NO803460L - Mottakeranordning for digitalt dataoverfoeringssystem med kvadraturfaseskift - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår digitale dataoverførings-systemer.

Spesielt angår oppfinnelsen mottakerutstyr for over-føringssystemer med kvadraturfaseskift. Prinsippet for fase-demodulasjon krever at en referanseoscillasjon med bærefre-kvensen frembringes i det riktige faseforhold i forhold til de faser som representerer de fire mulige signaltilstander. Denne prosess er i den senere tid blitt utført ved anvendelse av en ekstraksjonskrets av frekvensmultiplikasjonstypen med faselåst sløyfe. I nyere arbeid har man imidlertid tatt sikte på å redusere båndbredden for kanalfiltrene for å kunne øke den spektrale virkningsgrad og frekvensmultiplikasjonsteknikk har da vist seg å være lite tilfredsstillende.

I henhold til ett trekk ved foreliggende oppfinnelse

har man i mottakerutstyr for et digitalt dataoverføringssystem med kvadraturfaseskift med kvadraturfasedetektorer, en lokaloscillator og en adaptiv utliknende regenerator for regenerering av digitale datasignaler som detekteres av fasedetektorene, idet det også finnes anordninger som kan påvirkes av elementer av krysstale i de nevnte digitale datasignaler for å avlede et fasestyresignal for lokaloscillatoren.

Det foretrekkes at regeneratoren har, når det gjelder hver fasedetektor, en flerhet av terskeldetektorer som er koplet for å motta digitale datasignaler fra den tilhørende fasedetektor og fasestyresignalet er beregnet på å bli avledet i avhengighet av utgangene fra i det minste noen av terskeldetektorene som er knyttet til hver av fasedetektorene.

I henhold til et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse omfatter en mottakeranordning for et digitalt data-overf øringssystem med kvadraturfaseskift en adaptiv utliknende regenerator for regenerering av digitale datasignaler som detekteres av kvadraturfasedetektorene i mottakeren, og dess-uten omfatter anordningen for hver fasedetektor en flerhet av terskeldetektorer og anordninger som selektivt legger til strøm- eller spenningsinkrementer til utgangssignalene fra den tilhørende fasedetektor før utgangssignalene påtrykker terskeldetektorene i avhengighet av verdien eller verdiene av

ett eller flere forutgående tall.

Det er å foretrekke at triangulare bølgeformer påtrykkes på referansespenningene som finnes for i det minste noen av terskeldetektorene, der de triangulære bølgeformer muliggjør justering av detgjennomsnitlige nivå av terskelspenningene og av verdiene for strøm- eller spenningsinkre-mentene som legges til utgangssignalene fra fasedetektorene.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under hen-visning til tegningene der: Fig. 1 viser en del av mottakeranordningen i blokkform, fig. 2, 3 og 5 viser deler av mottakeranordningen mer

i detalj og

fig. 4 viser spenningsbølgeformer som illustrerer driften av en del av mottakeranordningen.

Som vist på fig. 1 omfatter mottakeranordningen et mot-takerhode med omformer 1 som er innrettet til å motta fase-modulerte radiofrekvenssignaler og til å påtrykke tilsvarende mellomfrekvenssignaler på et par fasedetektorer 2 og 3. Lokale oscillatorsignaler ved mellomfrekvensen blir påtrykket i kvadratur på de to detektorer fra en spenningsstyrt oscillator 4, og man har f.eks. en 90° faseforskyvningskrets 5 i bane fra oscillatoren 4 til detektoren 3.

Utgangssignaler fra fasedetektorene 2 og 3 påtrykkes gjennom tilhørende lavpassf iltre 6 og 7 på en tosymbolsk,-krysskoplet adaptiv utliknende regenerator 8 som sørger for to strømmer av regenererte siffere i banene 9 og 10 og en fasestyrt spenning for oscillatoren 4 ved hjelp av en differ-ensialforsterker 11 og et lavpassfilter 12.

På fig. 2 som viser halvdelen av regeneratoren 8,

blir signaler fra f.eks. fasedetektoren 2, påtrykket ved hjelp av et filter 6 og en pufferforsterker 13 på en over-føringsbane 14 som er koplet sammen med de tilhørende inn-ganger på en øvre terskeldetektor 15, en nedre terskeldetektor 16 og en hovedterskeldetektor 17. Signalene på banen 14 er ikke i alminnelighet av ideell rektangulær bølgeform, og utgangsbestemmelsene for terskeldetektorene 15, 16 og 17

innføres i de respektive bistabile kretser 18, 19 og 20 ved omtrent midtpunktene for de mottatte datasifferperioder under styring fra tidssignaler eller klokkesignaler som avledes fra f.eks. overgangene i signalene på banen 14. En utgang fra den bistabile krets 20 føres til banen 9, mens en utgang fra en tilsvarende bistabil krets (ikke vist) i.den annen halvdel av regeneratoren 8 føres til banen 10 (fig. 1).

Til overføringsbanen 14 er det koplet fire strømbrytere 21-24 som er beregnet på å påtrykke på linjen 14 strømmer av respektive verdier avhengig av vektsignaler som påtrykkes bryterne 21-24 over banene 25-28. Strømverdiene er også av-hengige av utgangene fra den bistabile krets 20 og videre bistabile krets 29 og utganger fra tilsvarende bistabile kretser (ikke vist) i den annen halvdel av regeneratoren 8. De bistabile kretser 20 og 29 vil egentlig lagre verdiene av de to siffere som går foran det som finnes på banen 14 på et gitt tidspunkt.

Referansespenninger for terskelgenratorene 15, 16 og 17 settes opp i en krets 30 idet spenningene for detektorene 15 og 16 har fått overlagret antifase triangulære bølgeformer fra en generator 31. Disse triangulære bølgeformer setter logiske kretser (ikke vist) som mottar signaler fra terskel-kretsene 15, 16 og 17, og de tilsvarende kretser i den annen halvdel (ikke vist) av regneratoren 8 å tilpasse seg den gjennomsnitlige verdi for referanse eller terskelspenninger som settes opp i kretsen 30 for å tilpasse seg amplitudene på signalene i banen 14 og også for å tilpasse seg verdiene av vektsignalene som påtrykkes strømbryterne 21 til 24. På denne måten kan signalnivåene på banene 14 og terskelverdiene være innrettet til å variere slik at de mottatte datasiffere blir utliknet og regenerert nøyaktig.

For å få et mål på et bestemt bidrag til den inter-symbole." degradering av hver datasif f erstrøm gjøres det, som vist på fig. 3, korrelasjoner mellom de rette forsinkede siffersignalrekker og de degraderte signaler. På denne måte kan de forskjellige interferensbidrag bestemmes separat. Posi-tive og negative interferenser frembringer tilsvarende virk- ninger på den digitale rekke ved utgangen av f.eks. detektoren 15 og utgangen fra denne detektor blir sammenholdt digitalt i en krets 40 med hver av interferensrekkene, (f. eks. med hovedsignalet som er forsinket med en symbolperiode, fra utgangen av den bistabile krets 20, hvorved intersymbol-interferensen fra den foregående bit blir målt). Utgangen fra korrélatoren 40 blir omformet til et bipolart signal med konstant amplitude og benyttes via et lavapassfilter (ikke vist) og en forsterker (ikke vist) med høy forsterkning som vektsignalet for hver og en av bryterne 21 til 24. Den triangulære bølgeform på sveipespenningen som er overlagret de øvre og nede bestemmende referansespenninger gjør det mulig at f.eks. det gjennomsnitlige nivå på de respektive bi-polare signaler kan gjøres proporsjonale med avvikelsen av de degraderte signaler fra de respektive terskelspenninger,

i det minste over et område av nivåer som bestemmes av amp-lituen på den triangulære bølgeform.

Når fasen for lokaloscillatorsignalene i det vesentlige er korrekt som vist på fig. 4, er de to datastrømmer riktig utliknet som vist med bølgeformene 32 og 33, der stiplede linjer 34, 35 og 36 representerer henholdsvis øvre terskelspenning, hovedterskelspenningen og den nedre terskelspenning. Hvis lokaloscillatorens fase er uriktig den ene eller den annen vei har man en viss grad av krysstale mellom de to data-strømmer slik at bølgeformen 33 blir forvrengt i den ene eller annen retning, som vist med bølgeformene 37 og 38.

For å avlede en fasekorrigerende spenning fra disse bølgeformer frembringes det en logisk funksjon L ved hjelp av en logisk kretsanordning 39 slik at

der uttrykkene M , M_, U_, og L_ har verdien "1" når signal-A H tiri

verdiene som påtrykkes de respektive terskelkretser ligger over hovedterskelen for A og B kanalene og de øvre og nedre terskler for B-kanalen, mens operatorene ".", "+" og "Ci)" er logiske "OG", "ELLER" og "ekslusive ELLER".

Man vil se at funksjonen L har verdien "0" kontinuerlig for bølgeformen 37 og verdien "1" kontinuerlig for bølge-formen 38.

For mindre fasefeil enn de som er representert av bølgeformene 37 og 38 har overlagringen av de triangulære bølgeformer på terskelspenningene 34 og 36 den virkning at det frembringes vekslende verdier for L, slik at den gjennomsnitlige verdi for denne funksjon varierer progressivt mellom de to yttergrenser over et område av fasefeil som er sentrert på den korrekte fase.

Tilsvarende logiske funksjoner L som frembringes i de

to halvdeler av regeneratoren 8 påtrykkes på differensial-forsterkeren 11 for å avlede fasesidespenningen for lokaloscillatoren 4.

Fig. 5 viser i detalj en av strømbryterne 21 til 24, f.eks. bryteren 24, idet signalet som representerer verdien av det siffer som sist ble mottat og dets inverse verdi blir påtrykket fra den bistabile krets 20 (fig. 2) på inngangene 41 og 42. Ved hjelp av disse sifferverdisignaler blir den ene eller den annen av de to langhalede par bryterkretser 4 3 og 44 i stand til å kople en respektiv bane 45 eller 46 til banen 14 avhengig av om det sist mottatte siffer var et ettall eller et null, idet den annen bane 45 eller 46 da blir koplet til en 6 volts tilførselslinje.

En stort sett konstant strøm fra en kilde 47 blir delt mellom de to baner 45 og 46 med et langhalet par differensial-forsterkerkretser 48 i avhengighet av verdien av vektsignalet som påtrykkes banen 28.

Ved hjelp av denne krets kan en strøm bli effektivt summert til eller subtrahert fra det innkommende signal på banen 14 i avhengighet av at det sist mottatte siffer var et ettall eller et null idet strømmen har en negativ eller positiv verdi over et verdiområde avhengig av vektsignalet på banen 28. Hvis man så betegner strømmene i bane 4 5 og 4 6 med 1^ og I» og den konstante strøm fra kilden 47 som I

vil man ha:

Claims (9)

1. Dette kan skrives:

   og man ser at:

   På samme måte er:

   Man har således konstant stående strøm på en \ T flyt- o ende i banen 14 ved hjelp av bryterkretsene 4 3 og 44 med ^(1^ - summert til denne stående strøm når signalet ved inngangen 41 er et null og subtraheres fra den stående strøm når signalet ved inngangen 41 er en ener. Man ser også at strøm-forskjellen (1^ - 1^ ) vil være avhengig av vektsignalet på inngangsbanen 28. Transistorene som benyttes i kretsen som er vist på fig. 5, er alle N-P-N transistorer, noe som resulterer i hurtig brytning og enkel integrering. Patehtkrav. 1. Mottakeranordning for digitalt dataoverføringssystem med kvadraturfaseskift, karakterisert ved at den omfatter kvadraturfasedetektorer, en lokaloscillator og en adaptiv utliknende regenerator for regenerering av digitale datasignaler som detekteres av fasedetektorene og ved at det finnes anordninger som er følsomme overfor elementer av krysstale i de nevnte digitale datasignaler for å avlede et fasestyresignal for lokaloscillatoren.
2. 2. Mottakeranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at regeneratoren for hver fasedetektor har en flerhet av terskeldetektorer koplet for å mottatt digitale datasignaler fra den tilhørende fasedetektor, og ved at fasestyresignalet er beregnet på å bli frembrakt i avhengighet av utgangene fra i det minste noen av de terskeldetektorer som er knyttet til hver av fasedetektorene.
3. 3. Mottakeranordning for et digitalt dataoverførings-system med kvadraturfaseskift, karakterisert v e d en adaptiv utliknende regenerator for regenerering av digitale datasignaler som detekteres av kvadraturfasedetektorer i mottakeren, og ved at regeneratoren omfatter en flerhet av terskeldetektorer og midler for selektivt å summere strøm eller spenninginkrementer til utgangssignaler fra den tilhørende fasedetektor før utgangssignalet påtrykker terskeldetektorene i avhengighet av verdien eller verdiene av ett eller flere foregående siffere.
4. 4. Mottakeranordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at triangulære bø lgeformspenninger påtrykkes på referansespenninger som finnes for i det minste noen av terskeldetektorene, hvilke triangulære bølgeformer muliggjør justering av de gjennomsnitlige nivåer for terskelspenningene og av verdiene for strøm- eller spenninginkre-mentene som tilføyes utgangssignalene fra fasedetektorene.
5. 5. Mottakeranordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at det for hver fasedetektor finnes tre terskeldetektorer og at de respektive referansespenninger for to av disse terskeldetektorer er avledet ved sammenlik-ning av utgangssignaler fra de respektive av de to terskeldetektorer med utgangssignaler fra den tredje terskeldetektor.
6. 6. Mottakeranordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at referansespenninger for den første terskeldetektor er avledet fra referansespenningene for de to terskeldetektorer.
7. 7. Mottakeranordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at ref eransespenningene....for ^de "to-^ .. terskeldetektorer tilnærmet svarer til de øvre og nedre spen-ningssvingegrenser for signalene som påtrykkes terskeldetektorene og at referansespenningen for den tredje terskeldetektor settes som en verdi mellom de øvre og nedre grenser.
8. 8. Mottakeranordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at verdien av et inkrement som selektivt skal summeres sammen med utgangssignalene fra en til-hørende fasedetektor, er avledet ved sammenholdeIse av disse utgangssignaler med tidligere mottatte digitalverdier•som er forsinket med en eller flere sifferperioder.
9. 9. Mottakeranordning som angitt i krav 3 eller 8, karakterisert ved at midlene til selektiv til-føyelse av et inkrement omfatter en konstant strømkilde, midler for å dele strømmen fra kilden mellom to baner i forhold som avhenger av verdien av det inkrement som skal tilføyes, og bryteranordninger for å kople den ene eller annen av de nevnte baner til utgangen fra den tilhørende fase-forskyver.