden Signals. Zur Demodulation muß ermittelt werden, zu welchem Zeitpunkt der Zählerstand, der der Länge der Halbperiode der Mittenfrequenz zwischen den Frequenzen, zwischen denen umgeschaltet wircrl, von der Treppenkurve ubcr-oder unterschritten wird. Hierbei kann der Umschaltpunkt jedoch nur ungenau ermittelt werden.If one stores the determined counter readings Z in each case n until If a new count is available, the one shown in Fig.ld is obtained Stair curve. This step curve is a simplified representation of the frequency curve as a function of the time of the signal to be demodulated. Must be determined for demodulation at what point in time the meter reading, of the length of the Half period of the center frequency between the frequencies switched between wircrl, the step curve falls below or falls below it. Here the switchover point however, can only be determined imprecisely.
Man erreicht jedoch in vorteilhafter Weise ein gutes Meßergebnis, wenn man die Treppenkurve durch eine Kurve ersetzt, die die einzelnen Zählerstände Z1 bis Z10 miteinander verbindet. Eine solche Kurve ist in der Fig.le dargestellt. Die Schnittpunkte U dieser Kurve mit dem Schwellwert S geben sehr genau die Zeitpunkte, zu denen zwischen den Frequenzen umgeschaltet wird, an.However, a good measurement result is advantageously achieved, if you replace the stepped curve with a curve showing the individual meter readings Z1 to Z10 connects with each other. Such a curve is shown in Fig.le. The points of intersection U of this curve with the threshold value S give very precisely the times to which the frequencies are switched on.
Um eine solche Kurve darstellen zu können, ist es notwendig, die zwei aufeinanderfolgenden Zählerstände zu kennen, denn nur so können die Verbindungsgeraden ermittelt werden.In order to be able to represent such a curve, it is necessary to have the two to know consecutive counter readings, because this is the only way to connect straight lines be determined.
Alle Zählerstände müssen also mindestens so lange(Tv) gespeichert werden, bis der nächste Zählerstand ermittelt ist. Dies ist die Dauer der längsten vorkommenden Halbperiode Tv, d.h. der Kehrwert der niedrigeren der beiden Frequenzen, zwischen denen umgeschaltet wird.All meter readings must therefore be stored for at least this long (Tv) until the next counter reading is determined. This is the longest duration occurring half-period Tv, i.e. the reciprocal of the lower of the two frequencies, between which is switched.
Die Speicherzeit TV wählt man jedoch vorteilhaft etwas länger als Tv. Um keine Verzerrung der Kurve zu erhalten, müssen alle Zählerstände gleich lange gespeichert werden.However, it is advantageous to choose the storage time TV a little longer than Tv. To avoid distortion of the curve, all meter readings must be of the same length get saved.
Es kann also vorkommen, daß zu bestimmten Zeitpunkten mehr als zwei Zählerstände gespeichert sind.So it can happen that at certain times more than two Meter readings are stored.
Die ermittelten Zählerstände Z sind proportional zu n den Längen der Halbperioden Tn+1-Tn. In der Fig.ld ist Z5 proportional zu T5-T4. Bei Kenntnis von Z4, Z5 und T5-T4 kann die Verbindungsgerade zwischen Z4 (dem älteren Zählwert) und Z5 (dem jüngeren Zählwert) bestimmt werden.The determined counter readings Z are proportional to the lengths of n Half periods Tn + 1-Tn. In Fig.ld, Z5 is proportional to T5-T4. With knowledge of Z4, Z5 and T5-T4 can be the straight line connecting Z4 (the older count value) and Z5 (the more recent count) can be determined.
Die Kurve, die die Zählerstände Z1 bis Z10 verbindet, kann man durch Zählerstände eines weiteren Zählers sehr gut annähern. Es wird eine weitere Treppenkurve - jedoch mit einer sehr feinen Staffelung - gebildet. Dieser weitere Zähler erhält in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen Taktimpulse mit unterschiedlichen Impulsfolgefrequenzen. Die Impulsfolgefrequenzen sind so gewählt, daß er in einem Intervall (z.B. T5-T4) genau vom älteren (T4) zum jüngeren (T5) Zählerstand zählt.The curve that connects the counter readings Z1 to Z10 can be seen through Approximate the counter readings of another counter very well. It will be another staircase curve - but with a very fine graduation - formed. This further counter receives clock pulses with different pulse repetition frequencies in successive time intervals. The pulse repetition frequencies are chosen so that it occurs in an interval (e.g. T5-T4) counts exactly from the older (T4) to the younger (T5) meter reading.
Durch Vergleich der Zählerstände des weiteren Zählers mit dem (digitalen) Schwellwert S erhält man die Polaritätswechsel des Basisbandsignals. Bei jedem über- oder Unterschreiten des Schwellwertes wechselt die Amplitude des Demodulatorausgangssignals (Fig.lf) zwischen zwei möglichen Werten.By comparing the counter readings of the other counter with the (digital) Threshold S one obtains the polarity change of the baseband signal. With every or falling below the threshold value changes the amplitude of the demodulator output signal (Fig.lf) between two possible values.
Daß dieses Signal gegenüber dem empfangenen Signal zeitlich verschoben ist, ist ohne Bedeutung. Diese Verschiebung addiert sich lediglich zu der ohnehin unDeKannten dujzeit zwischen Selldet und El1pfänyer des Nachrichtenübertragungssystems. Wichtig hingegen ist, daß die zeitliche Aufeinanderfolge des Frequenzumtastens genau ermittelt wird, was mit dem neuen Demodulator sehr genau möglich ist.That this signal is shifted in time compared to the received signal is, does not matter. This shift just adds to that anyway We didn’t know about the communication system between Selldet and El1pfänyer. It is important, however, that the time sequence of the frequency shift keying is accurate it is determined what is very precisely possible with the new demodulator.
Die Genauigkeit läßt sich noch weiter vergrößern, wenn man die lineare Verbindungsgeraden zwischen aufeinanderfolgenden Zählerständen durch die Einhüllende der Zählerstände ersetzt. Hierzu müssen jedoch mehrere aufeinanderfolgende Zählerstände ausgewertet werden und die Impulsfolgefrequenz der Taktimpulse für den weiteren Zähler nahezu kontinuierlich verändert werden.The accuracy can be increased even further if one uses the linear Straight line connecting successive meter readings through the envelope the meter readings are replaced. For this, however, several consecutive counter readings must be made are evaluated and the pulse repetition frequency of the clock pulses for the further Counters can be changed almost continuously.
Anhand der Fig.2 wird das Blockschaltbild des neuen Demodulators näher erläutert.The block diagram of the new demodulator is shown in greater detail on the basis of FIG explained.
Ein Zähldiskriminator gibt an einen Speicher (2) die maximalen Zählerstände Z weiter. Der Speicher, z.B.A counting discriminator sends the maximum counter readings to a memory (2) Z continue. The memory, e.g.
n ein FIFO, kann gleichzeitig mehrere Werte speichern. n a FIFO, can store several values at the same time.
Ein Rechner berechnet aus zwei aufeinanderfolgenden Zählerständen, z.B. Z4 und Z5, die Differenz Z5-Z4.A computer calculates from two consecutive meter readings, e.g. Z4 and Z5, the difference Z5-Z4.
Entsprechend dem Betrag dieser Differenz und der Länge des Intervalls T5-T4 wählt der Rechner 3 in einem Taktgenerator 6 einen Takt aus, der einem Vor-Rückwärtszähler 4 zugeführt wird.According to the amount of this difference and the length of the interval T5-T4, the computer 3 selects a clock in a clock generator 6, which is an up-down counter 4 is fed.
Der Vor-Rückwärtszähler, der zu diesem Zeitpunkt auf Z4 eingestellt ist, zählt während der Zeit T5-T4 von Z4 auf Z5. Die Information über die Zählrichtung erhält er vom Rechner 3.The up / down counter that is set to Z4 at this point in time counts from Z4 to Z5 during the time T5-T4. The information about the counting direction he receives from the computer 3.
Anhand der Beschreibung der Fig.1 wurde erläutert, daß die interpolierte Kurve (Fig.1e) um TV gegenüber der Treppenkurve (Fig.ld) verschoben sein muß. Deshalb wählt der Rechner 3 erst zum Zeitpunkt T4+TV im Takt- generator 6 den zum Intervall T5-T4 gehörigen Takt aus. Zum Zeitpunkt T5 wird dem Vor-Rückwärtszähler 4 noch der Takt zugeführt, der zum Intervall T4-T3 gehört.On the basis of the description of FIG. 1 it was explained that the interpolated Curve (Fig.1e) must be shifted by TV compared to the stepped curve (Fig.ld). That's why the computer 3 does not select until the time T4 + TV in the clock generator 6 select the clock belonging to the interval T5-T4. At time T5, the up-down counter 4 is supplied with the clock that belongs to the interval T4-T3.
Die Zählerstände des Vor-Rückwärts zäh lers 4 werden einer digitalen Schwellwertschaltung 5 zugeführt, die oberhalb des Schwellwertes S ein Signal mit dem Wert 1 und unterhalb des Schwellwertes S ein Signal mit dem Wert 0 abgibt. Das Ausgangssignal der digitalen Schwellwertschaltung 5 ist das Basisbandsignal.The counts of the up-down counter 4 are digital Threshold value circuit 5 supplied, which above the threshold value S with a signal the value 1 and below the threshold value S emits a signal with the value 0. That The output signal of the digital threshold value circuit 5 is the baseband signal.
Der Rechner und die Speicher werden nicht näher erläutert, da hierfür an sich bekannte Einrichtungen verwendet werden können.The calculator and the memory are not explained in detail, as this is facilities known per se can be used.
Claims (3)
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