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Verfahren zur sprachgesteuerten multiplexen Ubertragung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur sprachgesteuerten
multiplexen Übertragung. Beispielsweise durch die Literaturstellen Bell Lab Record,
Nov. 1970, Seiten 299 bis 306, sowie INTELSAT/IEE, International Conference on Digital
Satellite Communication 25 - 27, Nov. 1969, Seiten 532 bis 540, sind Verfahren zur
sprachgesteuerten multiplexen Nachrichtenilbertragung bekannt, bei denen durch Ausnutzung
der. Sprachpausen die Multiplexbitrate erniedrigt, oder bei gegebener Multiplexbitrate
die Anzahl der zu bUndelnden Kanäle erhöht werden kann. Dies wird dadurch erreicht,
daß einem Teilnehmer nur in denjenigen Zeitintervallen ein Übertragungakanal zugeteilt
wird, in denen er sprechaktiv ist (TASI).
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Bei der DurchfUhrung eines solchen U6ertragungsverfahrens wird eine
Synchronisation des Empfängers auf den Sender der Gegenstelle benötigt, um die empfangsseitige
Zuordnung der einzelnen Kanäle sicherzustellen. Die dazu erforderliche Vbertragung
von Synchronisierinformationen von der Sende seite zur Empfangsseite kann in einem
eigens hierfür vorgesehenen Vbertragungskanal erfolgen. Eine solche Lösung erweist
sich gerade bei einer sprachgesteuerten multiplexen Übertragung, bei der ja mit
möglichst wenig th3ertragungskanälen ausgekommen werden soll, als wenig ökpnomisch.
Eine weitere Möglichkeit
für die Übertragung der Synchronisierinformationen
besteht darin, diese einfach in den Nutzsignalfluß einzublenden. Eine solche Verfahrensweise
verbietet sich dann, wenn relativ hohe Anforderungen an die Qualität der zu Ubertragenen
Nutzinformationen gestellt werden. Sie verbietet sich aber auch bei geringer Anzahl
der zur Verfügung stehenden Informationskanäle, weil hier der statistische Ausgleich,
bezogen auf die optimale Nutzung dieser Übertragungskanäle, nicht sehr gut ist.
Die hier auftretenden Schwierigkeiten hinsichtlich kurzzeitiger Überlastungen werden
durch Einblenden der Synchronisierinformation in den Nutzsignalfluß zusätzlich erhöht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die praktische Anwendung
einer sprachgesteuerten multiplexen Nachrichtenübertragung eine Lösung für die zusätzliche
Übertragung von Synchronisierinformationen anzugeben, für die von einem besonderen
Übertragungskanal abgesehen werden kann, ohne daß hierdurch der eigentliche Nutzsignalfluß
beeinträchtigt wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die sendeseitige
Zuteilung der zur Verfügung stehenden Übertragungskanäle an die momentan sprechaktiven
Teilnehmerkanäle so vorgenommen ist, daß ein vorgegebener Ubertragungskanal möglichst
selten belegt wird, daß ferner in diesem Ubertragungskanal im unbelegter Zustand
Synchroni sierinformationen für ihre Übertragung zur Empfangsseite eingeblendet
werden, und daß empfangsseitig die Übertragung von Synchronisierinformation aus
den ständig übertragenen Adressierinformationen der Teilnehmerkanäle erkannt wird.
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Wie umfangrethe der Erfindung zurgrundeliegende Untersuchungen ergeben
haben, sind bei der sprachgesteuerten multiplexen Übertragung, bei der das übliche
Verhältnis zwischen zur Verfügung stehenden Übertragungskanälen und Teilnehmerkanälen
etwa eins zu zwei beträgt, sämtliche zur Verfügung stehenden Übertragungskanäle
nur in einem geringen Bruchteil der Gesamtbetriebszeit belegt. Durch die erfin-
dungsgeaäß
möglichst geringe Belegung eines vorgegebenen Übertragungskanals wird dadurch eine
ausreichende Vbertragungazeit für Synchronisierinformationen gewonnen, ohne daß
hierdurch der Signalfluß beschnitten werden muß.
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Bei Duplexbetrieb ist es vorteilhaft, die im unbelegten Zustand des
ausgezeichneten Übertragungskanals übertragenen Synchronisierinformationen auf kurze
Synchronisi erUberwachungs- und Synchroni si ersnforderungsze ichen zu beschränken
und lediglich bei Synchronausfall die wesentlich längeren Synchronirierzeichen ohne
Rücksicht auf den Belegungszustand des vorgegebenen Übertragungskanals wie auch
der Ubrigen Übertragungskanlle von der Sende. zur Empfangszeit hin zu übertragen.
Dieser Maßnahme kommt dann eine besondere Bedeutung zu, wenn die Übertragungakapaiztät
des ausgezeichneten Übertragungskanals relativ klein ist, so daß sich hierin die
kurzen Synchronüberwachungs- und Synchronanforderungazeichon wesentlich besser übertragen
lassen als die synchronisierzeichen. Dagegen spielt es bei Synchronisierausfall
keine Rolle, in welchem der Übertragungskanäle die dann unbedingt erforderlichen
Synchronisierzeichen übertragen werden, weil die Übertragung des Nutzsignalflusses
in diesem Falle sowieso gestört ist.
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Anhand der schematischen Darstellung eines von einer sprachgesteuerten
zeitmultiplexen Übertragung Gebrauch machenden Nachrichtenübertragungssystem soll
die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Zeitmultiplexrabmens, Fig.
2 eine schematische Darstellung des sendeseitigen Ablaufs der Bildung der Zeitmultiplexrahmen
nach der Erfindung, Fig. 3 das Blockschaltbild der Sende seite eines nach dem Verfahren
nach der Erfindung arbeitenden Zeitmultiplexsystem,
Fig. 4 das Blockschaltbild
der Empfangsseite eines nach dem Verfahren nach der Erfindung arbeitenden Zeitmultiplexsystems.
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Den schematischen Darstellungen nach den Fig. 1 bis 4 ist die Anwendung
des Verfahrens nach der Erfindung auf ein acht Teilnehmerkanäle aufweisendes Zeitmultiplexübertragungssystem
zugrunde gelegt, die jeweils unter Anwendung einer redundanzmindernden Codierung
mit Hilfe von Kanalvocodern eine Bitrate von 1,2 kbit/s aufweisen. Die Signale der
acht Teilnehmerkanäle werden unter Ausnutzung der Sprachsteuerung zu einem vier
Übertragungskanäle aufweisenden Zeitmultiplexrahmen zusammengefaßt und in dieser
Form zur Empfangsseite hin übertragen.
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Jeder Kanalvocoder charakterisiert einen Sprachlaut durch die Energieverteilung
über etwa zehn bis zwanzig Frequenzbereiche,in die das Sprachband aufgeteilt ist.
Die Größen der Einzelkomponenten eines Lautes werden binär codiert und durch kurze
Worte von z.B. zwei oder drei Bit dargestellt, die alle zusammen dann ein Summenwort
von z.8. 50 Bit ergeben, das zusammen mit zwei Adressenbits AS den Vocoderrahmen
VR ergibt. In Fig. 1 sind die acht Vocoderrahmen VR der Kanalvocoder V1 bis V8 zeitparallel
über dem Multiplexrahmen MR dargestellt. Der Zeitmultiplexrahmen MR besteht hinsichtlich
seiner ersten acht Bits aus der Adresseninformation Ad in der jeweils ein Bit einem
der Vocoderrahmen VR der acht Kanalvocoder V1 bis V8 zugeordnet ist. Der mit Sb
bezeichnete zweite Anteil des Zeitmultiplexrahmens MR beinhaltet zeitverschachtelt
die Signalbits der Vocoderrahmen der Kanalvocoder V1, V3, V6 und V7, was in Fig.
1 durch die angegebenen senkrechten Verbindungslinien zum Ausdruck gebracht ist.
Der Zeitmultiplexrahmen MR umfaßt also vier Übertragungskanäle mit insgesamt 4,8
kbit/s.
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Bei gleichzeitiger Sprechaktivität von mehr als vier Teilnehmerkanälen
ist es daher erforderlich, im Rhythmus der aufeinanderfolgenden Zeitmultiplexrahmen
MR den einen oder anderen
Vocoderrahmen VR zu unterdrücken.
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Fig. 2 zeigt das Schema, nach dem einzelne Vocoderkanäle hierbei unterdrückt
werden. Die momentan vorhandene Sprechaktivität der acht Teilnehmerkanäle 1 bis
8 deuten die schraffierten Ustchen des Ordnungsrasters V an. Es handelt sich hierbei
also um die Teilnehmerkanäle 1, 3, 5, 6 und 7. Um zu verhindern, daß bei der erforderlichen
Signalunterdrückung einzelne Kanäle bevorzugt, bzw. benachteiligt werden und auch
um zu verhindern, daß die dabei etstehenden Sprachsignallücken größer als eine Periode
des Zeitmultiplexrahmens bzw.
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eines Vocoderrahmens werden, mUssen die auftretenden Sprachlücken
im Rhythmus der Rahmenperiode gleichmäßig über alle momentan aktiven Teilnehmerkanäle
verteilt werden.
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Wie Fig. 2 erkennen läßt, geschieht dies in der Weise, daß im Zeitmultiplexrahmen
MR7 zunächst die Teilnehmerkanäle 1, 3, 5 und 6, im Zeitmultiplexrahmen MR2 die
Teilnehmerkanäle 1 3, 5 und 7, im Zeitmultiplexrahmen MR3 die Teilnehmerkanäle 1,
3, 6 und 7, im Zeitmultiplexrahmen MR4 die Teilnehmerkanäle 1, 5, 6 und 7 und im
Zeitmultiplexrahmen MR5 die Teilnehmerkanäle 3, 5, 6 und 7 uebertragen werden, anschließend
beginnt der Zyklus von neuem. Die Reihenfolge dieser Übertragung läßt sich in einfacher
Weise mit Hilfe von Zählern in Verbindung mit einer logischen Verknüpfungsachaltung
verwirklichen. Wichtig ist im vorliegenden Falle, daß die Vocoderrahmen der Kanalvocoder
von jeweils n zugehörigen Teilnehmerkanälen stets in aufsteigender Ordnung des angegebenen
Ordnungsrasters V für die insgesamt acht Teilnehmerkanäle im Zeitmultiplexrahmen
übertragen werden. Auf diese Weise wird es nämlich möglich, die Adressierinformation
eines Teilnehmerkanals jeweils auf ein Bit zu beschränken, das im aktiven Sprechzustand
des zugehörigen Teilnehmerkanals eine binäre Eins und im anderen Fall eine binäre
Null beinhaltet. Bei fest vorgegebener Reihenfolge reicht diese Adressierinformation
auf der Empfangs seite aus um die erforderliche Aufteilung der ankommenden Vocoderrahmen
auf die zugehörigen Teilnehmerkanäle vorzunehmen.
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Das anhand von Fig. 2 erläuterte Bildungsgesetz für die sendeseitige
Herstellung der Multiplexrahmen im Rhythmus der Vocoderrahmen macht deutlich, daß
dann, wenn wniger als vier Teilnehmerkanäle gerade sprechaktiv sind, stets der letzte
der vier Übertragungskanäle in Zeitmultiplexrahmen unbelegt bleibt. Angezeigt wird
diese Betriebssituation der Sendeeinrichtung durch die Adressierbits der Vocoderrahmen,
so daß mittels dieses Kriteriums jeweils dann, wenn der vierte Ubertragungskanal
unbelegt bleibt, das Einblenden einer Synchronisierinformation veranlaßt werden
kann.
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Das Blockschaltbild der Sende seite eines acht Teilnehmerkanäle 1,
2 ... 8 aufweisenden sprachgesteuerten Zeitmultiplexsystems nach Fig. 3 weist eingangsseitig
für jeden der acht Teilnehmerkanäle hinter den zugehörigen Kanalvocodern V1 bis
V8 eine über die Leitung a von der Taktzentrale TZ gesteuerte Flip-flop-Stufe FF
auf, über die die Vocoderrahmen im 1,2 kHz-Takt den acht Eingängen einer Schaltungsanordnung
zur Aktivitätserkennung und Kanal zuordnung AK und der sendeseitigen Kanaldurchschaltung
KVs zugeführt werden.
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Die Taktzentrale TZ versorgt die Schaltungsanordnung AK und die Kanaldurchschaltung
RVs über die Leitungen f bzw.
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d mit dem erforderlichen Takt und liefert darüber hinaus über die
Leitung e den für den Aufbau des Zeitmultiplexrahmens erforderlichen schnellen Takt
an das Multiplexgerät MUX.
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Die Schaltungsanordnung AK steuert in Abhängigkeit der Aktivitätserkennung
die Kanaldurchschaltung gVs und liefert darüber hinaus auch die Adressenbits der
Vocoderrahmen VR über die Leitung k an das Nultiplexgerät MUX das an seinen vier
Eingängen über die Kanaldurchschaltung gVs die vier Vocoderrahmen zugeführt bekommt,
die im gerade zu bildenden Zeitmultiplexrahmen vereinigt werden sollen.
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Die in Fig. 3 dargestellte sendeseitige Synchronisiereinrichtung SYNs
die zugleich der Uberwachung dient, führt die mit zu übertragenden Synchronisierinformationen
über die Leitung i dem Multiplexgerät MUX immer dann zu, wenn ihr von der Kanalzuordnung
AK über die Leitung 1 der vierte Ubertragungskanal als unbelegt signalisiert wird.
Der Bittakt und der Rahmentakt
für die Kanalvocoder V1 bis V8 der
acht Teilnehmerkanäle 1, 2 ... 8 werden von der Taktzentrale TZ über die Leitungen
b und c zugeführt.
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Der am Ausgang des Multiplexgerätes NUX nach Fig. 3 anstehende Nultiplexrahmen
NR wird über die Übertragungsstrecke hinweg auf der Empfangsseite dem Eingang des
Demultiplexgerätes DE-MUX nach Fig. 4 zugeführt. Ob im übertragenen Multiplexrahmen
MR eine Synchronisierinformation mit übertragen worden ist, erkennt das Demultiplexgerät
DE-MUX an der Anzahl der momentan sprechaktiven Teilnehmerkanäle < 4 aus den
mitübertragenen Adressierinformationen und überträgt diese Synchronisierinformation
gegebenonfalls über die Leitung 1 an die empfangsseitige Synchronisiereinrichtung
SYNe. Die empfangsseitige Synchronisiereinrichtung synchronisiert in Abhängigkeit
der empfangenen Synchronisierinformationen die Taktzentrale TZ. Ferner ist sie für
Überwachungszwecke über die Leitung j unmittelbar mit dem Demultiplexgerät DE-MUX
verbunden.
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Die empfangsseitige Kanaldurchschaltung KVe erhält über die Leitung
k vom Demultiplexgerät die Adressierinformationen der acht Teilnehmerkanäle, die,
wie bereits ausgeführt worden ist, den momentanen Sprechzustand der zugehörigen
sendeseitigen Teilnehmerkanäle markieren. Aufgrund dieser Informationen ist die
empfangsseitige Kanaldurchschaltung KVe in der Lage, die im gerade angekommenen
Zeit:nultiplexrahmen übertragenen Teilnehmerkanäle auf die zugehörigen Teilnehmerkanäle
1, 2 ... 8 und zwar auf die Eingänge ihrer Kanalvocoder V1, V2 ... V8 zu übertragen.
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Die Synchronisiereinrichtungen SYNs und SYNe auf der Sende-und Empfangsseite
nach den Fig. 3 und 4 weisen zusätzlich noch die Leitung h auf, über die jeweils
die sende- und empfangsseitige Synchronisiereinrichtung der gleichen Endstelle miteinander
für Überwachungszwecke in Verbindung stehen.
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2 Patentansprüche 4 Figuren