DE2051266A1

DE2051266A1 - Nachrichtenübertragungssystem mit Pulscodemodulation

Info

Publication number: DE2051266A1
Application number: DE19702051266
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr.-Ing. 8000 München; Pospischil Reginhard Dr.-Ing. 8032 Lochham; Prasse Karl-Heinz Dipl.-Ing. 8000 München Kersten
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1970-10-19
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2111479A5; BE774094A; AT316656B; DE2051266C3; JPS5419724B1; AU3469271A; CA1008570A; AU464837B2; NL7114301A; DE2051266B2; CH535516A; GB1359358A; SE371555B

Description

Nachrichtenübertragungssystem mit Pulscodemodulation

Die Erfindung betrifft ein digitales Nachrichtenübertragungssystem, vorzugsweise mit Pulscodemodulation, bei
dem mehrere zueinander asynchrone Impulsfolgen zur Übertragung über ein Zeitmultiplexsystem synchronisiert werden unter sendeseitiger Hinzufügung von Impulsen bei jeder asynchronen Impulsfolge zu hoher Impulsfolgefrequenz (positive Stopfimpulse) und Weglassung von Impulsen bei jeder asynchronen Impulsfolge zu niedriger Impulsfolgefrequenz (negative Stopf iiapulse), unter Übertragung von
Informationen über die Synchronisierung und die Stopfimpulse und unter empfangsseitiger Entfernung der Stopfimpulse (Positiv-Negativ-Stuffing).

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 286 553 ist ein derartiges Nachrichtenübertragungssystem bekannt, das jedoch die Hinzufügung lediglich positiver Stopfimpulse vorsieht. Dieses Verfahren wird als Positiv-Stuffing bezeichnet.

Das "CCITT Temporary Document", Nr. 2-E, Special D, Question 6/D, Genf 15.-19. Juni 1970, S. 3-5 und Fig. 3 enthält einen Vorschlag für ein Nachrichtenübertragungssystem, bei dem sowohl positive als auch negative Stopfimpulse eingeführt werden. Dieses Verfahren wird als Positiv-Negativ-Stuffing bezeichnet. In dem Vorschlag wird das nach diesem Verfahren arbeitende Nachrichtenübertragungssystem jedoch nur in groben Zügen beschrieben.

VPA 9/640/0015 Wke/Ko

— 2 —

209817/1227

_ 2 —

Für das Problem der empfangsseitigen Wiedergewinnung der Taktfrequenzen der einzelnen ursprünglich asynchronen Impulsfolgen ist noch keine Lösung bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für dieses Problem anzugeben.

Ausgehend von einem Nachrichtenübertragungssystem der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Wiedergewinnung der Taktfrequenzen der einzelnen asynchronen Impulsfolgen empfangsseitig eine Einrichtung, die eine mittlere Taktfrequenz erzeugt und sowohl dieser als auch den einzelnen Stopftaktfrequenzen einen festen Prequenzbetrag hinzufügt, der größer als die maximal mögliche Stopftaktfrequenz ist, und ferner eine der Anzahl der asynchronen Impulsfolgen entsprechende Anzahl an sich bekannter gesteuerter Hilfsschwinger vorgesehen sind, denen einerseits die Summe aus mittlerer Taktfrequenz und festem Prequenzbetrag und andererseits jeweils die als Füllfrequenz bezeichnete Summe aus einer der Stopftaktfrequenzen und dem festen Frequenzbetrag zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße Nachrichtenübertragungssystem arbeitet zuverlässig, obwohl jede Stopftaktfrequenz beliebig klein werden und ihr Vorzeichen wechseln kann.

Das erfindungsgemäße Nachrichtenübertragungssystem kann in vorteilhafter Weise aus einer Reihe primärer Zeitmultiplexsysteme mit eingefügten sekundären Zeitmultiplexsystem bestehen. Die asynchronen Impulsfolgen sind hier die Zeit-

VPA 9/640/0015 - 3 -

209817/1227

- 3 multiplexfolgen der primären Zeitmultiplexsysteme.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Zeitmultiplexsystem zweiter Ordnung mit primären Zeitmultiplexsystemen ZMS 1 bis ZMS 4 bzw. ZMS ¹' bis ZMS 4' und dem sekundären Zeitmultiplexsystem ZMS 5, ZMS 5'. Jedes der vier primären Zeitmultiplexsysteme ist für zweiunddreißig Kanäle ausgelegt. Die vier primären Zeitmultiplexsysteme ZMS 1 bis ZMS 4 geben sendeseitig vier zueinander asynchrone Impulsfolgen der Taktfrequenzen f ₁.. bis f₁. ab, die geringfügig von einer mittleren Taktfrequenz f.,Q abweichen. Im sekundären Zeitmultiplexsystem ZMS 5 erfolgt sendeseitig die Multiplexbildung zweiter Ordnung für die vier asynchronen Impulsfolgen f₁₁ bis f₁₄· Diese Multiplexbildung wird anhand der Pig. 2 näher erläutert. In dieser Figur ist ein Überrahmen ÜR gezeigt, der sich aus zehn Grundrahmen GR mit jeweils 264 Bit zusammensetzt. Die ersten acht Bit jedes Grundrahmens GR sind für Synchronisier- und Stuffing-Informationen vorgesehen, die zu Blöcken M,A und B₁ bis B₁- zusammengefaßt sind. Die Blöcke M dienen der Synchronisation des Überrahmens ÜR, die Blöcke A dienen der Synchronisierung der Grundrahmen GR und die Blöcke B₁ bis B^ enthalten die Stuffing-Information. Die jeweils 256 Bit zwischen den genannten Blöcken dienen der Übertragung der Nachrichteninformationen, wobei die Informations-Bit der vier primären Zeitmultiplexsysteme bitweise verschachtelt sind, wie es im achten Grundrahmen anhand der Bit I₁ bis I. dargestellt ist. Die Stuffing-Informations-Bit P sind entsprechend verschachtelt, wie es bei den Blöcken B₁ und Bj- gezeigt ist. Diese blockweise Anordnung wurde zum Zweck einer schnellen und schaltungstechnisch einfachen Synchronisierung getroffen.

Im Empfangsteil ZMS 5' des sekundären Zeitmultiplexsystems werden die blockweise angeordneten Synchronisier-, Stuffing- und Informations-Bit mit Hilfe eines Achtbit-Schieberegisters und

/001

209817/1227 bad original

eines umlaufenden Abfrageschalters gleichmäßig über das gesamte Signal verteilt. Damit wird eine weitestgehende Befrei- ι

ung des Signals von systematischem Jitter erreicht, der zwangs- j läufig durch die notwendige Einfügung der positiven oder negati- i ven Stopfimpulse in einem der Grundrahmen GR zustande gekommen

ist. ' :

Die Einfügung positiver Stopf impulse bedeutet, dal? zusätzlich ! Informationsbit gebraucht werden und die Einfügung negativer Stopfimpulse bedeutet, daß definierte Informationsbit als Füllbit zu betrachten sind. Die Fig. 3 zeigt für drei Fälle a, b und c die im Empfangsteil ZMS 5' des sekundären Zeitmultiplexsystems gebildete Taktfrequenz der Synchronisier- und Stuffing-Information. Diese Taktfrequenz ist der eingangs erwähnte feste Frequenzbetrag f_g, der sich aus der Beziehung f_Q ■= 1/4 f_M-f₁₀ ergibt, wobei fjj die Taktfrequenz der Zeitmultipleximpulsfolge des sekundären Zeitmultiplexsystems ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist f_M = 8,448 MHz, f = 2,048 MHz, f₈ = 64 kHz. Entsprechend der empfangenen Stuffing-Information in den Impulsen P wird in der Taktfrequenz f an der Stelle eines

positiven Stopfimpulaes ein Taktimpuls unterdrückt und an der Stelle eines negativen Stopfimpulses ein Impuls F eingeblendet. Damit ergibt sich eine Füllfrequenz f_ + Λ*Ί» die um die Frequenz f schwankt, aber die Frequenz 0 nicht erreichen kann.

Im folgenden werden drei mögliche Fälle untersucht. Im Fall a liegt die Frequenz f^ des primären ZeitmultiplexsyatemB ZMS 1, ZMS 1» unterhalb der mittleren Taktfrequenz f_1Q. Dies bedeutet, daß in gewissen Abständen Informatibnabits I durch negative Stopfimpulse ersetzt werden. Die Stuffing-Information für diesen Fall erfolgt über P_{1 1} bis P_{1 1Q}. Sind beispielsweise diese otuffing-Informationsbit im Zustand der logischen Eins, so wird zum Zwecke der Taktrückgewinnung in den Taktimpulszug a ein Impuls F zusätzlich eingeblendet, wo-

VPA 9/640/0015 - 5 -

2 0 9 817/1227 ^BAD

_ 5 —
durch sich eine Füllfrequenz f_ +Af₁ ergibt.

Im Fall b entspricht die Frequenz f^ des primären Zeitmultiplexsystems ZM3 1 der mittleren Taktfrequenz f_iQ. In diesem Fall müssen keine Stopfimpulse übertragen werden und die Stuffing-Informationsbit P_{1 1} bis P_{1 1O} bleiben beispiels-

I , I I , I U

weise im Zustand der logischen Null. Da in die Impulsfolge b kein Impuls f geblendet werden muß, ergibt sich eine Füllfrequenz f .

Im Fall c liegt die Frequenz f₁₁ oberhalb der mittleren Frequenz f-jQ. Es ist daher notwendig, positive Stopfimpulse zu übertragen. Die Signalisierung hierfür erfolgt in diesem Fall mittels der Stuffing-Informationsbit P₁ _Λ bis P_{1 n} Mit

ι,ι ι,y·

dem Impuls P_{1 1Q} wird je nach Bedarf dieses zusätzliche Informationsbit I übertragen. Gleichzeitig wird der Taktimpuls an der Stelle P₁ >jq ausgeblendet und somit die Füllfrequenz auf den Wert f - Λ ΐ_Λ erniedrigt.

Beim Übergang in ein synchrones Netz entfällt die Stuffinginformation, wodurch Platz für einen Datenkanal geschaffen

Die Fig. 4 zeigt einen Demultiplexer DM mit einem Eingang E und nachgeschaltet ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäöen Einrichtung zur Rückgewinnung der Taktfrequenz f^ der asynchronen Zeitmultipleximpulafolge des primären Zeitmultiplexsirstems ZMS 1 zwischen dem Eingang E 2 und dem Ausgang A. i

Die Einrichtung enthält eine Stuffing-Informationsauswertung SA, eine iiipulsaus- oder -einblendungseinrichtung IE, einen Oszillator j 01, Frequenzteiler FT 1 und FT 2 sowie einen an sich bekannten gesteuerten HiIfsschwinger mit einem Oszillator

VPA 9/640/0015 - 6 -

209817/1227

O?, Modulatoren M 1 und M 2, Tiefpässen TP 1 und TP 2 sowie einen Regler R.

Die Wirkungeweise der Anordnung nach der Pig. 4 ist folgende. Dem Eingang E 1 des Demultiplexers DM wird die Zeitmultipleximpulsfolge f.. des sekundären Zeitmultiplexsystems zugeführt. Der Demultiplexer DM verteilt unter Ausnutzung der Synchronisierbit die Impulse auf vier, den vier primären Zeitmultiplexeystemen zugeordneten Ausgänge. Die Impulsfolge des ersten primären Zeitmultiplexsystems wird dem Eingang E 2 zugeführt. Die Stuffing-Informationsauswertung 5A ermittelt das Vorhandensein positiver oder negativer Stopfimpulse und gibt eine entsprechende Information an die Impulsaua- oder -einblendungsanordnung IE, die ihrerseits die Füllfrequenz f ± Af₁ abgibt. Der Oszillator 01 leitet aus dem Überrahmen ÜH eine Frequenz f« ab. Diese wird im Frequenzteiler FT 1 auf den festen Frequenzbetrag f erniedrigt, der zur Steuerung der Stuffing-Informationsauswertung SA und der Impulsaus- und -einblendungseinrichtung IE dient. In einem zweiten Frequenzteiler FT 2 wird die Frequenz fj. geviertelt. Diese Frequenz entspricht der Summe aus der mittleren Taktfrequenz f_1Q und dem festen Frequenzbetrag ί_β.

In einem Modulator 11 1 wird die Differenz zwischen der aus dem spannungsgesteuerten Oszillator 02 stammenden Frequenz f₁₍₅ SAf₁ und der Multiplexfrequenz f_1Q + f_B gebildet, in einem Tiefpaß TP 1 diese Frequenz f_ +Af₁ herausgefiltert und in einem zweiten Modulator M 2 mit der jitterbehafteten Füllfrequenz f + Af* verglichen. Der Vergleichszustand wird über den Tiefpaß TP 2 dem Regler R zugeführt. Im ausgeregelten Zustand wird die entstehende Differenz zu Null und der Oszillator 02 steht genau auf der sendeseitig eingespeisten Frequenz f₁₁ des primären Zeitmultiplexsystems ZMS 1.

4 Patentansprüche

4 Figuren . BAD ORIGINAL

VPA 9/640/0015 - 7 -

209817/1227

Claims

Patentansprüche

Digitales Nachrichtenübertragungssystem, vorzugsweise mit Pulscodemodulation, bei dem mehrere zueinander asynchrone Impulsfolgen zur Übertragung über ein Zeitmultiplexsystem synchronisiert werden unter sendeseitiger Hinzufügung von Impulsen bei jeder asynchronen Impulsfolge zu hohfir Impulsfolgefrequenz (positive Stopfimpulse) und Weglassung von Impulsen bei jeder asynchronen Impulsfolge zu niedriger Impulsfolgefrequenz (negative Stopfimpulse), unter Übertragung von Informationen über die Synchronisierung und die Stopfimpulse und unter empfangsseitiger Entfernung der Stopfimpulse (Positiv-Negativ-Stuffing), dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergewinnung der Taktfrequenzen (^₁₁ bis f_1n) der einzelnen asynchronen Impulsfolgen empfangsseitig eine Einrichtung, die eine mittlere Taktfrequenz (f₁₀) erzeugt und sowohl dieser als auch den einzelnen Stopftaktfre-

quenzen (+ -.f. bis + ifJ einen festen Prequenzbetrag — ι —· η

(f ) hinzufügt, der größer als die maximal mögliche Stopftaktfrequenz ist, und ferner eine der Anzahl der asynchroner, Impulsfolgen entsprechende Anzahl an sich bekannter gesteuerter Hilfsschwinger vorgesehen sind, denen einerseits die Summe (f_1A+f ) aus mittlerer Taktfrequenz (f_in) und festem Prequenzbetrag (f_) und andererseits jeweils die als Füllfrequenz bezeichnete Summe (+Λf*+f ) aus einer der Stopftaktfrequenzen (+ A f₁) und dem festen Prequenzbetrag (f ) zugeführt werden.

Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (01) vorgesehen int, der eine der Multiplex-

ViA q CxC 'CO15 - 8 -

209817/1227

Taktfrequenz (f_M) der im Zeitmultiplexsystem(ZMS 5, ZMS 5') zu übertragenden Impulsfolge entsprechende Frequenz abgibt, die einerseits in einem ersten Frequenzteiler (FT 1) auf den festen Frequenzbetrag (f_Q) herabgesetzt und andererseits in einem zweiten Frequenzteiler (FT 2) durch die Anzahl (n) der asynchronen Impulsfolgen geteilt wird (—f_M = f_in+f ), und daß eine von einem Auswerter (SA) der Stopfinformationen und dem festen Frequenzbetrag (f ) angesteuerte Aus- und Einblendungseinrichtung (IE) vorgesehen ist, die die Füll frequenz (f _s±Af-,) abgibt.

3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Multiplex-Taktfrequenz (f_M) eynchronisierter Oszillator (01) vorgesehen ist.

4. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß als asynchrone Impulsfolgen Zeitmultipleximpulsfolgen primärer Zeitmultiplexsysteme vorgesehen sind

BAD

VPA 9/64 0/0015

2 UMβ 17/1227