DE1281488B

DE1281488B - Digitale Phasensynchronisierungsschleife zur Auffindung der Bitsynchronisation

Info

Publication number: DE1281488B
Application number: DEC43860A
Authority: DE
Inventors: John G Puente
Original assignee: Comsat Corp
Current assignee: Comsat Corp
Priority date: 1966-11-16
Filing date: 1967-11-16
Publication date: 1968-10-31
Also published as: BE706553A; SE336601B; GB1202038A; NL158670B; NL6715267A; US3509471A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/00

Nummer: i 281488

Aktenzeichen: P 12 81 488.9-31 (C 43860)

Anmeldetag: 16. November 1967

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen eine verbesserte Schaltung zur Auffindung der Bitsynchronisation und insbesondere einen digitalen Phasensynchronisierungskreis zur schnellen Synchronisation der Phase eines örtlichen Zeitgebers mit einem Strom von Bitsignalen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Impulsverzögerungseinrichtung, welche einen Eingang zur Aufnahme eines Zeitgeberimpulses und eine Anzahl von Ausgängen aufweist, mit einer Tor-Einrichtung, welche mit jedem der Ausgänge verbunden ist und welche den Zeitgeberimpuls nur durch einen ausgewählten Ausgang hindurchtreten läßt, mit einer digitalen Steuereinrichtung, die einen Eingang für einen Nachrichtenimpuls aufweist und welche auf einen Phasenunterschied zwischen einem hindurchgetretenen Zeitgeberimpuls und einem Nachrichtenimpuls anspricht, um die Tor-Einrichtung derart zu betätigen, daß sie einen folgenden Zeitgeberimpuls nur von einem ausgewählten Ausgang hindurchtreten läßt.

Die Erfindung ist besonders geeignet zur schnellen Auffindung der Bitsynchronisierung und Impulsen, die von einer umlaufenden Satellitenrelaisstation in einem Teilzeit-Vielfachzutritt-Satellitennachrichtensystem empfangen werden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden dabei örtliche Zeitgeberimpulse einer Verzögerungsleitung zugeführt, welche mehrere Anzapfungen besitzt, die durch eine Torschaltung an eine Ausgangsleitung angeschlossen sind. Eine Vergleichsschaltung vergleicht die Phasen der Zeitgeber- und der Bitimpulse. Besteht ein Phasenunterschied, so betätigt eine Kontrollvorrichtung die Torschaltung, so daß der nächste Zeitgeberimpuls, der die Ausgangsleitung erreicht, schrittweise in seiner Phase geändert wird, um den Phasenunterschied zu verkleinern. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Unbestimmtheitskreis vorgesehen, um ein Pendeln zu verhindern, welches auftreten kann, wenn aufeinanderfolgende Bitimpulse sich angenähert 180° außer Phase mit den Zeitgeberimpulsen befinden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines digitalen Nachrichtensystems, in welchem der verbesserte Schaltkreis zur Auffindung der Bitsynchronisierung mit Vorteil verwendet werden kann,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Teils eines Zeitrahmens in einem Teilzeit-Vielfachzutritt-System,

Digitale Phasensynchronisierungsschleife zur
Auffindung der Bitsynchronisation

Anmelder:

Communications Satellite Corporation,

Washington, D. C. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz und Dr. D. Morf,

Patentanwälte,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

John G. Puente, Rockville, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. November 1966
(594 829)

F i g. 3 ein Zeitdiagramm, welches die Beziehung zwischen örtlichen Zeitgeberimpulsen und den aus einem Nachrichtenkanal erhaltenen Signalen darstellt, F i g. 4 ein Schaltbild der Komponenten und der logischen Schaltkreise, welche in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, und

F i g. 5 ein Impuls-Zeit-Diagramm, welches zum Verständnis des Betriebs der Anordnung der F i g. 4 von Nutzen ist.

Bei der Übertragung von Nachrichten in diskreter Form, d. h. in binärer, ternärer oder derartiger Form, ist es oft erforderlich, die Bitsynchronisierung aufzufinden, entweder um die diskrete Information wiederherzustellen oder die Information in optimaler Weise zu dekodieren. Um dieses Ergebnis zu erreichen, muß eine geeignete Anordnung zur Auffindung der Bitsynchronisation vorgesehen werden, und häufig ist die Auffindung der Bitsynchronisation der schwierigste Vorgang im Empfang von modulierter, diskreter Information in irgendeiner Form, wie sie beispielsweise durch Phasentastmodulation, Frequenzumtastung, Amplitudenmodulation u. dgl.

erhalten wird.

Das Problem der Auffindung der Bitsynchronisation ist besonders dringend in einem neuen Teilzeit-

809 629/1322

3 4

Vielfachzutritt-Satellitennachrichtensystem, in wel- des Ausgangs des Demodulators 18 hängt von der

ehern Bitgeschwindigkeiten im Bereich von 6 bis Art der betrachteten Modulation ab. Für den vor-

50 Megabits pro Sekunde verwendet werden. liegenden Zweck betrachten wir lediglich eine zwei-

Die Aufgabe einer Vorrichtung zur Auffindung der phasige kohärente Phasentastmodulation. In diesem Bitsynchronisation besteht darin, die Bitsynchroni- 5 Falle beträgt, falls das CJN-Verhältnis in einer Bandsation schnell, genau und mit großer Stabilität für breite gemessen wird» die gleich der Bitgeschwindigjeden Impulsstoß einer Bodenstation im Zeitrahmen keit ist, das S/N-Verhältnis: des Teilzeit-Vielfachzutritt-Systems für den Satelliten gw _ £»y _|_ 3 ^. (l) aufzufinden. Falls es möglich wäre, jeden Impulsstoß

in einem Zeitbereich mit einer Genauigkeit, die dem 10 Übliche Phasentastmodulatoren-Demodulatoren Bruchteil eines Bits entspricht, anzuordnen, und falls arbeiten mit einem Minimum C(N von 10 db, womit ein Doppler-Effekt in einem Bereich von Zeitrahmen der S/iV-Ausgang normalerweise 13 db oder größer zu Zeitrahmen vernachlässigbar wäre und ferner alle wird. Andere Modulationsarten können einen höheren Zeitgeber im System hohe Stabilität und Genauigkeit S/iV-Wert erfordern, aber der Grundgedanke bleibt aufweisen würden, könnte die Bitsynchronisierung 15 derselbe, d. h., die Information wird mit einem auf einer Zeitrahmenbasis durchgeführt werden und Rauschen empfangen, welches den Entscheidungsfür alle Impulsstöße innerhalb des Zeitrahmens ver- kreis 20 veranlaßt, unrichtige Unterscheidungen zwiwendet werden. sehen Signalen und Rauschen zu treffen. Die Wahr-

Unglücklicherweise müßten bei hohen Bitgeschwin- scheinlichkeit eines Fehlers als Funktion von CjN digkeiten, beispielsweise bei 50 Megabits pro 20 oder SjN wurde von vielen Autoren untersucht. Bei Sekunde, die Impulsstöße im Satelliten mit einer ihrer Analyse wird im allgemeinen die Annahme geGenauigkeit von 1 oder 2 Nanosekunden angeordnet macht, daß Bitsynchronisation ohne Rauschen und werden, was eine unpraktische Lösung darstellt. Der kohärent mit der eingehenden Nachricht für den erfindungsgemäße digitale Phasensynchronisierungs- Entscheidungskreis zur Verfügung steht. Diese Ankreis stellt die Bitsynchronisierung für jeden Impuls- 25 nähme trifft nur zu, falls für den örtlichen Kreis 22 stoß im Zeitrahmen fest und lockert dadurch die zur Auffindung der Bitsynchronisation genügend Zeit Anforderungen, die an die Genauigkeit der Lage des zur Verfügung steht, um die empfangene Nachricht Impulsstoßes und an die Zeitgeberstabilität gestellt zu synchronisieren, so daß richtig synchronisierte werden. Impulse dem Übersetzer 24 und dann der Nachrich-

Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zu- 30 tensenke26 zugeführt werden.

gründe, eine Vorrichtung, zur Auffindung der Bit- Wird jedoch die Nachricht in Impulsstößen emp-

synchronisation zu schaffen, welche einen örtlichen fangen und sind die Impülsstöße relativ kurz und

Impulsstoß erzeugt, der mit den Übergängen der inkohärent zueinander, so muß der örtliche Zeitgeber

erhaltenen Daten synchronisiert ist. die Bitsynchronisierung so schnell als möglich auf-

Eine bekannte Einheit zur Auffindung der Bit- 35 finden, um einen hohen Wirkungsgrad der Verbinsynchronisation weist eine analoge Phasensynchroni- dung zu gewährleisten. Fig. 2 stellt ein Blockschaltsierungsschleife zur Auffindung der Bitsynchroni- bild eines Teils des Zeitrahmens in einem Teilzeitsation in einem kontinuierlichen Strom von Daten Vielfachzutritt^Satellitennachrichtensystem dar. Drei aus einer einzigen Quelle auf. Die zur Synchronisie- Impulsstöße A, B und C sind dargestellt. T_BT kennrang des eingehenden Datenstroms erforderliche Zeit 40 zeichnet das Einleitungswort, welches der Informabeträgt 1000 Mikrosekunden, was für einen konti- tionsimpulszeit T₁ vorausgeht, und stellt die Zeit dar, nuierlichen Betrieb eine vernünftige Zeitspanne dar- in der die Auffindung der Bitsynchronisation erfolgen stellen mag, die jedoch unpraktisch wird, wenn muß. T_{Xi y} stellt die Zeit zwischen aufeinanderfolgen-Nachrichten von verschiedenen Quellen in Impuls- den Impulsstößen dar. Es sei angenommen, daß die stoßen von 40 Mikrosekunden oder weniger eintref- 45 Zeit 7^, zwischen nebeneinanderliegenden Impulsf en. Es war daher erforderlich, den erfindungs- stoßen konstant ist und in ihrer Länge vernachlässiggemäßen digitalen Phasensynchronisierungskreis zu bar und daß die Infonnationsstöße T₁ gleiche Länge entwickeln, um die Bitsynchronisierung in den aufweisen, dann ist der Wirkungsgrad der Übermittimpulsstößen aufzufinden, welche in einem Teilzeit- lung, welcher als Prozentsatz der Gesamtzeit, in der Vielfachzutritt-Satellitennachrichtensystem verwendet 50 Nachrichten erhalten werden, definiert ist, durch die werden. folgende Formel gegeben:

Ein vereinfachtes Blockschaltbild eines diskreten

Übertragungssystems ist in Fig. 1 dargestellt. Die T₁

Informationsquelle 10 kann entweder analog oder ^e ~ "X, , «,— 100. (2)

digital sein. Die Nachricht wird mittels eines Über- 55 ' ^Bf setzers 12 in diskrete Form kodiert. Abhängig von

den Kanaldaten des Nachrichtensystems wird die Damit nähert sich, wenn T_BV gegen Null geht, der

diskrete Nachricht in einem Modulator 14 entweder Wirkungsgrad der Übertragung 100%. Die Glei-

durch Phasentastmodulation, Frequenzumtastung, chung (2) zeigt, daß Tgf so klein wie möglich sein

Amplitudenmodulation od. dgl. moduliert. Die modu- 60 soll, besonders wenn T₁ oder die Nachrichteniffipuls-

lierte, kodierte Nachricht C gelangt durch einen längen kleiner und kleiner werden.

Nachrichtenkanal 16, in welchem Gaußsches weißes Der verbesserte Kreis zur Auffindung def Bitsyn-

Rauschen N hinzugegeben wird. Es sei angenommen, chronisation gemäß der Erfindung ermöglicht eine

daß die Kanalbandbreite ausreicht, um das Signal schnelle und stabile Auffindung der Synchronisation,

ohne zwischen den Symbolen auftretende Verzerrung 65 wie nachstehend näher erläutert wird. Die Vorrich-

zu übertragen. Der Eingang am Demodulator 18 Stellt tung kann auch als digitale Phasensynchronisieruiigs-

die Summe des modulierten Trägers C plus dem schleife gegenüber den üblichen analogen Phasensyß-

RauscheniV dar. Das Signal-Rausch-Verhältnis SfN, chronisierungsschleifen angesehen werden. Def

5 6

Schaltkreis arbeitet derart, daß er die von einem ort- Die Abzapfungen 52 weisen vorzugsweise gleichen liehen, sehr stabilen Zeitgebergenerator erzeugten Abstand auf, so daß die Zeitvergrößerung zwischen Zeitgeberimpulse rechtzeitig verschiebt, so daß die den Abzapfungen gleich groß ist. Infolgedessen sind Zeitgeberimpulse mit den Übergangspunkten der ein- für jeden Zeitgeberimpuls C_p/ sechzehn Impulse an kommenden Nachricht zusammenfallen. Diese Be- 5 den Abzapf ungen 52 der Verzögerungsleitung verfügziehung ist aus dem Zeitdiagramm der F i g. 3 ersieht- bar. Jedoch ist nur eine der Anzapfungen mit einem lieh, in welchem die Kurve α die demodulierte Nach- getriggerten Tor 54 verbunden, und die entsprechenricht am Ausgang des Demodulators 18 darstellt, die den verzögerten Zeitgeberimpulse treten durch das Kurve b eine Impulsreihe, welche den Übergängen Tornetzwerk hindurch und gelangen zur Ausgangsoder Polaritätswechseln in der Kurve α entsprechen, io leitung 58 des Netzwerks als Zeitgeberimpuls C_vg. und die Kurve c eine Reihe von örtlichen Zeitgeber- Dieser Impuls tritt durch die Verzögerungsleitung 60 impulsen. Das Diagramm zeigt, daß die Zeitgeber- hindurch, welche eine Verzögerung von 80 Nanoimpulse Cl bis C6 außer Phase mit den Übergangs- Sekunden hervorruft. Der berichtigte Zeitgeberausimpulsen in der Kurve b sind. Jedoch werden als gangsimpuls C_vo erscheint am Ausgang der Verzöge-Folge des Betriebs der verbesserten digitalen Phasen- 15 rungsleitung 60. Die eintreffende Signalreihe 62 aus synchronisierungsschleife gemäß der Erfindung die , dem Demodulator 18 wird einem Nulldurchgangsörtlichen Zeitgeberimpulse schrittweise versetzt, bis detektor 64 zugeführt, welcher an seinem Ausgang 66 der Zeitgeberimpuls Cl mit einem Übergangsimpuls eine Reihe von Bits liefert, welche den Nulldurchin der Kurve b zusammenfällt, so daß die folgenden gangen oder Übergängen der Signalreihe 62 entspre-Zeitgeberimpulse C8, C9... in Phase mit den Über- 20 chen. Diese die Übergänge kennzeichnenden Impulsgangsimpulsen synchronisiert sind. Dann hat die Auf- bits sind 10 Nanosekunden lang und im Zeitdiafindung der Bitsynchronisation stattgefunden, und die gramm der F i g. 5 mit 5,- bezeichnet. Jeder Zeitgebereingestellten Zeitgeberimpulse werden verwendet, um impuls C_n aus dem Tornetzwerk 32 wird über eine die Zeitgabe der Dekodiereinrichtung der Station zu Leitung 58 und eine Leitung 68 dem Eingang des Resteuern, um sicherzustellen, daß die gesamte Nach- 35 gionalsignalgenerators 34 zugeführt, welcher sich aus rieht in der Kurve α erhalten wird. einem Multivibrator 70, einer 80-Nanosekunden-Ver-

F i g. 4 zeigt ein logisches Blockschaltbild einer be- zögerungsleitung 72, einer 60-Nanosekunden-Verzövorzugten Ausführungsform des verbesserten digita- gerungsleitung 74, einer 40-Nanosekunden-Verzögelen Kreises zur Auffindung der Bitsynchronisation ge- rungsleitung 76, einer weiteren 60-Nanosekundenmäß vorliegender Erfindung. 30 Verzögerungsleitung 78 und einem Inverter 80 zu-

F i g. 5 stellt ein Zeitdiagramm dar, welches zum sammensetzt. Ein Zeitgeberimpuls C_pg, der dem Einverständnis des Betriebs der Schaltung nach F i g. 4 gang des Regionalgenerators 34 zugeführt wird, setzt von Nutzen ist. den Multivibrator 70 in den »1 «-Zustand und triggert

Die Hauptkomponenten des verbesserten Schalt- das Entscheidungstor 82. 80 Nanosekunden später kreises der F i g. 4 bestehen aus einer mit Anzapfun- 35 setzt der Ausgang der Verzögerungsleitung 72 den gen versehenen Verzögerungsleitung 30, einer Tor- Multivibrator 70 in seinen »0«-Zustand und sperrt schaltung 32, einem örtlichen Signalgenerator 34, Ent- dabei das UND-Tor 82 und triggert das UND-Tor 84. scheidungstoren 36, einem Speicher 38, einem Un- 140 Nanosekunden nach dem Auftreten des Zeitbestimmtheitskreis 40, einem rückstellbaren Zähler geberimpulses C_m triggert der Ausgang der Verzöge- 42 und einer Dekodiermatrix 44. Ein weiterer Ent- 40 rungsleitung 74 das UND-Tor 86.
scheidungskreis 46 ist ebenfalls eingetragen, welcher Ferner tritt 60 Nanosekunden, nachdem der Imjedoch wahlweise verwendet werden kann. puls C_ve dem Eingang des Regionalgenerators 34 zu-

Die Zeitgeberimpulse C_pi werden dem Eingang 50 geführt wurde, ein Impuls am Ausgang der Verzöge-

der mit Anzapfungen versehenen Verzögerungslei- rungsleitung 78 auf und wird durch den Inverter 80

tung 30 zugeführt. Es sei angenommen, daß die Bit- 45 einem der Eingänge eines UND-Tors 88 zugeführt,

Wiederholungsfrequenz des Satellitennachrichtensy- wodurch das UND-Tor 88 bereits 40 Nanosekunden

stems 6,176 Megabits pro Sekunde beträgt; daher be- gesperrt wird. Das UND-Tor 88 wird normalerweise

trägt die Geschwindigkeit des örtlichen Zeitgebers durch den SFiVC-Ausgang des Inverters 80 während

ebenfalls 6,176 Megabits pro Sekunde. Die Bitperiode des Restes der Zeitgeberperiode getriggert. Daher er-

ist dann 162 Nanosekunden, jedoch soll dieser Wert 50 scheint, wenn ein Impuls 5,- an der Leitung 66 in

auf 160 Nanosekunden im Zusammenhang mit der weniger als 60 Nanosekunden nach dem Erscheinen

vorliegenden Beschreibung abgerundet werden. Die des Zeitgeberimpulses C_pg auftritt, ein Ausgangsim-

Zeitgeberimpulse haben eine Länge von 40 Nanose- puls am Ausgang des Voreilungentscheidungstores 82,

künden. Es sei angenommen, daß die Verzögerungs- um den Multivibrator 90 im Speicher 38 einzustellen,

leitung 30 sechzehn Anzapfungen 52-1, 52-2... 52-16 55 Der SYiVC-Bereich ist definiert als der 40-Nano-

aufweist, obwohl diese Zahl veränderlich ist und von sekunden-Bereich, welcher um jeden Ausgangszeit-

der Feinheit der gewünschten Auflösung abhängt. Die geberimpuls C_n zentriert ist. Der Schaltkreis gemäß

Anzapfungen 52 sind mit entsprechenden UND-Toren der Erfindung arbeitet derart, daß die C„₀-Impulse

54-1, 54-2... 54-16 in einem Tornetzwerk 32 ver- versetzt werden, bis sie mit den Nachrichtenimpulsen

blinden. Die UND-Tore 54 werden getriggert, wenn 60 S₁ zusammenfallen. Die C_p0- und 5_rImpulse werden

entsprechende Ausgänge 56-1, 56-2... 56-16 der De- als synchron betrachtet, wenn sie innerhalb des 40-

kodiermatrix 44 unter Strom gesetzt werden, Ledig- Nanosekunden-SiT/C-Bereichs fallen, der in der vor-

lich ein UND-Tor 54 ist zu jeder Zeit getriggert. Die letzten Kurve des Zeitdiagramms der F i g. 5 darge-

Matrix 44 wird vom Ausgang eines üblichen rück- stellt ist. Tritt ein Nachrichtenimpuls S₁ zwischen 60

stellbaren Zählers 42 gesteuert, so daß nur einer der 65 und 100 Nanosekunden nach dem Auftreten eines

Ausgänge 56 für eine gegebene Zählung oder einen Impulses C_vg auf, so verschwindet das SYTVC-Signal,

gegebenen Zustand des Zählers 42 unter Strom ge- um das Tor 88 zu sperren und infolgedessen alle Tore

setzt wird. 82, 84, 86, so daß keine Zeitgeberkorrektur erfolgt.

7 8

Ist jedoch die 40-Nanosekunden-.SYiVC-Periode vor- gegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Nachbei, d. h. zwischen 120 und 180 Nanosekunden nach richtenimpulsen in die Unbestimmtheitsregion fallen dem Auftreten von C_pg, so ist der iSYiVC-Ausgang zu lassen, bevor die 80-Nanosekunden-Korrektur gedes Inverters 80 wieder vorhanden und triggert das macht wird. Ein Unbestimmtheitskreis 40 arbeitet in Tor 88. Sollte daher ein Nachrichtenbitimpuls in die- 5 einer Weise, um dies zu ermöglichen, ser späteren Zeitspanne auftreten, so würde der Aus- 140 Mikrosekunden nach dem Auftreten eines gang vom Nacheilungs-UND-Tor 84 den Multivibra- Zeitgeberimpulses C_pg triggert der Ausgang der Vertor 92 einstellen. zögerungsleitung 74 das UND-Tor 86. Falls ein Nach-In F i g. 5 sind die Nachrichtenimpulse S₁ als inner- richtenimpuls S₁ in dem folgenden 40-Nanosekundenhalb des Voreilungsbereichs fallend dargestellt. In io Intervall erscheint, tritt er durch das UND-Tor 88 diesem Falle wird der »1 «-Ausgang des Multivibra- und das UND-Tor 86, um den Multivibrator 108 in tors 90 einem Eingang eines UND-Tors94 züge- seine »1«-Stellung zu schalten. Der Ausgang des führt. Der mittlere Eingang 96 wird zum Zeitpunkt T₂ Multivibrators 108 triggert ein UND-Tor 110, weldurch den Ausgang der Verzögerungsleitung 72 ches einen Impuls von der Ausgangsverzögerungslei-80 Nanosekunden nach dem Auftreten des Zeitgeber- 15 tung 76 bei T₂ 120 Nanosekunden nach dem nächsten impulses C_pg getriggert. Der untere Eingang 98 wird Impuls C_pg hindurchtreten läßt, um einem zweistufiebenfalls normalerweise getriggert, wie später be- gen binären Zähler 112 einen Eingang zuzuführen, schrieben wird. Der Ausgang des Tors 94 gelangt Der Ausgang des UND-Tors 110 wird ferner rückdurch ein offenes Tor 100 zum Voreilungseingang gekoppelt, um den Multivibrator 108 freizugeben. Die des Zählers 42, wodurch der Zähler um eine Stufe 20 Ausgangsleitungen 114 und 116 des Zählers 112 weitergeschaltet wird. Der Zustand des Zählers wird werden nach drei aufeinanderfolgenden Eingängen darauf durch die Matrix 44 dekodiert, um ein ande- vom UND-Tor 110 eingeschaltet. Dies liefert einen res Tor im Netzwerk 32 zu öffnen. Da im gewählten Ausgang am UND-Tor 118, durch welchen ein ande-Beispiel der Ausgang des Zeitgebers C_po vorauseilen res UND-Tor 120 getriggert wird, wobei jedoch die muß, um ihn in bessere zeitliche Übereinstimmung 25 UND-Tore 94 und 102 durch die Wirkung eines Inmit dem Nachrichtenimpuls S₁ zu bringen, so ist das verters 122 gesperrt werden. Wenn daher ein vierter durch den Ausgang der Matrix 44 geöffnete Tor jenes aufeinanderfolgender Ausgang am Ausgang des UND-Tor, welches neben dem vorausgehend geöffneten Tors 110 auftritt, gelangt er durch das UND-Tor 120 Tor in Richtung zum Eingang der Verzögerungslei- zu dem Unbestimmtheitseingang des rückstellbaren tung liegt. Infolgedessen wird die Impulsreihe C_p0 30 Zählers 102. Der Zähler durchläuft eine Periode, des örtlichen Zeitgeberausgangs in Phase um eine welche einer halben Periode der Zeitgeberimpulspe-Stufe vorangeschoben, welche im gewählten Beispiel riode oder 80 Nanosekunden entspricht. Darauf wählt 10 Nanosekunden beträgt. Der Multivibrator 90 wird die Matrix ein Tor, das mit einer Anzapfung verbundurch den Ausgang vom Tor 94 freigegeben. den ist, die acht Anzapfungen von jener entfernt liegt, Falls ein Nachrichtenimpuls S₁ in der Zeitspanne 35 durch welche der unmittelbar vorausgehende Einzwischen 120 bis 180 Nanosekunden nach dem Auf- gangszeitgeberimpuls hindurchtrat. Daher erfolgt die treffen eines Impulses C_pg auftritt, so triggert in ahn- Auffindung der Bitsynchronisation in einer Stufe und licher Weise der »1«-Ausgang des Multivibrators 92 nicht in acht Intervallen. Vier aufeinanderfolgende den oberen Eingang eines anderen Tores 102, des- Unbestimmtheitssignale werden gezählt, bevor die sen unterer Eingang durch den folgenden C_pg-Impuls 40 Phasenkorrektion von 180° vorgenommen wird, um getriggert wird. Der mittlere Eingang des UND-Tores die Möglichkeit auszuschalten, daß drei oder weniger 102 ist normalerweise getriggert, wie später beschrie- Unbestimmtheitssignale durch Rauschen erzeugt werben wird. Der Ausgang des UND-Tores 102 wird den und daher nicht einen echten 180°-Phasenunterdurch eine 80-Nanosekunden-Verzögerungsleitung schied zwischen einem Ausgangszeitgeberimpuls C_po 104 und durch ein UND-Tor 106 geführt, um den 45 und einem Nachrichtenbitimpuls S₁ darstellen. Der Eingang des rückstellbaren Zählers 42 zu verzögern. »0«- oder freigegebene Ausgang des Multivibrators In diesem Falle, da der Zeitgeberimpuls dem Nach- 108 ist mit einem Eingang eines UND-Tors 111 verrichtenimpuls vorauseilt, wählt die Matrix ein Tor, bunden, dessen Ausgang den Zähler 112 zurückstellt, welches mit der Anzapfung der Verzögerungsleitung Falls der Multivibrator 108 bis zum Zeitpunkt T₂ an einer Stelle verbunden ist, die in Richtung zum 50 nicht eingestellt wurde, wird der Zähler 112 zurück-Ende der Verzögerungsleitung neben der vorausge- gestellt.

henden Anzapfung liegt. Die Ausgangsimpulsreihe In dem Alternativ-Entscheidungskreis 46 ist ein Cp₀ wird dann um eine Stufe von 10 Nanosekunden einstufiger binärer Zähler 124 angeordnet. Der Ausverzögert. Der Ausgang vom Tor 162 gibt den MuI- gang der Verzögerungsleitung 76 ändert den Zustand tivibrator 192 frei. 55 des Zählers 124 alle 120 Nanosekunden nach jedem Falls ein Nachrichtenimpuls S₁- etwa 180° aus der Zeitgeberimpuls C_pg. Der »1«-Ausgang des Zählers Phase mit einem Zeitgeberausgangsimpuls C_po ist, ist mit dem unteren Eingang des Tores 100 verbunkann eine Schwingung auftreten, da eine Folge von den, so daß das Tor 100 tatsächlich während ababwechselnden Voreilungs- und Verzögerungskorrek- wechselnder Zeitgeberperioden offen ist. Der untere türen eintreten kann. Deshalb wird ein Unbestimmt- 60 Eingang des UND-Tores 106 ist mit dem »0«-Ausheitsbereich als ein 40-Nanosekunden-Zwischenraum gang des Zählers 124 verbunden, aber der dem andein der Mitte der Periode der Ausgangszeitgeberim- Eingang des UND-Tors 106 zugeführte Impuls wird pulse C_p0 festgelegt. Falls ein Nachrichtenimpuls S_{ durch die Verzögerungsleitung 104 um 80 Nanowährend dieses Unbestimmtheitsbereichs auftritt, ist Sekunden verzögert, und das Tor 106 wird infolgees erwünscht, die Zeitgeberimpulsreihe C_po unmittel- 65 dessen während der gleichen, abwechselnden Zeitbar um 180° oder 80 Nanosekunden zu versetzen. geberperioden getriggert wie das Tor 100. Da jedoch ein Rauschimpuls oft als Nachrichtenim- Der Alternativ-Entscheidungskreis 46 ist ein wahlpuls erfaßt werden kann, ist es erwünscht, eine vor- weises Merkmal und arbeitet, um die Eingänge zum

Zähler 42 zu verlangsamen. Einige Zähler können möglicherweise nicht schnell genug arbeiten, um auf die Befehlsimpulse für Voreilung, Verzögerung oder Unbestimmtheit anzusprechen, die beispielsweise einem vorausgehenden Steuerimpuls nach 100 Nano-Sekunden folgen. Der Kreis 46 gestattet, daß nur nach jedem zweiten Zeitgeberimpuls eine Zeitgeberphasenkorrektur vorgenommen wird. Wird jedoch ein Zähler 42 mit ausreichend hoher Geschwindigkeit verwendet, so ist der Alternativ-Entscheidungskreis 46 nicht erforderlich.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltkreis zur Auffindung einer Bitsynchronisation zwecks digitaler Synchronisierung einer Reihe von Zeitgeberimpulsen mit einer Reihe von Nachrichtenimpulsen, um die Phase der Zeitgeberimpulse stufenweise zu verändern, bis die Zeitgeberimpulse mit den Nachrichtenimpulsen synchronisiert sind, gekennzeichnet durch eine Impulsverzögerungseinrichtung (30), welche einen Eingang zur Aufnahme eines Zeitgeberimpulses und eine Anzahl von Ausgängen aufweist, mit einer Tor-Einrichtung (32), welche mit jedem der Ausgänge verbunden ist und welche den Zeitgeberimpuls nur durch einen ausgewählten Ausgang hindurchtreten läßt, mit einer digitalen Steuereinrichtung (34, 36, 38, 42, 44, 46), die einen Eingang (66) für einen Nachrichtenimpuls aufweist und welche auf einen Phasenunterschied zwischen einem hindurchgetretenen Zeitgeberimpuls und einem Nachrichtenimpuls anspricht, um die Tor-Einrichtung derart zu betätigen, daß sie einen folgenden Zeitgeberimpuls nur von einem ausgewählten Ausgang hindurchtreten läßt.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltkreise (78, 80, 88), welche die digitale Steuereinrichtung außer Betrieb setzt, wenn die Zeitgeberimpulse und die Nachrichtenimpulse synchron sind.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (30) aus einer Verzögerungsleitung besteht und daß die genannten Ausgänge aus in Abstand angeordneten Anzapfungen (52) der Verzögerungsleitung bestehen.

4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Phasenvergleichseinrichtung (34, 36, 38) zur Erzeugung eines Voreilungssignals aufweist, wenn ein Zeitgeberimpuls einem entsprechenden Nachrichtenimpuls nacheilt, und eines Verzögerungssignals, wenn ein Zeitgeberimpuls einem entsprechenden Nachrichtenimpuls vorauseilt, mit einem rückstellbaren Zähler (42), welcher zwischen der Phasenvergleichseinrichtung und der Tor-Einrichtung (32) angeordnet ist, um die Tor-Einrichtung zu betätigen, wobei jeder Zustand des Zählers einer bestimmten der genannten Anzapfungen der Verzögerungsleitung entspricht, und mit einer logischen Schaltung (46) zum Antrieb des Zählers, um dessen Zustand abhängig von den Voreilungs- und Nacheilungssignalen zu verändern.

5. Schaltkreis nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schaltkreis (124), um die Tätigkeit der genannten Antriebseinrichtung bei jedem zweiten Zeitgeberimpuls außer Betrieb zu setzen.

6. Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfungen der Verzögerungsleitung (30) gleichen Abstand aufweisen und daß die Tor-Einrichtung derart ausgebildet ist, daß sie in Abhängigkeit vom Zustand des Zählers aufeinanderfolgende Anzapfungen in beiden Richtungen auswählt.

7. Schaltkreis nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Unbestimmtheitskreis (40) zur Erzeugung eines Unbestimmtheitssignals, wenn ein Zeitgeberimpuls und ein Nachrichtenimpuls angenähert 180° von einer Synchronisierung abweichen.

8. Schaltkreis nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Speicherkreis (112) zur Speicherung einer vorgegebenen Zahl aufeinanderfolgender Unbestimmtheitssignale und einen Schaltkreis (118, 120), welcher abhängig von dieser vorgegebenen Zahl von Signalen den Zustand des Zählers verändert, um die Tor-Einrichtung in Tätigkeit zu setzen, eine Anzapfung auszuwählen, die folgende, um 180° phasenverschobene Zeitgeberimpulse hindurchtreten läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 629/1322 10.68 O Bundesdruckerei Berlin