DE3029249C2 - Verfahren zur Synchronisation eines gestörten Empfangssignals mit dem zugehörigen Sendesignal sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Synchronisation eines gestörten Empfangssignals mit dem zugehörigen Sendesignal sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
die Phasen- oder Zeitlage eines Referenzsignals mit der des Empfangssignals möglichst schnell in Übereinstimmung
zu bringen. Dieser Prozeß wird Anfangssynchronisation genannt Aus »Spread Spectrum Systems« von
R. C Dixon, John Wiley & Sons, New York, 1976,
Kap 6.1. ist es beispielsweise bekannt, nach Art des SIiding-Correlators«
das Empfangssignal mittels eines Suchprozesses mit dem sendeseitigen Generator zu synchronisieren.
Durch ähnliche Korrelationsverfahren wird die Phasen- bzw. Zeitlage des Empfangssignals mit
einem Schätzwert für die Phasen- bzw. Zeitlage des Empfangssignals verglichen und der Schätzwert anhand
bestimmter Entscheidungskriterien korrigiert Ein solches Korrelationsverfahren ist bekannt aus »Serial Synchronization
of Pseudonoise Systems« von Gerald F. Sage, IEEE Transactions on Communication Technology,
December 1964, Seiten 123—127.
DLL (Delay-Locked-LoopJ-Schleifen (vgl. »Spread-Spectrum-Systems«)
können für die Synchronisation nur unter engen Voraussetzungen benutzt werden, nämlich nur dann, wenn empfangsseitig der Code des
gesendeten Signals bekannt ist und wenn schon eine grobe Synchronisierung erfolgt ist Die DLL-Schleife
dient dann zur Feinsynchronisation.
Ein anderes Verfahren zur Anfangssynchronisation von Signalen mit einem großen Zeit-Bandbreiteprodukt
ist beschrieben in »Synchronisation von mod 2 kombinierten Trägern in asynchronen Breitbandnetzen« von
Karl Heinz Annecke, NTG Fachberichte Band 65, S. 410—416; NTG Fachtagung Berlin 1978. Dieses Verfahren
beruht darauf, daß aus dem gestörten Empfangssignal
durch Filterung das Sendesignal regeneriert wird. Bei der darin benutzten Empfängerstruktur ist es nicht
möglich, den Einfluß von Änderungen der im Sender verwendeten Taktfrequenzen oder den Einfluß der
Laufzeiten im Filter des Empfängers zu berücksichtigen. Mit zunehmender Empfindlichkeit des Empfängers
wachsen außerdem die Anforderungen an die Takt- und Laufzeitstabilität bei gestörten Empfangssignalen mit
schlechtem Signal- zu Rauschleistungsverhältnis.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für das Verfahren eingangs genannter Art eine Nachführung
des Empfangssignals mit dem zugehörigen Sendesignal nach erfolgter Anfangssynchronisation ohne Umschaltung
zu ermöglichen, sowie eine Schaltungsanordnung zum Durchführen dieses Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 bzw. 7 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands des Anspruchs 2 sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Synchronisierverfahren
ist dadurch gegeben, daß der Empfänger während der Anfangssynchronisation und während des Synchronbetriebes
die gleiche Struktur aufweist und daß das Schätzen und Prüfen der Phasenlage eines Referenzsignals
sowie ein Umschalten auf den Synchronbetrieb nach erfolgter Anfangssynchronisation entfällt.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 ein Prinzipschaltbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
F i g. 2 ein Prinzipschaltbild mit einem detailliert dargestellten
Filter,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild unter Verwendung einer
Festkörperverzögerungsleitung mit magneto-elastischen Wellen und
F i g. 4 ein Prinzipschaltbild zur Auswertung digitaler Signale.
In F i g. 1 liegt das gestörte Empfangssignal 1 am Eingang
des Filters 4. Das Filter 4 kann ein lineares oder nichtlineares, zeitvariantes oder zeitinvariantes, wertdiskretes
oder wertkontinuierliches und zeitdiskretes oder zeitkontinuierliches Filter sein. Die Wahl des Filters
4 hängt hauptsächlich von der Art der übertragenen Signale ab. Bei der Übertragung von Analogsignalen
ίο verwendet man vorzugsweise ein Analogfilter, wohingegen
bei der Übertragung von Digitalsignalen ein Digitalfilter günstiger ist Die Störung, die das Empfangssignal
1 auf der Übertragungsstrecke zwischen dem nicht dargestellten Sender und dem Empfänger erfährt ist
statistischer Art. Man kann diesen Störanteil durch eine äquivalente Rauschleistung Nwdarstellen. Am Ausgang
des Filters 4 steht das regenerierte Sendesignal 2 zur Verfügung, das als Referenzsignal zur weiteren Auswertung
verwendbar ist Das regenerierte Sendesignal 2 enthält ein zum im Empfangssignal 1 enthaltenen Trägersignal
synchrones Trägersignal. Dieses synchrone Trägersignal ist von geringeren Störungen überlagert
als das Empfangssignal 1. Um Synchronität zwischen Empfangssignal 1 und regeneriertem Sendesignal 2 zu
erhalten, ist die Länge der Laufzeiten im Filter 4 an die vorgegebenen Trägersignale anzupassen. Diese Anpassung
ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-OS 30 13 392 beschrieben. Für zweiwertige
breitbandige Signale, die durch eine bitweise multiplika-
tive Verknüpfung anderer zweiwertiger bandbreiter Signale
gebildet werden, müssen dort die Laufzeiten entsprechend den Längen der einzelnen zweiwertigen
breitbandigen Signale gewählt werden. Aus dem gestörten Empfangssignal 1 und dem regenerierten
Sendesignal 2 wird nun durch einen Phasenvergleich mittels des Phasendiskriminators 5 ein Regelsignal
3 erzeugt Dieses Regelsignal 3 beeinflußt die die Signallaufzeit des Filters 4 bestimmenden Elemente
über den Steuereingang 6 in dem Sinne, daß die Phasendifferenz zwischen gestörtem Empfangssignal 1 und regeneriertem
Sendesignal 2 geringer wird, bzw. im Idealfall verschwindet.
In F i g. 2 ist ein Filter 4 mit zeitkontinuierlichen Laufzeitleitungen
7 dargestellt. Diese Laufzeitleitungen 7 sind durch RLC-Netzwerke realisiert. Die Signallaufzeit
im Filter 4 kann durch Verändern der R, L oder C-Werte 8 der Netzwerke beeinflußt werden. Zur Veränderung
der R, L oder C-Werte 8 wird das Regelsignal 3 herangezogen.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen,
so daß das Regelsignal 3 als Steuerspannung einer Laufzeitleitung
7 verwendet wird und damit durch Verändern der Kapazitätswerte die Signale in der Laufzeit im
Sinne der Phasendifferenzabnahme beeinflußt. Prinzipiell könnte man mit einer Laufzeitleitung 7 auskommen.
Unter Berücksichtigung der im allgemeinen hohen Signalbandbreite und der Laufzeitdispersion ist es angebracht,
mehrere Laufzeitleitungen 7 für die einzelnen Frequenzbereiche parallel zu schalten.
In F i g. 3 besteht das Filter 4 aus einer Festkörperverzögerungsleitung T mit magneto-elastischen Wellen.
Das Filter 4 umfaßt auch die zur Anregung der magneto-elastischen Wellen nötige Erregerquelle 9. Die Erregerqjille
9 weist einen Laufzeitsteuereingang auf, der den Steuereingang 6 des Filters 4 bildet. Als Festkörperverzögerungsleitung
T werden vorzugsweise Yttrium-Eisen-Granat-Verzögerungsleitungen eingesetzt, deren
Wirkungsweise z. B. in »Elastic and Magnetoelastic Waves in Yttrium-lron-Garnet«. Proceedings of the IEFF.
Vol. 53, Nr. 10, Oct. 1965, Seiten 1485 bis 1495, beschrieben ist. Die Erregerquelle 9 steuert durch das Regelsignal
3, das wiederum durch den Phasenvergleich im Phasendiskriminator 5 gebildet wird, derart die Laufzeit
der Verzögerungsleitung 7', daß die Phasendifferenz wie beim ersten Ausführungsbeispiel abnimmt.
In F i g. 4 ist ein Prinzipschaltbild zur Auswertung digitaler Signale angegeben. Das Sendesignal des nicht
dargestellten Senders ist eine PN-Sequenz, welche aus 2"' — 1 Bit besteht. PN-Sequenzen (Pseudo-Noise Sequences)
sind Pseudo-Zufallsfolgen, deren Bildungsgesetz der Empfänger nicht kennt. Sie können beispielsweise
durch rückgekoppelte Schieberegister der Steilenzahl m erzeugt werden. Sie besitzen die Eigenschaft,
daß sie erst nach L = 2"' — 1 Schritten wieder periodisch werden. Das Signal wird nach Umwandlung in ein
zweiwertiges Signal mit den Amplituden +A und —A über einen symmetrischen Binärkanal mit statistisch unabhängigen
Fehlern übertragen. Nach der Übertragung ist das gestörte Empfangssignal 1 am Eingang des FiI-ters
4 vorhanden. Das Filter 4 besteht aus einem Addierer 10, einer getakteten Laufzeitleitung U, z. B. CCD
(Charge Coupled-Divice), und einem Dämpfungsglied 12, das in die Rückkopplungsschleife zwischen Ausgang
14 der Laufzeitleitung 11 und Eingang 15 des Addierers
10 geschaltet ist Der Addierer 10 addiert die an seinen beiden Eingängen 13 (gestörtes Empfangssignal 1) und
15 (rückgekoppeltes regeneriertes Sendesignal 2) kohärent Wenn die Laufzeit r in der Laufzeitbildung 11
exakt mit der Länge der PN-Sequenz s(t), bzw. Periodendauer, definiert als minimale Zeit T, für die gilt
s(t) = s(t + T), übereinstimmt ist das regenerierte Sendesignal
2 ein synchrones Referenzsignal mit einem gegenüber dem gestörten Empfangssignal 1 verbesserten
Signal- zu Rauschleistungsverhältnis.
Das Dämpfungsglied 12 besitzt einen Dämpfungsfaktor Ar kleiner als 1 mit Rücksicht auf die Stabilität der
Rückkopplungsschleife und zur Vermeidung zu hoher Filtereinschwingzeiten. Eine andere erfindungsgemäße
Lösung sieht vor, den Dämpfungsfaktor der Rückkopplungsschieife gleich 1 zu machen — damit entfällt das
Dämpfungsglied 12 und das Signal- zu Rauschleistungsverhältnis wird optimal. Anstelle des Dämpfungsgliedes
12 wird ein Begrenzer 16 in die Rückkopplungsschleife geschaltet
Der Phasendiskriminator 5 enthält eine DLL (Delay-Locked-Loop)-Schleife,
die auf der Basis des gestörten Empfangssignals 1 und des regenerierten Sendesignals 2
arbeitet Eine DLL-Schleife zur Signalnachführung ist beispielsweise beschrieben in »Spread Spectrum Systems«
von R. C. Dixon, John Wiley & Sons, New York, 1976, Figur 6.22 bzw. Figur 624. Eine DLL-Schleife besteht
demnach aus einem VCO (Voltage Controlled Oscillator), einem Schleifenfilter und einem Korrelator für
den Vergleich zwischen einem Empfangssignal und einem Referenzsignal. Diese DLL-Schleife muß aber erfindungsgemäß
modifiziert werden, um ein Regelsignal 3 zur Steuerung der getakteten Laufzeitleitung 11 am
Steuereingang 6 zu erhalten. Der Phasenvergleich erfolgt wie bei einer üblichen DLL-Schleife mit Hilfe eines
» Early/Late«- Vergleiches.
Das gestörte Empfangssignal 1 wird über eine Serienschaltung
von Laufzeitleitungen 17 und 18 geführt, die im synchronen Fall die Länge 04 Bit haben.
Durch den Vergleicher 19 wird die Differenz zwisehen
dem mittels der Laufzeitleitungen 17 und 18 verzögerten
Signal und dem gestörten Empfangssignal 1 gebildet Das Ausgangssigna] des Vergleichers 19 wird
mit dem durch eine weitere Laufzeitleitung 10 um 0,5 Bit verzögerten regenerierten Sendesignal 2 mittels
Multiplizierer 21 multipliziert. Das Ausgangssignal 22 des Multiplizierers steuert über den Tiefpaß 23, der als
Loop-Filter im Regelkreis wirkt, einen spannungsgesteuerten Oszillator 24. Sein Ausgangssignal bildet das
Regelsignal 3 mit dem über den Steuereingang 6 die Signallaufzeit des Filters 4 bestimmt wird. Das Regelsignal
3 variiert in seiner Frequenz je nach Phasenabweichung zwischen gestörtem Empfangssignal 1 und regeneriertem
Sendesignal 2. Das Regelsignal 3 bildet das Taktsignal für die Laufzeitleitung 11 und bestimmt damit
die Signallaufzeit. Ebenso dient das Regelsignal 3 zur Taktversorgung und Laufzeitsteuerung der Laufzeitleitungen
17, 18 und 20, die im Synchronfall alle genau um 0,5 Bit verzögern,
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Synchronisation eines gestörten dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskrimina-Empfangssignals
mit dem zugehörigen Sendesignal, 5 tor (5) eine DLL (Delay-Locked-LoopJ-Schleife entdas
ein Zeit-Bandbreiteprodukt sehr viel größer als hält, die auf der Basis des gestörten Empfangssignals
eins aufweist, wobei aus dem gestörten Empfangssi- und des regenerierten Sendesignals zur Erzeugung
gnal durch Filterung mittels eines Filters das Sende- eines Taktsignals (17) arbeitet, und daß das Taktsisignal
regeneriert wird, dadurch gekenn- gnal (17) über den Steuereingang (6) die Signallaufzeichnet,
daß durch einen Phasenvergleich zwi- io zeit des Filters (4) bestimmt
sehen dem gestörten Empfangssignal (1) und dem
regenerierten Sendesignal (2) ein Regelsignal (3) ge-
wonnen wird und daß durch dieses Regelsignal (3)
die die Signallaufzeit des Filters (4) bestimmenden
die die Signallaufzeit des Filters (4) bestimmenden
Elemente so beeinflußt werden, daß die Signallauf- 15 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisazeit
des Filters (4) in dem Sinne zu- oder abnimmt, tion einss gestörten Empfangssignals mit dem zugehöridaß
die Phasendifferenz zwischen gestörtem Emp- gen Sendesignal, das ein Zeit-Bandbreiteprodukt sehr
fangssignal (i) und regeneriertem Sendesignal (2) viel größer als eins aufweist, wobei aus dem gestörten
dem Wert Null zustrebt Empfangssignal durch Filterung mittels eines Filters das
2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des 20 Sendesignal regeneriert wird und eine Schaltungsanord-Verfahrens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- nung zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein solches
net, daß parallel zu den Eingangs- und Ausgangs- Verfahren ist bekannt aus »Synchronisation von mod 2
klemmen des Filters (4) die Eingangsklemmen eines kombinierten Trägern in asynchronen Breitbandnet-Phasendiskriminators
(5) geschaltet sind und daß der zen« vor. Karl Heinz Annecke, NTG Fachberichte, Ausgang des Phasendiskriminators (5) mit dem Steu- 25 Band 65, S. 410—416; NTG Fachtagung Berlin 1978.
ereingang (6) des Filters (4) verbunden ist In der Nachrichtentechnik ist es oft erforderlich, ge-
ereingang (6) des Filters (4) verbunden ist In der Nachrichtentechnik ist es oft erforderlich, ge-
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- störte Empfangssignale mit den zugehörigen Sendesidurch
gekennzeichnet, daß das Filter (4) aus einer gnalen exikt ^u synchronisieren. Die Synchronisierung
parallelen und/oder seriellen Anordnung von meh- ist besonders dann erforderlich, wenn sich das Sendesireren
Filtern besteht 30 gnal während der Übertragung ändert, z. B. durch Drift-
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, erscheinungen infolge von Temperaturänderungen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) aus einem Bei Signalen, deren Verlauf bekannt ist, beispielswei-Analogfilter mit zeitkontinuierlichen Laufzeitleitun- se bei sinusförmigen Signalen mit einem Zeit-Bandbreigen (7), realisiert durch RLC-Netzwerke, besteht teprodukt von eins, ist eine Synchronisation mit Hilfe und daß der Steuereingang (6) des Filters (4) mit 35 einer PLL-Schleife möglich. Dabei können Phasen- und steuerbaren R, L oder C-Elementen (8) der RLC- Frequenzabweichungen des empfangenen Signals mit-Netzwerke verbunden ist. tels eines Referenzsignals ausgeregelt werden.
dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) aus einem Bei Signalen, deren Verlauf bekannt ist, beispielswei-Analogfilter mit zeitkontinuierlichen Laufzeitleitun- se bei sinusförmigen Signalen mit einem Zeit-Bandbreigen (7), realisiert durch RLC-Netzwerke, besteht teprodukt von eins, ist eine Synchronisation mit Hilfe und daß der Steuereingang (6) des Filters (4) mit 35 einer PLL-Schleife möglich. Dabei können Phasen- und steuerbaren R, L oder C-Elementen (8) der RLC- Frequenzabweichungen des empfangenen Signals mit-Netzwerke verbunden ist. tels eines Referenzsignals ausgeregelt werden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, Aus »Theorie und Anwendungen des Phase-locked
dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) aus einer Loops« von R. Best, Elektroniker, Nr. 9, 1976, Seiten
Festkörperverzögerungsleitung mit magneto-elasti- 40 EL 20—EL 28, ist es prinzipiell bekannt, gestörte Empschen
Wellen und einer Erregerquelle (9) für die ma- fangssignale mittels einer PLL-Schleife zu demoduliegneto-elastischen
Wellen besteht und daß die Erre- ren. Ein Phasendetektor vergleicht dazu die Phasenlage
gerquelle (9) einen Laufzeitsteuereingang aufweist, des gestörten Empfangssignals mit einem Vergleichssider
den Steuereingang (6) des Filters (4) bildet. gnal. Aus dem Phasenvergleich wird ein Regelsignal ab-
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, 45 geleitet, das nach Filterung mittels eines Schleifenfilters
dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) aus einer einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ansteu-Serienschaltung
eines Addierers (10) und einer ge- ert. Das Ausgangssignal dieses VCO dient als Referenztakteten
wertkontinuierlichen oder wertdiskreten signal. Aus »Theorie und Anwendungen des Phase-lok-Laufzeitleitung
(11) mit dem Steuereingang (6) sowie ked Loops« von R. Best, Elektroniker, Nr. 5,1976, Seiten
einem Dämpfungsglied (12) besteht, daß der eine 50 EL 9 bis EL 19, ist die Verwendung einer PLL-Schleife
Eingang (13) des Addierers (10) den Filtereingang als Tracking-Filter bekannt, d. h. ein Filter, dessen Mitbildet,
daß der Ausgang (14) der wertkontinuierli- tenfrequenz automatisch auf die Frequenz des Einehen
oder wertdiskreten Laufzeitleitung (11) den FiI- gangssignals gezogen wird. Das Steuersignal für den
terausgang bildet und daß das Dämpfungsglied (12) VCO wird so mit dem Eingangssignal synchronisiert,
zwischen den Ausgang (14) der wertkontinuierlichen 55 daß kein Frequenzunterschied mehr auftritt. Auch bei
oder wertdiskreten Laufzeitleitung (11) und den an- gestörtem Eingangssignal funktioniert diese automatideren
Eingang (15) des Addierers (10) geschaltet ist. sehe Abstimmung (Einrastung). Die Verwendung eines
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, solchen Filters mit einer PLL-Schleife ist für Signale, die
dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) aus einer ein Zeit-Bandbreiteprodukt sehr viel größer als eins auf-Serienschaltung
eines Addierers (10) und einer ge- 60 weisen, nicht brauchbar.
takteten wertkontinuierlichen oder wertdiskreten Bei Signalen mit einem Zeit-Bandbreiteprodukt sehr
Laufzeitleitung (11) mit dem Steuereingang (6) sowie viel größer als eins (spread spectrum systems) ergeben
einem Begrenzer (16) besteht, daß der eine Eingang sich Schwierigkeiten bei der Synchronisation. Solche Si-(13)
des Addierers (10) den Filtereingang bildet, daß gnale finden Anwendung z. B. in der Entfernungsmesser
Ausgang (14) der wertkontinuierlichen oder 65 sung, der Multiplextechnik oder zur Erhöhung der Störwertdiskreten
Laufzeitleitung (11) der. Filterausgang sicherheit der Nachrichtenübertragung. Bei diesen Anbildet
und daß der Begrenzer (16) zwischen den Aus- Wendungen ist gefordert, die Phasen- oder Zeitlage des
gang (14) der wertkontinuierlichen oder wertdiskre- Empfangssignals möglichst schnell zu erkennen, bzw.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803029249 DE3029249C2 (de) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Verfahren zur Synchronisation eines gestörten Empfangssignals mit dem zugehörigen Sendesignal sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19803029249 DE3029249C2 (de) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Verfahren zur Synchronisation eines gestörten Empfangssignals mit dem zugehörigen Sendesignal sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3029249A1 DE3029249A1 (de) | 1982-02-18 |
DE3029249C2 true DE3029249C2 (de) | 1984-11-15 |
Family
ID=6108698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19803029249 Expired DE3029249C2 (de) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | Verfahren zur Synchronisation eines gestörten Empfangssignals mit dem zugehörigen Sendesignal sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
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Owner name: AEG-TELEFUNKEN NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKN |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKNANG, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |