DE2952785A1

DE2952785A1 - Empfaenger fuer ein mit expandiertem signalspektrum arbeitendes nachrichtenuebertragungssystem

Info

Publication number: DE2952785A1
Application number: DE19792952785
Authority: DE
Inventors: John Douglas Outram
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1979-01-03
Filing date: 1979-12-31
Publication date: 1980-07-17
Also published as: FR2446036A1; FR2446036B1; US4300235A

Description

Patentanwälte

Dipl -Ing Dlpl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; P 2419 27.Dezember 1979

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG Gartenstrasse 2
6?00 Zug,Schweiz

Empfänger für ein mit expandiertem Signalspektrum arbeitendes Nachrichtenübertragungssystem

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Nachrichtenübertragungssystem mit expandiertem Signalspektrum.

NachrichtenUbertragungsystememit expandiertem Signalspektrum sind bekannt; sie enthalten Einrichtungen zum Expandieren eines ausgesendeten Signalspektrums Über ein relativ breites Frequenzband, und im Empfänger müssen demgemäß Einrichtungen zum Komprimieren des empfangenen Signals vorgesehen sein. Das Expandieren wird mit Hilfe eines Mischers erreicht, der mit dem zur Aussendung bestimmten Datensignal ein Codesignal mischt, wodurch ein Signal mit expandiertem Spektrum entsteht, das dann ausgesendet wird. Das Komprimieren wird mit Hilfe eines Mischers erreicht, in dem das empfangene, das expandierte Spektrum aufweisende Signal mit einem Codesignal gemischt wird, das mit dem zur Expansion verwendeten Codesignal übereinstimmt, wodurch im Empfänger Schw/Ba

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ein Ausgangssignal des Mischers erhalten wird, das dem ausgesendeten Datensignal entspricht.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Anordnung zur Durchführung der Kompressionsfunktion unter Anwendung eines Systems, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung des Codesignals im Sender nicht mit einem Generator für die Erzeugung eines entsprechenden Codesignals im Empfänger synchronisiert ist, und die daher Einrichtungen zur Erzielung der Nachrichtensynchronisierung enthalten muß.

Nach der Erfindung ist der Empfänger für ein mit expandiertem Signalspektrum arbeitendes NachrichtenUbertragungssytem gekennzeichnet durch eine Faltungsanordnung, der an einem Ende eine aus mehreren Bits bestehende Nachricht zugeführt wird, wobei die Faltungsanordnung in Richtung der durch sie erfolgenden Signalausbreitung so lang ist, daß sie gleichzeitig zwei Nachrichtenbits speichert, die jeweils aus mehreren Teilbits mit vorbestimmter Folge bestehen, einen Signalgenerator zur Erzeugung von ein Tastverhältnis von 1:1 aufweisenden Bezugsbits, die jeweils Teilbits entsprechend der Umkehrung der vorbestimmten Folge enthalten, wobei der Signalgenerator so angeordnet isjfc, daß er das andere Ende der Faltungsanordnung mit den Bezugsbits speist, so daß dann, wenn ein in einer Richtung laufendes Bezugsbit ein entsprechendes, in der entgegengesetzten Richtung laufendes Nachrichtenbit passiert, eine Übereinstimmung eintritt und einAusgangsimpuls von der Faltungsanordnung abgegeben wird, eine getaktete, mit Abgriffen versehene, analoge oder digitale Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung, der gleichgerichtete Ausgangsimpulse aus der Faltungsanordnung zugeführt werden, eine Durchschaltvorrichtung, einen Taktimpulsgenerator, der die Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung über die Durchschaltvorrichtung speist, und eine Durchschaltsignalerzeugungs-

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einheit, die in Abhängigkeit von dem Signalgenerator ein Durchschaltsignal erzeugt, das der Durchßchaltvorrichtung so zugeführt wird, daß in den Zeitperioden, in denen ein Bezugsbit teilweise innerhalb oder teilweise außerhalb der Schaltungsanordnung liegt, der getakteten, mit Abgriffen versehenen Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung keine Taktimpulse zugeführt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine weitere Durchschaltvorrichtung, über die Signale aus der Faltungaanordnung der getakteten, mit Abgriffen versehenen Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung zugeführt werden.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung so lang ist, daß sie eine vorbestimmte Anzahl von die Nachricht bildenden Bits aufnimmt, und daß die an ihr angebrachten Abgriffe an Stellen liegen, die längs des Schieberegisters so verteilt sind, daß sie dem Abstand der Bits der Nachricht entsprechen.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die Abgriffe so angeordnet sind, daß sie eine Summiereinheit speisen, die so ausgebildet ist, daß sie ein einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitendes Ausgangssignal erzeugt, wenn die eine Nachricht in dem Register bildenden Bits mit den Abgriffen übereinstimmen.

Ausgangssignale aus der Summiereinheit können einem Schwellenwertdetektor zugeführt werden, wodurch Nachrichten, die "übereinstimmen" festgestellt werden können; Ausgangssignale aus der Summiereinheit können aber auch auf andere Weise verarbeitet werden.

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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 ein schematisches Blockschaltbild eines Teils

eines Empfängers eines mit expandiertem Signalspektrum arbeitenden NachrichtenUbertragungssystems,

Fig.?. ein schematisches Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der in Fig.1 dargestellten Schaltung und

Fig.3 ein Signaldiagramm zur Erläuterung weiterer Aspekte des Betriebs der in Fig.1 dargestellten Anordnung.

Der in Fig.1 dargestellte Empfänger eines mit expandiertem Signalspektrum arbeitenden NachrichtenUbertragungssystems enthält dne Faltungsanordnung 1, der an der Leitung 2 ein empfangenes, ein expandiertes Spektrum aufweisendes Eingangssignal zugeführt wird, das von einem Sender des Systems ausgesendet worden ist. Die Faltungsanordnung besteht aus einem mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Bauelement(S.A.W.-Bauelement), das an einem Ende über eine Leitung 2 und am anderen Ende über eine Leitung gespeist werden kann und an einer Leitung U ein Ausgangssignal abgibt. Die Faltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Wenn an der Leitung 2 ein Eingangssignal aus einer Folge von Impulsen und an der Leitung 3 eine ebensolche Folge umgekehrt zugeführt wird, dann kann das Auftreten einer Übereinstimmung festgestellt werden, wenn die Impulse der zwei Folgen innerhalb der Faltungsanordnung die gleichen Positionen einnehmen, worauf an der Leitung k ein verbreiterter Ausgangssignalimpuls erhalten wird. Im hier zu beschreibenden System ist die Faltungsanordnung so ausgebildet, daß sie die Länge von zwei Bits hat, also lang genug ist, gleichzeitig zwei vollständige zusammen-

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hängende Machrichtenbits aufzunehmen, wobei ,^edes Bit aus mehreren Teilbits besteht. Die Teilbits können mittels irgpndeines passenden ModulationsVerfahrens, beispielsweise mittels Phasenverschiebungs- oder Frequenzmodulation übertragen werden. Die Bits können beispielsweise mit einer Folgefrequenz 1 MHz übertragen werden, und es können pro Bit 20 Teilbits vorhanden sein, so daß die Teilbit-Folgefrequenz 20 MHz beträgt. Von einem Zeitumkehrfolgegenerator 5 wird ein Bezugsbit erzeugt, der Bezugsbits nussendet, die durch ein Zeitintervall im Abstand voneinander liegen, das der Länge eines Bits entspricht, so daß die Bezugsbits also mit einem Tastverhältnis von 1:1 ausgesendet werden. Ausgangsimpulse, die nur für die Dauer eines Teilbits vorhanden sind, da sie nur auftreten, wenn die Teilbits eines Nachrichtenbits mit den Teilbits eines Bezugsbits übereinstimmen, werden über die Leitung U einem Gleichrichter 6 und von diesem einer Durchschalteinheit 7 zugeführt. Die Durchschalteinheit 7 speist ein getaktetes, mit Abgriffen versehenes Analogschieberegister 8, das auch eine getaktete, mit Abgriffen versehene Verzögerungsleitung sein kann. In einer Alternativausführung kann die Durchschalteinheit 7 weggelassen werden, und die Signale aus dem Gleichrichter 6 können direkt in das Register 8 eingegeben werden.

Datensignale aus der Durchschalteinheit 7 werden mit Hilfe eines mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Taktgenerators in das Schieberegister 8 getaktet; der Generator arbeitet im folgenden Fall mit 50 MHz, doch sollte er allgemein zur Erfüllung der Bedingungen der Abtasttheorie mindestens mit der doppelten Teilbitfolgefrequenz arbeiten. Der Taktgenerator 9 speist das Schieberegister 8 über ein UND-Glied 10. Impulse zum Betätigen der Durchschalteinheit 7 und des UND-Glieds 10 werden in einem Durchschaltimpulsgenerator erzeugt und der Durchschalteinheit 7 und dem UND-Glied 10

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so zugeführt, daß die Durchschalteinheit 7 in der Zeitperiode gesperrt ist, in der ein Bezugsbit über die Leitung 3 in die F.altungsanordnung 1 eingegeben wird, und in der ein Bezugsbit die Schaltungsanordnung verläßt. Es ist zu erkennen, daß bei einer Bitfolgefrequenz von 1 MHz der DurchschaItimpulsgenerator 11 Impulse mit einer Folgefrequenz von 500 kHz erzeugt. In der Zeitperiode in der die Durchschalteinheit 7 gesperrt ist, ist auch das UND-Glied 10 gesperrt, so daß während dieser Zeitperiode keine Taktimpulse an die getaktete, mit Abgriffen versehene Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung 8 angelegt werden. Der Grund für diesen Durchschaltvorgang ist wichtig; er wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 noch genau erläutert. Jetzt sollen aber noch die anderen Teile des Systems beschrieben werden.

Die Länge der Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorfichtung 8 wird entsprechend der erforderlichen Nachrichtenspeicherkapazität bestimmt. Dig Abgriffe Λ? sind längs der Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung so angeordnet, daß die Abgriffspunkte dem Abstand und der Reihenfolge der Bits einer vollständigen Nachricht entsprechen; der Abstand repräsentiert dabei eine Nachrichtenbitfolge. An den Abgriffen auftretende Ausgangssignale werden in einem Summierglied 13 summiert, und das Ausgangssignal des Summierglieds wird über eine Leitung 1A einer Schwellenwertschaltung 15 zugeführt. Wenn eine Nachricht in der getakteten, mit Abgriffen versehenen Verzögerungsleitung mit den Abgriffen "übereinstimmt" , tri tt eine Vergrößerung des Ausgangssignals an der Leitung 14 auf, und wenn durch dieses Vergrößern ein Schwellenwert überschritten wird, der durch ein an einer Leitung 16 der Schwellenwertschaltung

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zugefUhrtes Signal festgelegt ist, wird die Schwellen wertschaltung 15 geöffnet, so daß an der Ausgangsleitung ein Ausgangssignal abgegeben wird. Auf diese Weise werden an der Leitung 17 den ausgesendeten Signalen entsprechende synchrone Signale erzeugt.

Arbeitsweise der Schaltungsanordnung, der Ourchschalteinheit 7 und des UND-Glieds 10 wird nun unter Bezugnahme auf die Figurpn 2 und 3 genauer erläutert. Zunächst sei Fig.2 betrachtet, wo ein Flußdiagramm dargestellt ist, das die Lage von Nachrichtensignalen in Bezug auf Bezugssignale in einer Faltungsanordnung dargestellt ist, die schematisch bei 18 angegeben ist. Fig.2A zeigt die Situation im Zeitpunkt to. Drei zusammenhängende Nachrichtenbits, nämlich das Bit 1, das Bit 2 und das Bit 3 treten dabei gerade nacheinander in die Ffiltungsanordnung 18 in der mittels eines Pfeils angegebenen Richtung ein; gleichzeitig treten auch vom anderen Ende der Faltungsanordnung aus ebenfalls in der mittels eines Pfeils angegebenen Richtung R^zugsbits mit dem Tastverhältnis 1:1 in die Faltungsanordnung 18 ein.

In Fig.PB ist die Situation nach dem Zeitpunkt to t 1 Bit dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß in die Faltungsanordnung ein Nachrichtenbit und ein Bezugsbit gelangt sind, wobei jedoch keine Überlappung von Bits aufgetreten ist.

IJach einem weiteren hnlben Bit, d.h. nach dem Zeitpunkt to 4 1,5 Bits, ergibt r>ich die in Fig.2C dargestellte Situation. Dabei ist zu erkennen, daß an diesem Zeitpunkt nun rin Bozugr.bit mit dem Nnchrichtenbit 1 übereinstimmt und dv oln Ausgnngrimnuls abgegeben wird. Dies ist deshalb flor F;.ill, weil, dir Teilbits der. Bezugr-bit? den gleichen Pl.r?tz wie die Toilbitc des Nachrichtenbits einnehmen und ein

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nichtlinearer und additiver Effekt einen Ausgangsimpuls erzeugt, während die Übereinstimmung auftritt.

Nach einem weiteren halben Bit liegt die in Kig.?D dargestellte Hituation im Zeitpunkt, to + ?. Bits vor. Hier ist zu erkennen, daß ein Bezugsbit nun in einer Linie und in Übereinstimmung mit dem Nachricbtruibit Γ liegt, jedoch wird auf Grund der Tatsache, drß sich die Durchschalteinheit 7 schließt, wenn das Bezvigsbit beginnt, die Faltungsanordnung zu verlassen, nur ungefähr ein halber Ausgangsimpuls erzeugt.

Die nach dem Zeitpunkt to + 3 vorliegende Situation ist in Fig. 2E dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das Nachrichtenbit 2 nun mit dem Bezugsbit am anderen Ende der Faltungsanordnung in einer Linie liegt, und daß ein Ausgangsimpuls erzeugt wird, was jedoch nur für eine kurze Zeitperiode nach dem Öffnen der Durchschalteinheit 7 der Fall ist. Auf diese Weise wird ein weiterer halber Impuls erzeugt. Nach einem weiteren halben Bit ergibt sich die in Fig.2F dargestellte Situation, wo zu erkennen ist, daß das Nachrichtenbit 3 mit einem Bezugsbit in der Mitte der Faltungsanordnung tibereinstimmt, so daß ein Ausgangsimpuls erzeugt wird.

Aus Fig.3 ist zu erkennen, daß die im Zusammenhang mit Fig.2 eben beschriebenen Ausgangsimpulse an den angegebenen Zeitpunkten erzeugt werden, wobei die Impulse und 20 vollständige Impulse sind, während die Impulse und 22 nur Teilimpulse sind, die auf Grund der Wirkung der Durchschalteinheit 7 abgeschnitten sind. Beim bisher beschriebenen System ist die Wirkungsweise des UND-Glieds nicht berücksichtigt worden. Da der Takt fr die Zeitperiode, in der die Durchschalteinheit der Faltungsanordnung

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ORIGINAL INSPECTED

gesperrt ist, gemäß Fig.3 angehalten ist, werden jedoch die Teilimpulse 21 und 22 in Schieberegister θ zusammengefügt, so daß Anomalien, die diese Teilimpulse in gespaltenem Zustand hervorrufen könnten, vermieden werden.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß das beschriebene System die Nachrichtensynchronisierung in einem mit expandiertem Signalspektrum arbeitenden Nachrichtenübertragungssystem durch Verwendung einer asynchronen Faltungsanordnung für die Erzielung der Komprimierung erleichtert wird. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die wirksame Auflösung der nichtlinearen Zeitkompression, die in der Faltungsanordnung durch die Arbeitsweise des UND-Glieds 10 eingeführt wird, das in der Zeitperlode der Speicherung anomaler Impulse den Takt anhält.

Ein weiteres wichtiges Merkmal besteht darin, daß die im beschriebenen System erleichterte wirksame Anwendung einer Faltungsanordnung eine einfache Änderung der Teilbitfolge erlaubt. Beispielsweise können mehrere Teilbitfolgen gespeichert und in auswählbarer Weise zum Zwecke der Kompression angelegt werden. Das Bystern ergibt daher Vorteile gegenüber entsprechenden Systemen, in denen anstelle einer Faltungsanordnung eine mit Abgriffen versehene Verzögerungsleitung verwendet wird, wo die Teilbitfolgen fest sind und einfach durch Untersuchen der Verzögerungsleitungsabgriffe festgelegt werden.

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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können mehrere Faltungsanordnung gleichzeitig zum Komprimieren eines einzigen Eingangssignals aus mehreren Bits mit unterschiedlichen Expansionseigenschaften verwendet werden.

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Claims

Patentanwälte

Dip)-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

ErnshiigerslrassR 19

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Unser Zeichen: P 2419 27.Dezember 1979

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG
Gartenstrasse 2
6300 Zug, Schweiz

Patentansprüche

J Empfänger für ein mit expandiertem Signalspektrum arbeitendes Nachrichtenübertragungssystem, gekennzeichnet durch eine Faltungsanordnung, der an einem Ende eine aus mehreren Bits bestehende Nachricht zugeführt wird, wobei die Faltungsanordnung in Richtung der durch sie erfolgenden Signalausbreitung so lang 1st, daß sie gleichzeitig zwei Nachrichtenbits speichert, die jeweils aus mehreren Teilbits mit vorbestimmter Folge bestehen, einen Signalgenerator zur Erzeugung von ein Tastverhältnis von 1:1 aufweisenden Bezugsbits, die jeweils Teilbits entsprechend der Umkehrung der vorbestimmten Folge enthalten, wobei der Signalgenerator so angeordnet ist, daß er das andere Ende der Faltungsanordnung mit den Beaugsbits speist, so daß dann, wenn ein in einer Richtung laufendes Bezugsbit ein entsprechendes, in der entgegengesetzten Richtung laufendes Nachrichtenbit passiert, eine Übereinstimmung eintritt und ein Ausgangsimpuls von der Faltungsanordnung abgegeben wird, eine getaktete, mit Abgriffen versehene Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung, der gleichgerichtete Ausgangsimpulse aus der Faltungsanordnung zugeführt werden, eine Durchschaltvorrichtung, einen Taktimpulsgenerator, der die Schieberegisteroder Verzögerungsleitungsvorrichtung über die Durchschaltvorrichtung speist, und eine Uurchschaltsignalerzeugungs-

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ORIGINAL INSPECTED

einheit, die in Abhängigkeit von dem Signalgenerator ein Durchschaltsignal erzeugt, das der Durchschaltvorrichtung so zugeführt werdeyiaß in den Zeitperioden, in denen ein Bezugsbit teilweise innerhalb oder teilweise außerhalb der Schaltungsanordnung liegt, der getakteten, mit Abgriffen versehenen Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung keine Taktimpulse zugeführt werden.
2. Empfänger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Durchschaltvorrichtung, über die Signale aus der Faltungsanordnung der getakteten, mit Abgriffen versehenen Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung zugeführt werden.
3. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister- oder Verzögerungsleitungsvorrichtung so lang ist. daß sie eine vorbestimmte Anzahl von die Nachricht bildenden Bits aufnimmt, und daß die an ihr angebrachten Abgriffe an Stellen liegen, die längs des Schieberegisters so verteilt sind, daß sie dem Abstand der Bits der Nachricht entsprechen.
4. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffe so angeordnet sind, daß sie eine Summiereinheit speisen, die so ausgebildet ist, daß sie ein einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitendes Ausgangsslgnal erzeugt, wenn die eine Nachricht in dem Register bildenden Bits mit den Abgriffen übereinstimmen.
5. Empfänger nach Anspruch h, gekennzeichnet durch pinen von der Summiereinheit gespeisten Schwellenwertdetektor, durch den Nachrichten, die "übereinstimmen" festgestellt werden, wenn das Ausgangssignal den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

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6. Mit expandiertem Signalspektrum arbeitendes Nachrichtenübertragungssystem mit wenigstens einem Sender/Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

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