DE2540836B2

DE2540836B2 - Demodulator fuer 16-wertige aspk- signale

Info

Publication number: DE2540836B2
Application number: DE19752540836
Authority: DE
Inventors: Hideki; Seki Seizo; Yokosuka Kanagawa; Miyauchi Kazuhiro Tokio; Ishio (Japan)
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: 1977-09-22
Also published as: NL7510728A; NL173461B; DE2540836A1; FR2285014B1; NL173461C; CA1076219A; DE2540836C3; US4039961A; FR2285014A1; IT1042543B; GB1519968A

Description

Die Erfindung betrifft einen Demodulator für

16wertige amplituden- und phasenumgetastete Signale (APSK-Signale) der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung.

Für die Übertragung von digital dargestellten Informationen bzw. Daten ist eine Vielzahl von Modulationsverfahren entwickelt worden, so beispielsweise das sogenannte »ASK-Verfahren«, das mit Amplitudenumtastung arbeitet, das »PSK-Verfahren«, das mit Phasenumtastung arbeitet sowie das »FSK-Verfahren«, das mit Frequenzumtastung arbeitet. Von diesen Verfahren ist das Vierphasen-Umtastverfahren oder 4-PSK-Verfahren am häufigsten eingesetzt worden: dieses Verfahren hat jedoch den speziellen Nachteil, daß die mittels des Verfahrens übertragene Information nur zwei Bit pro Symbol beträgt. Das Vierphasen-Umtastverfahren stellt also kein sehr effektives Modulationsverfahren dar.

Um den Wirkungsgrad des Vierphasen-Umtastverfahrens zu verbessern, wird manchmal die Zahl der

Modulationsphasen auf 8,16 usw. erhöht; die dadurch

dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneriereinrich- _4S herbeigeführte Verbesserung führt jedoch in bezug auf tung einen ersten Phasenkomparator (22), der die Phase des ersten Signalzweigs von der Remodulationsschaltung (21) mit der Phase des empfangenen Eingangssignals vergleicht, einen zweiten Phasenkomparator (39), der die Phase des empfangenen Eingangssignals mit der Phase des ersten Signalzweigs vergleicht, dessen Phase um π/2 verschoben ist, und eine logische Schaltung (36) aufweist, welche die Grundbandimpulszüge des ersten Signalzweigs und die Ausgangsoägnale des ersten und zweiten Phasenvergleichers (22, 39) logisch miteinander verknüpft.

5. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneriereinrichtung eine Phasenschieberschaltung (41), die das Ausgangssignal des Phasenkomparators (39) und das Ausgangssignal, dessen Phase bezüglich des Ausgangssignals des Phasenkomparators (39) um 90° verschoben ist, im Verhältnis eines sin Φ und eines cos Φ zusammenfaßt, wobei Φ eine beliebige Konstante ist, weiterhin eine Regenerierschaltung (42,43), die das Ausgangssignal der Phasenschieberschaltung (41) unterscheidet, sowie eine logische (lO

das Rauschen schnell zu einer Verschlechterung im Randbereich, wenn die Zahl der Modulationsphasen stark erhöht wird. Bei einem weiteren Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades des; Amplitudenmodulaticnsverfahrens wird die Zahl der verwendeten Pegel auf 4, 8 usw. erhöht; aber auch dieses Verfahren führt in bezug auf das Rauschen schnell zu einer Verschlechterung im Randbereich, wenn die Zahl der verwendeten Pegel zu hoch wird.

Aus den US-PS 36 19 503 und 38 05 191 sind Verfahren bekannt, die die oben erläuterten Nachteile durch gleichzeitige Modulation der Amplitude und der Phase zu vermeiden. Diese Verfahren werden auch als Amplituden- und Phasenumtastung oder APSK-Verfahren bezeichnet; im Vergleich mit den herkömmlichen Amplituden- und Phasenmodulationsverfahren liegt der Vorteil dieses Verfahrens darin, daß die Phasen-Amplituden-Ebene in sehr wirksamer Weise genutzt wird, so daß uigiial dargesteiiie informationen einwandfrei übertragen werden können.

Bei der Amplituden- und Phasenumtastung muß das Referenzsignal, dessen Phase genau synchron mit der des in einem Sender erzeugten Trägers ist, zur

Demodulierung des empfangenen Signals in einem Empfänger erzeugt werden. Im Vergleich zur Phasenmodulation ist es jedoch, abgesehen von einem besonderen Fall der Amplitudeii- und Phasenumtastung, äußerst schwierig, das Bezugssignal von dem empfangenen Signal abzutrennen. Um die herkömmlichen Amplituden- und Phasenumtastverfahren durchzuführen, müssen logische Schaltungen und Digital/Analog-Umseizer mit kompliziertem Aufbau verwendet werden, so daß keine schnelle Signalübertragung möglich ist. Obwohl also die Amplituden- und Phasenumtastverfahren theoretisch ausgezeichnete (fernmeldetechnische) Übertragungsverfahren sind, wurden sie aus den obenerwähnten Gründen bisher in der Praxis noch nicht eingesetzt. Dies gilt insbesondere für die sehr schnelle Amplituden-und Phasenumtastung.

Aus der Zeitschrift »Frequenz«, 25 (1971), Heft 11, Seiten 340 bis 350, 352, ist ein Demodulator der angegebenen Gattung bekannt. Das empfangene PSK-Signal wird abgefühlt, indem der abgeleitete Referenzträger verwendet wird; die Grundbandimpulszüge werden regeneriert, indem das abgefühlte Signal zu jedem Zeitpunkt diskriminiert wird. Bei Vierphasen-Umtastung können nur zwei Bit pro Symbol übertragen werden; dieses Modulationsverfahren ist also nicht sehr effektiv. Wie erwähnt, iäßt sich durch Erhöhung der Modulationsphasen zwar die Übertragungsgeschwindigkeit steigern, jedoch muß dies mit einer Erhöhung des Rauschens im Randbereich erkauft werden, d. h., die Übertragungsqualität sinkt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Demodulator der angegebenen Gattung zu schaffen, der trotz der durch die Verwendung von 16wertigen APSK-Signalen möglichen Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeit eine einwandfreie Übertragungsqualität gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß gleichzeitig wenigstens zwei 4wertige PSK-Signale übertragen werden können, da der Demodulator in zwei Schritten arbeitet: Dabei wird zunächst ein großes 4wertiges PSK-Signal (erster Signalzweig) in dem empfangenen, zwei 4wertige PSK-Signale enthaltenden Signal demoduliert, und dann wird ein kleines 4wertiges PSK-Signal (der zweite Signalzweig) durch das große demodulierte Signal (oder das durch dieses demodulierte Signal regenerierte Trägerimpulssignal) sowie auch durch ein empfangenes Signal demoduliert.

Während also bei der bekannten Trägerableitung eine sehr aufwendige, nicht im einzelnen dargestellte Schaltungsanordnung erforderlich wäre, um PSK-Signale abzuleiten, die mit mehr als vier Phasen arbeiten, hat der Demodulator nach der vorliegenden Erfindung einen sehr einfachen Aufbau, so daß mit geringem Aufwand auch 16wertige APSK-Signale übertragen, abgeleitet und demoduliert werden können. Weiterhin arbeitet dieser Demodulator aufgrund seines einfachen Aufbaus sehr zuverlässig und störungsfrei, so daß er insbesondere für den Einsatz in Zwischenverstärkern geeignet ist, die nicht ohne weiteres zugänglich sind. Und schließlich können mit dem hier erläuterten Prinzip auch noch höherwertige Signale demoduliert werden.

Die Phasen des ersten Signals und des empfangenen Signals werden miteinander verglichen, um eine Synchronisierung zwischen den Phasen des Refprenz-

trägers und des empfangenen Signals zu ermöglichen.

Als Alternative hierzu kann die Synchronisierunj auch durch einen Vergleich zwischen der Phase de Referen/.trägers und der Phase des Ausgangssignal erfolgen, das durch die Remodulation des empfangend Signals mit den Grundbandimpulszügen des erstei Signals erhalten wird. Das zweite Signal kann durcl Vektorsubtraktion des ersten, durch die Remodulatioi erzeugten Signals von dem Eingangssignal und dam mitteis der Vierphasen-Signal-Fühlschaltung erhaltei werden, wobei die das zweite Signal darstellendei Grundbandimpulszüge regeneriert werden können Andererseits können die Grundbandimpulszüge de: zweiten Signals durch logische Operationen de Grundbandimpulszüge des ersten Signals und de: Ausgangssignals eines Phasenkomparator wieder er zeugt werden, an dem das erste, durch die Remodulatior erhaltene Signal und das empfangene Eingangssigna angelegt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand vor Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 4 Schaltungen und graphische Darstellun gen zur Erläuterung des Modulationssystems, Jas ir Verbindung mit dem Demodulator nach der Erfindung verwendet wird, wobei in Fig. 1 ein Blockschaltbilc einer Vierphasen-Modulationsschaltung, in Fig. 2 eir Vektordiagramm der Ausgangssignale der in Fig. 1 dargestellten Vierphasen-Modulationsschaltung, ir Fig.3 ein Blockschaltbild einer Modulationsschaltung zur Erzeugung der 16wertigen APK-Signale und ir F i g. 4 ein Vektordiagramm der Ausgangssignale diesel Modulationsschaltung dargestellt sind,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Demodulators nach der Erfindung,

Fig.6 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Demodulators nach der Erfindung,

Fig.7 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines Demodulators nach der Erfindung,

Fig.8 und 9 Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Demodulatoren,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform eines Demodulators nach der Erfindung,

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer fünften Ausführungsform eines Demodulators nach der Erfindung,

Fig. 12 ein Schaltbild einer bei einem solchen Demodulator verwendeten Phasenschieberschaltung,

Fig. 13 eine Tabelle zur Erläuterung der Funktionsweise des Demodulators nach der fünften Ausführungsform,

F i g. 14 und 15 Blockschaltbilder eines Demodulators nach einer sechsten bzw. siebten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 16 bis 18 Diagramme bzw. Aufstellungen zur Erläuterung des Demodulators nach der siebten, in F i g. 15 dargestellten Ausführungsform.

In den einzelnen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher bzw. entsprechender Bauelemente verwendet. Vorder Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen des Demodulators nach der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 eine Modulationsschaltung zur Erzeugung der digitalen Trägersignale beschrieben.

In Fig. 1, in welcher ein Blockschaltbild einer Vierphasen-Modulationsschaltung dargestellt ist, wird, wenn der Träger von einer Trägerquelle 1 über einen ;r/2-Phasenschieber 3 an eine erste 0 bis π-Zweiphasen-Modulatorschaltung 2 und an eine zweite 0 bis

jr-Zweiphasen-Modulatorschaltung 4 angelegt wird, das modulierte Signal, d.h. (0), (1) auf der in Fig. 2 dargestellten ,Y-Achse, am Ausgangsanschluß 5 des ersten Modulators entsprechend dem Zustand 0 oder 1 des an einen Signaleingangsanschluß ch 1 angelegten Basisband-Impulses erhalten. In ähnlicher Weise wird entsprechend dem an einen zweiten Signaleingangsanschluß ch 2 angelegten Basisband-Impuls das modulierte Signal, d. h. (0) oder (1) auf der in F i g. 2 dargestellten K-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) (I₁ 0), (1, 1) oder (0, 1) der Zustände der an die Eingangsanschlüsse ch 1 und ch 2 angelegten Basisband-Signale das modulierte Vierphasensignal von ;τ/4, 3π/4, 5jt/4 oder 7π74 erhalten.

Anhand von Fig.3 wird eine Modulationsschaltung beschrieben, welche zwei der anhand von F i g. 2 vorstehend beschriebenen Modulatoren aufweist, um das 16fache APK-Signal (das 16fache APSK-Signal) zu erzeugen. Das heißt, der Träger von der Trägerquelle 1 wird an eine erste und zweite Vierphasen-Modulationsschaltung 8 und 9 angelegt, und die Basisband-Signale werden an die Eingangsanschlüsse ch 1 und ch2 angelegt. Die anhand von F i g. 2 beschriebenen, modulierten Vierphasensignale werden an einem Ausgangsanschluß 10 in der vorbeschriebenen Weise erhalten und sind durch ausgezogene Linien in F i g. 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 ch3 und c/j4 der zweiten Modulationsschaltung 9 angelegt sind, das modulierte Vierphasensignal an deren Ausgangsanschluß erhalten; das demodulierte Ausgangssignai wird jedoch durch eine Dämpfungseinrichtung 11 (in Form eines Widerstands) gedämpt, so daß die modulierten, durch gestrichelte Linien in Fig.4 dargestellten Vierphasensignale am Ausgangsanschluß 12 erhalten werden. Das modulierte Ausgangssignal 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 16fachen APK-Signale am Ausgangsanschluß 13 erhalten, wie in dem Signaldiagramm in Fig.2 dargestellt ist. Wie durch clic ausgezogenen Linien in Fig.4 gezeigt ist, ist das erste Signal das Signal, das in Form eines Vektors wiedergegeben und um π/4, 3π/4, 5π/4 oder 7π/4 phasenmoduliert ist, wilhrcnd das zweite Signal der modulierte Signalvcktor ist, welcher so dargestellt ist, daß er sich von dem Ende des Vektors des ersten Signals aus erstreckt und um π/4, 3π/4, 5π/4 oder 7π/4 moduliert ist. Wenn diese ersten und zweiten Signalvcktorcn zusammengefaßt werden, können 16 modulierte Signalvcktorcn erhalten werden. Wenn clic Amplitude des zweiten Signals in einem bestimmten Bereich liegt, erstreckt sich der Vektor, der sich bei der Addition des /weiten Signalvcktors mit dem ersten Signalvcktor ergibt, der in einem der vier Quadranten liegt, nicht außerhalb des Quadranten, in welchem der erste Signalvcktor vorhanden ist.
Anhand von Fig. 5 wird nunmehr die erste

Ausführungsform einer Demodulatorschaltung gemäß der Erfindung beschrieben. Das 16fache APK-Signal wird von einem Eingangsanschluß 14 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 V-Achsenphase zu fühlen, welche mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators 17 erzeugt wird. Der gefühlte Ausgang wird dann mittels einer Regenerationsschaltung 18 diskriminiert bzw. unterschieden, um den Quadranten zu fühlen und festzustellen, in welchem der Signalvektor vorhanden ist (siehe F i g. 4); die an Ausgangsanschlüssen 19 und 20 erhaltenen Ausgänge entsprechen den Basisband-Impulsen. welche an die in F i g. 3 dargestellten Eingangsanschlüsse ch 1 und ch 2 angelegt werden.

Die Ausgänge der Regenerationsschaltung 18 werden auch an eine Remodulations- bzw. Modulationsüberiragungsschaltung 21 angelegt, um den Bezugsträger von dem Oszillator 17 in ein moduliertes Vierphasensignal zu modulieren, welches dem durch das ausgezogene Liniensegment in F i g. 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 Impulssignal und dem Eingangssignal von dem Eingangsanschluß 14 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 Interferenz- oder 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.

Der Ausgang der Modulationsübertragungs- bzw Remodiilationsschaltung 21 wird auch an eine Subtrak· tionsschaltung 25 angelegt, wo er vcktoricll von dciv Eingangssignal am Eingangsanschluß 14 subtrahieri wird. Der Ausgang der Siibtraktionsschaltung 25 ist da; zweite Signal, welches dem durch das gestrichelte Liniensegment in Fig.4 dargestellten Signalvektoi entspricht. Das zweite Signal wird an eine Vierphasen Dcmodulationsschaltung 26 angelegt, so daß da: Vicrphascn-PSK-Signal, welches den an die Eingangs anschlüsse ch3 und ch4 in Fig.3 angelegten Basis bancl-lmpulscn entspricht, an Ausgangsanschlüssen 2Ί und 28 erhallen werden kann.

Die in F i g. 6 dargestellte zweite Ausführungsforn entspricht im Aufbau im wesentlichen der ersten 11 Fig. 5 dargestellten Ausführungsform, außer daß cini weitere Renioclulationssduiltung 29, eine Subtraktion schaltung 30 und eine Vierphascn-Dcmoclulationsschnl lung 31 zusätzlich vorgesehen sind. Infolgedessen kam in der zweiten Ausführungsform ein b4fachcs APK-Si gnal clcmodiilicrl werden. Das heißt, wenn cli

modulierten Vierphasensignalc, welche durch die Remodulationsschaltungen 21 und 29 regeneriert sind, zusammengefaßt werden, wird das in F i g. 4 dargestellte löfache APK-Signal erhalten. Wenn das 64fachc APK-Signal, d.h. das Eingangssignal, vcktoriell von dem s regenerierten 16fachen APK-Signal in der Subtraktionsschaltung 30 subtrahiert wird, wird das dritte Signal, d. h. das modulierte Vierphascrisignal, erhalten, da das 64fache APK-Signal in Form des Vektors vorliegt, der sich durch die Vektoraddition des 16fachen _l() APK-Signals und des modulierten Vierphasensignals ergibt. Durch Demodulieren des modulierten Vierphasensignals mittels der Vicrphasen-Demodulationsschaltung 31 werden die dem dritten Signal entsprechenden Basisband-Impulse regeneriert. is

Wie vorstehend beschrieben, kann im allgemeinen das 2²I*■· ²!fache APK-Signal durch eine Schaltungsanordnung demoduliert werden, welches eine Anzahl von k in Kaskade geschalteter Einheiten oder Grundschaltungen aufweist, welche jeweils aus einer Rcmodula- ^o tions-, einer Subtraktions- und einer Vierphascn-Dcmodulationsschaltung bestehen.

In der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform sind genaue Amplituden- und Phascncinstcllungen 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-Dcmodulationsschallungen verwendet werden müssen. _v>

In der dritten in Fig.7 dargestellten Ausführungsform sind die vorerwähnten Nachteile in der ersten Ausführungsforni beseitigt. In Fig.7 entspricht der Aufbau der Trägerrückgcwinnungsschaltung 15 im wesentlichen dem der ersten in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform. Das heißt, die an die Eingangxanschlüssc ch 1 und ch2 in Fig.3 angelegten Basisband-Impulse werden regeneriert und an den Ausgangsanschlüssen 19 und 20 erhalten; der Ausgang der Rcmodulationsschaltung 21 ist das modulierte Vicrpha- .|o sensignal 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 .|s Quadranten des löfachen, in Fig.4 dargestellten APK-Signals gehören, erhalten werden, wie in Fig.8 dargestellt ist. Die Trägerrückgcwinnungsschaltung 15 ist dann auf eine der vier Phasen des ersten Signals synchronisiert; eines der vier Paare von Basisband-Im- so pulsen (0.0), (I, O)₁(I, I) und (0, I) (siehe F i g. 2) werden von den Ausgnngsnnschlüsscn 19 und 20 erhalten, und der Ausgang von der Remodiilalionsschaltung 2t entspricht einem der vier ausgezogenen Segmente oder der modulierten Vierphasen-Signalvekloren, die in y, Fig. 2 dargestellt sind. Als nächstes soll nunmehr der Ausgang der Rcmoclululionsschnltiing 21 das Signal sein, welches dem durch das ausgezogene Liniensegment in dem ersten Quadranten in F i g. 2 dargestellten Signnlvektor entspricht, wenn die Phase des wiederge <«> wonnenen Trägers in der Tragcrrilckgewinnungsschal lung 15 0(NiIlI) ist.

Dieses Atisgnngssignal wird dann nicht nur an eine erste Phnsendctektorsehaltung 33, sondern über einen Phasenschieber 32 auch an eine zweite Phaseiuletektor· (>s schaltung 34 angelegt, so daß die Vektoren der liingangssigniile an den eisten und zweiten Phasende tekloren 33 und 34 um W außer Phase sind. Diese Vektorsignale werden als Bezugsträger verwendet, um das empfangene Signal zu fühlen, das von dem Eingangsanschluß 14 an die ersten und zweiten Phasendetektoren 33 und 34 übertragen wird. In einer Rcgenerationsschaltung 35 werden die Ausgänge der ersten und zweiten Phasendetcktoren 33 und 34 bezüglich der Schwcllenwertpegel A und B (siehe Fi g. 8) diskriminiert 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 c/?3 und ch4 angelegten Basisband-Impulse (0,0),(0,1)₁(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 F i g. 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 F i g. 10 moduliert der Ausgang der Rcgenerationsschaltung 18, d.h. die regenerierten Basisband-Impulsc des ersten Signals das Eingangssignal von dem Eingangsanschluß 14 umgekehrt bzw. zurück, das an eine Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung 37 in der Trägerrückgcwinnungsschaltung 15 angelegt wird, und die Ausgangsphase der Rückmodulationsschaltung 37 wird mit der Phase des Bezugsträgers von dem spannungsgesteuerten Oszillator 17 in dem Phasenverglcichcr 22 verglichen, wodurch die Synchronisierung der Trägerrückgcwinnungsschaltung 15 erreicht werden kann. Entsprechend dem Bezugsträger von dem Oszillator 17 und dem Ausgang der Rückmodulationsschaltung 37 erzeugt eine Vierphascn-Dcmodulalionsschaltung 38 die dem zweiten Signal entsprechenden Basisband-Impulse wieder, und die Basisband- bzw Modulationsfrequenz-lmpulsc der Vierphascn-Demo· dulationsschaltung werden in einer logischen Schaltung 36 zu den Basisband-Impulsen des ersten Signals vor der Rcgcncrationssehaliung 18 hin/.uaddicrt, wobei die an die Eingangsanschlüsse ch3 und c7i4 nngclegtei Basisbnnd-lmpulse regeneriert werden können.

Die in Fig. Il dargestellte, fünfte Ausliilimnysfom ist im Aufbau ziemlich einfach und weist d'n Trilgcrrückgewiniumgssehiiltung 15, einen Phasenver gleicher 39, einen Phasenschieber 40, eine Phasensehie leerschaltung 41 sowie zwei Rcgcncrnlioimchiillungci 42 und 43 auf und ist in der Lage, das Kifach APK-Signal zu demodtilieren.

Wenn der Ausgang von der ReuHnliilationsschiiltun 21 in der Tragerrik'kgewinnungsschaltung 15, d.h. da modulierte Vierphascnsignal des eisten Signals und d;i an dem Eingangsanschluü 14 erhaltene Signal, an de Phasenverglcicher 22 angelegt werden, gibt letzten das Ausgungssigniil mit der Information des zweite Signals ab, da das empfangene Signal (Ins überlagert zweite Signal aufweist. Der Ausgang der Remoduli tionsschnltung 21 wird auch an einen Phasenschieber 4 angelegt, und der Ausgang des Phasenschiebers 4 welcher bezüglich des F.ingimgs um .t/2 in der Pha-

verschoben ist, wird an den Phasenvergleicher 39 angelegt, wo er mit dem am Eingangsanschluß 14 empfangenen Signal verglichen wird. Die Ausgänge der Phasenvergleicher 23 und 39 werden an die Phasenschieberschaltung 41 angelegt.

Wie in Fig. 12 dargestellt, weist die Phasenschieberschaltung 41 zwei Eingangsanschlüsse 44 und 45, zwei Ausgangsanschlüsse 50 unf 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 unf 51 übertragen. Die Widerstände 46 bis 49 sind so gewählt, daß sie die Werte cos Φ, sin Φ, sin Φ bzw. -cos Φ haben.

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

M(O = V IA₁ sin(.-.f + (■)],) + /I₂ sin(f + <·?„)},

ίο

P(O = ν

_sj_n(,„,

s wobei A\ und -Aj die Amplituden der ersten bzw. zweiten Signale, ω die Trägerfrequenz Θ¹,, und Θ²,, gleich 0, π/2, π oder —π/2 sind.

Die Ausgänge x(t)\\na y(t)dc% Phascnvergleic'.icrs 22 können durch die Gleichungen ausgedrückt werden:

A(O = Σ \A\ sin(«!, - (■>),) + .4,/I₂ sin(Wf₁ - Wj₁)! ,
_IS v(0 = ν \A\COS(W), - Wj₁) -ι- A₁A₂COS(Vi, - W)₁)!

Wenn diese Ausgänge in einem entsprechenden

Verhältnis zwischen cos Φ und sin Φ in der Phasenschieberschaltung 41 zusammengefaßt werden, können die Ausgänge P\ und P₂ in den folgenden Ausdrücken an den Ausgangsanschlüssen 50 bzw. 51 erhalten werden:

P₁ = Σ 1-4? si η (W), - <-)], + Φ) + -4,/4,SiIi(W;, - β\, + '/>)},

Π = — /

Pz = Σ M?c()s(W!, + Φ) + /MjCOS(W; - (-)[ + Φ)} .

Wenn Φ = n/4 ist, dann ergibt sich:

P. = Σ —c- + Aι /1-. sin(Wf, — wj. + n/4) ,

P₂ = Σ 4r + />|/>ί cos(«J - (■)], + n/4) .

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 Fühl- oder Nachweisausgänge einen Pegel haben, welcher höher oder niedriger als ein Schwellenwertpegcl

(A²J\2 I- AiA₁/!)

ist, einen Basisband-Impuls O oder 1 erzeugen. Auf diese Weise werden die Basisband-lmpulsc in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Phasen Θ¹,, und Θ²,, so regeneriert, wie in Tabelle 2 in F i g. 13 dargestellt ist.

Die in der logischen Schaltung durchgeführte Modul-4-Addition der Ausgänge der Rcgencrationsschallungen 42 und 43 und des Ausgangs der Rcgencrationsschaltung 18 führt zu einer Regeneration ss der Basisband-Impulse, welche an die F.ingangsanschlüsse ι7ι 3 und c7) 4 in F i g. 4 angelegt werden.

Die sechste in IMg. 14 dargestellte Ausführungsform weisl die Trägcrrückgcwinnungsschaltung 15 niif. welche unter anderem die in Fig. 10 dargestellte i„, Umkehr bzw. Rückmodulationssehaltung 37 und die Schaltungsanordnung aus der logischen Schaltung 36, dem Phnscnvergleichcr 39, dem Phasenschieber 40, der l'hasenschieberschaltung 41 und den Regenerations schallungen 42 und 43 aufweist, wie sie in Fig. 11 i.s dargestellt sind.

In der Umkehr- bzw. Rllckmodiilalioiisschallung Ϊ7 wird ilas am liingangsanschlull 14 empfangene Signnl zusammen mit dem Ausgangsimpuls der Regenerationsschaltung 18, d. h. die regenerierten Basisband-Impulse des ersten Signals, umgekehrt bzw. rückmoduliert. Der Ausgang der Umkehr- oder Rückmodulationssehaltung 37 wird an den Phasenvergleicher 22 angelegt; da der Ausgang der Rückmodulationssehaltung 37 die Information des zweiten Signals enthält, weist der Ausgang des Vergleichers 22 die Basisband-lmpuls-lnformation des zweiten Signals auf. Der Ausgang des Oszillators 17 wird durch den Phasenschieber 40 um π/2 verzögert und an den zweiten Phasenvergleicher 39 angelegt, wo er 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 F i g. H dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, werden die Ausgänge der ersten und zweiten Phasenvergleicher 22 und 39 von der Phascnschicbcrschaltung 41, den Rcgenerationsschaltungcn 42 und 43 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 Fi g. 15 tiargestellten Ausfiihrungsform weist die Trilgerrückgewinnungsschaltung 15 die Vierphasen-Signalfiihlschaltung 16, den spannungsgesleucrten Oszillator 17, zwei Rcgenerationsschaltungen 18-Λ und 18/J, die Remoiliilalionsschiiltung 21, den Phiisenvergleii-hcr 22, die Verzögerungsleitung 23 sowie das Schlcifonfilter 24 auf. Du, wie oben bereits ausgeführt, das Ihfiiche APK Signal aus modulierten VierphiiKiMisigniiliMi, d. h. aus ilen ersten und /weilen Signalen, welche einander ilherliigcrl sind, besteht, kann diis /weile Signal als eine Art Inicrfvmi/signal zu dein CiMiM) Signal bclnichUM werden. Wenn folglich der Pegel des liikTfiTiTiz- oder /woiu-n Signals bis zu einem gewissen (!rad nii'drigi'r isi ills dor des ersten Signals, wird die TrilgiTnlrkgi'wiuiiungssi'hiillung 15 in Phase /11

dem ersten Signal synchronisiert. Infolgedessen können, wie in den Kurven bzw. Diagrammen in l·"ig. Ib gezeigt ist, die in Phase liegenden und um 90" in der Phase versetzten Komponenten des löfachen ΛΡΚ-Signals von der Vierphasen-Signalfühlschaltiing 16 erhalten werden. Die ersten Regenerationsschaltungen 18/4 und 18ß haben einen Schwellenwert, welcher gleich dem in Fig. 16dargestellten Mittenpcgel53ist.

In der siebten Ausführungsform sind die Ausgangsanschlüsse der Fühlschaltung 16 ferner mit Regenerationsschaltungen 55 bis 58 verbunden, deren Schwellenwertpegel sich jeweils von dem der ersten Regenerationsschaltungen 18/4 und 18ß unterscheidet. Das heißt, die Regeneralionsschaltungen 55 und 56 weisen die Schwellenwertpegel 52 und die Regenerationsschaltungen 57 und 58 weisen die Schwellenwertpegel 54 auf, wie in Fig. 16 dargestellt ist. Die Ausgänge der Regenerationsschaltungen 55 und 57 werden an die logische Schaltung 36/4 angelegt, während die Ausgänge von den Regenerationsschaltungen 56 und 58 an die logische Schaltung 36ß angelegt werden. Entsprechend den Ausgängen der Regenerationsschaltungen 18Λ und 185 werden die logischen Schaltungen 36/4 und 36ß so gesteuert, daß sie den entsprechenden Eingang wählen und die Ausgänge an die Ausgangsanschlüsse 27 bzw, 28 abgeben.

Wie in Fig. 17 dargestellt, sind die Vektoren der 16 einzelnen Signale der 16fachen 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 103 entsprechen den Signalvektoren in dem ersten, in Fig.4 dargestellten Quadranten und stellen die Kombinationen der Basisband-Impulse (0000), (0001), (0011) und (0010) dar. In ähnlicher Weise entsprechend die Signale mit den Bezugsziffern 200 bis 203, 300 bis 303 und 400 bis 403 den Vektoren in dem zweiten, dritten bzw. vierten Quadranten in F i g. 4 und stellen die Basisband-Impulskombinationen dar, welche in Fig. 17 in Klammern angegeben sind. Um das 16fache APK-Signal mit Hufe der drei verschiedenen Schwellenwertpegel zu unterscheiden, wird die Phasen-Amplitudenebene in 16 Bereiche 100-403 unterteilt, weiche jeweils den 4-Bit-Kodes entsprechen, wie in Fig. 17 dargestellt ist.

Wenn der Fühlausgang der Fühlschaluing 16 höher als die Schwellenwertpegel 52, 53 bzw. 54 ist, sind die

s Ausgänge der Regenerationsschaltungen 18Λ, 18Ö, 55 bis 58 0; wenn dagegen der Ausgang der Fühlschaltung kleiner ist als die Schwellenwertpegcl 52 bis 54, sind die Ausgänge 1. Die Kombinationen der Ausgange der Regenerationsschaltungen 18A 18ß, 55 bis 58, welche

κι den in Fig. 17 dargestellten Signalen, d.h. sechs Impulsreihen, entsprechen, können infolgedessen regeneriert werden, wie in Fig. 18 dargestellt ist. Um die impulskodierten, in Fig. 17 in Klammer dargestellten Signale zu erhalten, werden die Ausgänge von den Regenerationsschaltungen 18A 18ß, 55 und 56 für die löt'achen APK-Signale in dem ersten Quadranten erhalten; die Ausgänge der Regenerationsschaltungen 18.4, 18ß, 55 und 58 werden von den löfachen APK-Signalen in dem zweiten Quadranten erhalten; die Ausgänge der Regenerationsschaltungen 18Λ, 18ß, 57 und 58 werden für die Signale in dem dritten Quadranten und die Ausgänge der Regenerationsschaltungen 18/4. 18ß, 57 und 56 werden für die Signale in dem vierten Quadranten erhalten. Das heißt, wenn der Ausgang der Regenerationsschaltung 18/4 0 ist, wird der Ausgang der Regenerationsschaltung 55 gewählt, wenn dagegen der Ausgang 1 ist, wird der Ausgang der Regenerationsschaltung 57 gewählt. In ähnlicher Weise wird in Abhängigkeit davon, ob der Ausgang der

ie Regenerationsschaltung 18ß 0 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 Regencrationsschaltung 18Λ 0 ist, sie läßt dagegen den Ausgang der Regenerationsschaltung 57 durch, wenn der Ausgang der Schaltung 18Λ 1 ist. Dasselbe gilt für die logische Schaltung 36ß. Auf diese Weise können dann vier Basisband-Impulszüge oder -reihen an den Ausgangsanschlüssen 19,20,27 und 28 erhalten werden.

Hierzu 14 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Demodulator für löwertige amplituden- und phasenumgetastete Signale (APSK-Signale) mit einer Trägerableitungseinrichtung, die eine Viei phasen-Signal-Fühlschaltung für das empfangene Eingangssignal mit dem Referenzträger, eine Regeneriereinrichtung für das Ausgangssignal der Vierphasen-Signal-Fühlschaltung zur Regenerierung der beiden Grundbandimpulszüge des ersten Signalzweiges in dem empfangenen Eingangssignal, eine Remodulationsschaltung für die Remodulierung des Referenzträgers mit den beiden regenerierten Grundbandimpulszügen zur Regenerierung des Vierphasen-PSK-Signals des ersten Signalzweiges, einen Phasenkomparator, der die Phase des Vierphasen-PSK-Signals des ersten Signalzweigs mit der eines empfangenen löwertigen APSK-Signals vergleicht, und einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist, der die Phase des Referenzträgers mit dem Ausgangssignal von dem Phasenkomparator steuert, gekennzeichnet durch eine Vierphasen-PSK-Demodulationsschaltung (26) zur Regenerierung der beiden Grundimpulszüge des Vierphasen-PSK-Signals im zweiten Signalzweig aus dem Vierphasen-PSK-Signal im ersten Signalzweig und dem empfangenen löwertigen APSK-Eingangssignal.
2. Demodulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den ersten Signalzweig von der Remodulationsschaltung (21) von dem empfangenen Eingangssignal subtrahierende Subtraktionsschaltung (25), wobei die Phase des Ausgangssignals der Subtraktionsschaltung (25) in der Vierphasen-PSK-Demodulationsschaltung (26) demoduliert wird.
3. Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß λ-Einriehtungen, die jeweils eine Remodulationsschaltung (21), eine Subraktionsschaltung(25)und eine Vierphasen-PSK-Demodulationsschaltung(26) enthalten, zur Demodulation von 2⁷(k+ 2)wertigen APK-Signalen in Kaskade geschaltet sind.
4. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
Schaltung (36) aufweist, welche das Ausgangssign; der Regenerationsschaltung (42, 43) und di Grundbandimpulszüge des ersten Signalzweig miteinander verknüpft.
6. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis' dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zu Regenerierung des zweiten Signalzweigs mehrer zusätzliche Regeneriereinrichtungen (184, 18ß, 5 bis 58), die jeweils mit den Ausgängen de Vierphasen-Signal-Fühlschaltung (16) verbundei sind und jeweils einen Schwellwertpegel aufweisen der sich von dem der ersten Regeneriereinriehtunj (18) unterscheidet, sowie mehrere logische Schaltun gen (36A 36/?,} aufweist, die wahlweise du Ausgangssignale der zusätzlichen Regenerierein richtung (18A 185, 55 bis 58) entsprechend der Grundbandimpulszügen des ersten Signalzweig! von der ersten Regeneriereinrichtung (18) durchlassen.