DE2033863C

DE2033863C - Process for clock pulse generation from an incoming differential multi-phase modulated carrier wave

Info

Publication number: DE2033863C
Authority: DE
Inventors: Walter Herbert Erwin Bandhagen Widl (Schweden)
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Publication date: 1972-12-07

Description

der die Phasenlage in bestimmten Intervallen geändert geführt wird.which the phase position is changed at certain intervals.

wird und bei der die Größe eines Phasensprunges einen Dieses Ziel der Erfindung wird mit einem Verfahren Informationsinhalt bestimmt. zur Taktpulserzeugung erreicht, das dadurch gekenn-Bei der übertragung von Binärinformationen über 35 zeichnet ist, daß die Trägerwelle dem Eingang einer Telephonleitungen wird eine im allgemeinen phasen- Verzögerungsschaltung, deren Verzögerung etwa gleich modulierte Trägerwelle bei Übertragungsgeschwindig- der Hälfte des genannten Intervalls ist, und dem ersten keiten verwendet, die größer als 1200 Bits pro Sekunde Eingang einer Phasenvergleichsschaltung zugeleitet sind. In diesem Zusammenhang ist der einfachste Fall, wird, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der daß die übertragene Trägerwelle zwei verschiedene 40 Verzögerungsschaltung verbunden ist, wodurch zu Phasenlagen annehmen kann, die um 180° gegen- Beginn jedes Intervalls der Ausgangssignalwert der einander phasenverschoben sind, wobei jede der Phasenvergleichsschaltung geändert wird, und daß beiden Phasenlagen selbst die beiden binären Zustände die Taktimpulse am Ausgang einer Differenzierschalkennzeichnet oder die Phasenänderung den Informa- tung erhalten werden, deren Eingang an den Ausgang tionsinhalt bestimmt, z. B. in der Art, daß eine 45 der Vergleichsschaltung angeschlossen ist.
beibehaltene Phasenlage einer Null und eine Phasen- Die Erfindung wird genauer unter Bezugnahme auf änderung einer Eins entspricht, eine sogenannte die Zeichnung beschrieben, die ein Blockdiagramm differentielle Phasenmodulation. Bei einer solchen eines an sich bekannten Empfängers zur Demodulation Übertragung arbeiten Sender und Empfänger bit- eines differentiell vierphasenmodulierten Signals und synchron, und aus diesem Grund, um eine richtige 50 eines Bitzeitgenerators zeigt, der gemäß der Erfindung Decodierung zu erhalten, muß man eine Information mit dem Empfänger verbunden ist.
über den Zeitpunkt erhalten, zu dem mit dem Senden In der Zeichnung kennzeichnet S₀ den Eingang eines eines neuen Signalelementes begonnen wird, so daß Datenempfängers DR zur Demodulation und Decobeim Empfang des Signalelementes der Decoder des dierung von differentiell vierphasenmodulierten Signa-Empfängers in der Mitte einer Zeitperiode abgetastet 55 Ien. Dieser Eingang ist mit dem einen Eingang von werden kann. Bei dem oben beschriebenen Zwei- zwei Produktmodulatoren Pi bzw. Pl und mit dem Phasen-Verfahren wird dies auf die einfachste Weise ersten von zwei in Reihe geschalteten Verzögerungsso erreicht, daß die Polaritätsänderungen des demo- elementen Dl und Dl verbunden, die jeweils eine dulierten Signals die Phasenlage eines Oszillators Verzögerung aufweisen, welche der halben Signalsteuern, von dem das Abtastsignal erhalten werden 60 elementlänge entspricht, d. h. der Länge entsprechend kann. Dafür ist jedoch erforderlich, daß die Zeichen- der Dauer des Signals für die Zwei-Bit-Kombination, änderungen oft genug auftreten, d. h., die übertragene Der Ausgang des Elementes Dl ist mit dem anderen Information darf nicht z. B. aus einer großen Anzahl Eingang des Produktmodulators Pl über einen Phasenvon Nullen in einer Folge bestehen. Eine solche schieber PSl, der die Phase um 45° verschiebt, und Einschränkung bringt jedoch keinen sehr wesentlichen 65 mit dem anderen Eingang des Produktmodulators Pl Nachteil. über einen Phasenschieber PSl verbunden, der die Um die Übertragungsgeschwindigkeit über die Phase um —45° verschiebt. Die beiden Ausgänge der hinaus zu erhöhen, die mit der oben beschriebenen Produktmodulatoren sind mit den Eingängen Bl bzw.This aim of the invention is determined with a method of information content. achieved for clock pulse generation, which is characterized by the fact that the carrier wave at the input of a telephone line is a generally phase delay circuit, the delay of which is approximately equally modulated carrier wave at transmission speed half of the interval mentioned, and when binary information is transmitted over 35 the first used, which are greater than 1200 bits per second input to a phase comparison circuit. In this context, the simplest case is, whose second input is connected to the output of that the transmitted carrier wave is connected to two different delay circuits, which can assume phase positions that are phase shifted by 180 ° towards the beginning of each interval, the output signal value of each other, each of the phase comparison circuit is changed, and that both phase positions themselves the two binary states, the clock pulses at the output of a differentiating circuit or the phase change is received in the information whose input to the output determines tion content, z. B. in the way that a 45 of the comparison circuit is connected.
retained phase position of a zero and a phase position The invention is described in more detail with reference to changing a one corresponds to a so-called drawing, which is a block diagram of differential phase modulation. In such a known per se receiver for demodulation transmission, the transmitter and receiver work bit- a differentially four-phase modulated signal and synchronously, and for this reason, in order to obtain a correct 50 of a bit time generator that decodes according to the invention, one must have information with connected to the recipient.
obtained about the point in time at which the transmission is started in the drawing, S ₀ denotes the input of a new signal element, so that data receiver DR for demodulation and deco when receiving the signal element of the decoder of the dation of differentially four-phase modulated signal receivers in the middle of a Time period sampled 55 Ien. This entrance is with which one entrance can be. With the two product modulators Pi or Pl described above and with the phase method, this is achieved in the simplest way, the first of two series-connected delays, so that the polarity changes of the demo elements Dl and Dl are connected, each of which is a modulated signal the phase position of an oscillator have a delay which corresponds to half the signal control from which the scanning signal is received 60 element length, ie can correspond to the length. However, this is necessary that the drawing of the duration of the signal for the two-bit combination, often enough changes occur, ie, the transmitted The output of the element Dl is connected to the other information may not z. B. consist of a large number of inputs of the product modulator P1 over a phase of zeros in a sequence. However, such a slide PSl, which shifts the phase by 45 °, and restriction does not bring a very significant disadvantage with the other input of the product modulator P1. Connected via a phase shifter PSl, which shifts the transmission speed by -45 ° over the phase. The two outputs of the addition, those with the product modulators described above are to be connected to the inputs Bl and

52 eines Decoders Dec über je ein Tiefpaßfilter Fl bzw. Fl verbunden, wobei der Ausgang des Decoders Dec den Datenausgang U_D des Empfängers bildet, an welchem Signale entsprechend den empfangenen Binärzeichen erhalten werden.52 of a decoder Dec are connected via a low-pass filter Fl or Fl , the output of the decoder Dec forming the data output U _{D of} the receiver at which signals corresponding to the binary characters received are obtained.

Die Funktion des bis jetzt beschriebenen Empfängers wird auf einfache Weise an Hand einer Ausführungsform erklärt. Es wird angenommen, daß die Binärzeichen gemäß dem folgenden Code übertragen werden:The function of the receiver described so far is explained in a simple manner using an embodiment. It is assumed that the binary characters be transmitted according to the following code:

Die Bit-Kombination 00 entspricht einer Phasenverschiebung um 0°.The bit combination 00 corresponds to a phase shift of 0 °.

Die Bit-Kombination 01 entspricht einer Phasenverschiebung um 90°.The bit combination 01 corresponds to a phase shift of 90 °.

Die Bit-Kombination 11 entspricht einer Phasenverschiebung um 180°.The bit combination 11 corresponds to a phase shift by 180 °.

Die Bit-Kombination 10 entspricht einer Phasenverschiebung um —90°.The bit combination 10 corresponds to a phase shift by -90 °.

In den beiden Produktmodulatoren Pl und Pl wird das tatsächliche Eingangssignal mit dem vorangegangenen Eingangssignal M multipliziert, welches um 45° bzw. —45° phasenverschoben wurde. Damit werden die folgenden Ausdrücke für die Ausgangssignale der Modulatoren erhalten:In the two product modulators P1 and P1 , the actual input signal is multiplied by the previous input signal M , which has been phase-shifted by 45 ° or -45 °. This gives the following expressions for the output signals of the modulators:

Pl: sin (ω/ f n- — + m —Jsin (ω/ + n · — + — J, \ 2 2/ \ 2 4/ Pl: sin (ω / f n- - + m —Jsin (ω / + n - + - J, \ 2 2 / \ 2 4 /

Pl: sin (ωί + η · \- m —|sin Itot + η · Pl: sin (ωί + η \ - m - | sin Itot + η

I 2 2) \ I 2 2) \ 2 4)·2 4)

wobei / die Zeit, ω die Winkelfrequenz der Träger- Kombination empfangen wurde. Wenn die Multi-where / the time, ω the angular frequency of the carrier combination was received. When the multi

frequenz, η die Phasenlage des vorangegangenen plikation in beiden oben angegebenen Ausdrückenfrequency, η the phase position of the previous plication in both of the above expressions

hingangssignals und m die Phasenverschiebung des 25 durchgeführt wird, wird das folgende Ergebnisinput signal and m the phase shift of the 25 is performed, the following result will be

aktuellen Signals in bezug auf das vorangegangene erhalten: Signal kennzeichnen, d. h., m zeigt an, welche Bit-received current signal in relation to the previous one: Identify signal, i.e., m indicates which bit

Pl:Pl:

coscos

im ~ — — j — cos|2ωί + η · η + m 1 ί , im ~ - - j - cos | 2ωί + η η + m 1 ί,

\ 2 4) \ 2 4) \\ 2 4/12 4/1

Iw - + —j — cos|2ω/ f η · π + m ~ '' I ■Iw - + - j - cos | 2ω / f η · π + m ~ '' I ■

In diesen Ausdrücken wird das zweite Glied mit der hohen Frequenz von den Filtern Fl bzw. Fl abgeschnitten, und Signale mit der folgenden Polarität werden an den Eingängen Al und Bl erhalten:In these expressions, the second link with the high frequency is cut off by the filters Fl and Fl , respectively, and signals with the following polarity are obtained at the inputs Al and Bl :

Bl BlBl Bl

0 (entspricht der Bit-Kombination 00)0 (corresponds to the bit combination 00)

1 (entspricht der Bit-Kombination 01)1 (corresponds to the bit combination 01)

2 (entspricht der Bit-Kombination 11) —1 (entspricht der Bit-Kombination 10)2 (corresponds to the bit combination 11) -1 (corresponds to the bit combination 10)

Demnach bewirkt jede Bit-Kombination eine bestimmte Eingangssignal-Polaritätskombination am Decoder Dec, der im Prinzip nur eine abwechselnde Verbindung der Eingänge mit dem Ausgang Ud durchzuführen braucht. Um die am Ausgang des Decoders erhaltenen Signale im richtigen Moment auszulesen d. h., vorzugsweise in der Mitte des Zeitraumes, in dem ein Signal erhalten wird, ist jedoch ein Signal notwendig, welches diese Momente anzeigt. Es wurde schon erwähnt, daß es nicht sehr geeignet ist, die Polaritätsänderiingen der Eingänge B\ und Bl zur Erzeugung dieses Signals zu verwenden, da ein aus einer Anzahl wiederholter gleicher Zwei-Bit-Kombinationen bestehendes Signal, z. B. das Signal 01010101, konstante Eingangssignale am Decoder hervorruft.Accordingly, every bit combination causes a certain input signal polarity combination on the decoder Dec, which in principle only needs to make an alternating connection of the inputs to the output Ud. In order to read out the signals received at the output of the decoder at the right moment, ie, preferably in the middle of the period in which a signal is received, a signal is necessary which indicates these moments. It has already been mentioned that it is not very suitable to use the polarity changes of the inputs B \ and B1 to generate this signal, since a signal consisting of a number of repeated identical two-bit combinations, e.g. B. the signal 01010101, causes constant input signals at the decoder.

Zur Taktpulserzeugung nach dem genannten Verfahren wird statt dessen ein Bitzeitgenerator G für diesen Zweck verwendet. Der Generator besteht im wesentlichen aus einer Phasenvergleichsschaltung PD, die z. B. aus einem Produktmodulator P3 und einem. Instead, a bit time generator G is used for this purpose to generate clock pulses according to the method mentioned. The generator consists essentially of a phase comparison circuit PD which z. B. from a product modulator P3 and one.

Tiefpaßfilter F3 besteher kann. Die Eingänge des Produktmodulators sind mit dem Datensignaleingang S₀ bzw. mit dem Verbindungspunkt S₁^ zwischen den Verzögerungselementen Dl und Dl verbunden. EsLow-pass filter F3 can exist. The inputs of the product modulator are connected to the data signal input S ₀ or to the connection point S ₁ ^ between the delay elements Dl and Dl . It

ist zu betonen, daß in einem herkömmlichen Demodulator nur ein Verzögerungselement vorgesehen ist, dessen Verzögerung gleich der Signalelementlänge ist, wobei der Punkt S_1/2 eine Klemme an diesem Verzögerungselement darstellt. Da die GesamtverzögerungIt should be emphasized that in a conventional demodulator only one delay element is provided, the delay of which is equal to the signal element length, the point S _{1/2 representing} a terminal on this delay element. Because the overall delay

der Elemente Dl und Dl gleich der Signalelementlänge ist, werden immer zwei Signale mit der gleichen Lage an den beiden Eingängen des Produktmodulators während der letzten Hälfte jedes auf den Eingang S₀ gegebenen Signalelements erhalten, während im Gegen-of the elements Dl and Dl is equal to the signal element length, two signals with the same position are always received at the two inputs of the product modulator during the last half of each signal element given to the input S ₀ , while in the opposite

saitz dazu in der ersten Hälfte des Signalelementes zwei Signale mit verschiedenen Phasenlagen auf den Produktmodulator gegeben werden, das letztere natürlich nur unter der Bedingung, daß eine Phasendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signal-sit for this in the first half of the signal element two signals with different phase positions on the Product modulator are given, the latter of course only on condition that there is a phase difference between two consecutive signal

elementen besteht. Wenn die Eingangssignale des Produktmodulators P3 die gleiche Phasenlage haben, dann wird keine Gleichkomponente im Ausgangssignal des Modulators erhalten, wie aus den entsprechenden Ausdrucken für die Produktmodulatorenelements. If the input signals of the product modulator P3 have the same phase position, then no DC component is obtained in the output signal of the modulator, as from the corresponding printouts for the product modulators

Pl und Pl hervorgeht, wobei das Gegenteil der Fall ist, wenn die Phasenlagen verschieden sind. Damit wird nach dem Tiefpaßfilter F3 ein Signal erhalten, welches Null ist während der letzten Hälfte des empfangenen Signalelementes und in der Regel nicht Null ist Pl and Pl emerges, the opposite being the case when the phase positions are different. A signal is thus obtained after the low-pass filter F3 which is zero during the last half of the received signal element and is generally not zero

während der ersten Hälfte. Deshalb können mit Hilfe der Differenzierschaltung Di Impulse zu Beginn jedes Signalelcmentes erhalten werden. Demgemäß wird am Zeitsignalausgang U_T ein Signal erhalten, mit demduring the first half. Therefore, with the aid of the differentiating circuit Di, pulses can be obtained at the beginning of each signal element. Accordingly, a signal is obtained at the time signal output U _{T with which}

die Momente bestimmt werden können, zu denen der Datensignalausgang Ud abzutasten ist. Um die richtige Information zu erhalten, sollte dies in der Mitte jedes übertragenen Signalelementes geschehen, wie schon erwähnt wurde. Das Abtastsignal wird dann auf einfache Weise durch Verdopplung der Frequenz des Zeitsignals, gefolgt von einer Phasenverschiebung des in der Frequenz verdoppelten Signals erhalten. Das von der Differenzierschaltung Di erhaltene Signal kann auch zur Steuerung des Schaltens des Decoders Dec verwendet werden, was in der Zeichnung angezeigt wird. Der Generator G kann weiterhin durch eine Schwingkreisschaltung T vervollständigt werden, d. h. durch einen Oszillator, dessen Phasenlage durch die Impulse von der Differenzierschaltung Di gesteuert wird. Dies hat den Vorteil, daß ein Zeitsignal selbst dann erhalten wird, wenn mehrfach keine Ausgangssignale vom Phasendetektor PD auftreten, da keine Phasendifferenz besteht zwischen einer Anzahl aufeinanderfolgender Eingangssignale am Empfänger, z. B. beim Empfang des Signals 00000 ... Wie viele ausgelassene Signale zugelassen werden können, d. h., wie lange die Schwingkreisschaltung in der richtigen Phasenlage ohne Steuerimpulse schwingt, hängt in diesem Fall von der Stabilität der Schaltung, von ihrem Q-Wert ab. Je größer dieser Wert gewählt wird, desto länger wird die Phasenlage beibehalten. Ein großer ß-Wert bedingt jedoch, daß die Aufbaufunktion der Schaltung viel Zeit beansprucht, d. h., es wird viel Zeit benötigt von dem Moment, wo mit dem Empfang der Information begonnen wird, bis eine Zeitinformation für eine richtige Decodierung erhalten wird. Wenn demnach nur eine Schwingkreisschaltung vorhanden ist, muß hinsichtlich der WcJiI des ß-Wertes ein Kompromiß geschlossen werden. Um eine kurze Aufbaufunktion zu erhalten und dennoch eine Zeitinformation während einer großen Zahl von ausge- fallenen Phasenänderungen des Eingangssignals am Empfänger zu erhalten, ist es jedoch möglich, an Stelle der einen Schwingkreisschaltung T zwei in Reihe geschaltete Schwingkreisschaltungen zu verwenden, von denen die eine mit der Differenzierschaltung Di verbunden ist und einen hohen ß-Wert besitzt und mit ihrem Ausgang an der zweiten Schwingkreisschaltung liegt, die einen beträchtlich niedrigeren ß-Wert hat. Der Eingang der anderen Schwingkreisschaltung kann dann über einen Schalter auch mit den Eingängen 131 the moments can be determined at which the data signal output Ud is to be sampled. In order to obtain the correct information, this should be done in the middle of each transmitted signal element, as already mentioned. The sampling signal is then obtained in a simple manner by doubling the frequency of the time signal, followed by a phase shift of the signal doubled in frequency. The signal obtained from the differentiating circuit Di can also be used to control the switching of the decoder Dec , which is indicated in the drawing. The generator G can also be completed by a resonant circuit T , ie by an oscillator whose phase position is controlled by the pulses from the differentiating circuit Di. This has the advantage that a time signal is obtained even if no output signals from the phase detector PD occur several times, since there is no phase difference between a number of successive input signals at the receiver, e.g. B. when receiving the signal 00000 ... How many omitted signals can be allowed, ie how long the resonant circuit oscillates in the correct phase position without control pulses, depends in this case on the stability of the circuit, on its Q value. The larger this value is selected, the longer the phase position is maintained. However, a large β value means that the construction function of the circuit takes a long time, that is, it takes a long time from the moment the information is started to be received until time information for correct decoding is obtained. If, accordingly, there is only one resonant circuit, a compromise must be made with regard to the WcJiI of the β value. In order to obtain a short construction function and still obtain time information during a large number of failed phase changes of the input signal at the receiver, it is possible, however, to use two resonant circuit circuits connected in series instead of one resonant circuit T, one of which with the differentiating circuit Di is connected and has a high β value and its output is connected to the second resonant circuit which has a considerably lower β value. The input of the other resonant circuit can then also be connected to inputs 131 via a switch

ao und Bl über Differenzierschaltungen verbunden werden, wobei der Schalter so gesteuert wird, daß, wenn während einer gewissen Zeit keine Lageverschiebungen an den Eingängen BX und Bl erhalten werden, der Oszillator mit dem niedrigeren ß-Wertao and B1 are connected via differentiating circuits, the switch being controlled in such a way that if no position shifts are obtained at the inputs BX and B1 for a certain time, the oscillator with the lower β value

as yon dem Oszillator mit dem höheren ß-Wert gesteuert wird. Auf diese Weise können die Vorteile eines hohen und eines niedrigen ß-Wertes in der Schwingkreisschaltung kombiniert werden.as controlled by the oscillator with the higher β value will. In this way, the advantages of a high and a low β value in the resonant circuit be combined.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Two-phase modulation is possible, one can

so-called multi-phase modulation can be used

Claim: ^ _{the β} ^ _s _{j- ch brings> that} ß the carrier wave a

can have a large number of different phase positions or phase methods for clock pulse generation from an an- 5 shifts, and each fixed coming, differentially polyphase modulated phase position or phase shift represents a grain carrier wave in which the phase position in a certain combination of binary characters hall • intervals is changed and the size is preferably the different phase modulation of a phase jump an information content is used For example, four different determined, characterized by "phase shift values are used, each of which the carrier value to the input of a delay a combination of two characters represent, gerungsschajtung (oil), the delay of which, however, has the consequence that on the receiver side • is equal to half of the interval mentioned, and during demodulation a signal is obtained without a character at the first input of a phase comparison switching change if a specific device (PD) is supplied, the second input of which is 15 Zwci-bit combination in the transmitted signal. repeated with the output of the delay circuit, e.g. B. 010101 ... To be connected as with the two, whereby at the beginning of each interval phase modulation the sampling signal is changed with the help of μ further restrictions must be introduced at the output of a differentiating circuit {Di) er ao with regard to the composition, whose input to the output of the transmitted signal. To these restrictions ζ j the comparison circuit is connected. can avoid a separate synchronization signal!

be transmitted, which, however, includes expensive special equipment in the transmitter and in the receiver

»5 The aim of this invention is therefore a method

with the help of which a so-called bit time signal, which * indicates the moment at which a new signal element is started, in the simplest possible way

The present invention relates to a method of generating receivers during a data transmission

for clock pulse generation from an incoming, 30 can, according to the principles described above

differentially polyphase-modulated carrier wave, with differential polyphase modulation through-