DE3414768C2 - - Google Patents
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- DE3414768C2 DE3414768C2 DE3414768A DE3414768A DE3414768C2 DE 3414768 C2 DE3414768 C2 DE 3414768C2 DE 3414768 A DE3414768 A DE 3414768A DE 3414768 A DE3414768 A DE 3414768A DE 3414768 C2 DE3414768 C2 DE 3414768C2
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B20/14—Digital recording or reproducing using self-clocking codes
- G11B20/1403—Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels
- G11B20/1407—Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels code representation depending on a single bit, i.e. where a one is always represented by a first code symbol while a zero is always represented by a second code symbol
- G11B20/1419—Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels code representation depending on a single bit, i.e. where a one is always represented by a first code symbol while a zero is always represented by a second code symbol to or from biphase level coding, i.e. to or from codes where a one is coded as a transition from a high to a low level during the middle of a bit cell and a zero is encoded as a transition from a low to a high level during the middle of a bit cell or vice versa, e.g. split phase code, Manchester code conversion to or from biphase space or mark coding, i.e. to or from codes where there is a transition at the beginning of every bit cell and a one has no second transition and a zero has a second transition one half of a bit period later or vice versa, e.g. double frequency code, FM code
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- Dc Digital Transmission (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
In den vergangenen Jahren war eine starke Nachfrage nach
dem Bau von örtlichen Datenverbindungsnetzen zu verzeichnen,
und es wurden viele Studien und Pläne zur praktischen
Verwirklichung angefertigt. Abhängig von der Kombination
der Netzwerktopologie und des verwendeten Steuerverfahrens
erweisen sich sogenannte LANs (Local Area Network) hauptsächlich
als Schleifen- oder (Ring-)Netzwerke mit Bestätigungs-
Durchlauf-Steuersystem und als Bus-Netzwerk mit einem
CSMA/CD-Steuersystem. Die vorliegende Erfindung betrifft
die Empfangseinrichtung eines Bus-Netzwerks mit einem
CSMA/CD-Steuersystem. Ein Beispiel für ein System mit einem
CSMA/CD-Steuersystem ist der "Ethernet" der Firma Xerox
Corp. Dieses System ist beispielsweise von R. M. Metcalfe et al.
beschrieben in "Ethernet: Distributes Packet Switching
for Local Computer Networks", Comm. ACM, Vol. 19, No. 7
(1976), Seiten 395-404. Der Ethernet verwendet ein Koaxialkabel
als Zweirichtungsübertragungsleitung, um eine busähnliche
Übertragungsleitung zu bilden. An die Übertragungsleitung
sind mehrere Knoten mit hoher Impedanz gekoppelt.
Bei der Übertragung einer Nachricht von einem der Knoten
wird zuerst geprüft, ob ein Datenpaket-Signal von einem anderen
Knoten auf der Übertragungsleitung vorliegt (daher
die Abkürzung CS für "Carrier Sense"). Liegt ein Datenpaket-
Signal von einem anderen Knoten vor, d. h., ist die
Übertragungsleitung nicht frei, so wird das Senden des Datenpaket-
Signals zurückgestellt, bis die Übertragungsleitung
frei ist. Dann wird eine Nachricht in Form eines Datenpaket-
Signals über die Übertragungsleitung gesendet.
Dieses Signal wird von sämtlichen an die Übertragungsleitung
angeschlossenen Knoten empfangen, d. h., es handelt sich
um ein System mit Mehrfachzugriff (MA=Multiple Access),
und jeder Knoten übernimmt das an ihn adressierte Datenpaket-
Signal. Es kann vorkommen, daß mehrere Knoten gleichzeitig
die Übertragung des Datenpaket-Signals beginnen, und
in einem solchen Fall tritt eine Signalkollision ein. Während
der Übertragung führt jeder Knoten eine Überwachung
bezüglich einer Signalkollision durch, und nach Feststellung
einer Kollision (CD=Collision Detection) stoppt der
Knoten das Senden von Daten, und nach einer zufällig gewählten
Wartezeit beginnt jeder Knoten erneut die Prozedur
für eine erneute Übertragung.
Dieses CSMA/CD-Steuersystem wird nicht nur für die drahtgebundene
Übertragung eingesetzt, sondern auch für die Übertragung mit Hilfe
von elektromagnetischen Wellen, insbesondere
eines optischen Signals. Wird ein optisches Signal
verwendet, so findet hauptsächlich ein System mit einem
Sternkoppler Anwendung. Hierbei wird ein optisches Ausgangssignal
jedes Knotens an den als Mittelknoten angeordneten
Sternkoppler gegeben. In dem Sternkoppler wird die
optische Leistung des Eingangssignals von jedem Knoten
gleichmäßig auf jeden optischen Ausgangsanschluß verteilt
und dann in den Empfangsteil jedes Knotens eingegeben. Dieses
Übertragungssystem bildet von der Logik her eine Bustopologie,
von der mechanischen Anordnung her einen Stern.
Es ist erwünscht, daß ein solcher Burstsignalempfänger eine
kurze Einschwingzeit aufweist und den einen Empfang korrekter
Information ermöglichenden eingeschwungenen Empfangszustand
kurze Zeit nach dem Beginn des Empfangs des Burstisignals
einnimmt.
Die Verwendung hochverstärkender, breitbandiger Verstärker,
die in der Lage sind, sogar Gleichstromkomponenten zu verstärken,
macht einen Burstsignalempfänger teuer und verleiht
ihm eine geringe Stabilität. Aus diesem Grund werden
allgemein Wechselstromverstärker verwendet. Wenn hierbei in
den Burstsignal-Codes eine Gleichstromkomponente enthalten
ist, läßt sich der Einfluß des Einschwingverhaltens am Anfangsteil
und am Endteil des Burstsignals nicht vernachlässigen.
Die Einschwingzeit kann man reduzieren, indem man
die im niedrigen Frequenzbereich liegende untere Eckfrequenz
des Wechselstromverstärkers anhebt, allerdings verschlechtert
die Eckfrequenz-Verzerrung im unteren Frequenzbereich
das Augenmuster und erhöht die Entscheidungsfehlerrate.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, mit Hilfe einer
Klemmschaltung eine Gleichstromkomponente einzufügen, dies
hat jedoch den Nachteil, daß eine lange Schutzzeit benötigt
wird, wenn ein Burstsignal mit kleinem Pegel unmittelbar
nach einem Burstsignal mit großem Pegel empfangen wird.
In dem oben erläuterten CSMA/CD-System besteht außerdem die
Notwendigkeit, daß die Signalkollision fehlerfrei festgestellt
wird. Besonders im Fall eines optischen Burstsignals
besteht die Möglichkeit, daß die Pegeldifferenz zwischen
zwei kollidierenden Signalen maximal etwa 10 dB beträgt,
und zwar aufgrund einer Abweichung des optischen Ausgangssignals,
eines Verlustes in der optischen Faser, eines Verlustes
in dem Sternkoppler, Verbinderverlusten und Verlusten
an Spleißen. Selbst Kollisionen von Signalen mit stark unterschiedlichen
Pegeln müssen rasch und mit absoluter Sicherheit
festgestellt werden. Als Lösung dieses Problems
wurde ein System vorgeschlagen, bei dem der Haupt-Empfangspegel,
der größer ist als ein vorbestimmter Wert, definitionsgemäß
eine Signalkollision bedeutet, da bei der
Ankunft mehrerer Burstsignale der mittlere Pegel der empfangenen
Burstsignale höher wird, als wenn nur ein einziges
Burstsignal empfangen würde. Hierzu wird verwiesen auf die
japanische Patentveröffentlichung No. 1 59 036/83 vom 28. September
1983. Dieses System ist jedoch insofern nachteilig,
als Schwankungen der Übertragungsleitungsverluste zwischen
Senderseite und Empfängerseite, hervorgerufen durch
unterschiedliche Faserlängen und Anzahl von Verbindern zwischen
verschiedenen Sendern und Empfängern, mit Hilfe eines
festen Dämpfungsgliedes oder dergleichen korrigiert werden
müssen oder daß der Entscheidungspegel zum Erkennen einer
Signalkollision nach Maßgabe der Schwankungen der Übertragungsleitungsverluste
geändert werden muß. Außerdem wurde
ein System vorgeschlagen, bei dem der mittlere Pegel optischer
Burstsignale von einem Sternkoppler festgestellt
wird und wenn der festgestellte Pegel einen vorbestimmten
Wert überschreitet, ist definitionsgemäß eine Signalkollision
erfolgt. Hierzu wird auf die US-PS 3 26 869 verwiesen.
In diesem System sind ein optoelektrischer Wandler, eine
Glättungsschaltung und ein Pegeldetektor in dem Sternkoppler
vorgesehen, so daß dieser einen komplizierten und aufwendigen
Aufbau hat. Dies ist unerwünscht, weil der Sternkoppler
sich durch eine hohe Zuverlässigkeit auszeichnen
soll. Weiterhin gibt es ein System, bei dem ein Sendesignal
und ein Empfangssignal an jedem Anschluß einer EXKLUSIV-
ODER-Verknüpfung unterworfen werden, um eine Signalkollision
durch Nichtübereinstimmung der Signale festzustellen.
Dies ist in der obenerwähnten Literaturstelle zu dem
"Ethernet" beschrieben, obschon dieses System nicht für die
Übertragung von optischen Burstsignalen ausgelegt ist. Das
Übertragungssignal und das empfangene Signal müssen in dem
oben geschilderten Fall phasenmäßig justiert sein, so daß
eine Kollision korrekt festgestellt werden kann.
Außerdem wird beispielsweise in dem obenerwähnten "Ethernet"
ein Signal übertragen, nachdem es in einen Manchester-
Code umgesetzt wurde, wodurch die Zeitsteuerkomponente erhöht
und die Gleichstromkomponente des Signals praktisch
konstant gemacht wird, ohne daß der gleiche Code in die
Länge gezogen wird. In der Vergangenheit jedoch wurde der
ursprüngliche Code direkt aus dem empfangenen Manchester-
Codesignal auf der Seite des Empfängers regeneriert.
Aus der Druckschrift "Telcom report"; Beiheft "Digital-Übertragungstechnik",
2. Jahrgang (1979), Seiten 105-109, ist ein
Empfänger als Teil eines Zwischenverstärkers für ein digitales
Datenübertragungssystem bekannt, bei dem ein pseudoternäres
Signal aus rechteckförmigen NRZ-Impulsen empfangen
wird. Der Empfänger besitzt am Eingang zur Signalformung
eine kurzgeschlossene Stichleitung und einen Entzerrerverstärker.
Ihm folgen ein Breitbandverstärker, ein
Schmitt-Trigger und ein D-Flipflop. An den Ausgang des
Breitbandverstärkers ist über einen Gleichrichter ein Taktkreis
angeschlossen. Der Schmitt-Trigger und das D-Flipflop
stellen eine Entscheidungsanordnung dar, die das Ausgangssignal
des Breitbandverstärkers einer ternären Entscheidung
unterwirft. Zu diesem Zweck besitzt der Schmitt-Trigger
zwei definierte Schwellenwerte in der Mitte zwischen den
Eingangssignalwerten 0 und +1 bzw. 0 und -1. Das von dem
Schmitt-Trigger ausgegebene Binärsignal wird mittels des D-
Flipflops in der Zeitlage regeneriert.
Aus der Druckschrift Bennett, Davey: "Data Transmission", McGraw
Hill 1965, Seiten 260-262, ist es bekannt, daß die bei
Digitalempfängern zur Aufbereitung der empfangenen Daten erforderlichen
Taktsignale aus dem empfangenen Signal abgeleitet
werden. Auch die US-PS 38 46 583 beschreibt eine für
diesen Zweck geeignete Anordnung, die von einem Frequenzteiler
Gebrauch macht.
Ein Empfänger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
ist aus der Druckschrift GB-A 9 80 728 bekannt. Bei dem bekannten
Empfänger wird das Ausgangssignal der Teilantwortschaltung
parallel in zwei als Schwellenwertschalter ausgebildete
Entscheidungsschaltungen eingegeben, von denen die
eine mit einem positiven und die andere mit einem negativen
Schwellenwert arbeitet. Die Teilantwortschaltung besteht
bei diesem Stand der Technik aus einem linearen Addierer,
dessen Eingang direkt mit dem Ausgang des Wechselstromverstärkers
verbunden ist, während sein zweiter Eingang
über eine Verzögerungsschaltung und einen Inverter mit
dem Ausgang des Wechselstromverstärkers verbunden ist. Die
Verzögerungsschaltung verzögert das Eingangssignal um die
Hälfte der Dauer eines Datenbits. Durch die Überlagerung
des unverzögerten mit dem verzögerten und negierten Signal
sind in dem Ausgangssignal des linearen Addierers außer dem
Wert Null vier verschiedene Extremwerte enthalten, nämlich
±A und ±2A, wenn A der Spitzenwert des Ausgangssignals des
Wechselstromverstärkers ist. Die Schwellenwerte der beiden
Schwellenwertdetektoren müssen nicht notwendig, sollen aber
zweckmäßig auf Werte entsprechend +A bzw. -A eingestellt
werden.
Zur Verhinderung fehlerhafter Datenerkennung werden bei dem
bekannten Empfänger Sperrsignale erzeugt, unter deren
Steuerung die binären Ausgangssignale der Schwellenwertdetektoren
als "0"-Datenbits (vom positiven Schwellenwertdetektor)
bzw. "1"-Datenbits (vom negativen Schwellenwertdetektor)
weitergegeben werden. Zur korrekten Datenbiterkennung
ist weiter erforderlich, daß jedes Burst-Signal mit
einem "1"-Datenbit beginnt.
Bei diesem Stand der Technik besteht keine Möglichkeit
festzustellen, ob das Eingangssignal des Empfängers möglicherweise
das Ergebnis einer Signalkollision der Signale
von verschiedenen Sendern ist.
Die Zeitschrift "Electronics", 6. Oktober 1982, Seiten 89-
103, beschreibt integrierte Schaltungen für den Einsatz bei
einem "Ethernet"-LAN und macht dabei einige grundsätzliche
Ausführungen über Aufbau und Wirkungsweise eines derartigen
LAN. Aus diesem Stand der Technik ist auch die Verwendung
des Manchester-Codes für die Datenübertragung bekannt. Auch
Signalkollisionen sind in dieser Druckschrift erwähnt, ohne
daß allerdings Einzelheiten darüber zu entnehmen wären, wie
eine Signalkollision festgestellt werden kann.
Die Feststellung eines Synchronisationsfehlers durch Überwachung
von Codierregelverletzungen ist aus der Druckschrift
F. P. Preparate, L. Bellato, "Error Detection and
Synchronization with Pseudoternary Codes for Date Transmission",
Alta Frequenza, Vol. VLII, Nr. 6, Juni 1973, S. 280-
285, bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Burstsignalempfänger
zu schaffen, der eine rasche und eindeutige
Feststellung einer Signalkollision auch dann ermöglicht,
wenn die miteinander kollidierenden Signale sehr niedrigen
Pegel haben.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Burstsignalempfänger,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen
kennzeichnende Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen
Burstsignalempfängers,
Fig. 2A bis 2C Impulsdiagramme von Wellenzügen, die an
verschiedenen Teilen des an Fig. 1
gezeigten Empfängers für optische
Burstsignale auftreten,
Fig. 3 ein Augenmuster (ein "Blinzelmuster") eines
Eingangssignals einer Entscheidungsschaltung,
Fig. 4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung
grundlegender Elemente der Erfindung,
Fig. 5A bis 5I, 5P, 5R und 5S Wellenformen, die an
verschiedenen Teilen der Ausführungsform
nach Fig. 4 auftreten,
Fig. 6 ein Diagramm verschiedener Codemuster, die
in dem Blockdiagramm nach Fig. 4 am Ausgang
der Teilantwortschaltung auftreten können,
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer
binären Entscheidungsschaltung 4,
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Beispiels für eine
Teilantwortschaltung 21,
Fig. 9 eine Schaltungsskizze eines weiteren
Beispiels für die Teilantwortschaltung 21,
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Beispiels für einen
Zeitsteuerungsextraktor 22,
Fig. 11 ein logisches Schaltungsdiagramm eines
Beispiels eines 1/2-Frequenzteilers 40;
Fig. 12 ist eine logische Schaltungsskizze, die ein
weiteres Beispiel des 1/2-Frequenzteilers 40
zeigt,
Fig. 13 ist eine logische Schaltungsskizze eines
weiteren Beispiels für den 1/2-
Frequenzteiler,
Fig. 14 ist ein Diagramm, das anhand eines Beispiels
zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Schaltung nach Fig. 13 Wellenformen zeigt,
die an verschiedenen Teilen dieser Schaltung
auftreten,
Fig. 15 ein Blockdiagramm spezieller Beispiele eines
Ungleichlaufmuster-Detektors und eines
Codierfehler-Verletzungsdetektors,
Fig. 16 ein logische Schaltungsskizze eines
speziellen Beispiels der Ungleichlaufmuster-
Detektors,
Fig. 17 ein Blockdiagramm, das den Hauptteil einer
Ausführungsform der Erfindung darstellt,
Fig. 18 bis 18I, 18P und 18K bis 18V Wellenzüge, die an
verchiedenen Teilen in Fig. 17 auftreten,
Fig. 19 und 20 jeweils eine Schaltungsskizze für spezielle
Beispiel eines Codierregel-Verletzungsdetektors
50′,
Fig. 21 ein Blockdiagramm eines Teils einer
modifizierten Form eines erfindungsgemäßen
Empfängers und
Fig. 22 eine graphische Darstellung, die Beispiele
von Meßwerten von Codierregelverletzungen
darstellt.
Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung sollen
zunächst die Probleme eines Burstsignalempfängers anhand
eines optischen Burstsignalempfängers erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Empfänger für optische
Burstsignale, die aus einer durch Modulation der Intensität
von Licht erhaltenen Folge von Impulsen bestehen. Ein empfangenes
optisches Burstsignal 1 wird von einem optoelektrischen
Wandler 2 in ein elektrisches Signal umgesetzt,
welches von einem Verstärker 3 verstärkt und dann in einer
Entscheidungsschaltung 4 einer Binärentscheidung unterworfen
wird, bevor es an einem Signalausgangsanschluß 5 empfangen
wird.
Fig. 2 zeigt Signalverläufe von Signalen, die an verschiedenen
Teilen der in Fig. 1 gezeigten Anordnung auftreten.
Fig. 2A zeigt das empfangene optische Burstsignal 1, Fig. 2B
zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 3 für den Fall,
daß es sich um einen Gleichstromverstärker handelt, und
Fig. 2C zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 3 für den
Fall eines Wechselstromverstärkers. Wie Fig. 2A zeigt, besitzt
das empfangene optische Burstsignal 1 keine negative
Komponente. Demzufolge entwickeln sich dann, wenn der Verstärker
3 sowohl eine Gleichstromkomponente als auch eine
Wechselstromkomponente vertärken kann, keine Schwankungen
des Gleichstrompegels des Eingangssignals der Entscheidungsschaltung
4, wie aus Fig. 2B hervorgeht. Demzufolge
erhält man einen konstanten optimalen Entscheidungspegel
der Entscheidungsschaltung 4, was durch die gestrichelte
Linie l s 1 angedeutet ist. Da der Verstärker 3 jedoch eine
große Verstärkung aufweist und in einem breiten Band arbeiten
muß, ist es in der Praxis schwierig, im Hinblick auf
Stabilität und ökonomische Herstellung einen Gleichstromverstärker
zu verwenden. Daher wird als Verstärker 3 ein
Wechselstromverstärker verwendet. In einem solchen Fall
wird, wie Fig. 2C zeigt, im Aussgangssignal des Wechselstromverstärkers
durch Ausschalten des Gleichanteils ein
Einschwingverhalten des aus dem empfangenen optischen
Burstsignal 1 umgesetzten elektrischen Signals hervorgerufen,
was dazu führt, daß der optimale Entscheidungspegel
der Entscheidungsschaltung 4 die durch eine gestrichelte
Linie l s 2 angedeuteten Schwankungen aufweist. Normalerweise
liegt der Entscheidungspegel der Entscheidungsschaltung 4
auf einem konstanten Wert fest. Wird der Entscheidungspegel
auf einen Wert eingestellt, der im eingeschwungenen Zustand
optimal ist, d. h. nahe Null, so tritt im Anfangsteil des
empfangenen optischen Burstsignals ein Entscheidungsfehler
auf, was die normale Entscheidung in diesem Teil unmöglich
macht. Der Bereich der Einschwingzeit läßt sich duch Anheben
der im unteren Frequenzbereich liegenden Eckfrequenz
des Wechselstromverstärkers 3 verkleinern. Das Anheben der
Eckfrequenz führt jedoch zu einer Wellenformverzerrung im
Ausgangssignal des Verstärkers 3 im eingeschwungenen Zustand,
wodurch das Augenmuster verschlechtert und die Empfindlichkeit
des Empfängers abträglich beeinflußt wird.
Wenn andererseits der in Fig. 1 dargestellte herkömmliche
Empfänger zwei oder mehr optische Burstsignale gleichzeitig
empfängt (d. h., eine Kollision optischer Signale erfolgt),
so tritt kein Fehler bei der Entscheidung (Umsetzung in ein
digitales Signal) des Burstsignals des höheren Pegels auf,
wenn die Pegeldifferenz zwischen den optischen Burstsignalen
einen bestimmten Wert überschreitet. Dies kann man als
Vorteil der digitalen Signalübertragung ansehen, jedoch
kann keine Information erhalten werden, die die Kollision
der optischen Signale anzeigt, und es ist nicht möglich,
das CSMA/CD-Steuerverfahren zu verwenden, welches eines der
oben erläuterten Datenpaket-Übertragungsprozeduren darstellt.
Das heißt mit anderen Worten: Wenn bei diesem Übertragungsverfahren
eine Signalkollision stattfindet, werden
beispielsweise sämtliche Lichtübertragungen von allen Sendequellen
eines Übertragungssytems gestoppt, und die Signale
werden in geeigneten unterschiedlichen Zeitintervallen
erneut gesendet. Wenn das gesendete Ausgangssignal einer
der Sendequellen jedoch einen geringen Pegel hat, so ergibt
sich der Nachteil, daß keine Signalkollision festgestellt
wird (wie es oben erwähnt wurde), und die Information von
der Sendequelle mit dem verringerten Pegel wird nicht in
dem Empfänger empfangen.
Die vorliegende Erfindung zielt ab auf einen Empfänger für
ein Burstsignal, das aus einem Manchestercode-Impulszug
besteht, der gewonnen wird durch Umsetzen jeder Stelle A (A
=0 oder A=1) eines zu übertragenden Binärcodes in einen
zweistelligen Binärcode (Paarcodes) A (oder A ), wobei
das Zeitraster des umzusetzenden Codes doppelt so lang
wie das des Manchestercodes ist, d. h., die Dauer (Zeitschlitz)
einer Stelle A des umzusetzenden Binärcodes ist
gleich der Dauer der zugehörigen zweistelligen Manchestercodes.
Erfindungsgemäß wird das empfangene Burstsignal einer
Teilantwortumsetzung (partial response conversion) "PR (1,-1)"
in einer Teilantwortschaltung unterzogen, um das
Signal in ein Wechselstromsignal, d. h., in ein Signal ohne
Gleichanteil, umzusetzen.
Fig. 3 zeigt das Augenmuster des Ausgangssignals von der
Teilantwortschaltung, gemessen nach Durchlauf eines Tiefpaßfilters
mit einer Eckfrequenz, die das 0,7fache der
Übertragungs-Taktfrequenz 2f₀ beträgt. Dieses Augenmuster
hat die Form eines sogenannten "Blinzelmusters", bei dem
Der Teil P₁ entsprechend dem früheren Bit des manchestercodierten
Paarcodes ternär ist und der Teil P₂ entsprechend
dem letzteren Bit binär ist. Die Wiedergewinnung der übertragenen
Information aus dem in Fig. 3 gezeigten Augenmuster
erfolgt dadurch, daß das Ausgangssignal der Teilantwortschaltung
mit Hilfe einer binären Entscheidungsschaltung
einer Unterscheidung unterworfen wird, und zwar unter
zeitlicher Steuerung (t D in Fig. 3) entsprechend dem letzteren
Bit des Manchester-Codepaares.
Wenn man andererseits das Ausgangssignal der Teilantwortschaltung
mit Hilfe der binären Entscheidungsschaltung, deren
Entscheidungspegel geringfügig gegenüber dem Wert Null
verschoben ist, bei der Zeit (t C in Fig. 3), die dem früheren
Bit der Manchester-Codepaare entspricht, einer Entscheidungsoperation
unterwirft, so besteht die Möglichkeit,
aus dem Ausgangssignal Anomalitäten der empfangenen optischen
Burstsignale festzustellen, d. h., eine Anomalität eines
Synchronisationsmusters und eine durch Signalkollision
verursachte Anomalität. Im Zeitpunkt t C nämlich, der dem
früheren Bit der Manchester-Codepaare entspricht, kommt es
gelegentlich zu der Situation, daß das Ausgangssignal der
Teilantwortschaltung den Pegel Null hat, wie aus Fig. 3 ersichtlich
ist. Wenn also ein Signal niedrigen Pegels mit
einem Signal eines höheren Pegels kollidiert und die kollidierenden
Signale sich in dem Null-Pegel-Bereich überlappen,
so wird der Pegel in großem Umfang beeinflußt und
übersteigt leicht den geringfügig gegenüber dem Null-Pegel
verschobenen Entscheidungspegel, was zu einer Codierregelverletzung
des Entscheidungs-Ausgangssignals von diesem
Teil führt. Durch Überwachen einer Codierregelverletzung
(CRV) eines Codezugs, der aus den Entscheidungs-Ausgangswerten
des dem ternären Augenmuster entsprechenden Teils
sowie den Entscheidungs-Ausgangswerten der den benachbarten
Binär-Augenmustern entsprechenden Teile besteht, läßt sich
eine Anomalität in dem Synchronisationsmuster sowie eine
Signalkollision feststellen.
Aus der obigen Beschreibung ersieht man, daß es eine Voraussetzung
des erfindungsgemäßen Empfängers ist, daß senderseitig
die Übertragungsdaten in einen Manchestercode umgesetzt
werden und die Leistung eines Trägers, wie z. B. einer
optischen oder elektromagnetischen Welle moduliert und
als Burstsignal übertragen wird.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein optisches Nachrichtenübertragungssystem.
Ein Übertragungssignal A, das aus einem
Vorsatz PRE und einem Datenteil DATA (siehe Fig. 5A) besteht,
wird auf einen Daten-Eingang 11 eines optischen
Burstsignalsenders 10 gegeben und einem Manchestercode-Umsetzer
14 zugeführt. Ein mit dem Übertragungssignal A synchronisiertes
Zeitsteuersignal (f₀) wird von einem Takt-
Eingang 12 an den Manchestercode-Umsetzer 14 gelegt. Der
Umsetzer 14 gibt ein Ausgangssignal "10" bei einer Eingabe
von '0' und ein Ausgangssignal "01" bei einer Eingabe von
'1' ab, was der in Fig. 6 dargestellten Manchestercode-Umsetzregel
entspricht. Wenn in einem Zeitpunkt t₁ ein Eingangssignal
B an dem Freigabesignal-Eingang 13 auf hohen
Pegel geht, wie in Fig. 5B gezeigt ist, wird von dem Ausgang
C des Manchestercode-Umsetzers 14 (Fig. 5C) eine
burstsignalähnliche Impulsfolge abgegeben, solange das Eingangssignal
B einen hohen Pegel hat. Durch das burstähnliche
Signal wird in einem elektrooptischen Wandler 15 ein
optisches Signal leistungsmoduliert, um ein optisches
Burstsignal 6 zu erhalten, das von dem optischen Burstsignalsender
10 gesendet wird.
Mit Hilfe eines optoelektrischen Wandlers 2 eines Empfängers
20 für optische Burstsignale wird das optische Burstsignal
6 in ein elektrisches Signal umgesetzt. Das elektrische
Signal wird in einer Teilanwortschaltung 21 in ein
Wechselstromsignal D ohne Gleichanteil umgesetzt, wie es in
Fig. 5D dargestellt ist. Die auf das Signal D einwirkende
Bandbegrenzung entsteht in dem optoelektrischen Wandler 2
und einem Wechselstromverstärker, der dazu in Kaskade geschaltet
ist, obschon er in der Zeichnung nicht dargestellt
ist. Die Teilantwortschaltung 21 führt das durch, was als
eine PR(1, -1)-Umsetzung bezeichnet wird, bei der manchestercodierte
Eingangssignale "1" und "0" in eine Folge von
Ausgangswerten "1, -1" bzw. "0, 0" umgesetzt werden. Jeder
der so erhaltenen beiden Ausgangswerte wird mit dem benachbarten
Ausgangswert derart überlappt, daß der zweite Wert
des vorhergehenden Ausgangssignals dem ersten Wert des folgenden
Ausgangssignal überlagert wird. Die Teilantwortschaltung
21 kann als Analogschaltung ausgebildet sein, die
die Funktion besitzt, ein in seiner Polarität umgekehrtes
und um ein Bit verzögertes Eingangssignal des eingegebenen
Manchestercodes und ein unverzögertes Eingangssignal aufzusummieren.
Die Schaltung hat eine Art Filterkennlinie, um
Gleichstromkomponenten auszuschalten. Mit einem derartigen
Schaltungsaufbau werden die beiden Eingangssignale "1" und
"0" in "1, -1" bzw. "0, 0" umgesetzt, da jedoch der zweite
Wert "-1" des vorhergehenden und der erste Wert "0" des
letzteren einander überlagert werden, ergibt sich als resultierendes
Ausgangssignal "1, -1, 0". Im Fall kontinuierlicher
Daten hängt der erste Wert des früher umgesetzten
Ausgangssignals von dem unmittelbar vorausgehenden Wert ab.
Bezeichnet man den von dem vorausgehenden Wert abhängigen
Wert mit "X", eine positive Ausgangsamplitude mit "+" und
eine negative Amplitude mit "-", so wird ein Zug von Manchestercodes
"1010" durch die Teilantwortschaltung 21 umgesetzt
in "X-+-", wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die entsprechende
Ausgangswellenform ist in der horizontalen Zeile
der in Fig. 6 gezeigten Eingangsmuster der Entscheidungsschaltung
4 dargestellt.
Wie oben beschrieben wurde, handelt es sich bei der Teilantwortumsetzung
um eine Art von bipolarer Umsetzung.
Selbst wenn das der Teilantwortumsetzung unterworfene Signal
von dem Wechselstromverstärker 3′ in Fig. 4 verstärkt
wird, wird, da das Signal keine Gleichstromkomponente enthält,
keine Schwankung des optimalen Entscheidungspegels
(wie in Fig. 2C gezeigt ist) eintreten, so daß ein sehr
schnelles Ansprechen auf den Burst möglich ist. Das verstärkte
Ausgangssignal D des Wechselstromverstärkers 3′
wird an die Entscheidungsschaltung 4 und einen Zeitsteuerungsextraktor
22 gelegt. Der Zeitsteuerungsextraktor 22
extrahiert ein Taktsignal G (Fig. 5G), das eine Frequenz
2f₀ hat, die doppelt so hoch ist wie die Frequenz f₀ des
Informationsübertragungs-Taktsingals. Das Taktsignal G wird
auf einen 1/2-Frequenzteiler 40 gegeben, der einen Phasenumkehr-
Eingangsanschluß 41 aufweist, und es wird an
einen Trägerdetektor 23 gelegt, der als Empfangsdetektor
dient.
Gemäß Fig. 4 stellt der Trägerdetektor 23 einen Träger aufgrund
des Vorhandenseins der Komponente der Frequenz 2f₀ in
dem Eingangssignal fest, d. h., er stellt die Eingabe von
Signalen in den Burstsignalempfänger 20 für optische Burstsignale
fest. Das dieser Feststellung entsprechende Ausgangssignal
H des Trägerdetektors 23 steigt praktisch
gleichzeitig mit dem ersten Impuls des Taktsingals G an
(siehe Fig. 5H), und es wird an ein Monoflop 24 gelegt.
Demzufolge erzeugt das Monoflop 24 ein Ausgangssignal I mit
hohem Pegel innerhalb einer festen Zeitdauer T₁. Das Ausgangssignal
I (Fig. 5I) wird auf ein UND-Glied 25 gegeben,
um dieses für den Zeitraum T₁ zu öffnen.
Andererseits wird das Ausgangssignal des Wechselstromverstärkers
3′ von der binären Entscheidungsschaltung 4 beim
Ansteigen des Zeitsteuersignals P (siehe Fig. 5P) vom 1/2-
Frequenzteiler 40 beurteilt. Das Zeitsteuersignal P hat die
gleiche Frequenz f₀ wie der Informationsübertragungstakt.
Der interne logische Zustand des 1/2-Frequenzteilers 40,
der mit seinem Betrieb nach Ankunft eines Signals an dem
Empfänger beginnt, bestimmt sich nach Maßgabe der Wahrscheinlichkeit,
so daß es von der Wahrscheinlichkeit abhängt,
ob das Ausgangssignal P Null-Phase oder f-Phase aufweist.
Es sei angenommen, die Anfangsphase des Zeitsteuersignals
P im Zeitpunkt der Beurteilung der ersten Daten entspreche
der Darstellung in Fig. 5P. Das durch Beurteilung
des Ausgangssignals D des Wechselstromverstärker 3′ mit dem
Signal P in der Entscheidungsschaltung 4 gewonnene Signal
sei mit R bezeichnet. Dieses Entscheidungs-Ausgangssignal R
(Fig. 5R) ist ein NRZ-Code (ein Code ohne Rückkehr zu Null)
und wird an den Empfangssignal-Ausgangsanschluß 5 sowie an
einen Ungleichlauf-Detektor 50 gegeben. Wenn der Entscheidungspegel
(Schwellenwert) und der Quantisierungsfehler der
Entscheidungsschaltung 4 l s 3 bzw. ε/2 sind, so wird das
Eingangssignal der Entscheidungsschaltung 4, dessen Pegel
kleiner als (l s 3+½ε) und größer als (l s 3-½ε) ist,
nicht immer korrekt eingestuft. Daher wird der Entscheidungspegel
l s 3 der Entscheidungsschaltung 4 so gewählt, daß
sein Wert größer als +½ε oder kleiner als -½ε ist,
jedoch nahe bei Null liegt. Fig. 5 zeigt ein Beispiel, gemäß
dem der Schwellenpegel der Entscheidungsschaltung 4 so
gewählt ist, daß er auf der +-Seite liegt. Der Schwellenpegel
l s 3 ist in dem Signal durch eine gestrichelte Linie
dargestellt.
Der Ungleichlauf-Detektor 50 tastet das Entscheidungs-Ausgangssignal
R an den Vorderflanken des Zeitsteuersignals P
ab, und wenn in diesem Fall ein spezielles Synchronmuster
wie beispielsweise abwechselnde Pegel von "0" und "1" in
dem Vorsatz PRE in Fig. 5A in dem Ausgangssignal R der Entscheidungsschaltung
4 nicht enthalten ist, so erzeugt der
Detektor 50 ein Ausgangssignal (Detektorsignal) S (Fig. 5S).
In dem Beispiel nach Fig. 5 wird das Ausgangssignal S
zu den Zeitpunkten t₃, t₄ und t₅ erzeugt. Das Ausgangssignal
S wird an das UND-Glied 25 gelegt, welche durch das
Signal I geöffnet wurde, und das Ausgangssignal U des UND-
Gliedes wird an den Phasenumkehreingang 41 des 1/2-Frequenzteilers
40 gelegt, wodurch das Zeitsteuersignal P in seiner
Phase umgekehrt wird, damit die Entscheidungsschaltung 4
das ihm zugeführte Eingangssignal unter zeitlicher Steuerung
entsprechend dem letzteren Bit der Manchester-Codepaare
beurteilt, d. h. zu jeweils Zeitpunkten des binären Abschnitts
P₂ des Augenmustern nach Fig. 3. Das Ausgangssignal
S nach Ablauf des Zeitraums T₁ kann wegen des Signals I
nicht das UND-Glied 25 passieren. Nachdem also die Synchronisation
einmal hergestellt ist, wird die Synchronisation
nicht wieder zerstört. Der Zeitraum T₁ wird gleich
oder kleiner gewählt als der Zeitraum des Vorsatzes PRE,
der am Anfang eines Übertragungssignals zugefügt wird, um
für eine ordnungsgemäße Burstübertragung eine Synchronisation
zu schaffen.
Als nächstes sollen spezielle Beispiele für den Aufbau der
binären Einscheidungsschaltung 4, der Teilantwortschaltung
21, der Zeitsteuerungsextraktors 22, des Trägerdetektors
23, des mit dem Phasenumkehreingang 41 ausgestatteten 1/2-
Frequenzteilers (Taktgenerators) 40 und des Ungleichlaufmuster-
Detektors 50 gegeben werden.
Beispielsweise wird in der in Fig. 7 dargestellten binären
Entscheidungsschaltung 4 das Ausgangssignal des Wechselstromverstärkers
3′ von einem Anschluß 61 an den nichtinvertierenden
Eingang eines Vergleichers 62 gelegt, während
der Schwellenpegel l s 3 über einen Anschluß 63 an den invertierenden
Eingang des Vergleichers 62 gelegt wird. Das Vergleichsergebnis
des Vergleichers 62 wird an den Dateneingang
D eines Flipflops 64 gelegt. Das von dem 1/2-Frequenzteiler
40 kommende Zeitsteuersignal P gelangt über einen
Anschluß 65 an den Taktanschluß CK des Flipflops 64, so daß
das Ausgangssignal des Vergleichers 62 mit der Vorderflanke
des Zeitsteuersignals in das Flipflop 64 eingegeben wird.
Das Ausgangssignal des Flipflop 64 gelangt als Entscheidungs-
Ausgangssignal an einen Anschluß 66.
Die Teilantwortschaltung 21 hat z. B. den in Fig. 8 gezeigten
Aufbau, bei dem ein der Teilanwortumsetzung zu unterziehendes
Eingangssignal von einem Anschluß 67 an den
nicht-invertierenden Eingang einer Differentialschaltung
68 und an eine Verzögerungsschaltung 69 gelegt wird. Die
Verzögerungsschaltung 69 verzögert das ihr zugeführte Eingangssignal
um eine Taktperiode ½f₀ des Manchestercodes
und liefert das verzögerte Ausgangssignal an den invertierenden
Eingang der Differentialschaltung 68, von der eine
Teilanwort PR (1, -1) an einen Anschluß 71 gegeben wird.
Die Teilantwortschaltung 21 kann auch den in Fig. 9 gezeigten
Aufbau haben. Das Eingangssignal vom Anschluß 67 wird
an eine Emitterfolgerschaltung 72 gegeben, deren Ausgangssignal
über einen Widerstand 73 auf eine Emitterfolgerschaltung
74 gegeben wird. Der Verbindungspunkt zwischen
dem Widerstand 73 und der Emitterfolgeschaltung 74 ist
über ein Koaxialkabel 75 auf Masse gelegt, die Masseseite
des Koaxialkabels 75 besitzt eine Verbindung zwischen dem
Innenleiter und dem Außenleiter. Die Impedanz, gesehen von
dem Koaxialkabel 75 Richtung der Verbindung des Widerstands
73 mit der Emitterfolgerschaltung 74, wird so groß gemacht
wie die charakteristische Impedanz des Koaxialkabels 75.
Die Länge des Koaxialkabels 75 wird so gewählt, daß die in
ihr herrschende Fortpflanzungszeit ¼f₀ betragen kann.
Demzufolge wird das Ausgangssignal der Emitterfolgerschaltung
72 zu der Emitterfolgerschaltung 74 und dem Koaxialkabel
75 verzweigt. Das in das Koaxialkabel 75 abgezweigte
Signal wird am masseseitigen Ende reflektiert und gleichzeitig
in seiner Polarität umgekehrt, so daß es nach Verstreichen
einer Zeit von ½f₀ dem von der Emitterfolgerschaltung
72 kommenden Signal überlagert wird und an die
Emitterfolgerschaltung 74 gelangt. Das von der Emitterfolgerschaltung
74 abgegebene Teilantwort-Umsetzungssignal
wird an den Anschluß 71 gegeben.
Es können auch noch verschiedene andere Teilantwortschaltungen
verwendet werden.
Als Zeitsteuerungsextraktor 22 läßt sich ein Differential-
Vollweggleichrichter (oder Differenz-Vollweggleichrichter)
verwenden. Wie Fig. 10 zeigt, wird das vom Anschluß 76 kommende
Eingangssignal D von einer Differential- (oder Differenz-)-
Schaltung 77 differenziert (oder einer Differenzbildung
unterworfen), und das Ausgangssignal E der Schaltung
77 erhält die in Fig. 5E dargestellte Gestalt. Das Signal E
wird von einem Vollweggleichrichter 78 vollweggleichgerichtet,
so daß das Signal F erhalten wird, dessen Grundfrequenz
2f₀ ist, also doppelt so groß ist wie die Frequenz
f₀ des Informationsübertragungstakts, wie man aus Fig. 5F
ersieht. Das auf diese Weise erhaltene Signal F wird sequentiell
auf eine Schwingkreisschaltung 79 gegeben, die
auf die Frequenz 2f₀ abgestimmt ist, sowie auf eine Amplitudenbegrenzer
81, so daß am Anschluß 82 das in Fig. 5G gezeigte
Signal G erscheint. Da keine nennenswerte Differenz
zwischen den Leistungsspektren des Manchestercodes vor und
nach der Teilantwortumsetzung vorhanden ist, selbst wenn
das Eingangssignal des Zeitsteuerungsextraktors 22 vom Ausgang
des optoelektrischen Wandlers 2 abgeleitet wird, wird
die Zeitsteuerungs-Extraktionskennlinie nicht spürbar abträglich
beeinflußt. In diesem Fall kann man dem Differenzier-
oder Differenzbildungsvorgang fortlassen. Verwendet
man einen amplitudenbegrenzenden Verstärker wie den
Wechselstromverstärker 3′, so daß der dynamische Bereich
der Entscheidungsschaltung 4 klein gehalten werden kann, so
unterliegt das Leistungsspektrum des Ausgangssignals des
amplitudenbegrenzenden Verstärkers beträchtlichen Schwankungen
aufgrund seiner nicht-linearen Kennlinie, und wenn
dieses Ausgangssignal als Eingangssignal für den Zeitsteuerungsextraktor
22 verwendet wird, verschlechtert sich die
Zeitsteuerungs-Extraktionskennlinie. Verwendet man also den
amplitudenbegrenzenden Verstärker, so sollte das Eingangssignal
des Zeitsteuerungsextraktors 22 von der dem amplitudenbegrenzenden
Verstärker vorausgehenden Stufe abgenommen
werden.
Als Trägerdetektor 23 kann man einen neutriggerbaren monostabilen
Multivibrator (Monoflop) verwenden, der Impulse
mit einer Breite von etwas mehr als 1/f₀ abgibt, oder man
kann eine Anordnung verwenden, die das Taktsignal G gleichrichtet
und glättet und mit dem geglätteten Ausgangssignal
einen Schmitt-Trigger aktiviert. Andererseits kann man das
Taktsignal G und ein durch Verschieben des Signals G um
½f₀ verschobenes Signal einer EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung
unterziehen. In manchen Fällen ist eine Anordnung vorzuziehen,
die als Eingangssignal für den Trägerdetektor 23 das
Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung 4, des optoelektrischen
Wandlers 2 oder des Wechselstromverstärkers 3′
verwendet.
Für den 1/2-Frequenzteiler 40, der mit dem Phasenumkehranschluß
41 ausgestattet ist, kommen die folgenden drei
Schaltungen in Betracht:
- (1) Eine Schaltung, in der ein Taktsignal mit richtiger Phase von dem Phasenumkehrsignal U aus den ½-frequenz-geteilten Takt-Ausgangssignalen mit Null- oder π-Phase ausgewählt wird.
- (2) Wie in Fig. 11 gezeigt ist, wird einer der Impulse des Eingangs-Taktsignals G vom Anschluß 42 durch ein Sperrgatter 83 synchron mit der Eingabe des Phasenumkehrsignals U am Anschluß 41 beseitigt, und das Ausgangssignal des Sperrgatters 83 wird von einem T-Flipflop 44 auf die halbe Eingangsfrequenz heruntergeteilt.
- (3) Wie in Fig. 12 gezeigt ist, werden das Eingangs- Taktsignal G und das Phasenumkehrsignal U (dessen Impulsbreite doppelt so groß ist wie die des Taktsignals G ) von einem ODER-Glied 84 synchron mit der Eingabe des Phasenumkehrsignals U einer ODER-Verknüpfung unterworfen, um zwei Taktimpulse des Taktsignals G in einen einzigen breiten Takt umzusetzen, und das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 84 wird auf das T-Flipflop 44 gegeben.
Fig. 13 zeigt die Schaltung gemäß (1). Das Taktsignal G
wird über den Anschluß 42 an den 1/2-Frequenzteiler 44 gegeben,
der durch ein T-Flipflop gebildet ist. Ein Ausgangssignal
J des Flipflops 44 hat die gleiche Frequenz f₀ wie
der Infromationsübertragungstakt und wird an ein UND-Glied
45 sowie an ein EXKLUSIV-ODER-(EXOR-)Glied 46 gelegt. Das
andere Ausgangssignal K des Flipflops 44 hat die gleiche
Frequenz wie das Ausgangssignal J, demgegenüber jedoch eine
um π verschobene Phase, und das Signal wird an ein UND-
Glied 47 gelegt. Das Ausgangssignal L des UND-Gliedes 45 gelangt
an einen Setzeingang S eines RS-Flipflops 48, und das
Ausgangssignal M des UND-Gliedes 47 gelangt an einen Rücksetzeingang
R des RS-Flipflops 48. Das am Ausgang Q erscheinende
Signal N des RS-Flipflops 48 wird an einen Eingang
des EXOR-Glieds 46 gegeben, und zwar an einen solchen
Eingang, an den nicht das Signal J gelangt. Das Phasenumkehrsignal
U wird an die UND-Glieder 45 und 47 gegeben.
Der interne logische Zustand des 1/2-Frequenzteilers 40, in
welchem dieser seinen Betrieb nach Ankunft eines Burstsignals
an dem Empfänger 20 beginnt, bestimmt sich aus der
Wahrscheinlichkeit heraus, und im Fall der Schaltung nach
Fig. 13 gibt es vier mögliche Fälle, die in Fig. 14 dargestellt
sind: Im ersten Fall ist das Signal P in Phase (0-
Phase) mit dem Signal J, und es ist synchron mit den binären
Abschnitten P₂ des Ausgangssignals D (Fig. 5D) des
Wechelstromverstärkers 3′; im zweiten Fall ist das Signal
P außer Phase (π-Phase) mit dem Signal J und ist nicht synchron
mit den binären Abschnitten P₂ des Signals D; im
dritten Fall ist das Signal P außer Phase (π-Phase) mit dem
Signal J und ist synchron mit den Binärabschnitten P₂ des
Signals D; und im vierten Fall ist das Signal P in Phase
mit dem Signal J und ist nicht synchron mit den Binärabschnitten
P₂ des Signals D. In dem zweiten Fall, in dem das
Signal P nicht synchron mit den binären Abschnitten P₂ des
Signals D während des Zeitpunktes t₁ ist, stellt der Ungleichlauf-
Detektor 50 den Ungleichlauf nach dem Ansteigen
des Signals P fest, und das Phasenumkehrsignal U wird erzeugt,
das als Rücksetzsignal über das UND-Glied 47 dem
Eingang M zugeführt wird, um das Flipflop 48 zurückzusetzen.
Als Ergebnis nimmt das Signal N am Q-Ausgang des
Flipflops 48 einen niedrigen Pegel zum Invertieren des Signals
P an, so daß das Signal P in Synchronisation mit den
Binärabschnitten P₂ des Signals D gezogen wird. In dem
vierten Fall wird ebenfalls das Phasenumkehrsignal U nach
dem Ansteigen des Signals P erzeugt und als Setzsignal L
über das UND-Glied 45 an das Flipflop 48 gelegt, damit das
Signal N am Q-Ausgang hohen Pegel annimmt und dadurch das
Signal P invertiert oder umkehrt, um die Synchronisation zu
erreichen. In dem ersten und dritten Fall, in denen das
Signal J vom logischen Anfangszustand an, in welchem der
1/2-Frequenzteiler 40 zu arbeiten beginnt, mit den binären
Abschnitten P₂ synchron ist, wird das Signal U nicht erzeugt,
und es erfolgt keine Phasenumkehr.
Der Ungleichlauf-Detektor 50 kann durch ein Schieberegister
51, einen Decodierer 52 zum Decodieren des Inhalts des
Schieberegisters 51 und ein Flipflop 53 zur Wellenformung
eines Synchronfehler- oder Detektorsignals S des Detektors
50 und zum Erzielen einer Synchronisation zwischen dem Signal
S und dem Zeitsteuersignal P gebildet sein, wie in Fig. 15
gezeigt ist. In dem in Fig. 5A gezeigten Beispiel wird,
weil der Vorsatz PRE, in welchem der Zustand "0" und der
Zustand "1" miteinander zur Bildung eines Synchronmusters
abwechseln, ein Code "11" oder "00" von dem Decodierer 52
festgestellt, und dieser Code ist repräsentativ für eine
Anomalität des Synchronmusters. Fig. 16 zeigt ein spezielles
Beispiel des Ungleichlauf-Detektors 50 zur Verwendung
in einem solchen Fall. Das Schieberegister 51 ist ein Zwei-
Bit-Schieberegister, und der Decodierer 52 setzt sich aus
einem UND-Glied 57, einem NOR-Glied 58, welche beide die
Ausgangssignale des zweistufigen Schieberegisters 51 empfangen,
und einem ODER-Glied 59, das die Ausgangssignale
der Gatter 57 und 58 empfängt, zusammen. Das einen Synchronfehler
kennzeichnende Anomalitätsmuster des Codes "11"
wird von dem UND-Glied 57 festgestellt, und das Anomalitätsmuster
entsprechend dem Code "00" wird durch das NOR-
Glied 58 ermittelt. Als Decodierer 52 kann auch eine als
Decodierer ausgelegte integrierte Schaltung verwendet
werden. Nach Phasenumkehr durch das Detektorsignal S ist
das Zeitsteuersignal P stets synchron mit den binären Abschnitten
P₂, welche die letztere Hälfte des in Fig. 3 dargestellten
"Blinzelmusters" bilden, und die übertragene Information
läßt sich dadurch erhalten, daß die binären Abschnitte
P₂ einem binären Unterscheidungsvorgang unterworfen
werden. Auf diese Weise läßt sich eine Verschlechterung
der Entscheidung reduzieren, und die Entscheidungsschaltung
4 kann eine einfache Binärpegel-Entscheidungsschaltung
sein.
Während in dem Beispiel nach Fig. 4 das UND-Glied 25 an den
Ausgang des Ungleichlauf-Detektors 50 angeschlossen ist,
kan das UND-Glied 25 auch an die Eingangsseite des Detektors
50 angeschlossen werden, damit die UND-Verknüpfung der
Signale R und I gebildet und das UND-verknüpfte Ausgangssignal
an den Detektor 50 gelegt wird.
Fig. 17 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
die an den Wechselstromverstärker 3′ des Empfängers nach
Fig. 4 anschließenden Stufen modifiziert sind, um den
Burstsignalempfänger mit einer Funktion zum Feststellen einer
Kollision optischer Burstsignale auszustatten. Teile,
die den in Fig. 4 gezeigten Teilen entsprechen, tragen entsprechende
Bezugszeichen. Die Anordnung des optoelektrischen
Wandlers, des Teilantwortumsetzers und des Wechselstromverstärkers
entspricht der Anordnung nach Fig. 4, so
daß diese Teile in Fig. 17 fortgelassen sind. Fig. 18 zeigt
Beispiele vom Wellenformen, die an verschiedenen Teilen in
Fig. 17 auftreten, wobei die den in Fig. 5 dargestellten
Teilen entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszahlen und
-zeichen versehen sind. Es seien Ausgangssignale des Wechselstromverstärkers
3′ für den Fall angenommen, daß optische
Burstsignale den Burstsignalempfänger 20 von zwei Knoten
mit geringer zeitlicher Differenz erreicht haben (entspricht
einer Kollision zwischen optischen Signalen), wobei
diese Signale durch D₁ und D₂ in Fig. 18 dargestellt sind.
Das Eingangssignal am Anschluß 27 in Fig. 17 entspricht
also D₁+D₂. Dieses Eingangssignal wird an die Entscheidungsschaltung
4 und an den Zeitsteuerungsextraktor 22 gelegt.
Letzterer gibt das Taktsignal G mit der Frequenz 2f₀
ab, die doppelt so groß wie die Frequenz des Informationsübertragungstaktes,
wie es oben erläutert wurde. Das
Taktsignal G wird an den mit dem Phasenumkehrsignalanschluß
41 ausgestatteten 1/2-Frequenzteiler 40, den Trägerdetektor
23, die Entscheidungsschaltung 4 und einen Signalkollisions-
bzw. Codierregel-Verletzungsdetektor 50′ gelegt.
Der Trägerdetektor 23 ermittelt den Träger (oder das Eingangssignal
des Burstsignalempfängers) nach Maßgabe des
Vorhandenseins des Taktsignals G der Frequenz 2f₀. Das Ausgangssignal
H des Detektors steigt etwa gleichzeitig mit
dem ersten Impuls des Taktsignals G an, wie in den Fig. 18G
und 18H gezeigt ist, und das Ausgangssignal H wird an das
Monoflop 24 gelegt. Demzufolge gibt das Monoflop 24 das
Ausgangssignal I hohen Pegels während eines festen Zeitraums
T₁ ab, und das Signal I wird an das UND-Glied 25 gelegt,
um es zu öffnen, so daß der Phasen-Ziehvorgang möglich
ist. Die Entscheidungsschaltung 4 beurteilt das Eingangssignal
D₁+D₂ im Zeitpunkt des Ansteigens des Taktsignals
G der Frequenz 2f₀. In dem Beispiel nach Fig. 18
ist der Entscheidungspegel l s 3 der Entscheidungsschaltung 4
auf einen Wert -Δ eingestellt, der sehr nahe bei Null, jedoch
um mehr als -½ε von Null entfernt ist (siehe Fig. 3).
Das Entscheidungs-Ausgangssignal R wird an ein als
zweite Entscheidungsschaltung fungierendes Flipflop 28 sowie
an den Codierregel-Verletzungsdetektor 50′ gelegt. Der Codierregel-
Verletzungsdetektor 50′ tastet das Entscheidungs-
Ausgangssignal R beim Ansteigen des Taktsignals G ab, und
wenn eine Codierregelverletzung festgestellt wird, gibt er
das Detektorsignal S ab. Diese Codierregelverletzung tritt
bei einem Synchronfehler des Informationsübertragungstakts
(f₀) oder bei einer Kollision empfangener Signale ein, und
im Beispiel nach Fig. 18 geschieht dies zu den Zeitpunkten
t₃, t₄, . . . Das Detektorsignal S muß mit dem Zeitsteuersignal
P synchronisiert sein, wie aus Fig. 18 hervorgeht.
Folglich werden die Signale S und P von einem UND-Glied 29
UND-verknüpft, und an dem Ausgangsanschluß 30 für eine Codierregelverletzung
wird ein Signal T abgeleitet. Bei der
obigen Erläuterung kann man davon ausgehen, daß der 1/2-
Frequenzteiler 40 beispielsweise ein rücksetzbares T-
Flipflop mit einem Rücksetzanschluß als Phasenumkehranschluß
und mit einem Triggeranschluß zum Empfangen eines
Taktsignals G ist.
Das Signal T wird ebenfalls an das UND-Glied 25 gelegt.
Durch das innerhalb des Zeitraums T₁ durch das Signal I geöffnete
UND-Glied 25 wird das Signal T zu dem Signal U, das
an den Phasenumkehranschluß 41 des Frequenzteilers 40 gegeben
wirtd, wo es die Phase des Signals P umkehrt und eine
Phasen-Ziehoperation durchführt. Der Zeitraum T₁ wird
gleich oder größer gewählt als die Zeitdauer des Vorsatzes
PRE [dieser Vorsatz entspricht hier einem Muster von abwechselnden
Werten "0" und "1" (siehe Fig. 18A) ], der an den
Anfang eines Übertragungssignals gestellt wird, um eine
Synchronisation der ordnungsgemäßen Burstübertragung zu erhalten.
Das Entscheidungs-Ausgangssignal R der Entscheidungsschaltung
4 wird von dem Zeitsteuersignal P in dem
Flipflop 28 einer Beurteilung unterworfen, und an dem Empfangssignal-
Ausgangsanschluß 5 wird ein regeneriertes Datensignal
V in Form eines NRZ-Codes bereitgestellt. Durch
UND-Verknüpfung der Signale R und P mit Hilfe eines UND-
Gliedes anstelle des Flipflops 28 läßt sich ein RZ-Ausgangssignal
als regeneriertes Datensignal erhalten. Die spezielle
Ausgestaltung des Zeitsteuerungsextraktors 22, des
Trägerdetektors 23 und des 1/2-Frequenzteilers 40, der mit
dem Phasenumkehranschluß 41 ausgestattet ist, entspricht
genau der in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen, so daß
eine nochmalige Beschreibung nicht notwendig ist. Die vorliegende
Ausführungsform unterscheidet sich von dem Empfänger
nach Fig. 4 lediglich dadurch, daß die Entscheidungsschaltung
4 die Entscheidung unter zeitlicher Steuerung des
Taktsignals G und nicht unter Steuerung des Zeitsteuersignals
P durchführt. Der Codierregel-Verletzungsdetektor 50′
kann ebenfalls durch das Schieberegister 51, den Decodierer
52 und das Flipflop 53 gebildet sein, welches die Wellenform
des CRV-Ausgangssignals (CRV=Codierregelverletzung)
formt und dieses Signal mit dem Zeitsteuersignal synchronisiert,
wie aus Fig. 15 ersichtlich ist. In diesem Fall jedoch
wird der Schiebetakt für das Schieberegister 51 durch
das Taktsignal G erzeugt.
Fig. 19 zeigt ein spezielles Beispiel des Codierregel-Verletzungsdetektors
50′. In das Schieberegister 51 werden die
Entscheidungswerte R des mit einer Frequenz von 2f₀ beurteilten
Eingangssignals nach Maßgabe des Taktsignals G eingegeben,
und das Schieberegister speichert jeweils 3 aufeinanderfolgende
Entscheidungswerte R. Von acht möglichen
Kombinationen der drei in den jeweiligen Stufen des dreistufigen
Schieberegisters 51 enthaltenen Entscheidungswerte,
gibt es gemäß Fig. 6 vier Kombinationen, die mit der
Codierregel übereinstimmen, während die verbleibenden vier
Kombinationen die Codierregel verletzen. Fig. 6 zeigt zwei
Arten dieser Kombinationen für den Fall, daß der Entscheidungspegel
der Entscheidungsschaltung 4 von dem Null-Pegel
um +Δ oder -Δ abweicht (siehe Fig. 3). Das heißt: Verwendet
man den Entscheidungspegel -Δ, so kann kein Muster vorkommen,
in welchem in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Bits
der insgesamt drei Bits nur Nullen auftreten oder sämtliche
drei Bits den Wert 1 haben. Wird als Entscheidungspegel der
Wert +Δ verwendet, so kann es kein Muster geben, in welchem
zwei oder mehr aufeinanderfolgende Bits den Wert 1 oder
sämtliche drei Bits den Wert Null haben. In anderen Worten:
In beiden Fällen verstoßen diejenigen der Drei-Bit-Muster,
die durch Verändern des zweiten Bits der insgesamt drei der
Codierregel entsprechenden Bits erhalten werden, ausnahmslos
gegen die Codierregel. Das Beispiel nach Fig. 18 und 19
zeigt den Fall, daß der Entscheidungspegel der Entscheidungsschaltung
4 den Wert -Δ hat. In Fig. 19 ist der Codierregel-
Verletzungsdetektor 50′ durch logische Schaltkreise
gebildet, durch die das Detektorsignal S erzeugt
wird, wenn festgestellt wird, daß der drei Bits umfassende
Inhalt des Schieberegisters 51 "000", "001" oder "111" ist.
Das UND-Glied 57 empfängt die Ausgangssignale der drei Stufen
des Schieberegisters 51, um den Zustand "111" zu erfassen.
Das NOR-Glied 58 empfängt die Ausgangssignale der
zweiten und dritten Stufe des Schieberegisters 51, um
den Zustand "00X" festzustellen, wobei X entweder eine "1"
oder eine "0" sein kann. In dem Beispiel nach Fig. 18 wird
das drei Bits umfassende Eingabemuster von Entscheidungswerten
R des Codierregel-Verletzungsdetektors 50′ "111" in
den Zeitpunkten t₃ und t₄, und es stimmt mit dem Muster der
in Fig. 6 gezeigten Codierregelverletzung überein, so daß
der Detektor 50′ das Detektorsignal S abgibt. Das in den
Detektor 50′ in den Zeitpunkten t₅ und t₆ eingegebene Muster
ist z. B. "001". Auch dies ist eine Verletzung der Codierregel,
und jedesmal wird das Signal S erzeugt. Durch
Bilden der UND-Verknüpfung von P und S mit Hilfe des UND-
Glieds 29 wird das Codierregel-Verletzungssignal T in den
Zeitpunkten t₃, t₅, t₆, t₇ und t₈ erzeugt.
Der in Fig. 19 dargestellte Codierregel-Verletzungsdetektor
50′ stellt nicht eine solche Verletzung der Codierregel
fest, gemäß die drei in das Schieberegister 51 eingegebenen
Bits den Wert "100" annehmen. Der Zweck dieser
Maßnahme besteht darin, eine Kollision mit hoher Zuverlässigkeit
festzustellen. Das eine Codierregelverletzung darstellende
Drei-Bit-Muster "100" kann nämlich nur in Verbindung
mit einem übertragenen Informationsmuster "1 0" auftreten,
wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das Eingangssignal D der
Entscheidungsschaltung 4 in diesem Fall ist "X+0-" gemäß
Fig. 6, weil jedoch die "0" in der Teilantwortschaltung 21
durch Überlagerung von "1" und "-1" erzeugt wurde, kann der
sich ergebende Analogpegel des Signals "0" der Teilantwortschaltung
21 kleiner sein als der Entscheidungspegel -Δ,
und zwar aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung, die sich
durch Ungenauigkeiten bei der Teilantwortumsetzung und
durch die Summierung von Rauschen ergibt, welches die Signale
"1" und "-1" begleitet. In diesem Fall wird das Ausgangssignal
"0" von der Teilantwortschaltung 21 mittels der
Entscheidungsschaltung 4 als logisch "0" eingestuft, was
ein Fehler ist, denn bei Zugrundelegung des Entscheidungspegels
-Δ muß das Signal "0" am Eingang der Entscheidungsschaltung
4 als logisch "1" eingestuft werden. Wenn man
also die Schaltung so auslegt, daß sie eine solche Codierregelverletzung,
bei der die drei Bits umfassende Eingabe
"100" ist, nicht feststellt, kann man die Einflüsse aufgrund
der Unvollständigkeit bei der Teilantwortumsetzung
eliminieren und das zu dem Signal, das durch die obenerwähnte
Überlagerung einen Null-Pegel bekommen sollte, hinzukommende
Rauschen beseitigen. Hierdurch wird sichergestellt,
daß eine Kollision von Burstsignalen festgestellt
wird, selbst wenn diese Signale niedrigen Pegel haben. Die
Information wird also mit hoher Zuverlässigkeit erhalten.
Es ist ebenfalls möglich, sämtliche der vier Muster festzustellen,
wenn die Übertragungscharakteristik eine solche
Feststellung zuläßt, d. h., wenn ein Signal mit einem ausreichenden
Rauschabstand empfangen werden kann. Die Feststellung
kann dann, ungeachtet der Tatsache, ob der Entscheidungspegel
positiv oder negativ ist, getroffen werden.
Ein spezielles Beispiel des Codierregel-Verletzungsdetektors
50′ für einen solchen Fall ist in Fig. 20 in Verbindung
mit dem Fall dargestellt, daß der Schwellenwert der
Entscheidungsschaltung 4 auf -Δ eingestellt ist. Die Ausgangssignale
der ersten und der dritten Stufe des Schieberegisters
51 werden auf ein UND-Glied 88 gegeben, und das
Ausgangssignal der zweiten Registerstufe sowie das Ausgangssignal
des UND-Gliedes 88 werden auf ein EXKLUSIV-NOR-
Glied 89 gegeben. Das UND-Glied 88 und das EXKLUSIV-NOR-
Glied 89 ermitteln jeden der Fälle, in denen die Drei-Bit-
Eingabe von dem Schieberegister 51 "000", "001", "100" und
"111" ist, und sie liefern ein dieser Feststellung entsprechendes
Ausgangssignal an den Datenanschluß D des Flipflops
53, welches das Signal S erzeugt. Wenn das Ausgangssignal T
aufgrund einer Codierregelverletzung nach dem Ende des In-
Phase-Ziehens erscheint, was z. B. zu den Zeitpunkten t₅,
t₆, t₇, . . . in Fig. 18T erfolgt, läßt sich das Ausgangssignal
T als Kollisions-Feststellungssignal verwenden, weil
man davon ausgehen kann, daß das Ausgangssignal T durch den
Empfang von zwei oder mehr optischen Eingangssignalen erzeugt
wird. Auch in diesem Fall kommt kaum ein Fehler in
dem Empfangssignal V vor, wie oben in Zusammenhang mit
Fig. 4 beschrieben wurde. Darüber hinaus tritt eine Codierregelverletzung
wahrscheinlich in der ersten Hälfte (in dem
ternären Abschnitt P₁ des Augenmusters) des "Blinzelmusters"
auf, wie in den Fig. 3 und 6 dargestellt ist. Durch
Verkleinern des Entscheidungspegels Δ läßt sich also auf
einfache Weise ein Zusammentreffen mit einer Störwelle,
wenn die Amplitude des entsprechenden elektrischen Signals
größer ist als der Entscheidungspegel (eine Signalkollision),
ermitteln, was das Feststellen einer Störwelle (einer
Kollision) mit niedrigem Pegel möglich macht. Weiterhin
wird das Regenerieren des empfangenen Signals auf der
Grundlage der Entscheidung in der letzten Hälfte (dem
binären Abschnitt P₂ des Augenmusters) des "Blinzelmusters"
durchgeführt, so daß die regenerierten Ausgangscodes praktisch
keine Fehler enthalten, die durch die Störwelle verursacht
werden. Da der Schwellenwert Δ klein ist, kann man
die Entscheidungsschaltung 4 dazu verwenden, eine Entscheidung
sowohl in der ersten als auch in der zweiten Hälfte
des Augenmusters durchzuführen.
Verwendet man als 1/2-Frequenzteiler die in Fig. 13 gezeigte
Schaltung, so stellt das dauernde Zuführen der Phasenumkehrsignale
kein Problem dar, und demzufolge läßt sich
der gleiche Arbeitsablauf erreichen, wie er oben beschrieben
wurde, selbst wenn man statt des Codierregel-Verletzungssignals
T das Signal S an das in Fig. 17 gezeigte UND-
Glied 25 legt.
Wie oben im Zusammenhang mit Fig. 4 erwähnt wurde, kann man
das Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers 2 auch an
die Teilantwortschaltung 21 geben, nachdem es nach Bedarf
mit Hilfe eines Wechselstromverstärkers 85 verstärkt wurde,
wie in Fig. 21 dargestellt ist. In diesem Fall bestimmen
sich die Eingangspegel der Verstärker 3′ und 85 und der
Teilantwortschaltung 21 so, daß die Linearität dieser Elemente
erhalten bleibt um zu verhindern, daß die Rauschzahl
der Teilantwortschaltung 21 den gesamten Empfänger beeinflußt.
Innerhalb eines Bereiches, in welchem die Linearität
beibehalten wird, läßt sich eine Gleichstromkomponente
durch die Teilantwortschaltung 21 innerhalb kurzer Zeit
entfernen, so daß der optimale Entscheidungspegel nicht gemäß
Fig. 2C Schwankungen unterliegt, selbst wenn der Verstärker
85 der Teilantwortschaltung 21 vorgeschaltet ist.
Es läßt sich also ein sehr schnelles Ansprechen auf das
eingegebene Burstsignal erzielen. Das in der Entscheidungsschaltung
4 vorgesehene Flipflop 64, das anhand der Fig. 7
erläutert wurde, kann auch als die erste Stufe des Ungleichlauf-
Detektors 50 oder des Codierregel-Verletzungsdetektors
50′ verwendet werden. Wie in Fig. 21 dargestellt
ist, wird das Ausgangssignal des Wechselstromverstärkers 3′
auf einen Vergleicher 62 gegeben, dessen Ausgangssignal an
das Schieberegister 51 gelangt, welches am Anschluß 55 den
Takt G oder das Zeitsteuersignal P empfängt. Das Entscheidungs-
Ausgangssignal R kann von irgendeiner der Stufen des
Schieberegisters 51 abgeleitet werden, z. B. von der ersten
Registerstufe.
Fig. 22 zeigt Beispiele für gemessene Codierregelverletzungen
(CRV), als die vorliegende Erfindung bei einer Empfängervorrichtung
eingesetzt wurde, die eine Informationsübertragungsgeschwindigkeit
von 32 Mb/s besaß. Sowohl das
Hauptsignal als auch ein Kollisionssignal waren Zufallssignale.
Die mittlere empfangene optische Leistung des Hauptsignals
betrug -35 dBm. Die Abszisse repräsentiert die im
Mittel empfangene Leistung des Kollisionssignals, und auf
der Ordinate ist die Häufigkeit des Auftretens von Codierregelverletzungen
in bezug auf die Informationsübertragungs-
Taktfrequenz dargestellt. Aus baulichen Gründen bezüglich
des in dem Versuch verwendeten Empfängers wurden
die Codierregelverletzungen für sämtliche in Fig. 6 dargestellten
vier Muster erfaßt. Die Kurve 86 zeigt den Fall,
daß die Phasendifferenz zwischen dem Hauptsignal und dem
kollidierenden Signal π betrug, während die Kurve 87 den
Fall der Phasendifferenz von 0 zeigt.
Die Häufigkeit einer Codierregelverletzung ohne eine Signalkollision
liegt bei einem niedrigen Wert von etwa
10-6. Wie jedoch aus Fig. 22 hervorgeht, steigt, wenn einmal
eine Kollision auftritt, die Häufigkeit des Auftretens
bis zu einer Höhe von etwa 0,1 an, und die CRV-Impulse werden
mit einer Rate von einem Bit auf etwa zehn Bits erzeugt,
selbst wenn das Kollisionssignal eine um 10 dB niedrigere
optische Leistung besitzt als das Hauptsignal. Durch
Erfassen der CRV-Impulse kann man also sehr rasch Signalkollisionen
erkennen. Die Häufigkeit des Auftretens von Codierregelverletzungen
kann bis zu etwa 10-2 abnehmen, was
von der Phasenbeziehung zwischen dem Hauptsignal und dem
kollidierenden Signal und einigen anderen Bedingungen abhängt.
Dann werden die CRV-Impulse jedoch auch mit einer
Rate von einem Bit auf 100 Bits erzeugt, so daß die Signalkollision
in ausreichend kurzer Zeit festgestellt werden
kann.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bietet die vorliegende
Erfindung die Vorteile, daß man einen Wechselstromverstärker
in dem Burstsignalempfänger verwenden kann,
daß die Einschwingzeit nach der Eingabe eines Burstsignals
kurz ist, daß eine Kollision von Signalen niedriger Pegel
feststellbar ist, daß die Entscheidung bezüglich eines empfangenen
Signals kaum abträglich beeinflußt wird und daß
ein eine Anomalität der Synchronisation des Informationsübertragungstaktes
anzeigendes Signal aus einer Codierregelverletzung
erhalten werden kann. Weiterhin läßt sich die
erfindungsgemäße Einrichtung dadurch herstellen, daß zu
herkömmlichen Schaltungen wenige zusätzliche Schaltungselemente
hinzugefügt werden. Aufgrund dieser besonderen Merkmale
läßt sich die Erfindung bei Empfängern für Hochgeschwindigkeits-
Datenpaket-Übertragungen und bei einem Empfänger
mit CSMA/CD-Steuerung einsetzen. Die Erfindung ist
nicht nur einsetzbar bei Empfängern für optische Burstsignale,
sondern auch bei Burstsignalempfängern für Übertragungsleitungen
in Form von Koaxialkabeln oder Doppeladern.
Speziell im Fall der optischen Übertragung mit Hilfe der
Methode der Intensitätsmodulation führt jedoch eine 10-dB-
Dämpfung der optischen Leistung innerhalb der optischen
Übertragungsleitung zu einer 20-dB-Dämpfung eines elektrischen
Signals, und es erfolgen Kollisionen mit einiger
Wahrscheinlichkeit zwischen optischen Bursts stark unterschiedlicher
Pegel, so daß die Erfindung von besonderem
Vorteil ist bei der Feststellung einer optischen Burst-Kollision.
Wenn man den Taktgenerator (Frequenzteiler) 40 entsprechend
steuert, läßt sich mit relativ einfachen Mitteln
eine Hochgeschwindigkeitsschaltung erreichen. Der Empfänger
benötigt keinerlei besondere Justiervorgänge.
Claims (15)
1. Empfänger für durch Modulation mit einem manchester-
codierten Nutzsignal entstandene Burstsignale, umfassend
einen Wechselstromverstärker (3′, 85) für die empfangenen Burstsignale,
eine Entscheidungsanordnung (4, 28) zur Umsetzung des verstärkten Signals in ein binäres Signal,
einen Zeitsteuersignalgenerator (22, 40) zur Erzeugung eines Zeitsteuersignals (P), dessen Frequenz gleich der Bitfrequenz des Nutzsignals ist,
eine Teilantwortschaltung (21), die mit dem Wechselstromverstärker (3′, 85) in Reihe und der Entscheidungsanordnung (4, 28) vorgeschaltet ist und die Summe aus ihrem Eingangssignal und dem um die halbe Periode des Zeitsteuersignals (P) verzögerten und negierten Eingangssignal abgibt, und
einen Signalkollisionsdetektor,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitsteuersignalgenerator (22, 40) aus den empfangenen Burstsignalen ein Taktsignal (G) ableitet, dessen Frequenz (2f₀) doppelt so hoch ist wie die des Zeitsteuersignals (P),
daß die Entscheidungsanordnung (4, 28) eine Entscheidungsschaltung (4) aufweist, welche die Umsetzung des verstärkten Signals unter der Zeitsteuerung durch das Taktsignal (G) in bezug auf einen Schwellenwert ausführt, der größer ist als der Quantisierungsfehler (ε/2) der Entscheidungsschaltung, jedoch nahe bei dem Wert Null liegt, und
daß der Signalkollisionsdetektor (50′) fortlaufend jeweils drei aufeinanderfolgende, sich so ergebende binäre Entscheidungswerte daraufhin überprüft, ob deren Bitmuster gegen die Codierregel verstößt und in einem solchen Falle ein Detektorsignal (S) erzeugt.
einen Wechselstromverstärker (3′, 85) für die empfangenen Burstsignale,
eine Entscheidungsanordnung (4, 28) zur Umsetzung des verstärkten Signals in ein binäres Signal,
einen Zeitsteuersignalgenerator (22, 40) zur Erzeugung eines Zeitsteuersignals (P), dessen Frequenz gleich der Bitfrequenz des Nutzsignals ist,
eine Teilantwortschaltung (21), die mit dem Wechselstromverstärker (3′, 85) in Reihe und der Entscheidungsanordnung (4, 28) vorgeschaltet ist und die Summe aus ihrem Eingangssignal und dem um die halbe Periode des Zeitsteuersignals (P) verzögerten und negierten Eingangssignal abgibt, und
einen Signalkollisionsdetektor,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitsteuersignalgenerator (22, 40) aus den empfangenen Burstsignalen ein Taktsignal (G) ableitet, dessen Frequenz (2f₀) doppelt so hoch ist wie die des Zeitsteuersignals (P),
daß die Entscheidungsanordnung (4, 28) eine Entscheidungsschaltung (4) aufweist, welche die Umsetzung des verstärkten Signals unter der Zeitsteuerung durch das Taktsignal (G) in bezug auf einen Schwellenwert ausführt, der größer ist als der Quantisierungsfehler (ε/2) der Entscheidungsschaltung, jedoch nahe bei dem Wert Null liegt, und
daß der Signalkollisionsdetektor (50′) fortlaufend jeweils drei aufeinanderfolgende, sich so ergebende binäre Entscheidungswerte daraufhin überprüft, ob deren Bitmuster gegen die Codierregel verstößt und in einem solchen Falle ein Detektorsignal (S) erzeugt.
2. Empfänger nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine mit dem Ausgangssignal der Entscheidungsschaltung
(4) beaufschlagte Ausgangseinrichtung (28)
zur selektiven Ausgabe des wiedergewonnenen Nutzsignals
unter der Zeitsteuerung durch das Zeitsteuersignal (P).
3. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Signalkollisionsdetektor
(50′) ein Schieberegister (51) mit mehreren
Stufen enthält, welches die Bits des binären Signals von
der Entscheidungsschaltung (4) synchron mit dem Taktsignal
(G) empfängt, und einen Dekodierer (2) enthält, der mit den
Stufen des Schieberegisters verbunden ist und das Detektorsignal
(S) erzeugt, wenn das im Schieberegister enthaltene
Bitmuster gegen die Codierregel verstößt.
4. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zum phasenrichtigen
Einsynchronisieren des Zeitsteuersignals (P) zu Beginn
eines Burstsignals das Zeitsteuersignal (P) und das
Detektorsignal (S) einer Verknüpfungsschaltung (25, 29) zugeführt
saind, die bei Fehlsynchronisation ein Phasenumkehrsignal
(U) erzeugt, mit dem eine Einrichtung zur Umkehrung
der Phase des Zeitsteuersignals (P) angesteuert wird.
5. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schieberegister (51) drei Stufen
aufweist und der Decodierer (52) ein das jeweilige Ausgangssignal
aller drei Stufen des Schieberegisters empfangendes
UND-Glied (57), ein das jeweilige Ausgangssignal der
zweiten und der dritten Stufe des Schieberegister empfangendes
NOR-Glied (58) und ein das Ausgangssignal des UND-
Glieds und das des NOR-Glieds empfangendes ODER-Glied (59)
aufweist.
6. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schieberegister (51) drei Stufen
aufweist und der Decodierer (52) ein das jeweilige Ausgangssignal
der ersten und der dritten Stufe des Schieberegisters
empfangendes UND-Glied (88) sowie ein EXKLUSIV-
ODER-Glied (89) aufweist, welches das Ausgangssignal der
zweiten Stufe des Schieberegisters und das Ausgangssignal
des UND-Gliedes empfängt.
7. Empfänger nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet
durch eine Zeitsteuereinrichtung
(53) zur Ausgabe des Ausgangssignals des Decodierers (52)
als Detektorsignal synchron mit dem Taktsignal (G).
8. Empfänger nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem
der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Eingang der Ausgangseinrichtung (28) mit dem Ausgang
einer Stufe des Schieberegisters (51) verbunden ist.
9. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitsteuersignalgenerator ein T-
Flipflop (44) enthält, dessen beide gegenphasige, die Frequenz
des Zeitsteuersignals (P) aufweisende Ausgangssignale
(J, K) in einem ersten und einem zweiten UND-Glied (45, 47)
mit dem Detektorsignal (S) verknüpft werden, daß die Ausgänge
der UND-Glieder mit dem R-Eingang bzw. dem S-Eingang
eines RS-Flipflops (48) verbunden sind und daß nach Maßgabe
des Ausgangssignals des RS-Flipflops (48) eines der
Ausgangssignale (J) des T-Flipflops mittels eines EXKLUSIV-
ODER-Glieds (46) phasenrichtig oder phaseninvertiert als
Zeitsteuersignal (P) abgegeben wird.
10. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitsteuersignalgenerator einen
1/2-Frequenzteiler (44) und ein diesem vorgeschaltetes
Sperrgatter (83) aufweist, dessen Eingang (42) mit dem
Taktsignal (G) und dessen Sperreingang (41) mit einem von
dem Detektorsignal (S) abgeleiteten Phasenumkehrsignal beaufschlagt
sind, wobei das Ausgangssignal des Frequenzteilers
(44) das Zeitsteuersignal (P) ist.
11. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitsteuersignalgenerator einen
1/2-Frequenzteiler (44) und eine diesem vorgeschaltete Einrichtung
(84) aufweist, daß die vorgeschaltete Einrichtung
(84) einerseits mit dem Taktsignal (G) und andererseits mit
einem von dem Detektorsignal (S) abgeleiteten Phasenumkehrsignal
(U) beaufschlagt sind derart, daß zwei aufeinanderfolgende
Impulse des Taktsignals (G) als ein einziger
Impuls in den Frequenzteiler (44) eingebbar sind, dessen
Ausgangssignal das Zeitsteuersignal (P) darstellt.
12. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Burstsignal
ein optisches Signal ist und der Empfänger einen
opto-elektrischen Wandler (2) aufweist, der das empfangene
optische Burstsignal in ein elektrisches, die Reihenschaltung
aus Wechselstromverstärker (3′, 85) und Teilantwortschaltung
(21) beaufschlagendes Signal umsetzt.
13. Empfänger nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entscheidungsschaltung
(4) einen Vergleicher (62) zum Vergleichen
des Ausgangspegels des Wechselstromverstärkers (3′) mit einem
Schwellenwert und die erste Stufe des Schieberegisters
(51) umfaßt.
14. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilantwortschaltung
(21) Eingangs- und Ausgangsemitterfolgerschaltungen
(72, 74) aufweist, die miteinander über einen Anpassungswiderstand
(73) verbunden sind, wobei ein Koaxialkabel
zwischen den Verbindungspunkt von Anpassungswiderstand und
Ausgangsemitterfolger (74) einerseits und Masse andererseits
geschaltet ist und eine Länge aufweist, die einer
Laufzeit von ¼f₀ entspricht.
15. Empfänger nach einem der Ansprüche 3 bis 14, gekennzeichnet
durch ein Sperrglied (29) zum
Sperren des Codedetektorsignals (S), wenn es außer Phase
mit dem Zeitsteuersignal (P) ist.
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ID=26373668
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FR (1) | FR2544570B1 (de) |
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