NL8000883A

NL8000883A - Coherente ontvanger voor hoekgemoduleerde data signalen.

Info

Publication number: NL8000883A
Application number: NL8000883A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1981-09-16
Also published as: JPS56116357A; CA1157101A; EP0034383A1; EP0034383B1; AU5760880A; AU532629B2; US4317210A

Description

* i i* PHN 9685 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Coherente ontvanger voor hoekgemoduleerde data signalen.

De uitvinding heeft betrekking op een ontvanger voor hoekgemoduleerde data signalen van het type a sin ( ( w)t + 0(t) ), waarin w de draaggolf frequentie en 0(t) de data afhankelijke hoekmodulatie van de draaggolf voorstelt, bevattende een demodulatie kanaal met een 5 uitgang voor een signaal dat een functie is van het modulatie signaal 0(t), welk demodulatie kanaal is voorzien van een frequentie transpositie trap voor het verschaffen van een uitgangssignaal evenredig met sin ( (^w)t + 0(t) ) bevattende een locale draaggolf oscillator met een frequentie welke een bedrag (Aw) kan afwijken van de draaggolf fre-10 quentie van de aan het demodulatie kanaal toegevoerde hoekgemoduleerde signalen.

Een dergelijke ontvanger is van algemene bekendheid, waarvoor verwezen kan worden naar IEEE Transactions on Communications, Vol. Com-20,

No. 3, June 1972, pp 429-35 (de Buda) en Vol, Com. 26, No. 5, May 1978, 15 pp 534-42 (de Jager et al.).

In ontvangers van dit type is het gebruikelijk om de frequentie van de locale oscillator te regelen zodat het frequentieverschil^! w tussen de locale oscillator en de ontvangen draaggolf verdwijnt. Een dergelijk regelcircuit is bijvoorbeeld aangegeven in het hierboven 20 vermelde artikel van de Buda. Een ander voorbeeld hiervan is aangegeven in Proceedings of the IRE, Vol. 44, No. 12, 1956, pp 1713-8 (Costas).

Het blijkt dat deze regelcircuits bij een groot initieel frequentie verschil^ w een betrekkelijk lange inregeltijd hebben, welke bovendien afhankelijk is van de signaal-ruisverhouding.

25 Voor een ontvanger met twee kwadratuur kanalen is voorgesteld om een referentie signaal met de symboolklokfrequentie en met de symbool-klokphase te bemonsteren op tijdstippen, welke samenvallen met de nuldoorgangen van het gedemoduleerde X- en/of Y-signaal, voor het verschaffen van een phase regelsignaal voor de locale oscillator.Deze methode is in het bijzonder bruikbaar voor hoekmodulatiesystemen waarbij de phase van de draaggolf in een symboolinterval een bepaald gedefinieerd bedrag (bijvoorbeeld 0,77/4, 7γ}2) verandert, zoals bijvoorbeeld is beschreven in het bovengenoemd artikel van de Jager et al. Volgens 8000883 ï ï PHN 9685 2 een alternatief voorstel worden de onderlinge afstanden van de nuldoor-gangen van het X-signaal en/of het V-signaal bepaald en worden deze' onderzocht op afwijkingen ten opzichte van de symbooltijd of veelvouden daarvan, voor het verschaffen van een phase regelsignaal. Hiervoor is 5 geen kennis van de juiste symboolklokphase vereist. Deze regelcircuits zijn wegens hun afhankelijkheid van de nuldoorgangen van het gedemodu-leerde signaal sterk afhankelijk van de ruis en hebben bij lage signaal-ruisverhoudingen een beperkt vanggebied.

De uitvinding beoogt een ontvanger voor hoekgemoduleerde data 10 signalen aan te geven van een nieuwe conceptie, waarin een signaal evenredig met 0(t) wordt verkregen waarvan de verstoring als gevolg van de frequentie verschuiving van de locale oscillator gereduceerd is, zonder dat de werking steunt op een regeling van de frequentie van de locale oscillator.

15 De ontvanger volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de ontvanger omvat een frequentie discriminator voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie transpositie trap verschaffen van een signaal evenredig met £d 0(t) / dt +awJ; een DC-verschuivings-detector voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie 20 discriminator verschaffen van een signaal evenredig met aw en middelen voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie transpositie trap en het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector verschaffen van een signaal evenredig met 0(t).

Een voorkeursuitvoering van de ontvanger volgens de uitvinding 25 heeft bovendien het kenmerk, dat de frequentie discriminator wordt gevormd door een cascade van een argument detector voor het bepalen van het argument van een cirkelfunctie, voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie transpositie trap verschaffen van een signaal evenredig metjT0(t) + (4w) tj , en van een differentiator voor het 30 in responsie op het uitgangssignaal van de argument detector verschaffen van het signaal evenredig met £d 0(t) / dt +AwJ, en een integrator aanwezig is voor het in responsie op het uitgangssignaal van de DC-verschuivings-dectector verschaffen van een signaal evenredig met (Aw)t en een verschil-vormer aanwezig is voor het in responsie op het uitgangssignaal van 35 de argument detector en het uitgangssingaal van de integrator verschaffen van het signaal evenredig met 0(t).

Aan de hand van de figuren zal uit de uitvinding nader worden toegelicht.

8000883 ' t * PHN 9685 3

Fig. 1 is het blokschema van een ontvanger volgens de uitvinding.

Fig. 2 is het blokschema van een modificatie van een deel van de ontvanger volgens figuur 1.

Fig. 3 is het blokschema van een modificatie van een ander 5 deel van de ontvanger volgens figuur 1.

Fig. 4, 5 en 6 tonen het schema van een eerste, tweede en derde uitvoering van de DC-verschuivingsdetector van de ontvanger volgens figuur 1.

Fig. 7a - 7é tonen enige diagrammen ter toelichting van de 10 werking van de inrichting volgens figuur 6.

^3· 9 toont het schema van een uitvoering van de statische phase fout correctie inrichting van de ontvanger volgens figuur 1.

Onder verwijzing naar figuur 1 bevat de ontvanger een klem 1 ^ voor ontvangst van een hoekgemoduleerd signaal van het type a sin ( ( wo) t + 0(t) ). Dit signaal kan êén of meer trappen met frequentie transpositie van een radio ontvanger gepasseerd zijn, voordat het op klem 1 arriveert. De frequentie wo is dan nominaal gelijk aan de centrale frequentie van de laatste middenfrequent trap.

20 Het signaal dat op klem 1 arriveert wordt toegevoerd aan een demodulatie kanaal 2, welke een kwadratuur frequentie transpoatie trap 3 en een daarop aangesloten argument detector 4 omvat.

De frequentie transpositie trap 3 bevat, op de gebruikelijke wijze samen verbonden, een locale oscillator 3-1, een 90° phase 25 draaiend netwerk 3-2, een paar mengtrappen 3-3 en 3-4 en een paar laag-doorlaat filters 3-5 en 3-6. De uitgangssignalen van deze filters worden aangeduid door b sin ( (4u) t + ^f(t) ) en b cos ( Uw)t + 0(t) ), waarin Δ\*ι de frequentie verschuiving van de locale oscillator 3-1 ten opzichte van de draaggolf frequentie wo van de inkomende signalen 30 op klem 1 voorstelt.

De uitgangssignalen van de laagdoorlaat filters 3-5 en 3-6 worden toegevoerd aan een argument detector 4, voor het bepalen van het argument f0(t) + (Δνι) t3 van de sinus en cosinus functie door een arctan-operatie. Deze argument detector kan worden uitgevoerd op de wijze 35 zoals is beschreven in het U.S. octrooischrift 3.956.623 gebruikmakende van digitale circuits. De toepassing van digitale circuits brengt met zich mee de analoog-digitaal omzetting van de uitgangssignalen van de laagdoorlaat filters 3-5 en 3-6. Het uitgangssignaal van de 800 0 8 83 A -v PHN 9685 4 argument detector zal dan ook in digitale vorm gepresenteerd worden.

Voor de uitvinding is het niet relevant of de signalen in analoge vorm of in digitale vorm gepresenteerd worden. Van meer belang voor de beschrijving is welke grootheden de signalen representeren. Voor de S eenvoud van de beschrijving zullen de signalen geïdentificeerd worden door de grootheden welke ze representeren; dus bijvoorbeeld : het signaal 0(t) in de plaats van : het signaal evenredig met (de grootheid) 0(t). De beschrijving zal verder gegeven worden onafhankelijk of de beschreven functies in analoge of digitale circuits gereali-10 seerd zullen worden. Het zal verder voor de vakman duidelijk zijn dat een reeks opeenvolgende signaal bewerkings functies gerealiseerd kan worden door een geschikte programmering van een digitale computer.

Het uitgangssignaal van argument detector 4 bevat het hoekmodu-latie signaal 0(t) en de term (^w)t welke een gevolg is van de fre-15 quentie verschuiving van de locale oscillator 3-1 ten opzichte van de draaggolf frequentie wo van de inkomende signalen.

In het hierboven genoemde artikel van Costas is een methode beschreven voor het afleiden van een regelsignaal uit de uitgangsagnalen van de laagdoorlaat filters 3-5 en 3-6 voor het regelen van de fre-20 quentie van oscillator 3-1 voor het reduceren van de frequentie verschuiving Δ w.

Het hoekmodulatie signaal 0(t) kan van het type zijn zoals is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7709917 of in het bovengenoemde artikel van de Jager et al. Een dergelijk hoekmodulatie signaal 25 veroorzaakt bijvoorbeeld phase draaiingen van de draaggolf van 0, +7Γ/4 of + 7Γ/2 'radialen in één symboolinterval van T sec. Ten gevolge van de frequentie verschuiving£w komt hier in ieder symboolinterval een phase draaiing van (Δ w)T radialèn : bij, waardoor de data afhankelijke phase draaiing versluierd wordt.

30 Als voorbeeld kan verwezen worden naar een stelsel met een zender en een ontvanger met een zendfrequentie van 150 MHz, een ontvangfre-quentie van 160 MHz (midden frequentie 10 MHz) en bijgevolg een locale oscillator 3-1 met een frequentie van 10 MHz. Bij gebruikmaking van kristal oscillatoren voor de frequenties van 150 en 160 MHz 35 met een stabiliteit van + 4 delen per miljoen (ppm) (maximaal) en van een spanningsgestuurde kristal oscillator voor oscillator 3-1 met een stabiliteit van + 10 ppm, dan moet een frequentie verschuiving Δ w = + 1340 Hz weggeregeld kunnen worden. De symboolsnelheid bedraagt 8000883 f _ 1ϊ τ* ΡΗΝ 9685 5 bijvoorbeeld 16QCPSymbolen per seconde. In êén symboolinterval veroorzaakt deze frequentie verschuiving dan een phase verandering (4w)T = + 30°.

In de praktijk blijkt dat de gebruikelijke regelcircuits voor het 5 regelen van de frequentie van de locale oscillator (3-1) een relatief smal vangbereik hebben, bijvoorbeeld +250 Hz bij een signaal-ruisverhouding van 6 dB. Voor verschilfrequenties buiten dit vanggebied wordt de regeltijd te lang en bedraagt deze in het bovengenoemde voorbeeld bijvoorbeeld 1000 symboolintervallen.

10 Een nieuwe conceptie voor de ontvanger, welke niet gebaseerd is op het regelen van de frequentie van de locale oscillator zal nu verder worden beschreven.

Het uitgangssignaal van argument detector 4 wordt toegevoerd aan een verschilvormer 5 en tevens aan een differentiator 6. De fre-10 quentie verschuiving van de locale oscillator 3-1 veroorzaakt aan de uitgang van differentiator 6 een DC-eomponent23w naast de component d 0(t)/dt. De signaal component d 0(t)/dt representeert de data afhankelijke frequentie modulatie van de draaggolf en is een meerwaardig signaal, bijvoorbeeld een vijfwaardig signaal, bij toepassing van een 20 zender zoals is beschreven in de bovengenoemde Nederlandse octrooiaanvrage 7709917 of het bovengenoemde artikel van de Jager et al. Hoewel de uitvinding begrepen kan worden zonder kennis te nemen van deze Nederlandse octrooiaanvrage 7709917 en de uitvinding onafhankelijk daarvan beschreven zal worden, kan het voor een goed begrip van het navolgende 25 toch nuttig zijn kennis daarvan te nemen om te zien op welke wijze een hoekmodulatiesignaal 0(t) ter realisering van een hoekgemoduleerd signaal met een constante enveloppe en gunstige spectrale eigenschappen, opgewekt kan worden, dat hier kan dienen als voorbeeld van de modulatie van een inkomend signaal.

30 Als een bijzonder voorbeeld wordt beschouwd een hoekmodulatie signaal 0(t), dat phase veranderingen veroorzaakt van 0, +7Γ/4 of + 7Γ/2 radialen in êên symboolinterval zonder intersymbool interferentie, waarbij het signaal d 0 (t)/dt een vijfwaardig signaal is, dat door correlatieve meerniveau codering en filtering onder inachtneming van de 35 Nyguist-III voorwaarde, uit de data bits is afgeleid. Naar dit bijzondere hoekmodulatie signaal 0(t) zal in de verdere beschrijving worden verwezen als het specifieke (hoekmodulatie)signaal 0(t). Het dient echter begrepen te worden dat de uitvinding niet beperkt is tot de verwerking van 8000883

J V

PHN 9685 6 het specifieke signaal 0(t).

Op differentiator 6 is een DC-verschuivingsdetector 7 aangesloten voor het detecteren van de DC-component^w van het uitgangssignaal £d 0(t)/dt +,dwjvan differentiator 6. Hierbij valt op te merken dat 5 het data afhankelijke signaal d 0(t)/dt, dat in geval van het specifieke signaal 0(t) een vijfwaardig signaal is, ook DC-componenten bevat. Geschikte uitvoeringsvormen van de DC-verschuivingsdetector 7 zullen beschreven worden aan de hand van de figuren 4-6.

Het uitgangssignaa|Jw + £j van detector 7 bevat de gezochte 10 DC-component^w en een component£ welke de fout representeert welke gemaakt wordt bij de bepaling van aw. De grootte van deze fout kan beïnvloed zijn door de signaal-ruisverhouding j een kleine fout bij een hoge signaal-ruisverhouding en een grotere fout bij een lagere signaal-ruisverhouding. Het kan worden aangetoond dat £ voldoet aan 15 de betrekking : £ = $ 1 + ζ2 , waarbij £ 1 een principiële fout is ; • £1 ~ -/kw.exp (-S/N) en£2 samenhangt met de nauwkeurigheid.

Het uitgangssignaal van detector 7 wordt geïntegreerd door integrator 8, resulterende in het signaal£Uw)t +gt] dat vervolgens in verschilvormer 5 van het uitgangssignaal van argument detector 4 wordt 20 afgetrokken. Het resultaat aan de uitgang van verschilvormer 5 is het signaal£0(t) -£t + 0oJ, waarin... naast het gewenst signaal 0(t) een dynamische fout component£t, welke in het phase verloop een helling veroorzaakt, en een statische phase fout component 0avoorkomen. Deze laatste is een gevolg van signaal verschuivingen in het traject dat de 25 verschilvormer en de voorafgaande circuits omvat en welke in de tijd gezien een statisch karakter hebben.

Op de uitgang van verschilvormer 5 is een statische phase fout eliminator 9 aangesloten voor het verwijderen van de statische phase fout. Hierin wordt tevens een kleine phase helling foutgt verwijderd. Een 30 geschikte uitvoeringsvorm van eliminator 9 zal worden beschreven aan de hand van figuur 8,

Het uitgangssignaal 0(t) van eliminator 9 wordt toegevoerd aan een sinus-cosinus functie generator 10 welke de signalen sin 0(t) en cos 0(t) genereert. Deze functie generator heeft de omgekeerde functie 35 van de argument detector 4 en kan eenvoudig gerealiseerd worden met behulp van tabellen van de sinus- en cosinus functie welke zijn opgeslagen in ROM-geheugens. Een geschikte uitvoeringsvorm voor analoge signalen is beschreven in Electronics Letters, August 18, 1977, Vol. 13, No. 17, 800 0 8 83 • f « PHN 9685 7 pp 506-8.

De signalen sin 0(t) en cos 0(t) kunnen verder op gebruikelijke wijze behandeld worden, bijvoorbeeld op de wijze zoals is beschreven in het bovengenoemde artikel van de Buda of van de Jager et al.

5 Een modificatie van een deel van de ontvanger van figuur 1 is ge ïllustreerd in figuur 2, waarbij corresponderende delen overeenkomstig zijn aangeduid. Het kan gezien worden dat in de ortvanger volgens figuur 2 het uitgangssignaal van differentiator 6 tezamen met het uitgangssignaal van DC-verschuivingsdetector 7 aan verschilvormer 5 wordt 10 toegevoerd, waarin het laatste signaal van het eerste signaal wordt afgetrokken. Het uitgangssignaal van verschilvormer 5 wordt vervolgens geïntegreerd door integrator 8. De argument detector 4 en de differentiator 6 vormen tezamen een frequentie discriminator, zodat in de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 ook andere typen frequentie discrimina-15 toren kunnen worden toegepast.

Aan de uitvoeringsvorm van figuur 2 is echter een nadeel verbonden namelijk dient integrator 8 zeer exact de omgekeerde functie van differertiator 6 te hebben zodat het product van de twee functies een constante is en aan de uitgang van integrator 8 zeer exact het 20 signaal 0(t) wordt gereproduceerd. Deze moeilijkheid treedt niet op in de ontvanger volgens figuur 1 welke uitvoering derhalve de voorkeur heeft.

Een modificatie van hef demodulatie kanaal 2 van de ontvanger volgens figuur 1 is geïllustreerd in figuur 3. Dit is het demodulatie 25 kanaal van een niet-orthogonale ontvanger, bevattende achtereenvolgens een begrenzer 11, een mengtrap 12 met daarop aangesloten de locale oscillator 3-1, een laagdoorlaat filter en een argument detector 14. In dit geval voert de argument detector de arcsin-operatie uit op het uitgangssignaal van het laagdoorlaat filter. Het uitgangssignaal 30 £0(t) + (Δ w)tj van argument detector 14 kan verder worden behandeld als in de ontvanger volgens figuur 1. De argument detector 14 kan op eenvoudige wijze worden gerealiseerd met behulp van een arcsinus-tabel welke is opgeslagen in een ROM-geheugen. In deze ontvanger heeft begrenzer 11 de functie om storende amplitude informatie te ver-35 wijderen. In de ontvanger volgens figuur 1 is deze informatie verwijderd door de arctan-operatie van argument detector 4.

Een eerste uitvoeringsvorm van DC-verschuivingsdetector 7 is geïllustreerd in figuur 4. Het signaal £d 0(t)/dt +^wj wordt hierin tezamen 800 0 8 83

♦ V

PHN 9685 8 met het uitgangssignaal van detector 7 aan verschilvormer 15 toegevoerd, waarin het laatste signaal van het eerst signaal wordt afgetrokken.

Het verschilsignaal dat door verschilvormer 15 wordt verschaft, 5 wordt toegevoerd aan een teken detector 16 voor het bepalen of het verschilsignaal positieve of negatieve polariteit heeft. Een constante o<l, welke is opgeslagen in een geheugen 17, wordt door vermenigvuldiger 18 voorzien van het teken van het verschilsignaal. Het uitgangssignaal van vermenigvuldiger 18 wordt vervolgens opgeteld bij het uitgangs-jg signaal van detector 7 door opteller 19. Het uitgangssignaal van op-teller 19 is het gecorrigeerde uitgangssignaal voor detector 7 en wordt opgeslagen in een register 20, welke het uitgangssignaal van detector 7 verschaft.

Wanneer het ingangssignaal van detector 7 groter is als het 15 uitgangssignaal, dan wordt het uitgangssignaal met een stap ter grootte o< 1 verhoogd en in het andere geval met een stap ter grootte vane<l verlaagd. De beschreven functies kunnen in ieder symboolinter-val een aantal malen bijvoorbeeld achtmaal worden herhaald onder besturing van een klok met de periode Ts = T/8. Het resultaat is dat 2Q het uitgangssignaal tendeert naar de amplitude, welke in het signaal [d 0(t)/dt +^'i/Jsteekproefgewijs het vaakst optreedt. In het geval van het specifieke signaal 0(t) komt in het signaal d 0(t)/dt het nul-niveau statistisch het vaakst voor. Het uitgangssignaal van detector 7 tendeert dan naar de DC-component Δ w. Wanneer het signaal 25 0(t) zo gevormd is, dat in het signaal d 0(t)/dt eventueel een ander niveau als het nulniveau statistisch het vaakst voorkomt, dan kan hiervoor een overeenkomstige correctie in tegengestelde richting worden aangebracht door er een vast niveau van af te trekken.

De regelsnelheid van detector 7 zal afhangen van de stap-3g grootteod; bij een grote waarde vano<l zal de regelsnelheid groot zijn. De fout £2, welke in de tijd gezien zich manifesteert als een rimpel op het signaal^w, is echter kleiner voor een kleinere waarde van de stapgrootte. De stapgrootte οζί uitgedrukt in Hz kan bijvoorbeeld variëren van 0,06 Hz tot 1,44 Hz voor een langzame regeling 35 met hoge nauwkeurigheid tot een snelle regeling met lagere nauwkeurigheid.

Een tweede uitvoeringsvorm van DC-verschuivingsdetector 7, welke geschikt is voor toepassing bij lage waarden van de signaal- 80 0 0 8 83 r PHN 9685 9 ruisverhouding wordt getoond door figuur 5. De met figuur 4 correpon-derende delen zijn overeenkomstig aangeduid.

In detector 7 volgens figuur 5 wordt het uitgangssignaal van ver-schilvormerl5 door vermenigvuldiger 18 vermenigvuldigd met de constante 5 o< 2. Het uitgangssignaal van vermenigvuldiger 18 wordt vervolgens opgeteld bij het uitgangssignaal van detector 7, door opteller 19. Het uitgangssignaal hiervan wordt in register 20 opgeslagen. De beschreven functies zullen net als in het geval van figuur 4 een aantal malen in iedere symboolperiode worden herhaald.

10 Wanneer het ingangssignaal van detector 7 groter is als het uit gangssignaal dan wordt het uitgangssignaal met een stap verhoogd welke gelijk is aan het verschil tussen de twee signalen vermenigvuldigd met de constante ^C2. De stapgrootte is hier niet constant maar hangt af van de grootte van het verschil signaal. Deze methode blijkt van voordeel 15 te zijn wanneer de waarschijnlijkheid verdeling van de amplitude van het signaal d 0(t)/dt een monotoon afnemende functie is; hetgeen voor het specifieke signaal 0(t) bij lage waarden van de signaal-ruisverhouding het geval is.

Een derde uitvoeringsvorm van DC-verschuivingsdetector 7 welke 20 aangepast kan worden aan de statistische eigenschappen van het signaal d 0(t)/dt, is weergegeven in figuur 6. Hierin worden onder bestuur van een klok 21, met een periode Ts = T/8, en een teller 22 en een schakel-circuit 23, NI monsters van het (analoge)ingangssignaal£d 0(t)/dt +£wj door een analoog-digitaalomzetter 24 omgezet in adressen van een RAM-25 geheugen 25-1. Voor ieder signaalmonster wordt het getal dat op de corresponderende geheugenplaats van geheugen 25-1 is opgeslagen gelezen en wordt dit in accumulator 26 met êên verhoogd en daarna in dezelfde geheugenplaats teruggeschreven. Op deze wijze ontstaat in geheugen 25-1 een signaal histogram, dat de waarschijnlijkheid-dichtheid verdeling 30 van de amplitude van het signaal£d 0(t)/dt +dwjrepresenteert.

In het geval van het specifieke signaal 0(t) is de waarschijnlijkheid-dichtheid verdeling P(v) van de amplitude van het signaal d 0(t)/dt in figuur 7a geïllustreerd. Het centrale maximum ligt bij het nulniveau; dit correspondeert met de databit reeks 010101 etc. De 35 beide nevenmaxima corresponderen met opeenvolgingen van enen (111) resp. nullen (ooo).

Bij aanwezigheid van een frequentieverschuiving£w = K verschuift de waarschijnlijkheid verdeling over een bedrag K, zoals is * 800 0 8 83 PHN 9685 10 .... geïllustreerd in figuur 7J3. Deze verschuiving kan worden bepaald door het bepalen van de kruiscorrelatie R(v) van de waarschijnlijkheid verdeling P(w)van het inkomende signaal (figuur 7b) met een masker Q(w), welke de standaard waarschijnlijkheid-dichtheid verdeling van het 5 signaal d 0(t)/dt representeert, volgens de uitdrukking : + co R(v) = P(w) Q(w + v) dw - co

De kruiscorrelatie R(v) is geïllustreerd in figuur 7c[; deze functie 10 vertoont een maximum bij v = K, welke overeenkomt met de gezochte DC-componentAw = K.

In figuur le is een voor toepassing in de DC-verschuivingsdetector 7 volgens figuur 6 gunstige vorm van het masker Q(w) weergegeven.Langs de horizontale as zijn de met de amplitudewaarden overeenkomende 15 adressen van het geheugen 25-1 uitgezet. De grootte van Q(w) is êên in de intervallen M1-M2, M3-M4 en M5-M6 waarvan de numerieke waarden, voor een speciaal geval, in de figuur zijn aangegeven. De kruiscorrelatie kan dan voor iedere waarde van de variabele v worden uitgevoerd, door voor alle adressen van geheugen 15-1 waarvoor Q(w + v) = 1 de inhouden 20 van de geheugenplaatsen te sommeren. De variabele v kan hierbij begrensd worden tot het interval -123 <v <+123.

In het deel van de DC-verschuivingsdetector 7 dat geïllustreerd is in het onderste deel van figuur 6 wordt de kruiscorrelatie met het masker Q(w) volgens figuur 7e.uitgevoerd. Het in dit deel van figuur 6 25 geïllustreerde geheugen 25-2 bevat naar wordt aangenomen het signaal histogram van het inkomende signaallid 0(t)/dt +^wJ*Het geheugen 25-2 kan hetzelfde geheugen zijn als het geheugen 25-1 en omgeschakeld zijn van het ene deel van de DC-verschuivingsdetector 7 naar het andere deel, in welk geval het opnemen van het signaal histogram en het berekenen van de corre-30 latiefunctie na elkaar plaats vinden. Het geheugen 25-2 kan ook een afzonderlijk geheugen zijn, in welk geval de beide genoemde operaties tegelijk uitgevoerd kunnen worden. Na het uitvoeren van een operatie worden de geheugens dan omgeschakeld, zodat met behulp van het betreffende geheugen de andere operatie kan worden uitgevoerd.

35 Het masker (MSK) is opgeslagen in een cyclisch geheugen 27. Dit geheugen bevat de adressen, welke in figuur 7e> langs de horizontale as zijn uitgezet waarvoor Q(w) = 1. Een teller 28 levert de variabele v welke „ wordt.opgeteld bij ieder adres dat uit geheugen 27 wordt gelezen. Het 800 0 8 83 PHN 9685 11 aantal «/aarden dat v kan aannemen u/ordt aangeduid door N2. Voor iedere waarde van v wordt het geheugen 27 volledig uitgelezen en alle adressen worden na optelling van de waarde van v, toegevoerd aan geheugen 25-2. Dit geheugen wordt op al deze adressen uitgelezen en de inhouden van de 5 corresponderende geheugenplaatsen worden bij elkaar opgeteld in accumulator 29.

In een vergelijker 30 wordt het eindresultaat X vergeleken met een waarde Y, welke in een register 31 is opgeslagen. Wanneer X groter is dan Y dan wordt de stand van teller 28 in een register 32 overgenomen 10 en wordt de waarde van X in register 31 overgenomen. Het register 32 verschaft het uügangssignaal Δ w van de DC-verschuivingsdetector 7.

Na iedere bepaling van een waarde van X, wordt de stand van teller 28 door een stuurimpuls op ingangsklem 33 met êên verhoogd, waarna het proces voor het bepalen van een waarde van X, voor een nieuwe waarde 15 van v, zich herhaalt. Het signaal in register 32 wordt vernieuwd iedere keer nadat een waarde van X is gevonden welke groter is dan alle voorafgaande waarden van X, zodat dit signaal tendeert naar de plaats v = K van het maximum van de correlatiefunctie (figuur 7d). Deze plaats correspondeert met de gezochte waarde van de frequentieverschuivingaw = K.

20 De beschreven oepraties van het vormen van het signaal histogram en het bepalen van de kruiscorrelatie kunnen herhaaldelijk worden uitgevoerd, om het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector telkens aan de actuele situatie aan te passen.

Het uitgangssignaal van de verschilvormer 5 in figuur 1 en van 25 integrator 8 in figuur 2 bevat een statische phase fout 0o. Deze fout kan verwijderd worden door de statische phase fout eliminator 9 volgens figuur 8 welke aangepast is aan het speciale signaal 0(t). Dit signaal heeft de eigenschap dat phaseveranderingen van 0° in een symbool-interval alleen kunnen optreden bij phases welke gelijk zijn aan 30 0(o)'+(2n + 1) 7Γ/4 radialen (In dit geval 0(o) = 0°.)

In eliminator 9 volgens figuur 8 wordt het inkomende signaal £0(t) -£t + 0o^ tezamen met een correctiesignaal 01 aan een verschilvormer 34 toegevoerd, waarin het laatste signaal van het eerste signaal wordt afgetrokken. Het uitgangssignaal van verschilvormer 34 is het uit-35 gangssignaal 0(t) van eliminator 9.

Het uitgangssignaal van eliminator 9 wordt toegevoerd aan een modulo 7Γ/2 omzetter 35, welke een bedrag overeenkomende met een 80 0 0 8 83 PHN 9685 12 phaseniveau van een geheel aantal malen 7f /2 radialen bij het signaal 0(t) optelt of daarvan aftrekt om een signaal[0(t) mod 7Γ/2^Jte verschaffen in het bereik tussen nul en een phaseniveau van 7Γ/2 radialen. Door verschilvormer 36 wordt van het uitgangssignaal van omzetter 35 5 een bedrag overeenkomende met een phaseniveau van 7Γ/4 radialen afgetrokken. De verschilvormer 36 verschaft het verschilsignaal tussen het signaal 0(t) en het dichtstbij gelegen phaseniveau van (2n + 1) 7Γ /4 radialen.

Een tekendetector 37 detecteert het teken van het uitgangssignaal 10 van verschilvormer 36. Door een vermenigvuldiger 38 wordt een in een geheugen 39 opgeslagen constante oi3 voorzien van het teken van het uitgangssignaal van verschilvormer 36 en het resultaat wordt door opteller 40 bij het correctiesignaal 01 '· opgeteld. Het uitgangssignaal van opteller 40 wordt vervolgens in register 41 opgeslagen. Dit register 15 verschaft het correctiesignaal 01.

Onder besturing van een klok worden de beschreven functies een aantal malen in iedere symboolperiode herhaalt en iedere keer wordt de waarde van het correctiesignaal 01 met een stap ter grootte van o< J verhoogd of verlaagd. Wanneer in een symboolinterval 0(t) niet 20 verandert, dan is het uitgangssignaal van verschilvormer 36 een maat voor de statische phase fout en zal 01 door een aantal stappen in dezelfde richting tenderen naar de statische phase fout. Dit zal het geval zijn voor alle symboolintervallen waarin 0(t) niet verandert.

In de symboolintervallen waarin 0(t)verandert zal het correctie signaal 25 eerst met een aantal stappen in de ene richting en daarna met een ander aantal stappen in de andere richting veranderen. Het correctiesignaal tendeert dan wel naar een bepaalde richting, maar vertoont daarop een rimpel, welke echter klein zal zijn voor kleine waarden van de stapgrootte.

30 De stapgrootte bepaalt de grootte van het vanggebied afhankelijk van de signaal-ruisverhouding; bij een grote signaal-ruisverhouding kan oC3 groot gekozen worden voor het verkrijgen van een groot vanggebied; bij een kleine signaal-ruisverhouding moet οζ 3 kleiner worden gekozen om een groot vanggebied te realiseren.

80 0 0 8 83 35

Claims

1. Ontvanger voor hoekgemoduleerde data signalen van het type a sin ( (w)t + 0 (t) ), waarin w de draaggolf frequentie en 0(t) de data afhankelijke hoekmodulatie van de draaggolf voorstelt, bevattende y een demodulatie kanaal met een uitgang voor een signaal dat een functie 5 is van het modulatie signaal J2f(t), welk demodulatie kanaal is voorzien t: 7 van een frequentie transpositie trap voor het verschaffen van een uit-gangssignaal evenredig met sin((Aw)t + 0(t) ) bevattende een locale draaggolf oscillator met een frequentie welke een bedrag (4w) kan afwijken van de draaggolf frequentie van de aan het demodulatie kanaal 10 toegevoerde hoek gemoduleerde signalen, met het kenmerk, dat de ontvanger omvat een frequentie discriminator voor het in responsie op het uit- — gangssignaal van de frequentie transpositie trap verschaffen van een ;· signaal evenredig met [d 0(t)/dt +AV/J ; een DC-verschuivingsdetector · voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie discrimi-15 nator verschaffen van een signaal evenredig metAw en middelen voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie transpositie trap en het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector verschaffen van een signaal evenredig met 0(t).

2. Ontvanger volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fre- 20 quentie discriminator wordt gevormd door een cascade van een argument detector voor het bepalen van het argument van een cirkelfunctie, voor het in responsie op het uitgangssignaal van de frequentie transpositie trap verschaffen van een signaal evenredig met £0(t) + (Aw)tJ, en van een differentiator voor het in responsie op het uitgangssignaal van 25 de argument detector verschaffen van het signaal evenredig met [d 0(t)/dt + Δwj , en een integrator aanwezig/^Sor het in responsie op het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector verschaffen van een signaal evenredig met (dw)t en een verschilvormer aanwezig is voor het in responsie op het uitgangssignaal van de argument detector en het 30 uitgangssignaal van de integrator verschaffen van het signaal evenredig met 0(t).

3. Ontvanger volqens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de DC-verschuivingsdetector bevat - middelen voor het vormen van het verschil tussen het signaal even- 35 redig met £d 0(t)/dt +4wJ en het uitgangssignaal van de DC-verschui-vingsdetector voor het verschaffen van een verschilsignaal - middelen voor het bepalen van het teken van het verschilsignaal voor ...het verschaffen van 'een tekensignaal. 800 0 8 83 PHN 9685 14 - middelen voor het in responsie op het tekensignaal met een bepaald bedrag veranderen van het uitgangssignaal van de DC-verschuivings-detector zodat de grootte van het verschilsignaal afneemt, voor het verschaffen van een gecorrigeerd uitgangssignaal en 5. middelen voor het registreren van het gecorrigeerde uitgangssignaal voor het verschaffen van het uitgangssignaal van de DC-verschuivings-detector.

4« Ontvanger volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de DC-verschuivingsdetector bevat : 10. middelen voor het vormen van het verschil tussen het signaal evenredig met £d 0(t) / dt +Δ w] en het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector voor het verschaffen van een verschilsignaal - middelen voor het vermenigvuldigen van het verschilsignaal met een bepaalde factor voor het verschaffen van een eorrectiesignaal 15. middelen voor het optellen van het eorrectiesignaal bij het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector voor het verschaffen van een gecorrigeerd uitgangssignaal en - middelen voor het registreren van het gecorrigeerde uitgangssignaal voor het verschaffen van het uitgangssignaal van de DC-verschuivings- 20 detector.

5. Ontvanger voglens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de DC-verschuivingsdetector bevat ; - middelen voor het vormen van een signaal histogram representerende de waarschijnlijkheid-dichtheidverdeling van de amplitude van het sig- 25 naai evenredig met [d 0(t) / dt + AwJ, - middelen voor het registreren van een masker representerende een standaard waarschijnlijkheid-dichtheidverdeling. - middelen voor het bepalen van de kruiscorrelatie van het masker met het signaal histogram, voor het verschaffen van een kruiscorrelatie signaal 30 als functie van de relatieve amplitude verschuiving tussen het masker en het signaal histogram en - middelen voor het bepalen van de amplitude verschuiving waarbij het kruiscorrelatie signaal de maximale waarde heeft, '/oor het verschaffen van het uitgangssignaal van de DC-verschuivingsdetector, dat evenredig 35 is met de laatdgenoemde amplitude verschuiving.

6. Ontvanger volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat een statische phase fout eliminator aanwezig is voor het verwijderen van de statische phase fout uit het signaal evenredig met 0(t), bevattende 800 0 8 83 * PHN 9685 15 t - - een verschilvormer voor het vormen van het verschil tussen het signaal evenredig met 0(t) en een correctiesignaal, voor het verschaffen van een uitgangssignaal van de statische phase fout eliminator - middelen voor het vormen van het verschil tussen het uitgangssignaal s en het dichtstbij gelegen phase niveau van (2n + l)7T/4 radialen, ' waarin n een geheel getal is, voor het verschaffen van een verschil-signaai - middelen voor het bepalen van het teken van het verschilsignaal, voor het verschaffen van een itekensignaal - middelen voor het in responsie op het tekensignaal met een bepaald bedrag veranderen van het correctiesignaal zodat de grootte van het verschilsignaal afneemt, voor het verschaffen van een gecorrigeerd correctiesignaal en - middelen voor het registreren van het gecorrigeerde correctiesignaal 15 voor het verschaffen van het correctiesignaal. 20 Λ 25 30 35 - - - AT