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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur Ubertragung
digitaler Informationen, bei dem ein binäres Signal vorgegebener Taktfrequenz in
ein Sendesignal umgesetzt wird, welches im Datentakt je nach Amplitude des Datensignals
eine erste oder zweite Signalfrequenz annimmt, an eine Ubertragungsstrecke abgegeben
wird, und an deren Ende wiederhin ein binäres Signal zurückverwandelt und zur Rückgewinnung
der Information abgetastet wird.
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Derartige Verfahren und Schaltungen sind bekannt und werden in modem
zur Ubertragung digitaler Daten insbesondere über Fernsprechleitungen vielfältig
verwendet, um die Übertragung der Information möglichst störungssicher zu machen.
Da die Fernsprechleitungen in der Regel aus mehreren zusammengeschalteten Teilabschnitten
bestehen, ist die Ubertragungsqualität ebenfalls von der gerade willkürlich zusammengeschalteten
Verbindung abhängig. Einen wesentlichen Einfluß auf die Ubertragungsqualität besitzen
dabei die Frequenzabhängigkeit der Gruppenlauf zeit, welche zu unerwünschten Übertragungsstörungen
führen können.
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Bei der Vorrichtung und der Schaltung der eingangs genannten Art führt
die Inkonstanz der Gruppenlaufzeit bzw. der Laufzeit als Funktion der Frequenz dazu,
daß diejenigen Signalabschnitte, bei denen das Sendesignal, zum Beispiel, die erste
Signalfrequenz annimmt, eine langere Zeit zum Durchlaufen der Obertragungsstrecke
benötigen
als die anderen Signalabschnitte, bei denen das Sendesignal die zweite Signalfrequenz
besitzt.
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Dies hat zur Folge, daß die Signalabschnitte mit erster Signalfrequenz
auf der Empfangsseite eine andere, zum Beispiel, größere Intervallänge besitzen
als die Signalabschnitte mit zweiter Signalfrequenz. Werden diese Abweichungen der
Intervallängen von der Taktperiode des Sendetaktes größer, was insbesondere bei
starker Frequenzabhängigkeit der Laufzeit bzw. bei langen Ubertragungsstrecken der
Fall ist, so führt die Abtastung des empfangenen Signals mit einem Abtast-Takt zu
Fehlern, der - wie bei den bekannten Geräten - gegenüber dem Sendetakt um eine halbe
Taktperiode starr versetzt ist, ansonsten jedoch die Taktfrequenz des Sendesignals
besitzt, weil dann, zum Beispiel, das empfangene Signal abgetastet wird und die
abgetastete Amplitude einem bestimmten Signalabschnitt zugeordnet wurde, obwohl
der vorausgegangene Signalabschnitt - wegen der Verlängerung der Ubertragungszeit
- noch garnicht beendet war. Es kann also vorkommen, daß die Amplitude eines verlangerten
Signalabschnitts zweimal abgetastet wird, während der anschließende verkürzte Signalabschnitt
garnicht abgetastet wird. Dadurch entstehen Fehler bei der Rückgewinnung der Information.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Schaltung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Information mit weniger
Fehlern übertragen wird.
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Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Intervallängen mindestens einiger empfangener Signalabschnitte
gemessen
werden, und daß ein korrigiertes binäres Signal, dessen Intervallängen dem Datentakt
entsprechen, erzeugt und abgetastet wird.
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Alternativ wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß die Intervallängen mindesten einiger der empfangenen
Signalabschnitte gemessen werden, und die zeitliche Mitte mindestens jedes zweiten
Signalabschnitts bestimmt wird, und daß anschließend mit dem vorgegebenen Datentakt
alle Signalabschnitte so abgetastet werden, daß je ein Abtastvorgang in der Mitte
der Signalabschnitte erfolgt.
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Diese Aufgabe wird ferner durch eine Schaltung gelöst, welche gemäß
dem Anspruch 5 oder dem Anspruch 6 ausgebildet ist.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß auf der
Frequenz/Digitalwandlung zuerst das binäre Signal so korrigiert wird, daß die einzelnen
Signalabschnitte alle dieselbe Intervallänge besitzen, welche mit der Taktdauer
des Sendetakts übereinstimmen, so daß anschließend mit dem Sendetakt etwa in der
Mitte der Intervalle abgetastet werden kann und eine fehlerhafte zweimalige Abtastung
verlängerter Intervalle bzw. keine Abtastung der kürzeren Intervalle zuverlässig
verhindert ist.
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Bei dem alternativen Verfahren bestehen die Vorteile insbesondere
darin, daß jeweils die Mitten mindestens der kürzeren Signalabschnitte berechnet
und anschließend mit einem zeitlich verschobenen festen Sendetakt so abgetastet
wird, daß jeweils in der Mitte der kürzeren Intervalle eine Abtastung stattfindet.
Dann ist ebenfalls sichergestellt, daß wahrend jedes verkürzten Signalabschnitts
eine Abtastung, und während jedes verlängerten Signalabschnitts ebenfalls eine Abtastung
stattfindet.
Alternativ werden die Mitten aller Signalabschnitte berechnet, und es wird jeweils
in den Mitten der Signalabschnitte - mit einer dadurch entsprechend variablen Abtastfrequenz
- abgetastet.
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In allen Ausführungsformen der Erfindung werden Fehler, welche durch
unterschiedliche Laufzeit der verschiedenen Signalfrequenzen der verschiedenen Signalabschnitte
zuverlässig verhindert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale
der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der übertragungsstrecke
mit angekoppeltem Sender und Empfänger; Fig. 2 einen typischen Verlauf eines Sendesignals;
Fig. 3 das empfangene Signal nach Durchlaufen der übertragungsstrecke sowie das
entsprechende binäre Siqnal; und Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur
Durchführung des Verfahrens.
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Fig. 1 zeigt das Schema einer Ubertragungsstrecke 1, an deren beiden
Enden je ein diode angeschlossen ist.
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Vom Modem 1 ist nur der Sendeteil 2 mit der übertragungsstrecke 1
verbunden, vom Modem 2 ist nur der Empfangsteil 4 an die Ubertragungsstrecke 1 angeschlossen.
Im dargestellten Schema wird Information vom Sendeteil 2 über die Übertragungsstrecke
1 zum Empfangsteil 4 übertragen.
Der Sendeteil 2 enthält einen Diqital/Frequenzwandler,
welcher ein binäres Signal vorgegebener Taktfrequenz in ein Sendesignal umsetzt,
welches je nach der Amplitude des binären Signals im Takt der Taktfrequenz Signalabschnitte
mit einer ersten oder einer zweiten Signalfrequenz erzeugt und an die Ubertragungsstrekke
1 abgibt. Im Empfangsteil 4 des Modems 2 ist am Eingang ein Frequenz/Digital-Wandler
6 angeordnet, der die Signalabschnitte empfängt und in ein binäres Signal zurückverwandelt,
vergleiche auch Fig. 4. Das zurückgewandelte binäre Signal wird dann im Empfangs
teil 4 abgetastet, um die in den Signalabschnitten enthaltene Information zu dekodieren.
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Fig. 2 zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf eines Teils des Sendesignals,
welches in aufeinanderfolgende sogenannte Datenpakete unterteilt ist, die jeweils
durch spezielle Signalabschnitte, den sogenannten Stop-Bits voneinander getrennt
sind. Die Stop-Bits stellen im dargestellten Ausführungsbeispiel Signalabschnitte
der Frequenz f1 dar und besitzen eine Intervallänge T5 , die größer oder gleich
der Intervalllänge oder Taktdauer des Sendetaktes ist. Im Anschluß an ein Stop-Bit
folgt stets ein sogenanntes Start-Bit, d. h. ein Signalabschnitt mit der Signalfrequenz
2, welche von der Signalfrequenz f1 des Stop-Bits verschieden ist. Das Start-Bit
besitzt üblicherweise die Dauer T eines Sendetaktes. Im Anschluß an das Start-Bit
folgen fünf oder acht Informations-Bits, d. h.
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Signalabschnitte der Taktdauer T, welche je nach dem zu übertragenen
logischen Wert "0" oder 1 die Signalfrequenz f oder f2 besitzen. An die Informations-Bits
schließt sich erneut ein Stop-Bit der Taktdauer T5 an.
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Die Periode eines Datenpakets ist bekannt, da die Taktdauern der einzelnen
Bits alle bekannt sind.
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Fig. 3 zeigt das senderseitig abgegebene Signal nach Durchlaufen der
Übertragungsstrecke 1 für den normalen Fall, daß die Signalabschnitte der einen
Frequenz, zum Beispiel f wegen der Frequenzabhängigkeit der Laufzeit eine längere
Ubertragungszeit besitzen als die Signalabschnitte mit der Frequenz f1. Aus diesem
Grund sind die Signalabschnitte mit f2 gegenüber den Signalabschnitten mit f1 verlängert.
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In der Zeile b). der Fig. 3 ist das im empfangenen Signal dargestellt.
Den Signalabschnitten der Frequenz f1 ist die Amplitude Al zugeordnet,den Signalabschnitten
der Frequenz 2 ist die Amplitude A2 zugeordnet. Der zeitliche Verlauf des binären
Signals ist mit dem zeitlichen Verlauf des empfangenen Signals identisch. Eingetragen
sind ferner noch die Abtastzeitpunkte jeweils in der Mitte des Sende-Taktintervalls.
Deutlich erkennbar ist es dabei, daß bei starker verlängerten Signalabschnitten,
zum Beispiel dem mittleren Abschnitt mit der Amplitude A2, zwei Abtastungen dieses
Signalabschnitts erfolgen, wobei der zweite dieser Abtastungen dem nächstfolgenden
Signalabschnitt zugeordnet wird, der keine Abtastung erfährt.
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In Fig. 3 Zeile c) ist nochmals das empfangene Signal in seiner binären
Form dargestellt. Eingetragen sind zusätzlich die erfindungsgemäß korrigierten Abtastzeitpunkte,
welche jeweils in der Mitte jedes Signalabschnittes liegen, wodurch sichergestellt
ist, daß die Amplitude jedes Signalabschnittes fehlerfrei erfaßt
ist.
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In Fig. 3, Zeile d) ist ferner noch das korrigierte binäre Signal
eingetragen, bei dem die einzelnen Signalabschnitte korrigierte Intervallängen besitzen,
welche der Taktdauer des Sendetaktes entspricht. Die Abtastung des korrigierten
binären Signals erfolgt in der Mitte der Intervalle mit dem Sendetakt.
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Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des Empfangsteils 4 eines Modems.
Am Einqang des Empfangsteils 4 befindet sich ein Frequenz/Digitalwandler, welcher
das empfangene frequenzmodulierte Signal in ein - zum empfangenen Signal zeitsynchrones
- binäres Signal umsetzt. An den Frequenz/Digitalwandler 6 ist ein Zwischenspeicher
8 sowie ein Prozessor 10 angeschlossen. Der Zwischenspeicher 8 speichert das ankommende
binäre Signal mit den tatsächlichen Zeitlängen während der Prozessor 10 die Intervallängen
der in den Zwischenspeichern einlaufenden Signalabschnitte mißt. Der Prozessor rechnet
jeweils die Mitte jeder gemessenen Intervallänge aus und adressiert zum Beispiel
jeweils denjenigen Speicherplatz des Zwischenspeichers 8, welcher der Intervallmitte
jedes Signalabschnitts entspricht. Mit dieser Amplitude wird jeweils eine entsprechende
Stufe eines nachgeschalteten Schieberegisters 12 gesetzt. Anschließend wird das
Schieberegister 12 mit dem Sendetakt ausgetaktet, so daß das Schieberegister 12
ein korrigiertes binäres Signal mit dem vorgegebenen Sendetakt abgibt.
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Alternativ lassen sich die Amplituden der Intervallmitten, welche
vom Prozessor aus dem Zwischenspeicher 8 ausgelesen werden, auch direkt dem Dekoder
14 zu führen.
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