DE2053378C3 - Schaltungsanordnung zur Regenerierung von quasiternären pulscodemodulierten Signalen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regenerierung von quasitemären pulscodemodulierten Signalen.

Quasiternäre Signale nehmen drei verschiedene Zustände an und können beispielsweise leitungsgebunden über Kabel übertragen werden. Kabel haben bestimmte, einem Tiefpaß ähnelnde Übertragungseigenschaften, die die Impulse der zu übertragenden Signale verändern können. Zusätzlich können auf dem Übertragungsmedium den zu übertragenden impulsförmigen Signalen Störimpuke und oder Störgeräusche überlagert werden. Sollen impulsförmige Signale über groite Strecken übertragen werden, so ist es notwendig, in bestimmten Abständen Regeneratoren in den Übertragungsweg einzubauen, die sowohl die zu übertragenden Nutzsignale von den auf dem Übertragungsweg überlagerten Störsignalen trennen, als auch die ursprüngliche Impulsform und Impulsamplitude wieder herstellen.

Ein bekanntes Verfahren sieht eine »Amplitudenentscheidung« vor. Dazu werden die verzerrten Impulse der ankommenden Signale einem Schwellwert-Detektor, z. B. einer Schmitt-Triggerschaltung zügeführt, der dann anspricht, wenn die Amplitude des jeweils ankommenden verzerrten Einzelimpulses einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet. Dabei darf allerdings das Verhältnis von Nutzsignalamplitude zu Störsignalamplilude einen bestimmten Wert nicht überschreiten, damit die verzerrten Impulse des ankommenden Nutzsignals regeneriert werden können.

kannt, bei demdieiPpqeeiBpente des pngangssignals nacheinander $uf jfitei oder mehr Sigaalwege aufgeteilt werden, beidem 4k Integration stattfindet während ein Codeelemeat an einem Signalweg aaliegt und bei dem die Ablesung und Löschung des integrierten Wertes durchgeführt wird, während die CodeeSemente an einem oder mehreren weiteren Signalwegen anliegen.

Mit diesem Regenerator ist eine Regenerierung von gestörten Signalen auch dann möglich, wenn das vorerwähnte Verhältnis von Nutzsignalamplitude zu Störsignalamplitude einen kleineren Wert aufweist, als zur Regenerierung mit Hilfe der Amplitudenent», scheidung notwendig wäre. ■?"

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, zur Regenerierung von quasitemären pulseodemodulierten Signalen eine einfache Anordnung anzugeben.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein als integrierter Verstärker ausgebildetes Integrierglied und ein Integralwertentscheider mit zwei Eingängen und einem Ausgang vorgesehen sind, daß eih Eingang des Integralwertentscheiders mit dem den Integralwert abgebenden Anschluß des Integriergliedes und der andere Eingang des Integralwertentscheiders mit einer Vorspannungsquelle verbunden ist und daß die Vorspannung für den zweiten Eingang des Integralwertentscheiders derart gewählt ist. daß der Integralwertentscheider je nach den Ursprungszeichen an seinem Ausgang entsprechende Zeichen abgibt.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß eine Aufteilung der Codeelemente auf mehrere Signalwege und außerdem eine Löschung des integrierten Wertes entfallen.

Zweckmäßig ist es, wenn dem Integral wert entscheider eine verzögernde bistabile Kippstufe nachgeschaltet ist. die im Rhythmus des Bittaktes derart zeitverzögert ausgelöst wird, daß die Ausgangsimpulsfolge die vorgegebene Bittaktfrequenz hat.

Weiterhin empfiehlt es sich für die erwähnten erfindungsgemäßen Schaltungen der bistabilen Kippstufe einen Pulsformer nachzuschalten.

Vorteilhaft ist es. wenn die Verbindung zwischen Kippstufe und Pulsformer für zu übertragende Signale gleichspannungsfrei ist.

In der der Erläuterung der Erfindung dienenden Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein typisches Zeitdiagramm von quasiternären Nutzsignalen.

F i g. 2 die Abhängigkeit der Amplitude der maximal zulässigen Störsignalspannung von der normierten Frequenz v.

Fig.3 Störspannungsspektren von quasitemären PCM-Systemen.

Fig.4 Nut/spannungsspektren von quasitemären PCM-Systemen.

F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbildes einer Schaltungsanordnung zur Zeichenentscheidung bei pseudoternärer PCM und

Fig. 6 Pulspläne zur Erläuterung der V/irkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 5.

An Hand der Fig. 1 bis 5 seien im folgenden die Grundlagen des erfindungsgemäßen Verfahrens naher erläutert.

Eine fehlerfreie Zeichenerkennung bei Amplituden-

entscheidung ist möglich, wenn unabhängig von der ,'Frequenz einer Störspanmung die Amplitude der Störspannung bei der Quasiternärübertragung von "PCM-Signalen etwas kleiner als die halbe NutzspannuRgsamplitude ist. Diese Bedienung ändert sich, wenn man zur Zeichenentscheidung über die Summe aus Nutz- und Störspannungen während der Dauer jeweils eines Zeichens integriert. Ein Zeichen ist gerade dann noch zu erkennen, wenn gilt:

Dabei bedeutet τ =/· t die auf die Bitrate normierte Zeit, U_NÄ die Nutzspannung, U_RA die Störspannung und ζ die Zeichendauer. S ist ein Schwellwert, der den Mittelwert der Integralwerte über die Nutzspannung, die einem quasiternären Zeichen »1« und die, die einem quasiternären Zeichen »0« entspricht, darstellt.

Beispielsweise werden bei Pseudoternärübertragung Signale, deren positive und negative Spitzenwerte gleich groß seien, mit sinusförmigen Übergängen zwischen den einzelnen Zeichen verwendet.

Bei den quasiternären Nutzsignalen, für die ein typisches Zeitdiagramm in Fig. 1 abgebildet ist, gibt es, sieht man von Versteifungen an den Übergängen zwischen den Zeichen ab. bezüglich des relativen Flächeninhaltes nur zwei verschiedene Zeichenformen: Die Zeichen »1« und die Zeichen »0«. Die Zeichen »1« besitzen jeweils die Fläche riner Sinushalbwelle (F2, F3. F4). während die Zeichen »0« im Idealfall die Fläche 0 besitzen (Fl). Der Schwellwert 5

ist in diesem Fall gleich dem fachen der Amplitude

der Sinushalbwelle.

Bei der Pseudoternärübertragung von PCM-Signalen treten, wie angenommen, als Nutzspannungen Sinushalbwellen auf. Diese werden dann am meisten gestört, wenn die als ebenfalls sinusförmig angenommenen Störspannungen bei gegebener Amplitude bezüglich ihrer Phasenlage zur Nutzspannung so liegen, daß der Integralwert über die Störspannung bei gegebener Frequenz und Amplitude den Integralwert über die Nutzspannung maximal vermindert. Dies ist dann der Fall, wenn bei I equenzen der Störspannung zwischen der Frequenz. 0 und der Bitrate das Maximum der Störspannung gegenphasig zum betrachteten Maximum der Nutzspannung liegt, während es oberhalb der Bitrate bis zu deren doppelten Wert dann der Fall ist, wenn ein Maximum der Störspannung mit dem betreffenden Maximum der Nutzspannung in Phase ist.

Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis wird aus Gleichung (1):

J cos π · τ d r

— j </(.v) cos2π ·

(2)

«(.ν) bedeutet hierbei die Amplitude der Störsignalspannung und λ die auf die doppelte Frequenz der angeführten Cosinus-Halbwelle, d.h. auf die Bitn-t.e normierte Frequenz der Störsignalspannung. Löst man Gle^:;hung (2) auf, so erhält man die Funktion

„ <i .....2,v
2 sin π · .ν

Die in Fig. 2 dargestellte Funktion «(.v), also die Abhängigkeit der Amplitude der Störsignalspannung von der normierten Frequenz χ gibt an, um wieviel eine StörspannuBg bei gleicher Störwirksamkeit abhängig von ihrer Frequenz größer sein darf oder kleider sein muß als bei de.^r reinen Amplitudenentscheidung. Bei dieser gut für alle Frequenzen der Störspannung die Bedingung, daß die Amplitude einer Störspannung etwas kleiner sein muß als die bzw. die halbe Nutzspannungsamplitude. Eine Verbesserung, also eine Verringerung des Geräuschabstandes bei gleicher Fehlerrate gegenüber der reinen Amplitudenentscheidung erhält man, wie aus der Funktion a{x) zu entnehmen ist, nur bei Frequenzen, die oberhalb der halben Bilrate liegen. Fig. 3 zeigt nun, daß der überwiegende Anteil der Störenergie, die der Fläche des Störspannungsspektrums proportional ist, oberhalb der halben Bitrate liegt. Dies geht auch aus »Signalarten und Signalformenbeider Übertragung von PCM-Signalen auf symmetrischen Fernsprechkabeln« von R. K ersten, veröffentlicht im »Archiv der elektrisehen Übertragung«. Bd. 22. Heft 10, hervor. Der Vollständigkeit halber sind in Fig.4 die auftretenden Nutzspannungsspektren von pseudoternären PCM-Systemen in Abhängigkeit von der normierten Frequenz ν aufgetragen.

Die Integration von einzelnen Zeichen von verzerrt ankommenden Signalen auf pseudoternären PCM-Übertragungsstrecken ermöglicht es also, den Regeneratorabstand bei gleichbleibender Fehlerrate zu erhöhen.

F i g. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Zeichenentscheidung bei quasiternärer Pulscodemodulation, die im wesentlichen aus einem integrierenden Verstärker IV. einem Integralwertentscheider W, einer bistabilen Kippstufe F und einer durch zwei Kondensatoren angekoppelten Pulsformerschaltung P besteht. Die durch die Buchstaben g bis m kenntlich gemachten Punkte in der Schaltung korrespondieren mit den in Fig.6g bis 6m dargestellten Kurvenzügen. Dem Eingang des integrierenden Verstärkers IV wird das quasiternäre PCM-Signal nach Fig. 6g zugeführt, wodurch an seinem Ausgang fortlaufend die Integralwerte nach Fig. 6h dieses Signals auftreten. Der Integralwertentscheider W stellt fest, ob diese Integralwerte den Schwellwert S überschreiten; das am Aus- gang des Integralwertentscheiders W auftretende Signal zeigt Fig. 6i. Die Vorspannung für den zweiten Eingang des Integralwertentscheiders entspricht dem Mittelwert vom Integrierverstärker IV abgegebenen Signals. Zur Zeit des Taktes nach Fi g. 6 k. der beispielsweise aus dem PCM-Signal gewonnen werden kann, übernimmt die Kippstufe F das am Ausgang des Integralwertentscheiders fliegende Signal, woraufhin aus ihrem Ausgangssignal nach Fig. 61 mit Hilfe des Pulsformers P das ursprüngliche PCM-Signal nach Fig.6g wiedergewonnen wird. Die Zeitkonstante des integrierenden Verstärkers IV muß groß sein gegen die Dauer der maximal vorkommenden quasiternären Zeichen »0« zwischen quasiternären Zeichen »1« verschiedener Polarität, was aber mit Hilfe des integrierenden Verstärkers IV leicht zu bewerkstelligen ist. Bei geeigneter Dimensionierung kann der integrierende Verstärker IV auch durch ein einfaches Widerstands-Kondensator-Integrierglied ersetzt werden. Als Pulsformer P kann der Ausgangsübertrager des Regenerators herangezogen werden, dem eine definierte Streuung gegeben wird, und der durch Kondensatoren zu einem Tiefpaß ergänzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

■ " Patentansprüche;

1. Schallungsanordnung zur Regenerierung von quasitemären pulseodemodulierten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß ein als integrierender Verstärker (IV) ausgebildetes Integrierglied und ein Iategralwertentscheider mit zwei Eingängen und einem Ausgang vorgesehen sind, daß ein Eingang des Integralwertentscheiders mit dem den Integralwert abgebenden Anschluß des Integriergliedes und der andere Eingang des Integralwertentscheiders mit einer VorspannüngsqueHe verbunden ist und daß die Vorspannung für den zweiten Eingang des Integralwertentscheiders derart gewählt ist. daß der Integralwertentscheider je nach den Ursprungszeichen an seinem Ausgang entsprechende Zeichen abgibt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß dem Integralwertentscheider eine verzögernde bistabile Kippstufe (F) nachgeschaltet ist. die im Rhythmus des Bittaktes derart zeitverzögert ausgelöst wird, daß die Ausgangsimpulsfolge die vorgegebene Bittaktfrequenz hat.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet.daßder bistabilen Kippstufe ein Pulsformer (P) nachgeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1. 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Kippstufe (F) und Pulsformer (P) für zu übertragende Signale gleichspannungsfrei ist.

Ans der deutschen AuslBgeschrift J 2Θ7958 ist ein Regenerator für techjeckfönnige Codeimpulse be