DE4220557A1 - Verfahren zur digitalen Nachrichtenübertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur digitalen Nachrichtenübertragung, bei welchem die übertragenen Signale am Ende einer Übertragungsstrecke in einem Empfangsgerät, in dem neben signalverarbeitenden Elementen auch Schaltungen und/oder Bauteile vorhanden sind, deren Betriebsfrequenz vom signalverarbeitenden Teil unabhängig ist, mittels einer Taktgewinnungseinrichtung abgetastet und anschließend Weiterverarbeitet werden (US-Z "IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS", VOL. COM-35, NO. 9, September 1987, Seiten 961 bis 968).

Signale zur Nachrichtenübertragung können mit einem derartigen Verfahren leitungsgebunden oder drahtlos übertragen werden. Für die leitungsgebundene Übertragung werden Kabel mit elektrischen oder optischen Übertragungswegen eingesetzt. Die drahtlose Übertragung erfolgt beispielsweise über Richtfunk oder Satellitenfunk. Durch Variation der Übertragungsfunktion des Übertragungskanals, beispielsweise durch Änderung der Länge eines Kabels mit metallischen Leitern, ändert sich nicht nur die Form der empfangenen Signale (Impulse), sondern es verschiebt sich auch die zeitliche Lage des jeweiligen Impulsmaximums. Die gesamte Impulsformung wird außerdem durch die Temperaturdrift und die Toleranzen der in Sender- und Empfänger eingesetzten Bauteile bzw. des Kabels beeinflußt. Sie ist somit zeitabhängig und einer gewissen Streuung unterworfen. Neben den geschilderten Störungen der Signale durch den Übertragungskanal können auch Störungen auftreten, die von Schaltungen und/oder Bauteilen erzeugt werden, die im Empfangsgerät vorhanden sind. Solche "Störer" sind beispielsweise Schaltregler und die Taktversorgung für synchrone, digitale Schaltungen. Die Betriebsfrequenz dieser Schaltungen und Bauteile ist unabhängig vom signalverarbeitenden Teil des Empfangsgeräts. In allen Fällen muß sichergestellt sein, daß beim Abtasten der beim Empfänger ankommenden Signale noch eine weiterverarbeitbare Größe gewonnen wird, die eine vorgegebene Grenzen nicht überschreitende Bitfehlerhäufigkeit garantiert.

Aus der eingangs erwähnten US-Z "IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS" sind außer dem grundsätzlichen Aufbau einer Schaltung mit Abtastung der Signale und Zuführung derselben zu einem Entscheider keine Maßnahmen beschrieben, mit denen die oben erwähnten Einflußgrößen berücksichtigt werden. Dieser Druckschrift ist insbesondere kein Hinweis dafür zu entnehmen, wie der Einfluß der oben erwähnten "Störer" vermindert bzw. ausgeschlossen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so Weiterzubilden, daß der Einfluß von Schaltungen bzw. Bauteilen mit vom signalverarbeitenden Teil unabhängiger Betriebsfrequenz herabgesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Betriebsfrequenz der vom signalverarbeitenden Teil des Empfangsgeräts unabhängig arbeitenden Schaltungen bzw. Bauteile auf die Abtastfrequenz der Taktgewinnungseinrichtung synchronisiert und gegebenenfalls in der Phase gegenüber dem Abtastsignal verschoben wird.

Mit diesem Verfahren werden die vom signalverarbeitenden Teil des Empfangsgeräts unabhängigen Schaltungen bzw. Bauteile, also die "Störer", an die Abtastfrequenz angebunden. Sie können bei entsprechendem Einstellung des Phasenverhältnisses so zum Abtastsignal gelegt werden, daß die periodisch auftretenden Maximalwerte der Störimpulse zwischen den Abtastzeitpunkten liegen. Die von der Taktgewinnungseinrichtung gewonnenen Abtastwerte werden dann durch die Störer nicht mehr wesentlich beeinflußt. Durch solche Störer bedingte Signalverfälschungen werden dadurch minimiert und die Qualität der Abtastung ist entsprechend erhöht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Empfänger einer digitalen Übertragungsstrecke.

Fig. 2 eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ebenfalls in schematischer Darstellung.

Fig. 3 eine Einzelheit der Schaltung nach Fig. 2 in genauerer Darstellung.

Das Verfahren nach der Erfindung ist - wie eingangs bereits erwähnt - sowohl bei der leitungsgebundenen Nachrichtenübertragung über elektrische oder optische Kabel als auch bei der drahtlosen Nachrichtenübertragung einsetzbar. Im folgenden wird - stellvertretend für die anderen Übertragungsmöglichkeiten - das elektrische Kabel als Übertragungsmedium berücksichtigt.

Verzerrte und von Störungen überlagerte digitale Signale gelangen gemäß Fig. 1 von einem Kabel 1 zu einem Empfangsgerät 2, das ein Empfangsfilter 3, eine Abtastvorrichtung 4 und einen Detektor 5 aufweist. Die genauere Ausbildung des Empfangsgeräts 2 geht aus Fig. 2 hervor: Mit dem Eingang E des Empfangsgeräts 2 ist über das Empfangsfilter 3 ein Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 6 verbunden, der die Abtastvorrichtung 4 enthält. Auf den A/D- Wandler 6 wirkt eine Taktgewinnungseinrichtung 7 ein. An den A/D-Wandler 6 ist der eine Filter-Einheit 8 und einen Entscheider 9 aufweisende Detektor 5 angeschlossen. Durch den Entscheider 9 werden aus den von der Filter-Einheit 8 gelieferten, aufbereiteten Signalen die ursprünglich gesendeten Quellensignale zurückgewonnen und zum Ausgang A des Empfangsgeräts 2 geführt. Neben diesen Signalverarbeitenden Elementen sind im Empfangsgerät 2 auch Schaltungen bzw. Bauteile enthalten, deren Betriebsfrequenz unabhängig von diesen Elementen ist. Von diesen Schaltungen bzw. Bauteilen können periodische Störimpulse erzeugt werden. Sie werden daher im folgenden als "Störer 10" bezeichnet. Ein solcher Störer 10 ist in Fig. 2 durch ein Kästchen angedeutet.

Ein Störer 10 ist beispielsweise ein Schaltnetzteil, dessen periodische Schaltspitzen als Störimpulse die Abtastung der im Empfangsgerät 2 ankommenden Signale ungünstig beeinflussen können. Um diesen Einfluß zu minimieren, wird die Betriebsfrequenz des Störers 10 synchronisiert, und zwar auf die Abtastfrequenz f_T der Taktgewinnungseinrichtung 7. Dazu Wird die Abtastfrequenz f_T gemäß Fig. 3 einer PLL-Schaltung 11 zugeführt, deren Oszillator damit an die Abtastfrequenz f_T angebunden wird. Das Ausgangssignal der PLL-Schaltung 11 wird dem Störer 10 aufgegeben, dessen Betriebsfrequenz dadurch ebenfalls an die Abtastfrequenz f_T angebunden ist.

Die PLL-Schaltung 11 weist ein Verzögerungsglied auf, durch welches ihr Ausgangssignal in der Phase verschoben werden kann. Es ist dadurch auf einfache Weise möglich, die periodisch auftretenden Störimpulse des Störers 10 gegenüber dem Abtastsignal in der Phase so zu verschieben, daß sie weit genug vom Abtastzeitpunkt entfernt liegen. Sie werden zweckmäßig jeweils etwa mittig zwischen zwei Abtastzeitpunkte gelegt. Das Verzögerungsglied kann beispielsweise ein RC- Tiefpaß oder ein Laufzeitglied sein.

Wenn es sich bei den Störern 10 um Schaltungen bzw. Bauteile handelt, die erst dann aktiv werden, wenn die Taktgewinnungseinrichtung 7 bereits arbeitet, kann auf die PLL-Schaltung 11 verzichtet werden. Die Abtastfrequenz f_T wird dem Störer 10 dann ohne Zwischenschaltung eines takterzeugenden Bauteils zugeführt. Das Verzögerungsglied wird gegebenenfalls als gesondertes Bauteil zwischen Taktgewinnungseinrichtung 7 und Störer 10 eingeschaltet.

Die Betriebsfrequenz des Störers 10 kann auch auf ein ganzzahliges Vielfaches bzw. einen ganzzahligen Teiler der Abtastfrequenz f_T synchronisiert werden. Dazu kann zwischen PLL-Schaltung 11 und Störer 10 ein Frequenzvervielfacher bzw. ein Frequenzteiler angeordnet werden, der alternativ in Fig. 3 durch ein gestricheltes Kästchen 12 angedeutet ist. Bei einem ganzzahligen Vielfachen der Abtastfrequenz f_T tritt nur noch ein Gleichanteil als Störgröße auf, der durch geeignete Wahl der Phasenbeziehung zwischen Störimpulsen und Abtastimpulsen verkleinert werden kann. Wenn die Betriebsfrequenz des Störers 10 von der Abtastfrequenz f_T ganzzahlig heruntergeteilt wird, kann die zu erwartende Störunterdrückung mit größer werdendem Teiler auch abnehmen.

Das im Vorangehenden für einen Störer 10 beschriebene Verfahren kann grundsätzlich zur Synchronisierung der Betriebsfrequenz aller derartigen, in einem Empfangsgerät 2 vorhandenen Störer eingesetzt werden. Für jeden Störer wird dann eine PLL-Schaltung 11 mit Verzögerungsglied eingesetzt.

Statt der PLL-Schaltung 11 können auch andere takterzeugende Bauteile eingesetzt werden. Das kann beispielsweise ein durch "injection locking" stabilisierter Oszillator sein.

Claims (4)

1. Verfahren zur digitalen Nachrichtenübertragung, bei welchem die übertragenen Signale am Ende einer Übertragungsstrecke in einem Empfangsgerät, in dem auch Schaltungen und/oder Bauteile vorhanden sind, deren Betriebsfrequenz vom signalverarbeitenden Teil unabhängig ist, mittels einer Taktgewinnungseinrichtung abgetastet und anschließend weiterverarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz der vom signalverarbeitenden Teil des Empfangsgeräts (2) unabhängig arbeitenden Schaltungen bzw. Bauteile (10) auf die Abtastfrequenz (f_T) der Taktgewinnungseinrichtung (7) synchronisiert und gegebenenfalls in der Phase gegenüber dem Abtastsignal verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz (f_T) der Taktgewinnungseinrichtung (7) einer ein Verzögerungsglied aufweisenden PLL-Schaltung (11) zugeführt wird, deren Ausgangssignal der bzw. dem zu synchronisierenden Schaltung bzw. Bauteil (10) aufgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz (f_T) einem Verzögerungsglied zugeführt wird, dessen Ausgangssignal der bzw. dem zu synchronisierenden Schaltung bzw. Bauteil (10) aufgegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen PLL-Schaltung (11) bzw. Verzögerungsglied und störender(m) Schaltung bzw. Bauteil (10) ein Frequenzvervielfacher bzw. ein Frequenzteiler (12) eingesetzt wird.