DE3015216A1

DE3015216A1 - Anordnung zum ueberpruefen der synchronisation eines empfaengers

Info

Publication number: DE3015216A1
Application number: DE19803015216
Authority: DE
Inventors: Petrus Josephus Van Gerwen; Wilfred Andre Maria Snijders
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR2454730B1; NL7903100A; GB2048016A; DE3015216C2; GB2048016B; JPS55141847A; US4317212A; CA1163346A; FR2454730A1; JPS6035860B2

Description

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"Anordnung zum Uberpr-^üfen der Synchronisation eines Empfängers".

A. Hintergrund der Erfindung.

A(i). Gebiet der Erfindung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung

b ··

zum Überprüfen der Synchronisation eines Empfängers für Datensignale, deren Spektrum zwei auf beiden Seiten der Symbolfrequenz liegende Seitenbänder umfasst.

Derartige Anordnungen werden als Monitoranordnungen bezeichnet. Die Synchronisation des Empfängers wird normalerweise durch eine TaktimpulsSignalanordnung herbeigeführt, die aus dem Datensignal ein synchrones Taktimpulssignal auf Basis von Taktimpulsinformation, die in dem Datensignal selbst vorhanden ist, ableitet.

Durch eine nicht lineare Verarbeitung des empfangenen 15

Datensignals kann eine starke Signalkomponente mit einer Frequenz entsprechend der doppelten Symbolfrequenz erhalten werden. Das zur Signalregeneration erforderliche Taktimpulssignal muss durch Frequenzteilung aus dieser Signalkomponente abgeleitet werden, wodurch eine Zweideutigkeit in der Phase des Taktimpulssignals entsteht. Eine Monitoranordnung dient dazu, die genaue Phase des Taktimpulssignals zu bestimmen.

A(2). Beschreibung des Standes der Technik.

In einer bekannten Monitorschaltung für Zwei— phasenmodulation (Manchester-Code) entsprechend der U.S. Patentschrift 3.4O3.^:377 wird das' Monitorkriterium von den Signalübergängen abgeleitet. Dieses Kriterium ist für Signalverzerrung infolge der Übertragungsstrecke empfindlich.

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B. Zusammenfassung der Erfindung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Monitoranordnung zu schaffen, die von der Ubertragungsstrecke weniger abhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei der eingangs genannten Anordnung dadurch gelöst, dass das empfangene Datensignal in jedem Symbolintervall zu zwei synchronen Zeitpunkten im Abstand von einen halben Symbolintervall abgetastet wird und die Abtastwerte, die zu dem ersten bzw. zweiten Zeitpunkt ermittelt werden, mit entgegengesetzter Polarität einem Integrator zugeführt werden, von dessen Ausgang ein Prüfsignal abgeleitet wird.

Die Monitoranordnung eignet sich insbesondere für Datensignale, die entsprechend dem "Kurbelwellen"-Code (Fig.1) codiert und in dem Empfänger optimal gefiltert sind.

C. Beschreibung der Ausführungsbeispiele»

Fig. 1 zeigt die Wellenformen, die zu dem "Kurbelwellen"-Code gehören.

Fig. 2 zeigt einige Amplitudenspektren entsprechend unterschiedlichen Codier-(Modulations)methoden.

Fig. 3 ist ein Blockenschaltbild eines Empfängers, der mit einer erfindungsgemässen Monitoranordnung versehen ist.

Fig. k zeigt einige Augenmuster.

In Fig. 1 sind die Wellenformen der Datensymbole "1" und "0" nach dem "Kurbelwellen"-Code in einem Symbolintervall entsprechend T Sekunden dargestellt. Das Amplitudenspektrum des "Kurbelwellen"-Codes ist in Fig. 2 durch die Kurve CS dargestellt. Das Amplitudenspektrum für Zweiphasenmodulation ist durch die Kurve BP dargestellt. Die Kurve TH zeigt das Amplitudenspektrum entsprechend dem sogenannten "top-hat-"-Code ("Zylinder"-Code) nach der U.S. Patentschrift 3.846.583.

Der "Kurbelwellen"-Code _t die Zweiphasenmodulation und der "top-hat"-Code haben gemein, dass das Kodierte bzw. modulierte Signal, ein Doppelseitenband-

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signal mit der Symbolfrequenz 1/T Hz als Trägerfrequenz ist, Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf den "Kurbelwellen"-Code. Anpassungen für die anderen Codes werden am Ende der Beschreibung erwähnt.

Ein optimaler Empfänger für den "Kurbelwellen" Code (Fig.3) enthält ein Empfangsfilter 1, einem Abtastschalter 2 und einen Polaritätsdetektor 3· Das optimale Empfangsfilter ist ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz entsprechend der doppelten Bitfrequenz 2/Τ Hz.

Zwischen 0 Hz und 2/Τ Hz hat die Filterkennlinie einen sinusförmigen Verlauf, wie dieser durch den nachfolgenden Ausdruck angegeben wird:

J sin ( f ) (1)

Das Spektrum des "Kurbelwellen"-Codes wird annähernd auch durch den Ausdruck (1) angegeben. Das Resultat ist, dass an dem Ausgang des Empfangsfilters das Spektrum annähernd durch den nachfolgenden Ausdruck angegeben wird:

2 • wT -. ■ _/nv

( Tj- ) (2)

Signale mit einem Spektrum entsprechend dem Ausdruck (2) haben ein Augenmuster, wie dies in Fig. 4a dargestellt ist. Der Abtastschalter 2 müsste das empfangene Datensignal zu den Abtastzeitpunkten t ^f nT abtasten.

Der Taktimpulssignalkanal des Empfängers enthält auf herkömmliche Weise einen Nulldurchgangsdetektor 4, eine phasenverriegelte Schleife (PLL) 5 und einen Frequenzteiler 6. Zwischen dem Ausgang des Empfangsfilters 1 und dem Nulldurchgangsdetektor 4 liegt ein Integrator 7» wodurch an dem Eingang des Detektors 4 Nulldurchgänge auftreten, und zwar zu Abständen voneinander, die Vielfache von T/2 Sekunden betragen. Störende Nulldurchgänge zu Abständen von T/4 Sekunden von den gewünschten Nulldurchgängen werden von dem Integrator

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unterdrückt. In Fig« ^a sind die gewünschten Nulldurchgänge durch a, b, c und d bezeichnet und die störenden Nulldurchgänge durch e und f.

An dem Ausgang des Nulldurchgangdetektors k entsteht eine starke Komponente mit einer Frequenz entsprechend der doppelten Symbolfrequenz 2/Τ Hz. Diese Komponente wird durch die phasenverriegelte Schleife 5 selektiert. Durch den Frequenzteiler 6 wird die Frequenz auf die Symbolfrequenz 1/T Hz halbiert.

Der Teiler 6 hat zwei inverse Ausgänge 6-Q und 6-Q. Von dem Ausgang 6-Q werden die Abtastimpulse abgeleitet, die zu den Zeitpunkten t j- nT (Fig. Uji) auftreten müssen. Die Impulse, die an dem Ausgang 6-Q auftreten, liegen in der Mitte zwischen den Impulsen, die an dem Ausgang 6-Q auftreten. Die durch diese Impulse bestimmten Zeitpunkte werden durch t₁+_i nT (Fig. ka) bezeichnet. Zwischen dem Zeitpunkt t.. und den Zeitpunkt t gibt es eine Unterschied entsprechend T/2 Sekunden. In Figo ka ist die richtige Lage der Zeitpunkte t_o und t..

gegenüber dem Augenmuster angegeben. Wenn der Teiler 6 nicht auf die richtige Phase eingestellt ist, wird das Datensignal durch den Abtastschalter 2 in demjenigen Teil des Augenmusters abgetastet, in dem die störenden Nulldurchgänge e und f liegen. Dies führt zu einer Verfälschung der regenerierten Daten.

Der Teiler 6 ist mit einem Steuereingang 6-1 zum Einstellen auf die richtige Phase versehen. An den Steuereingang 6-1 ist eine Phasenmonitorschaltung 8 angeschlossen, die mit dem Ausgang des Empfangsfilters verbunden ist.

Die Phasenmonitorschaltung 8 enthält einen Zweiweggleichrichter 9 mit zwei daran angeschlossenen Abtastschaltern 10 und 11, die durch den Ausgang 6-Q bzw. 6-Q zu den Abtastzeitpunkten to + nT bzw. t₁ + nT gesteuert werden. Die Signalabtastwerte des Abtastschalters 10 (ii) werden über den Differenzerzeuger 12 mit positiver (negativer) Polarität dem Integrator 13 zugeführt. Der Integrator wird also in jedem Symbolintervall

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durch den Amplitudenunterschied der Signalabtastwerte des Datensignals zu den Zeitpunkten t und t.. aufgeladen.

Für das Monitorkriterium wird die Tatsache benutzt, dass in demjenigen Teil des Augenmusters, in dem die störenden Nulldurchgänge e, f liegen, die Signalamplitude zu den AbtastZeitpunkten, abhängig von den Daten, einen geringen Wert aufweisen kann (Fig. 4a). Die störenden Nulldurchgänge e, f können sich beim Vorhandensein eines Kabels zwischen dem Sender und dem Empfänger verschieben, wie dies in Fig. 4b_ und c_ dargestellt ist, die das Augenmuster bei zunehmender Kabellänge zeigen. Zu den Abtastzeitpunkten in diesem Teil des Augenmusters treten jedoch, abhängig von den Daten, Amplituden mit einem geringen Wert nach wie vor auf.

Bei einer richtigen Lage der Zeitpunkte t und t..

wird der Integrator 13 in positiver Richtung aufgeladen. Bei falscher Lage wird der Integrator 13 negativ aufgeladen. Wenn im letzteren Fall die Ausgangsspannung des Integrators 13 eine bestimmte Bezugsspannung -V unterschreitet, geht die Ausgangsspannung des Differenzerzeugers 14 durch Null. Dieser Übergang von einer positiven Ausgangsspannung zu einer negativen Ausgangsspannung wird durch den Null— durchgangsdetektor I5 detektiert, der dadurch dem Teiler 6 einen Steuerimpuls zuführt, um diesen in die richtige Phase zu bringen.

Das Augenmuster des "top-hat"-Codeshat auch

einen Teil, in dem abhängig von den Daten, Signalamplituden mit einem geringen Wert auftreten können. Die beschriebene Monitor schaltung kann also unmittelbar für den i'top-hat"-Code verwendet werden. Der Unterschied zu dem Empfänger nach Fig. 8 wird in der Form der Filterkennlinie des Empfangsfilters 1 liegen. In dem Falle des "top-hat"-Codes könnte das Empfangsfilter 1 bis zurGrenzfrequenz von 2/Τ Hz eine inheitliche Kennlinie aufweisen.

in der Praxis ist ermittelt worden, dass ein zweiphaseninoduliertes Signal, das durch einem Differentiator geschickt wird, ein Augenmuster hat, das mit dem Augenmuster an dem Ausgang des Empfangsfilters 1 bei Anwendung

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des "Kurbelwellen"-Codes vergleichbar ist. Zur Verwendung bei Zweiphasenmodulation muss der Monitorschaltung 8 ein Differentiator vorgeschaltet sein. Das Empfangsfilter könnte in diesem Fall auch eine einheitliche Kennlinie aufweisen.

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Claims

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"PATENTANSPRUCH" : 3 U I 5 2 I D

Anordnung zum Uberpfüfen der Synchronisation eines Empfängers für Datensignale, deren Spektrum zwei auf beiden Seiten der Symbolfrequenz liegende Seitenbänder umfasst, dadurch, gekennzeichnet, dass das empfangene Datensignal in jedem Symbolintervall zu zwei synchronen Zeitpunkten im Abstand von einem halben Symbolintervall abgetastet wird und die Abtastwerte, die zu dem ersten bzw. zweiten Zeitpunkt ermittelt werden, mit entgegengesetzter Polarität einem Integrator zugeführt werden, von dessen Ausgang ein Prüfsignal abgeleitet wird.

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