DE2540836C3

DE2540836C3 - Demodulator für 16-wertige ASPK-Signale

Info

Publication number: DE2540836C3
Application number: DE2540836A
Authority: DE
Inventors: Hideki Ishio; Kazuhiro Tokio 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: 1978-05-24
Also published as: FR2285014B1; DE2540836A1; GB1519968A; US4039961A; CA1076219A; NL173461C; NL173461B; FR2285014A1; NL7510728A; IT1042543B; DE2540836B2

Description

Die Ei-findung betrifft einen Demodulator für löwertige amplituden- und phasenumgetastete Signale (APSK-Signale) der im Oberbegriff des Anspruchs 1 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 za verbessern, wird manchmal die Zahl der Modulationsphasen auf 8,16 usw. erhöht; die dadurch herbeigeführte Verbesserung führt jedoch in bezug auf 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 Amplitudenmodulationsverfahrens 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 digital dargestellte Informationen einwandfrei

f.«; 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 werdea Im Vergleich zur 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/Analog-Umsetzer mit kompliziertem Aufbau verwendet werden, so daß keine schnelle Signalübertrag>ing möglich ist Obwohl also die Amplituden- und Phasenumtastverfahren theoretisch ausgezeichnete (femmeldetechnische) 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 Gnindbandimpuiszüge 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, läßt sich durch Erhöhung der Modulationsphasen zwar die Übertragungsgeschwindigkeit steigern, jedoch muß dies mit einer Frhöhung des Rauschens im Randbereich erkauft werden, d. h., die Übertragungsqualität sinkt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrvnde, 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. Lind 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 Referenzträgers und des empfangenen Signals zu ermöglichen.

Als Alternative hierzu kann die Synchronisierung auch durch einen Vergleich zwischen der Phase des Referenzträgers und der Phase des Ausgangssignals erfolgen, das durch die Remodulation des empfangenen Signals mit den Grundbandimpulszügen des ersten Signals erhalten wird. Das zweite Signal kann durch Vektorsubtraktion des ersten, durch die Remodulation erzeugten Signals von dem Eingangssignal und dann ίο mittels der Vierphasen-Signal-Fühlschaltung erhalten werden, wobei die das zweite Signal darstellenden Grundbandimpulszüge regeneriert werden können. Andererseits können die Grundbandimpulszüge des zweiten Signals durch logische Operationen der is Grundbandimpulszüge des ersten Signals und des Ausgangssignals eines Phasenkomparators wieder erzeugt werden, an dem das erste, durch die Remodulation erhaltene Signal und das empfangene Eingangssignal angelegt werden.

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

F i g. 1 bis 4 Schaltungen und graphische Darstellungen zur Erläuterung des Modulationssystems, das in Verbindung mit dem Demodulator nach der Erfindung verwendet wird, wobei in F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Vierphasen-Modulationsschaltung, in F i g. 2 ein Vektordiagramm der Ausgangssignale der in F i g. 1 dargestellten Vierphasen-Modulationsschaltung, in F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Modulationsschaltung zur Erzeugung der 16wertigen APK-Signale und in F i g. 4 ein Vektordiagramm der Ausgangssignale dieser Modulationsschaltung dargestellt sind, Fig. 5 ein Blockschaltbild einer ersten Ausfiihrungsform des Demodulators nach der Erfindung,

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

F i g. 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 Fig. 15dargestellten Ausführungsform.

In den einzelnen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher bzw. entsprechender Bauelemente verwendet. Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen des Demodulators nach der Erfindung wird anhand der F i g. 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 t über einen Λ/2-Phasenschieber 3 an eine erste 0 bis π-Zweiphascn-

ModulatorschaltunE 2 und an eine zweite 0 bis

jT-Zweiphasen-Modulatorschaltung 4 angelegt wird, das modulierte Signal, d.h. (0), (1) auf der in F i g. 2 dargestellten X-Achse, am Ausgangsanschluß 5 des ersten Modulators entsprechend dem Zustand 0 oder 1 des an einen Signaleingangsanschluß ch I 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 Fi g. 2 dargestellten V-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), (1, 1) oder (0, 1) der Zustände der an die Eingangsanschlüsse ch 1 und ch 2 angelegten Basisband-Signale das modulierte Vierphasensignal von π/4, 3π/4,5π/4 oder 7π/4 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 ch 2 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 cA3 und ch 4 der zweiten Modulationsschaltung 9 angelegt sind, das modulierte Vierphasensignal an deren Ausgangsanschluß erhalten; das demodulierte Ausgangssignal wird jedoch durch eine Dämpfungseinrichtung 11 (in Form eines Widerstands) gedämpt, so daß die modulierten, durch gestrichelte Linien in F i g. 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 F i g. 2 dargestellt ist Wie durch die ausgezogenen Linien in F i g. 4 gezeigt ist, ist das erste Signal das Signal, das in Form eines Vektors wiedergegeben und um π/4, 3jt/4, 5π/4 oder 7jt/4 phasenmoduliert ist, während das zweite Signal der modulierte Signalvektor ist, welcher so dargestellt ist, daß er sich von dem Ende des Vektors des ersten Signals aus erstreckt und um π/4, 3w/4, 5x14 oder 7πΙ4 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 F i g. 5 wird nunmehr die erste Ausführungsform einer Demodulationsschaltung gemät der Erfindung beschrieben. Das 16fache APK-Signa wird von einem Eingangsanschluß 14 aus an eine Vierphasen-Signalfühlschaltung 16 in einer Trägerrück gewinnungsschaltung 15 (ein durch gestrichelte Linier gekennzeichneter Block) angelegt, um es kohären zusammen mit den Bezugsträgern der in F i g. dargestellten X- und K-Achsenphase zu fühlen, welch« mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators Ii erzeugt wird. Der gefühlte Ausgang wird dann mittel; einer Regenerationsschaltung 18 diskriminiert bzw unterschieden, um den Quadranten zu fühlen unc festzustellen, in welchem der Signalvektor vorhanden is (siehe F i g. 4); die an Ausgangsanschlüssen 19 und 2i

is erhaltenen Ausgänge entsprechen den Basisband-lm pulsen, welche an die in F i g. 3 dargestellten Eingangs anschlüsse ch 1 und ch 2 angelegt werden.

Die Ausgänge der Regenerationsschaltung 18 werder auch an eine Remodulations- bzw. Modulationsübertra gungsschaltung 21 angelegt, um den Bezugsträger vor dem Oszillator 17 in ein moduliertes Vierphasensigna zu modulieren, welches dem durch das ausgezogem Liniensegment in Fig.4 dargestellten Signalvektoi entspricht. Das heißt, das erste Signal ist regeneriert Das erste Signal wird dann an einen Phasenvergleichei 22 angelegt, an welchen auch das Eingangssigna angelegt ist, welches durch eine Verzögerungsleitung 23 um eine Zeit verzögert worden ist, welche gleich dei Signalübertragungs-Verzögerungszeit von dem Eingangsanschluß zum Ausgang der Remodulationsschaltung 21 ist. Der Ausgang des Phasenvergleichers 22 welcher die Phase zwischen dem ersten Impulssigna und dem Eingangssignal von dem Eingangsanschluß 14 vergleicht, wird über ein Schleifenfilter 24 als Steuer spannung an den Oszillator 17 angelegt. Da eines dei zwei an den Phasenvergleicher 22 angelegten Eingangssignale das erste Signal ist, während das andere Signa das sich aus der Addition der ersten und zweiter Signalvektoren ergebende oder das Summensignal ist stimmen ihre Amplituden und Phasen nicht genau überein; jedoch kann das zweite Signal als eir Interferenz- oder Überlagerungssignal zu dem ersten Signal betrachtet werden, so daß, wenn der Pegelunterschied zwischen den ersten und zweiten Signaler entsprechend gewählt ist, ein entsprechender Betrieh der den Oszillator 17 steuernden Schleife gewährleistet werden kann.

Der Ausgang der Modulationsübertragungs- bzw Remodulationsschaltung 21 wird auch an eine Subtraktionsschaltung 25 angelegt, wo er vektoriell von denn 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 Signalvektoi entspricht Das zweite Signal wird an eine Vierphasen-Demodulationsschaltung 26 angelegt, so daß das Vierphasen-PSK-SignaL welches den an die Eingangs anschlüsse ch3 und chA in Fig.3 angelegten Basis band-Impulsen entspricht, an Ausgangsanschlüssen 27 und 28 erhalten werden kann.

Die in Fig.6 dargestellte zweite Ausführungsform entspricht im Aufbau im wesentlichen der ersten ir Fig.5 dargestellten Ausfuhrungsform, außer daß eine weitere Remodulationsschaltung 29, eine Subtraktionsschaltung 30 und eine Vierphasen-Demodulationsschal tung 31 zusätzlich vorgesehen sind. Infolgedessen kanr in der zweiten Ausführungsform ein 64faches APK-Signal demoduliert werden. Das heißt, wenn die

modulierten Vierphasensignale, welche durch die Remodulationsschaltungen 2! und 29 regeneriert sind, zusammengefaßt werden, wird das in F i g. 4 dargestellte I6fache APK-Signal erhalten. Wenn das 64fache APK-Signal,d. h. das Eingangssignal, vektoriell von dem regenerierten löfachen APK-Signal in der Subtraktionsschaltung 30 subtrahiert wird, wird das dritte Signal, d. h. das modulierte Vierphasensignal, erhalten, da das 64fache APK-Signal in Form des Vektors vorliegt, der sich durch die Vektoraddition des löfachen APK-Signals und des modulierten Vierphasensignals ergibt. Durch Demoduliereii des modulierten Vierphasensignals mittels der Vierphasen-Demodulationsschaltung 31 werden die dem dritten Signal entsprechenden Basisband-Impulse regeneriert.

Wie vorstehend beschrieben, kann im allgemeinen das 2²<*+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 Remodulations-, einer Subtraktion- und einer Vierphasen-Demodulationsschaltung bestehen.

In der vorbeschriebenen 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 im wesentlichen dem der ersten in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform. Das heißt, die an die Eingangsanschlüsse ch 1 und ch 2 in F i g. 3 angelegten Basisband-Impulse werden regeneriert und an den Ausgangsanschlüssen 19 und 20 erhalten; der Ausgang der Remodulationsschaltung 21 ist das modulierte Vierphasensignal oder das erste Signal, welches dem durch das ausgezogene Liniensegment in F i g. 4 dargestellten Signalvektor entspricht.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt soll nunmehr einer der vier Signalvektoren, weiche zu dem ersten Quadranten des 16fachen, in Fig.4 dargestellten APK-Signais 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 F i g. 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 F i g. 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 F i g. 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 Phasendetektorschaltung 33, sondern über einen Phasenschieber 32 auch an eine zweite Phasendetektorschaltung 34 angelegt, so daß die Vektoren der Eingangssignale an den ersten und zweiten Phasendetektoren 33 und 34 um 90° außer Phase sind. Diese Vektorsignale werden als Bezugsträger verwendet, um das empfangene Signal zu fühlen, das von dem ningangsanschluß 14 an die ersten und zweiten Phasendetektoren 33 und 34 übertragen wird. In einer ^ Regenerationsschall.ung 35 werden die Ausgänge der ersten und zweiten Phasendetektoren 33 und 34 bezüglich der Schwellenwertpegel A und B (siehe Fi g. 8) diskriminier! bzw. unterschieden, welche sich in horizontaler und vertikaler Richtung über das Ende des

■ o Vektors des ersten Signals hinaus erstrecken, wobei eines der vier Paare von an die Eingangsanschlüsse ch 3 und ch 4 angelegten Basisband-1 mpulse (0,0), (0,1), (1,1) und (1, 0). welche den gestrichelten, in Fig.8 dargestellten Linien Segmentvektoren entsprechen,

\f, 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,

ία 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 F i g. 10 moduliert der Ausgang der Regenerationsschaltung 18, d. h. die regenerierten Basisband-Impulse des ersten Signals das Eingangssignal von dem Eingangsanschluß 14 umgekehrt bzw. zurück, das an eine Umkehr- bzw. Rückmodulationsschaltung 37 in der Trägerrückgewinnungsschaltung 15 angelegt wird, und die Ausgangsphase der Rückmodulationsschaltung 37 wird mit der Phase des Bezugsträgers von dem spannungsgesteueren Oszillator 17 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- Demoduiationsschaltung 38 die dem zweiten Signal entsprechenden Basisband-Impulse wieder, und die Basisband- bzw. Modulationsfreque:iz-Impulse der Vierphasen-Demodulationsschaltung werden in einer logischen Schaltung 36 zu den Basisband-impuisen des ersten Signals von der Regenerationssichaltung 18 hinzuaddiert, wobei die an die Eingangsanschlüsse ch3 und ch4 angelegten

so Basisband-Impulse regeneriert werden können.

Die in F i g. 11 dargestellte, fünfte Ausführungsform ist im Aufbau ziemlich einfach und weist die Trägerrückgewinnungsschaltung 15, einen Phasenvergleicher 39, einen F'hasenschieber 40, eine Phasenschieberschaltung 41 sowie zwei Regenerationsschaltungen 42 und 43 auf und ist in der Lage, das 16fache APK-Signal zu demodulieren.

Wenn der Ausgang von der Remodulationsschaltung 21 in der Trägerrückgewinnungsschaltung 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 zweiten 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 π/2 in der Phase

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 Phasenschieberschaltung41 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:

P(O = X .4, sinM +

wobei Ai und A? die Amplituden der ersten bzw. zweiten Signale, ω die Trägerfrequenz Θ¹,, und 0-„ gleich 0, π/2, π oder -.τ/2 sind.

Die Ausgänge χ(ή\ιηά y(t) des Phasenvergleichers 22 können durch die Gleichungen ausgedrückt werden:

A-(i) = ^ \A\ sin(W), -W),)-f .4,/I₂Sm(W²,- W)₁)J,
,«. y{t) = Σ i-4τ COS(W)₁ - W)₁) τ -4,.4,COs(W; - 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 Pi in den folgenden Ausdrücken an den Ausgangsanschlüssen 50 bzw.51 erhalten werden:

Λ = Σ Μί sin (W), - β\ + φ) + /I₁ ,l,sin(W?, - W), + Φ)\,

Pi = Σ MiCOs(W), + Φ) + /1,/I₂COS(W;, - W), + Φ)\ .

Wenn Φ = τ/4 ist, dann ergibt sich:
P₁ = ^i'4 + A₁A₂ sin ((-ή, - W_n + τ/4) .

_ ν

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 Schwellenwertpegel

(A²J \a

ist, einen Basisband-Impuls 0 oder 1 erzeugen. Auf diese Weise werden die Basisband-Impulse in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Phasen θ'_π und B²„ regeneriert, wie in Tabelle 2 in F i g. 13 dargestellt ist.

Die in der logischen Schaltung durchgeführte Modul-4-Additior der Ausgänge der Regenerationsschaltungen 42 und 43 und des Ausgangs der Regenerationsschaltung 18 führt zu einer Regeneration der Basisband-Impulse, weiche an die Eingangsanschlüsse ch 3 und ch 4 in F i g. 4 angelegt werden.

Die sechste in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform weist die Trägerrückgewinnungsschaltung 15 auf, weiche 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 41 und den Regenerationsschaltungen 42 und 43 aufweist, wie sie in F i g. 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 regenerierten Basisband-Impulse des ersten Signals, umgekehrt bzw. rückmoduliert. Der Ausgang der Umkehr- oder Rückmodulationsschaltung 37 wird an den Phasenvergleicher 22 angelegt; da der

35 Ausgang der Rückmodulationsschaltung 37 die Infor- _ W + t/4) mation 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 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. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, werden die Ausgänge der ersten und zweiten Phasenvergleicher 22 und 39 von der Phasenschieberschaltung 41, den Regenerationsschaltungen 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 Fig. 15 dargestellten Ausführungsform weist die Trägerrückgewinnungsschaltung 15 die Vierphasen-Signalfühlschaltung 16, den spannungsgesteuerten Oszillator 17, zwei Regenerationsschaltungen 18Λ und 18Ä, die Remodulationsschaltung 21, den Phasenvergleicher 22, die Verzögerungsleitung. 23 sowie das Schleifenfilter 24 auf. Da, wie oben bereits ausgeführt, das 16fache APK-SignaJ aus modulierten Vierphasensignalen, d.h. aus den ersten und zweiten Signalen, weiche 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 Trägerrückgewinnungsschaltung 15 in Phase zu

dem ersten Signal synchronisiert. Infolgedessen können, wie in den Kurven bzw. Diagrammen in F i g. 16 gezeigt ist, die in Phase liegenden und um 90° in der Phase versetzten Komponenten des !6fachen APK-Signals von der Vierphasen-Signalfühlschaltung 16 erhalten werden. Die ersten Regenerationsschaitungen 18/4 und 18ß haben einen Schwellenwert, welcher gleich dem in Fig. 16dargestellten Mittenpegel 53 ist.

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 Regenerationsscbaltungen 18Λ und 18ß unterscheidet. Das heißt, die Regenerationsschaltungen 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 36Λ angelegt, während die Ausgänge von den Regenerationsschaltungen 56 und 58 an die logische Schaltung 36ß angelegt werden. Entsprechend den Ausgängen der Regenerationsschaltungen 18/4 und 18ß werden die logischen Schaltungen 36Λ und 36ß so gesteuert, daß sie den entsprechender. 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 F i g. 4 dargestellten Quadranten und stellen die Kombinationen der Basisband-Impulse (0000), (0001), (0011) und (0010) da.. 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 Hilfe der drei verschiedenen Schwellenwertpegel zu unterscheiden, wird die Phasen- Amplitudenebene in 16 Bereiche 100-403 unterteilt, welche jeweils den 4-Sit-Kodes entsprechen, wie in Fig. 17 dargestellt ist.

Wenn der Fühlausgang der Fühlschaltung 16 höher als die Schwellenwertpegel 52, 53 bzw. 54 ist, sind die Ausgänge der Regenerationsschaltungen 18Λ, 18ß, 55 bis 58 0; wenn dagegen der Ausgang der Fühlschaltung kleiner ist als die Schwellenwertpegel 52 bis 54, sind die Ausgänge !. Die Kombinationen der Ausgänge der Regenerationsschaltungen 18Λ, 18ß, 55 bis 58, welche

ίο 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 16fachen APK-Signale in dem ersten Quadranten erhalten; die Ausgänge der Regenerationsschaltungen IS/4, 18ß, 55 und 58 werden von Jen 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 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 36/4 den Ausgang der Regenerationsschaltung 55 durch, wenn der Ausgang der Regeneratior.sschaltung 18Λ 0 ist, sie läßt dagegen den Ausgang der Regenerationsschaltung 57 durch, wenn der Ausgang der Schaltung 18/4 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:

1. Demodulator für 16wertige amplituden- und phasenumgetastete Signale (APSK-Signale) mit einer Trägerableitungseinrichtung, die eine Vierphasen-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 Signaizweigs mi; der eines empfangenen lowertigen 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 16wertigen 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 ^-Einrichtungen, die jeweils eine Remodulationsschaltung (21), eine Subraktionsschaltung (25) und eine Vierphasen-PSK-Demodulationsschaltung (26) enthalten, zur Demodulation von 2²(Ar+2)wertigen APK-Signalen in Kaskade geschaltet sind.

4. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneriereinrichtung 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 n/2 verschoben ist, und eine logische Schaltung (36) aufweist, welche die Grundbandimpulszüge des ersten Signalzweigs und die Ausgangssignale 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 Schaltung (36) aufweist, welche das Ausgangssignal der Regenerationsschaltung (42, 43) und die Grundbandimpulszüge des ersten Signalzweigs miteinander verknüpft

6. Demodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regenerierung des zweiten Signalzweigs mehrere zusätzliche Regeneriereinrichtungen (18Λ, 18ß, 55 bis 58), die jeweils mit den Ausgängen der Vierphasen-Signal-Fühlschaltung (16) verbunden sind und jeweils einen Schwellwertpegel aufweisen, der sich von dem der ersten Regeneriereinrichtung (18) unterscheidet, sowie mehrere logische Schaltungen (36Λ, 36B) aufweist, die wahlweise die Ausgangssignale der zusätzlichen Regeneriereinrichtung (18Λ, 18ß, 55 bis 58) entsprechend den Grundbandimpulszügen des ersten Signalzweigs von der ersten Regeneriereinrichtung (18) durchlassen.