DE2258506C3 - Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen und Vorrichtung zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen auf der Empfängerseite eines Informationsübertragungssystems während der Übertragung von Signalen in dem System, in welchem System auf der Senderseite ein erstes binäres Signal in ein mehrstufiges Signal mit korrelativen Eigenschaften umgesetzt und auf der Empfängerseite das mehrstufige Signal in ein empfangenes binäres Signal, welches dem ersten binären Signal entspricht umgesetzt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Vorteil der Umwandlung eines Binärsignals in ein mehrstufiges Signal auf der Senderseite des Informationsübertragungssystems und dessen Rückverwandlung in ein Binärsignal auf der Empfängerseite besteht darin, daß die erforderliche Bandbreite im Übertragungsmedium für eine gegebene Übertragungsgeschwindigkeit erheblich reduziert wird.

Verfahren und Vorrichtungen zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen auf der Empfängerseite eines Informationsübertragungssystems während der Übertragung von digitalen Signalen, die z. B. durch Erfassung des Zeitpunktes, an dem das übertragene Signal die Signalgröße »0« erreicht oder verläßt, in mehrstufige Signale verwandelt werden können, sind bereits bekannt Bei einer ersten Art von mehrstufigen Digitalsignalen, bei denen das Signal die Größe »Q« zu Zeitpunkten erreicht oder verläßt die ein ganzes Vielfaches der Bittaktdauer des digitalen Signals auseinanderliegen, kann die Regenerierung des Bittaktes gaaz unzweideutig einfach so vorgenommen werden, daß z. B. ein Oszillator (Taktsignalgenerator) mit Hufe von Impulsen eines Null-Detektors auf die richtige Phase gebracht werden kann. Die Impulse des Oszillators, die sogenannten Taktsignale, steuern dann die Taktsignalgebung. Bei einem zweiten Typ mehrstufiger Digitalsignale findet die Signalgrößenerfassung zu Zeitpunkten statt die ein ganzes Vielfaches der halben Bittaktdauer des Digitalsignals auseinanderliegen, was zur Folge hat daß bei Anwendung obigen Verfahrens für ein beliebig variierendes Digitalsignal am Empfängereingang die Wahrscheinlichkeit gleich groß ist, daO die auf diese Weise erzeugten Taktsignale im Phasenverlauf richtig aufeinander abgestimmt sind, aber auch z. B. um 18O⁰C versetzt zum ankommenden sein können und die Regenerierung des Bittaktes daher nicht mehl ganz eindeutig vor sich geht

Mehrstufige Signale der ersten Art sind z. B. die vor Adam Lend er in IEEE SPECTRUM, Februar 1966 ■ο Seite 104 ff, beschriebenen sogenannten duobinärer Signale, während Signale der zweiten Art z. B. die irr selben Artikel auf Seite 113 ff. beschriebenen, sogenannten modifizierten duobinären Signale sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genann ten Art zu schaffen, welches besonders für den Fall dei Übertragung eines mehrstufigen modifizierten duobinären Signals der obenerwähnten Art geeignet ist Dabe sollen die entsprechenden Eigenschaften dieser Signalart — d. h., daß die Amplitude des Signals zu jedem Zeitpunkt unter anderem von den Weiten eines odei mehrerer vorhergehender Signale abhängig ist — zui Gewinnung der Bittaktinformation auf der Empfängerseite verwendet werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe weisen erfindungsgemäß die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale auf.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung und an Hand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Nachrichtenübermittlungssystems mit Sende- und Empfangsteil in welchem eine erfindungsgemäße Anordnung verwendetwird,

F i g. 2 einen Kodierer und Dekodierer für den Sende- und den Empfangsteil in Form von Blockschemas, die entsprechend der bisherigen Ausführungsart dargestellt sind,

F i g. 3 ein Beispiel für die Form des Signals an verschiedenen Punkten im Kodierer und Dekodierer,

F i g. 4 im Blockschema einen Oszillator im Dekodierer, entsprechend der bisherigen Ausfühningsart, F i g. 5 ein allgemeines Blockschema eines Dekodierers für mehrstufige Signale,

F i g. 6 ein Blockschema einer Ausführungsform der Erfindung für ein dreistufiges Signal,

F i g. 7 ein Blockschema eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das für ein dreistufiges Signal so gedacht ist

F i g. 8 einen erfmdungsgemäßen Signalumsetzer zur Umwandlung eines dreistufigen Signals in einen Binärcode,

F i g. 9 einen erfmdungsgemäßen Fehlerdetektor,

S3 F: g. 10 einen erfindüngsgctnäßen Haltestromkreis nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. i stellt ein Nachrichtenübermittlungssystem mit einer Sendestation dar, die aus einem Kodierer K und dem eigentlichen Sender 5 besteht, der an das Übertragungsmedium, z. B. Draht oder Radio, adaptiert ist Die Empfangsstation besteht aus dein Empfänger M₁ der ebenfalls an das Übertragungsmedium adaptiert ist und einem Dekodierer AK, zu welchem die Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen gehört Der Kodierer K setzt die Binärsignale in ein entsprechendes mehrstufiges Signal um, dessen Übertragung eine geringere Bandbreite erfordert als die Übertragung des ursprünglichen Binärsignals. Der

Dekodierer AK in der Empfangsstation wandelt das empfangene mehrstufige Signal wiederum in ein Signal um, das dem ursprünglichen Binärsignal auf der Senderseite entspricht.

F i g. 2 zeigt einen Kodieirer K bekannter Bauart zur Umwandlung eines Binärsignals in ein dreistufiges Signal, das durch ein Übertragungsmedium, z. B. Draht, an einen Dekodierer AK übermittelt wird, in welchem das dreistufige Signal in ein Gegenstück zu dem ursprünglichen Binärsignal umgewandelt wird. Am Eingang des Kodierers K kommt ein Informationssignal in Form einer Binärimpulsfolge a„ an (vgl. F i g. 3a). Durch Ausführen eines exklusiven ODER am Exklusiv-ODER-Gatter EE zwischen der Impulsfolge und dem Ausgangssignal b„ vom Gatter EE das in der Verzögerungsschaltung DTi um zwei Impulsperioden verzögert wird, erhält man am Punkt B eine zweite Binärimpulsfolge b„ (vgl. F i g. 3a). Von den Werten der Binärimpulsfolge b„ zu gleich weit auseinanderliegenden Zeitpunkten f_n wird der um zwei Impulsperioden in der Verzögerungsschaltung DT2 verzögerte Wert im arithmetischen Subtraktionswerk SUB abgezogen. Dadurch erhält man ein dreistufiges Signal, das im Tiefpaßfilter LP gefiltert wird, an dessen Ausgang C man das Signal C_n bekomm» (vgl. F i g. 3a). Dieses Signal kann die Werte -1.0 und +1 annehmen. Im Unterschied zu herkömmlichen mehrstufigen Signalen, die durch ein Fehlen der Korrelation zwischen den Signalstufen gekennzeichnet sind, hat das oben beschriebene Signal C_n korrelative Eigenschaften, d. Iu der zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandene Wert ist abhängig von den vorhergehenden Werten des Signals. Darüber hinaus stellt jede Größe in dem beschriebenen korrelativen Code nur eine Binärziffer 1 oder 0 dar. Auf der Empfangsseite kann aufgrund der m den Code eingebauten Regeln das Signal Bit für Bu dekodiert werden, d h, jeder abgetastete Wert des empfangenen Signals liefert einen eindeutig entsprechenden Wert des ursprünglichen Bmärsignals, ohne daß den vorausgegangenen Werten des letzteren Signals Rechnung getragen werden müßte Aus F ι g. 3a ist die einfache Beziehung zwischen dem ursprünglichen Signal a- und dem dreistufigen Signal c„ (Ersichtlich, die in diesem Fall darin besteht, daß eine »1« um Signal a„ einer » ~ 1 · oder » -1« im Signal c„ und due Nullen in betden Signaler* einander eindeutig entspredien. Der Dekodierer AK an Empiangsteil (vgl r ι g 2) emfängt an seinem Eingang D ein verzögerte» <iegemtfjck d„ des vom Sender gelieferten Signete c«(v$L i^: »g- 3b). Der igabvpr A f wandelt da· dreistufig! Signal <& « ein Biaarsigsal mn, weichet bet richtiger übertragung und Aasvertnag im Empfängst«*! «fet twro8*£adig tnn» Gegenstück vom wsprflngfcfee» fofonnasiomirageragaal «. des Sender* dsmeöt Pm Signal «rad daae in Abtaekre» Vfeet paem JtiamgiuA effaft. **»**&

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der an seinem Ausgang Tein Taktsignal erzeugt, dessen Frequenz gleich ist mit der Schrittaktfrequenz des ursprünglichen Signals a„ auf der Senderscitc, Aus den Fig. 3a und 3b ist außerdem ersichtlich, daß die für das s ankommende Signal d„ ermittelten Zeitpunkte, die mit 1-2-3 bezeichnet werden, ein ganzes Vielfaches der halben Schrittaktdauer des ursprünglichen Signals auseinanderliegen. Dies kann zu einer unkorrekten Festlegung der Phase des Oszillators SKR führen. Die

ίο Kurvenpunkte, die in Fig.3a die Signale C_n und in F i g. 3b die Signale d„ darstellen, zeigen die richtigen Abtastzeiten an. Diese sind auch in Form eines Taktsignals I_n in Fi g. 3b dargestellt. Das Signal n_n/ in Fig. 3b kennzeichnet die Zeitpunkte der obenerwähn ten Art in einer falschen Phase Bei unrichtiger Festlegung der Phase wird ein Taktsignal gebildet, das dieselbe Frequenz hat wie das in Fig. 3b dargestellte Taktsignal I_n, aber um eine halbe Periode phascnver schoben ist was bei Abtastzeitpunkten, die durch das unkorrekte Taktsignal bestimmt werden, ein Binärsignal ergeben würde, das dem ursprunglichen Signal nicht entspräche.

F i g. 4 stellt im Blockschema den Oszillator SKR im Dekodierer AK bekannter Bauart dar. Der Oszillator OSC erzeugt eine 128mal größere Frequenz als die Taktsignalfrequenz, die dann in einem variablen Frequenzteiler D durch einen Faktor MB±2 geteilt wird. Das Ausgangssignal des Oszillators SKR wird in Hinsicht auf seine Phase mit der Schrittaktinformation des Null-Detektors ND im Phasendetekior FD vergli chen, wodurch das Ausgangssignal des Phavendctckii>r% FDden variablen Frequenzteiler Dso steuern kann, daß eine Phasendifferenz zwischen den beiden Signsien reduziert wird.

F1 g 5 zeigt das Funktjonsprinzip eines Dekrxlieren> AfC mit dessen Hilfe die korrelativen Eigenschaften e«nes mehrstufigen Signal* dazu verwendet werden können, die Auswirkung der obenerwähnten Zeitpunkt erfassung m einer unrichtigen Phasenlage bei Erfassung des empfangenen und umgewandelten Signah im Abtastkrets SC auszuschalten. Der Signahumetzer OM heien ebenso wie der schon beschriebene UnHetzer A t an einem seiner Ausgänge ein BmäragnaJ, dat an unvollständig umgewandeltes Gegenstück zu dem ursprungfachen Signal auf der Sendersette Ht An anderen Ausgängen der Anzahl N befert der Uimrurrr andere Binarsignak. dk durch emc besondere Kombi nation ihrer gkachzemg auftretenden Werte eindeutig ehe jewesbge Höbe de» mehrttungen Signal* am

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erhält man an einer Anzahl P von Ausgängen des Korrelationsdetektors, denen allen ein bestimmtes Taktsignal zugeordnet ist. Diese Ausgangssignale werden an einen Steuerkreis SK geführt der aus der in den Ausgangssignalen enthaltenen Informatior. bestimmt welches der Taktsignale die geringste Anzahl angezeigter Abweichungen von dem obengenannten Verhältnis aufweist und damit die richtige Phase aufweist Der Steuerkreis steuert mit seinem Ausgangssignal einen weiteren Schalter OK der seinerseits das Taktsignal mit der richtigen Phase dem Abtastkreis SC zuführt

F i g. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Dekodierer AK, der an ein modifiziertes, duobinäres, dreistufiges Signal adaptiert ist. Der Umsetzer A 2 liefert drei binäre ι s Ausgangssignale, von denen eines das unvollständig umgewandelte Gegenstück zum ursprünglichen Binärsignal auf der Senderseite darstellt und die beiden anderen Signale Informationen über den gleichzeitigen Wert des dreistufigen Signals am Eingang zum Umsetzer enthalten.

Der in der Beschreibung des allgemeinen Funktionsprinzips erwähnte Taktsignalgenerator besteht aus drei in Kaskadenschaltung miteinander verbundenen Einheiten, und zwar einem Null-Detektor ND, einem Oszillator SKR und einem Schrittaktgenerator TG 2. Von den beiden erzeugten Taktsignalen entsteht eines in der schon beschriebenen Art mit Hilfe des Null-Detektors NDund des Oszillators SKR, woraufhin der Oszillator sein Ausgangssignal auf eine der zwei möglichen Phasenlagen festlegt d. h„ das Ausgangssignal des Oszillators SKR befindet sich entweder in der richtigen Abtastphase oder ist um 180^J zu dieser verschoben. Das zweite Ausgangssignal des Schrittaktgenerators TG 2 entspricht dem ersten, ist aber um 180° phasenverschoben. Es ist jedoch unmöglich, vorauszusehen, welches der Taktsignale die richtige Phase aufweist Die schon erwähnten Korrelationsdetektoren bestehen bei diesem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung aus den Fehlerdetektoren F\ und FZ die im Aufbau gleich sind und in Parallelschaltung arbeiten und deren Funktion von den betreffenden Taktsignalen gesteuert wird, die der Schrittaktgenerator TG 2 erzeugt Ein Fehlerdetektor arbeitet demnach in der richtigen Phase, der andere in der falschen.

Ein durch einen Fehlerdetektor entdeckter Fehler würde am binären Ausgang des betreffenden Detektors als eine Null angezeigt was aus der Beschreibung von Fig.9 klarer hervorgeht Die angezeigte Fehlerfrequenz, d. h. die Anzahl von Nullen im Verhältnis zur so Anzahl der »1« am Ausgang jedes der Detektoren, ist abhängig von der Phasenlage des entsprechenden Taktsignals in bezug auf die richtige Abtastphase, und zwar so, daß eine geringe Fehlerfrequenz gemeldet wird, wenn das Taktsignal die richtige Phase aufweist ss und eine höhere Fehlerfrequenz, wenn das Taktsignal tun 180" hierzu verschoben ist Die Ausgänge der Fehlerdetektoren werden mit den Integratoren /1 und /2 verbunden, die während einer angemessenen Zeitdauer, z.B. während 1000 Impulsperioden, die te Ausgangssignale der einzelnen Fehlerdetektoren zusammenfassen. Die Ausgangssignale der beiden Integratoren weichen dann in ihrer Größe stark voneinander ab, wobei das Signal/Rausch- Verhältnis in einem tolerierbaren Bereich liegt Die Ausgänge der zwei 65 Integratoren werden mit einer Vergleichsschaltung B verbunden, welche einen elektronischen Schalter SWso tteuert daß das richtige Taktsignal an den Abtastkreis V

geführt wird.

Fig.7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel dei Erfindung, bei welchem die Vergleichsschaltung ent· sprechend dem ersten Ausführungsbeispiel durch dif zwei Vergleichsschaltungen BX und 52 und einer Haltestromkreis H ersetzt ist; dadurch ist eine zufriedenstellende Funktion auch dann gewährleistet wenn _eme zeitweise Störung des Signal/Rausch-Verhältnisses beim empfangenen Signal auftritt Das erste Ausfuhrungsbeispiel (siehe F i g. 6) hat den Nachteil, daß bei einer zeitweilig stärkeren Störung des Signal/ Rausch-Verhältnisses, welche eine gewisse Unsicherheit bei der Auswertung der Signalhöhen der empfangenen ^ignale mit sich bringt, die beiden ermittelten hehlerrrequenzen etwa von derselben Größenordnung sind, was bei Vergleichsschaltung 5 zu einer Zustandsänderung am Ausgang führen könnte, wodurch ein falsches Taktsignal über den Schalter SW an den Abtastkreis V gelangen würde. Wenn die Fehlerfrequenz bei einer richtigen Zeiteinstell.mg 0% beträgt belauft sie sich bei einer falschen Zeiteinstellung auf

a JΤ'"^{6 Werte gelten unter der} Bedingung, daß die Anzahl von Nullen und Einsen im empfangenen, regenerierten Signal im wesentlichen gleich verteilt ist üei dem anderen Ausführungsbeispiel wird zwischen den zwei Signalen, welche die beiden ermittelten henlerfrequenzen darstellen, kein Vergleich gezogen, sondern es wird mit einer konstanten Referenzspannung v_r verglichen, die einer Fehlerfrequenz von z. B. a/o entspricht Das Ausgangssignal der betreffenden vergleichsschaltung gibt die richtige Zeiteinstellung mit »υ« an falls das Eingangssignal zur Vergleichsschaltung einer Fehlerfrequenz unter 5% entspricht Umgekehrt wird mit »1« eine falsche Zeiteinstellung angezeigt. Bei einer Übertragung mit einer Fehlerfrequenz von weniger als 5% erhält man folglich an den Vergleichsschaltungen die Ausgangssignale 0-1 oder 1 -0.

uer Haltestromkreis //funktioniert so, daß bei einer Destehenden Signalkombination 1-1 der Ausgangssignale der zwei Vergleichsschaltungen Bi und 52! der vorhergehende Zustand der Ausgangsgröße des Haltestromkrejses H beibehalten, d.h. das Zuführen eines wird. ^{ktslgnals an den} Abtastkreis V verhindert

nil/ 5"-^{8 Zeigt den Um}setzer A 2 als Teil des Dekodierers AK, der in F i g. 6 und 7 dargestellt ist. zur Umwandlung eines dreistufigen Signals in Binärcode. Ankommende analoge dreistufige Signale (siehe πηΗ Λ^} T5f^{den ω} «fc ^ei Vergleichsschaltungen /1 hÄi» fT*-^{m welchen Ae} Signalhöhe mit jeder der oeiden Referenzspannungen +v.mid - v, verglichen wird, für welche gilt, daß ν, ungefähr in der Mhte -nen den Signalhöhen liegt, die dem Zustand »0« »1« des Emgajjgssig--}- ^ „^„rf^ Bj₆

ϊ JKn und X_n der Vergleichsschaltungen •""'"!signale. Mit Hufe der beiden Λ& mit Umkehrung der Ausgangs-^A"sgangssignal z„ gebfldet das

^igitalsignal ist Die folgende

he möglichen Kombinationen:

dn

Zn

+ 11
0 1

0 0

Bei einer fehlerlosen Übertragung stellt das Signal.

demgemäß ein unvollständig umgewandeltes Gegenstück zum ursprünglichen Signal a„ auf der Senderseite dar (siehe F i g. 3b).

In obiger Tabelle sind die Werte von Af_n, y„ und z„ für die Werte +1, 0 und -1 von d„ dargestellt. Der Übergang zwischen den verschiedenen Zuständen der Ausgangssignale findet zu Zeitpunkten statt, die zwischen den festgesetzten Abtastzeiten liegen, und zwar zu den Zeitpunkten, an denen das Signal die Erfassungshöhe ± v, passiert (siehe F i g. 3b). Aus F i g. 3b ist ersichtlich, wie die Abtastung des Signals z„ in synchronem Ablauf mit dem Taktsignal t„ ein Signa! erzeugt, das dem Signal a„ in Fig.3a entspricht, während die Abtastung des Signals z„ in der anderen, falschen Phase, d. h. der durch das Signal n„iin Fig. 3b bestimmten Phase, das Signal a_n nicht wiederherstellt, da die Zustände des Signals z„ bei Erfassung des Durchlaufs durch die Größe 0 in der falschen Phase als Nullen interpretiert werden.

F i g. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Fehlerdetektors, von welchem zwei gleiche Modelle in der beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung (siehe F i g. 6 und 7) vorhanden sind. Die Eingangssignale X_n, yn und Z_n sind, wie schon erwähnt, Binärsignale. Der /K-Flip-Flop Vl und Gatter Π bilden eine Einheit, deren Funktion identisch ist mit der des Abtastkreises V in Fig.6, d.h, bei einer fehlerfreien Übertragung soll das Signal e„ ein Gegenstück zu dem ursprünglichen Signal a„ auf der Senderseite sein. Um nachzuprüfen, ob sich das auch so verhält, d. h. um Fehler aufzudecken, die bei der Übertragung auftauchen könnten, wird dieselbe Funktion beim Signal e„ mit Hilfe des Exklusiv-Oder-Gatters EE1, des Gatters C 4 und der JK-Flip-Flops V 4 und V5 durchgeführt, wie sie auf der Senderseite beim Signal a„ zur Bildung einer zweiten Binärimpulsfolge a„ verwendet wird. Die Funktion des Exklusiv-Oder-Gatters ££2 wird weiter unten beschrieben. Bei fehlerloser Übertragung muß dementsprechend die Impulsfolge f„ im Fehlerdetektor identisch sein mit der Impulsfolge b„ auf der Senderseite. Die Impulsfolge b„ steht ihrerseits entsprechend den bestehenden Gesetzmäßigkeiten in Beziehung zum Signal C_n. Bei fehlerfreier Übertragung muß darüber hinaus das Signal d„ auf der Empfängerseite ein zeitlich verzögertes Gegenstück zum Signal c„ auf der Senderseite sein, so daß die Werte der Signale f„ und d„ zu jedem gegebenen Zeitpunkt t„ in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen müssen. Um die Fehlerermittlung mit Hilfe der Binärarithmetik durchführen zu können, was nach obiger Beschreibung auf eine Ermittlung hinausläuft, ob ein gegebener Wert des Signals d„ bestimmte Bedingungen im Verhältnis zu den Signalen f„ und f„-₂ erfüllt, muß die die Signalamplitude des dreistufigen Signals betreffende Information in Binärform codiert sein. Dies geschieht mit Hilfe des Signalumsetzers A 2 in F i g. 8, dessen binäre Ausgangssignale X_n und y_n genau diese Information enthalten. Darüber hinaus sind die beiden letzteren Signale mit Hilfe des /K-Flip-Flops V2 und des Gatters C3 für das eine Signal und mit Hilfe des /K-Flip-Flops V2 und des Gatters G 2 für das andere synchronisiert, so daß eine korrekte Zeiteinstellung in bezug auf das Signal e_n und das daraus abgeleitete Signal erhalten wird. Die eigentliche Nachprüfung, ob die Bedingungen erfüllt sind, wird über die Gatter D1, D2, D3 und £>4 auf die Weise durchgeführt, daß das Signal h„ am Ausgang des Gatters D 3 den Zustand »1« annimmt, wenn die Bedingung erfüllt ist, d. h, wenn die Wahrscheinlichkeit sehr groß ist, daß die Übertragung fehlerfrei verlaufen ist. Sonst nimmt das Signal Zi_n den Zustand »0« an. Die Tabelle zeigt die möglichen Signalzustände, wobei die Signale g„ und Jt_n synchronisierte Gegenstücke zu den Signalen y„ und Jf_n sind

en (zn) kn (xn) gn (ym) fn fn-2 hn

1	1	0
	0	1
0	1	0
	0	0
1	1	0
	0	0
0	1	1
	0	0
1	1	1
	0	1
0	1	1
	0	1

Das Exklusiv-Oder-Gatter ££2 dient als ein bedingungsmäßig gesteuerter Umsetzer in der Weise, daß bei

einem in der Übertragung aufgetretenen Fehler, d h, wenn das Signal h„ den Wert 0 annimmt, die Umkehrung des Signals f„ zwischen dem Exklusiv-Oder-Gatter ££ 1 und dem Gatter CA annulliert wird, und damit auch verbleibende Auswirkungen eines angezeigten Fehlers ausgeschaltet werden. Das Signal t„\ ist eines der beiden vom Schrittaktgenerator TG 2 generierten Taktsignale (siehe F i g. 6 und 7).

Fig. 10 zeigt den Haltestromkreis zusammen mit einem elektronischen Schalter entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung (siehe F i g. 7). Entsprechend der früheren Beschreibung der F i g. 7 ergibt sich, daß das Ausgangssignal g 1 der Vergleichsschaltung B1 gleich 0 ist, falls das Taktsignal f„i eines der zwei sich richtig in Phase befindlichen Taktsignale ist, und das Ausgangssignal g2 der Vergleichsschaltung Bi gleich »1«, vorausgesetzt, das Signal/Rausch-Verhältnis ist zu dem gegebenen Zeitpunkt zufriedenstellend. Das Ausgangssignal vom Gatter Hi ist dann gleich »1«, und das Taktsignal ί_η] passiert die Gatter //3 und HS, so daß das an den Abtastkreis V gelangende Taktsignal t„ gleich dem Taktsignal i„i ist Aufgrund der Tatsache, daß das Ausgangssignal des Gatters H2 gleichzeitig 0 ist, wird das Taktsignal ta im Gatter H 4 blockiert Falls durch eine zeitweilige Störung des Signal/Rausch-Verhältnisses für die Schaltung entsprechend der Beschreibung von Fig.7 die Eingangssignale g\ und g2 des Haltestromkreises H beide gleich »1« werden, ist ersichtlich, daß der Zustand der Ausgangssignale der

ss Gatter H1 und H 2 unverändert bleibt, & h, daß das an

den Abtastkreis ^gelangende Taktsignal, das schon vor der Übertragungsstörung vorhanden war, beibehalten wird.

Aufgrund der Tatsache, daß bei dem ankommenden

mehrstufigen Signal im allgemeinen ein positives und negatives Oberschwingen bei der Änderung dei Signalgröße vorkommt und daß in der Praxis im allgemeinen auch Geräusche dem Signal überlagen sind, kann man die Schrittaktinformation z.B. so gewinnen, daß man nur das Durchlaufen einer ganz bestimmten Signalhöhe erfaßt Wenn aber das Signal auf dieser Signalhöhe einen unveränderten Zustand erreicht hat und ungefähr auf dieser Stufe bleibt, ergibt

nur das erste Passieren der betreffenden Signalhohe eine brauchbare Schnttaktinformation, und die vielen anderen, durch Geräuschüberlagerungen verursachten Durchläufe durch diese Signalhöhe stellen Störungen dar.

Die Erfassung dieser störenden Durchläufe durch die Signalhöhe kann jedoch dadurch verhindert werden, daß man nur erfaßt, wenn das mehrstufige Signal die Größe +1 oder —1 verläßt und danach nur das erste Passieren dieser bestimmten Signalhöhe registriert

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinfprmationen auf der Empfängerseite eines Informa-"tfonsübertragungssystenis während der Übertragung von Signalen in dem System, in welchem , System auf der Senderseite ein erstes binäres Signal in ein mehrstutiges Signal um korrelativen Eigenschaften umgesetzt und auf der Empfängerseite das mehrstufige Signal in ein empfangenes binäres Signal, welches dem ersten binären Signa] entspricht, umgesetzt.wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) durch Erfassung der Zeitpunkte, zu denen das mehrstufige Signal wenigstens eine bestimmte Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, eine Mehrzahl von Taktsignalen gebildet werden, wobei jedes dieser Taktsignale zu dem empfangenen mehrstufigen Signal in einer von mehreren alternativen relativen Phasenlage in bezug auf das mehrstufige Signal phasenstarr ist, jedoch nur eine dieser Phasenlagen richtig ist,

b) das mehrstufige Signal in eine Mehrzahl von binären Zwischensignalen umgesetzt wird,

c) die binären Zwischensignale mit einer bestimmten Kombination der Momentanwerte und einem oder mehreren vorhergehenden Werten eines von einem der Zwischensignale abgeleiteten binären Signals zu Zeitpunkten in Beziehung gesetzt werden, welche durch jedes Taktsignal für ein bestimmtes, durch die korrelativen Eigenschaften des mehrstufigen Signals bestimmtes Verhältnis bestimmt sind,

d) eine Bestimmung durchgeführt wird, welche der zueinander in Beziehung gesetzten Zeiten die kleinste Zahl von Abweichungen von dem bestimmten Verhältnis ergibt, und

e) das Taktsignal mit den zueinander in Beziehung gesetzten Zeiten, das die kleinste Zahl von Abweichungen von dem bestimmten Verhältnis ergibt, als Bittaktsignal von der Empfängerseite gewählt wird.

2. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktin-Formationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergewinnung der Bittaktinformation im ursprünglichen Binärsignal (a„) auf der Empfangsseite das empfangene mehrstufige Signal (d_n) zuerst in einem Signalumsetzer (A 2) in ein erstes binäres Ausgangssignal (z„) umgewandelt wird, welches ein vollständig umgewandeltes Gegenstück zum ursprünglichen Binärsignal (aj darstellt, daß der Signalumsetzer außerdem zweite binäre Ausgangssignale (x_n Y_n) bildet, deren Anzahl so groß ist, daß eine spezifische Kombination dieser zweiten binären Ausgangssignale (X_n, Y_n) eindeutig den gleichzeitigen Wert des empfangenen mehrstufigen Signals (d_n) anzeigen kann, daß das erste binäre Ausgangssignal (z„) des Umsetzers und die zweiten binären Ausgangssignale (χ_Λ Y„)in Parallelschaltung an im Aufbau gleiche Fehlerdetektoren (FX, F2) herangeführt werden, deren Anzahl gleich der Anzahl der gebildeten Taktsignale ist, daß jeder Fehlerdetektor (FX, F2) zu periodisch wiederkehrenden Zeitpunkten eine logische Operation durchführt, um zu ermitteln, ob die Beziehung zwischen jedem der Werte des mehrstufigen Signals (d„) ausgedrückt in Binärform, und einer spezifischen logischen Kombination der vorausgehenden Werte des mehrstufigen Signals ((J_n), ebenfalls ausgedrückt in Binärform, erfüllt ist, und in Binärform am Ausgang das Ergebnis der logischen Operation anzeigt, daß die Funktion der Fehlerdetektoren (FX, F2) durch Taktsignale gesteuert wird, deren Frequenz identisch ist mit der Frequenz 'des ursprünglichen Binärsignals auf Senderseite, und deren jeweilige Phasenlagen mit den Phasenlagen für die Zeitpunkte übereinstimmen, an denen das mehrstufige Signal (d„) die betreffende spezifische Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, dlaß die binären Ausgangsgrößen des betreffenden Fehlerdetektors (FX, F2) während einer angemessenen Summierzeit summiert werden und so eine Anzahl von Spannungsgrößen bilden, von denen jede ein Maß für die angezeigte Fehlerfrequenz in dem betreffenden Fehlerdetektor darstellt, und daß diese Spannungsgrößen untereinander verglichen werden, um diejenige Spannungsgröße zu ermitteln, weiche der niedrigsten Fehlerfrequenz entspricht, und daß das dieser Spannungsgröße zugehörige Taktsignal des Fehlerdetektors weiter einen Abtastkreis für das vom Signalumsetzer erhaltene Binärsignal steuert, um so durch Abtastung in der richtigen Phasenlage aus diesem ein Signal zu bilden, das mit dem ursprünglichen Binärsignal übereinstimmt

3. Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Spannungsgrölkn, von weichen jede ein Maß für die Fchlerfrequen;: in dem betreffenden Fehlerdetektor (FX, F2) darstellt, einzeln in einer jedem Fehlerdetektor zugeordneten Vergleichsschaltung (BX, B 2) mit einer Referenzspannung (Vr) verglichen werden, welche einer bestimmten Fehlerfrequenz entspricht, wobei die binären Ausgangssignale der Vergleichsschaltung mit ihren zwei alternativen Werten anzeigen, ob die durch den betreffenden Fehlerdetektor (FX, F2) angezeigte Fehlerfrequenz unter oder über der durch die Referenzspannung gezeigten Fehlerfrequenz liegt, und die Übertragung der Signale mit einem solchen Signal/Rausch-Verhältnis erfolgt, daß die niedrigste angezeigte Fehlerfrequenz unter der von der Referenzspannung dargestellten Fehlerfrequenz liegt, womit die Ausgangssignale aller Vergleichsschaltungen (BX, B2) außer einer gleich sind, und daß das Steuersignal des Fehlerdetektors (FX, F2), das diesem folglich eindeutigen Ausgangssignal zugeordnet ist, auch die Abtastvorrichtung (V) für die vom Signalumsetzer erhaltenen Binärsignale steuert, daß bei Störung des Signal/Rausch-Verhältnisses während der Übertragung bei der niedrigsten angezeigten Fehlerfrequenz nicht unter der von der Referenzspannung dargestellten Fehlerfrequenz und damit bei von der Vergleichsschaltung (B 1, B 2) ausgehenden sämtlich gleichen Signale eine unerwünschte Schaltung auf ein anderes Taktsignal für die Abtastvorrichtung (V) dadurch verhindert wird, daß das Ausgangssignal eines Haltestromkreises (H), welches die Zuführung der Taktsignale zur Abtastvorrichtung steuert, den Wert beibehält, den es hatte, bevor die Störung in der Übertragung auftrat.

4, Verfahren zur Wiedergewinnung von Bittaktinformationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ursprüngliche Binärsignal auf der Senderseite in ein modifiziertes duobinäres Signal

umgewandelt wird, daß zur Erfassung desjenigen Taktsignals, das die richtige Phase hat, eine Prüfung für jede der zu erfassenden Phasenlagen durchgeführt wird, um herauszufinden, ob jede 1 im ursprünglichen Binärsignal eine» +1 oder -1 in dem modifizierten duobinären Signal entspricht und ob jede ungeradzahlige 1, angefangen vom Beginn des ursprünglichen duobinären Signals, eine im Verhältnis zu der ihr vorausgegangenen 1 im modifizierten duobinären Signal ungekehrte Polaritat, und jede geradzahlige 1 dieselbe Polarität besitzt wie die vorhergehende 1, wenn und nur wenn die Anzahl der dazwischenliegenden Nullen geradzahlig ist

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen Signalumsetzer (OM) enthält, der das empfangene mehrstufige Signa! in ein erstes Binärsignal umwandelt, welches durch zeitlich richtige Abtastung in einem Abtastkreis (SC) in ein zweites Binärsignal verwandelt wird, das dem ursprünglichen Binärsignal auf Senderseite entspricht, und daß der Signalumsetzer (OM) an einer Anzahl von Ausgängen (1... N) zweite Binärsignale liefert, von welchen eine spezifische Kombination Informationen über den gleichzeitigen Wert des mehrstufigen Signals am Eingang zum Umsetzer (OM) liefert, einen Taktsignalgenerator (TSG), an dessen Eingang die empfangenen mehrstufigen Signale so geführt werden können, dab eine Anzahl von Taktsignalen gleicher Frequenz entstehen, deren verschiedene Phasenlagen durch die Phasenlagen zu den Zeitpunkten festgelegt sind, zu denen das mehrstufige Signal eine oder mehrere bestimmte Signalhöhen erreicht und/oder verläßt, einen Korrelationsdetektor (KAK) aufweist, der sowohl mit allen Ausgängen des Signalumsetzers (OM) als auch mit allen Ausgängen des Taktsignalgenerators (TSG) verbunden ist und der zu Zeitpunkten, die durch jedes einzelne Taktsignal festgelegt sind, nachgeprüft, ob die durch die korrelativen Eigenschaften des mehrstufigen Signals bestimmte Beziehung zwischen dem Wert des ursprünglichen Signals, dem entsprechenden Wert des mehrstufigen Signals und einer spezifischen Kombination vorausgegangener Werte des mehrstufigen Signals erfüllt ist, und der an einer Anzahl von Ausgängen (1... P), deren jeder einem bestimmten Taktsignal zugeordnet ist, Ausgangssignale liefert, welche die Information über das Ergebnis der Nachprüfungen enthalten, und einen Steuerkreis (SK) enthält, dessen Eingänge mit den Ausgängen (1... P) des Korrelationsdetektors (KAK) verbunden sind und der aus der in den Eingangssignalen enthaltenen Information bestimmt, welches der entsprechenden Taktsignale die geringste Anzahl von Abweichungen von der Beziehung und somit die richtige Phase aufweist, und an einen darauffolgenden Schalter (OK) ein Ausgangssignal liefert, das der Zuführung des phasenrichtigen Taktsignals an den Abtastkreis (SC) dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktsignalgenerator (TSG) drei einzelne in Kaskadenschaltung miteinander verbundene Einheiten aufweist, nämlich einen Signalgrößendetektor, gefolgt von einem Oszillator und einem Schrittaktgeber, wobei der Signalgrößendetektor, welcher das mehrstufige Signal an seinem Eingang empfängt, an seinem Ausgang ein Signal liefert, das aus einer Impulsfolge besteht, von der jeder einzelne Impuls dem Zeitpunkt entspricht, an dem das mehrstufige Signal eine zu erfassende Signalgröße erreicht oder verläßt, und der nachfolgende Oszillator ein Signal erzeugt, dessen Frequenz mit der Frequenz des ursprünglichen Binärsignals auf Senderseite identisch ist und sein Ausgangssignal zu einer Impulsserie in der Phase festlegt, und zwar mit denselben Phasenlagen, bei denen ermittelt wird, ob das mehrstufige Signal eine Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, wozu die Festlegung der Phasen in einer von mehreren alternativen Phasenlagen erfolgen kann, und der folgende Schrittaktgenerator das in der Phase starre Ausgangssignal vom Oszillator erhält und so eine Anzahl von Taktsignalen erzeugt, deren Phasenlagen mit denjenigen der anderen Serie ermittelter Zeitpunkte obengenannter Art übereinstimmen, so daß die Ausgangssignale des Schrittaktgene<-ators aus einer Anzahl von Taktsignalen mit Phasenlagen bestehen, von welchen jedes einer möglichen Phasenlage für den Zeitpunkt entspricht, zu dem das mehrstufige Signal die zu erfassende Signalhöhe erreicht und/oder verläßt, daß der Korrelationsdetektor (KA K) einige gleiche Fehlerdetektoren aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl erzeugter Taktsignale ist und die im einzelnen so angeordnet sind, daß sie an ihren Eingängen Signale von allen Ausgängen des Signalumsetzers sowie eines der erzeugten Taktsignale empfangen, wobei jeder der Fehlerdetektoren eine binäre Ausgangsgröße erhält, von welcher die eine Signalamplitude besagt, daß die Beziehung erfüllt ist, und die zweite, daß sie nicht erfüllt ist, daß der Steuerkreis (SK) eine Anzahl von Summiergliedern umfaßt, die gleich der Anzahl der Fehlerdetektoren ist, von welchen jedes mit dem Ausgang eines entsprechenden Fehlerdetektors verbunden ist, und die über eine angemessene Summierzeit hinweg die Impulse des Ausgangssignals im betreffenden Fehlerdetektor summieren und an ihrem Ausgang eine Spannungsgröße liefern, welche eine Funktion der Anzahl von Abweichungen von der Beziehung während der Summierzeit darstellt, wobei der Steuerkreis (SK) auch eine Vergleichsschaltung umfaßt, welche die Spannungsgrößen der Summierglieder vergleicht und entscheidet, welche daraus der niedrigsten angezeigten Fehlerfrequenz und damit dem richtigen Signal entspricht und an seinem Ausgang das Ausgangssignal an den darauffolgenden Schalter (OK) liefert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (SK) zusätzlich zu den Summiergliedern eine Anzahl im Aufbau gleicher Vergleichsschaltungen besitzt, von welchen jede mit dem Ausgang des ihm zugeordneten Summiergliedes verbunden ist, und die getrennt voneinander die Spannungsgröße des zugeordneten Summiergliedes mit einer Referenzspannung vergleichen, die einer gegebenen Fehlerfrequenz entspricht, und an ihrem Ausgang durch ein Binärsignal anzeigen, ob die vom zugeordneten Summierglied angezeigte Fehlerfrequenz unter oder über der durch die Referenzspannung dargestellten Fehlerfrequenz liegt, und daß der Steuerkreis (SK) weiter einen Haltestromkreis aufweist, dessen einzelne Eingänge an einen einzelnen Stromkreis der Vergleichsschaltungen angeschlossen sind und dessen Ausgang mit einem

darauffolgenden Schalter (OK) verbunden ist, wobei der Haltestromkreis so angeordnet ist, daß er im Falle eines gestörten Signal/Rausch-Verhältnisses bei der Signalübertragung zwischen Sender und Empfänger das letzte Ausgangssignal vor der Störung beibehält

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrstufige Signal ein modifiziertes duobinäres Signal ist, daß die Anzahl der Binärsignale des Signalumsetzers, von welchen eine bestimmte Kombination Informationen über den gleichzeitigen Wert des mehrstufigen Signals am Eingang enthält, zwei beträgt, und daß der Korrelationsdetektor aufgebaut und geschaltet ist zur Nachprüfung, ob jede 1 des ursprünglichen Binärsignals einer +1 oder -1 im mehrstufigen Signal entspricht und ob jede ungeradzahlige 1, gezählt vom Beginn des ursprünglichen Binärsignals, eine umgekehrte Polarität im Verhältnis zu der unmittelbar vorausgegangenen 1 im mehrstufigen Signal besitzt und ob jede geradzahlige 1 dieselbe Polarität aufweist wie die vorausgegangene 1, falls die Anzahl dazwischenliegender Nullen geradzahlig ist