NO802606L - Data-modem. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår forbedringer i taktgjenvinningen

for synkrone data-modemer som anvender dobbelt-sidebånd-modulasjon.

Ved synkrone data-modemer med høy ydelse kan data-symboltaktstyring avledes fra det mottatte signal uten at det er nødvendig med spesielle taktpilottoner, forutsatt at data-signalet har en tilstrekkelig vilkårlig karakter. Denne be-tingelse blir vanligvis tilfredsstilt ved hjelp av en data-omkaster som beskrevet for eksempel i CCITT-rekommandasjoner V27, V29 og V35. Det finnes forskjellige metoder til taktgjenvinning fra dobbelt sidebånd-datasignaler. En vanlig metode er å bruke null-gjennomgangene av envelopen eller omhyl-ningskurven for linjesignalet oppnådd ved likeretning enten direkte eller efter omformning til en bekvem mellomfrekvens.

En annen metode består i å bruke null-gjennomgangene av de demodulerte basisbånd-signaler.

Disse teknikker er bare egnet for modulasjonssystemer med nominelt konstant amplitude, slik som f.eks. firfase-modemer

i henhold til CCITT-rekommandasjon V26, åttefase-modemer i overensstemmelse med CCITT-rekommandasjon V27 og amplitude-modulasjonssystemer av typen binærkvadratur. For data-modemer som bruker flernivå-amplitude- og.fasemodulasjon, så som modemer i henhold til CCITT-rekommandasjon V29, kan det anvendes alternative teknikker. En teknikk består i å ta et smalt bånd av signalkomponenter omkring den halve av symbolfrekvensen, vanligvis kjent som "Nyquist"-frekvensen, fra de demodulerte basisbånd-signaler og å kvadrere disse for å frembringe dobbeltfrekvenskomponenter omkring symbolfrekvensen.

Der hvor det mottatte linjesignal ikke har undergått nevne-verdig svekningsforvrengning, omfatter basisbånd-signalet i det vesentlige like bidrag fra både det øvre og det nedre sidebånd i linjesignalet. I tilfelle av en fase- eller frekvensfeil i demoduleringsbærebølgen, vil de tilsvarende forskyvninger i frekvens eller fase for de basisbånd-signaler som avledes fra øvre og nedre sidebånd, være i hovedsaken gjensidig utbalan-serende og det blir frembragt et korrekt tidsstyrings- eller taktsignal. Hvis imidlertid linjesignalet har vært utsatt for betydelig svekningsforvrengning f.eks. i øvre sidebånd, vil det basisbånd-signal som avledes fra det nedre sidebånd-signal, dominere. Hvis det finnes en fase- eller frekvensfeil i>. demo-duleringsbærebølgen, vil den tilsvarende fase- eller frekvensfeil i basisbåndet ikke være selvbalanserende og det avledede taktsignal vil være feilaktig.

Betraktes igjen teknikken for taktgjenvinning ut fra linjesignalet ved envelopedeteksjon, er det foreslått av Gitlin R.D. og Hayes J.F. BSTJ, mars 1975 (vol. 54, nr. 3) sidene 569 til 593, at dobbelt båndpassfiltrering kan anvendes forut for envelopedeteksjon til å forbedre effektforholdet i det gjenvunne taktsignal i forhold til forstyrrende biprodukter av kvadreringsprosessen. Når denne forbedrede metode anvendes, vil det i tillegg til de differansefrekvénskomponenter som ut-gjør det ønskede taktsignal, være sum-frekvensprodukter og produktene av kvadrering av de individuelle båndpass-signalkomponenter som kan ligge i det samme frekvensområde som differansefrekvensen og forringe eller forstyrre det gjenvunne taktsignal.

Det er således et formål med denne oppfinnelse å tilveie-bringe et data-modem med forbedret taktgjenvinning som ikke lider av den ovenfor nevnte forringelse av de gjenvunne takt-signaler.

Ifølge denne oppfinnelse blir det tilveiebragt et data-modem omfattende en anordning for gjenvinning av taktsignalene fra data på en inngangsledning, hvilken anordning omfatter et første og et annet filterarrangement som slipper gjennom angjeldende signalkomponent i de nevnte data ved vedkommende inngangsport og påtrykker signalkomponenter på respektive inngangsporter i en firekvadrant-multiplikasjonskrets, hvis utgang omfatter sum-frekvénskomponenter og differanse-frekvénskomponenter bare av de respektive datasignalkomponenter, hvorav de første blir fjernet av et tredje filterarrangement og det gjenværende signal blir brukt til å drive klokketakt-gjenvinningskretser som avgir et klokkesignal for klokkedemodulerings- og deteksjonskretser, som de opprinnelige data blir påtrykket ved inngangsledningen og som avgir et datautgangssignal fritt for taktfeil.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til et utførelseseksempel illustrert på tegningene, hvor:

Figur la viser et kjent arrangement for taktgjenvinning ved kvadrering og addering av "Nyquist"-sidebånd-frekvens-komponentene i begge kanaler i et kvadratur-amplitudemodula-sjonssystem for data-transmisjon. Figur lb viser frekvensbeliggenheten av de forskjellige signalkomponenter i arrangementet på Figur la. Figur lc viser frekvensbeliggenheten av de forskjellige signalkomponenter på Figur lb sammen med bærefrekvensfeilen og svekning i øvre sidebånd. Figurene ld og le viser virkningen av at øvre og nedre sidebånds bidrag er ulike i amplitude. Figur 2a viser et kjent arrangement for taktgjenvinning ved envelope-deteksjon av linjesignalet. Figur 2b viser et kjent arrangement for taktgjenvinning ved envelope-deteksjon av linjesignalet efter frekvensomformning. Figur 2c viser et kjent arrangement for taktgjenvinning ved envelope-deteksjon av linjesignalet efter dobbelt båndpassfiltrering. Figur 2d viser frekvensbeliggenheten av de forskjellige signalkomponenter i Figur 2c. Figur 3a viser et arrangement for taktgjenvinning i henhold til denne oppfinnelse, og Figur 3b viser frekvensbeliggenheten av de forskjellige signalkomponenter på Figur 3a.

Som det fremgår av Figurene la-le, blir taktinformasjonen omkring linjefrekvensene (fc - fs ) demodulert ved hjelp av bærefrekvensen fc for å frembrin<2>ge basisbånd-taktinformasjon ved en frekvens f_s hvor fs er data-symbolf rekvensen. Linjefrekvensene for ?injesignalet LS blir demodulert ved hjelp av multiplikasjons/modulasjons-kretser Dl og D2, filtrert i basisbånd-lavpassfiltre Fl og ført til data-gjenvinningskretser gjennom ledninger DRC. Basisbånd-signalene blir også filtrert i båndpassfiltre F2 ved "Nyquisf-frekvensen f_s som vist på Figur lb. De båndpass-filtrerte signaler blir 2 så kvadrert i kretser D3 og D4 og summert i en krets A for å frembringe en taktsignal-komponent ved en frekvens fs som kan uttrekkes ved hjelp av et filter F3 som vist på Figur lc, og føres til klokkegjenvinningskretser gjennom en ledning CRC. For at basisbånd-signalene ved frekvensen fs_ skal være uavhengig av bærefre-

2

kvensen og fasen, må bidragene fra øvre sidebånd og nedre sidebånd være like store i amplitude. Virkningene av at disse ikke er like, er illustrert på Figur ld. Den øvre sidebånd-komponent av basisbånd-signalet har halvparten av amplituden av den nedre sidebånd-komponent og bærefrekvensen har en feil på Afc, hvilket avstedkommer en nedre sidebånds-taktkomponent ( fs - Afc) og øvre sidebånd-taktkomponent (fs^+ Afc). Efter 2 2 o kvadrering vil i henhold til Figur le, den nedre sidebånd-komponent i taktinformasjonen være ved (fs - 2 Afc), hvilket dominerer over den øvre sidebånd-komponent ved (fs + 2 Afc), hvorved det blir gitt feilaktig informasjon til klokke-gjenvinningskretsene.

Kjente arrangementer på Figurene 2a og 2b viser amplitude-modulasjonssystemer av typen nominelt konstant amplitude.

Figur 2a viser linjesignalet LS som påtrykkes demodulasjons-og deteksjonskretser DDC og en envelope-detektor ED. Utgangen fra detektoren ED blir filtrert i et filter F3 for å utlede en taktsignal-komponent ved en frekvens fs som blir påtrykket klokkegjenvinningskretser CRC som avgir et klokkesignal til kretsene DDC som frembringer en data-utgang DO. Figur 2b viser et lignende arrangement som det på Figur 2a, bortsett fra at linjesignalet LS først blir modulert med et lokaloscillator-signal LO og så filtrert i et mellomfrekvensfilter IFF før det påtrykkes demodulasjons- og detektorkretsene DDC og envelopedetektoren ED. Arrangementene på Figurene 2a og 2b fører til det kjente arrangement på Figur 2c foreslått av Gitlin og Hayes. Et eksempel på frekvensbeliggenheten eller -lokalise-ringen av signalkomponenter som forekommer på Figur 2c, er vist på Figur 2d med strekede linjer. Linjesignalet LS påtrykkes på filtre F4 og F5 og utgangssignalene summeres i kretsen A og påtrykkes envelopedetektoren ED som frembringer signalkomponenter omkring frekvensen null ved kvadrering av utgangene fra filtrene F4 og F5. Det vil bli signalkomponenter ved frekvensen (fc - f_s) og frekvensen (fc + fs_) ved direkte lekkasje og komponente2 r ved sum-frekvensen 2fc2.Den ønskede utgang befinner seg på differansefrekvensen fs, men utgangen kan være beheftet med betydelig interferens forårsaket ved kvadreringen av utgangen fra filter F4.

På Figur 3a er det vist et arrangement i henhold til denne oppfinnelse. Linjesignalet blir påtrykket demodulasjons-og deteksjonskretser DDS og filtre F4 og F5. Utgangene av disse filtre blir multiplisert sammen i en lineær firekvadrant-multiplikasjonskrets P. Multiplikasjonskretsens utgangsspektrum er vist med strekede linjer på Figur 3b hvorav det fremgår at det ønskede differansefrekvenssignal er fritt for interferens. De uønskede komponenter i sum-frekvensproduktene blir fjernet av filter F3 og signalet blir påtrykket klokkegjenvinningskretser CRC som avgir et klokkesignal for demodulasjons- og deteksjonskretsene DDS som avgir data-utgangen DO.

Den ovenfor gitte beskrivelse har vært rettet mot en spesiell utførelse, men er ikke ment å være begrensende for rammen for denne oppfinnelse. Alternative arrangementer vil lett innsees av fagfolk på området, f.eks. kan firekvadrant-multiplikasjonskretsen erstattes med en balansert modulator idet utgangen av filteret F3 (Figur 3a) blir påtrykket den lineære port på en modulator for å unngå generering av høyere harmoniske fra filteret F4, som kan interferere med det ønskede differansefrekvenssignal.

Claims (4)

1. Data-modem omfattende en anordning for gjenvinning av taktsignalene fra data på en inngangsledning, hvilken anordning omfatter et første og et annet filterarrangement som slipper gjennom angjeldende signalkomponent i de nevnte data ved vedkommende inngangsport dg påtrykker signalkomponenter på respektive inngangsporter i en firekvadrant-multiplikasjonskrets, hvis utgang omfatter sum-frekvénskomponenter og differanse-frekvénskomponenter bare av de respektive datasignalkomponenter, hvorav de første blir fjernet av et tredje filterarrangement og det gjenværende signal blir brukt til å drive klokketakt-gjenvinningskretser som avgir et klokkesignal for klokkedemodulerings- og -deteksjonskretser, som de opprinnelige data blir påtrykket ved inngangsledningen og som avgir et datautgangssignal fritt for taktfeil.

2. Data-modem ifølge krav 1, karakterisert ved at det første filterarrangement slipper gjennom en signalkomponent fc-fs og det annet filterarrangement slipper gjennom en signal-2 komponent fc + f_s hvor fc er bæref rekvensen og fs er data-symbolfrekvensen.

3. Data-modem ifølge kav 2, karakterisert ved at det tredje filterarrangement fjerner sum-frekvenssignal-komponenten 2fc og avgir et utgangssignal ved differansefrekvensen fs.

4. Data-modem ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at filterarrangementene er båndpassfiltre.