DE3015216C2

DE3015216C2 - Anordnung zum Überprüfen der Synchronisation eines Empfängers

Info

Publication number: DE3015216C2
Application number: DE3015216A
Authority: DE
Inventors: Petrus Josephus Van Gerwen; Wilfred André Maria Eindhoven Snijders
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1986-11-06
Also published as: FR2454730B1; DE3015216A1; NL7903100A; GB2048016A; GB2048016B; JPS55141847A; US4317212A; CA1163346A; FR2454730A1; JPS6035860B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Derartige Anordnungen werden als Monitoranordnungen bezeichnet Die Synchronisation des Empfängers erfolgt normalerweise durch eine Taktimpulssignalanordnung, die aus dem Datensignal ein synchrones Taktimpulssignal auf Basis von Taktimpulsinformation, die in dem Datensignal selbst vorhanden ist, ableitet. Durch eine nichtlineare Verarbeitung des empfangenen 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.

In einer bekannten Monitorschaltung für Zweiphasenmodulation (Manchester-Code) entsprechend der US-PS 34 03 377 wird das Monitorkriterium von den Signalübergängen abgeleitet Dieses Kriterium ist für Signalverzerrung, die durch die Übertragungsstrecke entsteht, empfindlich.

Aus der US-PS 38 46 583 ist eine gattungsgemäße Monitoranordnung bekannt, in der ein von den Signalübergängen abgeleitetes impulsförmiges Signal mit dem lokal erzeugten Taktsignal in einem Und-Kreis verknüpft wird und bei Koinzidenz der beiden Signale ein Signal zur Korrektion der Synchronisierung erzeugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Monitoranopdnung anzugeben, die durch Verwendung eines anderen Monitorkriteriums weniger von den Eigenschaften des Übertragungsweges abhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Monitoranordnung eignet sich insbesondere für Datensignale, die entsprechend dem »Kurbelwellen«-Code (F i g. 1) codiert und in dem Empfänger optimal gefiltert sind.

F i g. 1 zeigt die Wellenform, die zu dem »Kurbelwellen«-Code gehören.

F i g. 2 zeigt einige Amplitudenspektren entsprechend unterschiedlichen Codier-(Modulations)Methoden.

F i g. 3 ist ein Blockschaltbild eines Empfängers, der mit einer erfindungsgemäßen Monitoranordnuhg versehen ist

F i g. 4 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 F i g. 2 durch die Kurve CSdargestellt Das Amplitudenspektnim PQr Zweiphasenmodulation ist durch die Kurve BPdargestellt Die Kurve TH'zeigt das Amplitudenspektrum entsprechend dem sogenannten »tophat«-Code (»Zylinder«-Code) nach der US-PS 38 46 583.

Der »Kurbelwellenw-Code, die Zweiphasenmodulation und der »top-hat«-Code haben gemein, daß das kodierte bzw. modulierte Signal ein Doppelseitenbandsignal mit der Symbolfrequenz l/ΓΗζ als Trägerfrequenz ist Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf den »KurbelweKene-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/THz. Zwischen 0 Hz und 2/THz hat die Filterkennlinie einen sinusförmigen Verlauf, wie dieser durch den nachfolgenden Ausdruck angegeben wird:

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

sin²

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 to±nTabtasten.

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 7 unterdrückt. In Fig.4a sind die gewünschten Nulldurchgänge durch a, b, c und d

bezeichnet und die störenden Nulldurchgänge durch e und f.

An dem Ausgang des Nulldurchgangdetektor 4 entsteht eine starke Komponente mit einer Frequenz entsprechend der doppelten Symbolfrequenz 2/THz. Diese Komponente wird durch die phasenverriegelte Schleife 5 selektiert Durch den Frequenzteiler 6 wird die Frequenz auf die Symbolfrequenz 1/THz 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 fo±nT(F i g. 4a) 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 f| ±/?T(F i g. 4a) bezeichnet Zwischen dem Zeitpunkt fi und den Zeitpunkt to gibt es einen Unterschied entsprechend 772 Sekunden. In F i g. 4a ist die richtige Lage der Zeitpunkte to und fi gegenüber dem Augenmuster angegeben. Wenn der Teiler 6 nicht auf die richtige Phase eingestellt ist wird das Datensignal durch den Abtastschaiter 2 in demjenigen Teil des Augenmusters abgetastet, in dem die störenden Nulldurchgänge e und /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 1 verbunden ist

Die Phasenmonitorschaltung 8 enthält einen Zweiweggleichrichter 9 mit zwei daran angeschlossenen Abtastschaltern 10 und 11₁ die durch den Ausgang 6-Q bzw. 6-Q zn den Abtastzeitpunkten to±nTbzv/. t\±nTgesteuert werden. Die Signalabtastwerte des Abtastschalters 10 (11) werden über den Differenzerzeuger 12 mit positiver (negativer) Polarität dem Integrator 13 zugeführt Der Integrator wird also in jedem Symbolintervall durch den Amplitudenunterschied der Signalabtastwerte des Datensignals zu den Zeitpunkten U> und /1 aufgeladen.

Für das Monitorkriterium wird die Tatsache benutzt, daß in demjenigen Teil des Augenmusters, in dem die störenden Nulldurchgänge e, /liegen, die Signalamplitude zu den Abtastzeitpunkten, abhängig von den Daten, einen geringen Wert aufweisen kann (F i g. 4a). Die störenden Nulldurchgänge e, / können sich beim Vorhandensein eines Kabels zwischen dem Sender und dem Empfänger verschieben, wie dies in F i g. 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 /0 und fi 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_r unterschreitet, geht die Ausgangsspannung des Differenzerzeugers 14 durch Null. Dieser Übergang von einer positiven Ausgangsspannung zu einer negativen Ausgangsspannung wird durch den Nulldurchgangsdetektor 15 detektiert, der dadurch dem Teiler 6 einen Steuerimpuls zuführt, um diesen in die richtige Phase zu bringen.

Das Augenmusier des »top-hat«-Codes hat auch einen Teil, in dem abhängig von den Daten, Signalamplituden mit einem geringen Wert auftreten können. Die beschriebene Monitorschaltung kann also unmittelbar für den »top-hat«-Code verwendet werden. Der Unterschied zu dem Empfänger nach F i g. 3 liegt in der Form der Filterkennlinie des Empfangsfilters 1. In dem Falle des »top-hat«-Codes kann das Empfangsfilter 1 bis zur Grenzfrequenz von 2/THz eine lineare Kennlinie aufweisen.

In der Praxis ist ermittelt worden, daß ein zweiphasenmoduliertes Signal, das durch einem Differentiator geschickt wird, ein Augenmuster hat das mit dem Augenmuster an dem Ausgang des Empfangsfilters 1 bei Anwendung des »Kurbelwellen«-Codes vergleichbar ist Zur Verwendung bei Zweiphasenmodulation muß der Monitorschaltung 8 ein Differentiator vorgeschaltet sein. Das Empfangsfilter 1 kann in diesem Fall auch eine lineare Kennlinie aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:*

Schaltungsanordnung zum Oberprüfen der Synchronisation eines Empfängers für Datensignale, deren Spektrum zwei auf beiden Seiten der Symbolfrequenz 1/TIiegende Seitenbänder umfaßt und die ein Tiefpaßfilter durchlaufen dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter entsprechend der Codierung des Datensignals so bemessen ist, daß das Spektrum des gefilterten Datensignals zwischen der Frequenz / = 0 und der doppelten Symbolfrequenz /= 2/ T annähernd der Funktion sm²(iril72) entspricht und daß der Betrag der Amplitude des gefilierten Datensignals in jedem Symbolintervall zu zwei synchronen Zeitpunkten im Abstand von einem halben Symbolintervall abgetastet wird, wobei der erste Zeitpunkt im richtig synchronisierten Zustand mit dem ens'.en Amplitudenmaximum des empfangenen Datensignals zusammenfällt, 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.