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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Synchrohisierung von PCM-Zeitvielfachsystemen
Bei Ubertragung mittels Pulscodemodulation (PCM wird die Nachricht meist in digitaler
Form als Binärcode, ähnlich einem Fernschreibzeichen, übertragen. Für Zeitmultiplexsysteme
mit z Kanälen werden die Codegruppen der z Kanäle in einem Abtastzyklus
je einmal ausgesendet. Für die richtige Auswertung der Nachricht. im Empränger
(Decoder) ist es notwendig, daß Coder und Decoder synchron laufen.
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Durch einen selektiven Verstärker läßt sich im Decoder aus den ankommenden
Codegruppen die zentrale Taktfrequenz zur Steuerung der Taktzentrale des Decoders
gewinnen. Damit laufen zwar die Taktzentralen von Coder und Decoder synchron (sogenannte
Bitsynchronisation), nicht jedoch stimmen die Kanäle oder wenigstens die Kanalgrenzen
von Kanälen unterschiedlicher Ordnungszahl überein.
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Für die Aufgabe der Kanalsynchronisation solcher PCM-Zeitvielfachsysteme
ist es unter anderem bekannt, einen Kanal mit einem besonderen Synchronwort zu belegen
und empfangsseitig zu der diesem Kanal zugeordneten Phase eine Empfangseinrichtung
abzufragen. Dabei wird bei fehlendem Gleichlauf ein Taktimpuls erzeugt, der an die
Kanalauswahlschaltung angelegt wird und diese wieder in Tritt bringt (deutsche Auslegeschrift
1098 056).
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Das vorbekannte Verfahren beruht wie auch andere Synchronisierverfahren
(deutsche Auslegeschrift 1 103 386) auf der Erzeugung von Fehlerimpulsen
bei Ausfall der Synchronisation, die dann eine absatzweise Verschiebung der empfangenen
Taktimpulsfolge zum vorgegebenen Impulsraster einleiten.
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Die Erzeugung von Fehlerimpulsen bei fehlendem Gleichlauf,
d. h. die Abgabe eines negativen Synchronisierkriteriums, bietet bei Ausfall
der für seine Erzeugung notwendigen Schaltung keine Sicherheit gegen Fehlübertragungen,
da in diesem Falle keine Signalisierung erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren will diesen Nachteil beheben.
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Auch beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in bekannter Weise ein
in einem besonderen Synchronkanal pulscodemoduliertes Synchronwort übertragen, das
empfangsseitig über einen logischen Schaltkreis ausgewertet und bei dessen Fehlen
innerhalb der durch den Pulsrahmen zugeordneten Zeit die Taktimpulse I'ür die Decodiereinrichtung
während jeder zweiten Abtastperiode umje ein Bit bis zur synchronen Zuordnung der
empfangenen Impulse zum Pulsrahmen verschoben werden.
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Gemäß der Erfindung werden alle Ausgänge des Zwischenspeichers des
rtir die Decodierung notwendigen Serienparallelwandlers durch einen besonderen Synchronwortempfänger
auf das Auftreten des durch eine konstante Spannung festgelegter Amplitude dargestellten
Synchronwortes überprüft, sobald das an jeden Ausgang des Zwischenspeichers angeschaltete
Eingangstor des Synchronwortemprängers durch den Kanalausleseimpuls der Decodiereinrichtung
geöffnet wird, und im Falle einer synchronen Zuordnung des Synchronwortes zum vorgegebenen
Pulsrahmen wird vom Synchronwortempränger ein dauernd anstehendes Synchronsignal
abgegeben, dessen Wegfall über den logischen Schaltkreis die Verschiebung auslöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also kein negatives Synchronisierkriterium
erzeugt. Vielmehr liefert der Synchronwortempränger des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei vorhandenem Gleichlauf ein dauernd anstehendes Synchronsignal. Es wird also
hier ein positives Synchronisierkriterium verwendet. Der Vorteil des unterschiedlichen
Synchronisierkriteriurns ist übertragungstechnisch dem eines Ruhestromsystems gegenüber
einem Arbeitsstromsystem gleichzusetzen. Der Ausfall des Synchronwortemprängers
wird sofort bemerkt werden.
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In einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind vorteilhaft die einzelnen Speicherplätze des Zwischenspeichers des
Serien-Parallel-Wandlers der Decodiereinrichtung mit ebensoviel Eingängen eines
Eingangstors des besonderen Synchronwortemprängers verbunden, und an einem weiteren
Eingang dieses Eingangstors liegt der Kanalausleseimpuls der Decodiereinrichtung.
In
weiterer Ausbildung der Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind die das Eingangstor passierenden Impulse einmal direkt und einmal
über eine bistabile Kippstufe abwechselnd auf je ein weiteres Und-Tor mit
je
einer ersten und zweiten nachgeschalteten monostabileii Kippstufe und
je einem weiteren Und-Tor geschaltet, wobei das Und-Tor niit seinem anderen
Eingang an den vom Eingangstor abgegebenen Impulsen liegt und daß hinter den beiden
Und-Toren je eine dritte monostabile. Kippstufe geschaltet ist, deren beide
Ausgänge die Eingänge eines Ausgangstors bilden.
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Zur Erfüllung der ihnen zugedachten Aufgaben müssen die im Synchronwortempfänger
vorgesehenen monostabilen Kippstpfen so dimensioniert sein, daß die Kippdauer der
ersten monostabilen Kippstufe gleich oder kleiner als die Abtastperiodendauer stufc
dagegen größer als diese bemessen ist.
die Kippdauer der letzten monostabilen Kipp-Auf der Sendeseite der PCM-Einrichtung
wird auf einem Kanal z., an Stelle der sonst anliegenden NF-Spannung bzw. der Spannung
4- 0 V eine konstante Spannung bekannter Größe angelegt und in gleicher
Weise wie -die Signalspannungen aller übrigen Kanäle pulscodedemoduliert und zum
Empfänger übertragen. Am Eingang des in F i g. 1 dargestellten Empfängers
werden die Impulse in einem Impulsformer 1 regeneriert und mit lElfe eines
Takt-Schieberegisters 2 in einen Zwischenspeicher 3 übernommen. Ein selektiver
Verstärker 4- empfängt ' - die Codepulsfolgefrequenz f, und versorgt
die aus dem Binärteiler 5, dem Taktschieberegister-2 und dem Kanalschieberegister
6 bestehende Taktzentrale der Dekodiereinrichtung, Die aus dem Impulsformer
1 kommenden Impulse werden über die Ausgänge des Taktschieberegisters 2 über
die Und-T ' ore 7 in die zugehörigen Speicherplätze des Zwischenspeichers
3 aufgenommen. Das Taktschieberegister 2 mit den Und-Toren 7 und den
Zwischenspeichern 3 dient also in an sich bekannter Weise zur Umwandlung
der innerhalb -eines Kanals empfangenen Impulsfolge in einen Parallelcode.
Dieser Paraffelcode wird im # Bewertungsnetzwerk 8 in ebenfalls bekannter
Weise in ein pulsamplitudenmoduHertes Signal umgewandelt und an die Kanaleinrichtungen
10 weitergegeben. Nach Eingang der einem Kanal zugeordneten Impulsfolge von
beispielsweise 7 -Bit werden am achten Ausgang des Taktschieberegisters 2
die Kanalduswahltore 9 vorbereitet und jeweils eines dieser Tore vom Kanalschieberegister
6 aus geöffnet. Die Ausgänge der Tore 9 liegen in bekannter Weise
an je einer Kanaleinrichtung 10, in welcher die vom Bewertungsnetzwerk
8 abgegebene amplitudenmodulierte Impulsfolge nach Durchlaufen eines Tiefpasses
das ursprüngliche Signal rückverwandelt und verstärkt wird. Die bisher beschriebenen
Schaltungsteile des Blockschaltbildes der F i g. 1 entsprechen dem Stand
der Technik -und sind demnach nicht Gegenstand der. Erfindung.
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Neu und für die Erfindung- Wesentlich istdagegen der Synchronwortemplänger
ff, dessen Funktion einzeln dargestellt werden solL Der' Inhalt des ZVik#hens#eichers
3 in F i g. 1
wird. imjedem. Zeitiniervall,' in welchem der Kanalausleseinipuls
# an den Eingängen des gemäß der Erfindung vorgesehenen Synchronempfängers
11 anliegt, auf das Synchronwort untersucht. Durch Verbinden der entsprechenden
Ausgänge des Zwischenspeichers 3 mit den Eingängen des Synchronwortempfängers
11 kann man erreichen, daß der Impuls Z.,
nur dann den Synchtonwortempflinger
11 passiert wenn sich die gesen&te Codegruppe im Zwischenspeicher
3 befindet.
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In der F i g. 2 ist der Synchronwortempfänger 11
im einzelnen
dargestellt. Der Impuls öffnet eins der Und-Tore T2 oder T, und schaltet
die monostabile Kippstufe M, für die Dauer der Abtastperiode ein. Kippt M, zurück
in den stabilen Zustand, so wird die monostabile Kippstufe M3 für die Dauer der
Codepulsperiode gesteuert und das Tor T4 vorbereitet. Kommt
während dieser Zeit -c3 der nächste Impuls durch Tj, so kann dieser über T4 die
monostabile Kippstufe Ü_, einschalten, und am Ausgang des Und-Tors
T,5 erscheint für die Dauer -c3 das Synchronsignal s.
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Solange s nicht vorhanden ist, wird wieder, wie aus der F i
g. 1 ersichtlich, über T7 die monostabile Kipp-
| stufe M7 mit der halben Abtastfrequenz A für
die |
| 2 |
| Dauer |
| T: < -r < - |
eingeschaltet und für diese Zeit
T8 gesperrt. Dadurch wird eine Periode von
f, in der Taktzentrale nicht wirksam, und. die in die Decodiereinrichtung
einlaufenden Impulse werden um einen Schritt verschoben-Die_ F i
g. 3 zeigt
das Impulsdiagramm des. Synchronwortempfängers
11 der F i
g. 1. Die.
zwischen den einzelnen Stufen des Blockschaltbildes der F i
g. 2 angegebenen
kleinen Buchstaben h-s entsprechen den dort auftretenden Impulsen und sind in der
F i
g. 3 a im einzelnen dargestellt.
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Der obere Impulszug h zeigt die am Ausgang des Tors T ., stehenden
Impulse, die beim Zusammenwirken des Kanalausleseimpulses z., mit den an den einzelnen
- Speicherplätzen des Zwischenspeichers 3
in Paralleldarstellung angebotenen
Bits des Synchronisierwortes entstehen.
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Der darunter gezeichnete Impuls i entsteht durch die zwischen das
Tor T, und die beiden Tore T2 und T3
geschaltete bistabile Kippstufe F"
welche die zueinander komplementären Impulse i bzw. 1 liefert, die
die Tore T2 bzw. T3 abwechselnd vorbereitet.
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Der Impuls i wird in dem Tor T2 mit dem Impuls h verknüpft, so daß
an dessen Ausgang der Impuls k
entsteht. Der Impuls k schaltet die
monostabile Kippstufe M, für _die Dauer von höchstens einer Abtastperiode ein. Bei
Rückkehr der monostabilen Kippstufe
M, in den stabilen Zust and wird durch den Rückflankenimpuls 1 die nionostabile
Kippstufe M3 für mindestens die Dauer der Taktperiode
in den - instabilen Zustand geschaltet -(m). Der#Ausgangsimpuls soll mit
dem nächstfolgenden Impuls h am Ausgang von T, zeitlich zusammenfallen, so daß am
Ausgang von T4 ein Impuls n entsteht. Durch diesen Impuls wird die monostabile Kippstufe
M.5 für die Dauer
in den instabilen
Zustand geschaltet, und am Ausgang von
T6 steht für die Dauer von r3 das Synchronsignal s.
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Uber T3, M2, M4 wird das Tor T ., für jeden zweiten Impuls h vom Ausgang
von M4 her (Impuls p der F i g. 2) vorbereitet. Auf diese Weise werden
bei Synchronismus die monostabilen Kippstufen M.5 bzw. M6 abwechselnd in
den instabilen Zustand geschaltet und die durch die endliche Erholzeit der monostabilen
Kippschaltung bedingten Probleme gelöst. Da
erfüllt sein muß, entsteht am Ausgang des Tors T,
bei Synchronismus das Signal
s.
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In der F i g. 3 b sind die wichtigsten der vorstehend beschriebenen
Impulszüge der besseren Ubersicht halber noch einmal im verkleinerten Zeitmaßstab
dargestellt.
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Bei n Codesehritten je Kanal und z Kanälen im Ubertragungssystem
sind insgesamt n - z Phasendifferenzen zwischen Sender und Empfänger möglich,
von denen nur eine den Synchronismus kennzeichnet. Die maximale Synchronisierdauer
-r.", ist- demnach
wobei fo die Abtastfrequenz ist. Die zur Synchronisierung gesendete Codegruppe ist,
da sie nur eine bestimmte Ampfitude kennzeichnet, statistisch auch in jeder Nachricht
vorhanden. Um ein Ansprechen des Synchronwortempfängers auf diese Codegruppen im
asynchronen Lauf zu verhindern, sind verschiedene Zeitbedingungen für die monostabilen
Kippstufen einzuhalten.
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Die Kippdauer der monostabilen Kippstufen MI, M2
muß kleiner
oder gleich der Abtastperiodendauer
die der monostabilen Kippstufen M, und M, dagegen größer als diese bemessen sein.
Die Kippdauer der monostabilen Kippstufen M3 und M4 sollte größer oder gleich der
Taktperiodendauer bemessen sein.
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Die Summe der Kippzeiten von
M, und M2 soll in Abhängigkeit von der erreichbaren Kippdauer der .Bedingung
genügen.
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Die Sicherheit gegen Fehlsynchronisierung steigt, je genauer
die Zeiten
eingehalten werden. Durch Vergrößern von -r.3 weit über den Wert
hinaus wird die Schaltung gegenüber dem einmaligen Ausfall des h-Impulses unempfindlich
(F i g. 3), Das kann erwünscht sein, weil das Fehlen eines Impulses im Synchronisierwort
noch keinen Ausfall des Gleichlaufs zur Folge haben wird. Die Schaltung erhält dann
eine gewisse Ansprechträgheit gegenüber dem einmaligen Ausfäll eines Impulses im
Synchronwort.