DE3018896C2 - Digital-Mehrfrequenz-Empfänger - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

daß eine zweite Einrichtung (B^} einen veränderlichen Bezugspegel an den Vergleicher (8) legt, indem h hl id

gp
chstwert ausgewählt wird aus

der zweiten Logikeinheit (35) verbunden ist und den sich ergebenden veränderlichen Schwellenwert führt,

5. ein mit dem Ausgang der dritten Logikeinheit (37) verbundenes Verzögerungsglied (38) zum Erzeugen einer Zeitverzögerung um eine Zeitrahmendauer,

6. einen Multiplikator (39) zum Multiplizieren des vorbestimmten festen Wertes oc<\ mk dem Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes (38), wobei der Ausgang des Multiplikators (39) mit dem ersten Eingang (λ) der zweiten Logikeinheit (35) verbunden ist, und

7. eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Logikeinheit (34) und der zweiten Logikeinheit (35) derart, daß diese Logikeinheiten (34, 35) jeden ersten Eingang (a, d) in der zuvor vorbestimmten Zeitdauer in jedem Zeitrahm^n und jeden zweiten Eingang (b, e) im Rest jedes Zeitrahmens wählen.

2. Digital-Mehrfrequenz-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Digital-Bandpaßfilter (22) ein quadratisches Digital-Bandpaßfiiter ist, und daß ein Eingangssteuerglied (21) das Digital-Bandpaßfilter (22) rekursiv steuert, um dieses im wesentlichen als ein biquadratisches Digital-Bandpaßfilter zu betreiben.

3. Digital-Mehrfrequenz-Empfänger nach Anspruch 1, gekenozeichnet durch ein weiteres Verzögerungsglied (31) zwischen dem Ausgang des Absolutwertgliedes (24) und dem Eingang des Vergleichers (8) zum Kompensieren der Verzögerungszeit in der zweiten Einrichtung (B).

einem vorbestimmten festen Wert «< 1, wobei λ sehr nahe bei 1 liegt,

2. dem Produkt des vorbestimmten festen Wertes a< 1 und dem Höchstwert der zweiten Einrichtung (B) im vorhergehenden Zeitrahmen des digitalisierten Eingangssignals, und

3. dem Höchstwert des Ausgangssignals des Absolutwertgliedes (24) im vorliegenden Zeitrahmen des digitalisierten Eingangssignals,

daß ein Dämpfungsglied (40) zwischen dem Ausgang der zweiten Einrichtung (B) und dem Bezugspegel des Vergleichers (8) liegt, daß die zweite Einrichtung (B) zum Erzeugen des Bezugspegels als veränderlichen Schwellenwert aufweist:

1. eine Bezugspegelquelle (33) zum Erzeugen des vorbestimmten festen Wertes λ < 1,

2. eine erste Logikeinheit (34) zum Wählen eines Einganges (b) entsprechend dem Ausgang des Absolutwertgliedes (24) und eines Einganges (a) entsprechend dem Ausgang der Bezugspegelquelle (33),

3. eine zweite Logikeinheit (35) mit zwei Eingängen (d, e),

4. einen weiteren Vergleicher (36) und eine dritte Logikeinheit (37) zum Wählen des größeren Ausgangswertes der ersten und zweiten Logikeinheit (34, 35), wobei der Ausgang der dritten Logikeinheit (37) mit dem zweiten Eingang (e) Die Erfindung betrifft einen Digital-Mehrfrequenz-Empfänger nach dem Oberbegriff des ,'Vitentanspruches 1. Ein solcher Digital-Mehrfrequenz-Empfänger ist insbesondere zum Demodulieren von Tonsignalen in einem digitalisierten Fernsprechvermittlungssystem verwendbar.

Der erfindungsgemäße Digital-Mehrfrequenz-Empfänger eignet sich besonders vorteilhaft zum Demodulieren von Mehrfrequenz-Signalen (MF-Signalen) in einer Fernleitung zwischen Fernsprechvermittlungsstationen, wenn die MF-Signale in der Norm Nr. 5 (Empfehlung Q. 213) vorliegen, die vom CCITT (CCITT = International Telegraph and Telephone Consultative Committee, eine der Hilfsorganisationen dei UNO) empfohlen ist.

Entsprechend diesem System Nr. 5 gibt es sechs Frequenzsignale (MF-Signale), nämlich 700 Hz, 900 Hz, 1100 Hz, 1300 Hz, 1500 Hz und 1700 Hz. Die Kombination von zwei Frequenzen dieser sechs Frequenzen wird gleichzeitig übertragen, um Fernsprechvermittlungssysteme und/oder Teilnehmeranschlüsse zu steuern. Das System Nr. 5 legt auch den Pegel der MF-Signale fest, d. ti., der Pegel dieser Signale muß im Bereich höher als —26 dB und tiefer als —4 dB sein. Wenn der Pegel tiefer als —36 dB, muß dieses Signal vernachlässigt werden. Wenn der Pegel im Bereich zwischen —36 dB und —26 dB liegt, liegt es im Ermessen der Empfangsseite, ob das Signal demoduliert wird oder nicht. Weiterhin können die Pegel von zwei Frequenzen, die zu gleicher Zeit empfangen sind, eine Pegeldifferenz kleiner als 7 dB aufweisen.

Wenn die MF-Signale in einer analogen Form vorliegen, erfolgt das Demodulieren jedes der MF-Signale durch eine Vielzahl von Analog-Bandpaßfiltern. Wenn jedoch die MF-Signale in digitaler Form vorliegen, müssen die MF-Signale durch einen digitalen Prozeß demoduliert werden.

Ein herkömmliches Mehrfrequenz-Demodulationssystem in digitaler Form verwendet das Prinzip einer diskreten Fourier-Transformation (DFT-Prozeß). Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Frequenz-Demoduiationssystems für den DFT-Prozeß.

In F i g. 1 sind vorgesehen ein Eingangsanschluß *, der ein MF-Signale in digitaler Form umfassendes Eingangssignal empfängt, ein Multiplikator 2, ein Fensterfunktionsgenerator 3 zum Erzeugen des vorbestimmten Zeitschlitzes oder -kanales (z. B. 10 ms) mit den vorbestimmten Amplitudeneigenschaften für den DFT-Prozeß, ein DFT-Glied bzw. -Rechner 4, ein Sinussignal-Generator 5, der die Sinuswelle mit der gleichen, zu demodulierenden Frequenz erzeugt und ein Cosinussignal-Generator 6, der das Cosinussignal mit der gleichen zu demodulierenden Frequenz abgibt Weiterhin sind vorgesehen eine Bezugspegelquelle 7, ein Vergleicher 8, eine Ausgangslogik bzw. ein Verriegelungs- und Mehrheits-Entscheidungsglied 9 und ein die demodulierten MF-Signale abgebender Ausgangsanschluß 10.

In F i g. 1 ist das am Eingangsanschluß 1 liegende Eingangssignal dem Multiplikator 2 zugeführt, der das Produkt aus dem Eingangssignal und der Fensterfunktion erzeugt Das vom Multiplikator 2 abgegebene Produkt liegt am DFT-Glied 4, das auch die Kernfrequenz 4 von den Generatoren 5 und 6 empfängt Die Berechnung im DFT-Glied läuft nach der folgenden Formel ab:

(2 £ sin 2 trhtf + (2

mit/j = Eingangssignalfrequenzen am Eingangsanschluß 1,

sin 2 „~ fit = Ausgangssignal des Generators 5, und Ausgangssignal des Generators 6.

Der Vergleicher 8 vergleicht das Ausgangssignal des DFT-Glieds 4 mit dem durch die Bezugspegelquelle 7 abgegebenen Bezugspegel, und das Ausgangssignal des Vergleichers 8 liegt an der Ausgrngslogik 9, die das Vergleicher-Ausgangssignal hält und die Mehrheits-Entscheidung durchführt um das Ausgangssignal zu bestimmen. Das Ausgangssignal der Ausgangslogik 9 ist dem AusgangsanschluC 10 zugeführt, der das demodulierte MF-Signal liefert

In der obigen Schaltung hat das DFT-Glied 4 die Eigenschaften, die einem Bandpaßfilter mit der Mittenfrequenz fk gleichwertig sind.

Das DFT-Glieii 4 hat die folgenden Wirkungsweisen:

(1) Das DFT-Glied 4 kann lediglich die Frequenz f^ii/Tw) demodulieren, wobei / eine ganze Zahl von 1 bis TJ2T, T_w die Periode der Fensterfunktion und T die Abtastperiode des Eingangssignales bedeuten. Entsprechend muß die Periode der Fensterfunktion gleich dem größten gemeinsamen Maß oder Takt aller zu demodulierenden Frequenzen sein. Wenn die MF-Signale mit 700,900,1100,1300, 1500 und 1700 Hz zu demodulieren sind, muß diese Periode 10 ms (100 Hz) betragen.

(2) Die Kennlinien d'j?· Bandpaßfilters des DFT-Gliedes 4 werden durch die Dauer und die Kurve bzw. den Verlauf der Fensterfunktion bestimmt. Daher bildet die Dauer der Fensterfunktion eine Grenze für die Rechengeschwindigkeit im DFT-Glied 4.
(3) Da das Eingangssignal nicht mit der Fensterfunktion synchronisiert ist, werden die Kennlinien des Bandpaßfilters durch das DFT-Glied 4 verschlechtert wenn das Eingangssignal während der Fensterfunktion-Periode beginnt oder aufhört und/ oder das Eingangssignal für eine kurze Zeit während der Fensterfunktion-Periode unterbrochen wird.

Entsprechend hat der auf dem DFT-Glied 4 beruhende herkömmliche Frequenzempfänger die Nachteile, daß er eine lange Zeit benötigt, um die Frequenz zu demodulieren, wenn die Zeitdauer der Fensterfunktion aufgrund des kleinen größten gemeinsamen Taktes der zu demodulierenden Frequenzen lang ist, und daß der erlaubte Pegelbereich des Eingangssignales beträchtlich schmal ist, da dieser Bereich durch die Fensterfunktion festgelegt und der Bezugspegel fest ^t

Aus der DE-OS 25 56 354 ist ein diptaler Mehrfrequenzzeichenempfänger der eingangs genannten Art bekannt der einen Filterblock mit zwei Filtergruppen besitzt Die erste Filtergruppe bildet einen breitbandigen Bandpaß und soll das Auftreten eines Eingangssignales erfassen. Die zweite Fiitergruppe hat eine schmalere Bandbreite und soll das Verschwinden des Eingangssignales feststellen. Einem Vergleicher wird der Mittelwert aufeinanderfolgender Abtastwerte der Ausgangssignale der beiden Filtergruppen zugeführt Das Auftreten eines Zeichens wird erkannt wenn der größte Abtastweri einen Mindestwert überschreitet Schließlich wird die Gültigkeit des Zeichens noch durch Vergleich des mit einer vorgegebenen Konstanten multiplizierten Abtastwertes mit verschiedenen Schwellenwerten überprüft Dadurch soii ein Mehrfrequenzempfänger geschaffen werden, der rein digital arbeitet und einen hohen Schutz gegen Zeichenimitationen bietet
Aus der DE-OS 25 39 804 ist ein ähnlich aufgebauter V'elfrequenzsignalempfänger bekannt, der eine Takteinrichtung besitzt, die ein periodisches Signal einer vorbestimmten Frequenz abgibt. Abhängig von einem in den Vielfrequenzsignalempfänger eingespeisten Eingangssignal beginnt eine Zähleinrichtung die Zy-slen des periodischen Signales zu zählen. Eine Steuereinrichtung stellt fest, wenn die Zähleinrichtung einen vorbestimmten Zählwert erreicht, und erzeugt dann ein Ausgangssignal einer bestimmten Zeitdauer. Dadurch soll ein digital arbeitender Vielfrequenzsignalempfänger geschaffen werden, der ohne aufwendige Zeitsteuerschaltungen auskommt und keine hohen Betriebsspannungen benötigt

Weiterhin ist in der DE-OS 21 16 635 ein Verfahren zur digitalen Decodierung frequenzcodterter Signale beschrieben, bei dem mindestens eine Haibwelle der empfangenen zu decodierenden Signale zur Wiedergewinnung des Informationsinhalts einer Zeitmessung unterworfen wird. .Ms Nutzsignaie werden dann nur solche empfangenen Signale gewertet, deren gemessene Halbwellendäuer in festgelegten Grenzen einer vorgegebenen Zeitdauer entspricht. Durch ';in derartiges Vorgehen soll eine rein digitale Diskriminierung und Prüfung der empfangenen Daten ermöglicht werden.
Schließlich ist es ?us H. W. Schüßler »Digitale Systeme zur Signalverarbeitung«, 1973, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, Seiten 132 bis 137 allgemein bekannt, daß rekursive Filter bei der digitalen Signalverarbeitung vorteilhaft verwendet werden kön-

nen, um eine diskrete Filterung zu erzielen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Digital-Mehrfrequenz-Empfänger anzugeben, der MF-Signale rasch demodulieren kann und einen weiten Betriebsbereich der Eingangssignale erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einem Digital-Mehrfrequenz-Empfänger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Es sei bemerkt, daß zwei der wichtigen Merkmale der Erfindung die Verwendung eines für sich bekannten rekursiven Digital-Filters und eines Vergleichers mit einem veränderlichen Schwellenwert sind. Das rekursive Digital-Filter liefert das rasche Demodulieren von MF-Signalcn und erleichtert einen MF-Signalempfänger in Multiplexbetrieb, der gemeinsam für zahlreiche Fernsprechkanäle dienen kann. Der Vergleicher mit veränderlichem Schwellenwert bietet den weiten Betriebsbereich des Pegels eines Eingangssignales, d. h. ein Eingangssignal mit einem sehr hohen Pegel und mit einem sehr niedrigen Pegel werden einfach demoduliert, indem der Schwellenwert-Pegel des Vergleichers so eingestellt wird, daß der Schwellenwert hoch ist, wenn ein Eingangssignal-Pegel hoch ist, und daß der Schwellenwert niedrig ist, wenn ein Eingangssignal-Pegel niedrig ist.

Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Wert α, der kleiner als Eins ist, sehr nahe bei Eins liegt Dieses Merkmal liefert den stabilen Schwellenwert mit einer gewünschten Zeitkonstanten.

Ein Beispiel für den Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des auf dem DFT-Prozeß beruhenden herkömmlichen MF-Signalempfängers;

F i g. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Digiial-Mehrfrequcnz- Empfängers;

F i g. 3A ein Blockschaltbild des in F i g. 2 verwendeten rekursiven Digital-Filters;

F i g. 3B die Ersatzschaltung des rekursiven Digital-Filters in Fig. 3A: und

F i g. 4 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Digital-Mehrfrequenz-Empfängers von Fig. 2.

In F i g. 2 sind in Block A ein rekursives Digital-Filter und in Block Bein Höchstpegel-Demodulator oder -Detektor mit einem anpassungsfähigen Schwellenwert-Pegel gezeigt.

Der Block B liefert den veränderlichen Schwellenwert, der der Höchstwert ist aus:

1. einem vorbestimmten festen Wert *<1. wobei λ sehr nahe bei 1 liegt,

2. dem Produkt des Wertes ot und dem Höchstwert des Ausgangssignaies des Blockes B in einem vorhergehenden Zeitrahmen bzw. Datenübertragungsblock eines an einem Eingangsanschluß 1 liegenden digitalisierten Eingangssignals und

5. dem I löthsi wert dos Aiisgangsxignales eines Absolulwertglicdes 24 im vorliegenden Zeitrahmen des digitalisierten Eingangssignals.

Um den Höchstwert zu demodulieren und zu halten, arbeitet der Block B wie ein Spitzenwert-Halteglied mit einem Spitzenwert-Demodulator oder -Detektor und einem Glättungsglied (Tiefpaßfilter) in einer analogen Schaltung.

Am Eingangsanschluß 1 liegen MF-Signale mit zwei Werten von 700,900,1100,1300,1500 und 1700 Hz. Außerdem ist ein Eingangssteuerglied 21 zum Steuern des Betriebs eines Digital-Bandpaßfilters 22 vorgesehen. Weiterhin ist ein Koeffizientengenerator 23 für das Digital-Filter 22 gezeigt. Das Digital-Filter 22 ist ein herkömmliches Filter, und ein Beispiel für seinen Aufbau ist in Fig. 3A gezeigt mit dem Eingangsanschluß χ des Digital-Filters 22, mit dem Ausgangsanschluß y des Digital-Filters 22, mit Verzögerungsleitungen 22a und 22b, die die Verzögerungszeit gleich der Einheitsabtastzeit des Eingangssignals erzeugen und durch Schieberegister ausgeführt sind, und mit Addierern 22c und 22d, sowie Addierern 22e und 22/! Weiterhin bezeichnen Symbole rti,«2,/?i und ßi Koeffizienten, die z. B. bedeuten, daß das Ausgangssignal der ersten Verzögerungsleitung 22a mit a\ multipliziert und das Produkt der Multiplikation an den Addierer 22/abgegeben wird. Das Digital-Filter 22 in Fig.3A ist ein quadratisches Filter, da zwei Verzögerungsleitungen 22a und 22b eingeschlossen sind, und ein biquadratisches Digital-Filter wird erhalten, indem zwei quadratische Digital-Filter in Reihe verbunden werden oder indem das Signal am Ausgangsanschluß y rekursiv dem Eingangsanschluß χ zugeführt wird. Die Kennlinien und/oder die Mittenfrequenz des Digital-Filters 22 hängen von den Koeffizienten λι,Λ2./*ι und/?2ab.

Das Eitigangssteuerglied 21 steuert den Betrieb des Digital-Filters 22, indem der geeignete Satz von Koeffizienten und das am Digital-Filter 22 liegende Eingangssignal gewählt werden; dann arbeitet das Digital-Filter rekursiv auf Zeitmuliplexbasis.

Im folgenden wird der Betrieb des in F i g. 2 gezeigten rekursiven Digital-Filters A näher erläutert.

Zunächst wird das am Eingangsanschluß 1 liegende Eingangssignal in einem im Eingangssteuerglied 21 vorgesehenen (nicht gezeigten) ersten Speicher für die vorbestimmte Zeitdauer zwischengespcichcrt. Dann wählt das Eingangssteuerglied 21 den Satz von Koeffizienten für die Mittenfrequenz 700 H/. in einem Koeffizientengenerator 23 und speist das Signal zum Digital-Filter 22 vom Speicher des Eingangssteuergliedes 21. Das Ausgangssignal des Digital-Filters 22 liegt wiederum am Eingangssteuerglied 21 über eine Leitung ρ in Fig.2, und das Ausgangssignal des Digital-Filters 22 wird in einem anderen (nicht gezeigten) Speicher im Eingangssteuerglied 21 zwischengespeichert. Dann wird der Inhalt des anderen Speichers ausgelesen und wiederum dem Digital-Filter 22 zugeführt Deshalb ist das Ausgangssignal des Digital-Filters 22 gleichwertig mit ^Jem Ausgangssignal des biquadratischen Bandpaßfilters mit der Mittenfrequenz von 700 Hz.

Sodann ändert das Eingangssteuerglied 21 den Satz der Koeffizienten zu denjenigen von 900 Hz, und der Inhalt des ersten Speichers liegt am Digital-Filter 22; das Ausgangssignal des Digital-Filters 22 wird dem Eingang des Digital-Filters 22 wieder über das Eingangssteuerglied 21 zugeführt. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal gleichwertig mit dem Ausgangssignal des

w) biquadratischen Handpaßfilters mit der Miiienfrequen/ 900 Ha erhalten.

Auf ähnliche Weise ändert das Eingangssteuerglied 21 den Satz von Koeffizienten zu denjenigen von 1100, 1300, 1500 und 1700Hz, und das im ersten Speicher gespeicherte Eingangssignal wird rekursiv dem Digitai-Filter 22 zugeführt. Entsprechend arbeitet das Digital-Filter 22 des Blockes A als ein Bandpaßfilter mit den Mittenfrequenzen von 700, 900, 1100, 1300, 1500 und

7 8

1700 Hz auf Zeitmultiplexbasis. Der Koeffizientengene- her als der letztere ist, erzeugt der Vergleicher 8 das

rator 23 ist durch einen herkömmlichen Festwertspei- Ausgangssignal, das ein Vorliegen eines MF-Signales

eher (ROM) ausjeführt, der die geeigneten festen Koef- anzeigt.

fizicntcn speichert, die wahlweise entsprechend der Im folgenden werden der Aufbau und der Betrieb des

Steuerung des Eingangssteuergliedes 21 ausgelesen 5 Höchstpegel-Demodulators des Blockes B anhand der

sind. F i g. 2 und 4 näher erläutert.

A^-/ diese Weise wird das Eingangssignal mit zwei Im weiter unten folgenden Ausführungsbeispiel wird

gleichmäßig verteilten Frequenzen von 700 bis 1700 Hz angenommen, daß die Schaltung für die MF-Signale

durch das Digital-Filter 22 verarbeitet, und das Aus- nach der CCITT-Empfehlung Nr. 5 verwendet wird, in

gangssignal des Digital-Filters 22 hat sechs Zeitschlitze io der das MF-Signal mit dem Pegel zwischen —4 dB und

oder -kanäle, die jeweils den 700 bis 1700 Hz zugewie- —26 dB demoduliert werden muß und mit dem Pegel

sen sind, von denen zwei gefüllt sind, wie dies in F i g. 3A tiefer als —36 dB nicht demoduliert werden darf, und in

gezeigt ist. der zwei MF-Signale eine Pegeldifferenz kleiner als

Obwohl ein einziges Paar von Verzögerungsleitun- 7 dB aufweisen können. Um diese Empfehlung zu erfül-

gen 22a und 22b zur Vereinfachung der Darstellung in 15 len, demoduliert das vorliegende System den Pegel hö-

F i g. 3A gezeigt ist, sei betont, daß dieses Paar von Ver- her als —31 dB mit der Pegeldifferenz kleiner 12 dB.

zögerungsleitungen für jede Frequenz (700—1700 Hz) Auch wird angenommen, daß MF-Signale in digitaler

u"d für 'CuCS "lisdrstischc Fütcr für den rckursivcn 5^β~ Ρ^λγ*τ· fv* ^Äin**^{r <}^^r**»***^a^»f^r>^ri^^oU£r ν^Λπ 123 "^e mit ^ej**^Ar**

trieb des Digital-Filters 22 vorgesehen ist. Somit sind in Rahmenimpuls FP (vgl. F i g. 4 (a)) übertragen werden

einer tatsächlichen Schaltung zwölf Paare von Verzöge- 20 und MF-Signale in jedem Zeitrahmen im vorbestimm·

rungsleitungen insgesamt vorhanden. ten Zeitschlitz oder -kanal nach der Zeit Ti von jedem

Aus den obigen Erläuterungen folgt, daß das Digital- vorhergehenden Rahmenimpuls vorhanden sind. Dieser Filter 22 des Blockes A in F i g. 2 gleichwertig mit den Zeitschlitz oder -kanal mit MF-Signalen dauert für die Filtern in F i g. 3B ist in der quadratische Digital-Filter Zeitdauer T₂ fort.

22-la bis 22-6a und 22-16 bis 22-6b gezeigt sind, wobei 25 Da das MF-Signal im Zeitschlitz T₂ das Ausgangssi-

die Mittenfrequenz der Filter 22-la und 22-li>den Wert gnal des Digital-Filters ist weist dieser Zeitschlitz T₂

700 Hz, die Mittenfrequenz der Filter 22-2a und 22-26 sechs Unterzeitschlitze auf, die jeweils 700, 900, 1100,

den Wert 900 Hz und die Mittenfrequenz der Filter 1300,1500 und 1700 Hz zugewiesen sind, und zwei die-

22-6a und 22-6/) den Wert 1700 Hz aufweisen. · ser Unterzeitschlitze sind gefüllt (vgl. F i g. 3A).

/widere Arten eines herkömmlichen Digital-Filters 30 In F i g. 2 sind weiterhin eine erste, eine zweite und

sind anstelle der Anordnung der F i g. 3A ebenfalls vor- eine dritte Logikeinheit (bzw. Wähleinheit) 34,35 bzw.

teilhaft verwendbar (vgl. den Aufsatz »An approach to 37 vorgesehen, von denen jede zwei Eingangsanschlüsse

the implementation of digital filters« in »IEEE Transac- a, b bzw. d, e bzw. i, j und einen Steueranschluß c bzw. /

tion on audio and electroacoustics«, Vol. au-16 Nr. 3, bzw. Jc aufweist; wenn das Steuersignal am Steueran-

September 1968, Seiten 413 bis 421, wo ein Digital-Filter 35 Schluß cbzw. /'bzw. k EIN ist wird das erste Eingangssi-

beschrieben ist). gnal am Anschluß a bzw. rf bzw. /gewählt und am Aus-

Das Ausgangssignal des rekursiven Digital-Filters des gang jeder Logikeinheit erzeugt; wenn das Steuersignal Blockes A liegt an einem Absolutwertglied 24, das den am Steueranschluß c bzw. / bzw. k AUS ist, wird das Absolutwert des Ausgangssignals des Filterblockes A zweite Eingangssignal am Eingangsanschluß b bzw. e erzeugt Wenn das Ausgangssignal des Filterblockes A 40 bzw. /gewählt und am Ausgangsanschluß jeder Logik· durch das 2's-Komplement-System im PCM-Code aus- einheit erzeugt Eine Bezugspegelquelle 33 mit festem gedruckt wird, wird der Absolutwert einfach durch die Bezugspegel erzeugt —19 dB in diesem Ausführungsexklusive ODER-Logik-Operation zwischen einem Vor- beispiel (—19 = 31+12). Der Wert (-3IdB) ist der zeichen-Bit und jedem der Komponenten-Bits des Aus- kleinste zu demodulierende Pegel, und der Wert gangssignales des Filters A erhalten. Tatsächlich wird 45 ( + 12 dB) dient zum Kompensieren der Dämpfung im jedes Vorzeichen-Bit automatisch zur positiven Eins in Dämpfungsglied 40, wie dies weiter unten näher erläudiesem Fall geändert tert wird.

Ein Ausgang 30 des Absolutwertgliedes 24 liegt am Weiterhin sind vorgesehen ein Vergleicher 36, Verzö-Vergleicher 8 über ein Verzögerungsglied 31 und am gerungsglieder 44 und 45 zum Kompensieren der Ver-Höchstpegel-Demodulator des Blockes B. Der Bezugs- 50 zögerungszeit im Vergleicher 36 und das Dämpfungspegel oder der Schwellenwert des Vergleichers 8 ist glied 40 mit der festen Dämpfung (12 dB) in diesem abhängig vom höchsten Pegel eines Eingangssignales AusführungsbeispieL Da hier 12 dB den Wert 1/4 hat veränderlich. Dieser veränderliche Schwellenwert liegt wird dieses Dämpfungsglied erhalten, indem lediglich am Vergleicher 8 vom Höchstpegel-Demodulator des jedes Daten-Bit um zwei Stellen in einem Schieberegi-Blockes B über ein Dämpfungsglied 40. Das Dämp- 55 ster verschoben wird. Das Dämpfungsglied 40 von fungsglied 40 ist vorgesehen, um die CCITT-Empfeh- 12 dB ist vorgesehen, da zwei MF-Signale die Pegeldiflung Nr. 5 zu erfüllen, so daß zwei MF-Signale eine ferenz kleiner als 12 dB aufweisen können. Ein Multipli-Pegeldifferenz kleiner als 7 dB haben können. Weiterhin kator (Multiplizierer) 39 multipliziert die Konstante α, dient das Verzögerungsglied 31 zum Kompensieren der die kleiner als 1, jedoch sehr nahe bei 1 ist mit einem Verzögerung des Betriebs im Block B. Dieses Verzöge- ω Eingangssignal von diesem, ein Verzögerungsglied 38 rungsglied 31 ist tatsächlich durch ein Schieberegister weist die Verzögerungszeit einer Einheitsrahmendauer ausgeführt. (= 125 us) auf, und außerdem ist ein UND-Glied 42

Der Vergleicher 8 vergleicht das Ausgangssignal des vorgesehen. Absolutwertgliedes 24 mit dem veränderlichen Schwel- Am Steueranschluß 32 liegt das in F i g, 4 (b) gezeigte

lenwert der das Ausgangssignal des Blockes B ist Der es Steuersignal, das EIN während der Zeitdauer T\ von

Pegel des veränderlichen Schwellenwertes hängt vom jedem Rahmenimpuls FP ist und dieses Steuersignal ist

höchsten Pegel des Eingangssignales ab, wie dies weiter den Steueranschlüssen c bzw. / der Logikeinheiten 34

unten näher erläutert wird. Wenn der erstere Pegel hö- und 35 zugeführt Entsprechend wählen die Logikein-

heiten 34 und 35 die ersten Eingangsanschlüsse a bzw. d, und somit die festen Pegel (—19 dB) der festen Bezugspegelquelle 33, und das Ausgangssignal der Logikeinheit 35 wird dem Vergleicher 36 zugeführt. In diesem Fall sei betont, daß das Ausgangssignal des Multiplikators 39 das Produkt von a< 1 und dem Höchstpegel am Ausgang der Logikeinheit 37 in der vorhergehenden Zeitrahmendautr ist. Die Ausgangssignale dieser Logikeinheiten 34 und 35 liegen auch am ersten und am zweiten Eingang / bzw. j der anderen Logikeinheit 37 über die Verzögerungsglieder 44 und 45. Die Logikeinheit 37 wird durch das Ausgangssignal des Vergleichers 36 so gesteuert, daß der höhere Pegel zwischen den Ausgangssignalen der Logikeinheiten 34 und 35 am Ausgang der Logikeinheit 37 erzeugt wird. Der Ausgang der Logikeinheit 37 liegt am Eingangsanschluß e der Logikeinheit 35 direkt und am Eingangsanschluß d der Logikeinheit 35 über den Multiplikator 39, das Verzögerungsglied 38 und das ¹JN D-G!ied 42.

Entsprechend sei darauf hingewiesen, daß während der Zeitdauer Ti, in der das Steuersignal am Anschluß 32 EIN ist, die Logikeinheit 37 den höheren Pegel zwischen dem Ausgangssignal der Bezugsquelle 33 ( = 19 dB) und dem Ausgangssignal des Multiplikators 39 erzeugt, das das Produkt von λ und dem Ausgangssignal der Logikeinheit 37 im vorhergehenden Zeitrahmen ist (vgl. F i g. 4 (e)).

Sodann wird das Steuersignal am Ausgangsanschluß 32 AUS bis zum nächsten Rahmenimpuls FP, wie dies in F i g. 4 (b) gezeigt ist, und in dieser Zeitdauer liegt der Zeitschlitz Ti vor, indem MF-Signale vorhanden sind. Weiterhin wählen in diesem Zeitschlitz Tj die Logikeinheiten 34 und 35 die Eingangsanschlüsse b bzw. e. Entsprechend wählt die erste Logikeinheit 34 das MF-Signal am Ausgang des Absolutwertgliedes 24 oder das Ausgangssignal des Digital-Filters (vgl. Fig.4(c), und die zweite Logikeinheit 35 wählt den Ausgang der dritten Logikeinheit 37 (vgl. F i g. 4 (d)). Dann vergleicht der Vergleicher 36 das Ausgangssignal der ersten Logikeinheit 34 mit dem Ausgangssignal der zweiten Logikeinheit 35 oder das Ausgangssignal des Digital-Filters 22 mit dem Ausgangssigna! der dritten Logikeinheit 37, und der höhere Pegel zwischen diesen beiden Werten wird durch die dritte Logikeinheit 37 gewählt Deshalb ist das Ausgangssignal der dritten Logikeinheit 37 der höhere Wert zwischen dem Ausgangssignal des Digital-Filters 22 und dem Ausgangssignal der dritten Logikeinheit 37 (vgl. F i g. 4 (e)). Dieses Ausgangssignal der dritten Logikeinheit 37 liegt wieder am Anschluß e der zweiten Logikeinheit 35, und der Vergleich erfolgt wieder zwischen dem neuen Ausgangssignal der Logikeinheit 37 und dem neuen Ausgangssignal des Digital-Filters 22. Entsprechend ist am Ende des Zeitschlitzes T₂ in jedem Zeitrahmen das Ausgangssignal der dritten Logikeinheit 37 der höchste Wert aus:

1. dem festen Pegel der Quelle 33 ( = — 19 dB),

2. dem höchsten Pegel der dritten Logikeinheit 37 im vorhergehenden Zeitrahmen und

3. dem höchsten Pegel des Blockes B im vorliegenden Zeitrahmen.

Das Ausgangssignal der dritten Logikeinheit 37 liegt am Anschluß d der zweiten Logikeinheit 35 über das UND-Glied 42, das Verzögerungsglied 38 und dem Multiplikator 39 als der Bezugspegel des nächste? Zeitrahmens. Da in diesem Fall der Wert χ kleiner als Eins ist, jedoch sehr nahe bei Eins liegt, ist der Ausgangspegel des Multiplikators 39 nahezu gleich wie der Ausgangspegel der dritten ^ogikeinheit 37. Das Ausgangssignal der dritten Logikeinheit 37 liegt am Vergleicher 8 über das Dämpfungsglied 40 (12 dB) als veränderlicher Schwellenwert-Pegel.

In der obigen Erläuterung ist das UND-Glied 42 geöffnet, wenn der Abtastimpuls am Anschluß 43 vorhanden ist (vgl. F i g. 4 (f)). Dieser Abtastimpuls ist durch ein äußeres Gerät eingespeist, wenn MF-Signale zu demodulieren sind, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist.

Zu der obigen Erläuterung sei betont, daß die Schaltungsschleife auf dem Verzögerungsglied 38, dem Multiplikator 39 und den Logikeinheiten 35 und 37 im wesentlichen ein Digital-Tiefpaßfilter bildet, und dieses Tiefpaßfilter arbeitet als ein Glättungsglied für den Höchstpegel am Ausgang der Logikeinheit 37. Auch sei betont, daß dieses Digital-Tiefpaßfilter weder einen Verstärker noch ein Dämpfungsglied in der Schleife aufweist. Ds kein Verstärker vorhanden ist kann die Wortlänge der Digital-Daten in der Schleife kurz sein, und diese Eigenschaft ist vorteilhaft, um die Anzahl der Kanäle zu steigern, die gleichzeitig auf Zeitmultiplexbasis betreibbar sind. Weiterhin sei betont, daß die Zeitkonstante dieses Glättungsgliedes bei ansteigendem Signalpegel kurz ist, d. h., der Pegel des Ausgangssignales der Logikeinheit 37 wird sehr rasch eingestellt. Außerdem ist die Zeitkonstante dieses Glättungsgliedes bei abfallendem Signalpegel lang, und der Pegel des Ausgangssignales der Logikeinheit 37 wird sehr langsam abhängig vom Wert « des Multiplikators 39 verringert. Da der Wert λ sehr nahe bei Eins liegt, ist die Abfall-Zeitkonstante sehr lang.

Da die Abfall-Zeitkonstante ausreichend lang ist, weicht der Schwellenwert-Pegel am Ausgang der Lo-

gikeinheit 37 trotz der raschen Änderung eines Eingangssignales und/oder der Änderung der Anzahl der dem Multiplexbetrieb unterliegenden Kanäle nicht ab.

Der Multiplikator 39 kann einfach durch Kombination eines Schieberegisters und eines Addierers ausgeführt werden, wenn der Wert λ als 1 — 2~^N ausgelegt ist, wobei Λ/eine positive ganze Zahl ist.

Wie weiter oben näher erläutert wurde, ist das Ausgangssignal der Logikeinheit 37 der größte Pegel aus

1. dem größten Pegel in den MF-Signalen (700 bis 1700 Hz) im vorliegenden Zeitrahmen,

2. dem größten Pegel im vorhergehenden Zeitrahmen und

3. dem festen Pegel (-19 d B).

Dieser Ausgangspegel der Logikeinheit 37 liegt am Vergleicher 8 über das Dämpfungsglied 40 als der veränderliche Schwellenwert-Pegel, und dieser Vergleicher 8 empfängt das andere Signal (MF-Signal) vom Digital-Filter 22 über das Absolutwertglied 24 und das Verzögerungsglied 31, das die Verzögerungszeit im Höchstpegel-Demodulator des Blockes B kompensiert Entsprechend ist der Schwellenwert-Pegel des Vergleichers 8 abhängig vom höchsten Signalpegel veränderlich:

Wenn der Signalpegel hoch ist ist der Schwellenwert-Pegel ebenfalls hoch, und wenn der Signalpegel niedrig ist, ist der Schwellenwert-Pegel ebenfalls niedrig. Dieses Dämpfungsglied 40 von 12 dB ist vorgesehen, um die MF-Signale zu demodulieren, selbst wenn eine Pegeldifierenz kleiner als 12 dB zwischen zwei MF-Signalen vorhanden ist

Der Vergleicher 8 vergleicht das Eingangssignal am ersten Eingangsanschluß /vom Digital-Filter 22 mit dem

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veränderlichen Schwellenwert-Pegel am Anschluß /i.·, und wenn das erste Signal höher als das letzte Signal ist, erzeugt Ger Vergleicher 8 das Ausgangssignal, das anzeigt, daß das MF-Signal der besonderen Frequenz demoduliert wird. Dieses Ausgangssignal des Veigleichers 8 liegt an einer externen Schaltung oder einem elektronischen Vermittlungssystem über die Ausgangslogik 9, die den Ausgangspegel des Vergleichers 8 für eine vorbestimmte Zeitdauer hält. Da das demodulierte MF-Signal ein Zeitmultiplexsignal ist, das jede bestimmte Fre- quenz (700 bis 1700 Hz) bei jedem entsprechenden Zeitschlitz aufweist, kann eine (nicht gezeigte) externe Schaltung einfach jedes MF-Signal demodulieren, indem der Ausgang der Ausgangslogik 9 mit einigen Steuerimpulsen abgetastet wird, die dem Zeitschlitz jedes M F-Signales zugewiesen sind.

Wie bereits oben erläutert wurde, sind zwei der bedeutendsten Merkmale der Erfindung

1. die Verwendung eines rekursiven Digital-Filters und

2. die Verwendung des veränderlichen Schwellenwert-Pegels

Einige vorteilhafte Wirkungen, die durch diese Merk- 2s male erzielt werden, sollen im folgenden angegeben werden:

a) Die Zeit zum Demodulie.'en der bestimmten Frequenz ist kurz, und der erfindungsgemäße Digital- Mehrfrequenz-Empfänger kann dem schnellen Signal folgen, da die Zeit durch die Anstiegszeit eines Digital-Filters festgelegt ist, wobei jedoch diese Zeit unabhängig vom größten gemeinsamen Takt

der Eingangsfrequenzen ist 35 I

b) Die Frequenz-Demodulation der einem Multiplex- B

DCtr:CC üntCrüCgCRGCR FvSImiC iai mulden, ua an- |

stelle des herkömmlichen DFT-Gliedes ein Digital-Filter verwendet wird.

c) Die zu demodulierende Frequenz wird fach geändert indem die Koeffizienten im . ./ertspeicher 23 geändert werden.

d) Der Betriebsbereich des Eingangssignal-Pegels kann groß sein, d. h. der erfindungsgemäße Digital-Mehrfrequenz-Empfänger kann demodulieren, selbst wenn das Eingangssignal sehr niedrig und/ oder sehr hoch ist da ein veränderlicher Schwellenwert verwendet wird.

e) Aufgrund des besonderen Aufbaues d-ss Digital-Tiefpaßfilters zum Erzeugen des veränderlichen Schwellenwertes ist der veränderliche Schwellenwert beträchtlich stabil.

Aus den obigen Erläuterungen folgt daß die Erfindung einen vollkommen neuen Digital-Mehrfrequenz- Empfänger mit vorteilhaften Eigenschaften ermöglicht

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Digfcal-Mehrfrequenz-Empfänger zum Demodulieren besonderer Frequenzen in einem digitalisierten Eingangssignal, mit

einem Eingangsanschluß (1) zum Empfangen des digitalisierten Eingangssignales,
einem mit dem Eingangsanschluß (1) verbundenen Digital-Filterblock (A), der ein rekursives Digital-Bandpaßfilter (22) zum Demodulieren der besonderen Frequenzen auf einer Zeitmultiplexbasis aufweist,

einem mit dem Ausgang des Digital-Filterblokkes (A) verbundenen Absolutwertglied (24) zum Erzeugen des absoluten Digital-Wertes des Ausgangssignales des Digital-Filterblockes (A), einem Vergleicher (8) zum Vergleichen des Ausgasgssignales des Absolutwertgliedes (24) mit einein Bezugsweri, und
einer ersten Einrichtung (9), die das Vergleichsergebnis vom Vergleicher (8) an einen Ausgangsanschluß legt und das Vorliegen der besonderen Frequenzen anzeigt, wenn das Ausgangssignal des Absolutwertgliedes (24) höher als der Bezugswert ist, wobei die erste Einrichtung (9) ein Verriegelungsglied zum Halten des Ausgangspegels des Vergleichers (8) für eine vorbestimmte Zeitdauer hat,