DE2317597C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Entzerren eines nach Übertragung mittels Phasenmodulation mit linearen Verzerrungen behafteten Signals vor der Demodulation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Entzerren eines nach Übertragung mittels Phasenmodulation mit linearen Verzerrungen behafteten Signals vor der Demoduladon, bei welchem das aufgenommene Signal einem Transversalfilter mit variabler Übertragungsfunktion zum Entzerren zugeführt, ein Fehler-Regelsignai durch Vergleich des Entzerrer-Ausgangssignals mit einem Bezugssignal zu durch den Abtasttakt bestimmten Zeitpunkten mit Übertragungsfrequenz erzeugt und die Übertragungsfunktion des Transversalfilters so nachgeregelt wird, daß das Fehler-Regelsignal verschwinde*.

Bei Phasenmodulaiionsübertragung wird die Trägerfrequenz durch die zu übertragenden Daten moduliert. Die am meisten benutzte Phasenmodulationsart ist derzeit die Modulation mit Phasenumtastung (PSK). und zur Übertragung wird die ständig ausgestrahlte oder übertragene Trägerfrequenz für jedes Datenelement oder jeder Gruppe von Datenelementen einer Phasenverschiebung unterzogen. Stellt die sich ergebende Phase der Trägerfrequenz unmittelbar das Datenelement dar, so handelt es sich um eine direkte PSK-Modulation. Wenn die Phasenverschiebung der Trägerfrequenz in bezug auf die vorhergehende Phase das Datenelement darstellt dann rinnt man diese PSK-Modulation differentielle Phasenmodulation. In der Praxis wird die zweite Methode bevorzugt, da sie keinen absoluten Phasenbezugspunkt benötigt, der an der Empfangsseite für das übertragene Signal meist schwierig darzustellen ist.

Mit der ständige Erhöhung der Geschwindigkeit, mit der Daten übertragen werden, ergeben sich aus den ■ durch das Übertragungsmedium eingeführten Verzerrungen beachtliche Schwierigkeiten. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, hat man Schaltungen zur Korrektur des aufgenommenen Datensignals vor der Gleichrichtung vorgeschlagen, um dabei die vom Übertragungsmedium eingeführten linearen Verzerrungen auszugleichen. Solche Schaltungen sind als Entzerrer-Schaltungen oder Entzerrer-Netzwerke bekannt. Kurz gesagt ist eine Entzerrer-Schaltung ein Netzwerk mit variabler Übertragungsfunktion, die durch die Ausdrücke eines Fehlersignals einstellbar ist, das sich aus einem Vergleich des Ausgangssignals der Entzerrer-Schaltung mit einem Bezugssignal ergibt. Die am meisten heute verwendete Entzerrer-Schaltung ist eine automatische Querentzerrer-Schaltung, die in dem Buch von R. W. Lucky, J. Salz und E. J. Weldon Jr., »Principles of Data Communications«, Kapitel VI, das bei Mc Graw-Hill Book Company, 1968 erschienen ist, beschrieben ist. Diese Beschreibung bezieht sich auf Amplitudenmodulations-Übertragungssysteme, bei denen das Datensignal entweder im Basisband übertragen oder vor der Entzerrung wieder in das Basisband hinein transformiert wird. Das Fehlersignal ergibt sich aus

einem Vergleich der Amplituden des aufgenommenen Signals mit Bezugsamplituden, die aus Prüfsignalen abgeleitet werden, die vor der eigentlichen Datenübertragung ausgesendet wurden.

Das gleiche Prinzip wurde auch für die Datenübertragung mit Phasenmodulation angewandt Man hat tatsächlich sogar schon vorgeschlagen, das PSK-Modulationsverfahrei. als Äquivalent zu einer Amplitudenmodulationsübertragung über zwei Kanäle mit zwei um 90° phasenverschobenen Trägern anzusehen. Somit wird die Entzerrung, wie oben beschrieben, in jedem Kanal durchgeführt unter Berücksichtigung einer möglichen Wechselwirkung zwischen den beiden Kanälen. Natürlich muß vor der eigentlichen Entzerrung das aufgenommene Signal durch die beiden um 90° gegeneinander phasenverschobenen Träger demoduliert werden. Eine genauere Beschreibung dieses Verfahrens findet sich im CCITT Beitrag Nr. 171 der Studiengruppe Sp-A vom Dezember 1971.

Aus der DE-OS 20 27 544 i>t außerdem ein automat*- .i> scher Entzerrer für phasenmodulierte Datensignale mit einem Transversalfilter mit variabler Übertragungsfunktion bekanntgeworden, bei welchem das zu entzerrende phasenmodulierte Signal vor der Entzerrung einer Frequenzumsetzung durch Einseitenbandmodulation unterzogen wird. An den äquidistanten Anzapfungen des Transversalfilters ist ein Korrelationsrechner angeschlossen, über den die in den Ausgangsleitungen der einzelnlen Abschnitte oder Teile des Transversalfilters liegenden Einstellglieder nachgeregelt werden können, so daß die in einer Summierschaltung zusammengefaßten Ausgangssignale des Transversalfilters als entzerrtes Ausgangssignal erhalten werden. Diese bekannte Schaltung ist relativ aufwendig und beruht auf einem anderen Prinzip, das sich auch für aus einzelnen Teilfiltern zu Filterketten zusammengesetzte Entzerrfilter eignet.

Ferner ist in der DE-PS 22 55 821 ein adaptiver Transversale.itzerrer mit einer angezapften Verzögerungsleitung beschrieben, an deren in gleichmäßigen Abständen angeordneten Anzapfungen einstellbare Dämpfungsglieder angeschlossen sind. Zur Vergrößerung der Genauigkeit bei der Ermittlung der Phasenverschiebungen der phasenmodulierten Signale anhand der Nulldurchgange erfolgt vor der Demodulation eine -t-> Aufwärtstransformation auf eine Zwischenfrequenz. Das dabei entstehende untere Seitenband wird unterdrückt. In einem digitalen Demodulator werden dann die Phasenabweichungen von Bandintervall zu Band Intervall in Form von mehrstelligen binären Zahlen ermittelt, die zur Nachregelung der einzelnen einstellbaren Dämpfungsglieder verwendet werden. Dabei werden sowohl die Phasenwinkelabweichungen zwischen unmittelbar benachbarten Winkeln als auch zwischen nicht benachbarten Winkeln ermittelt bzw. berechnet. Aus den höchstwertigen Bits dieser Binärzahlen wird durch Codierung nach einem Gray-Code und durch Serienumwandlung das Datenausgangssignal des Demodulators gebildet, da bei fehlenden Übertragungsverzerrungen unmittelbar den übertragenen Da- ao ten entspricht. Auch dies ist ein Prinzip, das mit dem der Erfindung zugrunde liegenden Prinzip nicht übereinstimmt.

Eine derartige Demodulation ist aus vielerlei Gründen, zumindest vor der Entzerrung nicht erwünscht. Insbesondere er/ordert eine solche Demodulation, wenn digitale Verfahren benutzt werden, eine Vervielfachung der Analog- nach Digital-Umsetzungen und umgekehrt, da einige Operationen an dem Signal vor der Demodulation durchgeführt werden müssen, wie z. B. Abtrennen der Pilotfrequenz, die möglicherweise zusammen mit den Daten übertragen werden kann, so daß die Taktfrequenz des Trägers abgeleitet werden kann. Einführen von Verzögerungen zur Kompensation von durch Hilfsschaltungen verursachten Verzögerungen bei Wiedergewinnung eines adequaten Trägers usw., während andere Verfahren, wie z. B. die Entzerrung nach der Demodulation durchgeführt werden müssen· Die DE-PS 22 64 124 der Anmelderin gibt eine Anzahl von Verfahren an, wie man ein aufgenommenes Signal ohne vorherige Demodulation entzerren kann. Das allgemeine Prinzip besteht dabei darin, daß die Entzerrung in dem Frequenzbereich durchgeführt wird, in dem die Übertragung stattfand, d. h. ohne Modulation oder Demodulation vor der Entzerrung. Andererseits wird dabei die Erzeugung des Fehlersignals, mit dem der Entzerre, .;instelibar ist, in einen! anderen Frequenzbereich duriiig^führt, der so gewählt ist, daß sich darin das Bezugssignal am einfachsten definieren läßt.

Die Anpassung des in der obengenannten Patentanmeldung offenbarten allgemeinen Prinzips an ein Phasenmodulations-Übertragungssystem wirft daher folgendes Problem auf: Wie kann man am Ausgang des Entzerrers ein Fehlersignal ableiten, um damit die Einstellung des Entzerrers selbst zu steut rn ?

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Fehlersignals am Ausgang eines Entzerrers in einem Phasenmodulations-Übertragungssystem anzugeben, bei dem der Entzerrer unmittelbar in dem Frequenzbereich arbeitet, in dem die Übertragung selbst stattfindet.

Dabei soll das neue Verfahren zur Erzeugung eines Fehlersignals für die Einstellung eines Entzerrers für Phasenmodulations-Übertragungsverfahren so vereinfacht werden, daß digitale Schaltungen benutzt werden können. Dies wird erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrensschritte erreicht:

a) Messen der Amplitude der Einhüllenden des Entzerrer-Ausgangssignals zu durch der Abtasttakt bestimmten Zeitpunkten,

b) Vergleichen der Amplitude der Einhüllenden des Entzerrer-Ausgangssignals mit einer Bezugsamplitude zur Erzeugung des Einhüllenden-Fehlersignals.

c) Multiplizieren dieses Einhüllenden-Fehlersignals mit dem Entzen er-Ausgangssignal zur Erzeugung des Fehler-Regelsignals.

We^;»cre Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung basiert dabei auf der Analyse des am Ende einer Phasenmodulationsübertragur.g dem Datensignal anhaftenden Fehlers. Benutzt man das in Fig. I gezeigte Fresnel-Diagramm zur Darstellung des Phasenmodulationsprir.iiips. dann wird_ ein gegebenes Datenelement durch einen Vektor OTin einem System orthogonaler Achsen dargestellt, bei dem die horkonta-Ie Achse einen bestimmten Phasenbezugswert darstellt und die vertikale Achse die um 90° verschobene Phase. Ein solcher Vektor zeigt ein Phasenargument ΦΟ und eine Amplitude RO. Das zum Abtastzeitpunkt am anderen Ende des Übertragungsmediums aufgenommen ne entsprechende Signal kann durch einen Vektor OX dargestellt werden, dessen Argument Φ und dessen Modul Λ ist.

Wenn s = R cos Φ und S- Rim Φ, dann sind s und s repräsentativjür die Komponenten des aufgenommenen Vektors OA"auf beiden Achsen des Diagramms.

Soll während der Übertragung einer vollständigen Nachricht eine Folge von Vektoren OX betrachtet werden, dann müssen 5, s, R und Φ als zeitabhängig angesehen werden.

Der zeitabhängige Fehler, den man mach^wenn man die Vektoren OX anstelle der Vektoren OT aufnimmt kann durch die beiden Komponenten ds und ds ausgedrückt werden, die sich nach Vereinfachung schreiben lassen:

ds = cos Φ dR - R<]nΦdΦ und
d + s = sin Φ dR + R cos Φ u f>.

wobei R, Φ. dR. d Φ. ds und ds natürlich zeitabhängig sind. Führt man die Ausdrücke s und s wieder ein, dann erhält man:

ds =

dR
R

s d Φ

II)

Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Achsen in dem Diagramm ziemlich willkürlich gewählt sind, daß s als das von der Leitung aufgenommene Signal und s als :~. das dazu um 90' phasenverschobene Signal angesehen werden kann. d. h.. das aufgenommene Signal, das um einen Winkel von 90° gedreht ist.

Ausgehend von dieser theoretischen Untersuchung schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Schal- in tungsanordnung zum Entzerren phasenmodulierter Übertragung und insbesondere zur Erzeugung eines Fehlersignals zum Nachstimmen der Entzerrerschaltung vor. Versuche haben gezeigt, daß sie aus den beiden Fehlerkomponenten ds und ds ableitbare r. Information tatsächlich in hohem Maße redundant ist und daß es möglich ist, eine zufriedenstellende Nachregelung des Entzerrers zu erzielen, wenn man nur einen Teil dieser Information benutzt. Mit anderen Worten, es wurde festgestellt, daß die Entzerrerkonver- w genz (d. h. die Möglichkeit einer zufriedenstellenden

-»« rinKarna ♦ II»

rator bestimmt sind, der Signale mit der Datenübertragungsgeschwindigkeit erzeugt, die Übertragungsfunktion des Transversalfilters wird derart eingestellt, daß das F.instellfehlersignal kompensiert wird.

Zur Erzeugung des Einstellfehlersignals sind folgende Schritte erforderlich:

Messen der Amplitude der Einhüllenden des entzerrten Signals an vom Abtasttaktgenerator bestimmten Zeitpunkten,

Vergleich der Amplitude der Einhüllenden mit einer Bezugsamplitude zur Erzeugung des Einhüllenden-Fehlersignals und

Multiplizieren zu vom Abtasttaktgenerator bestimmten Zeitpunkten des Fehlersignals der Einhüllenden mit dem entzerrten Signal zur Erzeugung des Einstelifehlersignals.

Insbesondere wird der Amplitudenfehler dadurch gemessen, daß das entzerrte Signal in seiner Frequenz transponiert wird, die Zeit, wenn das so transponierte Signal während eines Abtastimpulses mit Datenübertragungsgeschwindigkeit das erste Mal durch Null geht, die Amplitude des transponierten Signals eine Viertelperiode nach dem Nulldurchgang gemessen und diese Amplitude mit einer Bezugsamplitude verglichen wird.

Die Erfindung bezieht sich in gleicher Weise auch auf die dazu verwendete Schaltung zum Umsetzen des aufgenovumenen entzerrten Signals nach einer höheren Frequenz, Gleichrichtung des so transponierten Signals und Vergleichsschaltungen zum Vergleich des aufgenommenen, gleichgerichteten und transponierten Signals mit einem Bezugsamplitudensignal zu bestimmten Zeitpunkten zur Erzeugung eines binären Signals, das das Vorzeichen der Differenz angibt sowie auf Vorzeichenschaltungen, die aus dem entzerrten Signal ein binäres Signal für das Vorzeichen dieses Signals ableiten und auf binäre Multiplizierschaltungen, in denen das von der Vergleichsschaltung gelieferte Signal zur Bildung eines Fehlersignals in der Form eines binären Pegels dient.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausfüh-

i~-u: ι..

einen Teil dieser Information benutzte und den Rest der Information benutzt, um die Konvergenzgeschwindigkeit zu erhöhen, d.h. um die Zeit zu verkürzen, die notwendig ist, bis der Entzerrer eine ausreichende Nachstellung erreicht hat.

Erfindungsgemäß ergibt sich daher das Fehlersignal

eii) = s

wobei s das entzerrte Signal und -^- der relative

Amplitudenfehler, gemessen an der Einhüllenden des entzerrten Signals, ist.

Ganz allgemein bezieht sich also die Erfindung auf ein Verfahren zum Entzerren einer phasenmodulierten Übertragung auf einem Übertragungsmedium, das lineare Verzerrungen in den übertragenen Signalen hervorruft, welches aus folgenden Verfahrensschritten besteht: Das von dem Übertragungsmedium aufgenommene verzerrte Signal wird der Einwirkung der variablen Übertragungsfunktion eines Transversalfilters ausgesetzt, wodurch man ein entzerrtes Signal erhält, ein Einstellfehlersignal wird dadurch erzeugt, daß man das entzerrte Signal mit einem Bezugssignal zu Zeitpunkten vergleicht, die durch einen Abtasttaktgenenäher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Fresnel-Diagramm zur Darstellung der Phasenmodulation,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer automatisch arbeitenden Querentzerrerschaltung, in der die Fehlersignalerzeugung gemäß der Erfindung anwendbar ist,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Fehlersignals und

F i g. 4 Impulsdiagramme der verschiedenen in der Schaltung nach F i g. 2 auftretenden Signale.

Für die nachfolgende Beschreibung ist angenommen, daß für die Übertragung der Phasenmodulationsverfahren mit η diskreten Phasen einer Trägerfrequenz Fp benutzt wird mit η — 2*. In der Praxis kann k = 2,3 oder 4 sein, d. h., man benutzt eine Phasenmodulation mit 4,8 oder 16 verschiedenen Phasen.

Fig.2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild eines automatisch arbeitenden adaptiven Entzerrers, der im Prinzip bekannt ist und der zusammen mit einer Schaltung zur Erzeugung eines Fehlersignals gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. Das allgemeine Prinzip eines solchen Entzerrers ist in Kapitel VT des vorgenannten Buches von Lucky. Salz und Weldon Jr. beschrieben. Die besondere hier benutzte Ausführungsform findet sich unter dem Titel (»Modified Zero Forcing«) in dem Artikel von Hirsch

und Wolf in den Wescon Technical Papers 1969. Teil IV. •\bscliniu 11.2. veröffentlicht durch Wescon IKEC mit dem Titel »A Simple Adaptive Equalizer for Efficient Data Transmission« (ein einfacher adaptiver Entzerrer für wirksame Datenübertragung).

Das von der (-bcrtnigungsleituiig kommende Signal wird dr- Eingangsklemnie I: in F i g. 2 zugeführt und durchlauf; eine Schaltut-g zur automatischen Verstärkungsregelung I, um die Signalamplitude auf einen vorgegebenen Wert zu bringen. Das se normierte n Mgnal. das mit x(t) bezeichnet wird, wird durch eine Delta-Codierschaltung 2 in digitaler Form codiert. Das A'isgangssignal der Codicrschaltung 2 liegt am Eingang einer digitalen Verzögerungsleitung 3, die in gleichen /eitstanden angeordnete Anzapfpunkie Pbis /'vinii einer Verzögerung von r zwischen zwei benachbarten Anzapfpunkten aufweist. Digitale Multiplizierstufcn mit variablem Koeffizienten Λ/ι bis Mx sind ieweils an den Anzapfungen P] bis /\ angeschlossen, und die Aus gangssignale dieser Multiplizierstufen werden der. :" Eingängen einer Addierstufe 4 zugeführt. Das Ausgangssignal der Addierstufe 4 wird einer Decodierstufc 5. beispielsweise einer Delta-DecodiersUife zugeführt, die das Signal wieder in seine analoge Form bringt.

Das Ausgangssignal der automatischen Vcrstär- :, kungsregelungsschaltung 1 wird über ein Verzögerungsglied 6 einer Begrenzerstufe 7 zugeführt, die eine binäre Information über das Vorzeichen des Signals liefert. Das Ausgangssignal der Begrenzerstufe 7 liegt am Eingang eines Schieberegisters mit η gleichen Anzapfpunkten m mit einer zeitlichen Verzögerung von r zwischen zwei benachbarten Anzapfpunkten und einer Verschiebefrequenz von Fs. die über einen Taktgenerator 15 zugeführt wird. Die π Ausgangssignale des Schieberegisters werden n-Korrelatoren Q bis Cn zugeführt, die π außerdem das Signalvorzeichen e(t) aufnehmen, dessen Erzeugung noch beschrieben wird. Die Ausgangssignale der Korrektoren bestimmen die Einstellung der Koeffizienten der Multiplizierstufen Mi bis Mn- Diese Einstellung wird, wie in dem obengenannten Aufsatz »> von Hirsch und Wolf gezeigt, vorgenommen, um die luigeiiue tCui iciauuiiMutikuon des Korreiators Ci zu einem Minimum zu machen.

ρ, = T vorz. ν(ί - /τ) ■ vorz. e{t) di .

vorz. = Vorzeichen -f oder —

wobei T einem gegebenen Integrationsintervall entspricht.

Bis hierher wurde eine automatische Transversalentzerrerschaltung üblicher Bauart beschrieben. Die Erfindung bezieht sich aber auf die Erzeugung des Fehlersignals e (t), und dieser Vorgang wird nunmehr im Zusammenhang mit F i g. 3 beschrieben.

Das in seine analoge Form zurückverwandelte entzerrte Signal, das mit s(t) bezeichnet wird, kommt vom Digitalanalogumsetzer 5 und liegt an dem Modulator 9 zur Modulation eines Trägers Fp, der im Oszillator 10 erzeugt wird. Das vom Modulator 9 kommende Signal wird einem Filter 11 zugeführt, das ein Modulationsseitenband abtrennt Dieses gefilterte Signal, mit S(t) bezeichnet, wird einer Impulsformstufe für Rechteckinipulse 12 zugeführt und gelangt dann an die Detektorstufe 13 für den Nulldurchgang. Außerdem liegt das Signal SjfrJ an dem Vollweggleichrichter 14, der die Schaltung 15 für die Wiedergewinnung der

65 Taktimpulse sitiien. Diese Schaltungen erzeugen ein Abtastsignal mit der Frequenz der Datenübertragung χFc das am Eingang einer Koinzidenzdetektorstufe 16 liegt. Der andere Eingang der Detektorstufe 16 nimmt das Alisgangssignal der Detektorsuife 13 für den Nulldurchgang auf. Das Ausgangssignal des Detektors 16 liegt am Eingang einer Phasendiskriminatorschaltung 17. Ui(¹SU Schaltungen werden im einzelnen nicht besprochen, da sie in ihrem Aufbau bekannt sind und keinen Teil der Erfindung bilden. Diese Schaltungen ermitteln die vom Signal S(t) niitgeführte Phaseninformation Lind legen diese an die Dekodierschaltung 18 an. die an ihrem Ausgang 19 die wiedergewonnenen übertragenen digitalen Daten abgibt.

Das Ausgangssignal des Gleichrichters 14 wird einer Amplitudenvergleichsstufe 20 zugeführt, die außerdem ein Bezugsamplitudensignal An,,,- und ein Steuersignal von der .Steiiersrhaltunp 21 aufnimmt. Dirsp .Stpiirrsehaltung 21 nimmt ein Bezugsfrequenzsignal aus dem Oszillator 22 auf und wird durch das Ausgangssignal der Koinzidenzdetektorschaltung 16 angesteuert. Am Ausgang der Vergleichsslufe 20 tritt ein Signalvorzeichen dK auf, das einer Exklusiv-Oder-Schaitung 23 zugeleitet wird. Die andere Eingangsklemme der Exklusiv-Oder-Schallung 23 nimmt das Signal »Vorzeichen 5« von der Begrenzerstufe 24 auf Diese Begrenzerstufe 24 nimmt das Signal s(t) über das Verzögerungsglied 25 auf. Die Exklusiv-Oder-Schaltung 23 arbeitet zu den durch die Taktschaltung 15 mit Datenübertragungsgeschwindigkeit bestimmten Zeitpunkten, und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktzeiten wird das Ausgangssignal gehalten, wodurch das Signal »Vorzeichen e(i)« entsteht, das den Korrelatoren Ci bis Cv in Fig. 2 zugeleitet wird.

Die Arbeitsweise dieser Schaltungen zur Erzeugung des Fehlersignals wird nunmehr beschrieben. Das entzerrte Signal wird in seine analoge Form s(t) umgewandelt und in üblicher Weise im Modulator 9 in seiner Frequenz transponiert, um ein besseres Arbeiten des Phasendetektors sicherzustellen und um den Taktimpuls aus der Einhüllenden besser ableiten zu können, ts ist dabei allgemein bekannt, dal3 die Einhüllende eines Signals durch eine Frequenztransponierung nicht modifiziert wird.

Die Frequenzumsetzung wird im Modulator 9 vorgenommen, dem die Umsetzungsträgerfrequenz Fp aus dem Oszillator 10 zugeführt wird. Das Tiefpaßfilter 11 entfernt ein Modulationsseitenband des Ausgangssignals des Modulators 9 und liefert das Signal S(t). das das Signal s(t) in einer höheren Frequenzlage ist. Wegen des Tiefpaßfilters hat das Signal S(t) ein Frequenzspektrum, das um die Mittenfrequenz des

F(t)-F_p-Fp

zentriert ist, wobei Fp die für die Übertragung benutzte Trägerfrequenz und Fp die für die Frequenzumsetzung benutzte Trägerfrequenz ist. Das Signal S(t) wird der impulsformstufe 12 zugeführt, die das Signal S(t) in Rechteckimpulse umwandeln soll.

Das Signal S(t) wird im Vollweggleichrichter 14 gleichgerichtet. Aus dem gleichgerichteten Signal wird über die Taktimpuls-Wiedergewinnungsschaltung 15 die Datenübertragungsfrequenz F_c gemäß üblicher Verfahren wiedergewonnen (vgl. z. B. CCITT Beitrag mit Bezug auf COM SpA, Nr. !43-URSS, Oktober 1967. Band VIII, Frage 1-A, Punkt Z von Seite 4 bis Seite 12). Die Schaltung 15 liefert einen Abtastimpuls mit der Frequenz F_a der ausreichend lang ist. daß alle

möglichen Nulldurchgänge dor vom Signal S(t) milgcfiihrten Information zur betrachteten Abtast/eit innerhalb der Zeitdauer dieser Impulse liegen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Abtastimpuls eine etwas größere Länge erhall, als die halbe Periode der Basisfrequenz des Signals S(I). niimlich eine zeitliche Dauer =

Ein solcher Impuls ist bei ,*\ in I ι g. 4 gezeigt. Rr wird ah Startsignal für die Koinzidenzdetektorschaltung \b benut/t.

Die Schaltung 15 liefert außerdem ein Signal mit der Frequenz f's. einem Vielfachen von !■[■ zur Verwendung im Schieberegister in F i g. 2. Die Funktion dieser Frequenz F^ wird noch beschrieben. Der Detektor 16 nimmt andererseits auch vom Detektor 12 Information über die aufeinanderfolgenden Nulldurchgänge des Signals S(t) nach Umwandlung in ein Rechtecküignal in der Impulsformstufe '2 auf.

Der Detektor 16 liefert also dann ein Signal, wenn das Signal S(t) zum ersten Mal während der Dauer eines Abtastimpulses durch Null geht (Zeile B in Fig.4). Dieses vom Detektor 16 erzeugte Signal gelangt an die Phasendiskriminatorschaltung 17, die als Phasendeteklor arbeitet und die Daten gemäß bekannter Verfahren, die nicht zur Erfindung gehören, dekodiert.

Es ist allgemein bekannt, daß bei Phasenmodulationsverfahren, wenn während der Übertragung keine Verzerrung auftritt, die Einhüllende des Datensignals durch Punkte konstanter Amplitude geht, unabhängig davon, was für Daten übertragen werden, und diese Funkte treten mit der Datenübertragungsfrequenz auf. Diese Eigenschaft ist es. die auch eine Wiedergewinnung der Datentaktfrequenz aus der Einhüllenden des Signals gestattet. Die während der Übertragung über das Übertragungsmedium auftretenden Verzerrungen bewirken ein Verwaschen dieser Punkte, solange die Übertragung nicht vollständig entzerrt ist. Das Messen

J „ U -._ A'. ~ T? ■■ ι ■

sobald sie durch ein vom Detektor 16 kommenden Impuls betätigt ist, m/4-Perioden der vom Oszillator 22 kommenden Schwingung abzählt. Beim Erreichen der Zahl "-' liefert die Schaltung 21 einep Steuerimpuls an die

Vergleichsstufe 20 (Zeile C in F i g. 4). Die Vergleichsstufe 20 vergleicht dann die Amplitude des gleichgerichteten Signals S(t) aus dem Vollweggleichrichter 14 mit der Bezugsamplitude Aj_c/. um eine binare Anzeige über das Vorzeichen der Differenz zu liefern. Diese binäre Anzeige wird mit »Vorzeichen <XR«bezeichnet.

Vor der Beschreibung ac Arbeitsweise sollen noch einige Bemerkungen gemacht werden. Der Wert der Bezugsamplitiide 4«_tv ist von geringer Bedeutung, chi die Bezugsamplitude festliegt. Außerdem ist der Absolutwert der Amplitude der Hinhüllenden nicht von Bedeutung, da dieser Wen zu den gegebenen Zeitpunkten immer gleich ist. In der Praxis wird -4/>,_v so gewählt, dall· man in der L.ntzerrerschaltung eine .Signalamplitude erhält, die mit dem dynamischen Verhalten der Schaltungen des Entzerrers verträglich ist. Ferner sollte es klar sein, daß dann, wenn man statt nur mit Phasenmodulation mit einer Kombination aus Phasenmodulation und Amplitudenmodulation zu arbeiten wünscht, eine Anzahl von Amplitudenbezugspegeln benutzt werden muß, was eine etwas komplizierte aufgebaute Vergleichsschaltung erfordert, ohne daß dabei vom erfindungsgemäßen Prinzip abgewichen werden muß. Im letzteren Fall muß natürlich das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 20 in Kombination mit der Phasendiskriminierung in den Dekodierschal tungen 18 zur Wiedergewinnung der Daten dekodiert werden.

Man erhält damit ein Signal »Vorzeichen dR« am Ausgang der Vergleichsstufe 20, das das Vorzeichen des durch die Einhüllende des Signals S(t) gegebenen Amplitudenfehlers darstellt, und zwar in bezug auf einen oder mehrere feste Schwellwerte. Diese Information ist natürlich mehrdeutig, da die Funktion S(t) vor dem Vergleich gleichgerichtet wurde und man nur den Absolutwert des Amplitudenfehlers erhält. Lie Bedeu- »..__ j;_nrni, !«fnewintl«« Γ."..

',** Cniim-Kiin» l-i Ji »i rw *

king eines Fehlersignals für die Entzerremachsteliung möglich. Es ist schwierig, die Amplitude einer Einhüllenden an solchen Punkten, den Abtastzeitpunkten, entsprechend genau zu messen. Man erhält jedoch eine sehr gute Annäherung, wenn man bedenkt, daß der Punkt, an dem die Einhüllende eine konstante Amplitude aufweist, dem Maximum des transponierten Signals in der Umgebung der Abtastzeitpunkte entspricht. Auf dieser Grundlage wird die Messung des Amplitudenfehlers durchgeführt.

Die Erzeugung des Amplitudenfehlersignals benutzt das vom Vollweggleichrichter 14 kommende gleichgerichtete Signal und vergleicht zu bestimmten Bezugszeitpunkten die gleichgerichtete Signatemplitude mit einer Bezugsamplitude A in der Amplitudenvergleichsstufe 20.

Die gewählten Vergleichspunkte sind diejenigen, bei denen die Amplitude des gleichgerichteten Signals S(t) ein Maximum ist, d. h. die den Maxima der Trägerfrequenz Ft entsprechen. Es ist bekannt, daß diese Maxima eine Viertelperiode der Trägerfrequenz nach dem Nulldurchgang auftreten. Sobald daher der Nulldurchgang durch ein Ausgangssigna! der Koinzidenzdeiektorschaltung 16 angezeigt wird, wird die SK-jfe 21 betätigt, die zusätzlich eine vom Oszillator 22 erzeugte Schwingung mit der Frequenz m Ft aufnimmt und, vom tatsächlichen oder echten Wert von S(t) zum gleichen Zeitpunkt ab. Diese Mehrdeutigkeit wird

4) jedoch durch die Exklusiv-Oder-Schaltung 25 beseitigt, die die Information des Signals »Vorzeichen dR« einerseits und das Signal »Vorzeichen s(t)« andererseits erhält, und zwar über das Verzögerungsglied 25 und die Begrenzerschaltung 24. Das Verzögerungsglied 25 dient

",ο der Kompensation der durch die Schaltungen zur Erzeugung des Signals »Vorzeichen dR« eingeführten Verzögerung (hauptsächlich durch das Tiefpaßfilter 11), so daß das an der Exklusiv-Oder-Schaltung 23 zugeführte Signal »Vorzeichen s(t)< < den gleichen Signalabschnitt s(t) betrifft, wie der, der zur Erzeugung des Amplitudenfehlers betrachtet worden war. Eine solche Verzögerung hängt daher von den verwendeten Schaltungen ab und läßt sich in einer bestimmten Ausführungsform leicht ermitteln. Der Begrenzer 24

to verleiht dem Signal s(t) eine Rechteckform und macht daher die Bestimmung des Vorzeichens des Signals leichter. Die Exklusiv-Oder-Schaltung 23 liefert dann das Produkt aus »Vorzeichen s«r · »Vorzeichen dftnind liefert damit das Fehlersignalvorzeichen e(t), das in üblicher Weise zur Einstellung der Koeffizienten für den Entzerrer dient Dieses Produkt wird zu jedem Abtastzeitpunkt, der durch die Taktschaltung 15 bestimmt ist, erzeugt und sein Wert wird zwischen

aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkt gehalten. Ls soll darauf hingewiesen werden, daß die Mehrdeutigkeit der ■ nformation »Vorzeichen aR« am Ausgang der Exkltisiv-Oder-Schaltung 23 beseitigt ist. da dier-e das entsprechende Vorzeichen von 5(fj mitberücksichtigt.

Die Nachstell- oder Regelschaltung in F i g. 2 arbeitet nun wie folgt. Jeder der Korrelatorstufen G bis Cv wird das Fehlersignal »Vorzeichen e(t) und ein anderes Ausgangssignal des Schieberegisters 8 zugeführt. Im Schieberegister 8 wird die das Vorzeichen des Datensignal betreffende Binärinformation zii aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zugeführt. Für diesen Zweck wird das aufgenommene und in Stufe 1 normierte Datensignal zunächst im Verzögerungsglied 6 verzögert. Damit wird die Laufzeil des Signals über den Hauptsignalstron kreis kompensiert. Die Verzögerung im Verzögerungsglied 6 v/ird experimentell aus der Laufzeit des Signals im Hauptsignalstromkreis ermittelt, wobei diese ZpU von den benutzten Schaltelementen abhängt. Die?"? Zeit ist gleich der Verzögerung im Verzögerungsglied 25 + der Verzögerung des Signals im Hauptsignalstromkreis des Entzerrers. Das so verzögerte Signal wird der Begrenzerstufe 7 zugeführt, deren Ausgangssignal am Schieberegister 8 liegt. Dieses tastet das Ausgangssignal der Begrenzerstufe 7 mit der Frequenz Fs ab. Es muß hier bemerkt werden, dall die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Schieberegister 8 enthaltenen Abtastwerte mit dem Fehlersignal von der Vergleichsstufe 20 korreliert werden. Da dieses Fenlersignal zu durch die Datenfrequenz F. bestimmten Zeitpunkten entnommen wird, müssen die vom Schieberegister 8 kommenden Abtastwerte dem gleichen Abschnitt des Datensignals entsprechen, wie die Teile. die zur Definition des Fehlersignals führen, um eine brauchbare Korrelation durchzuführen. Aus diesem Grund muß die Verschiebefrequenz des Schieberegisters 8 (d. h. die Abtastfrequenz der Ausgangssignale der Begrenzerstufe 7) ein gemeinsames Vielfaches der

Datenfrequenz F_c und von - sein, wobei - die Einheitsverzögerung der Verzögerungsleitung 3 und

leicht durchführen und der Taktgenerator 15, der bereits die Frequenz F_c liefert, liefert auch das notwendige Vielfache von F^ das hier als F> bezeichnet wird.

Somit wurde also eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart, die sich vollständig aus digitalen Schaltungen aufbauen läßt. Natürlich können auch analoge Schaltungen genau so gut benutzt werden. Somit kann man beispielsweise statt nur das Vorzeichen des Amplitudenfehlers in der Vergleichsstufe 20 zu berücksichtigen, den relativen Wert des Amplitudenfeh-

lers —· messen und mit dem Vorzeichen von s(t) zum

entsprechenden Ab.astzeitpunkt in einer Muitipliziarsttife multiplizieren, die anstelle der Exklusiv-Oder-Schaltung 23 benutzt werden könnte. Man würde somit ein Analogsignal e(t) erhalten, das dann analogen Korrelationsschaltungen C\ bis Gv zugeführt würde (die dann natürlich als Multiplizierstufen und Analogintegrierstufen aufgebaut sind), um die entsprechenden Lntzcrrcranzapfungcn nachzuregeln. Mit dieser Annahme wäre natürlich das Verzögerungsglied als Analogschaltung aufzubauen und der Analog-Digital-Wandler 2 sowie der Digital-Analog-Wandler 5 können wegfallen. Das Eingangssignal der Korrelatorstufen G bis Gv wären nicht langer das Vorzeichen von x(i — rc), sondern dieses Signal (t-ir) würde unmittelbar an der entsprechenden Anzapfung der Verzögerungsleitung 3 abgenommen werden. Diese Lösung hätte den Vorteil, daß eine raschere Konvergenz der Entzerrung erreichbar wäre. Dies würde jedoch mit dem Verlust erkauft werden, auf den einfachen Aufbau digitaler Schaltungen verzichten zu müssen.

Der relative Fehler ¹^- könnte außerdem am Ausgang

der Vergleichsstufe 20 erzeugt und mit dem Wert von s(t)\n der Exklusiv-Oder-Schaltung 23 zum betrachteten Zeitpunkt multipliziert werden. Die übrigen Schaltungen wären dann die gleichen wie im vorangegangenen Beispiel. Auch hier wäre die Konvergenzgeschwindigkeit des Entzerrers höher, allerdings auf Kosten der gröi3eren Komplexität der zur Erzeugung des Fehlersignals benutzten Analogschaltungen.

Es muß ferner noch darauf hingewiesen werden, daß das zum Messen der Amplitude der Einhüllenden benutzte Verfahren nur ein mögliches Beispiel für ein solches Meßverfahren ist. Dem Fachmann ist ohne weiteres klar, daß auch andere Meßverfahren anwend-

It. UdD V Cl IdIIl ClI, UCI UCÜI UICdCI

Wert unmittelbar aus der Einhüllenden vom Sign -' S(t) durch Gleichrichtung und Durchlaufen von Bandpaßfiltern entsprechend gemäß üblicher Verfahren abgeleitet wird und durch Messen der echten Amplitude der Einhüllenden in der Nachbarschaft der Abtastzeitpunkte.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entzerren eines nach Übertragung mittels Phasenmodulation mit linearen Verzerrungen behafteten Signals vor der Demodulation, bei welchem das aufgenommene Signal einem Transversalfilter mit variabler Übertragungsfunktion zum Entzerren zugeführt, ein Fehler-Regelsignal durch Vergleich des Entzerrer-Ausgangssignals mit einem Bezugssignal zu durch den Abtasttakt bestimmten Zeitpunkten mit Übertragungsfrequenz erzeugt und die Übertragungsfunktion des Transversalfilters so nachgeregelt wird, daß das Fehler-Regelsignal verschwindet, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Messen der Amplitude der Einhüllenden des Entzerrer-Ausgangssignals zu durch den Abtasttak. jestimmten Zeitpunkten,

b) Vergleichen der Amplitude der Einhüllenden des Entzerrer-Ausgangssignals mit einer Bezugsamplitude zur Erzeugung des Einhüllenden-Fehlersignals,

c) Multiplizieren dieses Einhüllenden-Fehlersignals mit dem Entzerrer-Ausgangssignal zur Erzeugung des Fehler-Regelsignals.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zum Messen der Amplitude der Einhüllenden das entzerrte Signal nach einer höheren Free xnz umgesetzt und die Amplitude der so Einhüllenden des umgesetzten Signals gemessen wird.

3. Verfahren nach Ansprach .?. dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastintervall «us dem Abtasttakt bestimmt, der erste Nulldurchgang des umgesetzten Signals innerhalb des Abtastintervalls bestimmt und die Amplitude des umgesetzten Signals einer Viertelperiode nach dem ersten Nulldurchgang dieses Signals gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß vor der Messung das umgesetzte Signal gleichgerichtet und die Messung der Einhüllenden an dem gleichgerichteten Signal vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekenn- v, zeichnet, daß beim Amplitudenvergleich zwischen der Einhüllenden und der Bezugsspannung der Wert der Differenz der beiden Amplituden durch den Wert der Amplitude der Einhüllenden dividiert und das Fehlersignal der Einhüllenden ermittelt wird. ,0

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Vorzeichen der Amplitudendifferenz zur Erzeugung des Fehlersignals der Einhüllen den dient.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ϊϊ gekennzeichnet, daß das Vorzeichen des entzerrten Signals mit dem Fehlersignal der Einhüllenden zu den vom Abtasttakt bestimmten Zeitpunkten multipliziert wird

8. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines <,o Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Frequenzumsetzung nach einer höheren Frequenz ein Oszillator (10) und eine Modulatorstufe (9) vorgesehen sind, deren Ausgangssignal über eine Gleichrichterschaltung (14) an *, > einer Amplitudenvergleichsstufe (20) liegt, in der das gleichgerichtete Signal mit einem Bezugssignal (Abv) vergleichbar ist um ein binäres Signal für das Vorzeichen der Amplitudendifferenz zu liefern, daß eine Begrenzerschaltung (24) vorgesehen ist, die aus dem entzerrten Signal unmittelbar ein Vorzeichensignal ableitet, das einer Multiplizierstufe (Exklusiv-Oder-Schaltung 23) zusammen mit dem binären Vorzeichen der Amplitudendifferenz (Vorzeichen dR) zugeführt wird, weiche ausgangsseitig das binäre Fehlerkorrektursignal für die Entzerrerschaltung (3, Af₁ bis M_n. C_x bis Cn) liefert