DE1762810B2

DE1762810B2 - Verfahren und schaltungsanordnung zum synchronisieren von empfaengerseitig erzeugten taktimpulsen mit zum empfaenger uebertragenen codierten digitalen signalen unterschiedlicher pegelwerte

Info

Publication number: DE1762810B2
Application number: DE19681762810
Authority: DE
Inventors: Roger Browe Webster N.Y. Stone (V. St. A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1967-09-01
Filing date: 1968-08-30
Publication date: 1973-03-29
Also published as: US3513447A; BE720023A; GB1237422A; FR1584410A; NL146008B; DE1762810C3; NL6812212A; DE1762810A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Synchronisieren von empfängerseitig erzeugten Taktimpulsen, die durch die Flanken einer aus den Impulsen eines frequenzstabilen Oszillators durch Mehrfachteilung erzeugten Rechteckschwingung gebildet werden, mit zum Empfänger übertragenen codierten digitalen Signalen unterschiedlicher Pegelwerte durch Vergleich der zeitlichen Lage eines aus den Flanken eines jeden übertragenen Signals abgeleiteten Kriteriums mit der zeitlichen Lage der empfängerseitig erzeugten Taktimpulse, wobei bei einem Nacheilen der Taktimpulse gegenüber dem übertragenen Signal ein zusätzlicher Impuls in die Reihe der Oszillatorimpulse eingefügt

wird und bei einem Voreilen der Taktimpulse gegenüber dem übertragenen Signal einer der Oszillatorimpulse unterdrückt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist z. B. durch die deutsche Auslegeschrift 1 290 952 bekannt. Dieses Verfahren eignet sich aber nur zur Synchronisierung empfängerseitig erzeugter Taktimpulse mit zum Empfänger übertragenen binär codierten digitalen Signalen. Bei der Anwendung eines Verfahrens der bekannten Art können also nur zwei logische Zustände übertragen werden.

Sollen mehr als zwei logische Zustände übertragen werden, d. h. codierte digitale Signale mit mehr als zwei Regelwerten, so muß auf andere Verfahren zur Wiederherstellung der zeitlich richtigen Lage der Signale am Empfangsort zurückgegriffen werden. Solche Verfahren können z. B. derart durchgeführt werden, daß mit den Signalen ein Pilotton oder über einen parallelen Kanal ein Taktsignal übertragen wird. Diese Verfahren erfüllen zwar ihren Zweck, die Übertragung eines Pilottons verringert jedoch die über einen Kanal begrenzter Bandbreite übertragbaren Informationsmengen, während die Übertragung eines separaten Taktsignals einen besonderen Ubertragungskanal erfordert, wodurch die Übertragungskosten steigen und der Zugriff zu Ubertragungskanälen verringert wird.

Diese Nachteile weist ein Verfahren der eingangs genannten Art nicht auf. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Verfahren derart weiter zu verbessern, daß auch bei einer Übertragung codierter digitaler Signale mit mehr als zwei Pegelwerten eine Synchronisierung von empfängerseitig erzeugten Taktimpulsen mit den zum Empfänger übertragenen codierten digitalen Signalen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zeitliche Lage des Kriteriums der übertragenen Signale während eines durch die empfängerseitig erzeugten Taktimpulse vorgegebenen Schrittes durch das arithmetische Mittel der Zeiten bestimmt ist, die zwischen dem Durchlaufen der einzelnen, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden Mittelpegelwerte und dem Ende des vorgegebenen Schrittes liegen.

Bei einem Verfahren nach der Erfindung wird das Durchlaufen der Mittelpegelwerte zur Erzeugung des Synchronisationskriteriums ausgenutzt. Die Mittelpegelwerte liegen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten. Wenn die Zeitpunkte des Durchlaufens dieser Mittelpegelwerte in der angegebenen Weise auf eine durch die empfängerseitige Taktsteuerung vorgegebene Zeit bezogen werden, so können durch diese einfache Maßnahme auch solche Signale am Empfangsort synchronisiert werden, die mehr als zwei unterschiedliehe Pegelwerte aufweisen.

Dadurch wird die Übertragung und Synchronisierung codierter digitaler Signale mit mehr als zwei unterschiedlichen Regelwerten bei maximaler Ausnutzung der Kanalkapazität, d. h. mit geringem Kostenaufwand, ermöglicht. Die Wirtschaftlichkeit eines Übertragungssystems kann somit erheblich verbessert werden.

Das Verfahren nach der Erfindung kann zweckmäßig derart ausgebildet sein, daß mit einem ersten Zähler während eines durch die empfängerseitig erzeugten Taktimpulse vorgegebenen Schrittes die Anzahl der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden durchlaufenen Mittelpegelwerte gezählt wird und mit einem zweiten Zähler die den Zeiten zwischen dem Durchlaufen der einzelnen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden Mittelpegelwerte und dem Ende des vorgegebenen Schrittes zugeordneten Impulse gezählt werden und daß von einer logischen Schaltung über eine Pufferschaltung eine Schaltung zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung angesteuert wird, wenn die Anzahl der vom zweiten Zähler ermittelten Impulse kleiner bzw. größer als die Anzahl der Impulse ist, die dem arithmetischen Mittel der zwischen dem Durchlaufen der einzelnen, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten und dem Ende des vorgegebenen Schrittes liegenden Zeiten zugeordnet ist.

Die Bildung des arithmetischen Mittels der zwisehen dem Durchlaufen der einzelnen, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden Mittelpegelwerte und dem Ende des vorgegebenen Schrittes liegenden Zeiten erfolgt also bei dieser Weiterbildung so, daß einfache elektronische Bausteine eingesetzt werden können.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß von der Pufferschaltung nach einer vorbestimmten Anzahl von Impulseinfügungs- bzw. Impulsunterdrückungsbefehlen der logischen Schaltung ein Ausgangssignal der Schaltung zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung zugeführt wird.

Dadurch wird die Möglichkeit beseitigt, daß

Rauschen oder eine gegenseitige Wechselwirkung der Signale die Position der Pegeländerungen an den zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden Mittelpegelwerten beeinträchtigen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer

in den Figuren dargestellten Schaltungsanordnung und zweier Diagramme näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 das Diagramm eines idealen Signalverlaufs bei Verwendung zweier Pegelwerte,

Fig. 2 das Diagramm eines Signalverlaufs mit den zugehörigen Mittelpegelwerten bei Verwendung von vier Pegelwerten,

F i g. 3 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 4 das Schaltbild einer mehrstufigen Frequenzteilerschaltung, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird,

F i g. 5 die Schaltbilder eines Zeitimpulsgenerators, einer Impulssteuerschaltung und eines Pegeländerungszählers,

F i g. 6 die Schaltbilder einer Schaltung zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung und einer Pufferschaltung,

F i g. 7 die Schaltbilder eines Positionszählers und einer logischen Schaltung und

F i g. 8 Signalverläufe bei Einfügung oder Unterdrückung eines Impulses.

Die codierten digitalen Signale unterschiedlicher Pegelwerte können frequenzmoduliert über den Übertragungskanal geführt werden. In einem solchen Fall erzeugt der dem Empfänger vorgeschaltete Demodulator ein Ausgangssignal, das alle zwischen den verwendeten Pegelwerten liegende Werte durchläuft. Bei der Übertragung binär codierter digitaler Signale ist das Ausgangssignal des Demodulators ein Signal-

zug, der zwischen den beiden Pegelwerten wechselt rangen bzw. der durchlaufenen Mittelpegelwerte, so bzw. aus Signalen und Signalpausen besteht, abhän- gilt die Gleichung

gig von der übertragenen digitalen Information. -i

Wären alle möglichen Übergänge von einem Pegel- 2j ^tl

wert zum anderen sichtbar, so erhielte man einen ^

Kurvenverlauf der in Fig. 1 gezeigten Art. Wegen ihrer besonderen Form wird diese Kurve auch als »Augendiagramm« bezeichnet

Der Demodulator bringt jedoch die übertragenen
Signale nur in einen Zustand, der die Wiederher- io zeugten Taktsignals in einer derartigen Richtung

in der T₁ das arithmetische Mittel der Zeiten dar-

_stellt j

_ldch T

^L ° 2

_phase

_{verschob daß} T_ _{verri t wird}. _{Zur Ver}-

2 °

stellung der übertragenen Signale in den nachfolgenden Auswerteschaltungen ermöglicht. Werden derartige codierte digitale Signale übertragen, so ist an ringerung der Auswirkung des Rauschens und der der Empfangsstelle eine Wiederherstellung der Syn- gegenseitigen Signalwechselwirkung muß T_L über chronisation mit dem Sender erforderlich, um die 15 mehrere Schritte gemittelt werden. Es sei bemerkt, übertragenen Signale richtig auswerten zu können. daß bei Fehlen von Pegeländerungen, d. h. bei Wird zusammen mit den die eigentliche Information K = O, dieser Vorgang nicht stattfindet, enthaltenen Signalen keine weitere Information zur Ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung

Anzeige der Phase der übertragenen Signale ver- zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahmittelt, so muß am Empfangsort ein besonderes Ver- 20 rens ist in F i g. 3 dargestellt. Ist beispielsweise die fahren vorgesehen sein, welches eine Auswertung Schrittgeschwindigkeit der übertragenen Signale

1200 Baud, so liefert der Oszillator im Empfänger Taktimpulse mit einer Frequenz von 230,4 kHz. Eine mehrstufige Frequenzteilerschaltung, die aus 25 Frequenzuntersetzern 301, 303, 305, 307 besteht, erzeugt Taktimpulse mit einer Frequenz von 1200 Hz. Der Untersetzer 301 mit einem UnterSetzungsverhältnis von 3 : 1 erzeugt eine 76,8-kHz-Taktfrequenz für den Untersetzer 303, der ein Unterdigitalen Signalen der vom Demodulator gelieferte 30 Setzungsverhältnis 2: 1 hat. Die von diesem erzeug-Signalzug den Mittelpegelwert kreuzt, d. h. die Pegel- ten Taktimpulse mit einer Frequenz von 38,4 kHz änderungszeiten, sind im Idealfalle um einen halben werden der Schaltung 309 zur Einfügung oder Unter-Schritt gegenüber der optimalen Abtastzeit ver- drückung eines Taktimpulses zugeführt, von der aus schoben. Diese Pegeländerungszeiten können zur Be- die Taktimpulse zum Untersetzer 305 mit dem Unterstimmung des Abtastzeitpunktes im Empfänger ver- 35 Setzungsverhältnis 2 : 1 gelangen. Die erhaltene wendet werden. Pegeländerungen treten jedoch nicht 19,2-kHz-Taktfrequenz wird durch den Untersetzer

307 in eine Taktfrequenz von 1200Hz umgewandelt. Es ist zu erkennen, daß bei einer Frequenz, die der 32fachen Schrittgeschwindigkeit entspricht, dieSchal-40 tung zur Impulseinfügung bzw. -unterdrückung 309 in der mehrstufigen Frequenzteilerschaltung vorh i Si bik i Vhi d h

g , g

der gesamten übertragenen Information sicherstellt. Die Funktion einer Schaltung zur Wiederherstellung der Synchronisation besteht deshalb darin, die Phase des synchronen Sendeaktes wiederherzustellen.

Die Erfindung ermöglicht eine Bestimmung der optimalen Abtastzeit, wenn die ungefähre Schrittgeschwindigkeit der ankommenden Signale bekannt ist. Die Zeitpunkte, zu denen bei binär codierten

gesehen ist. Sie bewirkt eine Verschiebung der Phase der den Abtastzeitpunkt festlegenden Taktrechteckschwingung von 1200 Hz um V32 Periode.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die in Verbindung mit F i g. 3 genannten Frequenzen und Schrittgeschwindigkeiten nur als Beispiel gewählt sind und daß andere Werte verwendet werden können. Daher können auch andere Untersetzer zur

während jedes Schrittes auf, und falls sie auftreten, können sie durch die Auswirkung des Rauschens, der gegenseitigen Wechselwirkung der Pegelwerte usw. zeitlich etwas verschoben sein.

Werden mehr als zwei Pegelwerte verwendet,
kann gleichfalls der Abtastzeitpunkt bestimmt werden, jedoch wird die Situation etwas komplizierter,
da zusätzliche Mittelpegelwerte auftreten und innerhalb eines Schrittes mehr als ein Mittelpegelwert 45
durchlaufen werden kann. Ein solcher Fall ist in
F i g. 2 dargestellt. Bei Durchlaufen eines oder dreier
Mittelpegelwerte pro Schritt kann als Bezugswert
das Durchlaufen des in der Mitte zwischen altem
und neuem Pegelwert liegenden Mittelpegelwertes 50 Phasenverschiebung um einen vorbestimmten Betrag verwendet werden, jedoch ist durch das Durchlaufen verwendet werden.

der anderen Mittelpegelwerte zusätzliche Information Ein Zeitimpulsgenerator 311 ist mit dem Untervorhanden, setzer 301 verbunden und erzeugt zusammen mit den

Werden während eines Schrittes eine gerade An- vom Untersetzer 305 gelieferten Taktimpulsen Imzahl von Mittelpegelwerten durchlaufen, wie dies 55 pulse T₁, T₂ und T₃. Der Zeitimpulsgenerator 311 unter anderem in F i g. 2 gezeigt ist, so muß zur muß nicht unbedingt mit dem Untersetzer 301 verNutzung der ein Durchlaufen dieser Mittelpegel- bunden sein, jedoch liefert dieser günstigerweise werte enthaltenden Information ein anderes Kriterium Taktimpulse fester Amplitude und Breite. Der Imverwendet werden. Erfindungsgemäß wird das arith- puls T₁ entspricht einem positiven Impuls des metische Mittel der Zeiten, die zwischen dem Durch- 60 230,4-kHz-Taktes, der Impuls T₂ dem nächstfolgenlaufen eines Mittelpegelwertes und dem Ende eines den positiven Impuls und der Impuls T₃ dem dritten Schrittes liegen, gebildet. An der Empfangsstelle positiven Impuls des 230,4-kHz-Taktes. Der Pegelmüssen zum Abtasten der empfangenen Signale änderungszähler 315 überwacht das Durchlaufen der Taktimpulse erzeugt werden, die der Schritt- Mittelpegelwerte mit Hilfe von Signalen, die von geschwindigkeit der übertragenen Signale ungefähr 65 nicht dargestellten Prüfschaltungen geliefert werden, entsprechen. Sind t_t die Zeiten zwischen dem Durch- Ein Signal T_c _t entspricht dem Durchlaufen eines laufen der einzelnen Mittelpegelwerte und dem Ende Mittelpegelwertes, ein Signal T_c ₂ dem Durchlaufen eines Schrittes und ist K die Anzahl der Pegelände- zweier Mittelpegelwerte und ein Signal T_Cz dem

Durchlaufen dreier Mittelpegelwerte innerhalb eines Schrittes. Diese Signale werden einer Impulssteuerschaltung 313 und einer logischen Schaltung 317 zugeführt.

Die Messung der Zeiten t_t erfolgt in einem Positionszähler 319. Am Beginn eines Schrittes, bestimmt durch die vom Untersetzer 307 gelieferten Taktimpulse, werden der Positionszähler 319 und der Pegeländerungszähler 315 durch einen Taktimpuls über die Verzögerungsschaltung 323 mit einer Verzögerung von einer Mikrosekunde zurückgestellt. Wenn die erste Pegeländerung am Eingang des Pegeländerungszählers 315 angezeigt wird, d. h. sofort nach Durchlaufen eines ersten Mittelpegelwertes, werden Impulse!^ mit einer der lofachen Schrittgeschwindigkeit entsprechenden Taktfrequenz in den Positionszähler 319 eingegeben. Dies ergibt sich aus der Steuerung des Zeitimpulsgenerators 311 mit der 19,2-kHz-Taktfrequenz. Treten zweite und dritte Pegeländerungen auf, d. h., wenn zwei bzw. drei Mittelpegelwerte durchlaufen werden, so werden nach Durchlaufen des zweiten Mittelpegelwertes auch die Impulse T₂ und nach Durchlaufen des dritten Mittelpegelwertes schließlich die Impulse T₃ dem Positionszähler 319 zugeführt.

Steht bei Durchlaufen nur eines Mittelpegelwertes während eines Schrittes der Positionszähler 319 auf dem Zählschritt 8, wenn er durch einen Taktimpuls gestoppt und am Ende zurückgestellt wird, so besteht zwischen den Taktimpulsen und dem eingehenden Signal die richtige Phasenbeziehung. Dies bedeutet, daß die Taktimpulse dem Positionszähler 319 mit einer der lofachen Schrittgeschwindigkeit entsprechenden Frequenz zugeführt werden. Steht der Positionszähler 319, wenn er gestoppt, d. h. abgefragt wird, auf dem Zählschritt 8, so findet der Abtastvorgang der Signale zu einem Zeitpunkt statt, an dem der endgültige Pegelwert erreicht ist, wie auch aus F i g. 1 zu erkennen ist. Steht der Positionszähler 319 auf einem von 8 verschiedenen Zählschritt, so wird von der logischen Schaltung 317 festgestellt, daß die Abtastung an einer gegenüber der Mitte der Periode der Taktimpulse, die den Abtastzeitpunkt festlegen, verschobenen Position stattfindet, was ein Kriterium dafür ist, daß die Phasenbeziehung falsch ist und daß eine Korrektur durchgeführt werden muß, um die Abtastzeit in die Mitte der Periode zu verlegen. Da sich dieses Kriterium durch Rauschen oder gegenseitige Wechselwirkung der Signale ungünstig verändern kann, ist eine Pufferschaltung 321 vorgesehen, die diese Fehler verursachenden Wirkungen durch eine Mittelwertbildung unwirksam macht. Sie wird durch die logische Schaltung 317 angesteuert, mit der auf Grund der Zählschritte des Positionszählers 319 die Feststellung möglich ist, ob eine Phasenverschiebung gegenüber dem übertragenen Signal gegeben ist. Die logische Schaltung 317 bewirkt je nach Art der Phasenverschiebung eine Vorwärts- oder Rückwärtsschaltung der Pufferschaltung 321, wobei diese wie ein Puffer zwischen der logischen Schaltung 317 und der Schaltung 309 zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung wirkt.

Die Pufferschaltung 321 besteht aus einer Zählvorrichtung, die mit an ihren Eingängen anliegenden Impulsen vor- oder zurückgeschaltet werden kann. Bei Erreichen eines vorgegebenen oberen oder unteren Grenzwertes dieser Zählschaltung durch Ansteuerung mit Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulsen wird ein Signal zur Einfügung oder Unterdrückung eines Impulses an die Schaltung 309 geliefert, so daß diese einen Impuls in die vom Untersetzer 303 gelieferte Impulsreihe einfügt oder einen Impuls dieser Impulsreihe unterdrückt. Fig. 8 zeigt diesen Vorgang. In Fig. 8a ist die Einfügung eines Impulses dargestellt, der in der vorgegebenen Impulsreihe einen weiteren Impuls erzeugt, wodurch sich bei der anschließenden Untersetzung in den ίο Untersetzern 305 und 307 eine Phasenverschiebung um den vorbestimmten Betrag ergibt. Dieser Betrag entspricht in der in F i g. 8 gezeigten beispielsweisen Darstellung Vs der Periode einer angenommenen Impulsreihe. Fig. 8b zeigt die Impulsreihe, ohne daß ein Impuls eingefügt wurde, während Fig. 8c die Impulsreihe nach Einfügung eines Impulses, verschoben um Vs Periode, darstellt.

Die Fig. 8d, 8e und 8f zeigen die Wirkung einer Impulsunterdrückung, wodurch eine Anstiegsflanke ao in der Impulsreihe fehlt. Durch die Wirkung der nachfolgenden Untersetzer ergibt sich eine Phasenverschiebung um Vs der Periode in die entgegengesetzte Richtung.

An Stelle einer Schaltung zur Teilung des Speicherinhalts des Positionszählers 319 durch zwei oder drei ist für die Fälle der zweifachen oder dreifachen Pegeländerung ein jeweils verschiedener Schaltzustand vorgesehen. Für den Fall der zweifachen Pegeländerung muß die Möglichkeit vorgesehen sein, daß der Positionszähler 319 eine ungerade Zahl enthält, wenn die Impulse T₂ zugeführt werden, so daß es unmöglich ist, daß der Zählschritt 16 erreicht wird. Für den Fall der dreifachen Pegeländerung muß die Möglichkeit vorgesehen sein, daß der Inhalt des Positionszählers 319 bei Beginn der Zuführung der Impulse T₃ nicht durch drei teilbar ist.

Tritt keine Pegeländerung auf, so werden durch die Impulssteuerschaltung keine Impulse hindurchgelassen. Tritt eine Pegeländerung auf, so werden die Impulse T₁ durchgelassen. Treten zwei Pegeländerungen auf, so werden die Impulse T₁ und T₂ durchgelassen. Treten drei Pegeländerungen auf, so werden die Impulse T₁, T₂ und T₃ durchgelassen.

Die logische Schaltung 317 arbeitet folgendermaßen: Tritt ein Abtastimpuls der Taktimpulse der Frequenz 1200Hz ohne Pegeländerungen auf, so wird kein Signal durchgelassen. Tritt eine Pegeländerung auf und ist der Inhalt des Positionszählers 319 kleiner als 8, so wird der Rückwärtszähleingang der Pufferschaltung 321 angesteuert, während bei einem Inhalt größer als 8 der Vorwärtszähleingang angesteuert wird. Treten zwei Pegeländerungen auf und ist der Inhalt des Positionszählers 319 kleiner als 15, so wird der Rückwärtszähleingang angesteuert, während bei einem Inhalt größer als 17 der Vorwärtszähleingang angesteuert wird. Treten drei Pegeländerungen auf und ist der Inhalt des Positionszählers 319 kleiner als 23, so wird der Rückwärtszähleingang der Pufferschaltung 321 angesteuert, während bei einem Inhalt größer als 25 der Vorwärtszähleingang der Pufferschaltung 321 angesteuert wird.

Wie bereits beschrieben, dient die Pufferschaltung 321 zur Beseitigung der Möglichkeit, daß Rauschen oder gegenseitige Wechselwirkung der Signale die Zeitpunkte des Durchlaufens der einzelnen Mittelpegelwerte beeinträchtigen. Die Pufferschaltung 321 arbeitet folgendermaßen: Ist der Zählschritt + 3 und

309 513/189

ίο

wird ein Vorwärtsimpuls empfangen, so wird der Eingang zur Einfügung eines Impulses der Schaltung 309 angesteuert und die Zählvorrichtung zurückgestellt. Ist der Zählschritt —3 und wird ein Rückwärtszählimpuls empfangen, so wird der Eingang zur Unterdrückung eines Impulses angesteuert und die Zählvorrichtung zurückgestellt. Ist der Zählschritt — 3 bis +2 und wird ein Vorwärtszählimpuls empfangen, so wird die Zählvorrichtung um einen Schritt weitergestellt. Ist der Zählschritt der Zähl- io vorrichtung —2 bis +3 und wird ein Rückwärtszählimpuls empfangen, so wird die Zählvorrichtung um einen Schritt zurückgestellt. Die vorstehenden

gnal Z₀. Das Signal X₁ kennzeichnet das Durchlaufen eines Mittelpegelwertes, das Signal X₂ das

Durchlaufen von zwei Mittelpegelwerten, das Signal X₃ das Durchlaufen von drei Mittelpegelwerten, 5 während das Signal Z₀ das Fehlen von Pegeländerungen kennzeichnet. Das Signal H>T_C ist ein Rückstellsignal für die Flip-Flops 503 und 517 und stellt so den Pegeländerungszähler 315 nach jedem Schritt zurück.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, werden die Signale Tc ν Tc 2 u¹¹^ Tc 3 der Impulssteuerschaltung 313 zugeführt. In F i g. 5 besteht diese aus Gattern 531, 535, 539, 541, 545, 547 und einem Inverter 533. Wie ferner aus F i g. 3 hervorgeht, werden die Im-

Die Gatter 405, 409, 411 sind die Betriebsschaltungen des Untersetzers 301, welcher auf übliche Weise arbeitet. Die Signale C₂ und U₂ sind die Ausgangs-

Zahlen sind nur als Beispiele genannt, es können

auch andere Zahlen in Verbindung mit der Ein- 15 pulse T₁, T₂ und T₃ der Impulssteuerschaltung 313 fügung oder der Unterdrückung eines Impulses vom Zeitimpulsgenerator aus zugeführt. In Fig. 5 innerhalb eines Schrittes verwendet werden. gelangt das Signal C₅ auf ein Gatter 527, das Si-

In F i g. 4 sind die Frequenzuntersetzer 301, 303, gnal C₃ auf das Gatter 539, das Signal C₂ auf das 305 und 3©7 aus F i g. 3 dargestellt. Der zur Teilung Gatter 541 und die Signale U₂ und U₃ auf das Gatter der Oszillatorfrequenz durch den Faktor drei vor- 20 547. In Verbindung mit dem auf ein Gatter 525 gegesehene Untersetzer 301 besteht aus Flip-Flops 407 langenden Signal C₄ _AD erzeugt die Impulssteuer- und 413. Die Taktimpulse mit der Frequenz schaltung 313 das Signal PCD, welches als Steuer-230,4 kHz werden einem Gatter 401 zugeführt. Sein signal für den Positionszähler 319 entsprechend der Ausgangssignal C₁ gelangt auf die nachfolgende Zahl der Pegeländerungen dient, die mit dem Pegel-Schaltung. Das Ausgangssignal U₁ des Gatters 403 25 änderungszähler 315 festgestellt wurde. Ferner erwird den Flip-Flops 407, 413 und 419 zugeführt. zeugen die Gatter 541 und 545 in Verbindung mit

einer ODER-Funktion 543 ein Signal T₂ zur Ansteuerung nachgeordneter Schaltungen. In ähnlicher Weise erzeugt das Gatter 547 über einen Inverter

signale des Flip-Flops 407, während die Signale C₃ 30 549 Signale U₂ und U₃ zur Ansteuerung nachgeord- und U₃ die Ausgangssignale des Flip-Flops 413 sind. neter Schaltungen.

Der Untersetzer 303 besteht aus einem Flip-Flop Der Zeitimpulsgenerator 311 ist im unteren Teil

419. Die 76,8-kHz-Taktfrequenz des Flip-Flops 413 der Fig. 5 dargestellt. Mit den Signalen U₁ und U₉ wird einem Gatter 415 zugeführt, welches über ein erzeugt dieser aus Gattern 551 bis 581 bestehende Gatter 417 das Flip-Flop 419 ansteuert. Dessen Aus- 35 Generator ein Abtastsignal S_L und S₁ sowie Zeitgänge C₄ und U₄ liefern die 38,4-kHz-Taktfrequenz impulssignale ST_a, ST_b, ST_C und ΈΤ,. für die Ansteuerung der nachgeordneten Schaltungen. Fig. 6 zeigt die Pufferschaltung 321 und die

Die Untersetzer 305 und 307 aus Fig. 3 sind Schaltung 309 zur Impulseinfügung oder Impulsgleichfalls in Fig. 4 dargestellt. Ein Flip-Flop 423 unterdrückung aus Fig. 3. Die Pufferschaltung 321 bildet den Untersetzer 305 zur Teilung der Frequenz 40 empfängt die Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse durch den Faktor zwei. Dem Flip-Flop 423 werden von der logischen Schaltung 317 und dient als Puffermit C_iAD die Taktimpulse mit der Frequenz 38,4 kHz netzwerk zur Ausschaltung der Möglichkeit, daß mit einem eingefügten oder unterdrückten Impuls Rauschen oder Störungen eine fehlerhafte Pegelzugeführt. Das Flip-Flop 423 erzeugt in Verbindung änderungsinformation erzeugen. Die Pufferschaltung mit einem Gatter 421 und dem C_4AD-Signal die Si- 45 321 besteht aus einer Zählvorrichtung mit den Zählgnale C₅ und U₅. Der Untersetzer 307 zur Teilung schritten —4 bis +4. Sie muß eine tatsächliche der Frequenz durch den Faktor sechzehn besteht kontinuierliche Zählung von acht Schritten ermögaus Flip-Flops 429, 435, 439 und 445. Das Flip- liehen. Hierzu wird ein dreistufiger Zähler verwen-Flop 429 erzeugt in Verbindung mit Gattern 425 und det, der aus Flip-Flops 619, 623 und 627 besteht. 427 die Signale C₆ und U₆. Das Flip-Flop 435 erzeugt 50 Das Vorwärtszählsignal wird auf Gatter 607 und in Verbindung mit Gattern 431 und 433 die Si- 617, das Rückwärtszählsignal auf Gatter 629 und gnale C₇ und U₇. Das Flip-Flop 439 und das Flip- 617 geführt. Die Ausgänge des Flip-Flops 619 sind Flop 445 erzeugen in Verbindung mit Gattern 437, mit Gattern 609 und 631 sowie Gattern 615 und 637 441 und 443 die Signale C₈, U₈ und C₉, U₉. verbunden. Die zweite Stufe, das Flip-Flop 623, er-

In F i g. 5 sind der Zeitimpulsgenerator 311, die 55 zeugt in Verbindung mit einem Gatter 621 Signale Impulssteuerschaltung 313 und der Pegeländerungs- für Gatter 613 und 635. Die anderen Eingänge der zähler 315 aus F i g. 3 dargestellt. Der Pegelände- Gatter 613 und 635 werden mit den Ausgangsrungszähler 315 ist im oberen Teil der Figur dar- Signalen von Gattern 611 und 633 angesteuert. Ein gestellt und besteht aus Flip-Flops 503 und 517. Die Flip-Flop 627 erzeugt in Verbindung mit den Gat-Eingangssignale für den Pegeländerungszähler 315 60 tern 625, 615 und 637 das Einfügungs- oder Unterwerden über die Leitung TCD zugeführt, die mit drückungssignal für die Schaltung 309 zur Impulsnicht dargestellten Prüfschaltungen verbunden sind. einfügung oder Impulsunterdrückung, die im unteren Das Flip-Flop 503 und ein Gatter 501 sowie das Teil der F i g. 6 dargestellt ist. Folgende Signale Flip-Flop 517 und Gatter 513 und 515 erzeugen die werden dieser Schaltung zugeführt: Ein Signal RT Signale für die nachgeordneten Schaltungen. Mit 65 ist ein Übertragungsanforderungssignal, welches die diesen Signalen erzeugen Gatter 505 und 507 das Schaltungen sperrt, so daß sie reine Untersetzer sind Signal Z₁, Gatter 509 und 511 das Signal Z₂, Gatter und nicht zur Synchronisation durch Einfügung oder 519 und 521 das Signal Z₃, ein Gatter 523 das Si- Unterdrückung eines Impulses verwendet werden

können. Ein Signal ST ist ein Rückstellimpuls, der zur einmaligen Rückstellung der Schaltung 309 zur Impulseinfügung bzw. -unterdrückung während eines jeden Schrittes dient. Signale U₂ und U₃ werden mit der in F i g. 5 dargestellten Impulssteuerschaltung 313 erzeugt. Ein Signal C₄ ist das Ausgangssignal des Untersetzers 303 aus F i g. 3 und 4. Ein Signal C₂ ist ein mit dem Untersetzer 301 erzeugter Taktimpuls. Ein Signal S₁ ist ein Rückstellsignal für das Flip-Flop 645 nach jedem Schritt. Ein Signal T₂ dient zur Rückstellung des Flip-Flops 649.

Soll ein Impuls unterdrückt werden, so setzt das Ausgangssignal des Gatters 637 ein Flip-Flop 641. Das Ausgangssignal eines Gatters 643 steuert ein Gatter 653 und ein Gatter 655 auf. An den beiden anderen Eingängen des Gatters 655 liegen die 38,4-kHz-Taktfrequenz C₄ und die 76,8-kHz-Taktfrequenz C₂ an. Diese beiden Eingangssignale erzeugen die zur Unterdrückung oder Einfügung eines Impulses erforderliche Anstiegsflanke. Das Gatter 643 ist also ein Impulsunterdrückungsgatter, während das Gatter 655 als Generator für den Unterdrückungsimpuls bezeichnet werden kann. Das Flip-Flop 645 dient als Unterdrückungsrückstellsteuerung zur Ansteuerung eines Gatters 647, das den Rückstellimpuls liefert.

Soll ein Impuls eingefügt werden, so setzt das Ausgangssignal des Gatters 615 das Flip-Flop 649. Das Gatter 651 dient in Verbindung mit dem Rückstellimpuls ST als Einfügungsimpulsgenerator und steuert ein zur Kombination mit dem Rückstellimpuls dienendes Gatter 657 und das Impulseinfügungsgatter 653. Das Gatter 659 ist ein Inverter. Das Ausgangssignal des Gatters 653 ist das Signal C₄ _AD, also das Ausgangssignal der Impulseinfügungs- und Unterdrückungsschaltung 309 aus Fig. 3, welches den gemäß der Erfindung eingefügten oder unterdrückten Taktimpuls enthält.

F i g. 7 zeigt die Schaltung für den Positionszähler 319 und die logische Schaltung 317. Folgende Eingangssignale werden zugeführt: Das Signal PCD ist das Steuersignal für den Positionszähler 319 und wurde in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben. Die Signale 3T_a und ST_b sind Rückstellsignale in Übereinstimmung mit den zeitlichen Beziehungen der verschiedenen Schaltungen. Wie bereits beschrieben, entspricht das Signal X₁ einer festgestellten Pegeländerung, das Signal X₂ zwei festgestellten Pegeländerungen und das Signal Z₃ drei festgestellten Pegeländerungen. Das Signal S_L ist der zur Wirksamschaltung dienende Abtastimpuls. Der Positionszähler 319 besteht aus Flip-Flops 703, 713, 731, 741, 753, 767 und ermöglicht das binäre Zählen von 2° bis 2\ Gatter 701, 709, 711, 727, 729, 739, 749, 751, 763 und 765 sind für die jeweilige Zählfunktion erforderlich. Die Ausgangssignale der Zähler werden auf eine aus Gattern bestehende Decodiermatrix geführt, die bestimmte Zählschritte decodiert, um einen Rückwärtszähl- oder Vorwärtszählimpuls für die Pufferschaltung 321 zu erzeugen. Ein Gatter 707 dient zur Feststellung von sieben oder weniger Zählschritten bei einer Pegeländerung. Gatter 705, 717, 719, 733, 735 und 737 sind Teile eines Zähldetektors mit weniger als 23 Zählschritten.

Gatter 721, 723 und 725 bilden die Steuerschaltung für den Rückwärtszählimpuls. Gatter 743, 769, 771, 773 und 775 sind Zähldetektoren für mehr als 17 bzw. mehr als 25 Zählschritte. Gatter 755, 757 sind dem Detektor mit mehr als 25 Zählschritten und dem Pegeländerungsdetektor zugeordnet. Gatter 758, 759 und ein Gatter 761 erzeugen den Vorwärtszählimpuls für die Pufferschaltung 321 in Verbindung mit dem Betrieb des Positionszählers 319 und der logischen Schaltung 317.

Vorstehend wurden ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Synchronisation übertragener digitaler Informationen beschrieben. Die Schaltung wurde für die Verwendung von vier Pegelwerten beschrieben, jedoch nur als Ausführungsbeispiel, da jede beliebig andere Zahl von Pegelwerten bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Verwendung der zur Durchführung des Verfahrens genannten Schaltungsanordnungen gewählt werden kann. Ferner wurden bestimmte Taktimpulsfrequenzen genannt, jedoch ist dem Fachmann nach Kenntnis der vorstehenden Beschreibung die Anwendung jeder anderen Taktfrequenz mit entsprechenden Frequenzuntersetzern möglich. Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sind nicht nur auf das beschriebene Verfahren, sondern auch für andere Verfahren anwendbar, bei denen eine Synchronisation bei der Übertragung digitaler Daten erforderlich ist. Beispielsweise kann die Erfindung vorteilhaft bei mit Frequenzmodulation arbeitenden Faksimile-Ubertragungssystemen für die Demodulation und Auswertung der übertragenen Informationen angewendet werden. Daher sollen die vorstehend beschriebenen Anordnungen lediglich als Ausführungsbeispiele, nicht jedoch in irgendeiner Weise einschränkend verstanden werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Synchronisieren von empfängerseitig erzeugten Taktimpulsen, die durch die Flanken einer aus den Impulsen eines frequenzstabilen Oszillators durch Mehrfachteilung erzeugten Rechteckschwingung gebildet werden, mit zum Empfänger übertragenen codierten digitalen Signalen unterschiedlicher Pegelwerte durch Vergleich der zeitlichen Lage eines aus den Flanken eines jeden übertragenen Signals abgeleiteten Kriteriums mit der zeitlichen Lage der empfängerseitig erzeugten Taktimpulse, wobei bei einem Nacheilen der Taktimpulse gegenüber dem übertragenen Signal ein zusätzlicher Impuls in die Reihe der Oszillatorimpulse eingefügt wird und bei einem Voreilen der Taktimpulse gegenüber dem übertragenen Signal einer der Oszillatorimpulse unterdrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Lage des Kriteriums der übertragenen Signale während eines durch die empfängerseitig erzeugten Taktimpulse vorgegebenen Schrittes durch das arithmetische Mittel der Zeiten bestimmt ist, die zwisehen dem Durchlaufen der einzelnen, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden Mittelpegelwerte und dem Ende des vorgegebenen Schrittes liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem ersten Zähler während eines durch die empfängerseitig erzeugten Taktimpulse vorgegebenen Schrittes die Anzahl der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden durchlaufenen Mittelpegelwerte gezählt wird und mit einem zweiten Zähler die den Zeiten zwischen dem Durchlaufen der einzelnen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten liegenden Mittelpegelwerte und dem Ende des vorgegebenen Schrittes zugeordneten Impulse gezählt werden und daß von einer logischen Schaltung über eine Pufferschaltung eine Schaltung zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung angesteuert wird, wenn die Anzahl der vom zweiten Zähler ermittelten Impulse kleiner bzw. größer als die Anzahl der Impulse ist, die dem arithmetischen Mittel der zwischen dem Durchlaufen der einzelnen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pegelwerten und dem Ende des vorgegebenen Schrittes liegenden Zeiten zugeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Puffereinrichtung nach einer vorbestimmten Anzahl von Impulseinfügungs- bzw. Impulsunterdrückungsbefehlen der logischen Schaltung ein Ausgangssignal der Schaltung zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung zugeführt wird.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge eines ersten Zählers (315) mit einer Impulssteuerschaltung (313) und mit einer logischen Schaltung (317) verbunden sind, daß die Impulssteuerschaltung (313) eingangsseitig weiterhin mit einem Zeitimpulsgenerator (311) und ausgangsseitig mit einem zweiten Zähler (319), der mehrere bestimmten Zählerbereichen zugeordnete Ausgänge aufweist, verbunden ist, wobei die Ausgänge des zweiten Zählers (319) ebenfalls mit der logischen Schaltung (317) verbunden sind, und daß die Ausgänge der logischen Schaltung (317) über eine Pufferschaltung (321) mit den Eingängen einer Schaltung zur Impulseinfügung bzw. Impulsunterdrückung (309) verbunden sind, die zwischen zwei Stufen einer mehrstufigen Frequenzteilerschaltung (301, 303, 305, 307) angeordnet ist, welche aus der Impulsreine eines frequenzstabilen Oszillators durch wiederholte Teilung eine Taktrechteckschwingung mit der Frequenz der zu empfangenen Signale erzeugt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitimpulsgenerator (311) eingangsseitig mit dem Ausgang einer Stufe der mehrstufigen Frequenzteilerschaltung (301, 303, 305, 307) sowie dem Oszillator verbunden ist, daß der Zeitimpulsgenerator (311) mehrere Ausgänge aufweist und während eines ihm von der Stufe der mehrteiligen Frequenzteilerschaltung (301, 303, 305, 307) zugeführten Impulses nacheinander jeweils an nur einem seiner Ausgänge eine positive Halbwelle der Oszillatorimpulse anliegt, daß die Ausgangssignale des Zeitimpulsgenerators (311) der Impulssteuerschaltung (313) zugeführt werden und daß die Impulssteuerschaltung (313), abhängig vom Zählerstand des ersten Zählers (315), während eines Impulses der Stufe der mehrteiligen Frequenzteilerschaltung (301, 303, 305, 307) die Ausgangssignale eines oder mehrerer Ausgänge des Zeitimpulsgenerators (311) zum zweiten Zähler (319) durchläßt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung (321) durch einen vorwärts und rückwärts zählenden Zähler mit zwei getrennten Eingängen für Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulse gebildet ist, der so aufgebaut ist, daß bei Erreichen zweier vorgegebener Grenzwerte, die sich in unterschiedlicher Richtung, aber im gleichen Abstand von der Nullstellung des Zählers befinden, ein die jeweilige Zählrichtung kennzeichnendes Ausgangssignal abgegeben wird und der Zähler gleichzeitig in seine Nullstellung gebracht wird.