DE3725060A1 - Verfahren zur zusaetzlichen signaluebertragung in einem breitbandigen digital-uebertragungskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zusätzlichen Signalübertragung in einem breitbandigen Digital- Übertragungskanal nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Aus der DE-OS 34 45 338 ist ein Verfahren zum Zusammenfassen von drei oder vier Digitalsignalen zu einem 139 264-kBit/s-Digital-Signal bekannt. Dabei werden in mehreren Stufen die Digital-Signale zusammengestellt, wobei verschiedene Pulsrahmen mit Segmenten gebildet werden. Es sind mehrere Multiplexer hintereinander geschaltet, um die Datenströme mit verschiedenen Bitraten zu demjenigen Digital-Signal mit hoher Bitrate zusammen zu fassen, welches auf dem Übertragungssignal gesendet werden soll. Es ergeben sich dabei besondere Abhängigkeiten der einzelnen Datenströme untereinander an der Sendestelle, damit die einzelnen Datenströme an der Empfangsstelle in den gleichen Schritten getrennt werden können, wie sie an der Sendestelle zusammengefügt worden sind.

Die Aufgabe, Breitbanddaten und Schmalbanddaten über eine digitale, optische Übertragungsstrecke mit Mehrfachausnutzung zu übertragen, ist aus der DE-OS 35 22 132 bekannt. Hierbei wird aus den Schmalbanddaten zunächst ein Mokulationssignal erzeugt, welches über ein Exlusiv-ODER-Gatter mit den Breitbanddaten verknüpft wird. Dadurch entsteht eine Phasenmodulation, womit die Codierung beim Auftreten von Schmalbanddaten um 180° verschoben wird. Eine derart einfache Maßnahme läßt sich jedoch nur bei ganz bestimmten Codierungsverfahren anwenden. Das Breitband-Datensignal wird also moduliert, so daß an der Empfangsseite anhand der Phasenwechsel erkannt werden kann, ob ein Schmalband-Daten-Bit vorliegt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, womit Schmalbanddaten ohne Beeinflussung des Codierungsverfahrens und ohne den mehrfachen Einsatz von Multiplexern und dem damit verbundenen Bilden von Impulsrahmen in einem breitbandigen Digital-Übertragungskanal übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer Merkmalskombination gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Bits von Schmalbanddaten einzeln oder auch in Worten zusammengefaßt einem Breitbanddaten-Wort direkt parallel hinzugefügt werden können, so daß ein Wort größerer Breite entsteht. Daraus werden in schnellerer Folge Worte gebildet, die der für die Übertragung vorgesehenen Wortlänge entsprechen. Die Übertragung auf dem breitbandigen Digital-Übertragungskanal kann dann nach einem Codierungsverfahren erfolgen, wobei das Einfügen der Schmalbanddaten darauf keinen Einfluß mehr hat.

Bei den in den Unteransprüchen angegebenen Weiterbildungen der Erfindung ist u. a. vorgesehen, daß das in einem Video-Signal enthaltene Bit- und Zeilensynchronisationssignal ausgekoppelt und getrennt als digitales Datenbit übertragen wird. Der daraus sich ergebende Vorteil besteht darin, daß durch Herausnahme dieser Informationen eine genauere Quantisierung des einzelnen Bild-Signals möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Sendeanordnung,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Empfangsanordnung,

Fig. 3 das Blockschaltbild eines Bit-Converters.

In der Fig. 1 ist dargestellt, wie ankommende analoge Video-Signale VS an einen Selektor für Video-Signale SELV herangeführt sind. Das für die Übertragung ausgewählte Video-Signal VS wird an den Eingang eines Analog- Digital-Umsetzers ADU-V angeschaltet, parallel dazu kann zusätzlich ein Pegeldetektor PD vorgesehen sein, der das Zeilen- und/oder Bildsynchronisationssignal erkennt und daraus ein einzelnes Bit erzeugt, welches mit SYNC bezeichnet ist. Im Analog-Digital-Umsetzer ADU-V wird aus jedem einzelnen Bildpunkt ein digitales Wort erzeugt, welches aus n-Bit besteht und die Eigenschaften dieses Bildpunktes beschreibt. Wenn ein Pegeldetektor PD (zum Erkennen des Synchronisationssignals SYNC) vorgesehen ist, kann bei der Analog-Digital-Umsetzung eine genauere Quantisierung vorgenommen werden, so daß das Quantisierungsrauschen verringert wird.

Zusätzlich zum Video-Signal sind gemäß der Erfindung digitalisierte Audio-Signale übertragbar. Zu diesem Zweck werden die analogen Audio-Signale AS einzeln von jeweils einem Analog-Digital-Umsetzer ADU-A 1 bis ADU-An nach bekannten Verfahren, beispielsweise PCM in digitale Worte umgewandelt. Von einem Selektor für Audio-Signale SELA kann eines der Signale für die Übertragung ausgewählt werden. Dieses wird einem Parallel-Seriell-Wandler PSW 2 zugeführt, um aus jedem einzelnen Wort eine serielle Bitfolge zu erzeugen. In einem Datenratenumsetzer DRU 1 wird diese Bitfolge auf die gleiche Geschwindigkeit gebracht, die bei der Übertragung der Video-Signale vorgesehen ist. Wenn mehr als ein Audio-Signal AS übertragen werden soll, so sind entsprechend mehr Parallel-Seriell-Wandler und Datenratenumsetzer ensprechend PSW 2 und DRU 1 einzusetzen.

Die aus n-Bit bestehenden digitalen Worte des Video-Signals, ggf. auch das aus dem analogen Video-Signal VS gewonnene Synchronisationssignal SYNC und die digitalisierten Audio-Signale werden parallel einem Bit-Converter BC 1 angeboten, wobei eingangsseitig ein Datenwort mit einer Breite von m Bit entsteht. Durch den in Fig. 3 mehr im Detail dargestellten Bit-Converter BC 1 werden die Worte mit einer Bitbreite von beispielsweise m=10 mit einer durch den Schreibtakt T 13,5 vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 13,5 MHz in eine erste Speichereinrichtung SP 1 eingeschrieben. Mit Hilfe einer zweiten Speichereinrichtung SP 2 die mit einer höheren Taktfrequenz von beispielsweise 16,875 MHz (T 16,875) getaktet wird, werden in schnellerer Folge Datenworte erzeugt, die eine für die Übertragung vorgesehene Wortbreite von beispielsweise w=8 haben.

Die Datenworte mit der Breite von w Bits werden Zwischenspeichereinrichtungen angeboten, die als Bitratenumsetzer BRU 1 fungieren. Mit Hilfe eines ersten Taktes, z. B. T 16,875 werden in nicht dargestellter Weise Schreibadressen WA gebildet, und mit Hilfe eines Taktes mit einer etwas höheren Frequenz, z. B. T 17,408 werden Leseadressen RA erzeugt. Damit werden die einzelnen Datenworte an die Übertragungsgeschwindigkeit des Übertragungskanals von z. B. 139 264 k Bit/s angepaßt und einem Sendemultiplexer SMUX angeboten. Der Ausgang des Sendemultiplexers SMUX ist mit dem Eingang eines Parallel-Seriell-Wandlers PSW 1 verbunden, dessen serieller Ausgang die für den Übertragungskanal ÜK vorgesehene hohe Bitrate liefert.

Zusätzlich ist auf der Sendeseite noch ein Synchronsignal- Generator SG vorgesehen, der von Taktteilern TT 1 und TT 2 gesteuert wird. Dieser Synchronsignalgenerator liefert ein für orthogenale Abtastung geeignetes Signal, welches mit dem Übertragungstakt synchronisiert ist, weil die von den Taktteilern TT 1 und TT 2 erzeugten Takte vom gleichen nicht dargestellten Taktgenerator abgeleitet sind.

Auf der in Fig. 2 dargestellten Empfangsseite werden die über den Übertragungskanal ÜK mit einer Bitrate von z. B. 139 264 k Bit/s ankommenden Bits einem Seriell- Parallel-Wandler SPW 1 zugeführt. Hier werden Datenworte mit der gleichen Breite erzeugt, wie Sie auf der Sendeseite vor der Parallel-Seriell-Wandlung bestanden haben. Diese Datenworte werden parallel einem Demultiplexer DEMUX zugeführt, der die digitalisierten Video-Signale zusammen mit den digitalisierten Audio-Signalen einem Bitratenumsetzer BRU 2 anbietet. In bekannter Weise können darüber hinaus noch weitere für die Betriebssicherheit der Datenübertragung selbst maßgebende Signale, die hier mit S (Synchronisation) und M (Maintenance) bezeichnet sind übertragen werden. Diese Signale werden an der Sendestelle separat eingekoppelt und an der Empfangsstelle separat ausgekoppelt und dienen zur Erhöhung der Sicherheit bei der Datenübertragung selbst.

In dem auf der Empfangsseite dargestellten Bitratenumsetzer BRU 2 findet der umgekehrte Vorgang statt, wie er auf der Sendestelle beschrieben wurde. Die vom Bitratenumsetzer BRU 2 ausgegebenen Worte mit einer Breite von w Bits werden einem empfangsseitigen Bitconverter BC 2 angeboten. Dieser funktioniert im Prinzip genau so wie der in Fig. 3 dargestellte Bitconverter BC 1 mit dem einzigen Unterschied, daß jetzt - von rechts nach links in Fig. 3 betrachtet - in schnellerer Folge eingeschrieben und in langsamerer Folge ausgelassen wird. Es entstehen dabei Datenworte mit einer größeren Breite von m Bits, wobei das aus n Bits bestehende digitalisierte Video-Signal VD, das aus einem Bit bestehende Synchronisationssignal SYNC und digitalisierte Audio-Signale AD leicht voneinander getrennt werden können. Das digitalisierte Video-Signal VD wird von einem Digital-Analog-Umsetzer DAU 1 in ein Analog-Signal umgesetzt. Aus dem separat übertragenen digitalisierten Zeilen- bzw. Bildsynchronisationssignal SYNC wird durch einen speziellen Digital-Analog-Umsetzer DAU 2 ein analoger Pegel erzeugt, wie er im analogen Video-Signal zu Synchronisationszwecken vorhanden sein muß. Dieses analoge Synchronisationssignal wird durch eine analoge Additionsschaltung ADD der analogen Bildinformation hinzugefügt, so daß am Ausgang dieser Addierschaltung ADD das komplette analoge Video-Signal VS entsteht.

Die digitalisierten Audio-Signale AD werden zunächst seriell einem Datenratenumsetzer DRU 2 zugeführt, der die Datenreihe so reduziert, daß von einem nachgeschalteten Seriell-Parallel-Wandler SPW 2 parallele Datenworte erzeugt werden können mit einer Abtastrate, wie sie für z. B. HiFi-Qualität erforderlich ist. Diese Datenworte werden einem Selektor für Audio-Signale SELA 2 angeboten, so daß von den übertragenen Audio-Signalen gezielt verschiedene auswählbar sind, die jeweils Digital-Analog-Umsetzer DAU 3, DAU 4 usw. zugeführt werden. Die daraus entstehenden Analogsignale werden über Verstärker V 1 bis Vn als empfangene Audio-Signale AE 1 bis AEn an weitere nicht dargestellte Geräte abgegeben.

Claims (7)

1. Verfahren zur zusätzlichen Signalübertragung in einem breitbandigen Digital-Übertragungskanal, wobei schmalbandige Datensignale, z. B. Audio-Signale, einem Breitbandsignal, z. B. Video-Signal hinzugefügt und an der Empfangsstelle wieder ausgekoppelt werden, ohne Multiplexer bzw. Demultiplexer zu verwenden, und ohne das auf der Übertragungsstrecke verwendete Codierungsverfahren zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet,
daß einem aus n Bit bestehenden Wort eines digitalisierten breitbandigen Signals, z. B. Video- Signal (VS), schmalbandige Digital-Signale, z. B. Audio-Signale (AS), parallel hinzugefügt werden, so daß ein aus m-Bit bestehendes größeres Datenwort entsteht, welches durch einen Bit-Converter (BC 1) parallel so umgesetzt wird, daß jeweils ein Datenwort mit der für die Übertragung vorgesehenen Wortlänge (w) entsteht,
daß diese Datenworte über einen Bitratenumsetzer (BRU 1) einem Sendemultiplexer (SMUX) angeboten werden, von wo aus über einen Parallel-Seriell-Wandler (PSW 1) eine serielle Aussendung erfolgt,
und daß an der Empfangsstelle die seriell einlaufenden, parallel gewandelten und über einen Bitratenumsetzer (BRU 2) ankommenden Datenworte mit der vorgegebenen Wortlänge (W) durch einen empfangsseitigen Bit-Converter (BC 2) jeweils in ein größeres aus m Bit bestehendes Datenwort umgesetzt werden, wobei die Bits der Schmalbandsignale direkt auskoppelbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere schmalbandige Signale aus jeweils einem Bit bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einzelbits eines schmalbandigen Signals zu Datenworten zusammengefaßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite das im analogen Videosignal enthaltene Zeilen- bzw. Bildsynchronisationssignal durch einen Pegeldetektor (PD) erkannt und als Digitalsignal (SYNC) ausgekoppelt wird, welches als zusätzliches Bit dem sendeseitigen Bit-Converter (BC 1) angeboten wird, um separat vom übrigen Videosignal digital übertragen zu werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite eine analoge Additonsschaltung (ADD) vorgesehen ist, um das durch einen Digital-Analog-Umsetzer (DAU 2) aus dem separat übertragenen Bit gewonnene Zeilen- bzw. Bild­ synchronisationssignal dem analogen Video-Signal hinzufügen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite ein Synchronsignal-Generator (SG) vorgesehen ist, der über Taktteiler (TT 1, TT 2) von mit dem Übertragungstakt synchronen Takten gesteuert wird und für die Video-Signalquelle (z. B. Kamera) ein für orthogonale Abtastung geeignetes Synchronsignal liefert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsam übertragenen Datenströme zueinander synchron sind und mit Systemtakt frequenz- und phasenverkoppelt sind.