DE2950132A1

DE2950132A1 - Carrier PCM system - compares binary with clock and outputs signal reversal of state for similar states and defers one pulse for dissimilar

Info

Publication number: DE2950132A1
Application number: DE19792950132
Authority: DE
Inventors: Jorge Dipl.-Ing. 6805 Heddesheim Guzman-Edery
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1981-06-19

Abstract

A variation of Pulse Code Modulation (PCM) for transmission of binary control, measurement, etc. data between two points in a transmission network. The method involves using the clock pulse as a carrier and is designed as an error detection system with a data transfer rate slightly slower than pure PCM. The data for transmission (11010010) is compared with the clock pulses. Where the data and clock are the same, i.e. both 1 or 0, a change occurs in the output signal (1c). Where the data and clock are dissimilar no change occurs and the data signal is held over for comparison with the subsequent clock pulse where similarity will occur and the output will be a change. The output pulses will be of greater duration than the original data and the clock in instances where no reversal takes places. The system of modulation is termed FTM (Flank Takt(Clock) Modulation) and the signal to line should be relatively free from a d.c. component. The system has a faster data transfer rate than pulse duration modulation (PDM) or bi-phase methods.

Description

Pulsmodulationsverfahren Pulse modulation method

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pulsmodulations-Verfahren, bei dem die zwischen einer Sende- und einer Empfangsstelle zu übertragende Information aus binären Code-Elementen Eins und Null besteht und als Impulsfolge einem Taktraster zugrundeliegt.The invention relates to a pulse modulation method in the information to be transmitted between a transmitting and a receiving point consists of binary code elements one and zero and as a pulse sequence a clock pattern underlying.

Aufgabe der Datenübertragung ist es, Meßwerte, Steuerbefehle, Meldungen und Signale von einem Sendeort möglichst unverändert nach einem Empfangsort zu übertragen. Die Übertragungswege können die ursprüngliche Nachricht jedoch unzulässig verändern. Es müssen deshalb besondere Maßnahmen ergriffen werden, um unerwünschte Anderungen möglichst zu verhindern. Eine dieser Möglichkeiten liegt in der Modulation der übertragenen Information mit einem Träger.The task of data transmission is to send measured values, control commands and messages and to transmit signals from a sending location as unchanged as possible to a receiving location. However, the transmission paths can inadmissibly change the original message. Special measures must therefore be taken to avoid undesired changes to prevent as much as possible. One of these possibilities is the modulation of the transmitted Information with a carrier.

Bei einer Modulation wird ein Träger von der Information beeinflußt. Auf diese Weise entstehen Signale, die gegen Störungen widerstandsfähiger sind und die zum Teil eine Mehrfach-Ausnutzung von Übertragungswegen erlauben. Als Träger werden in der Datenübertragungstechnik vorwiegend Impulse verwendet. Dieser Träger muß entsprechend der Nachricht verändert werden. Bei der Pulsmodulation wird ein Puls (eine zeitlich regelmäßige Folge von Impulsen) dadurch moduliert, daß eine seiner Kenngrößen, wie Amplitude, Dauer (Länge), Phase im Rhythmus des Signals geändert wird.In the case of modulation, a carrier is influenced by the information. In this way, signals are created that are more resistant to interference and some of which allow multiple use of transmission paths. As a carrier Pulses are mainly used in data transmission technology. This carrier must be changed according to the message. With pulse modulation, a Pulse (a chronologically regular sequence of pulses) modulated by the fact that a its parameters, such as amplitude, duration (length), phase changed in the rhythm of the signal will.

Die grundlegenden Modulationsarten sind bekannt aus: 'Taschenbuch der Informatik", Band 3, Springer-Verlag, 1974, Seite 400 bis 410 und "Fernwirktechnik", VDI-Verlag, 1975, Seite 60 bis 61.The basic types of modulation are known from: 'Taschenbuch der Informatik ", Volume 3, Springer-Verlag, 1974, pages 400 to 410 and" Telecontrol Technology ", VDI-Verlag, 1975, pages 60 to 61.

Einige der bekanntesten Modulationsarten seien hier kurz skizziert: Bei der Pulsamplitudenmodulation (PAM) wird nur die Impulsamplitude mit dem Signal moduliert, die anderen Parameter - Impulsdauer, Impulsphase und Tastverhältnis -bleiben ungeändert. Bei der Pulslängenmodulation (PLM) bzw.Some of the most popular types of modulation are briefly outlined here: With pulse amplitude modulation (PAM), only the pulse amplitude is associated with the signal modulated, the other parameters - pulse duration, pulse phase and duty cycle - remain unchanged. With pulse length modulation (PLM) or

Pulsdauermodulation (PDM) bleiben Impulsamplitude und Impulsphase konstant, das Tastverhältnis und die Impulsdauer werden geändert. Bei der Impulsphasenmodulation (PPM) werden Impulse gleicher Größe (konstanter Amplitude) und gleicher Form (konstanter Impulsdauer) übertragen, es ändert sich dagegen die Phasenlage der Impulse im Takte der Modulationsspannung. Anstelle des Phasenhubes bei PPM tritt bei der ansonst gleichen Pulsfrequenzmodulation (PFM) der Frequenzhub.Pulse width modulation (PDM) remains the pulse amplitude and pulse phase constant, the duty cycle and the pulse duration are changed. In the case of pulse phase modulation (PPM) are pulses of the same size (constant amplitude) and the same shape (constant Pulse duration), but the phase position of the pulses changes in time the modulation voltage. Instead of the phase shift with PPM, the otherwise same pulse frequency modulation (PFM) the frequency deviation.

Bedingt durch hohe übertragungsdichte bei gleicher Bandbreite wird sehr häufig die Pulscodemodulation (PCM) eingesetzt. Der Wunsch nach Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit und Verringerung von Störungen auf dem übertragungsweg wird bei diesem Verfahren dadurch erreicht, daß die Schrittfolge von Bit zu Bit regelmäßig ist und die Digitalsignale nur zwei Werte (Null oder Eins) annehmen. Alle In- formationsschritte weisen also die gleiche Zeitdauer auf, die eigentliche Information liegt in dem Zustand des Impulses (Schrittes). Der Information "Eins" wird beispielsweise ein Impuls und der Information "Null" eine Pause zugeordnet. Selbstverständlich wird aber auch hier, wie bei allen Modulationsarten, ein Informationsblock durch einen überlangen Anlaufschritt gestartet.Due to the high transmission density with the same bandwidth Pulse Code Modulation (PCM) is used very often. The desire to increase the Transmission speed and reduction of interference on the transmission path is achieved with this method that the step sequence from bit to bit is regular and the digital signals only assume two values (zero or one). Alone- formation steps therefore have the same duration, the actual information lies in the state of the impulse (step). The information For example, "one" is assigned a pulse and the information "zero" is assigned a pause. Of course, as with all types of modulation, an information block is also used here started by an excessively long start-up step.

Die Delta-Modulation, differentielle Pulscodemodulation, Bi-Phase-Codierung seien hier nur beispielsweise erwähnt X Eine Nachricht wird durch die Größe Amplitude bzw. Wert und Zeit dargestellt. Der Wert kann sich dabei kontinuierlich mit der Zeit ändern oder er kann eine ganz bestimmte Größe annehmen. Die Nachricht kann aber auch zeitlich kontinuierlich verlaufen oder sie kann zu zeitlich vorgegebenen Zeitpunkten abgetastet werden. Bedingt durch die verschiedenen Modulationsarten ergeben sich für die Nachrichtenübertragung unterschiedliche Längen und damit unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeit. So ist z. B. bei der viel verwendeten PCM-Modulation eine hohe Informationsdichte erzielbar, doch ist dabei die Störanfälligkeit auch hoch. Dieser Nachteil läßt sich teilweise durch eine Redundanz verringern, d.h., zusätzliche Sicherheitswerte werden mit übertragen und ausgewertet. Bei der ebenfalls häufig eingesetzten PDM-Modulation ist zwar die Störanfälligkeit gering, doch ist die übertragungszeit groß und damit können weniger Nachrichten übertragen werden. Delta modulation, differential pulse code modulation, bi-phase coding are only mentioned here as an example X A message is defined by the size Amplitude or value and time are shown. The value can change continuously with the Change time or it can take on a very specific size. The message can but it can also run continuously over time or it can be too timed Times are sampled. Due to the different types of modulation there are different lengths and thus different lengths for the message transmission Transmission speed. So is z. B. in the widely used PCM modulation A high information density can be achieved, but the susceptibility to interference is also there high. This disadvantage can partly be reduced by a redundancy, i.e., additional security values are also transmitted and evaluated. At the same time PDM modulation, which is frequently used, is less susceptible to interference, but it is the transmission time is long and therefore fewer messages can be transmitted.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein neues Pulsmodulationsverfahren zu finden, das bei möglichst geringer Störanfälligkeit eine schnelle übertragung ermöglicht. It is therefore the object of the invention to provide a new pulse modulation method to find a fast transmission with the lowest possible susceptibility to interference enables.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß sich der Flankenwechsel der zu übertragenden Impuls folge aus dem zeitlichen Zusammenhang zwischen dem informationstragenden Raster und den Informationsdaten ergibt. According to the invention, this is achieved in that the flank change the impulse to be transmitted follows from the temporal relationship between the information-carrying one Grid and the information data results.

Das neue Modulationsverfahren ist schneller als vergleichbare Arten wie PDM und Bi-phase. Es besitzt zudem durch den häufigen Flankenwechsel praktisch keinen Gleichstromanteil. Es ist zwar geringfügig langsamer als PCM, erreicht aber in vorteilhafter Weise allein beim Fehlen jeglicher der Redundanz dienenden Zusatzzeichen eine höhere Übertragungssicherheit. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet von den bekannten möglichen Verfahren zur zeichenseriellen Übertragung den besten Kompromiß hinsichtlich Übertragungsgeschwindigkeit und Störanfälligkeit. Weitere Vorteile sind aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels ersichtlich.The new modulation method is faster than comparable types like PDM and Bi-phase. It is also practical due to the frequent flank changes no direct current component. It is slightly slower than PCM, but it achieves it advantageously only in the absence of any additional characters serving for redundancy higher transmission security. The inventive method offers of the known possible method for character serial transmission the best compromise in terms of transmission speed and susceptibility to failure. Other advantages can be seen from the description of the exemplary embodiment.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is described below with reference to FIG Drawing explained in more detail.

Von einem nicht gezeigten Sender wird ein codiertes und moduliertes Informationssignal zu einem ebenfalls nicht gezeigten Empfänger übertragen. Dieses codierte und modulierte Signal ist in Figur 1c dargestellt. Vor das Informationssignal werden zweckmäßigerweise Synchronzeichen angenommen, die aber zur Vereinfachung ebenfalls nicht gezeigt wurden.A transmitter (not shown) is coded and modulated Information signal transmitted to a receiver, also not shown. This encoded and modulated signal is shown in Figure 1c. Before the information signal synchronous characters are expediently assumed, but for the sake of simplicity were also not shown.

Aus Fig. la ist eine digitale Information zu sehen, die mit dem in Fig. ib gezeigten Takt moduliert werden soll und die erfindungsgemäße Modulation gemäß Fig. ic ergibt.From Fig. La a digital information can be seen, which with the in Fig. Ib shown clock is to be modulated and the modulation according to the invention according to Fig. ic results.

Die Flanken-Takt-Modulation (FTM) arbeitet wie folgt: Gemäß Fig. 1a besteht die zu übertragende digitale Information aus der Folge 11010010. Der zur Modulation verwendete Takt gemäß Fig. 1b weist beispielsweise eine kontinuierliche Folge von 1/0-Schritten auf. Selbstverständlich können auch andere Taktfolgen gewählt werden.The edge-to-clock modulation (FTM) works as follows: According to FIG. 1a the digital information to be transmitted consists of the sequence 11010010. The for Modulation used clock according to FIG. 1b, for example, has a continuous Sequence of 1/0 steps. Of course, other clock sequences can also be selected will.

Die Modulation zwischen Information und Takt geschieht dadurch, daß jeder Informationsinhalt (Zustand) mit einem Taktschritt (Zustand) verglichen wird. Es erfolgt also ein bitserieller Vergleich zwischen Bit (Zustand der Information) und Bit (Zustand des Taktes). Gemäß Zeichnung wird die erste Information "Eins" mit dem ersten Taktzustand "Eins" verglichen. Da beide gleich sind, ergibt sich nach Fig. lc ein Flankenwechsel. Dieser Flankenwechsel stellt sich immer in der Mitte eines Taktimpulses ein. Der Flankenwechsel der modulierten Information kann aber auch an den Beginn eines Taktimpulses gelegt werden.The modulation between information and clock occurs in that each information content (state) is compared with a clock step (state). So there is a bit-serial comparison between bits (state the information) and bit (status of the clock). According to the drawing, the first information "One" compared to the first clock state "One". Since both are the same, results According to Fig. Lc a flank change. This flank change is always in the middle of a clock pulse. The edge change of the modulated information but can also be placed at the beginning of a clock pulse.

Jeder modulierte Impuls nach Fig. lc wird mit einem Flankenwechsel begonnen. Die Länge der Impulse ist dabei abhängig von der übereinstimmung zwischen Informationsdaten nach Fig. la und Takt nach Fig. lb. Im Ausführungsbeispiel wird nun die nächste Information "Eins" mit dem nächsten Takt "Null" verglichen. Da keine Identität herrscht, ergibt sich als Ergebnis kein Flankenwechsel. Jetzt wird die Information "Eins", die bisher noch nicht übertragen wurde, mit dem nächsten Takt (im gewählten Beispiel "Eins") verglichen. Da hier übereinstimmung herrscht, wird bei dem modulierten Signal (lc) ein Flankenwechsel vorgenommen. Die nächste Information "Null" ergibt wieder Identität mit dem nächsten Taktraster. Als Folge ändert sich die Flanke des modulierten Signals. In der weiteren Folge werden die nächsten Informationszustände mit den entsprechenden Taktzuständen verglichen.Each modulated pulse according to Fig. Lc is with an edge change began. The length of the impulses depends on the correspondence between Information data according to Fig. La and clock according to Fig. Lb. In the exemplary embodiment now the next information "one" is compared with the next clock "zero". There no If there is identity, the result is no flank change. Now the Information "one" that has not yet been transmitted with the next cycle ("One" in the selected example). Since there is agreement here, will an edge change is made for the modulated signal (lc). The next piece of information "Zero" again results in identity with the next clock raster. As a result it changes the edge of the modulated signal. The next information states are in the following compared with the corresponding clock states.

Gemäß Fig. lc spiegeln also die Flankenwechsel des modulierten Signals die Identität zwischen Informationsdaten und begleitendem Takt wieder. Charakteristisch bei der erfindungsgemäßen Flankentaktmodulation ist die Länge der Impulspause. Diese Pause kann systembedingt nur immer ein Taktraster lang sein.According to FIG. 1c, the edge changes of the modulated signal therefore reflect the identity between information data and accompanying clock again. Characteristic in the case of the edge clock modulation according to the invention, the length of the pulse pause is. These Due to the system, pause can only ever be one bar grid.

Damit ist in vorteilhafter Weise ein Kriterium zur Störerkennung geschaffen. Alle nach der Erfindung übertragenen Signale haben also eine konstante Impulslücke. Die Anzahl der Flankenwechsel der positiven Impulse ist zudem iden- tisch mit der Anzahl der zu übertragenden Informationsdaten. Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit der Fehlererkennung.In this way, a criterion for fault detection is created in an advantageous manner. All signals transmitted according to the invention therefore have a constant pulse gap. The number of edge changes of the positive pulses is also identical table with the number of information data to be transmitted. This results in a further possibility of error detection.

Die Übertragungszeit der erfindungsgemäßen Flankentaktmodulation (FTM) ist ähnlich kurz der Pulscodemodulation (PCM), aber erheblich kürzer als PDM oder Bi-Phase. Gegenüber PCM ist FTM redundanter und wegen des öfteren Flankenwechsels weniger anfällig gegenüber Störungen.The transmission time of the edge clock modulation (FTM) according to the invention is similarly short to pulse code modulation (PCM), but considerably shorter than PDM or Bi-phase. Compared to PCM, FTM is more redundant and because of the frequent flank changes less susceptible to interference.

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Claims

Claim 1. Pulse modulation method, in which the between a Sending and receiving point information to be transmitted from binary code elements There is one and zero and, as a pulse sequence, forms the basis of a clock raster characterized in that the edge change of the pulse train to be transmitted results the temporal relationship between the information-carrying grid and the information data results.