DE2153376A1

DE2153376A1 - Digitale nachrichtenuebertragungsanordnung

Info

Publication number: DE2153376A1
Application number: DE2153376A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Dipl Ing Nakamura
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1971-10-27
Filing date: 1971-10-27
Publication date: 1973-05-10
Also published as: DE2153376B2; US3806807A; FR2173642B1; GB1376182A; FR2173642A1; CA958076A

Description

Digitale Kachrichtenübertragungsanordnung

Es wird eine digitale Nachrichtenübertragungsanordnung mit einem Sender und einem Empfänger beschrieben, wobei der Sender mit einem Kompensator Versehen ist,.wobei wenigstens eine der Größen Pegel, Frequenz und Phase eines von dem Sender auszusendenden Signals durch den

Kompensator entsprechend der Kennlinie der Nachrichtenübertragungeanordnung und dem Zustand des diesem Signal vorangehenden oder nachfolgenden Kodes gesteuert wird, und wobei der Pegel, die Frequenz und die Phase an dem Bestimmungspunkt in dem Empfänger durch die Schwingungs-* art bezeichnete Werte sind.

Detailerläuterungen der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Nachrichtenübertragungsanordnung zum Senden von digitalen Signalen. Ein Zweck der Erfindung besteht darin, die Interferenz zwischen den Zeichen zu verringern, die durch den Umstand verursacht wird, daß die Bandbreite der tibertragungsanordnung endlich ist. Eine Übertragung von digitalen Signalen durch eine übertragungsanordnung mit einer endlichen Bandbreite ist immer mit einer Interferenz.zwischen den Zeichen verbunden.

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I? ie Interferenz zwischen den Zeichen und das thermische Pauschen sind wesentliche Faktoren, welche die Ubertragungsirjnge bestimmen« Έβ ist bekannt, daß z.B. in einer Übertragungsanordnung, bei der Signale ohne Änderung des Basisbandes ausgesandt werden, und in einer PSK - (jfbasenverschiebungegetasteten) Nachrichtenübertragungsanordnung, bei der Signale ausgesandt werden, nachdem die Phase der Trägerwelle mit dem digitalen Signal geändert worden ist, keine Interferenz zwischen den Zeichen verursacht wird, wenn ein Rechteck-Cosinusfilter oder ein Gauss-Filter verwendet wird. Venn aber die Kanäle entsprechend dem Frequenzmultiplex-Prinzip oder ähnlich angeordnet werden, sind die Kanäle sehr nahe beieinander und deshalb ist die Bedingung der Strahlung nach außerhalb des Bandes sehr streng und in vielen fällen kann das Gauss-Filter nicht verwendet werden. Die Interferenz zwischen den Zeichen kann durch· die Verwendung von Filtern verringert werden, welche die Strahlung außerhalb des Bandes und die Störung durch benachbarte Kanäle verringern, d.h. von Filtern mit einem so gering als möglichen Interferenzbetrag Iq Sender und ira Empfänger.

Die Interferenz zwischen den Zeichen wird bei einer z.B. Easisbandüb.ertragungsanordnung auf folgende Weise verursacht. Tig. 1 zejgb ein Baispiel von Signalen, die über eine bekannte digitale Nachrichtenübertragungsanordnung gesendet werden. Fig. 2 zeigt Wellenformen von EingangsSignalen, die dem Detektor in dem Empfänger zugeführt werden, der die Signale der Fig. 1 empfängt. In den Flg. 1 und 2 zeigt die horizontale Achse t die Zeit und die vertikale Achse 1 den Pegel an. Unter der Annahme, daß Signale, wie sie in Pig· 1 gezeigt sind, von dem Sender zum Empfänger über eine Übertragungsleitung in einer Nachrichtenübertragungsanordnung mit einem Sender und einem Empfänger gesendet werden,

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werden Signale, -wie sie in Fig» 2 gezeigt sind, an den. Detektor (Diskriminator) in dem Empfänger angelegt. In ^: den Diagrammen sind S1 "bis S 12 'Abtastpunkte. Keine Interferenz zwischen den Zeichen wird verursacht, wenn der Pegel 1 bei t=O ;.und 0 bei tan! ist (n *= -ö*a bis + CO ., φ 0).

Unter der weiteren Annahme, daß eine Übertragungsanordnung (Filter) vorhanden ist, bei welcher der Pegel 0,9 bei t=0 und O bei t*I«O,! und verschieden von nt ist, kann unterschieden werden, daß in I¹Ig. 2 der Pegel "1" an den Abtaatpunkten S1 , S4, S6, S9, StO und -S11 und ⁿO" an den anderen Punkten ist. Es muß aber bemerkt werden, daß der Pegel ⁿ1^w bei SIO und S11, aber ^MQ,9^M bei S1, S4, S6 und S9 ist. Wenn Rauschon vorhanden ist, sind deshalb die Pehlergrößen von S1, S4» S6 und S9 geringer als die Pehlergrößen von S10 und S11· Dies verursacht die Interferenz zwischen den Zeichen. Hit anderen Worten sind die Pegel der empfangenen Impulse in einigen Fällen nioht ⁿO^M oder "1" an den Abtastpunkten wegen des Einflusses der Bandbegrenzung durch die Filter in der Übertragungsanordnung und dies verursacht die Interferenz zwischen den Zeichen* Dies bedeutet, daß keine Interferenz zwischen den Zeichen auftritt, falls die EingangsBignalpegel des Diskriminators ^WO" oder ⁿ1" an den Abtastpunkten sind.

Die Erfindung kann die Interferenz zwischen den Zeichen auf der Basie des oben erwähnten Prinzips,verringern· Gemäß der Erfindung ist der Sender in der digitalen Nachrichtenübertragungsanordnung mit einem Kompensator versehen. Wenigstens eine der Größen Pegel, Frequenz und Phase eines von dem Sender auszusendenden Signals wird durch, den Kompensator entsprechend der Kennlinie der Bandbegrenzung der Nachrichtenübertragungsanordnung und dem Zustand dee dem Signal vorangehenden oder nachfolgenden Kodes gesteuert· Der Pegel, die Frequenz und die Phase des Signais an dem Auffindungspunkt des Empfängers werden die bezeichneten Werte*

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.Nachfolgend wird eine AusfÜhrungBform der Erfindung beispielhaft im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 3 "bis 7 beschrieben. Pig. 3 zeigt Signale, die über eine digitale Basisband-Nachrichtenübertragungsanordnung gemäß der Erfindung übertragen werden· Pig. 4 zeigt die Formen der Jiiiigangs wellen, die an den DDtektor in dem Empfänger angelegt werden, der die Signale der Fig. 3 empfängt. Fig. 5 iat ein Blockschaltbild einer digitalen Basisband-Nachrichtenübertragungsanordnung in einer AuBführungsforin der Erfindung.

GcEäß Fig. 5 Bind 1 der Sender, 2 das Ubertragungsiaedium und 3 der Empfänger. In dem Sender 1 laufen digitale PCM-Daten (Daten, die einer Impulskodemodulation unterworfen v/orden eind), die über den EingangsanschluS IN angelegt werden, über den Kompensator 51 mit logischen Kreisen und werden dem Pegeluösetser 52 zugeführt. Die Pegel der Signale v/erden in entsprechende Pegel in dem Pegelumsetzer 52 umgesetzt und das Ausgangssignal des Umsetzers 52 wird an das Bandpaßsfilter 53 aura Begrenzen dea Bandes angelegt und das Ausgangssignal des Bandpassfilters 53 wird zu der übertragungsleitung auegesandt. Der Empfänger 3 empfängt die Signale von dem Sender 1 über daa Bandpassfilter 54. Die AusgangBsignale des Filters 54 werden diskriminiert und durch, den Kodediskriminierdetektor 55 bestimmt und über den Ausgangsanschluß OUT als digitale Signale ausgesandt.

Gemäß der Erfindung wird beim Senden der Signale ₉ wie in Fig. 1 gezeigt, der Übertragungspegel durch dea Kompensator 51« der in dea Sender 1 vorgesehen ist, gesteuert. Der Pegelumsetzer 52 oder ein anderer Pegelsteuerteil wird so gesteuert, daS Signale von dem Modulator rait dem Ausgangspegel nicht von "1ⁿ, sondern "1/0,9" ausgesandt werden können, wie in Fig. 3 am Abtastpunkt S1 B«B_e des Empfängers

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©A ORiGiNAL

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ge se igt«, Durch vorangehendes Steuern des übertragungspegals in dem Sender 1 kann, wie oben beschrieben worden ist, der Eingangspegel des Detektors 55 des Empfängers 3 "1" gemacht werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Pegeländerung am Abtastpunkt S1. kann somit kompensiert werden und das Fehlermaß der Kodes wird nicht verschlechtert. Gleichermaßen wird nicht "0", sondern "-1/0,81", wie in Fig. 3 gezeigt, zu der Zeit ausgesandt, die dem nächsten Abtastimpuls S2 entspricht, wodurch der Empfangspegel ⁿ0ⁿ gemacht wird, v/ie in Fig. 4 gezeigt ist. In derselben Weise wie oben beschrieben wird der libertragungsausgangspegel eines Signales vorher entsprechend dem vorangehenden Signalpegel kompensiert* wie in Fig. 3 gezeigt, und dann wird das Signal ausgesandt und wird dieser Vorgang wiederholt. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, daß die Eingangswellenforinen des Empfängers an den Abtastpunkten S1 bis S12 ^w0" gemacht werden, wie in Fig. 4 gezeigt, und somit wird keine Interferenz zwischen den Zeichen verursacht und das FshlennaS wird nicht verschlechtert»

Fig. 6 zeigt den Einzelaufbau des Senders in der Basisbandanordnung der Fig, 5. Fig. 7 zeigt den Einzelaufbau der StrorntreiberstufeftDRI und DH2 in Fig. 6- Gemäß Fig. 6(a) wird eine Signalinformation über den Eingangsanschluß 1161 zugeführt und ein Taktsignal wird über den Eingangsanschluß IN62 zugeführt. Ein Synchronismus der beiden Signale wird in dem UND-Kreis AND1 hergestellt und das Ausgangssignal von dem Kreis AUDI wird zu dem Flip-Flop-Kreis FF1 geführt und darin gespeichert. Andererseits wird das Signal, das dem in dem Flip-Flop-Kreis FF1 gespeicherten Signal unmittelbar vorangeht, über den ÜND-Kreis AND2 geführt und in dem Flip-Flop-KreiB FF2 gespeichert. Bei der Anordnung der Fig.

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wird der Wert des Außgangspegels durch die Signalinfortaa~ tionen der beiden Bite gesteuert, die in den beiden Flip-Flop-Kreiaen FF1 und FF2 gespeichert sind. Die in den 5¹IiP-FlOp-Kr eis en FF1 und FF2 geopeicherten Informationen werden durch die ÜKD-Krelee AND3 und AND4 und den ODER-Kreio 0R1 kombiniert und den Strombreiberatufen DR1 und DR2 zugeführt. Die Plip-Flop-Kreise FF1 und FF2 und die lügiochen Kreise, wie AND3, AND4- und QR1, bilden den Kodeinformationa-BestiiBinungsteil.

Fig. 6(c) zeigt die Werte der Stroratreiberstufen DR1 und DR2 und die Werte der Ausgangspegel entsprechend den Zuständen des Bits des in FF1 gespeicherten Signals und des in FF2 gespeicherten vorangehenden Bits. Die Ausgangspegel sind in Fig. 6(b) gezeigt. Wie aus Fig. 6(b) und (c) ersichtlich ist, sind zwei Ausgangspegel "1" und zwei Ausgangspegel "O" vorhanden. Ein Pegel wird aus vier Pegeln der Fig. 6(b) entsprechend dem Zustand des vorangehenden Bits ausgewählt. Wenn also ein Bit und das vorangehende Bit beide ^M1^M sind, d.h.· wenn keine Änderung des Kodes vorhanden ist, wird der Pegel 2 in Fig. 6(b) verwendet, während der Pegel ¹M" verwendet wird, wenn ein Wechsel des Kodes vorhanden ist. Somit wird die Steuerung derart ausgeführt, daß der Pegel des Ausgangssignals des Filters an dem Abtastpunkt lamer einen konstanten Wert haben kann«

Fig. 7 zeigt den Einzelaufbau der Stronrtreiberstufen DR1 und DR2 der Fig. 6(a). Diese Schaltung ist ala Digital-Analog-Umsetzer bekannt. Ein Transistor TR1 ist ein Impedaja^unjsetzverstärker in Kollektorschaltung. Transistoren TR2 und TR3 bilden einen Differential verstärker, der an eich bekannt ist und den Ausgangspegel des Transistors TRI bis

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auf den gewünschten Pegel verstärkt· Ein Transistor TR4 ist ein Verstärker in Kollektorschaltung der Ausgangsstufe und unterwirft, den Pegel einer Verschiebung durch Verwendung einer Zener-Diode ZD derart, daß der AusgciBgapegel mit 0 Volt in der Mitte erhalten werden kann. V'enn nun angenommen wird, daß der Pegel "1" des logischen Kreises in der vorangehenden Stufe des Eingangsaaschlusses IN71 Über IH71 zugeführt wird, übersteigt cer Emitter des !Transistors TR4 +2,5V alt dem Ergebnis, caß ein Strom von dem Transistor TR4 über denTifeg Vfideratcnä ■ RD

- Diode D2 - Widerstand R2 - negative Spannungsquelle -A fließt* Da die drei Widerstände zueinander in der Bsir,iehuo,j RO« R1, R2 stehen, übersteigt der Punkt a in ?ig. 7 +2,07 und die Diode DI wird gesperrt· Ein Strom fließt zu der last RL über den Weg positive Spannungsquelle +B - Widerstand R1 - Diode D3 - Last RL, wodurch ein positives Ausgangssignal erhalten werden kann* Zu diesem Zeitpunkt ist die Diode D4- gesperrt· Wenn der durch die Diode verursachte Spannungsabfall Vd ist, kann die Ausgangs^.aiming eO+ dea Lastwideretands RL ausgedrückt werden als

(VB - Vd) RL

eO+ « ■' ι ■ .

■Rl + RL

■ ■ . i

Wenn der Pegel ⁿ0ⁿ des logischen Kreises in der vorangehenden Stuf e über den Eingangsanschluß IN?1 isugefüixrt wird, wird die Spannung am Emitter des Transistors TIH weniger als -2,5V und ein Strom fließt Über den Weg poltive SpannuDgsquelle +B - Widerstand R1 - Diode E1

- Widerstand RO. Deshalb wird der Punkt a in £ig* 7 negativ und die Diode D2 wird gesperrt. Ein Strom fließt von dem Leistungswiderstand RL Über den Weg Last RL Diode D4 - Widerstand R2 - negative Spannungsquelle -B* In diesem Falle kann die Ausgangs spannung eO- des Lsustwiderstandes RL ausgedrückt werden als

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(-VB + Vd) RL

■ R2 + EXi

Während bei der oben erwähnten Schaltung ein bestimmtes Bit im Hinblick auf'das Bit korrigiert wird, das deni bestimmten Bit vorangeht, ist ea in einigen Fällen vorteilhafter, das "bestimmte Bit im Hinblick auf das nachfolgende Bit in Abhängigkeit von der Filterart zu korrigieren. Selbstverständlich wird ein besseres Ergebnis erhalten, indem das bestimmte Bit im Hinblick auf beide, nämlich daa vorangehends und das nachfolgende Hit korrigiert wird· Wenn das BaEd des Filters schmal wird, wird demgemäß ein besseres Ergebnis erhalten, indem so viele Bits als möglich, die dem bectisraten Bit vorangehen und nachfolgen, berücksichtigt werden» IXis Prinzip der vorangehenden Kompensation bei einer digitalen Nachrichtenübertragungsanordnung 'gemäß der Erfindung ist nicht nur bei einer oben beschriebenen Basisband-Übertragungsanordnung anwendbar, sondern auch bei anderen Nachrichtenübertragungsanordnungen, wie z.B. einer PSK-Anordnung und einer FSK-Cfrequenzverschiebungsgetastetsi) Anordnung, bei der die Frequenz der Trägerwelle durch digitale Signale geändert wird und dann die Übertragung ausgeführt wird, und auch bei Modulationsanordnungen, wie einer Asplltudenmodulationsanordnung.

Fig. 8 aeigt den Schaltungeaufbau einer 4--phasigen phasenverschiebungsgetasteten Anordnung, bei der die Erfindung angewendet ist. Eine Signalinformation CH1 des ersten Kanals wird über einen Eingangsanschluß 81 und eine Signalinfor-· mation CH2 des zweiten Signals über einen Einga-ngsanschlufi zugeführt. Eine Signalinformation CH1 und eine über einen Eingangsanachluß 83 zugeführte Taktinformation werden an die Basisbandanordnung 1 angelegt, während eine Signal-

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information CH2 und dl© Taktinformation an die Baaisbandanordnung 2 angslegt werden. Die in Fig, β(a) gezeigte Baaisfcandanordnung kann als diese Baeisbs?i-3~ anordnungen 1 und 2 verwendet werden. Ausganges ig-cale. der Basisbandanordnungen 1 und 2 werden jeweils &.r::. Modulatoren 84- und 85 zugeführt, die bekannt® Ein'·- racdulatoren sind. Eine Trägerwelle wird von dea 3ir.can^aanschluß 83 dem Modulator 84 über einen bekannten Hybridkreis 86 und einen Phasenschieber 87.von ,'Jd /2 Radiant zugeführt und eine Trägerwelle wird auch von dem Eingangsanschluß 83 dem Modulator 85 über den Kybridkreis 86 zugeführt· Die dem Modulator 84· abgeführte Trägerwelle ißt deshalb von der Trägerwelle verschieden, die dem Modulator 85 um 7^/2 Radiant angeführt wird. Eine phaaenverschlebungsgetasteta Kodulation von 0 Radiant wird auf der Trägerwelle in dea Hodelator 84 entsprechend dem Zustand der Signallnforrcation CH1 ausgeführt und eine phasenverschiebung8geta3teta Modulation von ^¹ Radiant wird auf der Trägerwelle in άκ:& Modulator 85 entsprechend dem Zustand der Signalinforaation CH2 ausgeführt. Ausgangssignale der Modulatoren 84 und 85 werden durch den Ausg&ngs-Hybridkreis 88 zusammengesetzt und das Ausgangs signal des Hybrid-Sreiesi? 88 γ/ird durch den Verstärker 89 verstärkt. Das Ausgänge-Signal des Verstärkers 89 wird dem Bandpassfiltar SP zum Begrenzen des Bandes zugeführt und das Ausgangssignal des Filters 90 wird über den Ausgangsanschlu3 als PSK-Wellenausgangssignal ausgeaandt.

Die PSE-Modulation ist somit nicht nur bei 4-Phasen-Anordnungen, eondern auch bei 2ⁿ*-Pha3en-Anordnuiigen anv/endbar, wobei η eine ganze Zahl ist. Die PS£~Modulation kann z.B. bei einer 8-Phasen-Anordnung wie folgt

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angewendet werden. Bei einem 8-Phasen-PSK-Modulator einer digitalen ITachrichtenubertragungsanordnung wird bewirkt, daß ein EingangB-PGM-Signal einem von 8 Vektoren 1 bis 8 entspricht, die in Pig. 9 ait ausgezogenen Linien gezeigt sind, und Informationen von drei Bits werden zu einer Zeit ausgesaugt· Dieser 8-Phasea-Modulator kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein. Ein bekanntes Verfahren besteht darin, einen Modulator durch Zusammensetzung von aEglitudejasodulierten Wellen orthogonal zueinander aufzubauen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Bei diesem Verfahren werden, wie sich aus Fig. 9 ergibt, einer der Pegel X1 bia X4 auf der X-Achse und einer der Pegel Y1 bis Y4 auf der Y-Achse orthogonal zu der X-Achse verwendet. Ein Vektor des Ausgangs 1 kann z.B. durch Zusammensetzen von X1 und 12 erhalten werden und ein Vektor des Ausgangs 6 kann durch Zusammensetzen von X3 und Y4 erhalten werden. Diese Pegel 11, X2, X3, X4- und Y1, Y2, Ύ3 und Y4 auf den X- und Y-Achsen werden veranlaßt, den vier Pegeln, die in Fig. 6(b) gezeigt sind, zu entsprechen und somit können insgesamt 16 Pegel erhalten werden. Für diesen Zweck muß die logische Schaltung der Flg. 7 so aufgebaut werden, daß sie diesen 16 Pegeln entsprechen kann.

Obwohl nur die Baeisbandanordauxig und die PSK-Anordnung in den Zeichnungen dargestellt Bind, ist das Prinzip der Erfindung auch bei einer Frequenamodulationsanordnung (FSK-Modulatlon) anwendbar. In diesem Falle werden dia Pegel und die Frequenz durch dan Kompensator gesteuert.

Wie oben beschrieben worden 1st, ist ee gesäö der Erfindung möglich, den Einfluß der Interferenz zwischen den Zeichen aufgrund der Bandbegrenzung auf dem Weg der Übertragungoanordnung in einer digitalen Nachrichtenubertragungeanordnung zu eliminieren.

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Claims

• · • ·

Al 6/137

Pat ent ans ρ r u c h

!Digitale liacbxicbtenübertragungsanordnung mit einem Sender und einem Empfänger, dadurch, gekennzeichnet* daß der Sender mit einem Kompensator zum Steuern wenigstens einer Größe Pegel, Frequenz und, Phase eines zu übertragenden Signals versehen ist, daß der Sender des weiteren mit einem Bestiraniungsteil zum _s,. Bestimmen des Zustandes des Kodes versehen ist* der dem Signal vorangeht oder ihm nachfolgt, und daß der Steuerbetrag des !Compensators entsprechend der Σβηη-linie der Nachrichtenübertragungsanordnung und dem Ausgangssignal des Bestimmungsteils steuerbar ist.

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