DE3542068C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Schaltungs­ anordnung geht aus der DE-AS 20 42 784 hervor.

Bei der Übertragung digitaler Signale über Kabel bzw. Leitungen treten in der Regel Verzerrungen auf, durch welche die Impulse in ihrer Form so verzerrt werden, daß ihre Information u. U. nicht mehr rückgewonnen werden kann. Der Grad der Verzerrungen wird von den Leitungsbelägen bestimmt. Bei hohen Übertragungs­ raten mit einem Frequezspektrum, das beispielsweise oberhalb von 30 kHz liegt, wirkt die Übertragungsleitung wie ein Tiefpaß, der lineare Verzerrungen der übertragenen Signale verursacht. Der Grad der Verzerrungen kann durch Messungen ermittelt werden. Mit einem entsprechenden Hochpaß, der in einem Empfänger in die Über­ tragungsstrecke eingeschaltet wird, können die Verzerrungen kompensiert werden. Das digitale Signal steht dann in seiner ursprünglichen Form zur Verfügung. Seine Information bleibt er­ halten.

Die Möglichkeit, den Verzerrungsgrad festzustellen, besteht bei installierten Leitungen immer. Es kann dann auch stets ein ge­ eigneter Hochpaß in die Übertragungsstrecke eingeschaltet werden. Voraussetzung ist jedoch immer eine recht aufwendige Messung mit anschließendem Einschalten eines Hochpasses. Die dann aufgebaute Schaltung hat nur Bestand, wenn die Leitungseigenschaften auf Dauer konstant bleiben. Änderungen derselben erfordern neue Messungen und neue Schaltarbeiten. Das gilt auch, wenn aus irgend­ welchen Gründen neue Kabel bzw. Leitungen zwischen einem Sender und einem Empfänger eingesetzt werden.

Durch die DE-OS 22 64 110 und die US-PS 35 78 914 sind Schaltungs­ anordnungen bekanntgeworden, mit denen eine automatische Entzerrung von ankommenden digitalen Signalen durchgeführt werden soll. Als Kriterium für die Entzerrung wird die Dämpfung der Signale durch die Leitung verwendet, auf welcher die Signale übertragen werden. Diese Schaltungsanordnungen sind nur dann anwendbar, wenn die Über­ tragungseigenschaften der verwendeten Leitungen bekannt sind. Wenn beispielsweise die Leitungsbeläge stärker als erwartet von der "Norm" abweichen, ist eine Entzerrung allein durch die Erfassung der Dämpfung nicht mehr möglich. Die bekannten Schaltungsanordnungen sind daher nur bei bestimmten und genau bekannten Leitungstypen anwendbar.

Im Zusammenhang mit der Entzerrung digitaler Signale ist durch die DE-AS 24 42 207 eine Regelschleife für eine Übertragungsleitung bekannt, bei der in die Übertragungsstrecke eine steuerbare Kapa­ zitätsdiode eingeschaltet ist. Aus der DE-PS 31 10 456 geht eine pilotgesteuerte Regeleinrichtung für Wechselstromverstärker in Nachrichtenübertragungssystemen hervor, in der ein als Integral­ regler (Integrator) beschalteter Operationsverstärker verwendet ist.

Die Schaltungsanordnung nach der eingangs erwähnten DE-AS 20 42 784 verwendet als Kriterium ebenfalls die Dämpfung der Signale auf der Leitung. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist daher ebenfalls nicht universell für beliebige Leitungstypen verwendbar. Es wird hier mittels eines Spitzenspannungsdetektors nur der Spitzenwert der am Ausgang der Schaltung vorhandenen Spannung erfaßt, nicht aber die tatsächliche Verzerrung der Signale, d. h. die tatsäch­ liche Signalform. Der Einsatz dieser bekannten Schaltungsanordnung ist daher von der Kenntnis der Übertragungseigenschaften der ver­ wendeten Leitungen abhängig, damit von besonders geeigneten Fach­ leuten Erfahrungswerte für den Aufbau der Schaltung eingebracht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsan­ ordnung anzugeben, mit der bei einem Empfänger ankommende, über eine Leitung mit beliebigen Übertragungseigenschaften übertragene digitale Signale ohne aufwendige Messungen und Schaltarbeiten automatisch entzerrt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unter­ ansprüchen hervor.

Mit dieser Schaltungsanordnung ist eine automatische Entzerrung digitaler Signale möglich. Es braucht im Empfänger nur einmal das Netzwerk mit der steuerbaren Kapazität in die Übertragungsstrecke eingeschaltet zu werden. Der Wert der Kapazität wird stets durch den Integrator im Ausgleichsinne - also im Sinne einer Entzerrung der Signale - verstellt, welcher seine Information von dem Komparator erhält, der die Ausgangsspannung des Netzwerks ständig erfaßt. Das dauernd am binären Speicher anstehende Ausgangssignal des Komparators wird dem Integrator nach Maßgabe einer aus dem zu überwachenden Datenstrom abgeleiteten Taktflanke periodisch aufgegeben, der seine Steuerspannung und damit den Wert der Kapazität im Netzwerk solange verändert, bis die mittlere Anzahl der beiden unterschiedlichen binären Informationen des Speichers gleich ist. Störgrößen, wie beispielsweise Rauschen, verfälschen dieses statistische Mittel nicht.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Übertragungsstrecke für digitale Daten,

Fig. 2 in einfachster Ausführungsform eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung als Blockschaltbild,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 ergänzte Schaltungsanordnung.

Mit (1) ist ein Sender für digitale Signale bezeichnet, der über eine metallische Leiter aufweisende Leitung (2) mit einem Empfänger (3) verbunden ist. Im Verlauf der Übertragungsstrecke kann mindestens ein Regenerator (4) eingeschaltet sein.

"Empfänger" im Sinne der Erfindung ist der Empfänger am Ende einer Übertragungsstrecke. Er kann aber auch von der Empfangsseite eines Regenerators gebildet sein. Die Erfindung kann nach entsprechender Anpassung für Codes unterschiedlicher Art verwendet werden. "Anpassung" bezieht sich dabei auf die Art der Ableitung der Taktflanke zur Durchschaltung des binären Speichers, was weiter unten erläutert wird.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist in einem durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Empfänger (3) untergebracht. In dem Empfänger (3) ist in die Übertragungsstrecke ein Netzwerk (5) eingeschaltet, welches eine steuerbare Kapazität (6) aufweist. Bei der steuerbaren Kapazität (6) handelt es sich vorzugsweise um eine Kapazitätsdiode. Die über die Leitung (2) ankommenden Daten werden nach Passieren des Netzwerks (5) zu einem Amplitudenentscheider (7) weitergegeben und von dort der weiteren Verarbeitung zugeführt.

An den Ausgang des Netzwerks (5) ist ein Komparator (8) angeschlossen, bei welchem es sich beispielsweise um einen Operationsverstärker handelt. Der Komparator (8) erfaßt die Ausgangsspannung des Netzwerks (5). An den Komparator (8) ist ein binärer Speicher (9) angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Integrator (10) verbunden ist. Als binärer Speicher (9) kann beispielsweise ein D -Flip-Flop verwendet werden. Der Integrator (10) ist an das Netzwerk (5) angeschlossen. Er besteht beispielsweise aus einem Operationsverstärker (15) mit zugehörigem Kondensator (16) und Widerstand (17).

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 arbeitet beispielsweise wie folgt:

Im Netzwerk (5) wird ein dem Logikpegel der ankommenden Signale entsprechender Spannungsverlauf gemessen. Die am Ausgang des Netzwerks (5) anstehende Spannung wird von dem Komparator (8) erfaßt, der feststellt, ob die Ausgangsspannung positiv oder negativ ist. Bei der "1" eines binären Codes liegt eine positive Ausgangsspannung vor, während sich theoretisch bei einer einwandfrei und nicht verzerrten binären Signalfolge bei einer "0" keine Ausgangsspannung am Netzwerk (5) ergeben dürfte.

Bei einem verzerrten binären Datenstrom ergibt sich aber auch bei einer "0" eine positive Ausgansspannung am Netzwerk (5), die vom Komparator (8) erfaßt und als Information an den Eingang des Speichers (9) weitergegeben wird. Der binäre Speicher (9) liefert bei seiner Durchschaltung, die noch erläutert wird, beispielsweise bei positiver Ausgangsspannung des Netzwerks (5) jeweils eine "1". Dieses Ausgangssignal des Speichers (9) wird vom Integrator (10) über einen bestimmten Zeitraum integriert. Der Integrator (10) verstellt dann seine die Kapazität (6) steuernde Steuerspannung in dem Sinne, daß die Ausgangsspannung des Netzwerks (5) zu festgelegten Zeitpunkten, nämlich den sich periodisch folgenden Abtastpunkten, gegen "Null" geht. Wenn bei diesem Vorgang die Ausgangsspannung des Netzwerks (5) negativ wird, gibt der Komparator (8) eine entsprechend geänderte Information an den Eingang des Speichers (9), der dann periodisch eine "0" an den Integrator liefert. Der über die Leitung (2) ankommende Datenstrom ist dann entzerrt, wenn die Anzahl der Signale "1" und "0" des Speichers (9) im Mittel gleichbleibt.

Der Zeitpunkt für die Durchschaltung des Speichers 9 wird vom zu überwachenden Datenstrom abgeleitet. Die jeweiligen Abtast­ punkte folgen sich periodisch oder quasiperiodisch. Sie haben beispielsweise einen Abstand von 1 msec. Für eine periodische Abtastung ist es erforderlich, daß eine bestimmte Impulsfolge auf der Sendeseite periodisch in dem Datenstrom implementiert wird, die dann auf der Empfängerseite in bestimmten, aufein­ ander folgenden und damit erwarteten Abständen abgetastet werden können. Der gleiche Effekt wird bei quasiperiodischer Abtastung erreicht, wenn der Datenstrom auf der Empfängerseite in an sich bekannter Weise in einem Zeitfenster betrachtet wird, wobei jeweils die vorgegebene Impulsfolge herausgegriffen wird. Für die Abtastpunkte wird beispielsweise eine 1-0-Folge aus dem Datenstrom herausgesucht und die ansteigende Flanke der "1" wird zur Festlegung des Taktes verwendet, mit der der Speicher 9 durchgeschaltet wird. Die Abtastung wird jeweils zu einem Zeit­ punkt vorgenommen, zu dem die "0" der 1-0-Folge vorliegt, wenn also bei unverzerrtem Signal ein Nullzustand des Signals zu erwarten ist. Zweckmäßig wird der Abtastzeitpunkt so gelegt, daß er in die Mitte eines "0"-Impulses fällt.

Bei dem so festgelegten, periodisch wiederkehrenden Abtastzeitpunkt wird der Speicher (9) jeweils durchgeschaltet. Das Signal dazu wird seinem Eingang über den Anschluß (11) zugeführt. Solange im Zeitpunkt der Abtastung eine positive Spannung am Ausgang des Netzwerks (5) liegt, liefert der Speicher (9) - wie bereits erwähnt - nur das Signal "1". Durch Verstellung der Kapazität (6) wird die Spannung im Abtastzeitpunkt am Netzwerk (5) heruntergefahren, bis im Abtastzeitpunkt theoretisch keine Spannung mehr vorhanden ist. Das ist praktisch aber nicht erreichbar, sondern es wird sich im betreffenden Zeitpunkt nach einiger Zeit eine negative Ausgangsspannung am Netzwerk (5) einstellen, die zu Signalen "0" des Speichers (9) führt. Die Spannung des Netzwerks (5) wird dann durch den Integrator (10) wieder erhöht. Es stellt sich auf die Weise schnell ein Gleichgewicht zwischen den Signalen "1" und "0" des Speichers (9) ein. Der Datenstrom ist dann entzerrt.

Der Integrator (10) wird über den Eingang (12) vorzugsweise auf eine Sollspannung gelegt, die dem halben Logik-Pegel der Signale des zu überwachenden Datenstroms entspricht.

Nach Fig. 3 kann vor dem Netzwerk (5) ein Eingangsverstärker (13) angeschlossen sein. Es ist weiterhin möglich, auch vor dem Anschluß des Komparators (8) einen Verstärker (14) einzuschalten. Beide Verstärker (13) und (14) können regelbar sein. Es ist möglich, beide Verstärker (13) und (14) oder nur einen von beiden vorzusehen. Der Verstärker (14) wird vorzugsweise regelbar ausgeführt.

Die Schaltungsanordnung zur Entzerrung der digitalen Signale kann in einem Empfänger prinzipiell an beliebiger Stelle in die Übertragungsstrecke (2) eingeschaltet werden. Sie muß nur vor dem Amplitudenentscheider (7) liegen, in dem die weiterzuleitenden Signale digitalisiert werden.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Entzerrung digitaler Signale bei der leitungsgebundenen Datenübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger, bei welcher im Empfänger mindestens eine steuerbare Kapazität, die Teil eines Netzwerks ist, in die Übertragungsstrecke eingeschaltet ist, bei welcher am Ausgang des Netzwerks ein die Ausgangsspannung desselben erfassendes Schaltungselement angeschlossen ist und bei welcher die steuer­ bare Kapazität nach Maßgabe der Ausgangsspannung des Netzwerks im Ausgleichssinne verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als die Ausgangsspannung des Netzwerks erfassendes Schal­ tungselement ein Komparator (8) eingesetzt ist, der bei positiver Ausgangsspannung des Netzwerks (5) ein anderes Aus­ gangssignal als bei negativer Ausgangsspannung liefert,
• - daß an den Komparator (8) ein binärer Speicher (9) ange­ schlossen ist, welcher zur Übernahme des Ausgangssignals des Komparators (8) mit einer aus der Signalfolge eines über die Übertragungsleitung (2) beim Empfänger (3) ankommenden Daten­ stroms periodisch abgeleiteten Taktflanke durchgeschaltet wird,
• - daß an den Ausgang des Speichers (9) ein eine Steuerspannung liefernder Integrator (10) angeschlossen ist und
• - daß zur Verstellung der steuerbaren Kapazität (6) im Ausgleichs­ sinne die Steuerspannung des Integrators (10) verwendet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktflanke zur Durchschaltung des Speichers (9) periodisch von einer im Datenstrom implementierten, also erwarteten 1-0-Folge desselben abgeleitet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktflanke zur Durchschaltung des Speichers (9) quasiperiodisch in einem Zeitfenster von einer Impulsfolge des Datenstroms abgeleitet wird, bei der eine "0" auf eine "1" folgt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollspannung für den Integrator (10) gleich dem halben Logikpegel der Signale ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als binärer Speicher (9) ein D-Flip-Flop verwendet wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Komparator (8) ein Operationsver­ stärker verwendet wird.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Netzwerk (5) und dem Anschluß des Komparators (8) ein Verstärker (14), vorzugsweise ein regelbarer Verstärker, eingeschaltet ist.