DE3003757C2 - Phasenschlupfdetektor mit einer Einrichtung zum Empfangen einer digitalen PSK-Welle - Google Patents
Phasenschlupfdetektor mit einer Einrichtung zum Empfangen einer digitalen PSK-WelleInfo
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- H04L27/227—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation
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Description
60
Die Erfindung betrifft einen Phasenschlupfdetektor mit einer Einrichtung zum Empfangen einer digitalen
PSK-Weile, einem ersten Signalpfad mit einer Verzögerungseinrichtung
zur Verzögerung des Ausgangssignals der Einrichtung zum Empfangen der digitalen PSK-Welle,
und mit einem zweiten Signalpfad, der einen Freauenzdetektor. einen dem Frequenzdetektor nachgeschalteten
Integrator und eine dem Integrator nachgeschaltete Schwellwertschaltung enthält.
In neuerer Zeit ist die Übermittlung von Daten und Faksimiles üblich geworden, und sowohl für die Übertragung
über Mikrowellenktnäle auf der Erdoberfläche
als auch über Satelliten-Verbindungsk&näle als Übertragungawege
der Datensignale werden in großem Umfang digitaie Phasenmodulationssysteme eingesetzt.
Um korrekte Datensignale durch Verarbeit jng der
digital phasenmodulierten Welle zu erhalten, ist es unerläßlich, eine korrekte Trägerfrequenzkomponente aus
der empfangenen digital phasenmodulierten Welle zu gewinnen (Synchronisationssignal). Eine dafür verwendete
Schaltung nennt man allgemein eine Trägerfrequenz-Wiederherstellungs-
oder -Wiedergewinnungsschaltung, und die Trägerfrequenzwelle, die durch diese Schaltung wiederhergestellt oder wiedergewonnen
wird, nennt man die wiederhergestellte oder wiedergewonnene Trägerfrequenz.
Da die wiederhergestellte Trägerfrequenzwelle bezüglich ihrer Phase mehrdeutig ist, ist die empfängerseitige
Einrichtung nicht in der Lage, die absolute Phasenbeziehung auf der Senderseite zu erkennen. Die derzeit
benutzten digitalen Phasenmodulationssysteme enthalten deshalb spezifische Einichtungen, um diese Phasenmehrdeutigkeit
zu beseitigen.
Eine dieser Einrichtungen, die eine weite Verbreitung hat, ist ein differentialcodiertes kohärentes PSK-System,
bei dem die übertragenen Daten, die im voraus differentiell oder unterschiedlich codiert sind, auf der
Empfängerseite rückwärts wieder umgesetzt werden. Obgleich dieses System derart mit Nachteilen behaftet
ist, daß der Bit-Fehler der empfangenen Daten doppelt so groß wie bei einem absolutcodierten, kohärenten
PSK-System ist, was später noch beschrieben wird, hat es doch den Vorteil, daß die Phasenmehrdeutigkeit auf
einfache Weise beseitigt werden kann.
Das absolutcodierte kohärente PSK-System, in welchem die Daten auf der Grundlag': der festgestellten
absoluten Phasenbeziehung von der Senderseite demoduliert werden, wird auf zahlreichen Gebieten vom
Standpunkt des Fehlerkorrekturcodes her durchgeführt. Der Hauptgrund besteht darin, daß das besagte
differentialcodierte kohärente PSK-System einen ihm eigenen Burst-Fehler aufweist, bei dem zwei Fehler
kombiniert und zusätzlich zu einem großen Bit-Fehler auftreten, so daß es einen komplizierten Fehlerkorrekturcode
benötigt, während das absolutcodierte kohärente PSK-System, das ein Zufallsfehlermuster aufweist,
die Anwendung eines Zufallsfehler-Korrekturcodcs ermöglicht.
Bei diesem absolutcodierten kohärenten PSK-System wird die absolute Phasenbeziehung gewöhnlich dadurch
erhalten, daß ein bekanntes Muster in die übertragene Datenfolge eingefügt wird. Die Mehrdeutigkeit der
Phase wird dadurch beseitigt, daß bei durchgehender Übertragung eine periodische Trägerinformation eingefügt
wird und daß bei Impulsbündelbetrieb (Burst-Bctrieb), wie er in TDMA-Systemen auftritt, die Polarität
eines besonderen Wortes oder besonderer Wörter, die in der Präambel enthalten sind, festgestellt wird.
Es zeigt sich also, daß das absolutcodierte kohärente PSK-System dem differentialcodierten kohärenten
PSK-System überlegen ist, weil auf einfache Weise Fehlerkorrekturcodes hinzugefügt werden können, wenngleich
es unerläßlich ist, beim Einsatz des absolutcodierten kohärenten PSK-Systems eine korrekte absolute
Phasenbeziehung auf der Empfängerseite herzustellen.
Über die digital phasenmodulierte Welle, die über
einen Obertragungskanal empfangen worden ist, ist im Obertragungskanal entstandenes Rauschen Oberlagert,
so daß diese Rauschkomponenten in der durch den nachfolgend zu beschreibenden Prozeß wieder hergestellten
Trägerfrequenz ein Phasenzittern und einen Phasenschlupf verursachen. Wenn die empfangene, digital
phasenmodulierte Welle mit Bezug auf die Bezugsgröße, welche die wiederhergestellte Trägerfrequenz
einschließlich des Phasenzitterns und des Phasenschlupfes ist. demoduliert ist, dann hat dieses Phasenzittern
einen Streufehler in den demodulierten Daten der Differential- und/oder absolutcodierten kohärenten Wellen
zur Folge, während andererseits der Phasenschlupf ein Grund für den nachfolgenden Fehler entsprechend dem
Modulationssystem ist
Das heißt, bei der differentialcodierten kohärenten PSK-WeIIe enthalten die demodulierten Daten Impulsbündel-Fehler
nur, solange Phasenschlupf auftritt, während bei der absolutcodierten kohärenten PSK-Welle
alle deraodulierten Daten Impulsbündel-Fehler enthalten, die in der Zeitspanne zwischen dem Auftreten des
Phasenschlupfes und der Wiederherstellung der korrekten absoluten Phase enthalten sind, oder bis eine korrekte
absolute Phaseninformation erhalten wird, so daß folglich der Datenverlust (oder Datenfehler) aufgrund
des Phasenschlupfes äußerst groß wird.
Somit wirkt sich der Phasenschlupf im absolutcodierten kohärenten PSK-System sehr stark aus. Dennoch
gab es keine wirksame Gegenmaßnahme, außer daß das Übertragungsintervall für die Trägerphaseninformation
verkürzt wird, wodurch Informations-Übertragungs-Geschwindigkeit eingebüßt wird. Das differentialcodierte
kohärente PSK-System zieht überdies während der Zeitspanne, in der Phasenschlupf auftritt, noch einen
Impulsbündel-Fehler nach sich, und wenn dieser sich auf die Datenübertragung auswirkt, führt dies zu ernsten
Störungen. Das Signal V(t), das das dem Träger überlagerte Rauschen enthält, ist durch folgende Gleichung
wiederzugeben:
V(t) = A cos ωί + n(0-
Darin sind A die Amplitude der Trägerwelle, ω deren
Winkelfrequenz und n(t)eine Rauschkomponente.
F i g. 1 zeigt die Auswirkung, die die Rauschkomponente n(0 auf Amplitude und Phase der Trägerwelle hat.
In der Zeichnung sind vier charakteristische Auswirkungen (i)—(iv) dargestellt, herausgenommen aus den vielen
Möglichkeiten der Rüuschkomponenten n(0'· Spalte
(λ) zeigt Vektordiagramme von V(O, während die Spalte
(ß) die AUfc'enblickswerte der Phasen 0(0 von V(O für
die jeweiligen Erscheinungsformen wiedergibt. Die Spalte (y) zeigt die differentiate Wellenform (erste Ableitung)
der Augenblickswerte der Phasen von V(O, und die Spalte (δ) zeigt die Integrationswellenform der differenzierten
Wellenform für die einzelnen Erscheinungen.
Aus den verschiedenen Möglichkeiten der Rauschkomponenten n(0 sind in (i) bis (iv) der F i g. 1 folgende
repräsentative Erscheinungsformen dargestellt.
(i) Hier ist die Rauschkomponente \n(0\ erheblich kleiner als die Trägerwellenkomponente A, und die
Phasenvariation θ(0 ist eine Fehlerschwankung, die ein PhasFmschwanken oder -zittern gemäß der
Darstellung der Spalte (ß) zur Folge hat.
(ii) In diesem Fall ist dL· Rauschkomponente \n(01 größer
als die Trägerwellenkomponente A, so daß der Summenvektor um den Ursprungspunkt O umläuft.
Die Phasenschwankung oft) eilt um 2 -τ voraus, wie
in Spalte (ß) dargestellt, was einen Phasenschlupf ergibt.
(iii) In diesem Fall wird die Rauschkomponente \n(0\ zeitweilig größer als die Trägerwellenkomponente
A, doch läuft der Summenvektor nicht um den Ursprung O herum. Es tritt die Phasenschwankung
gemäß Spalte (ß)aui, doch kommt es nicht zu einem
ίο Phasenschlupf. Diese Erscheinungsform ist ebenfalls
eine Art von Phasenzittern.
(iv) Hier liegt der Fall vor, daß die Rauschkomponente
\n(01 zeitweilig größer als die Trägerfrequenzkomponente
A ist, jedoch so, daß der Summenvektor sich dem Ursprungspunkt O nähert, dann aber wieder
etwa in die Lage des Trägerfrequenzwellenvektors zurückkehrt, wobei eine Phasenschwankung
gemäß Spalte (ß), jedoch kein Phasenschlupf entsteht Auch hier handelt es sich um eine Art Phasenzittern.
Aus der Zeitschrift IBM Technical D.sclosure Bulletin,
Vol. 14, No. 12, Mai 1972, Seite 3675 ist eine Detektorschaltung
für phasencodierte Daten bekannt, die zwei Schaltungszweige aufweist, wobei in dem einen
Schaltungszweig eine Phasenverzögerungsschaltung vorgesehen ist, während in dem anderen Schaltungszweig
ein Frequenzdiskriminator und eine Schwellenwertschaltung in Form einer Schmitt-Triggerschaltung
mit großer Hysterese vorhanden ist. Diese bekannte Detektorschaltung erhält an ihrem Eingangsanschluß
bereits aufbereitete phasencodierte Datensignale, die mit Hilfe der Detektorschaltung lediglich auf ihren logischen
Inhalt dekodiert werden, wozu unter anderem auch eine logische Schaltung mit mehreren logischen
Gliedern dient.
Aus der GB-PS 12 17 746 ist eine Demodulatorschaltung bekannt, die bei Phasen- oder Frequenzmodulations-Sendesystemen
zur Anwendung gelangen kann und die neben einem Demodulator eine Schaltungsanordnung
mit zwei Schaltungszweigen umfaßt. Der Demodulator enthält eine Vervielfacher- und Mischschaltung,
einen nachgeschalteten Verstärker und einen in einem Rückkopplungskreis angeordneten frequenzgesteuerten
Oszillator.
Die Schaltungsanordnung mit den zwei Schaltungszweigen enthält einen Entzerrer, der das Ausgangssignal
des Demodulators empfängt. Der Ausgang des Entzerrers wird auf zwei Schaltungszweige aufgeteilt,
von denen der erste Schaltungszweig ein Tiefpaßfilter, eine Schwellenwertschaltung und eine Wellenformerstufe
enthält. Der zweite Schaltungszweig besteht aus
einer Verzögerungsleitung. Die bekannten zwei Schaltungszweige speisen eine gemeinsame Addierstufe. Mit
Hilfe dieser bekannten Schaltungsanordnung wirli die
Phasengröße eines Phasenschlupfes festgestellt und es wird eine Schlupfgröße entgegengesetzt zur Größe der
festgestellten Phase, jedoch mit gleicher Größe gebildet und zum ursprünglichen Signal hinzuaddiert.
Aus der DE-AS 22 58 274 ist eine Schaltung zum Wiedergewinnen eines Trägers in einem Demodulator eines
/7-Phasen-PCM-Systems zum Verarbeiten eines /?-phasenmodulierten
Signals, das eine Trägerkomponente mit einer Trägerfrequenz und einem Informationsteil
aufweist, der aus Bits besteht, die mit der Bit-Wiederholfrequenz des PCM-Signals auftreten, bekannt. Die bekannte
Schaltung umfaßt ferner eine Einrichtung zum Empfangen des /7-phasenmodulierten Eingangssignals
und zum Herausnehmen der Trägerkomponente aus diesem Signal und auch ein Bandpaßfilter mit einem
Durchlaßbereich, der im wesentlichen der Trägerfrequenz gleich ist. Das wesentliche dieser bekannten
Schaltung besteht in einer Abtasteinrichtung, die auf ein Taktsignal mit der Bit-Wiederholfrequenz des PCM-Signals
und mit einer Impulsbreite von weniger als 100% eines Bits zum Abtasten des Ausgangssignals der Einrichtung
zum Herausnehmen der Trägerkomponente anspricht, und die ein diskontinuierliches Ausgangssignal
erzeugt, das dem Bandpaßfilter zugeführt wird, an dessen Ausgang die Trägerfrequenz entsteht.
Aus der DE-AS 24 14 866 ist eine Einrichtung zum Ermitteln der Signalbeschaffenheit einer digitalen, phasenmodulierten
Welle bekannt. Diese Einrichtung soll so ausgestaltet werden, daß die Signalbeschaffenheit
unabhängig davon ermitteln kann, ob der ausgesendete Code eine genau bekannte oder beliebige Gestalt besitzt.
Um dies ZU erreich?", ist pin digitaler Phasendetektor
vorgesehen, zur Ermittlung der Phasenlage von Signalelementen der digitalen phasenmodulierten Welle
in bezug auf eine Bezugsphasen-Trägerwelle, wobei dieser digitale Phasendetektor eine Anzahl von Ausgabebits
besitzt, welche aus höheren Stellen, die die Quantenphasenlage der digitalen phasenmodulierten Welle
darstellen, und mindestens aus einer niederen Stelle bestehen, welche als Information über die Signalbeschaffenheit
herauslesbar ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Phasenschlupfdetektor der eingangs defi- jo
nierten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine korrekte und wirksame Anzeige eines Phasenschlupfes,
insbesondere eines durch Rauschen hervorgerufenen Phasenschlupfes, zu liefern vermag.
Ausgehend von dem Phasenschlupfdetektor der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Empfangen einer digitalen PSK-WeIIe aus einer Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung
besteht und daß zwischen der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung und der Verzögerungseinrichtung eine Verarbeitungsschaltung
für die regenerierte Trägerfrequenz eingefügt ist, und daß die Eingangs- oder Ausgangsgröße der Verarbeitungssch;;ltung
den Eingangswert des Frequenzdetektors darstellt, wobei die Verarbeitungsschaltung das
Ausgangssignal der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung in eine wiedergewonnene Trägerfrequenzweüe
umwandelt.
Erfindungsgemäß besitzt somit der Phasenschlupfdetektor eine Trägerfrequenz-Wiedergewinnungsschaltung,
die dazu dirnt. eine Trägerfrequenzkomponente wiederzugewinnen. Die wiedergewonnene Trägerfrequenzkomponente
wird auf die zwei Schaltungszweige aufgeteilt und die von der letzten Stufe der Schaltung
beispielsweise in Form eines Phasenschiebers abgegebene Trägerfrequenzwelle ist dann frei von einem Phasenschlupf
und kann dann in eine herkömmliche Trägerverarbeitungsschaltung eingespeist werden.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran-Sprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 Schvankungen einer von Rauschstörungen überlagerten Trägerwelle,
F i g. 2 bis 5 Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
F i g. 6 eine Übertragungsdatenfolge und
F i g. 7 eine demodulierte Datenfolge.
Es ist mit Bezug auf die Spalten (γ) und (ö) der 1·' i g. I
leicht verständlich, daß der differenziell festgestellte Augenblickswert des Phasensignals V(t) integriert werden
kann.
Zu F i g. 1 (ii) wurden Erläuterungen in Verbindung mit einem Summenvektor V(t) gegeben, der im Gegenuhrzeigersinn
umläuft und der aufgrund der Schwankungen der Rauschkomponente n(t) um 2 .τ in der Phase
vorverschoben ist, doch versteht es sich, daß, wenn der Summenvektor im Uhrzeigersinn umläuft, die Phase um
2 π nacheilt und daß die differenzierte Wellenform und ihre integrierte Wellenform als Impuls von negativer
Polarität festgestellt werden.
Als nächstes soll auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit Fig. 2 eingegangen
werden. An einer Eingangsklemme 1 der Schaltung kommt das Summenvektorsignal V(t), das in der Spalte
(λ)der Fig. 1 gezeigt ist, mit den Phasenschwankungen
gemäß Spalte (ß) an. Ein Frequenzdetektor 2 stellt den Augenblickswert der Frequenz des Eingangssignals V(i)
fest, womit eine differenzierte Wellenform der Phase erhalten wird, wie sie in Spalte (y) der Fig. 1 aufgetragen
ist. Es versteht sich für den Fachmann, daß als Frequenzdetektor alle möglichen Arten verwendet werden
können, beispielsweise ein zusammengesetzter Detektor eine«· Hüllkurvendetektors und ein Differentiator.
Ein Integrator 3 integriert den Ausgangswert des Frequenzdetektors
2 und gibt nur die Wellenform entsprechend dem Phasenschlupf, wie in F i g. I (ii) gezeigt, aus
den in der Spalte (y)der F i g. 1 gezeigten Wellenformen
wieder und kann aus einem Tiefpaßfilter bestehen.
Der Grund, weswegen die Impulskomponente ß(t)
am Ausgang des Integrators 3 (Tiefpaßfilter) in den Erscheinungsformen der Fig. 1 (iii) und (iv) nicht erscheint,
liegt darin,daß folgende Gleichungen gelten:
Für Fall (iii):
f—^- 6>(/) d/ = IΘU)]'': '--. 0
J dt '.
J dt '.
Für Fall (iv):
{-^-θ U) ur = [0U)]1I ·- 0
J df 'i
Wie bereits oben beschrieben, ist verständlich, daß
der Frequenz-Detektor 2 in Verbindung mit dem Tiefpaßfilter
(Integrator) 3 jeden Phasenschlupf der Trägerfrequenz erfaßt, der durch Rauschsignale im Signal V(t),
welches aus Trägersignal und Rauschsignal zusammengesetzt ist, auftritt.
In dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Schwellwertschaltung 4 vorhanden, die feststellt.
ob ein positiver (um 2 π voreilend) oder negativer (um
2 π nacheilend) Phasenschlupf vorhanden ist, was mit
Hilfe der Impulspolarität am Ausgang des Tiefpaßfilters
3 festgestellt wird, und der die Impulswellenform an der Ausgangsklemme 5 formt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein einfacher Aufbau benützt, um eine korrekte und wirksame Anzeige
eines durch Rauschen hervorgerufenen Phasenschlupfes zu bekommen. Die Einrichtung kann also weit
vcrbreilet bei einem Datenübertragungssystem eingesctzl
werden, welches durch Phasenschlupf stark gestört ist.
In Verbindung rr.it F i g. 3 wird nun ein Ausführungsbeispiel mil Merkmalen nach der Erfindung beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel eines Phasenschlupfdctektors
wird ein Detektor gemäß F i g. 2 eingesetzt, u;<- den Phasenschlupf bei einer wiedergewonnenen
Trägurfrequenzkomponente zu beseitigen.
F i g. 3 zeigt einen Frequenzdetektor 2, ein Tiefpaßfilier
3 und eine Schwellwertschaltung 4. Dor PhasenschUipf
wird in genau derselben Weise festgestellt, wie dies beim Beispiel gemäß F i g. 2 geschieht. Ein Schaltungsblock
6, der dazu dient, aus einer digital phasenmodulierten Welle mit Rauschüberlagerung die Trägerfrequenzkomponente
zu entnehmen, kann Trägerfrequcnz-Wiedergewinnungsschaltung genannt werden.
Das Ausgangssignal der Trägerfrequenz-Wiedergewin- ΓΐϊϊΠ"· »''h'l!*llr**T ^* Afliir rl ti* wipHppopwnnnpnp Träuprfrp-• "· '£,-».»*-·,«■ *«"ö »-""·" «»..». ...--^.Q- ..—....-.._ - . ~o -. .. .
qucnzkomponente ist V(t) gemäß Gleichung (1). Dieses
Signal wird aufgeteilt und einmal auf den Frequenzdetcktor 2 gegeben, um den Phasenschlupf festzustellen,
zum anderen einer Verzögerungseinrichtung 7 zugeleitel. Die Verzögerungseinrichtung 7 wirkt zeitlich so, daß
am nachfolgenden Phasenschieber 8 Koinzidenz zwischen der Ankunft der Impulse vom Schwellwertdetektor
4 und dem Auftreten von Phasenschlupf in der Trägerfrequenzkomponente herrscht.
Diese zeitliche Koinzidenz macht es möglich, den Phasenschlupf aus der wiedergewonnenen Trägerfrequenz..omponente
V(i)zu beseitigen, weil der Ausgang der Verzögerungsschaltung 7 um 2 ,τ am Phasenschieber
8 verzögert ist in Abhängigkeit von einem positiven Impuls, den die Schwellwertschaltung 4 abgibt, wenn sie
einen positiven Phasenschlupf (Voreilung um 2 π) feststellt.
Wenn dem entgegen die Schwellwertschaltung 4 einen negativen Phasenschlupf (Verzögerung um 2 .τ)
feststellt, gibt der Phasenschieber 8 einen negativen Ausgangsimpuls ab. wodurch der Ausgangswert der
Verzögerungseinrichtung 7 um 2 -τ vorverschoben wird. Dadurch wird aus der Trägerkomponente, die aus dem
Phasenschieber 8 abgegeben wird, der Phasenschlupf beseitigt. Dann wird die Trägerfrequenzwelle frei von
Phasenschlupf in eine gewöhnliche Trägerverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) eingespeist, wo sie in ein
wiedergewonnenes Trägersignal mit Hilfe von Schaltungsteilen, wie Frequenzteilern, umgewandelt wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist zwischen die Trägerfrequenz-Wiedergewinnungsschaltung
6 und die Verzögerungsschaltung 7 eine Trägerverarbeitungsschaltung 9 eingefügt. Im übrigen stimmt die Schaltung mit derjenigen
der F i g. 3 überein. Die Verarbeitungsschaltung 9 für den wiedergewonnenen Träger dient dazu, eine Frequenzumwandlung
oder -teilung der Trägerkomponente vorzunehmen, die durch die Trägerwiedergewinnungsschaltung
6 herausgezogen wurde, um bei der Bestimmung einer digital phasenmodulierten Welle einen
wiedergewonnenen Träger zu erzeugen.
In einer Anordnung, die eine derartige Verarbeitungsschaltung
9 für den regenerierten Träger verwendet, muß die Phasenverschiebung am Phasenschieber 8
entsprechend dem Teilungsverhältnis η der wiedergewonnenen
Trägerfrequenz gesteuert werden. Das heißt, die wiedergewonnene Trägerfrequenzkomponente mit
der Frequenz /Ό hat einen Phasenschlupfeinfluß von 2 π
voreilend oder nacheilend bei /ö, während der wiedergewonnene
Träger mit der Teilungsfrequenz fo/n einen Phasenschlupfeinfluß von 2 .τη hat. Dies sollte bei der
Schaltung der F i g. 4 in der Weise in Betracht gezogen werden, daß der Betrag der Phasenverschiebung am
Phasenschieber 8 entsprechend festgelegt wird. Alles andere erfolgt dann wie bei der Ausführungsform gemäß
F ig. 3.
Wie oben beschrieben, wird durch Einsatz des Phasenschlupfdetektors
nach der ersten Ausführungsform der Erfindung in der Trägerwiedergewinnungsschaltung
es leicht gemacht, einen wiedergewonnenen Träger frei von Phasenschlupf zu erhalten, und zwar sowohl
im differentialcodierten als auch im absolutcodierten kohärenten PSK-System. und Impulsbündel-Fehler auszuschalten,
was in digital phasenmodulierten Systemen als vergleichsweise schwierig angesehen wird. Es ist
leicht einzusehen, daß bei der Schaltung nach F i g. 4 die Eingangsgröße zum Frequenzdetektor 2 auch von der
Ausgangsseite der Verarbeitungsschaltung 9 für den wiedergewonnenen Träger zugeführt werden kann, wie
dies gestrichelt angedeutet ist.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Fig. 5. Frequenzdetektor 2, Tiefpaßfilter (Integrator)
3 und Schwellwertschaltung 4 bilden den Phasenschlupf-Detektor gemäß Fig. 2. Die Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung
14 empfängt ein digital phasenmoduliertes Signal einschließlich Rauschstörung und
zieht das regenerierte Trägersignal aus der Welle heraus. In einer Verarbeitungsschaltung 9 wird das Ausgangssignal
der Trägerfrequenzregenerationsschaltung 14 in eine wiedergewonnene Trägerfrequenz umgewandelt,
was beispielsweise mittels Frequenzteilung erfolgt. Ein Detektor 10 stellt unter Benützung des wiedergewonnenen
Trägers eine digital phasenmodulierte Welle des Eingangssignals, das der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung
14 zugeführt wird. fest. Mit Hilfe eines Digitalspeichers 11 werden die demodulierten Daten
und die Ausgangsimpulse von der Schwellwertschaltung 4 im Phasenschlupfdetektor zeitlich gesteuert, und
der Speicher speichert auch die vom Detektor 10 abgegebenen demodulierten Daten. Ein Wandler 12 kehrt
die Polarität der Ausgangsdaten des Digitalspeichers um und/oder vertauscht die einen Daten gegen andere.
Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels wird nun im einzelnen beschrieben. Die an der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung
14 erhaltene, regenerierte Trägerkomponente wird in zwei Zweige geleitet, einen zum Phasenschlupf-Detektor, der aus Frequenzdetektor
2, Tiefpaßfilter 3 und Schwellwertschaltung 4 besteht, den anderen zur Verarbcitungsschaltung 9 für
den regenerierten Träger, von der der wiedergewonnene Träger abgegeben wird. Am Detektor 10 wird der
wiedergewonnene Träger dazu benutzt, die digital phasenmodulierte Welle festzustellen und demodulierte
Daten an dem Ausgang abzugeben. Diese demodulierten Daten werden einmal im Digitalspeicher 11 gespeichert
und dann ausgelesen. Die regenerierte Trägerkomponente ohne Phasenschlupf erzeugt am Ausgang
der Schwellwertschaltung 4 keinen Impuls, so daß die ausgelesenen demodulierten Daten am Wandler 12 keiner
Veränderung unterworfen werden.
Als nächstes soll das Beispiel einer Quaternär-PSK-Welle
betrachtet werden, wobei der Arbeitsablauf bei vorhandenem Phasenschlupf in Verbindung mit den
F i g. 6 und 7 erläutert werden soll. Unter der Annahme, daß die übertragene Datenfolge durch P und Q wiederzugeben
ist, wie es in der F i g. 6 dargestellt wird, und die demodulierte Datenfolge durch P' und Q' wiedergegeben
ist, ist die Beziehung dieser Folgen gegebe τ in
Fig. 7 durch Vorhandensein oder NichtVorhandensein
des Phasenschlupfes. In Fig. 7 (i) ist die demodulierte
Datenfolge ohne Phasenschlupf gezeigt, bei (ii) die Folge mit Phasenvoreilung um 2 ,τ und bei (iii) die Folge
mit Phasennacheilung um 2 π.
Wie aus den F i g. 6 und 7 deutlich wird, gleichen sich bei um 2 π voreilendem Phasenschlupf die demodulierte
Datenfolge P'i'id Q'und die übertragene Datenfolge Q
und P. Dabei bedeutet Pdie entgegengesetzte Polarität
von P. In gleicher Weise gilt, daß bei um 2 π nacheilendem Phasenschlupf P'und Q'gleich sind Qund P. Findet
sich also im regenerierten Träger ein Phasenschlupf, dann entsprechen die demodulierten Datenfolgen den
übertragenen Datenfolgen mit ausgetauschtem Pund Q, wobei jeweils eines davon umgekehrte Polarität aufweist.
Der im regenerierten Träger hervorgerufene Phasenschlupf läßt sich mit Hilfe des Phasenschlupf-Detektors
aus Frequenzdetektor 2, Integrator 3 und Schwellwertschaltung 4 feststellen, so daß ein positiver Impuls (2 π
Voreilung des Phasenschlupfes) des Phasenschlupf-Detektors dafür sorgt, daß der Wandler 12 die demodulierte
Datenfolge P' und Q', die aus dem Digitalspeicher ausgelesen wird, vertauscht und nach dem Vertauschen
die Polarität von P' umkehrt, womit dann die korrekten Empfangsdaten vorliegen. In gleicher Weise vertauscht
der Wandler, wenn der Datenschlupf-Detektor einen negativen Impuls abgibt (Phasenschlupf um 2 π nacheilend),
P'und Q'und kehrt die Polarität von Q'nach dem
Vertauschen um, so daß auf diese Weise die korrekten Empfangsdaten vorliegen.
Bei der vorangehenden Beschreibung ist der Betriebsablauf für quaternäre PSK-WeIIe dargestellt, doch
versteht es sich für den Fachmann daraus von selbst, daß die Schaltung auch für andere Mehrphasen-PSK-Wellen
verwendet werden kann. Es ist leicht zu verstehen, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 dem
Frequenzdetektor 2 am Eingang auch das Ausgangssignal der Trägerverarbeitungsschaltung 9 zugeleitet
werden kann, wie dies gestrichelt in der Zeichnung angedeutet ist.
Die Erläuterungen lärmen deutlich werden, daß das
Ausführungsbeispiel (4) eine korrekte Kompensation durch Vertauschen der demodulierten Daten und Umkehren
ihrer Polarität in Abhängigkeit vom Phasenschlupf herbeiführt, um am Ausgang die korrekten
Empfangsdaten abzugeben, so daß diese Schaltung in großem Umfang für die Kompensation demodulierter
Daten im Anschluß an die Feststellung einer digitalen PSK-WeIIe auch im TDMA-System Verwendung finden
kann.
fij Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
ι
h
60
Claims (3)
1. Phasenschlupfdetelctor mit einer Einrichtung
zum Empfangen einer digitalen FSK-Welle, einem ersten Signalpfad mit einer Verzögerungseinrichtung
zur Verzögerung des Ausgangssignals der Einrichtung zum Empfangen der digitalen PSK-WeIIe,
und mit einem zweiten Signalpfad, der einen Frequenzdetektor, einen dem Frequenzdetektor nachgeschalteten
Integrator und eine dem Integrator nachgeschaltete Schwellwertschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
zum Empfangen einer digitalen PStC-WeIIe aus einer Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung (6) besteht
und daß zwischen der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung (6) und der Verzögerungseinrichtung
(7) eine Verarbeitungsschaltung (9) für die regenerierte Trägerfrequenz eingefügt ist, und daß die Eingangs-
ode* Ausgangsgröße der Verarbeitungsschaltung (3) den Eingangsvvert des Frequenzdetektors
(2) darstellt, wobei die Verarbeitungsschaltung (9) das Ausgangssignal der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung
(6) in eine wiedergewonnene Trägerfrequenzwelle umwandelt
2. Phasenschlupfdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdetektor (2)
den Augenblickswert der Ausgangsfrequenz der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltung (6) ermittelt
und daß ein Phasenschieber (8) vorgesehen ist. der einen ve; zögerten Ausgangswert der Trägerfrequenz-Regenerationsschaltunjpr
(6) aufnimmt und die regenerierte Trägerfrequenzkomponente abhängig von der Polarität des einen vorbestimmten Grenzwert
übersteigenden Integraior-Ausgangswertes uiTi einen bestimmten Betrag der Phase des Eingangs
steuert.
3. Phasenschlupfdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (10) der
Verarbeitungsschaltung (9) nachgeschaltet ist, der durch Verwendung der wiedergewonnenen Trägerfrequenz
als Ergebnis der Erfassung der ankommenden digitalen PSK-Welle demodulierte Daten liefert,
ein Speicher (11) zum vorübergehenden Speichern der demodulierten Daten, ein Wandler (12) zum Umkehren
der aus dem Speicher ausgelesenen Daten und/oder zum Austauschen von Daten gegen andere
vorgesehen ist, wobei eine Kompensation der demodulierten Daten derart vorgenommen ist, daß das
Überschreiten eines Grenzwertes durch den Integrator-Ausgang das Auftreten eines Phasenschlupfes
anzeigt und den Wandler so steuert, daß er die Polarität der demodulierten Impulssignale umkehrt
und/oder sie nach einer vorbestimmten Regel untereinander vertauscht und dadurch den durch den Phascnschlupf
bedingten Fehler des demodulierten Datensignals kompensiert.
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