DE3314393A1 - Demodulationsschaltung fuer ein biphase-signal - Google Patents

Description

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Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Theodor-Stern-Kai 1

. . BI.

6000 Frankfurt 70

Hannover, den 14.04.1983 PTL-Wö/gn

Demodulationsschaltung für ein Biphase-Signal

Zusatz zu P 31 44 263.3

In der Hauptanmeldung ist eine Demodulations- und Fehlererkennungsschal tuhg für ein Biphase-Signal vorgeschlagen, die jedes Bit der Bitpaare des Biphase-Signals mit einem entsprechenden Bit eines benachbarten Bitpaares oder mit der Taktfrequenz des NRZ-Signals vergleicht. Aus den ersten Bits der Bitpaares wird dann ein erstes NRZ-Signal und aus den zweiten Bits der Bitpaare ein weiteres NRZ-Signal gewonnen. Durch Vergleich der beiden NRZ-Signale werden die nicht übereinstimmenden Bits ermittelt. Dadurch können praktisch alle fehlerverdächtigen Bits des aus dem Biphase-Signal gewonnenen NRZ-Signals ermittelt werden. Sofern ein zusätzliches Fehlererkennungssignal (z.B. CRC) vorhanden ist, kann eine Korrektur durch Variation der fehlerverdächtigen Bits erfolgen.

Bekanntlich kann die Qualität eines Datensignals mittels eines Augendiagramms beurteilt werden. Dabei wird bei einem Oszilloskop die Zeitablenkung durch einen aus dem

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Datensignal gewonnenen Systemtakt getriggert und in Y-Richtung die Amplitude des zu prüfenden Signals dargestellt» Wenn das Signal einen Leitungscode enthält, bei dem Pegelsprünge nur in einem festen Raster zulässig sind, so ist dieses Raster durch die Häufung von Nulldurchgängen an diesen Stellen erkennbar. Zwischen den Rasterpunkten liegen dunkle Bereiche, die von den positiven und negativen Halbwellen des Signals umschlossen werden. Die dunklen Bereiche sind umso größer, je geringer die Amplituden- und Phasenschwankungen der Halbwellen sind. Dieses Bild wird Augendiagramm genannt. Je größer die dunklen Bereiche, die Augen, sind, desto günstiger ist eine fehlerfreie Signalauswertung.

In der Hauptanmeldung ist eine Demodulatorschaltung beschrieben, die aus den beiden Hälften des zu einer Bitzelle gehörenden Augenpaares zwei voneinander unabhängige NRZ-Signale erzeugt. Die dort beschriebene Demodulatorschaltung verwendet zwei Demodulatoren, die je nur ein Auge eines zu einer Bitzelle gehörenden Augenpaares auswerten. Die durch das Biphase-Signal übertragenen Daten enthalten zudem noch ein Pehlererkennungssignal, so daß durch dieses Verfahren eine Fehlerkorrektur durchgeführt werden kann. Dieses Korrekturverfahren, bei dem die fehlerverdächtigen Bits eines Blockes solange variert werden, bis die Fehlerfreiheit des Blockes festgestellt wird, ist umso einfacher durchführbar, je geringer die Anzahl der fehlerverdächtigen Bits ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Voraussetzung dann erfüllt ist, wenn die Bitfehler etwa gleichmäßig auf beide NRZ-Signale verteilt sind.

Zur möglichst optimalen Regenerierung des Biphase-Signals aus dem ankommenden Signal ist daher eine Entzerrungsschaltung vorhanden, die das ankommende Signal so entzerrt, daß im Augendiagramm ein möglichst weit geöffnetes, symmetrisches Augenpaar entsteht.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere Demodulationsschaltung für ein Biphase-Signal anzugeben, die ein NRZ-Signal mit minimaler Bitfehlerrate erzeugt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Weitergehende Maßnahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird eine Demodulatorschaltung verwendet, die nur ein Auge des zu einer Bitzelle gehörenden Augenpaares auswertet. Ein Fehlererkennungssignal im Biphase-Signal ist nicht erforderlich. Um eine möglichst fehlerfreie Demodulation des Biphase-Signals zu erzeugen, . ist eine Entzerrungsschaltung vorgesehen, die das ankommende Signal so entzerrt, daß im Augendiagramm die Öffnung eines Auges des zu einer Bitzelle gehörenden Augenpaares möglichst groß gemacht wird. Das andere Auge wird nicht ausgewertet; und somit ist seine Öffnung ohne Bedeutung. Je größer das auszuwertende Auge ist, desto sicherer ist die Zuordnung des Signals dem logischen Wert "1" bzw. ¹¹O".

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer PCM-Wiedergabeeinrichtung, Fig. 2 eine abgleichbare Entzerrungsschaltung, Fig. 3 ein Augendiagramm eines ideal entzerrten Biphase-Signals,

Fig. 4 ein Augendiagramm eines verzerrten Biphase-Signals, Fig. 5 ein Augendiagramm eines entzerrten Biphase-Signals, Fig. 6 Frequenzgang eines Abtasters,

Fig. 7 ein Augendiagramm eines exakt entzerrten Biphase-Signals mit Oberwellenanteil und

Fig. 8 ein Augendiagramm eines erfindungsgemäß entzerrten Biphase-Signals mit Oberwellenanteil.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer PCM-Wiedergabeein-

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richtung mit Mitteln zur Überprüfung der erfindungsgemäßen Maßnahmen. An einem Eingang 1 liegt ein von einem Abtaster ankommendes Biphase-Signal an. Es wird in einer einstellbaren Entzerrungsschaltung 2 so entzerrt, daß am Eingang eines Kanaldecoders 7 ein Signal mit einer möglichst geringen Bitfehlerrate anliegt. Am Ausgang der einstellbaren Entzerrungsschaltung 2 kann das Augendiagrämm des Biphase-Signals mit Hilfe einer Oszilloskops 3 überprüft werden. Am Ausgang der Entzerrungsschaltung 2 schließt sich ein Nulldurchgangsdetektor 4 an. Das Biphase-Signal am Ausgang des Nulldurchgangsdetektors 4 wird einer Demodulationsschaltung 6 und einer PLL-Schaltung 5 zugeführt. Am Ausgang der PLL-Schaltung 5 liegt die doppelte Taktfrequenz des Biphase-Signales an. Die Demodulationsschaltung 6 besteht aus zwei Demodulatoren, die je nur ein Auge des Biphase-Augenpaares auswerten. Die Ausgänge der beiden Demodulatoren sind den Eingängen des Umschaltern 11 zugeführt. Der Ausgang des Schalters 11 führ ein NRZ-Signjal auf einen Kanaldecoder 7. Der Kanaldecoder 7 bietet !die Möglichkeit, durch Auswertung eines Fehlererkennungssignals Bitfehler bzw. Blockfehler zu erkennen und mit einem Fehlererkennungsimpuls zu markieren. Diese Fehlererkennundsimpulse können in einem, Fehlerzähler 8 gezählt werden. Bei sehr geringer Fehlerhäufigkeit genügt es, wenn die gestörten Werte im Kanaldecorder 7 durch Interpolationswerte ersetzt werden (Concealment). Bei höherer Fehlerhäufigkeit muß ein fehlerkorrigierender Code und ein entsprechender Kanaldecoder verwendet werden. Der Ausgang des Kanaldecoders 7 führt auf einen Digital/Analog-Wandler 9, an dessen Ausgang ein analoges Tonsignal abgegriffen werden kann.

Fig. 2 zeigt eine einfache abgleichbare Entzerrungsschaltung, die z.B. zur Entzerrung eines durch Druckabtastung gewonnenen Signals geeignet ist. Über einen Kondensator 12, der eine Unterdrückung tieffrequenter Störsignale bewirkt, wie sie bei Druckabtastung oder bei kapazitiver Abtastung auftreten,

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wird das Signal einer' ersten Verstärkerstufe 13-18 zugeführt. Diese Verstärkerstufe 13-18 bewirkt eine Anhebung der, höherfrequenten Amplituden des Nutzsignals. Vom Kollektor des Transistors 15 wird das verstärkte Signal auf einen zweiten Verstärker 19-23 geführt. Diese Verstärkerstufe 19-23 bewirkt durch einen einstellbaren Widerstand 22 eine Phasenentzerrung des Signais, die als Beeinflussung der Augendia*- gramme im Oszilloskop 3 sichtbar gemacht wird.

Fig. 3 zeigt ein Augendiagramm eines Biphase-Signals hinter einem Tiefpaßsystem ohne Laufzeitverzerrungen oder nach einer idealen Signalentzerrung. Die Augen sind symmetrisch und optimal geöffnet.

Fig. 4 zeigt das Augendiagramm eines verzerrten Biphase-Signals. Nach den herkömmlichen Rgeln wird versucht, mit Hilfe von Entzerrungsnetzwerken ein Augendiagramm gemäß Fig. 3 zu erreichen. Durch die erfindungsgemäße Demodulationsschaltung ist es jedoch vorteilhaft, ein Augendiagramm gemäß Fig. 5 zu erstellen. Dazu ist z.B. die in Fig. 2 gezeigte einfache abgleichbare Entzerrungsschaltung in der Lage. Der Demodulator 5 wertet nur das weitgeöffnete Auge aus, die Fehlerrate ist sogar geringer als bei einem ideal entzerrten Signal, da die einfachere Entzerrungsschaltung die niederfrequenten .Störspannungen besser unterdrückt.

i.

Fig. 6 zeigt den Frequenzgang eines gebräuchlichen Druckabtasters. Der Frequenzgang zeigt deutlich eine Resonanzstelle des Abtasters bei der dritten harmonischen der tiefen Biphase-Grundwelle. Das zugehörige Augendiagramm zeigt die Fig. 7.

Fig. 8 zeigt ein Augendiagramm eines erfindungsgemäß . entzerrten Biphase-Signals. Im Vergleich zu Fig. 7 ist für jeweils ein Auge des Biphase-Augenpaares eine wesentlich

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größere Augenöffnung zu erzielen.

Auch bei nichtlinearen Verzerrungen, die bei allen Aufzeichnungssystemen mehr oder weniger stark auftreten, ist es oft einfacher, für nur ein Auge eine möglichst weite Öffnung zu erreichen. Eine exakte Entzerrung ist bei nichtlinearen Verzerrungen oft überhaupt nicht durchführbar, wenn gleichzeitig die Aufgabe besteht, ein bestimmtes Störspektrum möglichst stark zu unterdrücken. Wenn nur ein Auge des Biphase-Augenpaares möglichst weit geöffnet und nur dieses Auge zur Gewinnung des NRZ-Signals verwendet wird, wird die Aufgabe im erheblichen Maße erleichtert, aus einem stark verzerrten und gestörten Biphase-Signal ein NRZ-Signal mit geringer Fehlerrate zu gewinnen. Die Größe der Augenöffnung ist gleichbedeutend mit einem guten Störabstand gegenüber Rauschen und Zeitfehlern des Signals.

Wie in der Hauptanmeldung P 31 44 263.3 vorgeschlagen wurde, wird bei Biphase-Demodulationsschaltung normalerweise zunächst mit einer PLL-Schaltung die doppelte Taktfrequenz 2f erzeugt. Hieraus wird mit einem Flip-Flop die eigentliche Taktfrequenz T gewonnen. Eine Hilfsschaltung muß dafür sorgen, daß das Flip-Flop dabei in der richtigen Phase schaltet. Es kann sein, daß bei einem extrem verzerrten Biphase-Signal diese Phasenidentifikation nicht mehr genügend sicher oder genügend schnell arbeitet. In diesem Fall wird die Phasenidentifikation von der übrigen Demodulationsschaltung abgetrennt und über eine eigene Signalentzerrung das Biphase-Signal erhalten. Auch für das Eingangssignal der PLL-Schaltung 5 zur Taktregenerierung kann eine eigene Entzerrungsschaltung vorteilhaft sein.

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Claims (6)

1. - 1 - H 82/39

   Patentansprüche

   Demodulationsschaltung für Biphase-Signal zur Gewinnung eines Datensignals (NRZ-Signal) aus einem bei der Übertragung verzerrten Biphase-Signal, bei dem jedem Bit des Daten-Signals ein aus zwei aufeinanderfolgenden Bits gebildetes Bitpaar bzw. Augenpaar des Biphase-Signals entspricht, und der Demodulator so aufgebaut ist, daß durch Vergleich mit der Taktfrequenz des NRZ-Signals oder mit einem benachbarten Bitpaar jeweils nur ein Bit der Bitpaare ausgewertet wird, nach Patentanmeldung P 31 44 263.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entzerrung des Biphase-Signals so erfolgt, daß nur das erste oder nur das zweite Auge des Augenpaares möglichst weit geöffnet ist, und daß der Demodulator (6) nur dieses Auge auswertet.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg des ankommenden Biphase-Signals eine abgleichbare Entzerrungsschaltung (Fig. 2) liegt.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der abgleichbaren Entzerrungsschaltung (Fig. 2) die Signalform des Biphase-Signals so Verändert wird, daß die Augenöffnung eines Bits eines Bitpaares des Biphase-Signals maximal ist·
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgleichbare Entzerrungsschaltung (Fig. 2) tieffrequente Störsignale unterdrückt.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgleichbare Entzerrungsschaltung (2) die höherfrequenten Amplituden des Nutzsignals anhebt.

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6. 6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzea chnet _t daß vor Schaltungsteilen, däe zur Gewinnung des Datensignals dienen (Demodulator) und vor Schaltungsteilen, die zur Gewinnung des Bittaktes bzw. zur Phasen Identifikation
   dienen unterschiedliche Entzerrungsschaltungen liegen.