NL8104441A

NL8104441A - Een ontvanger voor ffsk gemoduleerde datasignalen.

Info

Publication number: NL8104441A
Application number: NL8104441A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1983-04-18
Also published as: JPS5871753A; AU8880882A; JPH027544B2; AU554306B2; BR8205628A; US4561098A; EP0076008B1; EP0076008A1; DE3263553D1; CA1194132A

Description

Λ

* A

PHN 10159 1 N.V. Philips' Gloeilampenfahrieken te Eindhoven

Een ontvanger voor FFSK gemoduleerde datasignalen.

>

De uitvinding heeft betrekking op een ontvanger voor FFSK gemoduleerde datasignalen bevattende een kloksignaalregenerator een fase selectie inrichting voor het uit een ontvangen FFSK gemoduleerd datasignaal opwekken van een kloksignaal en een differentiate data de-5 modulator waarop de kloksignaal regenerator is aangesloten voor het aider bestuur van de kloksignaalregenerator uit een aan de data demodulator toegevoerd ontvangen FFSK signaal terugwinnen van het datasignaal.

Een dergelijk ontvanger is bekend uit het artikel "Coherent Demodulation of Frequency Shift Keying with low Deviation Ratio", van 10 Rudi de Buda, gepubliceerd in IEEE Trans. On can.- 20 juni 1972, blad-zijden 429-435.

Bij de aldaar beschreven ontvanger wordt het kloksignaal uit een ontvangen FFSK gemoduleerd datasignaal opgewekt door,na-kwadratering, het aan twee fasevergrendelde lussen toe te voeren respectievelijk af-15 gestemd op het dubbele van de frequentie van e£n van de twee frequentie signalen van het FFSK signaal en het dubbele van de frequentie van het andere frequentie signaal. Na aftrekking van de aldus verkregen signalen en deling door twee wordt een kloksignaal opgewekt en na optelling en deling door vier een fase referentiesignaal voor het kloksignaal. De 20 dan nog resterende ambiguity in de fase van het kloksignaal heeft door toepassing van differ entiele demodulatie geen invloed op de gedemodu-leerde data.

Een dergelijke ontvanger heeft als bezwaar, dat de zekerheid van de fase van het geregenereerde kloksignaal bij het optreden van een 25 reeks enen of nullen afneemt met de duur van deze reeksen of zelfs ge-heel verloren kan gaan. Bovendien is voor vele toepassingen een dergelijke ontvanger te complex. Zo zijn op het gebied van voertuigdetectie eenvoudige ontvangers voor FFSK gemoduleerde datasignalen gewenst, an in grote getale eccncmisch toegepast te kunnen worden.

35 De uitvinding beoogt een geheel nieuw concept van een ont vanger voor FFSK gemoduleerde datasignalen, waarbij realisable in ge-integreerde vorm op eenvoudige wijze te verwezenlijken is, de ontvanger een kleine aquisitietijd heeft en bovendien ongeacht het data- 8104441 i ' '0 ♦ PHN 10159 2 patrcon de synchronisatie gehandhaafd blijft.

De ontvanger van de in de aanhef genoemde soort is overeen-komstig de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat deze een nuldoorgangs-detectieinrichting bevat voor het uit de nuldoorgangen van een FFSK 5 gemoduleerd signaal opwekken van een kloksignaal en de faseselectie-inrichting aangesloten is op de nuldoorgangsdetector en is ingericht voor het selecteren van twee qpeenvolgende nuldoorgangen van het signaal met de laagste frequentie van de twee signaalfrequenties van het FFSK signaal en dat de faseselec±ieinrichting op de kloksignaalregene-10 rator is aangesloten voor het synchroniseren van het kloksignaal op de door de faseselectieinrichting geselecteerde nuldoorgangen.

Dit heeft het grote voordeel dat de ontvanger in het tijds-domein werkt waardoor snelle aquisitie van het klok- en datasignaal mogelijk is en bovendien de realisatie in geintegreerde vorrn zeer een-15 voudig is.

De uitvinding en de voordelen daarvan zullen aan de hand van in het in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld nader worden toe-gelicht. Daarbij toont:

Piguur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een ontvanger voor FFSK 20 gemoduleerde datasignalen volgens de uitvinding en

Figuur 2 signalen,die in het in figuur 1 weergegeven uitvoe-ringsvoorbeeld kunnen optreden. De in figuur 1 weergegeven ontvanger bevat een ingangsklein 1 voor het toevoeren van FFSK (snelle frequentie verschuivingsmodulatie) gemoduleerde datasignalen. Een dergelijk signaal 25 is in figuur 2a weergegeven. In het bijzonder toont figuur 2a een sinus-vormig FFSK signaal, waarvan het signaal. s^ met de hoogste frequentie gelijk aan de bitfrequentie ;1/T van het datasignaal is gekozen, zodat het signaal s^ met de laagste frequentie gelijk is aan de halve bitfrequentie van het datasignaal. De logische signaalwaarde "O’1 van het 30 datasignaal wprdt in dit uitvoeringsvoorbeeld gerepresenteerd door het signaal S2 waarvan de frequentie bijvoorbeeld 50 kHz bedraagt en de logische signaalwaarde ”1" door het signaal s^ waarvan de frequentie 100 kHz bedraagt en de bittijd T van het datasignaal 10 u^sec bedraagt. Verder is het FFSK signaal zodanig samengesteld dat overgangen van 35 signaal s^ naar S2 en cmgekeerd in de toppen van deze sinusvonnige sig-nalen plaatsvinden. Dit FFSK signaal wordt na in de versterker 2 te zijn versterkt aan onder andere een kolksignaalregenerator 3 toegevoerd. Deze kloksignaalregenerator 3 bevat een pulsgenerator 5, welke een puls- 8104441 PHN 10159 3 cr * reeks afgeeft met in dit uitvoeringsvoorbeeld een pulsherhalingsfre-quentie van 3,2 MHz en walk pulssignaal in figuur 2b is weergegeven.

Op deze pulsgenerator 5 is een eerste deler 6 met in dit uitvoeringsvoorbeeld een deeltal gelijk aan acht aangesloten. De aldus verkregen S pulsreeks is in figuur 2e weergegeven en heeft een pulsherhalingsfre-quentie gelijk aan 400 kHz.

Zoals uit figuur 2a blijkt liggen mogelijke in het FFSK signaal optredende nuldoorgangen miniraaal 1/2 periode T ten opzichte van elkaar verschoven. De kloksignaalregenerator bevat een nuldoorgangsdetector 8 10 aangesloten op de versterker 2. De door deze nuldoorgangsdetector 8 ge-detecteerde nuldoorgangen in het FFSK signaal warden aan een terugstel-ingang 9 van de eerste deler 6 toegevoerd waarbij iedere gedetecteerde nuldoorgang de teller 6 in de nulstand terugzet.

Uit de door de eerste teller 6 afgegeven pulsreeks (figuur 2e) 15 wardt met behulp van een tweede teller 7, met in dit uitvoeringsvoorbeeld een deeltal gelijk aan vier,een pulsvormig kloksignaal met een pulsherhalingsfrequentie gelijk aan 100 kHz afgeleid, welke in figuur 2g is weergegeven. Vanwege het deeltal vier van de tweede deler 7 is de klokpuls, op een veelvoud van T/4 in tijd na, gesynchroniseerd.

20 Om deze tijdsonzekerheid op te lossen, is de ontvanger van een faseseselectieinrichting 9 voorzien, welke de opeenvolgende nuldoorgangen gelegen op een onderling maximale afstand selecteert. Zoals uit figuur 2a blijkt zijn opeenvolgende nuldoorgangen met een onderling maximale afstand, de nuldoorgangen van het laagste frequentiesignaal van het FFSK 25 gemoduleerde datasignaal.

De faseselectieinrichting bevat daartoe een s ignaalvenstergene-rator 10, 11, opgebouwd uit een derde deler 10 en een logicaschakeling 11.

De ingang 10-1 van de derde deler 10 is aangesloten op de eerste deler 6.

De terugstelingang 10-2 van deze derde deler 10 is aangesloten op de nul-30 doorgangsdetector 8, waardoor deze deler 10 door elke nuldoorgang in het FFSK signaal wordt teruggesteld.

Uit de door de eerste deler 6 afgegeven pulsreeks van 400 kHz leidt de derde deler 10 door deling door respectievelijk 2, 4 en 8 de in de figuren 2f, 2g en 2h weergegeven pulsreeks en van respectievelijk 200 35 kHz, 100 kHz en 50 kHz af. Via de geleiders 13, 14 en 15 warden de aldus verkregen pulsreeksen aan de logicaschakeling 11 toegevoerd. Via de geleiders 16 en 17 warden tevens het 3,2 MHz pulssignaal van de pulsgenerator 5 en het 100 kHz signaal afgegeven, walk 100 kHz signaal door de 8104441 * EHN 10159 4 eerste deler 6 aan de logicaschakeling 11 wordt toegevoerd. Uit deze signalen leidt de logicaschakeling 11 het in figuur 21 weergegeven venstersignaal w af.. Dit signaal is gelijk aan e.f.g. + e.f.g., waarbij e, f en g in de figuren 2e, 2f en 2g weergegeven signalen representeren.

5 Dit venstersignaal w wordt aan een ingang van een EN-poortschakeling 12 toegevoerd waarvan de andere ingang aangesloten is op de nuldoorgangs-detector 8. Deze EN-poortschakeling 12 laat derhalve alleen die nuldoor** gangen van de in het FFSK optredende nuldoorgangen door die op een af-stand ongeveer gelijk aan de afstand gelegen tussen de nuldoorgangen van 10 de laagste van de twee frequentiesignalen van het FFSK gemoduleerde data-signaal zijn gelegen. Dit synchronisatiesignaal is in figuur 2j weergegeven. Qm een maximale jitter toe te laten zonder dat de goede werking door de nuldoorgangen van het hoogste'frequentiesignaal van het FFSK signaal wordt verstoord, is de optimale breedte van het venster gelijk aan een 15 kwart bittijd T, hetgeen rechtstreeks volgt uit de in figuur 2a weergegeven signalen.

Het door de EN-poortschakeling 12 afgegeven synchronisatiesignaal (2j) wordt aan de terugstelingang 18 van de tweede teller 7 toegevoerd welke onder bestuur van dit signaal, het in figuur 2h weergegeven 20 kloksignaal, synchroniseert.

Uit bovenstaande volgt, dat als het kloksignaal een keer fase-getrouw wordt geregenereerd deze fase getrouwe regeneratie gehandhaafd blijft. De onderhavige ontvanger is derhalve geschikt cm te worden toege-past in overdrachtssystemen waarbij voorafgaand aan een bericht een syn-25 chronisatiesignaal wordt overgedragen. Bijvoorbeeld door een bericht te laten voorafgaan door tenminste twee bits van het signaal met de laagste frequentie in het FFSK signaal, welke bij dit uitvoeringsvoorbeeld het signaal met de logische signaalwaarde "0" is. Dit synchronisatiesignaal dient voor het eenmalig per berichtenstrocm in de juiste fase zetten van 30 het geregenereerde kloksignaal.

De ontvanger bevat verder een vertragingselement 19 en een demodulator 20, waaraan het door versterker 2 versterkte FFSK signaal rechtstreeks wordt toegevoerd. Bovendien wordt op niet nader weergegeven wijze uit de tweede deler 7 een aftastsignaal in de vorm van een pulsreeks af-35 geleid, waarvan de pulsen een halve bittijd T verschoven zijn ten opzichte van de signaalovergangen van het in figuur 2h weergegeven kloksignaal, walk aftastsignaal in figuur 2k is weergegeven.

Dit aftastsignaal wordt zowel via geleider 21 aan een stuur- 8104441 ESN 10159 5 ingang van het vertragingselement 19 als aan de demodulator 20 toegevoerd. Order bestuur van het aftastsignaal wordt elk ontvangen datasignaal een bittijd T in het vertragingselement 19 vertraagd, waama het aan de demodulator 20 wordt toegevoerd. Order bestuur van het aftastsignaal verge-5 lijkt de demodulator 20 op de mcmenten van het cptreden van iedere aftast-puls het rechtstreeks aan deze inrichting toegevoerde FFSK signaal met het over een bittijd T vertraagde datasignaal.

Zoals uit figuur 2a volgt zal bij ontvangst van-een signaal s.j de amplitude en de fase van het FFSK signaal na een bittijd T niet ver-10 anderd zijn, hetgeen in dit uitvoeringsvoorbeeld als datasignaal met lo-gische signaalwaarde "1" wordt herkend. Bij ontvangst van een signaal S2 is de amplitude eveneens gelijk maar is de fase van het FFSK signaal na een bittijd T 180° verschoven, hetgeen als een datasignaal met logische signaalwaarde "0" wordt herkend. Het aldus verkregen gedemoduleerde data-15 signaal wordt aan klem 22 afgegeven.

Er wordt cpgemerkt, dat met behulp van de signaalvenstergene-rator 00k een kwalif icaties ignaal kan worden opgewekt welke de betrouw-baarheid van de ontvangen signalen aanduidt.

Zo volgt uit figuur 2a dat een ontvangen signaal met een nul-20 doorgang die de waarde 9/8 bittijd T overschrijdt of de waarde 3/8 bittijd T onderschrijdt onbetrouwbaar is. De logicaschakeling 11 kan daartoe voor-zien zijn van een verdere logicaschakeling die een dergelijk kwaliteits-signaal uit de in de figuren 2b t/m 2h wsergegeven signalen afleidt op overeenkcmstige wijze als het venstersignaal w is afgeleid.

25 Het aldus verkregen kwalificatiesignaal kan van uitgang 23 warden afgencmen en bepaalt of het gedemoduleerde datasignaal al dan niet goedgekeurd wordt.

30 35 81044 41

Claims

1. Ontvanger voor FFSK gemoduleerde datasignalen, bevattend een kloksignaalregenerator, een faseselectieinrichting voor het uit een ont- vangen FFSK gemoduleerd datasignaal opwekken van een kloksignaal en een differentiele datademodulator waarop de kloksignaalregenerator is aange- 5 sloten voor het onder bestuur van de kloksignaalregenerator uit een aan de datademodulator toegevoerd ontvangen FFSK signaal terugwinnen van het datasignaal, daardoor gekenmerkt, dat de ontvanger een nuldoorgangsde-tectieinrichting bevat voor het uit de nuldoorgangen van een ontvangen FFSK signaal opwekken van een kloksignaal en de faseselectieinrichting 10 aangesloten is op de nuldoorgangsdetector en is ingericht voor het selec-teren van twee opeenvolgende nuldoorgangen van het signaal met de laagste frequentie van de twee signaalfrequenties van het FFSK signaal en dat de faseselectieinrichting op de kloksignaalgenerator is aangesloten voor het synchroniseren van het kloksignaal qp de door de faseselectieinrichting 15 geselecteerde nuldoorgangen.

2. Een ontvanger volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat de faseselectieinrichting een signaalvenstergenerator bevat aangesloten op de nuldoorgangsdetector en de klokpulsregenerator, voor het opwekken van een venstersignaal waarbinnen slechts nuldoorgangen van het signaal 20 met de laagste frequentie van een ontvangen FFSK gemoduleerd datasignaal vallen en een op de signaalvenstergenerator en de nuldoorgangsdetector een EN-poort-schakeling is aangesloten, welke poortschakeling op de klok-pulsregenerator is aangesloten.

3. Ontvanger volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt, dat de 25 kloksignaalregenerator een pulssignaalgenerator bevat, een daarop aangesloten van een terugstelingang voorziene eerste deler bevat, een op de eerste deler aangesloten en van een terugstelingang voorziene tweede deler bevat, de nuldoorgangsdetector op de terugstelingang van de eerste deler is aangesloten voor het synchroniseren van deze deler op elke gedetecteerde 30 nuldoorgang van het ontvangen FFSK gemoduleerde signaal, de signaalvenstergenerator op de eerste deler is aangesloten en de EN-poort-schakeling op de terugstelingang van de tweede deler is aangesloten. 35 8 1 0 4 4 4 1' . \ _________________