DE3687594T2

DE3687594T2 - Verfahren und einrichtung zum uebertragen und extrahieren eines zeitsignals.

Info

Publication number: DE3687594T2
Application number: DE8686106847T
Authority: DE
Inventors: Osamu Tanaka
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2006-05-21
Also published as: JPS61265935A; DE3687594D1; EP0203500A2; EP0203500B1; EP0203500A3; US4748616A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen und Extrahieren eines Zeitsignals und findet spezielle Anwendung in einem System zur Paralleldaten-Übertragung unter Verwendung mehrerer Träger.
Paralleldaten-Übertragung über mehrere Träger zieht in den letzten Jahren besonderes Interesse auf sich, da sie die Übertragung vieler Daten über eine in der Bandbreite begrenzte Übertragungsleitung, wie etwa eine Telefonleitung, erlaubt. Ein Beispiel des Systems für derartige Paralleldaten-Übertragung wird in der US-A-4,438,551 beschrieben. Im Stand der Technik wird das Übertragen und Extrahieren eines Zeitsignals für solch ein System erreicht, indem auf der Übertragungsseite einer von mehreren Trägern als ein Pilotsignal für das Zeitsignal übertragen und auf der Empfangsseite das Pilotsignal extrahiert wird. Solch ein Verfahren zum Übertragen und Extrahieren eines Zeitsignals hat jedoch den Nachteil, daß, da einer der Träger als ein Pilotsignal in einem Übertragungsband verwendet wird, der andererseits zur Datenübertragung verwendet werden könnte, die Menge der übertragbaren Information entsprechend verringert ist.
Die US-A-3,355,553 beschreibt ein Synchronisationssystem zur Übertragung über Mehrfachfrequenzträger, das zwei Pilotsignale überträgt, ein Signal entnimmt, das die Frequenzdifferenz der Pilotsignale anzeigt, und ein Zeitsignal extrahiert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen und Extrahieren eines Zeitsignals bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Zeitsignal zu übertragen, ohne daß irgendeiner der Träger innerhalb des zur Datenübertragung verwendbaren Bandes verloren geht, wie in dem oben erwähnten Fall. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen; es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan mit Details eines Übertragungssystems mit mehreren Trägern;
Fig. 2 einen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 einen Plan einer Steuerschaltung zur Verwendung bei der Ausführungsform; und
Fig. 4A bis 4F Diagramme in Wellenform zur Beschreibung des Betriebs der Steuerschaltung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 veranschaulicht Details eines Datenübertragungssystems mit mehreren Trägern. In der folgenden Beschreibung wird, als ein Beispiel eines Datenübertragungssystems dieser Art, ein Fall betrachtet werden, in dem die vorliegende Erfindung auf das angewendet wird, was in Fig. 1 der USA- 4,300,229 gezeigt wird. Ein Sender besitzt einen Zeitsignalgenerator 1, der zwei Pilotsignale P1(t) und P2(t) erzeugt. Diese Pilotsignale werden von einer Gruppe von Modulatoren (nicht gezeigt) in einem Multiplexer 2 mit modulierten Signalen vervielfacht.
Dabei werden die Pilotsignale P1(t) und P2(t) so gewählt, daß, wie mit dem folgenden Gleichungspaar gezeigt wird, die Frequenzdifferenz zwischen ihnen das n-fache (n ist ganzzahlig) der Baudraten-Frequenz fB ist und daß sie außerhalb des Signalbandes des Datenübertragungssystems liegen:
P1(t) = cos 2πf&sub0;t
P2(t) = cos 2π(f&sub0; + nfB)t, (1)
wobei f&sub0; eine bestimmte Frequenz außerhalb des Signalbandes bedeutet.
Ein Zeitextraktor besitzt erste und zweite Bandpaßfilter (BPFs) 3 und 4, um jeweils die beiden Pilotsignale P1(t) und P2(t) aus einem Vielfachsignal, das vom Multiplexer 2 geliefert wird, zu extrahieren. Ein Multiplizierer 5 multipliziert zwei von den BPFs 3 und 4 gelieferte Pilotsignale. Ein BPF 6 entnimmt dem Multiplikationsergebnis des Multiplizierers 5 ein Zeitträgersignal TCS der Frequenz nfB, das ein Signal gleich dem n-fachen der Baudrate fB ist. Ein Frequenzteiler 7 teilt die Frequenzen des Zeitträgersignals TCS, um ein Zeitsignal zu erzeugen.
Fig. 2 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da bei dieser Ausführungsform ebenfalls der Zeitsignalsender aus Fig. 1 verwendet werden kann, zeigt Fig. 2 lediglich den Zeitsignalextraktor. Bei der Ausführungsform in Fig. 2 wird angenommen, daß der Zeitsignalgenerator 1 aus Fig. 1, in einer ersten Phase (Trainingsmodus) vor der Datenübertragung ein erstes Pilotsignalpaar P1A(t) und P2A(t) erzeugt, dessen Frequenzdifferenz mit der Baudrate fB identisch ist. Die folgenden K- ten und (K+1)-ten Träger fK und fK+1, die in einer Gruppe von Modulatoren verwendet werden, werden als derartige Pilotsignale übertragen.
P1A(t) = cos 2ΠfKt
P2A(t) = cos 2πfK+1t.
Es wird ferner angenommen, daß in einer zweiten Phase (Datenübertragungsmodus) nach dem Start der Datenübertragung der Zeitsignalgenerator 1 ein zweites Pilotsignalpaar P1B(t) und P2B(t) erzeugt, dessen Frequenzdifferenz ein ganzzahliges Vielfaches der Baudrate fB ist:
P1B(t) = cos 2πf&sub0;t
P2B(t) = cos 2π(f&sub0;+nfB)t.
Gemäß Fig. 2 wird das erste Pilotsignalpaar P1A(t) und P2A(t), das einem Eingangsanschluß 8 zugeführt wird, jeweils von den BPFs 9 und 10 extrahiert und den Multiplexern 13 und 14 zugeführt. Die Multiplexer 13 und 14 empfangen auch Ausgabesignale der BPFs 11 und 12 und wählen im Trainingsmodus als Antwort auf ein Auswahlsignal 51 jeweils die Pilotsignale P1A(t) und P2A(t) von den BPFs 9 und 10 aus. Die Pilotsignale P1A(t) und P2A(t) werden in einem Multiplizierer 15 multipliziert. Das Multiplikationsergebnis wird den BPFs 16A und 16B mit einer Mittenfrequenz von fB und nfB zugeführt. Der BPF 16A extrahiert das Baudratensignal BRS, das eine Frequenz von fB = fK+1-fK aufweist, während der BPF 16B kein Signal erzeugt, da er eine unterschiedliche Mittenfrequenz nfB hat. Das Baudratensignal BRS wird dann einem Multiplexer 17A zugeführt, der als Antwort auf das Auswahlsignal S1 das Baudratensignal BRS auswählt, und das ausgewählte Signal wird einer Steuerschaltung 17B zugeführt. Da es die Frequenz und die Phase des Zeitsignals vom Zeitsignalsender aufrechterhält, wird das Baudratensignal BRS im folgenden als Referenzzeit-(RT)-Signal bezeichnet werden.
Im Datenübertragungsmodus wird unterdessen das zweite Pilotsignalpaar P1B(t) und P2B(t), das dem Anschluß 8 zugeführt wird, jeweils durch die BPFs 11 und 12 extrahiert und den Multiplexern 13 und 14 zugeführt. Die Multiplexer 13 und 14 wählen das zweite Pilotsignalpaar aus und geben es zum Multiplizierer 15 weiter. Der BPF 16B, wie auch der BPF 6 in Fig. 1, entnimmt aus dem Multiplikationsergebnis des Multiplizierers 15 ein Zeitträgersignal TCS mit einer Frequenz von nfB und führt es der Steuerschaltung 17B zu. Rückwärtig auf Fig. 1 Bezug nehmend, erhält der darin gezeigte Extraktor das Zeitsignal der Frequenz fB, indem die Frequenz des Zeitträgersignals TCS mit n geteilt wird, so daß das extrahierte Zeitsignal eine der n möglichen Phasen aufweist, die nicht mit der Phase des vom Zeitsignalsender übertragenen Zeitsignals zusammenfällt. Aus dem Grund wird bei der Ausführungsform in Fig. 2 durch Verwendung des RT-Signals und der Steuerschaltung 17B ein Zeitsignal erhalten, dessen Phase nächst benachbart zu der des Zeitsignals des Zeitsignalsenders liegt. Dieses Merkmal wird detaillierter in Bezug auf die FIGN. 3 und 4A bis 4F beschrieben werden.
Gemäß den FIGN. 3 und 4A bis 4F empfängt im Trainingsmodus ein Anschluß 23 das RT-Signal (Fig. 4C). Ein Multiplexer 21 wählt das Ausgabesignal entweder eines Frequenzteilers 20 (Fig. 4B) oder eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 19 (Fig. 4A) aus und führt das gewählte Ausgabesignal einem Multiplizierer 22 zu. Jetzt angenommen, daß der Multiplexer 21 im Trainingsmodus das Ausgabesignal des Frequenzteilers 20 und im Datenübertragungsmodus das des VCO 19 auswählt, so wird er das erstgenannte dem Multiplizierer 22 liefern, wenn das RT-Signal empfangen ist. Der Multiplizierer 22 wird das Ausgabesignal des Frequenzteilers 20 und das RT-Signal multiplizieren und das Ergebnis der Multiplikation einem Schleifenfilter 18 übergeben. Der Filter 18 filtert das Ausgabesignal der Multiplikation, um dem VCO 19 ein Steuersignal zuzuführen. Diese Struktur ermöglicht der Steuerschaltung 17B, die Phase des Ausgabesignals des Frequenzteilers 20 mit der des RT-Signals zu synchronisieren.
Dann, wenn sich der Modus vom Training auf Datenübertragung ändert, wird das Zeitträgersignal TCS (Fig. 4D) dem Anschluß 23 zugeführt, und der Multiplexer 21 liefert das Ausgabesignal des VCO 19 dem Multiplizierer 22. Da sich die Phase des Zeitträgersignals TCS im allgemeinen von der des VCO-Ausgabesignals durch eine Anfangsphasendifferenz &epsi; (-π < &epsi; < π) unterscheidet, steuern der Multiplizierer 22 und der Filter 18 zu dieser Zeit den VCO 19 so, daß sie der Phase des Signals TCS entspricht. Wenn die Phase des Signals TCS und die des Ausgabesignals des VCO 19 miteinander zusammenfallen, erzeugt der Frequenzteiler 20 ein Zeitsignal (Fig. 4F), das aus der Frequenzteilung des Ausgabesignals des VCO 19 mit n folgt. Die Phasendifferenz zwischen diesem Zeitsignal und dem RT-Signal ist das 1/n-fache der Anfangsphasendifferenz &epsi; zwischen dem Signal TCS und dem VCO-Ausgabesignal, die vernachlässigbar klein wird, wenn n eine relativ große Zahl ist.
Jetzt sei ein Beispiel angenommen, in dem fB = 200 Hz, n = 8 und die Anfangsphasendifferenz &epsi; = π ist. Wenn die in Fig. 3 gezeigte Schaltung verwendet wird, wird die Phasendifferenz auf &epsi;/n = π/8 verringert werden, was zufriedenstellend klein ist, während die Differenz von π erhalten bleibt, wenn sie nicht verwendet wird.
Ein auf diese Weise erhaltenes Zeitsignal wird für die Trägererzeugung im oben erwähnten Datenübertragungssystem mit mehreren Trägern oder zur Bestimmung von Abtastzeitpunkten, um Datenwerte zu extrahieren, verwendet werden.
Wie bis jetzt beschrieben wurde, ermöglicht es die vorliegende Erfindung durch Verwendung zweier Pilotsignale, ein Zeitsignal zu übertragen und extrahieren, ohne daß irgendeiner der wertvollen Träger innerhalb des Datenübertragungsbands verloren geht.

Claims

1. Verfahren zum Übertragen und Extrahieren eines Zeitsignals in einem Paralleldaten-Übertragungssystem mit mehreren Trägern, mit den folgenden Verfahrensschritten:

a) Übertragen von zwei der Träger als ein erstes Paar Pilotsignale, die eine erste Frequenzdifferenz aufweisen, und

b) Entnehmen eines ersten Signals, das eine Referenzphase und eine Frequenz gleich der ersten Frequenzdifferenz aufweist, aus dem ersten Pilotsignalpaar, gekennzeichnet durch:

c) Anordnen der Trägerfrequenzen der Kanäle in Baudraten-Zntervallen, wobei die erste Frequenzdifferenz gleich der Baudrate ist,

d) Übertragen eines zweiten Pilotsignalpaars mit einer zweiten Frequenzdifferenz, die n-mal der Baudrate ist,

e) Entnehmen eines zweiten Signals mit einer Frequenz gleich der zweiten Frequenzdifferenz aus dem zweiten Pilotsignalpaar,

f) Erzeugen eines dritten Signals durch Multiplizieren des ersten Signals und des dritten Signals, Filtern des Multiplikationsergebnisses zum Erzeugen eines Steuersignals, Erzeugen eines Oszillatorsignals aufgrund des Steuersignals und Frequenzteilen des gesteuerten Oszillatorsignals mit n, wobei das dritte Signal irgendeine der n möglichen Phasen der Frequenz hat, die gleich der Baudrate ist, und

g) Extrahieren eines Zeitsignals durch Multiplizieren des zweiten Signals und des gesteuerten Oszillatorsignals, Filtern des Multiplikationsergebnisses zum Erzeugen eines Steuersignals, Erzeugen des Oszillatorsignals aufgrund des Steuersignals und Frequenzteilen des gesteuerten Oszillatorsignals mit n, wobei das Zeitsignal eine Phase der n möglichen Phasen, die der Referenzphase nächst benachbart ist, und eine Frequenz gleich der Baudrate des dritten Signals aufweist.

2. Vorrichtung zum Übertragen und Extrahieren eines Zeitsignals in einem Paralleldaten-Übertragungssystem mit mehreren Trägern, mit

a) einem Generator (1, 2) zum Erzeugen eines ersten Pilotsignalpaars mit einer ersten Frequenzdifferenz, und

b) einer Einrichtung (9, 10, 13 bis 15, 16A, 17A) zum Entnehmen eines ersten Signals mit einer Referenzphase und einer Frequenz gleich der Frequenzdifferenz aus dem ersten Pilotsignalpaar, gekennzeichnet durch

c) Anordnung der Trägerfrequenzen der Kanäle in Baudraten-Intervallen, wobei die erste Frequenzdifferenz gleich der Baudrate ist, wenn das Übertragungssystem in einem Trainingsmodus ist,

d) Erzeugen eines zweiten Pilotsignalpaars durch den Generator (1, 2) mit einer zweiten Frequenzdifferenz gleich dem n-fachen der Baudrate, wenn das Übertragungssystem in einem Datenübertragungsmodus ist, wobei n eine ganze Zahl ist,

e) eine Einrichtung (11, 12, 13-15, 16B, 17A) zum Entnehmen eines zweiten Signals, das die zweite Frequenzdifferenz anzeigt, aus dem zweiten Pilotsignalpaar,

f) eine Steuereinrichtung (17B) mit einem Multiplizierer (22), einem Schleifenfilter (18), einem spannungsgesteuerten Oszillator (19) und einem 1/n-Frequenzteiler (20), die in Reihe geschaltet sind,

g) wobei der Multiplizierer (22) das erste Signal und ein vom 1/n-Frequenzteiler (20) ausgegebenes drittes Signal empfängt, das eine von n möglichen Phasen und eine Frequenz gleich der Baudrate aufweist, und wobei der Multiplizierer (22) das zweite Signal und das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (19) empfängt, wobei der 1/n-Frequenzteiler (20) aus dem dritten Signal ein Zeitsignal extrahiert, das eine Phase von den n möglichen Phasen nächstbenachbart zu der Bezugsphase und eine Frequenz gleich der Baudrate aufweist.