DE2249323C3

DE2249323C3 - Codemultiplexverfahren für einen Binärkanal

Info

Publication number: DE2249323C3
Application number: DE19722249323
Authority: DE
Inventors: Rupert Dipl.-Ing. 7900 Ulm Hildenbrand
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-10-07
Filing date: 1972-10-07
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2249323A1; DE2249323B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Codemultiplexverfahren für einen Binärkanal, bei dem eine Vielzahl von Teilnehmern Nachrichten über den Binärkanal übertragen und die Nachricht der Teilnehmer durch Binär-Codeworte dargestellt wird.

Das derzeit in einem starken Wachstum befindliche Bedürfnis nach neuen Kommunikationsmedien wie Fernsehtelefon, Datenverkehr mit Rechnern und Datenbanken neben dem normalen Sprechverkehr hat zu einem neuen Überdenken von Möglichkeiten geführt, grundsätzlich neuartige, an zukünftige Bedürfnisse besser angepaßte ubertragungsmedien und -strukturen zu betrachten. Aus diesen Überlegungen resultierte ein, bzgl. der verschiedensten Dienste integriertes Nachrichtennetz, welches folgende Hauptmerkmale aufweist:

1. Große Bandbreite des Übertragungsraediums

2. Verzweigte Struktur des Netzes mit der dadurch verbundenen Möglichkeit einer einfachen Erweiterbarkeit

3. Völlige Dezentralisierung, d. h. Verlegung vermittlungstechnischer Aufgaben zum Teilnehmer-Apparat

4. Anschluß der Teilnehmer direkt an das Breitbandnetz mit Vielfachzugriff zum Multiplexsignal.

Mit diesem Konzept läßt sich eine Fülle von Diensten einfach realisieren, welche bei zentralgesteuerten Systemen nur mit erheblichem Aufwand ermöglicht werden.

Da eine digitale Nachrichtenübertragung den verschiedenartigen Diensten am besten entgegenkommt, soll hier ein binäres Übertragungsmedhim, beispielsweise eine Glasfaser vorausgesetzt werden. Es gilt nun, für die jeweils gestellten Forderungen bzgl. Übertragungskapazität und Komplexität für die Implementierung das geeignete Multiplexverfahren zu finden.

Als Multiplexverfahren kommt für einen binären Kanal zunächst nur eine zeitmultiplexe Kanalseparation in Frage. Dieses Verfahren bedarf jedoch einer starren Rahmensynchronisierung, weiche zwei Hauptnachteile aufweist:

1. In einem verzweigten Netz sind aufwendige Einrichtungen notwendig, um den Rahmensynchronismus an jeder Stelle des Netzes zu garan* tieren.

2. Die unterschiedlichen Bitraten, bedingt durch die unterschiedlichen Abtastzeiten bei verschiedenen Diensten sind bei der Vorgabe eines fest definierten Rahmens schwierig unterzubringen. Es sind unter Umständen Nachrichtenspeicher in den Teilnehmer-Geräten erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Codemultiplexverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das ο «ine Rahmensynchronisation auskommt und auf einfache und billige Weise die verschiedenen Dienste ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Binär-Codeworte aus einem Muster von m im ganzen Abtastintervall verteilten, logischen Einsen bestehen, und daß diese Binär-Codeworte durch logische ODER-Verknüpfungen zur Bildung des Multiplexsignals überlagert werden, Dabei können die Binär-Codeworte bei der Bildung des Multiplexsignals beliebig gegeneinander phasenverschoben sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wechselt jeder sendende Teilnehmer das Mustsr des Binär-Codewortes in jedem Abtastintervall derart, daß eine reproduzierbare Folge von Zufallsmustem aus jeweils m Einsen pro Abtastintervall ausgesendet wird.

Ein derartiges Codemultiplexverfahren besitzt eine außerordentliche Flexibilität. Im Vergleich zum Zeit-

multiplexverfahren ist das gesamte Kommunikationssystem für die verschiedenartigsten Dienste wesentlich einfacher und billiger auszuführen. Eine Rahmensynchronisation ist nicht erforderlich. Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines integrierten Nachrichtennetzes mit Vielfachzugriff,

Fig. 2 Erzeugung und Auswertung des Multiplexsignals gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Codewort-Generators,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Netzknotens mit Phasenregelung.

In Fig. 1 ist ein integriertes Nachrichtennetz mit Vielfachzugriff gezeigt. An jeder beliebigen Stelle des Netzes sind Teilnehmer, die Nachrichten mit unterschiedlicher Bandbreite aussenden, anschließbar. Teilnehmer dieser Art sind z. B. Fernsprecher mit Wählscheibe oder Tastatur, Datenverarbeitungsanlagen, Fernschreiber, Fernseher, Datenbank, Bildfernsprecher usw. Zur Überbrückung größerer Entfernungen können auch Sende- und Empfangsstationen angeschlossen werden.

Fig. 2 zeigt, wie das binäre Codemultiplexverfahren, im Folgenden kurz BCM genannt, erfindungsgemäß durchgeführt werden kann. Jedes von einem aktiven Teilnehmer 1, 2 bis T zu übertragende Nachrichtenbit wird dargestellt durch ein binäres Codewort, beispielsweise 21, 22 und 23, bestehend aus R Bits in der Abtastzeit und m, über die Abtastzeit verteilten logischen Einsen. Zur Bildung des Multiplexsignals 24 werden die an beliebigen Stellen im Netz durch die aktiven Teilnehmer erzeugten Codewörter durch jeweils eine dem Teilnehmer zugeordnete ODER-Schaltung OR dem Kanalsignal 20 überlagert. Die in der Richtung der abgehenden Signale liegenden Empfänger y empfangen das Multiplexsignal 24 und selektieren über eine Synchronisationseinrichtung mit Korrelator 25 die für sie bestimmte Nachricht 26.

Da die optimale Ausnutzung der Kanalkapazität beim Codemultiplexbetrieb dann erreicht wird, wenn die Auftrittswahrscheinlichkeit für eine logische »1« im Codewort einer statistischen Gleichverteilung entspricht, wird im Sender in vorteilhafter Weise eine Folge von ständig wechselnden Zufallscodewort-Mustern erzeugt.

In Fig. 3 ist eine Schaltung zur Erzeugung von Zufallscodewort-Mustern angegeben. Zwei verschiedene Pseudo-Noise-Register PNl und PNl werden mit Hilfe einer Äquivalenzschaltung A miteinander verglichen. Die Stufenzahl des Registers PNl ist

S₁ = Id(RZm), die Stufenzahl des Registers PNl S₁ZSy

Während das Register PNl mit dem Grundtakt T₁ fortgeschaltet wird, läuft das Register PNl mit einem um den Faktor R/m reduzierten Takt
T₂ « mTJR

um. Dadurch wird garantiert, daß die Äquivalenzschaltung während der Abtastzeit gerade m zufällig verteilte logische Einsen abgibt.

Diese Zufallscodewörter werden nun mit der Nachricht moduliert. Zur Übertragung einer logischen Nachrichten-» 1« wird das erzeugte Codewort gesendet, während es für die Nachrichten-»O« nicht gesendet wird.

Besitzt ein Empfänger nun dieselbe Schaltung gemäß Fig. 3 und ist gewährleistet, daß die Sender- und Empfängerschaltungen synchron laufen, so kann die Nachricht am Vorhandensein bzw. am Fehlen des erwarteten Codewortes abgelesen werden.

Zur Bildung des Multiplexsignals wurden die an beliebigen Stellen im Netz durch die aktiven Teilnehmer erzeugten Zufallscodewörter durch jeweils eine ODER-Schaltung dem Kanalsignal überlagert. Genauso werden die an Netzknoten ankommenden Kanalsignale durch ODER-Schaltungen überlagert, wobei dies am zweckmäßigsten im Bittakt-Raster geschieht.

Fi g. 4 zeigt die Schaltung eines h^rfzknotens für die Übertragung des erfindungsgemäßen Codemultiplexsignals.

Jedes aus einer bestimmten Richtung, z.B. A, ankommende Kanalsignal wird in zwei abgehenden Richtungen B und C weitergesendet. Jeweils zwei aus verschiedenen Richtungen, z. B. A und B, ankommende Kanalsignale werden durch das ODER-Glied OR44 überlagert und in die dritte Richtung C weitergesendet. Um die Überlagerung der Kanalsignale im Bitraster vorzunehmen, sind zwei, von Phasen-Komparatoren Ph gesteuerte Verzögerungsschaltungen F43 und K46 eingebaut. Mit F43 wird das aus Richtung B, mit K46 das aus Richtung C einlaufende Kanalsignal in das Bitraster des aus Richtung A einlaufenden Kanalsignals gelegt.

Die Adressierung und Anfangssynchronisierung beim Verbindungsaufbau ist folgendermaßen durchführbar:

Die Teilnehmeradresse liegt jeweils im Anfangszustand des dem Teilnehmer zugeordneten Codewort-Generators. Um den Synchronismus der Codewort-Generatoren im Sender und Empfänger zu erreichen, läuft der Verbindungsaufbau erfindungsgemäß nach folgender Strategie ab:

Der rufende Teilnehmer sendet ein besonders strukturiertes, vom Multiplexsignal mit großer Wahrscheinlichkeit unterscheidbares Synchronisierungssignal aus. Daraufhin setzen sämtliche freien Teilnehmer ihren Codewort-Generator auf ihren individuellen Anfangszustand, während der rufende Teilnehmer seinen Codewort-Generator auf den der gewählten Rufadresse entsprechenden Anfangszustand setzt. Werden die Codewort-Generatoren nun durch das Synchronisierungssignal gestartet, so kann nur noch derjenige Teilnehmer sinnvolle Nachrichter*, empfangen, dessen Codewort-Generator mit dem des Senders synchron läuft, also gerade der gerufene Teilnehmer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Codemultiplexverfahren für einen Binärkanal, bei dem eine Vielzahl von Teilnehmern Nachrichten über den Binärkanal übertragen und die Nachricht derTeilnehmer durch Binär-Codeworte dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Binär-Codeworte aus einem Muster von m, im ganzen Abtastintervall verteilten, logischen Einsen bestehen, und daß diese Binär-Codeworte durch logische ODER-Verknüpfungen zur Bildung des Multiplexsignals überlagert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binär-Codeworte zur Bildung des Multiplexsignals beliebig gegeneinander phasenverschoben überlagert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder sendende Teilnehmer das Muster des Binär-Codewortes in jedem Abtastintervall derart wechselt, daß eine reproduzierbare Folge von Zufallsmustem aus jeweils m Einsen pro Abtastintervall ausgesendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der wechselnden Binär-Codeworte durch eine Schaltung realisiert wird, welche das Abtastintervall in m Unterintervalle aufteilt und in jedem linterintervall eine logische Eins sendet, wobei die Auftrittswahrscheinlichkeit für die logische Eins im Unterintervall einer statistischen Gleichverteilung entspricht.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmeradresse kn indit/duellen Anfangszustand des die Folge vor. Zufallsmustem erzeugenden Codewort-Generators Hr gt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verbindungsaufbau der rufende Teilnehmer ein vom Multiplexsignal unterscheidbares Synchronisierungssignal sendet und mit diesem einerseits seinen Codewort-Generator auf den der gewählten Zieladresse entsprechenden Anfangszustand setzt und zum anderen sämtliche freien Teilnehmer im Netz dazu veranlaßt, ihren individuellen Anfangszustand einzustellen, und daß bei aufgebauter Verbindung die Codewort-Generatoren von miteinander konferierenden Teilnehmern synchron laufen.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche für den Fall, daß äntipäfällele Vefbindungsleitungen zwischen den Teilnehmern verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem verzweigten Übertragungsnetz das aus einer bestimmten Richtung in einem Netzknoten ankommende Multiplexsignal in alle abgehenden Sichtungen außer der Herkunftrichtung weitergesendet wird.