NL8200943A - Een niet-coherente ontvanginrichting voor de ontvangst van fm gemoduleerde datasignalen met pseudo vijfwaardige signaalniveaus. - Google Patents

Description

%γ\. .. _i ΕΗΝ 10.292 1 " N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven ..........) "Een niet-coherente cntvanginrichting voor de ontvangst van EM gemodur leerde datasignalen met pseudo vijfwaardige signaalniveaus"

De uitvinding heeft betrekking op een niet-coherente ontvanger ingericht voor de ontvangst van FM gemoduleerde data signalen met pseudo vijfwaardige signaalniveaus bevattende een frequentie-discriminator en een daarop aangesloten detectieinrichting., 5 Een ontvanger ingericht voor de detectie van EM gemodu leerde datasignalen met pseudo vijfwaardige signaalniveaus is bekend uit het artikel "On the application of Tamed Frequency Modulation to various fields of digital transmission via radio" van C.B. Dekker gepubliceerd in "Intern. Zurich Seminar on Digital Communications, 10 Digital Transmission in Wireless Systems"Zurich, 4-6 March 1980 (IEEE 1980). De aldaar beschreven coherente ontvanger heeft een draaggolf-regenerator. Gedurende de invangtijd van deze generator werkt de ontvanger niet coherent.

Voor radiocommunicatiesystemen verdienen draaggolfmodulatie-15 systemen welke een gemoduleerd signaal met constante omhullende afgeven de voorkeur vanwege hun hoog rendement, verkregen door de mogelijkheid om niet lineaire versterking toe te passen. Dit heeft geleid tot een wijd verspreide toepassing van FM modulatie. Het spectrum van EM gemoduleerde signalen is nogal breed. Cm dit spectrum voor digi-20 tale signaaltransmissie te verkleinen werden de datasignalen voorbewerkt door een bepaalde intersymbool interferentie toe te passen, waardoor signalen met pseudo meerwaardige signaalniveaus warden verkregen, alvorens deze aan de frequentiemodulator toe te voeren. Zo is het uit het artikel "Tames Frequency Modulation, A Novel method to 25 Achieve Spectrum Economy in Digital Transmission" van F. de Jager en C.B. Dekker gepubliceerd in IEEE Transactions on Communications,

Vol. CQM-26, No. 5, May 1978, bekend cm een pseudo vijfwaardig signaal samen te stellen volgens de coderingsregel 7C/2(an_f/4 + a^/2 + an+^/4) waarbij 't n-de binaire bit is etc. en vervolgens te filteren met 30 een Nyquist III filter.'

Verder is het uit het artikel "G.M.S.K. Modulation for digital Mobile Radio Telephony" van Kazuaki Mirota en Kenkichi Hirade, gepubliceerd in IEEE Transaction on Ccmmunications Vol. CQM-29, No. 7, 8200943

ï' Sr' J

PHN 10.292 2 ___juli 1981, pagina's 1044-1050, bekend cm een pseudo neerwaardig signaal samen te stellen door te filteren met behulp van een laagdoorlaatfliter met een Gauss-karakteristiek.

Uit het artikel "On a class of generalized MSK" van 5 P. Gaiko en S. Pasupathy gepresenteerd qp de conferentie ICC '81

Denver juni 1981, pagina's 1-6, is het bekend cm een meerwaardig signaal samen te stellen volgens de neer gegeneraliseerde: coderingsregel voor 2 MSK nml. (1 + KD + D )/(2 + K) waarbij K^O en D de'vertraging is over 1 bitperiode en vervolgens te filteren met behulp van een Nyquist III 10 filter.

Cm uit de met behulp van deze meerwaardige signalen in frequentie gemoduleerde draaggolfsignalen de datasignalen terug te winnen is het uit de bovengenoemde publicaties bekend cm coherente detectie toe te passen» 15 Coherente detectie heeft evenwel het nadeel dat een zékere tijd is vereist voor het invangen van een draaggolfregenerator op een ontvangen draaggolfsignaal, welke voor de bovengenoemde signaalles ongeveer 100 bittijden bedraagt.

In mobiele radiotoepassingen is dit evenwel ontoelaatbaar.

20 Enerzijds vanwege het feit dat bij toepassing van de zogeheten "verspreide spectrumtechniek" (spread spectrum technique) de uitgezonden draaggolffrequentie tussen een groot aantal verschillende waarden wordt cmgeschakeld en anderzijds dat bij een variërende signaal-ruis-verhouding van de ontvangen signalen, bijvoorbeeld tengevolge van "fading" 25 reeksen van fouten tengevolge van de trage regeneratieregeling worden geïntroduceerd. Daartoe is de in het genoemde artikel van C.B. Dekker, gepubliceerd in "IEEE Trans, on May 1978, beschreven coherente ontvanger van een frequency discriminator voorzien net een daarop aangesloten detector welke gedurende de invangtijd van de draag-30 golfregenerator als niet-coherente signaalontvanger werkt. Uit het aan de uitgang van de frequentiediscriminator verkregen vijfwaardige signaal worden in een voor dit vijfwaardige signaal geschikte detectie-inrichting de data terug gewonnen.

De uitvinding beoogt een nieuw concept voor een niet-35 coherente ontvanger voor pseudo vijfwaardige signalen te realiseren waarbij met een eenvoudige signaaldetector kan worden volstaan en welke in het algemeen een betere signaal-ruis verhouding heeft.

De ontvanger van de in de aanhef vermelde soort is over- 8200943 1 4 * EHN 10.292 3 -eenkonstig de uitvinding daardoor gekenmerkt dat de detectie-inrichting- is ingericht voor het detecteren van het datasignaal qp de momenten dat in het door de frequentiediscriminator afgegeven pseudo vijfwaardige signaal in hoofdzaak drie signaalniveaus optreden.

5 Onder een signaal met in hoofdzaak drie signaalniveaus wordt hier een signaal verstaan waarbij de verbreding van de niveaus ten gevolge van intersymbool interferentie niet als afzonderlijke niveaus worden geteld, doch behorend tot die niveaus worden beschouwd.

Volgens een verdere maatregel is de niet-coherente ont-10 vanger gekenmerkt doordat de detectie-inrichting eeu-filter bevat aangesloten qp de frequentiediscrirninator, een met het filter gekoppelde niveaudetector en een qp de niveaudetector aangesloten decodeerinrichting.

Een zeer eenvoudige niet coherente ontvanger is geken-15 merkt doordat de niveaudetector via een dubbelzijdige gelijkricht-schakeling qp het filter is aangesloten, de niveaudetector een enkel detectieniveau heeft en de decodeer inrichting een pulsgenerator is.

Een nagenoeg geheel digitaal realiseerbare ontvanger is gekenmerkt, doordat de detectie-inrichting een qp de frequentie-20 diiscrjmninator aangesloten analoog-digitaal aanzetter bevat, een eerste optelinrichting aangesloten op de analoog digitaal omzetter bevat voor het bij elk door deze omzetter afgegeven ditiale signaal optellen van een negatief getal met een bepaalde waarde, een tweede optelinrichting aangesloten qp de analoog digitaal omzetter bevat voor het 25 bij elk door deze omzetter af gegeven digitale signaal optellen van een positief getal met een waarde gelijk aan de absolute waarde van het bepaalde negatieve getal, een dries tanden schakelaar bevat waarvan de schakelarm op een eerste register is aangesloten, een eerste contact aangesloten is qp de eerste optelinrichting, een tweede contact aange-30 sloten is cp de tweede optelinrichting en waarvan op het derde contact de uitgang van het eerste register via een s ignaalinverterende inrichting is aangesloten, een derde optelinrichting aangesloten qp de eerste optelinrichting en qp het eerste register bevat voor het optellen van de door deze inrichtingen afgegeven signalen, een vierde optelinrichting 35 bevat aangesloten qp de tweede optelinrichting en het eerste register bevat voor het optellen van de door deze inrichtingen afgegeven signalen, een qp het eerste register .en op de derde en vierde optelinrichting aangesloten logische schakeling bevat welke via een eerste stuurgeleider 8200943 EHN 10.292 4

• I

* > -------cp de driestanden schakelaar is aangesloten voor het doorverbinden van het eerste contact net het eerste register indien de door de derde en vierde cptelinrichtingen afgegeven signalen groter of gelijk zijn aan nul, voor het doorverbinden van het tweede contact met het 5 eerste register indien dé door de derde en vierde optelinrichting afgegeven signalen kleiner zijn dan nul en voor het doorverbinden van het derde contact met het eerste register indien het door de derde optelinrichting afgegeven signaal kleiner is dan nul en het door de vierde optelinrichting afgegeven signaal groter of gelijk is aan nul en dat 10 de detectieinrichting voorzien ia van een decodeer inrichting bevattende een eerste en een tweede schuifregister waarbij aan de eerste trap van het eerste schuifregister continu een logische signaal "1" wordt toegevoerd en waarbij aan de eerste trap van het tweede schuifregister continu een logisch signaal "0" wordt toegevoerd, de overeenkomstige 15 trappen van beide schuifregisters cp elkaar zijn aangesloten en de logische schakeling met een stuurgeleider op stuurklemmen van de schuifregisters zijn aangesloten voor het onder bestuur van'aan deze stuurklerrrnen toegevoerde signalen ovememen van de signaalinhoud van één van de schuifregisters in het andere schuifregister, een tweestanden 20 schakelaar bevat, waarvan een eerste contact cp de uitgang van het eerste schuifregister is aangesloten en het tweede contact op de uitgang van het tweede schuifregister is aangesloten en waarvan de schakelarrti cp een uitgangsregister is aangesloten, de logische schakeling via een derde stuurgeleider op de tweestanden schakelaar is aangesloten voor 25 het doorverbinden van de uitgang van het tweede schuifregister met het uitgangsregister indien het uitgangssignaal van de derde optelinrichting groter of gelijk is aan nul en indien het uitgangssignaal van het eerste register groter" of gelijk is aan nul en tevens het uitgangssignaal van de derde optelinrichting kleiner is dan nul en het uit-30 gangs signaal van de vierde optelinrichting groter is dan nul en voor het doorverbinden van de uitgang van het derde schuifregister met het uitgangsregister indien het uitgangssignaal van de vierde optelinrichting kleiner is dan nul en indien het uitgangssignaal van het eerste register kleiner is dan nul en tevens het uitgangssignaal van de derde cptel-35 inrichting kleiner is dan nul en het uitgangssignaal van de vierde optelinrichting groter is dan nul.

Met deze ontvanger wordt een zeer goede S/N ruis-verhouding verkregen voor de gedetecteerde pseudo, meerwaardige frequentie gemodu- 8200943 i ESN 10.292 5

« I

'* « __leerde signalen. ____

De uitvinding en haar voordelen zullen aan de hand van de in de figuren weergegevenuitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht waarbij overeenkomstige delen in de verschillende figuren met 5 dezelfde verwijzingstekens zijn aangeduid/ daarbij toont:

Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een ontvanger volgens de uitvinding.

Figuur 2 de impulsresponsie van een TEM voormodulatie filter.

10 Figuur 3 het oogpatroon van een TEM signaal.

Figuur 4 een tabel.

Figuur 5 een ander uitvoeringsvoorbeeld van een ontvanger volgens de uitvinding.

Figuur 6 het spectrum van een gedemoduleerd en gelijk-15 gericht TEM signaal.

Figuur 7 een klokpulsregenerator voor toepassing in het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 5.

Figuur 8 een grafiek waarin de foutwaarschijnlijkheid Ep tegen.de S/N verhouding is uitgezet voor asynchrone vijf- en drie-20 waardig gedetecteerde signalen.

Figuur 9 het oogpatroon van een GMSK signaal.

Figuur 10 het oogpatroon van een Modified Gauss ion MSK

signaal.

Figuur 11 de impulsresponsie van een generalised TEM voor-25 modulatie filter voor het verkrijgen van een optimaal epen driewaardig oog.

Figuur 12 het oogpatroon behorend bij het GTEM voormodulatie filter met responsie volgens figuur 10.

Figuur 13, 14, 15a en 15b, signaal-tralienetwerken welke 30 optreden bij detectie volgens de maximale waarschijnlijkheid methode.

Figuur 16 een uitvoeringsvoorbeeld van s=nmaximale waarschijnlijkheid decoder.

Figuur 17 een uitvoeringsvoorbeeld van een logische schakeling en twee schakelaars voor toepassing in een decoder volgens 35 figuur 16 en

Figuur 18 een grafiek waarin de foutwaarschijnlijkheid Ep tegen de S/N verhouding voor verschillende wijzen van driewaardige signaaldeteetie van een TEM signaal zijn uitgezet.

8200943 * i EHN 10.292 6 ....._ De in figuur 1 weergegeven niet coherende ontvanger bevat een ingangsklem 1 waarop bijvoorbeeld een niet weergegeven antenne is aangesloten. Het door de antenne van de ingangsklem toegevoerde signaal is een EM gemoduleerd signaal van het type S (t) = sin(cj t + 0(t) 5 waarin <JL de draaggolf hoekfrequentie is enn 0(t) de informatie dragende v met de tijd variërende fasehoek is.

Dit signaal wordt op bekende wijze in de ontvanger trap 2 eventueel in frequentie getransponeerd, versterkt en begrensd alvorens het aan de frequentie discriminator 3 wordt toegevoerd voor hetuithet 10 signaal S(t) terugwinnen van het basisband signaal. Dit basisband signaal wordt aan een detectie inrichting 5 toegevoerd voor het uit dit basisband signaal terugwinnen van het oorspronkelijke datasignaal.

Het qp uitgangsklem 4 afgegeven basisband signaal U(t) is gelijk aan de afgeleide naar de tijd van de momentane hoekfrequentie van het 15 signaal S(t) en dus gelijk aan: « D(t) =ω +-312- v ' c dt

De detectieinrichting 5 is ingericht voor de detectie 20 van die fasegemoduleerde signalen waarbij in de zender ter verkrijging van een^smatlle bandbreedte van het zendsignaal cp de datasignalen een voor filtering is uitgevoerd alvorens te moduleren.

Het door een dergelijk voormodulatie filter opgewekt signaal is te schrijven als: 25 j- -η r Γ<22_

0(t) =K an . g(r-nT) d?* + C

J~go Ln=-<s> _ waarin an het binaire ingangssignaal is, n een geheel getal is, 30 9(t) de impulsresponsie van het TEM voormodulatie filter is, K de gevoeligheid naar de afwijking in frequentie van de filter-resonantie frequentie is, uitgedrukt in rad./Volt/seconde, T de signaalperiode van de bittijd van het ingangssignaal is en C een constante is.

35 Het door de frequentie discriminator 3 afgegeven signaal U(t) is derhalve gelijk aan: <50 U(t) = COc + K an . g(t - nT) n=-c?e 8200943 X 4 EHN 10.292 7 -------- Het ideale uitgangssignaal van de frequentie discriminator voor een uitgezonden data bit is derhalve gelijk aan K . g(t), waarbij een waarde "1" van het databit, net eenpositieve polariteit van g(t) overeenkomt en voor een uitgezonden data bit net waarde "0" een nega-5 tieve polariteit van g(t) overeenkomt.-,

De werking van de ontvanger wordt verder eerst aan de hand van een specifiek in frequentie gemoduleerd signaal nader toegelicht, alhoewel de ontvanger ook is ingericht voor de verwerking vaniandere soorten frequentie gemoduleerde signalen met pseudo meerwaardige signalen.

?0 Als specifiek signaal is een TEM signaal gekozen, welke signaal uitvoerig beschreven is in het artikel "Tamed Frequency Modulation, a novel method to Achieve Spectrum Economy in Digital Transmission" van F. de Jager en C.B. Dekker gepubliceerd in TEER Transactions on Ccmramications, Vol. CQM.-26, No. 5, mei 1978.

15 Uit dit artikel is het bekend dat het in de zender toe gepaste voormodulatiefilter opgebouwü is uit de serieschakeling van een niet recursief tweede orde digitaal filter net weegfactoren van respectievelijk 1/4, 1/2 en 1/4 en een Nyquist III filter.

In figuur 2 is de inpulsrespons±ejg.(±) van dit voor-20 modulatie filter weergegeven. Vanwege het feit dat het filter van de tweede orde is strekt de ürpulsr espons ie zich uit over een periode van 4T .

Uit deze figuur 2 blijkt dat ten tijde t=0 de impulsresponsie g(0) de waarde V heeft en op de tijdstippen t=T de inpuls-

P

25 responsie g(T) de waarde V^/2 heeft. Omdat de data bits over regelmatige intervallen van T worden uitgezonden, overlappen de opeenvolgende uitgezonden data bits elkaar. Deze intersymboolinterferentie geeft een pseudo vijfwaardig signaal, hetwelk': een geleidelijken verandering van de momentane fase 0(t) van het FM gemoduleerde signaal geeft, 30 waardoor de beoogde bandbreedte vermindering wordt verkregen. Verder geeft de aanwezigheid van een Nyquist III filter in het voormodulatie filter, dat de fase 0(t) op de tijdstippen t==nT, waarbij n een natuurlijk getal is, door van te voren bepaalde punten gaat.

Het oogpatroon van de door de frequentie discriminator 2 35 afgegeven signalen heeft daarom de in figuur 3 weergegeven vorm. Uit deze figuur 3 blijkt het pseudo vijfwaardige karakter van het TFM signaal, gerepresenteerd door de vijf signaal niveau's 5-N op de af-tasttijdstippen t=nT met n=0, 1, 2, etc.

8200943 ΕΉΝ 10,292 8 . Deze vijf signaal .niveaus volgen ook rechtstreeKs uit de in figuur 2 weergegeven impulsresponsie van het voormodulatie filter. De uitdrukking welke het faseverschil tussen twee opeenvolgende aftas tnonenten van een TEM, voorgemoduleerd signaal representeert is 5 volgens het genoemde artikel van de Jager, en Dekker gelijk aan: POUT + T) - Pm = 7Γ/2(aa_1/4; + a^/2 + a^/4) (1)

Worden hierin alle mogelijke, bitcombinaties van drie-10 opeenvolgende bits gesubstitueerd, welke zijn weergegeven in kolom 1 van de tabel in figuur 4, dan worden daaruit de in kolom 2 weergegeven signaalniveaus S(Q) verkregen volgens de betrekking: S(0) = a^ g(T) + aQ g(0) + a+1 g(-T) (2) 15 waarbij a_^, a^ en a+^ de in kolom 1 van tabel 4 weergegeven waarden hebben en waarbij g(0) de waarde is van de in figuur 2 weergegeven inpulsresponsie op het tijdstip t=0 en g(+T) de waarde van de inpulsresponsie op de tijdstippen t = +T heeft.

20 De in kolom 2 weergegeven waarden zijn genormeerd qp V^.

Zo geldt voor bijv. a_<| = aQ = a+1 - 1 dat S(0)=% + l+ %=s2 en geldt bijvoorbeeld voor a . = an = 0 en a,. = 1 dat 25 '1 ^ +1 S (0) = -½ - 1 + ½ = -1 etc.

Omdat de op deze wijze gecodeerde data voor de bit opeenvolgingen ..., 1, 0, 1, 0, ... en ....,0, 1, 0, 1, ....

30 dezelfde waarde 0 hebben kan de data niet direct hieruit worden teruggewonnen. Qn dit bezwaar op te heffen is het bekend cm de data in de zender met behulp van een differentiële codering voor te be-werken. De regel voor deze differentiële codering geeft dat dfc = ak · met a^ = + 1 de ingangsdata is en d^ en d^ de 35 differentieel gecodeerde data is.

Het is met op deze wijze in de zender voorgecodeerde data mogelijk de data direct uit het in figuur 1 weergegeven oogpatroon terug te winnen door bit voor bit te decoderen op de tijdstippen t=nT

3200943 X a EHN 10.292 9 __________met behulp van vier nievaji detectoren, roet de respectievelijke niveaus.....

+ E^ en + E2.

Omdat het oogpatroon een pseudo vijfwaardig signaal is bevatten de twee binnenste ogen voldoende informatie om met twee 5 niveau detectoren + E^het signaal te decoderen.

Het is evenwel ook mogelijk de ontvangen signalen qp een andere wijze te detecteren waarbij een eenvoudiger realisatie van de ontvanger verkregen wordt en de S/N verhouding verbeterd kan worden.

De detectieinrichting 5 van de in figuur 1 weergegeven 10 ontvanger bevat daartoe een op de frequentie discriminator 3 aangesloten laagdoorlaatfilter 6 voor het onderdrukken van buiten de basisband gelegen frequentie componenten, een daarop aangesloten niveau detector 7 en een decodeerinrichting 8. Als laagdoorlaatfilter kan een 8ste orde maximaal vlak filter met het -3 dB punt gelegen bij de 15 frequentie \ warden toegepast, waarbij de bitsnelheid is.

Door het laagdoorlaatfilter wordt de ruis op de ingang van de niveaudetector aanzienlijk verminderd.

Verder bevat de ontvanger een klokpulsregenerator 9 aangesloten op de niveaudetector 7 en de decodeer inrichting 8. Deze 20 klokpulsregenerator 9 geeft klokpulsen af waarvan de overgangen op de tijdstippen t = (2mr1) . T/2, met m = 0, 1, ... etc. zijn gelegen.

Het door de frequentie discriminator 2 afgegevenpseudo vijfwaardige signaal wordt derhalve qp de tijdstippen t = -T/2, t = T/2, t = 3T/2 etc. afgetast.

25 De in figuur 2 weergegeven impulsresponsie heeft op de momenten t = T/2 en t = -T/2 de waarde p V^, qp het tijdstip t = 3T/2 de waarde q V en op de overige tijdstippen een waarde nagenoeg ir gelijk aan nul. Voor alle mogelijke combinaties van drie opeenvolgende bits, zoals in kolom 1 van de in figuur 4 weergegeven tabel, kan op 30 overeenkomstige wijze zoals hiervoor voor de signaalniveaus S(0) is beschreven de signaalniveaus S(T/2) worden'bepaald. Hierbij dienen alle tijdstippen in formule (2) over een waarde T/2 te worden verschoven. Dit geeft dat S(T/2) = a - g(3T/2) + aQ g(T/2) + a - g(-T/2) (3)

Voor de qp Vp genormeerde waarden van g(t) volgt uit figuur 2 dat g("T/2) = g(T/2) = p en g(3T/2) = q .

35 8200943 PHN 10.292 10 _____ Kiezen we a_| = aQ = a+1 =1 dan is S {T/2) = p + p+g = 2p + g en kiezen we a_^ = a+1 = 1 en aQ = O dan is S (T/2) = p-p+g=g etc.

5

De aldus verkregen resultaten zijn in kolom 3 van de in figuur 4 weergegeven tabel 1 vermeld.

Uit deze kolom blijkt dat als g = 0 er in plaats van 10 vijf slechts drie niveaus zijn nl. +2, -2 en 0.

Is g ongelijk aamnul dan worden deze niveaus over de « waarde f qj zowel naar beneden en naar boven verschoven zodat de bovengenoemde drie niveaus elk in een gebied ter grootte van 2q zijn gelegen.

15 Deze drie niveaus en de daarom heen gelegen gebieden zijn ook direct uit het in figuur 3 weergegeven: oogpatroon waarneembaar en wel op de tijdstippen t = T/2 en T = 3T/2. etc.

Uit deze figuur 3 blijkt duidelijk dat zolang p de data uit het driewaardig oogpatroon kan wórden teruggewonnen met 20 behulp van een ontvanger voorzien van slechts twee niveau-detectoren met niveaus ongeveer gelijk aan +E en -E. Passen we deze detectie- "" - regel toe op eén willekeurige reeks ingangsdata, waarbij we voor de eenvoud van het voorbeeld q gelijk aan nul veronderstellen en p gelijk aan één, dan krijgen we de in de onderstaande tabel 2 25 gegeven waarden.

Tabel 2

Ingangsdata ak 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, ...

Ontvangen niveaus S(T/2) 2, 2, 0,-2, 0, 2, 0, 0, 0, 0, 0, .....

30 Gedecodeerde data 1, 1, x, 0, x, 1, x, x, x, x, x, .....

Daarbij zijn de ontvangen niveaus uit de ingangsdata verkregen door toepassing van famule (3) en is de gedecodeerde data uit de ontvangen 35 ' niveaus afgeleid door bij het overschrijden van de signaalwaarde van het niveau +E = 1 een data bit met waarde ”1" toe te kennen en bij hefcontvangen van een signaalniveau met een waarde kleiner dan +E = -1 het data bit de waarde "0” toe te kennen. De ontvangen nul- 8200943 * f EHN 10.292 11 Λ ' ___niveaus zijn echter niet eenduidig en zijn bij genoemde gedecodeerde______ databits met een X aangeduid.

Om deze tweeduidigheid op te lossen is een aanvullende decoderingsregel noodzakelijk.

5 Deze luidt als volgt: als S(T/2) = 0 dan heeft het gedetecteerde databit de waarde "1" als het voorgaand gedetecteerde niveau S(3T/2) als een "0" was gedetecteerd en het gedetecteerde databit heeft de waarde "0" als het voorgaande gedetecteerde niveau S(3T/2) als een "1" was 10 gedetecteerd.

De voor deze detectie benodigde ontvanger bevat echter noch twee niveau detectoren 7 en een gecompliceerde decodeer inrichting 8.

Een sterke vereenvoudigde ontvanger wordt verkregen indien de data in de zender differentieel gecodeerd is, voordat deze voor het verkrijgen 15 van een meerwaardig signaal met behulp van een voormodulatie filter wordt gemoduleerd. Deze differentiële decodering is zoals hier voorbeschreven algemeen gebruikelijk.

In tabel 3 is deze differentiële codering en de decodering uit de driewaardige signaalniveaus op de tijdstippen T/2 weergegeven 20 voor dezelfde ingangsdata als in tabel.2.

Tabel 3

Ingangsdata a^ 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, ...

Differentieel gecodeerd d, °' °' °' °' 1' °' °' °' 1' 1' °' °' °' °' *** 25 h 1, 1/ 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, ...

Ontvangen niveaus -2,-2,-2, 0, 0,-2,-2, 0, 2, 0,-2,-2,-2, ...

2, 2, 2, 0, 0, 2, 2, 0,-2, 0, 2, 2, 2, ...

Gedecodeerde data 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, ...

30

De differentieel gecodeerde data is daarbij uit de ingangsdata afgeleid volgens de regel d^ = a^. + d^ net de twee mogelijke beginvoorwaarden d^_.j = 0 of dj,_.j = 1 hetgeen aan elkaar inverse reeksen cplevert. De ontvangen niveaus S(T/2) zijn daaruit met behulp van formule (3) afge-35 leid.

De decodering is met behulp van een niveaudetector . . met de niveaus +E en -E uitgevoerd. Uit deze gedecodeerde data volgt dat door de differentiële codering in de zender de ambiguity in de 8200943

* V

EHN 10.292 12 ___ ontvanger is opgeheven.

Verder volgt hieruit dat een ontvangen nulniveau overeenkomt met een waarde "0" van het data bit en een ontvangen niveau van plus of min twee eenheden overeenkomt met de waarde ”1" van het 5 data bit. In plaats van twee detectoren is het dus mogelijk cm het ontvangen signaal eerst gelijk te richten 'en êên enkele niveau, van » E toe te passen voor detectie.

De detectieinrichting 5 van de in figuur 5 weergegeven ontvanger onderscheidt zich van die weergegeven in figuur 1 daarin dat 10 de niveaudetector 7 een dubbelzijdige gelijkrichtschakeling 11 en een detector 12 bevat met êên enkelvoudig niveau gelijk aan E.

De decodeer inrichting 8 is hierbij uitgevoerd als een pulsregenerator welke op de tijdstippen (2m—1). T/2 een signaal "1" af geeft als het niveau E van de detector 12 wordt overschreden 15 door het gelijkgerichte signaal en een signaal "0" afgeeft als het niveau E van de detector 12 niet wordt overschreden. Voor eeniinverse differentiële codering in de zender moeten ook de af gegeven signalen "1" en "0" van de pulsgenerator warden geïnverteerd.

Het voor deze detectie benodigde kloksignaal kan qp een-20 voudige wijze uit de ontvangen signalen worden teruggewonnen. Het spectrum van het uitgangssignaal van de dubbelzijdige gelijkrichter 11 voor een ontvangen TEM gemoduleerd signaal is in figuur 6 weergegeven. In deze figuur is hets ignaalniveau in stappen van 10 dB uitgezet tegen het qp de bitfrequentie fg genormeerde spectrum f.

25 Uit deze figuur blijkt dat dit spectrum een sterke component heeft voor de bitsignaal frequentie. Om hieruit het kloksignaal terug te winnen is de in figuur 5 weergegeven kloksignaal generator 9 qpgebouwi volgens figuur 7. Met behulp van een banddoor-laatfilter 14 wordt eeneyitmetrisch deel van het spectrum uitgefilterd 30 waarbij het kloksignaal in het midden is gelegen. Als filter kan daarbij bijvoorbeeld eenccmbinatie van een 4e orde Butterworth hoog-en laagdoorlaatfilter met actieve componenten warden toegepast. Dit gefilterde signaal wordt vervolgens aan een fase vergrendelingslus 15 (phase locked loop) toegevoerd voor het onderdrukken van de in het 35 gefilterde signaal optredende jitter, üit het aldus geregenereerde kloksignaal wordt met behulp van een geschikt gekozen vertraging een kloksignaal afgeleid waarvan de overgangen qp de tijdstippen t=(2m-1)T/2 zijn gelegen.

8200943 ,ΕΗΝ 10.292 13 .

______ · Uit het in figuur 3 getoonde oogpatroon blij Kt dat de ___________ opening van het driewaardige oog qp de tijdstippen t = (2mr1)T/2 iets groter is dan de openingen van het vijfwaardige oog op de tijdstippen t = it£T. Dit betekent dat de signaal-ruisverhouding S/N van het 5 op de tijdstippen t = (2m-1)T/2 gedetecteerde signaal beter is dan die gedetecteerd op de tijdstippen t = irff.

In figuur 8 is voor een TEM signaal de berekende bit foutwaarschijnlijkheid pF uitgezet tegen de signaal-ruisverhouding S/N met een bandbreedte gelijk aan f^ bij asynchrone detectie.

10 Kromme a) is berekend voor een vijfwaardige signaaldetectie 5N dus bij aftasting op de tijdstippen nfl? met m = 1, 2, 3, ... en kromme b) voor een driewaardige signaaldetectie, dus bij aftasting op de tijdstippen (2m-1)T/2 met m = 1, 2, 3, ... etc. De kleinere foutwaarschijn-lijkheid voor waarden van de signaal-niisverhouding vanaf vier is voor 15 driewaardige signaaldetectie aanzienlijk.

De in figuur 5 getoonde ontvanger is niet beperkt voor de ontvangst van TEM gemoduleerde signalen, maar is geschikt voor de ontvangst van alle EM gemoduleerde signalen waarbij de momentane hoek-afwijking door een pseudo vijfwaardig signaal wordt gegeven. Een ander' 20 voorbeeld van een dergelijk signaal is een GMSK signaal (Gaussian Minimum Shift Keying). Het oogpatroon van het signaal voor een bandbreedte bittijd product van 0.19 is in figuur 9 weergegeven. Deze figuur toont enerzijds dat detectie van het signaal qp de tijdstippen t = (2m-1)T/2 met boven beschreven ontvanger mogelijk is en anderzijds 25 dat het driewaardig oog op de tijdstippen t = (2m-1)T/2 veel groter is dan het vijfwaardig oog op de tijdstippen t = itff. De S/N verhouding is derhalve bij signaal detectie qp de tijdstippen t = (2m-1)T/2 dienovereenkomstig groter dan detectie qp de tijdstippen t = nfT.

Bovendien is de S/N verhouding bij detectie qp de tijdstippen 30 t = (2mKl)T/2 beter dan voor een TEM signaal.

Nog een ander voorbeeld toont het oogpatroon van het in figuur 10 weergegeven M5MSK signaal (Modified Gaus^anMinirrum Shift Keying) zoals door aanvraagster beschreven in de nog niet vóórgepubliceerde nederlandse octrooiaanvrage 8101611 voor het produkt 35 bandbreedte van een Gaussian filter maal bittijd BT = 0.19 en A(D = + 2T) =0.02 zijnde de buitenste tap coëfficiënten van het niet recursieve correctie filter. Hiervoor gelden dezelfde overwegingen als gegeven voor het OMSK gemoduleerde signaal.

8200943 EHN 10.292 14 ____ De in de figuren 3, 9 en 10 weergegeven oogpatronen tonen verder dat op de tijdstippen t - (2m-1)T/2 de driewaardige ogen niet optimaal open zijn.

Voor het vergroten van dit oogpatroon kan de op zich 5 bekende methode van het opnemen van een egalisatie filter na de frequentie discriminator in de ontvanger worden toegepast voor het verminderen van de intersymbool interferentie van het signaal op de aftasttijd-stippen (2mr1)T/2.

Een dergelijk egalisatie filter is echter moeilijk te 10 implementeren en voegt extra ruis aan het signaal toe.

Een optimaal driewaardig oog kan evenwel qp eenvoudige wijze verkregen worden met een Generalised Tamed Frequency Modulation voormudulatie filter in de zender. Onder een dergelijk filter wordt een transversaal filter met drie aftakkingen verstaan met een overdrachts-15 karakteristiek bepaald door: /T/2(ÖCAn_^ + \ + oc An+>J) waarbij 20t+/3 = 1, gevolgd door een Nyquist III fliter gerealiseerd met een Nyquist- I opgetild cosinus filter (raised cosine).

De weegfaktoren van het niet recursieve tweede orde digitale filt^moeten daarbij gelijk zijn aan β - 0.62 en het 20 Nyquist Ill/moet een afval parameter (roll off factor) r gelijk aan 0.36 hebben.'" - -

De inpulsresponsie van dat filter is in figuur 11 weergegeven.

Zoals deze figuur duidelijk toont is de waarde van de 25 inpulsresponsie voor t groter dan 3T/2 zeer klein, hetgeen een verwaarloosbare ongewenste interferentie geeft. Tevens toont deze figuur dat voor t = 3T/2 de waarde van de Inpulsresponsie nagenoeg gelijk is aan nul. Aan de hiervoor gebruikte benadering van de waarde van q, welke gelijk aan nul was gesteld, is door een dergelijk voormodulatie 30 filter ten volle voldaan.

Het met behulp van deze voormodulatie verkregen oogpatroon is in figuur 12 weergegeven. Uit deze figuur blijkt het optimale oogpatroon voor de aftasttijdstippen t = (2m-1)T/2 en de daaruit voortvloeiende optimale S/N verhouding ten opzichte van een signaaldetectie 35 cp de aftasttijdstippen t = ntT.

Behalve de hierboven genoemde methoden om het aantal foutief gedetecteerde signaalwaarden te verminderen is het ook mogelijk dat aantal te reduceren door gebruik te maken van de redundantie 8200943 . 4 -· EHN 10.292 15 -------van genoemde signalen. Een decoderingsmsthode die van deze redundantie .

gebruik maakt is de maximum waarschijnlijkheids decodering (Maximum-likehood decoding).

Een drie-niveau TEM signaal aan de uitgang van de 5 frequentie discriminator· 3 kan nauwkeurig worden benaderd door het symmetrische sonsignaal S' (t) van vier opeenvolgende inpulsresponsies van het cJIïM voormodulatie filter, waarvoor geldt dat S' (t - -Iff—) = ak-2 . g(t-(k-2)T) + ak_1 . g(t-(k-i)T) + ak g(t-kT) + 10 + ak+1 g(t-(k+1)T) (4) waarbij a^, en a^ binaire data bits zijn met = + 1 en k = 1, 2, 3, ...

Het signaal S' (t) wordt elk bitinterval af getast op de • * » 15 tijdstippen t = (2k-1)T/2. De op het k aftastmoment gegeven signaal-amplitude heeft de waarde s'k = \-2 g(3T/2) + ak-i g(T/2) + + ak+1 gëf-·) (5) 20 We kiezen de ongewenste intersymboolinterferentie gelijk aan nul door de invloed van g(t) voor t ^ (3T/2) te verwaarlozen, hetgeen door een egalisatiefilter of door de impulsresppnsie van het hiervoor beschreven specifieke GTFM voor modulatiefilter wordt benaderd en veronderstellen hier geen distorsie. Vergelijking (5) is dan te 25 schrijven als ^ = Vl + hfc (6) waarin en = + p en waarin p de grootte van de : " . j 30 ' ' iirpulsresponsie op de tijdstippen t « + T/2 is. Het in uit drukking (6) weergegeven signaal is een zuiver driewaardig signaal, welke door het in figuur 13 weergegeven signaal tralienetwerk kan worden gerepresenteerd. Hierin zijn de twee mogelijke s ignaal toes tanden aangegeven door +p , de knooppunten door een "punt” en de aftasttijd-35 stippen met de lopende parameter k aangeduid. Zoals deze figuur toont zijn er twee mogelijke signaalwegen naar en vanaf ieder knooppunt.

De lengte van de signaalwegen tussen opeenvolgende knooppunten is aangegeven met respectievelijk "-2p","0" en "+2p".Zo is de weglengte 8200943 PHN 10,292 16 ---tussen de toestand b^ - p en b^ = p gelijk aan "2 p", de weg- lengte tussen b^ = - p en = - p gelijk aan "-2 p" en de weg-lengte tussen = + p en b^ = + p gelijk aan "0”. Er kan warden aangetoond dat cm de waarschijnlijkheid van het foutief detecteren van 5 een bekend signaal in de' aanwezigheid van een Gaussian ruis te minimaliseren de natuurlijke logaritme van de maximale waarschijnlijk-heidsfunctie Γ _ ^-2 "] 2 V *iSk Sx ' “ "+7J (7) 10 i=0 moet worden geoptimaliseerd, zoals kan worden afgeleid uit hoofdstuk 6 van het boek "Signal Processing" van Mischa Schwartz and Leonard

Shaw, uitgegeven door McGraw-Hill.

— ds 15 Hierin = S + ni de i ontvangen signaalwaarde in J.

aanwezigheid van Gaussian ruis n., is S. de verwachtingswaarde van S.

1 1 _ _ X

gegeven door betrekking (6), zodat geldt S. = b._1 + b. waarin (8) i 1 i jL 2 . b. 1 en b. de verwachtingswaarden van b. - en b. zijn en is (j J·' I 1 X I X» een ruisterm.

20 Normering van vergelijking 7 door de signaalwaarde geeft · V (9) i=0

2P

25 De term^^- is gelijk aan S/N, terwijl de term tusen haken onafhankelijk is van het toegepaste signaal.

Voor optimalisering van (9) wordt deze in twee sommen opgesplitst en wordt tevens vergelijking (8) gesubstitueerd. , fj- r 7 ë '2 - r F ê 2Ί \ \ x.S. S. X x.S. S. / 3o 1=(1^), -^ 2. · ¥-J+ΣΙ^ J r i i=0 i=n+1 \ ΓΧΑ-1 + bj> _ Vl +\>21 ( 0-2 / L 2p 4 p 35 i—~ 1=0 t^iyiük^ . (Vi* siL2 ]! (10) er2 Z_L 2p «p J 1 ' I i=n+1 y 8200943 EHN 10.292 17 ---------- Omdat in de eerste son van deze vergelijking de satmatie van i=0 tot en met i=n de termen R bevat van de tot cp een bepaald moment ontvangen signalen, vereist vergelijking (10) optimalisatie tot dat bepaalde narent door sequentiële optimalisatie van deze 5 eerste son.

Het signaal-tralienetwerk van vergelijking (10) is in figuur 14 weergegeven. De waarde van de signaalweg komt overeen net de bijdrage van die signaalweg tot de eerste som in vergelijking (10), zoals in onderstaande tabel is weergegeven.

10

Tabel

Signaalweg Bijdrage aan de eerste knooppunt b. knooppunt b. .. som van verslijking (10) x i-Ki 15 P P "xi+1 -p" -p -p ',""xi+1 “P" P - P "0"

- P P IIQII

20

Optimalisatie van vergelijking (10) wordt verkregen door die weg te kiezen die naar een knooppunt k leidt, welke de maximale bijdrage levert aan de eerste son van vergelijking (10).

25 Definiëren we de beste weg die leidt naar het knooppunt b. = p als de weg ( i=0

30 J

en de beste weg die leidt naar het knooppunt = - /3 als fr r x.s. s.2 ij

Yfe = ^: )2J--%r] (12) 35 I i=0 dan zijn er op elk narent vier mogelijke wegen die leiden van knooppunt i=k naar knooppunt i=k+1. Deze wegen zijn in de figuren 15a en 15b 8200943 H3N 10.292 18 — weergegeven. ____

Zoals uit figuur 15a blijkt, worden de meest waarschijnlijke wegen die naar het knooppunt = p leiden, gegeven door 3 (Yk+xk+l~p -P (13.1)

Ykf1 =IIBX· _ / Yk + 0 vanaf b^. =-p (13.2) en uit fig. 15b blijkt dat de meest waarschijnlijke wegen naar het 10 knooppunt. b^+1 = -p gegeven warden door

Yk + 0 vanaf b^. = p (14.1) Y“+1 = max.· ^

Yk “ ^k+i - P \ = -p (14.2)

15 L

De beste weg, welke aan de eerste son van formule (10) bijdraagt is derhalve gegeven door het maximum van Yk+^ en Y^ geschreven als: 20 \ = Y++1, γ-+1 I (15)

Nu volgt: uit (13) voor een weg van b^ = p naar b^+1 = p dat ^ + ¾ -P>\ of 25 4 - \ * - p 06) dus gelijk aan een positief getal ü. en voor een weg van = - p naar t^+1 = p dat 30

Yk - Yk +xk+1 - P (17) en uit (14) voor een weg van = - p naar = - p dat 36 Yk · Yk +Xk+1 + P <0 (18)

dus gelijk aan een negatief getal V

8200943 < HM 10.292 19 ________en voor een weg van _ ^. = p naar ^.+1 = -p , dat s Yk * Yk + \+1 + P>° <19>

Aan de vergelijkingen (16) tot en net (19) kan niet tegelijkertijd warden voldaan.

We onderscheiden drie mogelijkheden: 10 1* Als vergelijking (16) waar is, is ook vergelijking (19) waar ornaat p een positief getal is. Dit betekent dat = + p leidt naar = p en dat £>k = + p leidt naar = - p

Omgekeerd betekent dit dat als aan de vergelijkingen (16) en (19) wordt voldaan de meest-waarschijnlijke verwachtingswaarde de van het k uitgezonden databit gelijk is aan b^ = p.

20 Dus als y£ - Y^. + χ^+ι - p^Q dus een waarde U heeft, dan geldt volgens (13-1) resp. (14-1) dat

Yk+1 “ Yk + \+i - p — + 25 = Y^ zodat een grootheid Z gedefinieerd als - Y^ gelijk is aan Z = x^+1 - p (20) II. Als vergelijking (18) waar is, dan is ook vergelijking 30 (17) waar, omdat p een positief getal is.

Dit betékent dat b^. = - p leidt naar b^ = + Ρ en

1¾. = - P leidt naar I^+q = - P

35 de de meest waarschijnlijke verwachtingswaarde van het k uitgezonden bit gelijk is aan = - p.

8200943 ΪΉΝ 10.292 20 ____De noodzakelijke conditie hiervoor is dar \ - Yk + *k+1 + p ^Q' 5 dus een waarde V heeft, dan volgt uit (13-2) respectievelijk (14-2) dat

Yk+1 Yk «

,0 i+1 " \ \+i · P

Z = +\+1 + P (21) III. Noch vergelijking (16) noch vergelijking (18) is waar.

is Dan moet dus vergelijking (17) en vergelijking (19) waar zijn.

Dit betekent dat = p leidt naar = - p en \ - “ P leidt naar b^+1 = p 20

In dit geval kan geen duidelijke maximaal waarschijnlijke verwachtings-waarde van het kde element b^ bepaald worden.

Volgens (13-2) en (14-1) geldt dan dat 25 Cl \

Yk+1 = Yk Z = -(Yk ' Yk> (22) 30 Samengevat geldt dus volgens;de vergelijkingen (16), (18), (20), (21) en (22) dat r XJcf1 -p voor U^ 0 en 0

Yk+1 " YkH =2 = 1 + P voor U< 0 en V< 0 (23) 35 , / ~(ï£ “ Yk) voor U< 0 en V^0

Een op deze vergelijkingen gebaseerde maximale waarschijnlijkheids-.detector is in fig. 16 weergegeven. Het door de f requentiediscriminator 8200943 * -9 a ESN 10.292 21 _____3 aan uitgang 4 af gegeven signaal wordt aan een analoog-digitaal -...........

omzetter 17 afgegeven. Deze converter zet analoge ingangssignalen cm in bijvoorbeeld zes bits digitale signalen.

cis

Zo wordt het op het (k+1) tijdstip ontvangen signaal omgezet in het 5 digitale signaal x^. Dit. signaal wordt zowel aan een eerste optel-inrichting 18 als aan een tweede optelinrichting 19 toegevoerd waaraan tevens een van een inrichting 120 afkomstig digitaal signaal met een bepaalde waarde p aan wordt toegevoerd. In de optelinrichting 18 wordt door optelling van het negatieve getal - p bij het ontvangen 10 signaal het verschilsignaal Z - x^ - p bepaald, zoals weergegeven door vergelijking (20), welk signaal aan een derde optelinrichting 20 wordt toegevoerd.

Evenzo wordt in optelinrichting 19 het somsignaal Z - + p bepaald, zoals gegeven door vergelijking (21), welk 15 signaal aan een vierde optelinrichting 21 wordt toegevoerd.

Op de optelinrichtingen 20 en 21 is tevens een eerste register 22 aangesloten waarin op het moment van de ontvangst van

(5.6 M

het (k+1) bitsignaal het signaal -Z = Yk - is opgeslagen, zoals gegeven door vergelijking (22).

20 In de optelinrichting 20 wordt door optelling van de + — ingangssignalen het signaal Yfc - Y^ + x^ - p samengesteld, voor het verkrijgen van het door vergelijking (16) gegeven signaal U.

Evenzo wordt in de optelinrichting 21 door optelling het signaal 4- — Y^ - Yk + x^-j + P samengesteld, voor het verkrijgen van het in 25 vergelijking (18) gegeven signaal V. Op uitgangen 23 en 24 van de optelinrichtingen 20 en 21 is een logische schakeling 25 aangesloten.

Deze logische schakeling bepaalt op nog nader te beschrijven wijze uit de waarden van de op de uitgangen 23 en 24 optredende signalen ü en V welke van de in vergelijking (23) gegeven condities momentaan qp-30 treden.

De detectie-inrichting bevat een dries tanden schakelaar 27, welke door de logische schakeling 25 via een eerste stuurgeleider 26 wordt bestuurd.

Indien de logische schakeling 25 detecteert dat U^0 en 35 V>;0 dan wordt via stuurgeleider 26 schakelaar 27 in stand I gezet.

In deze stand wordt in overeenstemming met de in vergelijking (23) gegeven condities als nieuw signaal Z het op ingangsklem 28 optredende signaal x^ - p via ingang 32 in het register 22 ingeschreven.

8200943 EHN 10.292 22 _________ Detecteert de logische schakeling 25 evenwel dat .........

ü < 0 en V<O dan wordt via stuurgeleider 26 schakelaar 27 in stand II gezet. In deze stand wordt in overeenstemming met de in vergelijking (23) gegeven condities als nieuw signaal Z het. op ingangsklem 29 op-5 tredende signaal x^ + p via ingang 32 in het register 22 ingeschreven.

Detecteert de logische schakeling 24 echter dat U<0 en V<0 dan wordt via stuurgeleider 26 schakelaar 27 in stand III gezet. Op ingang 30 van schakelaar 27 staat het met min één in de 10 signaalinverterende inrichting 31 vermenigvuldigd uitgangssignaal op uitgang 43 van register 22. Overeenkomstig vergelijking (23) wordt derhalve het op ingang 30 aanwezige signaal -(Y^ - YjJ in het register 22 ingeschreven. Daarna kan het volgende ontvangen ingangssignaal xk+2 worden verwerkt enz.

15 De detectie-inrichting 5 bevat verder een data-decodeer- inrichting 48, welke twee schuifregisters 34 en 35 bevat, waarbij aan ingang 36 van het eerste schuifregister 34 continu een logsich signaal met waarde "1" wordt aangeboden en aan ingang 37 van het tweede schuif-register 35 continu een logisch signaal met waarde "0” wordt aange-20 boden.

Om de inhoud van register 34 over te brengen naar register 35 is de logische schakeling 25 via een tweede stuurgeleider 33 verbonden met een stuuringang 38 van schuifregister 34 en is schuif-register 34 via geleider 40 met schuifregister 35 verbonden. Evenzo 25 is voor het overbrengen van de inhoud van register 35 naar register 34 de logische schakeling 25 via tweede stuurgeleider 33 op een stuuringang 39 van schuifregister 35 aangesloten, en is schuifregister 35 via geleider 40 met schuifregister 34 verbonden.

De uitgangen 43 en 44 van de schuifregisters 34 en 35 30 zijn qp een tweestandenschakelaar 42 aangesloten, welke door de logische schakeling 25 via een derde stuurgeleider 45 wordt bestuurd.

De uitgang 46 van deze tweestandenschakelaar 42 is qp een uitgangs-register 47, welke twee trappen bevat, aangesloten. Aancfeuitgang 20 kan het gedecodeerde datasignaal worden afgenomen.

35 De werking is als volgt:

Indien de logische schakeling 25 detecteert dat U^0 en V^.0 dan is de meest waarschijnlijke verwachtingswaarde van het k ontvangen databit gelijk aan = p zoals hiervoor onder mogelijkheid I uitvoerig 8200943 ESN 10.292 23 -------is toegelicht. De logische schakeling 25 geeft via stuurgeleider 33_____ en stnurklem 38 opdracht, aan register 34. de inhoud van dit register via geleider 40 aan register 35 toe te voeren, welke deze inhoud ovemeemt. De inhoud van register 34, waarbij in de vorige bittijd 5 een logische waarde "1" was geschreven, wordt derhalve als waar bevestigd en in beide registers opgencmen.

Daarna wordt de inhoud van beide registers één plaats opgeschoven, waarbij in het eerste element van register 34 de verwachtingswaarde "1" wordt ingeschreven en in het eerste element van register 35 de ver-10 wachtingswaarde "0". Tevens wordt via stuurgeleider 45 de schakelaar 42 in stand I gezet, waarbij de signaalinhoud van het laatste element van register 34 via ingangsklem 46 in het register 47 wordt ingeschreven en waarbij de inhoud van dit register een plaats wordt opgeschoven.

Indien de logische schakeling 25 detecteert dat U<0 en V<0 dan 15 is de meest waarschijnlijke verwachtingswaarde van het k ontvangen databit gelijk aan b^ = - p zoals eerder onder mogelijkheid II uitvoerig is toegelicht. De logische schakeling geeft via stuurgeleider 33 ai stuur klem 39 opdracht aan register 35 de inhoud van dit register via geleider 41 aan‘register 34 toe te voeren welke deze inhoud over-20 neemt. De inhoud van register 35, waarbij in de vorige bittijd een logische waarde "O" was ingeschreven wordt derhalve als waar bevestigd en in beide registers opgencmen. Daarna wordt de inhoud van beide schuifregisters één plaats opgeschoven, waarbij in het eerste element van register 34 de verwachtingswaarde "1" en in het eerste 25 element van register 35 de verwachtingswaarde "0" wordt ingeschreven.

Via stuurgeleider 45 wordt verder de schakelaar 42 in stand II gezet, :·. waarbij de signaalinhoud van het laatste element van register 35 via ingangsklem 46 in het uitgangsregister 47 wordt ingeschreven, waarbij de inhoud van dit register één plaats wordt opgeschoven.

30 Wordt door de logische schakeling 25 gedetecteerd dat

U<0 en V^0 dan is het volgens de eerder beschreven mogelijkheid III

niet mogelijk een duidelijke maximaal waarschijnlijke verwachtingswaarde de van het k element b^ te bepalen. Overeenkomstig de aldaar ‘beschreven vergelijkingen geeft de logische schakeling 25 via stuurgeleider 33 35 zowel via stuurklem 38 als via stnurklem 39 aan beide registers 34 en 35 opdracht hun inhouden via de geleiders 40 respectievelijk 41 aan de andere toe te voeren, welke deze inhouden ovememen. De inhouden van de registers zijn dan verwisseld. Dit betekent dat beide mogelijk- 8200943 .1 « EHN 10.292 24 __heden als waar warden verondersteld. Vervolgens worden de inhouden van beide registers een plaats verschoven en wordt als meest waarschijnlijke verwachtingswaarde in register 34 een waarde "1" ingeschreven en in register 35 een waarde "0". De beslissing welke ver-g wachtingswaarde juist was, wordt dus een bittijd verschoven. Qn te bepalen welke van de twee registers moet worden uitgelezen wordt door de logische schakeling 25 bepaald of Z = Yk+^ - Y^+1 ^ 0 danwel <^0 is.

Daar deze waarde nadat de schakelaar 27 in stand II is 10 gezet is opgeslagen in register 22 is de uitgang van 43 van dit register ook op de logische schakeling 25 aangesloten.

Is de waarde van Z groter of gelijk aan nul dan zet de logische schakeling via stuurgeleider 45 de schakelaar 42 in stand I. De signaalinhoud van het laatste element van register 34 wordt dan 15 via ingangsklem 46 in het register 47 geschreven, waarbij de reeds aanwezige inhoud een eenheid wordt doorgeschoven.

Is de waarde van Z echter kleiner dan nul dan zet de logische schakeling 25 via stuurgeleider 45 de schakelaar 42 in stand II. De signaalinhoud van het laatste element van register 35 wordt 20 dan via ingangsklem 46 in het register 47 geschreven, waarbij de reeds aanwezige inhoud een eenheid wordt doorgeschoven.

Dit decoderingsproces wordt iedere bittijd herhaald.

Het aldus gedecodeerde datasignaal kan van uitgangsklem 10 worden af genoten.

25 De beschreven maximale waarschijnlijkheidsdetector 48 is toepasbaar voor in de zender niet differentieel gecodeerde data.

Voor differentieeel gecodeerde data moet dan een differentiële decodeer inrichting op de maximale waar schi j nli j kheidsdetector 48 worden aangesloten. Deze moet zo worden ingericht dat 30 b^ = "1" als dQ = d1 en \ = "O" als dQ φ d1

Een logische schakeling 25 en daarop aangesloten elektronische 35 schakelaars 27 en 42 is in figuur 17 weergegeven.

De op de uitgangsklemmen 23, 24 en 43 aanwezige signalen U, V en Z worden aan niveau-detectoren 48, 49 en 50 toegevoerd, welke .. . bepalen of de daaraan toegevoerde signalen ü, Ven Z groter of gelijk 8200943 ' I — EHN 10,292 25 ___aan nul zijn of kleiner dan nul zijn. Zijn de signalen ür V en z __________ groter of gelijk aan nul dan geven deze niveau-detectoren de logische signaalwaarden "1" af, anders de logische signaalwaarde "0". Uit deze signalen worden door de EN-poortschakelingen 52, 52 en 53 de stuur-5 signalen afgeleid voor schakelaar 27. Zo zal als ü^O en V) 0 het signaal op uitgang 26-1 hoog zijn. Als U<0 en V< 0 het signaal qp uitgang 26-2 hoog zijn en als U<0 en V)0 het. signaal op uitgang 26-3 hoog zijn. De schakelaar 27 bevat drie EN-poortschakelingen 54, 55 en 56 .waarvan eerste ingangen aangesloten zijn qp de uitgangen 26-1, 10 26-2 en 26-3 en waarvan tweede ingangen aangesloten zijn op de aan- sluitklenmen 28, 29 en 30. De uitgangen van de EN-poortschakeling 54, 55 en 56 zijn via een QF-poortschakeling 57 aangesloten op ingangsklem 32 van register 22. Derhalve wordt aan deze ingangsklem 32 dat signaal van de aansluitklenmen 28, 29 en 30 toegevoerd waarvan het signaal 15 van de overeenkomstige uitgang 26-1, 26-2 of 26-3 hoog is, in overeenstemming met de hiervoor beschreven werking van logische schakeling 25 en schakelaar 27.

Uit het door niveau-detector 48 afgegeven signaal wordt net behulp van een OF-poortschakeling 60 een hoog signaal aan aansluit-20 klem 45-1 afgegeven als U^O en wordt uit de door de niveau-detectoren 48, 49 en 50 af gegeven signalen via een EN-poortschakeling 58 en OF- ‘ ----. .... poortschakeling 60 een hoog signaal aan 45-1 afgegeven als Z>0, ü<0 en V>0.

Evenzo wordt via een OF-poortschakeling 61, een hoog 25 signaal aan aansluitklem 45-2 af gegeven als V< 0 en wordt via een EN-poortschakeling 59 en OF-poortschakeling 61 een hoog signaal aan 45-2 afgegeven als Z<0, U<0 en V>0.

De schakelaar 42 bevat twee EN-poortschakelingen 62 en 63 waarvan eerste ingangen aangesloten zijn qp de aansluitkleirnen 30 45-1 en 45-2 en waarvan tweede ingangsklemmen zijn aangesloten op de uitgangskleirmen 43 en 44. De uitgangen van de EN-poortschakelingen 26 en 63 zijn via een QF-poortschakeling 64 qp de ingangsklem 46 van register 47 aangesloten. Derhalve wordt aan deze ingangsklem 46 dat signaal van de aansluitklenmen 43 en 44 toegevoerd waarvan het 35 signaal qp de overeenkomstige uitgang 45-1 of 45-2 hoog is, in overeenstemming met de hiervoor beschreven werking van de logische schakeling 25 en schakelaar 42.

Cp de uitgangen van de EN-poortschakelingen 51 en 53 8200943 EHN 10.292 26 _____is een OF-poortschakeling 65 aangesloten voor het aan stuurklem 38 ... _.

toevoeren van een hoog'stuursignaal als of U^-0 en V).0 of als U<0 en v} 0 en is qp de EN-poortschakelingen 52 en 53 een OF-poortschakeling 66 aangesloten voor het aanistuurklem 39 toevoeren van een hoog stuur-5, signaal als of V< 0 en U<0 of als U< 0 en V>0, overeenkomstig de als voor hierboven vermelde stuursignalen voor het overschrijven en ver- / wisselen van de inhouden van de schuifregisters 34 en 35 is vereist.

Gezien het digitale karakter van het uitvoeringsvoorbeeld van de in figuur 16 weergegeven maximale waarschijnlijkheids detector 10 is het ook mogelijk deze met behulp van een ^u-processor te realiseren.

De verbetering van de driewaardige signaaldetectie van een TEM gemoduleerd signaal verkregen met behulp van de in figuur 16 beschreven maximum, waarschijnlijkheidsdetectieschakeling terr.opzich.te van de in figuur 5 beschreven dteectieschakeling welke "bit voor bit" 15 detecteert kan uit figuur 18 warden afgelezen.

In deze figuur is de bit foutwaarschijnlijkheid uitgezet als functie van de signaalruisverhouding S/N met een bandbreedte gelijk aan f^ waarbij de maximale waarschijnlijkheidsdetectie door kronme c) wordt weergegeven en de "bit-voor-bit" detectie door 20 kromme d). Deze figuur toont .'.dat bij een ongeveer twee dB in signaal-ruisverhouding slechter ingangssignaal voor de maximale waarschijnlijkheidsdetectie ten opzichte van de "bit-voor-bit" detectie dezelfde foutwaarschijnlijkheid wordt verkregen, waaruit de voorkeur voor een van een dergelijke detectiemethode voorziene ontvanger blijkt.

25 30 35 8200943

Claims (7)

1. 2. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat de- detectie-inrichting een filter bevat aange- 10 sloten op de freguentiediscriminator, een net het filter gekoppelde niveaudetector en een qp de niveaudetector aangesloten decodeerinrichting.
2. 3. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt, dat het filter een egalisatiefilter is.
3. 4. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 2, daardoor 15 gekenmerkt dat het filter eenlaagdoorlaatfilter is.
4. 5. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de niveaudetector via een dubbelzijdige gelijkricht-schakeling op het filter is aangesloten, de niveaudetector een enkel detectieniveau heeften de decodeerinrichting een pulsgenerator is.
5. 6. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 2, bevattende een kldkpulsregeneratar daardoor gekenmerkt /'dat de klokpulsregenerator gekoppeld is met de uitgang van de freguentiediscriminator voor het uit het door de freguentiediscriminator afgegeven signaal opwekken van een geregenereerd klók signaal en is aangesloten qp de niveaudetector en 25 de decodeerinrichting voor het op de tijdstippen t = (2m - 1) .T/2 aftasten van het gefilterde signaal, waarbij T de bittijd is en m gelijk is aan 1, 2, ... etc.
6. 7. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 5, bevattende een klokpulsregenerator, daardoor gekenmerkt, dat de klokpuls-regenerator 30 een banddoorlaatfilter; bevat aangesloten op de dubbelzijdige gelijk-richtschakeling en een qp het banddoorlaatf ilter aangesloten faselus en waarbij de faselus is aangesloten op de niveaudetector en de decodeerinrichting voor het op de tijdstippen t = (2m - 1) .T/2 aftasten van het gelijkgerichte signaal, waarbij T de bittijd is en m gelijk is aan 35 1f 2, 3, .... etc.
7. 8. Een niet-coherente ontvanger volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de detectie-inrichting een qp de freguentiediscriminator aangesloten analoog-digitaal omzetter bevat, een eerste optelimrichting 8200943 V ΕΗΝ 10.292 28 Λ k -------aangesloten qp de analoog-digitaal omzetter bevat voor het bij elke ...... door deze omzetter afgegeven digitale signaal optellen van een negatief getal met een bepaalde waarde, een tweede qptelinrichting aangesloten qp de analoog-digitaalcmzetter bevat voor het bij elk door deze am-5 zetter afgegeven digitale’ signaal optellen van een positief getal met een waarde gelijk, aan de absolute waarde van het bepaalde negatieve getal, een dries tanden schakelaar bevat, waarvan de schakelarm op een eerste register is aangesloten, een eerste contact aangesloten is op de eerste qptelinrichting, een tweede contact aangesloten is qp de tweede 10 qptelinrichting en waarvan het derde contact de uitgang van het eerste register via een signaal inverterende inrichting is aangesloten, een derde qptelinrichting aangesloten cp de eerste optelinrichting en qp het eerste register bevat voor het optellen van de door deze inrichtingen afgegeven signalen, een vierde qptelinrichting ' bevat aangesloten op de tweede 15 qptelinrichting en het eerste register voor het optellen van de door deze inrichtingen af gegeven signalen, een op het eerste register en op de derde en vierde qptelinrichting. aangesloten logische schakeling bevat welke via een eerste stuurgeleider op de driestandenschakelaar is aangesloten voor het doorverbinden van het eerste contact met het eerste 20 register indien de door de derde en vierde optelinrichtingen afgegeven signalen groter..of gelijk zijn aan nul, voor het doorverbinden van het tweede contact met het eerste register indien de door de derde en vierde optelinrichting afgegeven signalen kleiner zijn dan nul, en voor het doorverbinden van het derde contact met het eerste register indien 25 het door de derde optelinrichting afgegeven signaal kleiner is dan nul en tevens het door de vierde qptelinrichting afgegeven signaal groter of gelijk is aan nul en dat de detectie-inrichting voorzien is van een decodeer inrichting bevattende een eerste en een twee schuifregister waarbij aan de eerste trap van het eerste schuifregister continu een 30 logisch signaal "1" wordt toegevoerd en waarbij aan de eerste trap van het tweede schuifregister continu een logisch signaal "0" wordt toegevoerd, de overeenkomstige trappen van beide schuif registers op elkaar zijn aangesloten en de logische schakeling met een stuurgeleider qp stuurklenmen van de schuifregisters zijn. aangesloten voor het ander 35 bestuur van aan deze stuurklemmen toegevoerde signalen ovemerren van de signaalinhoud van één van de schuifregisters in het andere schuifregister, een tweestandenschakelaar bevat,waarvan een eerste contact op de uitgang van het eerste schuifregister is aangesloten en het 8200943 EHN 10.292 29 * V f ! *> f * tweede contact qp de uitgang van het tweede schuif register is aange- ............. sloten en waarvan de schakelarm op een. uitgangsregister is aangesloten, de logische schakeling is via een derde stuurgeleider cp de tweestanden-schakelaar aangesloten voor het doorverbinden van de uitgang van het 5 tweede schuifregister met· het uitgangsregister indien het uitgangssignaal van de derde cptelinrichting groter of gelijk is aan nul en indien het. uitgangssignaal van het eerste register groter of gelijk is aan nul en tevens het uitgangssignaal van de derde optelinrichting kleiner is dan nul en het uitgangssignaal van de vierde optelinrichting 10 groter is dan nul en voor het doorverbinden van de uitgang van het derde schuifregister met het uitgangsregister indien het uitgangssignaal van de vierde optelinrichting kleiner is dan nul en indien het uitgangssignaal van het eerste register kleiner is dan nul en tevens het uitgangssignaal van de derde optelinrichting kleiner is dan nul en het 15 uitgangssignaal van de vierde optelinrichting groter is dan nul. 20 25 30 35 8200943