DE2540836A1

DE2540836A1 - Digitale traegersignal-demodulationsschaltung

Info

Publication number: DE2540836A1
Application number: DE19752540836
Authority: DE
Inventors: Hideki Ishio; Kazuhiro Miyauchi; Seizo Seki; Kanagawa Yokosuka
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-04-01
Also published as: CA1076219A; NL7510728A; US4039961A; DE2540836C3; NL173461C; FR2285014B1; FR2285014A1; IT1042543B; NL173461B; DE2540836B2; GB1519968A

Description

DR. BERG mPL.-iNG. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 2 5 4 Q 8 3

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Anwaltsakte; 26 413 ^Ί

Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation

Tokyo / Japan

Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung

Die Erfindung betrifft eine digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung, welche bei der digitalen Trägerübertragung verwendet wird, wobei der Träger mit einer Anzahl Basisband- bzw. Modulationsfrequenzband-Signalen oder -impulsen moduliert wird.

Für die Übertragung von- digitaler Information sind schon viele Modulationsverfahren geschaffen und angewendet worden, so beispielsweise ein ASK-Verfahren (eine Amplitudenumtastung), ein PSK-Verfahren (eine Phasenumtastung) und

Vll/XX/ha

»(089)988272 8 München 80, MauerkircherataiBe 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

98 70 43 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 389 2623

983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

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ein FSK-Verfahren (eine Frequenzumtastung). Unter diesen Verfahren ist das Vierphasen-Umtastverfahren oder das k PSK-Verfahren am häufigsten verwendet worden; dieses Verfahren weist jedoch den besonderen Nachteil auf, daß die mittels des Verfahrens übertragbare Information nur zwei Bit pro Symbol beträgt. Das Vierphasen-Umtastverfahren ist infolgedessen nicht notwendigerweise ein wirksames Modulationsverfahren.

Bei einem der Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades des Vierphasen-Umtastverfahrens wird die Anzahl Modulationsphasen auf 8,l6 usw. erhöht; jedoch führt diese Verbesserung bezüglich des Rauschens schnell zu einer Verschlechterung im Randbereich, wenn die Anzahl Modulationsphasen erhöht wird. Bei einem weiteren Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Amplitudenmodulationsverfahrens wird die Anzahl der verwendeten Pegel auf 4,8 usw. erhöht; aber auch dieses Verfahren führt bezüglich des Rauschens schnell zu einer Verschlechterung im Randbereich, wenn die Anzahl der verwendeten Pegel erhöht wird.

Verfahren, um die vorerwähnten Nachteile durch gleichzeitiges Modulieren sowohl der Amplitude als auch der Phase zu überwinden, sind beispielsweise in den US-PS'en 3 619 503 und 3 805 191 beschrieben. Diese Verfahren, die als Amplituden- und Phasenumtastung oder als APSK-Verfahren bezeichnet werden, sind gegenüber den herkömmlichen Amplituden- und Phasenmodulationsverfahren dadurch sehr vorteilhaft, daß die Phasen-Amplituden-

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ebene in sehr wirksamer Weise genutzt wird, so daß sie ausgezeichnete digitale Informationsübertragungsverfahren darstellen.

Bei der Amplituden- und Phasenumtastung muß das Bezugssignal dessen Phase genau synchron mit der des in einem Sender erzeugten Trägers ist, zum Demoduliersn des empfangenen Signals in einem Empfänger erzeugt werden. Im Vergleich zu der Phasenmodulation ist es jedoch abgesehen von einem besonderen Fall der Amplituden- und Phasenumtastung äußerst schwierig, das Bezugssignal von dem empfangenen Signal abzutrennen. Um die herkömmlichen Amplituden- und Phasenumtastverfahren durchzuführen, müssen logische Schaltungen und Digital-Analogwandler mit kompliziertem Aufbau vorgesehen sein, so daß eine sehr schnelle Signalübertragung nicht erreicht werden kann. Obwohl mit den Amplituden- und Phasenumtastverfahren ein ausgezeichnetes (fernmeldetechnisches) Übertragungsverfahren geschaffen ist, sind sie hauptsächlich aus den vorerwähnten Gründen bis jetzt in der Praxis noch nicht angewendet worden. Ferner ist die sehr schnelle Amplituden- und Phasenumtastung in der Praxis noch niemals angewendet worden.

Die Erfindung soll daher eine digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung schaffen, welche für eine schnelle Signalübertragung verwendet werden kann, im Aufbau einfach*und im Betrieb zuverlässig arbeitet, und mit welcher die Informationsübertragungsgeschwindigkeit erhöht werden kann. *ist

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Gemäß der Erfindung weist eine digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung eine Trägerrückgewinnungsschaltung mit einer Vierphasen-Signalfühlschaltung, um das zusammen mit dem Bezugsträger empfangene Eingangssignal zu fühlen, mit einer Regenerationsschaltung zum Regenerieren des Ausgangssignals der Fühlschaltung, um die Basisband- bzw. Modulationsband-Impulse eines auf einem ersten Weg geschaffenen Signals (im folgenden wird der Kürze halber nur noch von einem ersten Signal gesprochen) in dem empfangenen Eingangssignal wieder zu erzeugen, mit einer Modulationsübertragungs- bzw. Remodulationsschaltung um den Bezugsträger mit den wiedergeschaffenen Basisband-Impulsen zu remodulieren, um dadurch das erste Signal zu erzeugen, mit einem Phasenvergleicher, um die Phase des ersten Signals mit der Phase des empfangenen Eingangssignals zu vergleichen, und mit einem spannungsgesteuerten Oszillator zum Ändern der Phase des Bezugsträgers bezüglich des Ausgangs des Phasenvergleichers, und eine Demodulationsschaltung auf, um durch ein auf einem zweiten Weg geschaffenes Signal (im folgenden wird ebenfalls der Kürze halber nur noch von einem zweiten Signal gesprochen)-die Basisband?Impulse des ersten Signals zu demodulieren, das durch die Remodulation und das empfangene Eingangssignal geschaffen ist.

Die Erfindung schafft also eine digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung, welche in einem digitalen Trägerübertragungssystem verwendet wird, in welchem das 16-fache APK- (Amplituden- und Phasentast-) Signal benutzt wird, das durch die Vektorüber-

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lagerung des zweiten aus dem Vierphasen-Umtastsignal bestehenden Signal auf jede Phase des ersten, aus dem Vierphasen-Umtastsignal bestehenden Signal erzeugt wird, wobei der Pegel des zweiten Signals kleiner als der das ersten Signals ist. Das empfangene l6-fache APK-Signal wird dann zusammen mit dem von dem empfangenen Signal abgetrennten Bezugsträger gefühlt, und der gefühlte Ausgang wird regeneriert, um die das erste Signal darstellenden Basisband- bzw. Modulationsfrequenzband-Impulse (im folgenden wird nur noch von Basisband-Impulsen gesprochen) wieder zu erzeugen. Die auf diese Weise wiedergewonnenen Basisband-Impulse werden dann zum erneuten Modulieren des Bezugsträgers verwendet, um das erste Signal zu erzeugen. Die Phasen des ersten Signals und des empfangenen Signals werden dann miteinander verglichen, um eine Synchronisierung zwischen den Phasen des Bezugsträgers und des empfangenen Signals zu erhalten.

Andererseits kann die Synchronisierung durch Vergleichen der Phase des Bezugsträgers mit der Phase des Ausgangssignals erhalten werden, das durch die Rück- ader Umkehrmodulation des empfangenen Signals mit den Basisband-Impulsen des ersten Signals erhalten wird. Das zweite Signal kann durch die Vektorsubtraktion des ersten durch die Modulationsübertragung bzw. die Remodulation erzeugten Signals von dem Eingangssignal und dann mittels einer Vierphasen-Fühlschaltung erhalten werden, wobei die das zweite Signal darstellenden Basisband-Impulse regeneriert werden können. Andererseits können die Basisband-Impulse des zweiten Signals durch logische Operationen der Basisband-

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Impulse des ersten Signals und des Ausgangs eines Phaeenvergleichers wieder erzeugt werden, an welchem das erste, durch die Modulationsübertragung bzw. die Remodulation erhaltene Signal und das empfangene Eingangssignal angelegt sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.l bis k Schaltungen und graphische Darstellungen zur Erläuterung des Modulationssystems, das in Verbindung mit den digitalen Trägersignal-Demodulationsschaltungen gemäß der Erfindung verwendet ist, wobei in Fig.l ein Blockschaltbild einer Vierphasen-Modulationsschaltung, in Fig.2 ein Vektordiagramm der Ausgangssignale der in Fig.l dargestellten Vierphasen-Modulationsschaltung, in Fig.3 ein Blockschaltbild einer Modulationsschaltung zum Erzeugen der 16-fachen APK-Signale und in Fig.k ein Vektordiagramm deren Ausgangssignale dargestellt ist;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführung form der Erfindung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

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Fig.7 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.8 und 9 Diagramme zur Erläuterung deren Betriebsweise;

Fig.10 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.11 ein Blockschaltbild einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig.12 ein Schaltbild einer verwendeten Phasenschieberschaltung;

Fig.13 eine Tabelle zur Erläuterung der Arbeitsweise der fünften Ausführungsform;

Fig.l4 und 15 Blockschaltbilder einer sechsten bzw. siebten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig.lö bis l8 Diagramme bzw. Aufstellungen zur Erläuterung der siebten in Fig.16 dargestellten Ausführungsform.

Hierbei sind dieselben Bezugszeichen in den Figuren zur Bezeichnung der gleichen bzw. entsprechender Teile verwendet. Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführung formen der Erfindung wird anhand der Fig.l bis 4 eine Modulationsschaltung zur Er-

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zeugung der digitalen Trägersignale beschrieben.

In Fig.l, in welcher ein Blockschaltbild einer Vierphasen-Modulationsschaltung dargestellt ist, wird, wenn der Träger von einer Trägerquelle 1 über einen "£/^-Phasenschieber 3 an eine erste O bis (L -Zweiphasen-Modulatorschaltung 2 und an eine zweite O bis <T -Zweiphasen-Modulatorschaltung 4 angelegt wird, das modulierte Signal, d.h. (O), (1) auf der in Fig.2 dargestellten X-Achse, am Ausgangsanschluß 5 des ersten Modulators entsprechend dem Zustand O oder 1 des an einen Signaleingangsanschluß chi angelegten Basisband-Impulses erhalten. In ähnlicher Weise wird entsprechend dem an einen zweiten Signaleingangsanschluß ch2 angelegten Basisband-Impuls das modulierte Signal, d.h. (θ) oder (l) auf der in Fig.2 dargestellten Y-Achse, am Ausgangsanschluß 6 des zweiten Modulators 4 erhalten. Wenn diese zwei modulierten Signale zusammengesetzt oder vereinigt werden, wird an einem Ausgangsanschluß 7 entsprechend der Kombination (0,0), (1,0), (l,l) oder (0,1) der Zustände der an die Eingangsanschlüsse chi und ch2 angelegten Basisband-Signale das modulierte Vierphasensignal von %/k, 31E/4, 5T/k oder 71Γ/4 erhalten.

Anhand von Fig.3 wird eine Modulationsschaltung beschrieben, welche zwei der anhand von Fig.2 vorstehend beschriebenen Modulatoren aufweist, um das l6-fache APK-Signal (das l6-fache APSK-Signal) zu erzeugen. Das heißt, der Träger von der Trägerquelle 1 wird an eine erste und zweite Vierphasen-Modulations-

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schaltung 8 und 9 angelegt, und die Basisband-Signale verden an die Eingangsanschlüsse chi und ch2 angelegt. Die anhand von Fig.2 beschriebenen, modulierten Vierphasensignale werden an einem Ausgangsanschluß 10 in der vorbeschriebenen Weise erhalten und sind durch ausgezogene Linien in Fig.4 dargestellt. Das Ausgangssignal der ersten Modulationsschaltung 8 wird in der folgenden Beschreibung als das auf einem ersten Weg erzeugte Signal bzw. als das erste Signal bezeichnet.

In ähnlicher Weise wird entsprechend den Basisband-Impulsen, welche an Signaleingangsanschlüsse cb_3 und cbA der zweiten Modulationsschaltung 9 angelegt sind, das modulierte Vierphasensignal an deren Ausgangsanschluß erhalten; das demodulierte Aus gangssignal wird jedoch durch eine Dämpfungseinrichtung 11 (in Form eines Widerstands) gedämpft, so daß die modulierten, durch gestrichelte Linien in Fig.k dargestellten Vierphasensignale am Ausgangsanschluß 12 erhalten werden. Das modulierte Ausgangs signal der zweiten Modulationsschaltung wird in der folgenden Beschreibung als das "auf einem zweiten Weg geschaffene Signal" bzw. als das "zweite Signal" bezeichnet.

Wenn die ersten und zweiten Signale durch eine Hybridschaltung oder einen Richtungskoppler einander überlagert werden, werden die l6-fachen APK-SignaIe am Ausgangsanschluß 13 erhalten, wie in dem Signaldiagramm in Fig.2 dargestellt ist. Wie durch die ausgezogenen Linien in Fig.4 gezeigt ist, ist das erste Signal das Signal, das in Form eines Vektors wiedergegeben und um J,/k,

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oder 7X/k phasenmoduliert ist, während das zweite Signal der modulierte Signalvek±or ist, welcher so dargestellt ist, daß er sich von dem Ende des Vektors des ersten Signals aus erstreckt und um X/4, JC/4, 5fl/4 oder TTG/^ moduliert ist. Wenn diese ersten und zweiten Signalvektoren zusammengefaßt werden, können 16 modulierte Signalvektoren erhalten werden. Wenn die Amplitude des zweiten Signals in einem bestimmten Bereich liegt, erstreckt sich der Vektor, der sich bei der Addition des zweiten Signalvektors mit dem ersten Signalvektor ergibt, der in einem der vier Quadranten liegt, nicht außerhalb des Quadranten, in welchem der erste Signalvektor vorhanden ist.

Anhand von Fig.5 wird nunmehr die erste Ausführungsform einer Demodulationsschaltung gemäß der Erfindung beschrieben. Das 16-fache APK-Signal wird von einem Eingangsanschluß Ik aus an eine Vierphasen-Signalfühlschaltung 16 in einer Trägerrückgewinnungsschaltung 15 (ein durch gestrichelte Linien gekennzeichneter Block) angelegt, um es kohärent zusammen mit den Bezugsträgern der in Fig.4 dargestellten X- und Y-Achsenphase zu fühlen, welche mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators 17 erzeugt wird . Der gefühlte Ausgang wird dann mittels einer Regenerations schaltung l8 diskriminiert bzw. unterschieden, um den Quadranten zu fühlen und festzustellen, in welchem der Sig nalvektor vorhanden ist (siehe Fig.4); die an Ausgangsanschlüssen 19 and 20 erhaltenen Ausgänge entsprechen den Basisband-Impulsen, welche an die in Fig.3 dargestellten Eingangsanschlüsse chi und ch2 angelegt werden.

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Die Ausgänge der Regenerationsschaltung l8 werden auch an eine Remodulations- bzw. Modulationsübertragungsschaltung 21 angelegt, um den Bezugsträger von dem Oszillator 17 in ein moduliertes Vierphasensignal zu modulieren, welches dem durch das ausgezogene Liniensegment in Fig.4 dargestellten Signalvektor entspricht. Das heißt, das erste Signal ist regeneriert. Das erste Signal wird dann an einen Phasenvergleicher 22 angelegt, an welchen auch das Eingangssignal angelegt ist, welches durch eine Verzögerungsleitung 23 um eine Zeit verzögert worden ist, welche gleich der Signalübertragungs-Verzögerungszeit von dem Eingangsanschluß zum Ausgang der Remodulationsschaltung 21 ist. Der Ausgang des Phasenvergleichers 22, welcher die Phase zwischen dem ersten^Signal und dem Eingangssignal von dem Eingangeanschluß l4 vergleicht, wird über ein Schleifenfilter 24 als Steuerspannung an den Oszillator 17 angelegt. Da eines der zwei an den Phasenvergleicher 22 angelegten Eingangssignale das erste Signal ist, während das andere Signal das sich aus der Addition der ersten und zweiten Signalvektoren ergebende oder das Summensignal ist, stimmen ihre Amplituden und Phasen nicht genau überein; jedoch kann das zweite Signal als ein Interferenzoder Überlagerungssignal zu dem ersten Signal betrachtet werden, so daß, wenn der Pegelunterschied zwischen den ersten und zweiten Signalen entsprechend gewählt ist, ein entsprechender Betrieb der den Oszillator 17 steuernden Schleife gewährleistet werden kann. *Impuls-

Der Ausgang der Modulationsübertragungs- bzw. Remodulations-

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schaltung 21 wird auch an eine Subtraktionsschaltung 25 angelegt, wo er vektoriell von dem Eingangssignal am Eingangsanschluß 14 subtrahiert wird. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 25 ist das zweite Signal, welches dem durch das gestrichelte Liniensegment in Fig.4 dargestellten Signalvektor entspricht. Das zweite Signal wird an eine Vierphasen-Demodulationsschaltung 26 angelegt, so daß das Vierphasen-PSK-Signal welches den an die Eingangsanschlüsse ch3 und ch4 in Fig.3 angelegten Basisband-Impulsen entspricht, an Ausgangsanschlüssen 27 und 28 erhalten werden kann.

Die in Fig.6 dargestellte zweite Ausführungsform entspricht im Aufbau im wesentlichen der ersten in Fig.5 dargestellten Ausführungsform, außer daß eine weitere Remodulationsschaltung eine Subtraktionsschaltung 30 und eine Vierphasen-Demodulationsschaltung 31 zusätzlich vorgesehen sind. Infolgedessen kann in der zweiten Ausführungsform ein 64-faches APK-Signal demoduliert werden. Das heißt, wenn die modulierten Vierphasensignale, welche durch die Remodulationsschaltungen 21 und 29 regeneriert sind, zusammengefaßt werden, wird das in Fig.4 dargestellte 16-fache APK-Signal erhalten. Wenn das 64-fache APK-Signal, d.h. das Eingangssignal, vektoriell von dem regenerierten l6-fachen APK-Signal in der Subtraktionsschaltung 30 subtrahiert wird, wird das dritte Signal, d.h. das modulierte Vierphasensignal, erhalten, da das 64-fache APK-Signal in Form des Vektors vorliegt, der sich durch die Vektoraddition des 16-fachen APK-Signals und des modulierten Vierphasensignals ergibt. Durch Demo-

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dulieren des modulierten Vierphasensignals mittels der Vierphasen-Demodulationsschaltung 31 werden die dem dritten Signal entsprechenden Basisband-Impulse regeneriert.

2 (ic + 2) Wie vorstehend beschrieben, kann im allgemeinen das 2 fache APK-Signal durch eine Schaltungsanordnung demoduliert werden, welches eine Anzahl von k in Kaskade geschalteter Einheiten oder Grundachaltungen aufweist, welche jeweils aus einer Remodulations-, einer Subtraktions- und einer Vierphasen-Demodulationsschaltung bestehen.

In der vorbeschrieben αϊ ersten Ausführungsform sind genaue Amplituden- und Phaseneinstellungen sowie Steuerungen erforderlich, um die Vektorsubtraktion durchzuführen; darüber hinaus werden die Operationen durch Umgebungsbedingungen, wie eine Temperaturänderung, nachteilig beeinflußt. Ferner ist der Aufbau kompliziert, da zwei Vierphasen-Demodulationsschaltungen verwendet werden müssen.

In der dritten in Fig.7 dargestellten Ausführungsform sind die vorerwähnten Nachteile in der ersten Ausführungsform beseitigt. In Fig.7 entspricht der Aufbau der Trägerrückgewinnungsschaltung 15 in» wesentlichen dem der ersten in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform. Das heißt, die an die Eingangsanschlüsse chi und ch2 in Fig.3 angelegten Basisband-Impulse werden regeneriert und an den Ausgangsanschlüssen 19 und 20 erhalten; der Ausgang der Remodulatxonsschaltung 21 ist das modulierte Vierphasensig-

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-Ik-

nal oder das erste Signal, welches dem durch das ausgezogene Liniensegment in Fig.4 dargestellten Signalvektor entspricht.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt soll nunmehr einer der vier Signalvektoren, welche zu dem ersten Quadranten des 16-fachen, in Fig.k dargestellten APK-Signals gehören, erhalten werden, wie in Fig.8 dargestellt ist. Die Trägerrückgewinnungsschaltung 15 ist dann auf eine der vier Phasen des ersten Signals synchronisiert; eines der vier Paare von Basisband-Impulsen (0,0), (1,0), (1,1) und (0,1) (siehe Fig.2) werden von den Ausgangsanschlüssen 19 und 20 erhalten, und der Ausgang von der Remodulationsschaltung 21 entspricht einem der vier ausgezogenen Segmente oder der modulierten Vierphasen-Signalvektoren, die in Fig.2 dargestellt sind. Als nächstes soll nunmehr der Ausgang der Remodulationsschaltung 21 das Signal sein, welches dem durch das ausgezogene Liniensegment in dem ersten Quadranten in Fig.2 dargestellten Signalvektor entspricht, wenn die Phase des wiedergewonnenen Trägers in der Trägerrückgewinnungsschaltung 15 0 (null) ist.

Dieses Ausgangssignal wird dann nicht nur an eine erste Phasendetektorschal tung 33/sondern über einen Phasenschieber 32 auch an eine zweite Phas.endetektorschaltung Jk angelegt, so daß die Vektoren der Eingangssignale an den ersten und zweiten Phasendetektoren 33 und Jk um 90 außer Phase sind. Diese Vektorsignale werden als Bezugsträger verwendet, um das empfangene Signal zu fühlen, das von dem Eingangsanschluß Ik an die ersten

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und zweiten Phasendetektoren 33 und Jk übertragen wird. In einer Regenerationsschaltung 35 werden die Ausgänge der ersten und zweiten Phasendetektoren 33 und Jk bezüglich der Schwellenwertpegel A und B (siehe Fig.8) diekrimi«iert bzw. unterschieden, welche sich in horizontaler und vertikaler Richtung über das Ende des Vektors des ersten Signals hinaus erstrecken, wobei eines der vier Paare von an die Eingangsanschlüsse ch3 und ch4 angelegten Basisband-Impulse (0,0), (0,l), (1,1) und (1,0), welche den gestrichelten, in Fig.8 dargestellten Linien segmentvektoren entsprechen, regeneriert werden kann.

Wenn die Phase des wiedergewonnenen Trägers außer 0 eine der anderen drei Phasen ist, unterscheidet sich die Zusammensetzung der von der Regenerationsschaltung 35 erhaltenen Ausgangsimpulse von der, welche erhalten wird, wenn die Phase des wiedergewonnenen Trägers 0 ist, wie in Tabelle 1 der Fig.9 dargestellt ist. Die Zusammensetzungen der in Tabelle 1 dargestellten Impulsausgänge sind der Gray-Kode, so daß die Ausgänge unabhängig von der Phase des durch die Trägerrückgewinnungsschaltung 15 wiedergewonnenen Trägers durch die Modul-4 Addition des Gray-Kodes mittels einer logischen Schaltung 36 erhalten werden können.

In Fig.10 moduliert der Ausgang der Regenerationsschaltung l8, d.h. die regenerierten Basisband-Impulse des ersten Signals das Eingangssignal von dem Ein gangsanSchluß Ik umgekehrt bzw. zurück, das an eine Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung 37 in

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der Trägerrückgewinnungsschaltung 15 angelegt wird, und die Ausgangsphase der Rückmodulationsschaltung 37 wird mit der Phase des Bezugsträgers von dem spannungsgesteuerten Oszillator in dem Phasenvergleicher 22 verglichen, wodurch die Synchronisierung der Trägerrückgewinnungsschaltung 15 erreicht werden kann. Entsprechend dem Bezugsträger von dem Oszillator 17 und dem Ausgang der Rückmodulationsschaltung 37 erzeugt eine Vierphasen-Demodulationsschaltung 38 die dem zweiten Signal entsprechenden Basisband-Impulse wieder, und die Basisband- bzw. Modulationsfrequenz-Impulse der Vierphasen-Demodulationsschaltung werden in einer logischen Schaltung 36 zu den Basisband-Impulsen des ersten Signals von der Regenerationsschaltung l8 hinzuaddiert, wobei die an die Eingangsanschlüsse ch3 und ch4 angelegten Basisband-Impulse regeneriert werden können.

Die in Fig.11 dargestellte, fünfte Ausführungsform ist im Aufbau ziemlich einfach und weist die Trägerrückgewxnnungsschaltung 15, einen Phasenvergleicher 39, einen Phasenschieber 40, eine Phasenschieberschaltung 4l sowie zwei Regenerationsschaltungen 42 und 43 auf und ist in der Lage, das l6-fache APK-Signal zu demodulieren.

Wenn der Ausgang von der Remodulationsschaltung 21 in der Trägerrückgewxnnungsschaltung 15, d.h. das modulierte Vierphasensignal des ersten Signals .und das an dem Eingangsanschluß 14 erhaltene Signal, an den Phasenvergleicher 22 angelegt werden, gibt letzterer das Ausgangssignal mit der Information des zwei-

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ten Signals ab, da das empfangene Signal das überlagerte zweite Signal aufweist. Der Ausgang der Remodulationsschaltung 21 wird auch an einen Phasenschieber 40 angelegt, und der Ausgang des Phasenschiebers 40, welcher bezüglich des Eingangs um TC/2 in der Phase verschoben ist, wird an den Phasenvergleicher 39 angelegt, wo es mit dem am .Eingangsanschluß 14 empfangenen Signal verglichen wird. Die Ausgänge der Phasenvergleicher 23 und 39 werden an die Phasenschieberschaltung 4l angelegt.

Wie in Fig.12 dargestellt, weist die Phasenschieberschaltung 4l zwei Eingangsanschlüsse 44 und 45, zwei Ausgangsanschlüsse 50 und 51 und vier Widerstände 46 bis 49 auf. Der Ausgang des Phasenvergleichers 22 wird an den Eingangsanschluß 44 angelegt und über die Widerstände 46 und 49 an die Ausgangsanschlüsse 50 und 51 übertragen. Der Ausgang des Phasenvergleichers 39 wird an den Eingangsanschluß 45 angelegt und über die Widerstände 48 und 49 an die Ausgangsanschlüsse 50 und 51 übertragen. Die Widerstände 46 bis 49 sind so gewählt, daß sie die Werte cos 0, sin .0, sin 0 bzw. -cos 0 haben.

Das 16-fache APK-Signal M(t) und das Vierphasen-PSK-Signal P(t) können durch folgende Gleichungen ausgedrückt werden:

OO

M(t) = β*

OO

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wobei A. und A die Amplituden der ersten bzw. zweiten Signale, 1 2*

Ui die Trag - T/2 sind.

12 —

die Trägerfrequenz und θ und 0 gleich O, ΤΓ/2, % , oder

Die Ausgänge x(t) und y(t) des Phasenvergleichers 22 können durch die Gleichungen ausgedrückt werden:

Q¹ - Θ¹) η η

^y(t) = n?-»^^co5(en - ^βη> ^{+ A}l^A2^cos(ön

Wenn diese Ausgänge in einem entsprechenden Verhältnis zwischen cos 0 und sin 0 in der Phasenschieberschaltung 4l zusammengefaßt werden, können die Ausgänge P₁ und P in den folgenden Ausdrucken an den Ausgangsanschlüssen 50 bzw. 51 erhalten werden:

^Pl - nl^(^A?^sin(9n -*» + *>+ ^Al^A2^sin(9n " ^θη ^P2 = n?-o^fA?^COs(Ön - ⁹» ⁺ *) ^{+ A}l^A2^COs(en " ^θη

Wenn 0 = ~fyk ist, dann ergibt sich:

^Pl -

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Diese zwei Fühl- oder Nachweisausgänge werden in den Regenerationsschaltungen 42 und 43 in der Weise diskriminiert und unterschieden, daß die letzteren in Abhängigkeit davon, ob die Fühloder Nachweisausgänge einen Pegel herben, welcher höher oder

2 1 niedriger als ein Schwellenwertpegel (A //2+ A.A /2) ist.einen Basisband-Impuls O oder 1 erzeugen. Auf diese Weise werden die Basisband-Impulse in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen

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den Phasen θ und θ regeneriert, wie in Tabelle 2 in Fig.,13 dargestellt ist.

Die in. der logischen Schaltung*Modul-4 Addition der Ausgänge der Regenerationsschaltungen 42 und 43 und des Ausgangs der Regenerationsschaltung l8 führt zu einer Regeneration der Basisband-Impulse, welche an die Eingangsanschlüsse ch3 und ch4 in Fig.4 angelegt werden. *durchgeführte

Die sechste in Fig.14 dargestellte Ausführungsform weist die Trägerrückgewinnungsschaltung I5 auf, welche unter anderem die in Fig.10 dargestellte Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung 37 und die Schaltungsanordnung aus der logischen Schaltung 36, dem Phasenvergleicher 39» dem Phasenschieber 40, der Phasenschieberschaltung 4l und den Regenerationsschaltungen 42 und 43 aufweist, wie sie in Fig.11 dargestellt sind.

In der Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung 37 wird das am Eingangsanschluß 14 empfangene Signal zusammen mit dem Ausgangsimpuls der Regenerationsschaltung 18, d.h. die regenerier-

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ten Basisband-Impulse des ersten Signals, umgekehrt bzw. "rückmoduliert. Der Ausgang der Umkehr- oder Rückmodulationsschaltung 37 wird an den Phasenvergleicher 22 angelegt; da der Ausgang der Rückmodulationsschaltung 37 die Information des zweiten Signals enthält, weist der Ausgang des Vergleichers 22 die Basisband-Impuls-Information des zweiten Signals auf. Der Ausgang des Oszillators 17 wird durch den Phasenschieber 40 um %/2 verzögert und an den zweiten Phasenvergleicher 39 angelegt, wo es mit dem umgekehrt bzw. rückmodulierten Ausgang verglichen wird,so daß der Ausgang, welcher bezüglich des Ausgangs des Phasenvergleichers 22 um 90 außer Phase ist, von dem zweiten Phasenvergleicher erhalten werden kann. Wie bei dem fünften, in Fig.11 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, werden die Ausgänge der ersten und zweiten Phasenvergleicher 22 und 39 von der Phasenschieberschaltung 4l, den Regenerationsschaltungen 42 und k3 und der logischen Schaltung 36 verarbeitet, so daß die Basisband-Impulse des zweiten Signals regeneriert und an den Ausgangsanschlüssen 27 und 28 erhalten werden können.

In der siebten, in Fig.I5 dargestellten Ausführungsform weist die Trägerrückgewinnungsschaltung 15 die Vierphasen-Signalfühlschaltung l6, den spannungsgesteuerten Oszillator 171 zwei Regenerationsschaltungen I8A und I8B, die Remodulationsschaltung 21, den Phasenvergleicher 22, die Verzögerungsleitung 23 sowie das Schleifenfilter 2k auf. Da, wie oben bereits ausgeführt, das 16-fache APK-Signal aus modulierten Vierphasensignalen,

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d.h. aus den ersten und zweiten Signalen, welche einander überlagert sind, besteht, kann das zweite Signal als eine ,Art Interferenzsignal zu dem ersten Signal betrachtet werden. Wenn folglich der Pegel des Interferenz- oder zweiten Signals bis zu einem gewissen Grad niedriger ist als der des ersten Signals, wird die Tragerruckgewxnnungsschaltung 15 in Phase zu dem ersten Signal synchronisiert. Infolgedessen können, wie in den Kurven bzw. Diagrammen in Fig.lö gezeigt ist, die in Phase liegenden und um 90 in der Phase versetzten Komponenten des 16-fachen APK-Signals von der Vierphasen-Signalfühlschaltung 16 erhalten werden. Die ersten Regenerationsschaltungen l8A und l8B haben einen Schwellenwert, welcher gleich dem in Fig.16 dargestellten Mittenpege4- 53 ist.

In der siebten Ausführungsform sind die Ausgangsanschlüsse der Fühlschaltung l6 ferner mit Regenerationsschaltungen 55 bis 58 verbunden, deren Schwellenwertpegel sich jeweils von dem der ersten Regenerationsschaltungen l8A und l8B unterscheidet. Das heißt, die Regenerationsschaltungen 55 und 56 weisen die Schwel« lenwertpegel 52 und die Regenerationsschaltungen 57 und 58 weisen die Schwellenwertpegel 5k. auf, wie in Fig.lö dargestellt ist. Die Ausgänge der Regenerationsschaltungen 55 und 57 werden an die logische Schaltung 36A angelegt, während die Ausgänge von den Regenerationsschaltungen 56 und 58 an die logische Schaltung 36B angelegt werden. Entsprechend den Ausgängen der Regenerationsschaltungen I8A und 18B werden die logischen Schaltungen 36A und 36B so gesteuert, daß sie den entsprechenden Ein-

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gang wählen und die Ausgänge an die Ausgangsanschlüsse 27 bzw. 28 abgeben.

Wie in Fig.17 dargestellt, sind die Vektoren der 16 einzelnen Signale der 16-fachen APK-Signale mit den Bezugsziffern 100 bis 103, 200 bis 203, 300 bis 303 sowie 400 bis 403 bezeichnet. Die Signale mit den Bezugsziffern 100 bis IO3 entsprechen den Signalvektoren in dem ersten, in Fig.4 dargestellten Quadranten und stellen die Kombinationen der Ba.sisband-Impulse (OOOO) , (OOOl) , (OOll) und (OOIO) dar. In ähnlicher Weise entsprechen die Signale mit den Bezugsziffern 200 bis 203, 300 bis 303 und 400 bis 4O3 den Vektoren in dem zweiten, dritten bzw. vierten Quadranten in Fig.4 und stellen die Basisband-Impulskombinationen dar, welche in Fig.17 in Klammern angegeben sind. Um das l6-fache APK-Signal mit Hilfe der drei verschiedenen Schwellenwertpegel zu unterscheiden, wird die Phasen-Amplitudenebene in l6 Bereiche 100—403 unterteilt, welche jeweils den 4 Bit-Kodes entsprechen, wie in Fig.17 dargestellt ist.

Wenn der Fühlausgang der Fühlschaltung l6 höher als die Schwellenwertpegel 52, 53 bzw. 54 ist, sind die Ausgänge der Regerierationsschaltungen 18a,18B, 55 bis 58 0; wenn dagegen der Ausgang der Fühlschaltung kleiner ist als die Schwellenwertpegel 52 bis 54, sind die Ausgänge 1. Die Kombinationen der Ausgänge der Regenerationsschaltungen I8A, IBB, 55 bis 58, welche den in Fig.17 dargestellten Signalen, d.h. sechs Impulsreihen, entsprechen, können infolgedessen regeneriert werden, wie in Fig.l8

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dargestellt ist. Um die impulskodierten in Fig.17 in Klammer dargestellten Signale zu erhalten, werden die Ausgänge von den Regenerationsschaltungen l8A, IBB, 55 und 56 für die 16-fachen APK-Signale in dem ersten Quadranten erhalten; die Ausgänge der Regenerationsschaltungen I8A, IBB, 55 und 58 werden von den 16-fachen APK-Signalen in dem zweiten Quadranten erhalten; die Ausgänge der Regenerationsschaltungen I8A, IBB, 57 und 58 werden für die Signale in dem dritten Quadranten und die Ausgänge der Regenerationsschaltungen I8A, IBB, 57 und 56 werden für die Signale in dem vierten Quadranten erhalten. Das heißt, wenn der Ausgang der Regenerationsschaltung I8A O ist, wird der Ausgang der Regenerationsschaltung 55 gewählt, wenn dagegen der Ausgang 1 ist, wird der Ausgang der Regenerationsschalting 57 gewählt. Xn ähnlicher Weise wird in Abhängigkeit davon, ob der Ausgang der Regenerationsschaltung I8B O oder 1 ist, der Ausgang der Regenerationsschaltung 56 oder 58 gewählt. Danach können dann die Ausgänge der zwei gewählten Reihen verarbeitet werden, um den demodulierten Signalausgang zu erhalten. Infolgedessen läßt die logische Schaltung 36A den Ausgang der Regenerationsschaltung 55 durch, wenn der Ausgang der Regenerationsschaltung I8A O ist, sie läßt dagegen den Ausgang der Regeneratinnsschaltung 57 durch, wenn der Ausgang der Schaltung I8A 1 ist. Dasselbe gilt für die logische Schaltung 3°B. Auf diese Weise können dann vier Basisband- Impulszüge oder -reihen an den Ausgangsanschlüssen 19i 20, 27 und 28 erhalten werden.

Pa t en t an spr üch e

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Claims

Patentansprüche

•i~r\Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung, gekennzeichnet durch eine Trägerrückgewinnungsschaltung (15) mit einer Vierphasen-Signalfühlschaltung (l6)^um das empfangene Eingangssignal mit dem Bezugsträger zu fühlen, mit einer Regenerationsschaltung (18), um den gefühlten Ausgang der Fühlschaltung (l6) zu regenerieren, um daraus die Basisband- bzw. Modulationsfrequenzimpulse des ersten Signals in dem empfangenen
Eingangssignal zu regenerieren, mit einer Remodulationsschaltung (21), um den Bezugsträger mit den regenerierten Basisband-Impulsen rückzu- bzw. zu remodulieren, um dadurch das erste Signal zu regenerieren, mit einem Phasenvergleicher (22), um die Phase des ersten Signals mit der des empfangenen Eingangssignals zu vergleichen, und mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (17)» um die Phase des Bezugsträgers mit dem Ausgang
des Phasenvergleichers (22) zu steuern, und durch eine Demodulationsschaltung, um die Basisband-Impulse des zweiten Signals aus dem ersten Signal und dem empfangenen Eingangssignal zu regenerieren.
2. Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerrückgewinnung sschaltung (15) eine Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung (37) aufweist, um das empfangene Eingangssignal mit den

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Basisband-Impulsen des ersten Signals rückzumodulieren, um dadurch den Träger wieder zu erzeugen, und daß die Phase des Bezugsträgers in dem Phasenvergleicher (22) mit der Phase des mittels der Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung ( 37) wiedererzeugten Trägers zu vergleichen, um so das Phasendifferenzsignal zu erzeugen, entsprechend welchem der spannungsgesteuerte Oszillator (17) gesteuert wird, um die Synchronisierung zu erreichen.
3. Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mittels welcher das zweite Signal wiedergeschaffen wird, eine Subtraktionsschaltung (25), um das erste Signal von der Remodulationsschaltung (21) von dem empfangenen Eingangssignal zu subtrahieren, und eine Vierphasen-Demodulationsschaltung aufweist, um den Ausgang der Subtraktionsschaltung (25) in der Phase zu demodulieren.
4. Digitale Trägeraignal-Demodulationsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl k der Einrichtungen, welche jeweils die Remodulationsschaltung (21)^ die Subtraktionsschaltung (25) und die Vierphasen-Demodulationsschaltung aufweisen, in Kaskade geschaltet sind, wodurch 2 (k+2)· fache APK-Signale demoduliert werden können.
5· Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsein-

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richtung zum Regenerieren der Basisband-Impulse des zweiten Signals folgende Einrichtungen aufweist: einen ersten Phasenvergleicher (22), um die Phase des ersten Signals von der Remodulationsschaltung (21) mit der Phase des empfangenen Eingangssignals zu vergleichen, einen zweiten Phasenvergleicher (39)» um die Phase des empfangenen Eingangssignals mit der Phase des ersten Signals zu vergleichen, welches in der Phase um Ä*/2 verschoben worden ist, und eine logische Schaltung (36), um die logische Operation der Basisband-Impulse des ersten Signals und der Ausgänge der ersten und zweiten Phasenvergleicher (22, 39) durchzuführen.
6. Digitale Trägersignal-Demodulatinnsschaltung nach Anspruch

1, dadurch gekennz eichn et, daß die Einrichtung zum Regenerieren des zweiten Signals folgende Schaltungen aufweist: eine Phasenschieberschaltung (kl), um im Verhältnis eines sin O und eines cos θ den Ausgang des Phasenvergleichers (39) und den Ausgang zusammenzufassen, welcher bezüglich des Ausgangs des Phasenvergleichers (39) um 90 aus der Phase ist, eine Regenerationsschaltung (42, 43), um den Ausgang der Phasenschieberschaltung (4l) zu unterscheiden, und eine logische Schaltung (36). um die logischen Operationen des Ausgangs der Regenera tionsschaltung (42, 43) und der Basisband-Impulse des ersten Signals durchzuführen.
7. Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung nach Anspruch

2, gekennzeichnet durch eine Phasenschieber-

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schaltung (4l), um im Verhältnis eines sin θ und eines cos Q den Ausgang des Phasenvergleichers (39) und den Ausgang zusammenzusetzen, welcher bezüglich des Ausgangs des Phasenvergleichers (39) um 90 aus der Phase ist,- durch eine Regenerationsschaltung (42, 43)» um den Ausgang der Phasenschieberschaltung (4l) zu unterscheiden, und durch eine logische Schaltung (36). um die logischen Operationen des Ausgangs der Regenerationsschaltung (42, 43) und der Basisband-Impulse des ersten Signals durchzuführen.
8. Digitale Trägersignal-Demodulationsschaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Regenerieren des zweiten Signals eine Anzahl zusätzlicher Regenerationsschaltungen (I8A, lee, 55 bis 58), die jeweils mit den Ausgangsanschlüssen der Vierphasen-Fühlschaltung (l6) verbunden sind und jeweils einen Schwellenwertpegel aufweisen, der sich von dem der ersten Regenerationsschaltung (l8) unterscheidet, und eine Anzahl logischer Schaltungen (36A, 36B) aufweist, um wahlweise die Ausgänge der zusätzlichen Regenerationsschaltungen (I8A, I8B, 55 bis 58) entsprechend den Basisband-Impulsen des ersten Signals von der ersten Regenerationsschaltung (l8) durchzulassen.

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