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Die Erfindung betrifft ein Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem für eine Vielzahl von Nachrichtenkanälen, bei dem serielle n-Bit-Wörter übertragen werden, die jeweils einem Nachrichtenkanal entsprechen und bei dem die Zeitmultiplexbildung und Zeitmultiplexauflösung in mehreren Hierarchiestufen erfolgt.
Ein derartiges Übertragungssystem ist beispielsweise bekannt aus "Elektrisches Nachrichtenwesen", Band 52, Nr. 4. 1977, Seiten 308 bis 314. Wie die Bilder 3 und 4 zeigen, werden in der PCM-Multiplexstufe 2. Ordnung die Multiplex-Ausgangssignale von vier PCM 30-Systemen (jeweils 2, 048 kBit/s) zusammengefasst und entsprechend wieder aufgelöst.
Die Aufbereitung des Multiplexsignals der ersten Hierarchiestufe (PCM 30) einschliesslich der Kodierung ist z. B. bekannt aus : Burkhardt, R., Halbach, W. und Neth, A. : PCM 30, ein Pulscodemodulationssystem für die Deutsche Bundespost,"Der Ingenieur der Deutschen Bundespost", 1977, Heft 2, S. 49 bis 53, Heft 3, S. 86 bis 89, und Heft 4, S. 126 bis 131.
Bei diesem und andern bekannten Übertragungssystemen, bei denen eine Vielzahl von analogen Eingangssignalen in digitale Signale umgesetzt werden, ist für jeden Eingangskanal ein eigens analoges LC- oder aktives Filter notwendig, um die Eingangssignale vor ihrer digitalen Kodierung einer Bandpassbegrenzung zu unterwerfen. Insbesondere müssen die Kanal-Schalteinheiten in den Fernsprech-Ortsvermittlungsstellen und Zentralvermittlungsstellen eine Signalübertragung hoher Qualität und einen konstanten Signalpegel für jeden übertragenen Ruf gewährleisten, gleichgültig, welcher Schaltweg für den Ruf vorliegt. Dazu müssen die Kabeldämpfung und die Verluste in den Kanalschalteinheiten kompensiert werden, um die Signalqualität einzuhalten.
Die bekannten Systeme haben analoge Filter für jeden Kanal und sind sowohl teuer als auch uneinheitlich hinsichtlich der Ausgangssignale. Bei modernen Fernsprech-Übertragungseinrichtungen werden die ankommenden analogen Sprachsignale in einem Bandpass gefiltert, abgetastet, zu einem analogen Multiplexsignal zusammengefasst und dieses entsprechend einer komprimierten Kennlinie in PCM-Signale umgesetzt und darauf über die Übertragungsleitung ausgesendet. Empfangsseitig werden die komprimierten PCM-Signale expandiert und in die analogen Sprachsignale zurück umgesetzt, bevor sie dem Demultiplexer zugeführt werden. Die Multiplexbildung und die Multiplexauflösung der Kanäle bei diesen Systemen verlangt, dass für jeden Kanal diese Filter vorhanden sind.
In der Fernsprech-Kanal-Schalteinheit ist eine Tiefpassfilterung notwendig, um zu verhindern, dass Ausserbandsignale als Innenband-Modulationsprodukte auftreten infolge des Abtastens, die ansonsten zu unerwünschten Tönen im Fernsprechkanal führen würden. Eine Hochpassfilterung kann erforderlich sein, um den Einfluss der Stromversorgung im Frequenzbereich 50 oder 60 Hz vor der Umwandlung in die komprimierten PCM-Signale zu reduzieren, um das starke Quantisierungsgeräusch zu vermeiden, das dadurch entsteht, dass das 50 oder 60 Hz-Signal Signalübertritte in die höheren Quantisierungssegmente verursacht. Bei der modernen Fernsprechübertragung ist gewöhnlich ein Standard von 20 dB für die 50 oder 60 Hz-Signalunterdrückung vor der PCM-Komprimierung gefordert, welcher durch eine Hochpassfilterung erreicht wird.
Programmierbare Tiefpass- und Hochpass-Digitalfilter sind in den US-PS Nr. 4, 002, 989 und Nr. 4, 002, 988 beschrieben, wogegen ein Signalprozessor mit einem digitalen Filter in der US-PS Nr. 4, 016, 410 beschrieben ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem anzugeben, das durch geeignete Auswahl und Anordnung der zur Kodierung/Dekodierung und Filterung notwendigen Einrichtungen die dargestellten Nachteile bekannter Systeme vermeidet und kostengünstig aufgebaut ist.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sendeseitig für jeden der Nachrichtenkanäle ein eigener Kodierer vorhanden ist, der das analoge Signal des jeweiligen Kanals in ein linear kodiertes PCM-Signal umsetzt, dass in einer ersten Zeitmultiplex-Hierarchiestufe ein erstes digitales Filter und in einer zweiten Zeitmultiplex-Hierarchiestufe ein zweites digitales Filter und ein kanalindividuell steuerbarer digitaler Pegelregler vorhanden sind, die sämtlichen in der jeweiligen Hierarchiestufe zusammengefassten Kanälen gemeinsam sind und deren Signale im Zeitmultiplex verarbeiten und dass in der zweiten Hierarchiestufe ein Kompressor vorhanden ist, der im Zeitmultiplex die digital gefilterten und digital pegelgeregelten Signale aller Kanäle jeweils in die n-Bit-Wörter komprimiert,
die über die Übertragungsleitung ausgesendet werden
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und dass empfangsseitig ein Expander vorhanden ist, der die komprimierten n-Bit-Wörter in linear kodierte PCM-Signale umsetzt, die nach entsprechender digitaler Pegelregelung, digitaler Filterung und Zeitmultiplexauflösung kanaleigenen Dekodierern zugeführt werden.
Die lineare Kodierung lässt sich im Gegensatz zur komprimierenden Kodierung mit einfachen Mitteln und daher kanaleigenen Kodierern durchführen und erlaubt eine einfache digitale Filterung bzw. Pegelregelung.
Daneben trägt auch die mehrstufige Multiplexbildung zu einer vorteilhaften Lösung bei, da jeweils soviele Kanäle zusammengefasst werden, wie entsprechend der maximalen Verarbeitungsgeschwindigkeit der vorliegenden Technologie möglich und zweckmässig sind. Die notwendigen Filterstufen können somit optimal in ihrer jeweiligen Hierarchiestufe für mehrere Kanäle gemeinsam ausgenutzt werden.
Die Erfindung kann dadurch besonders vorteilhaft ausgebildet werden, dass der digitale Pegelregler einen digitalen Multiplizierer enthält, der die im Zeitmultiplex zusammengefassten Signale der zu verarbeitenden Kanäle jeweils mit einem Verstärkungskoeffizienten multipliziert, der von Kanal zu Kanal verschieden und veränderbar ist, und dass Steuerungseinrichtungen vorhanden sind, die die veränderbaren Verstärkungskoeffizienten abhängig von dem gewünschten Signalpegel der digital vorliegenden Signale wählen.
Durch diese Ausbildung können die Signale der einzelnen Kanäle selektiv verstärkt oder gedämpft werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der digitale Pegelregler mit dem zweiten digitalen Filter zu einer kombinierten Schaltung vereinigt ist, in der an den digitalen Multiplizierer Schieberegister und Addierer angeschaltet sind, die eine kanalweise digitale Filterung der im Zeitmultiplex an dem Eingang des digitalen Multiplizierers eintreffenden digitalen Signale der zu verarbeitenden Kanäle durchführen.
Durch diese Weiterbildung werden die Funktionen des digitalen Pegelreglers und die des Filters durch einen einzigen Schaltkreis realisiert. Ein Pegelregelungs- und Filternetzwerk, das auf eine Vielzahl von Kanälen wirkt, kann dadurch auf hochintegrierten Schaltkreisen sehr platzund kostensparend aufgebaut werden.
Eine einfache Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Wichtungskoeffizienten der kombinierten digitalen Schaltung mit zu einem einzigen Kanal gehörenden digitalen Signalen, die in zeitlichen Abständen gleich der Dauer eines Zeitmulitplexrahmens nacheinander eintreffen und um unterschiedliche Vielfache der Rahmendauer gegeneinander verzögert werden, parallel multipliziert und die Produkte über Addierer zum Ausgangssignal zusammengefasst werden, wobei wenigstens ein Teil der Wichtungskoeffizienten von Kanal zu Kanal veränderbar ist.
Bei geeigneter Wahl der Wichtungskoeffizienten stellt diese Anordnung ein digitales Hochpassfilter dar. Da die Daten jedes der Kanäle der Reihe nach den Multiplizierer durchlaufen, können für jeden Kanal unterschiedliche Wichtungskoeffizienten gewählt werden.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Wichtungskoeffizienten der kombinierten Schaltung veränderbar sind, die den Pegel der digital vorliegenden Ausgangssignale bestimmen, und dass die unveränderbaren Wichtungskoeffizienten die Filtercharakteristik der kombinierten Schaltung bestimmen.
Durch diese Massnahme sind Filterwirkung und Pegelregelung der kombinierten Schaltung jeweils getrennt beeinflussbar. Es ist auch möglich, diesen Baustein nur als Filter mit unveränderlichen Wichtungskoeffizienten oder nur als Pegelregler mit ausschliesslich veränderlichen Wichtungskoeffizienten zu verwenden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Steuerungseinrichtung aus einem Speicher zur Speicherung einer Matrix der Wichtungskoeffizienten und aus Adressiermitteln besteht, die den jeweiligen Wichtungskoeffizienten aus dem Speicher dem digitalen Multiplizierer zuführen.
Da die Wichtungskoeffizienten in digitaler Form vorhanden sind, können sie leicht übertragen, gespeichert und vom Speicher ausgelesen werden.
Gemäss einer in der Praxis besonders vorteilhaften Ausbildung erfolgt die Umsetzung der analogen Signale in die linear kodierten PCM-Signale und die entsprechende Rückumsetzung jeweils über den Weg der Pulsdichtemodulation.
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Die Erfindung ist nicht auf irgendeine besondere Art der digitalen Kodierung beschränkt.
Es ist ein spezielles Ausführungsbeispiel angegeben, bei dem die Signale, deren Pegel geregelt wird, linear kodierte PCM-Signale (LPCM) sind, die von analogen Eingangssignalen abgeleitet werden, die zunächst pulsdichtemoduliert werden (PDM) und dann von der Pulsdichtemodulation (PDM) in die linear kodierten PCM-Signale (LPCM) umgesetzt werden.
Ein PDM-Signal besteht aus einem Kode, bei dem die augenblickliche Amplitude eines analogen Signals durch das Verhältnis der logischen Einsen und Nullen eines binären Signals dargestellt wird, derart, dass die durchschnittliche Anzahl von Impulsen in einer bestimmten Periode proportional zu der Amplitude des kodierten analogen Signals ist. Ein Analog-Digital- -Wandler, der die Pulsdichtemodulation (PDM) anwendet, ist in der GB-PS Nr. 1, 450, 989 beschrieben.
Ein PDM-Signal wird durch Abtasten eines Eingangssignals in regelmässigen Zeitabständen und durch Quantisieren der Abtastwerte in diskrete Stufen und Erzeugung eines Kodemusters einer Reihe von Impulsen abgeleitet. Eine Anordnung zur Kodeumsetzung, die ein PDM-Signal in ein PCM-Signal umwandelt, ist in der DE-OS 2439712 beschrieben. Dort ist das PCM-Signal linear.
Ein linearer PCM-Kode ist einer, bei dem zwischen dem digital kodierten analogen Eingangssignal und dem digitalen Ausgangssignal eine lineare Beziehung besteht. Wenn PCM-Signale über eine Übertragungsleitung übertragen werden, werden sie gewöhnlich komprimiert, d. h. nichtlinear gemacht, um die Anzahl der übertragenen Signale zu reduzieren und ein wirksames Signal-Geräusch- - Verhältnis zu erhalten.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Blockdiagramm des sendeseitigen Teils des erfindungsgemässen PCM-Systems, bei dem eine Vielzahl von analogen Nachrichtenkanälen in einem LPCM-Kode zu einem Multiplexsignal zur Komprimierung und Übertragung über eine Fernsprechübertragungsleitung zusammengefasst wird, Fig. 2 ein Blockschaltbild des empfangsseitigen Teils des erfindungsgemässen PCM-Übertragungssystems, Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines digitalen Pegelreglers gemäss der Erfindung, Fig. 4 ein Blockschaltbild des im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 3 beschriebenen digitalen Pegelreglers und Fig. 5 ein Blockschaltbild des im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschriebenen digitalen Pegelreglers.
In Fig. 1 ist ein Sendekanal einer Kanal-Schalteinheit eines Fernsprechsystems mit einer Vielzahl von Kanälen dargestellt. Jedoch ist die Erfindung auch auf Nachrichtenübertragungssysteme im allgemeinen anwendbar und in besonderem auf solche Systeme mit im Zeitmultiplex zusammengefassten Datenkanälen. Analoge Signale, die auf der Teilnehmerleitung --12-- ankommen, werden über einen Übertrager an einen Pulsdichtemodulator --10-- angekoppelt. Diese Signale sind analoge Sprachsignale mit einem Signalpegel, der von den Eigenschaften der Übertragungsleitung, wie zuvor beschrieben, bestimmt ist. Der Pulsdichtemodulator --10-- ist in seinen Einzelheiten in der bereits genannten GB-PS Nr. 1, 450, 989 beschrieben und setzt die auf einem von 24 Kanälen ankommenden analogen Signale in einen PDM-Datenstrom mit einer Geschwindigkeit von 4, 032 M Bits/s um.
Die Verwendung der Pulsdichtemodulation ist nur als Beispiel angegeben, da auch andere lineare digitale Modulationstechniken, wie z. B. die Deltamodulation, angewendet werden können. Der zu einem der Nachrichtenkanäle gehörende PDM-Kode wird über eine Leitung
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ein digitales Filter, welches das hochfrequente Geräusch unterdrückt und ein gefiltertes Signal liefert, das abgetastet wird, um je m-te Gruppe von n-Impulsen auszuwählen. Somit setzt der Wandler --14-- den PDM-Datenstrom von 4, 032 M Bits/s in ein linear kodiertes PCM-Signal von 32 kw/s (kw = kilowort) von jeweils 14 Bit-Wörtern um.
Dieses Signal auf der Leitung --16-- wird mit einer Vielzahl von andern Kanälen von andern PDM-LPCM-Wandlern (insgesamt beispielsweise 6) im Zeitmultiplex zusammengefasst, so dass ein Multiplex-LPCM-Kode auf der Leitung --18-- erscheint, der einem digitalen Filter --20-- zugeführt wird. Dieser erhält ein digitales Tiefpassfilter und eine Schieberegisterschaltung und wird im Zeitmultiplex mit drei andern entsprechenden digitalen Filtern an die Leitung --22-- an den Multiplextoren --24-- angeschaltet. Der LPCM- - Kode auf der Leitung --22--, der ein Zeitmultiplexsignal von 24 Kanälen ist, wird im Zeitmultiplex von einer Hochpass- und Pegelregelungsschaltung --28-- weiterverarbeitet.
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Das digitale Filter --20-. ist eingehend in der DE-OS 2636028 beschrieben. Im allgemeinen empfängt das Filter --20-- eine Vielzahl von digitalen Kodegruppen, deren Gesamtbitanzahl der Periode eines seriellen Datenwortes entspricht. Der Satz von seriellen Datenwörtern, die mit einer vorgegebenen Taktfrequenz eingegeben werden, wird darauf parallel, d. h. gleichzeitig mit einem entsprechenden Satz von festen Koeffizienten multipliziert. Die gewichteten parallelen n-Bit-Kodes werden darauf addiert, um ein Ausgangssignal mit 32 kw/s zu erhalten, wobei jedes Wort 21 Bits aufweist. Das Ausgangssignal hat die gleiche Taktfrequenz wie das Eingangssignal.
Nach der Zusammenfassung dieses Signals mit drei weiteren Multiplexsignalen im Multi- plextor --24-- erscheint auf der Leitung --22-- ein LPCM-Datenstrom mit 8 kw/s (8000 Wörter/s von 21-Bit-Wörtern). Dieser Datenstrom durchläuft darauf einen Hochpass und einen digitalen Pegelregler, die in einer kombinierten Schaltung --28-- zusammengefasst sind. Selbstverständlich können die Hochpassfilter- und die Pegelregler-Funktion auch voneinander getrennt werden.
Die Schaltung - ist ein digitaler Multiplizierer und eine Filteranordnung ähnlich der des Filters --20--, mit dem Unterschied, dass anstatt einer Matrix von festen Koeffizienten, mit der die ankommenden Kodegruppen wie im Filter --20-- multipliziert werden, die Koeffizientenmatrix nun variabel ist und entweder von einem Speicher oder einer andern Datenquelle bereitgestellt wird. Diese können von der Hochpass- und Pegelreglerschaltung --28-- abgesetzt und mit ihr über eine Leitung --26-- verbunden sein. Die Hochpassfilterung bewirkt eine Unterdrückung der 50- oder 60 Hz-Komponente für alle 24 Kanäle. Eine Gruppenlaufzeitentzerrung kann auch durchgeführt werden.
Die Koeffizienten für die Pegelregelung werden im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Festwertspeicher gespeichert und zur selektiven Dämpfung und/oder Verstärkung der digital kodierten 21-Bit-Wörter verwendet, um eine systemweite Steuerung des Übertragungspegels individuell für jede Verbindung zu erhalten, wie dies zum Anschluss an ein Fernsprechnetz notwendig ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Pegelregelung ein Bestandteil des Hochpassfilters. Die Zeitsteuerungssignale, die Synchronisiersignale und das Taktsignal mit 4, 032 MHz erzeugen auf bekannte Weise eine Zeitsteuerungsschaltung --30-- auf ihren Ausgangsleitungen --32, 34 und 36-- gemeinsam für alle Kanäle.
Die digital gefilterten und pegelgeregelten linearen PCM-Signale gelangen über die Leitung --38-- auf einen Kompressor --40--, der die linearen PCM-Signale in bekannter Weise in komprimierte PCM-Signale umsetzt, um die Anzahl der zu übertragenden Daten zu reduzieren.
Dazu leitet er von den 21-Bit-PCM-Signalen beispielsweise nach der CCITT-Standard-A-Kennlinie komprimierte PCM-Signale mit 8 Bits ab, die mit einer Geschwindigkeit von 1, 54 MHz über eine Übertragungsleitung --42-- ausgesendet werden. Ein geeignetes Kompressionsgesetz ist in der CCITT-Empfehlung G711, Green Book Vol. 3,1972, beschrieben.
In Fig. 2 ist nun der empfangsseitige Teil des digitalen Nachrichtenübertragungssystems nach Fig. 1 dargestellt. Die auf einer Leitung --42-- ankommenden komprimierten PCM-Signale werden bei der Kompandierung nach der A-Kennlinie von 8 kw/s mit 8 Bits pro Wort in 8 kw/s mit 21 Bits
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--44-- umgewandeltregelungsschaltung --28-- auf der Sendeseite, bis auf den Unterschied, dass in diesem Beispiel kein Hochpass damit verbunden ist. Über eine Leitung --48-- können die Daten zur Pegelregelung von einem entfernten Datenbus, Prozessor oder Speicher der Pegelregelungsschaltung --46-- zuge- führt werden.
Die PCM-Signale mit 32 kw/s bei 21 Bits pro Wort auf der Leitung --50-- werden in den Demultiplextoren --52-- auf vier Leitungen aufgeteilt, von denen jede ein Multiplexsignal aus sechs Kanälen mit 32 kw/s bei 21 Bits pro Wort führt und mit einem digitalen Filter --54-verbunden ist.
Das digitale Filter --54-- kann den gleichen Aufbau wie das Filter --20-- auf der Sendeseite haben, von dem die ankommenden Datenwörter mit 21 Bits aus den Multiplexkanälen parallel mit einer konstanten Matrix der Wichtungskoeffizienten vom Typ "Addieren und Verschieben" multipliziert werden, so dass ein in einem Tiefpass gefiltertes Ausgangssignal auf einer Leitung --56-- erscheint, welches darauf in einem Demultiplextor --58-- in sechs einzelne Kanäle aufgeteilt wird.
Jeder der 24 Kanäle ist mit einem eigenen Digital-Analog-Wandler --60-- verbunden, der die linear kodierten PCM-Wörter mit 32 kw/s bei 16 Bits pro Wort, die auf der Leitung --62-- er-
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scheinen, in ein analoges Signal umsetzt. Der Digital-Analog-Wandler--60-- ist vorzugsweise von dem Typ, bei dem die Abtastgeschwindigkeit der digitalen Eingangssignale erhöht und die Anzahl der Bits pro Abtastwert erniedrigt wird. Ein Digital-Analog-Wandler dieser Art ist in der DE-OS 2605724 eingehend beschrieben. Dieser Digital-Analog-Wandler verwendet eine Interpolation zur Dekodierung und wertet eine kleine Anzahl der höchstwertigen Bits der mit der erhöhten Abtastgeschwindigkeit erscheinenden Abtastwerte aus.
Wenn somit die Digital-Analog-Wandlung bei einer erhöhten Geschwindigkeit erfolgt, und dabei die niedrigstwertigen Bits als Fehlersignal zurückgekoppelt und gefiltert werden, erhält man eine genaue Digital-Analog-Wandlung. Vor der Umwandlung in ein Analogsignal wird ein PDM-Signal abgeleitet, das eine mittlere Dichte hat, die dem durch die LPCM-Kodegruppen dargestellten Analogsignal proportional ist. Dieses LPCM- - Signal kann eine Bitgeschwindigkeit von 4, 032 M Bits/s haben. Die LPCM-Kodegruppen werden interpoliert, quantisiert, in ihrer Bitgeschwindigkeit multipliziert, pulsdichtemoduliert und in einem Tiefpass gefiltert, so dass auf der Leitung ---64-- das analoge Signal erscheint.
Nach Ver-
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üblichen Weise eine Zeitsteuerungsschaltung --70--, die auf der Leitung --72-- ein Taktsignal mit 4, 32 MHz, auf der Leitung-74--ein Synchronisationssignal und auf den Leitungen --76 und 78-- andere damit verknüpfte Zeitsteuerungssignale an die verschiedenen digitalen Schaltkreise abgibt, welche vorzugsweise integrierte Schaltungen der Kategorie LSI und MSI sind.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Pegelregelungsteils der kombinierten Hochpassund Pegelregelungsschaltung --28--, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Der Multi- plexer --80-- fasst irgendeine beliebige Anzahl von Eingangskanälen, die nur durch die maximale Verarbeitungsgeschwindigkeit der vorliegenden Technologie beschränkt ist, zu einem Zeitmultiplexsignal zusammen. Entsprechend wird der digitale Multiplizierer --82--, an den über die Leitung - das Zeitmultiplexsignal in Form von LPCM-Wörtern gelangt, im Zeitmultiplex verwendet.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dies ein Signal mit 8 kw/s mit jeweils 21 Bits pro Wort, multipliziert mit der Anzahl der Kanäle, nämlich mit 24. Die Kanäle werden seriell verarbeitet, wobei jeder der Reihe nach mit seinem Verstärkungsfaktor multipliziert wird.
Die Wörter mit je 21 Bits werden mit Koeffizienten multipliziert, die ihnen kanalweise zugeordnet sind, entweder durch eine vorgegebene Schaltung, oder durch eine Programmierung. Jeder Koeffizient erscheint dabei der Reihe nach in paralleler Form auf Ausgangsleitungen 1 bis M eines Speichers --86--, der ein Festwertspeicher, ein Schreib/Lese-Speicher, ein programmierbarer Festwertspeicher oder ein anderer Speicher ist, der einen Steuereingang --88-- hat, mit Hilfe dessen eine externe Steuerung der Verstärkungsfaktoren möglich ist. Im dargestellten Beispiel ist M gleich 11, d. h. der Verstärkungsfaktor oder Koeffizient hat 11 Bits.
Somit verändert die Pegelregelung im 21 x 13 Bit-Multiplizierer --82-- 11 von 13 Bits des Koeffizienten entsprechend von aussen zugeführten oder gespeicherten Steuerungsdaten, um vor der Kompression eine Pegel- änderung von 0 bis 3 db zu bewirken. Der Multiplextakt und die Abtastimpulse erscheinen auf Leitungen --90 und 92--.
In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der kombinierten digitalen Hochpass- und Multipliziererschaltung --28-- des in Fig. 1 dargestellten Sendeteils des Übertragungssystems dargestellt.
Digitale Signale mit einer Geschwindigkeit von 8 kw/s bei 21 Bits pro Wort aus 24 Kanälen erscheinen im Zeitmultiplex (4, 032 M Bits/s) am Dateneingang --100-- eines Multiplizierers --102--, der 21 Bits mit 13 Bits multiplizieren kann.
Der Multiplizierer hat drei Eingänge 103,104 und 105--. Die Daten am Eingang --103-- werden mit Koeffizienten --aO--, die am Eingang --104-- mit Koeffizienten --al-- und die am Eingang --105-- mit Koeffizienten --a2-- multipliziert. Die Koeffizienten --al und a2-- sind dabei fest, jedoch ist --aO-- variabel und wird von einem Festwertspeicher --112-- mit 32 Wörtern mit jeweils 11 Bits bereitgestellt. Die an den Festwertspeicher --112-- angelegte Adresse bestimmt jeweils den Wert des ausgewählten Koeffizienten --aO--.
Der Multiplizierer berechnet das Ergebnis NO'aO+N1'a1+N2. a2, wobei N1, N2 und N3 die an den Eingängen --103, 104 und 105-- erscheinenden seriellen Datenwörter sind. Das am Ausgang - erscheinende Resultat wird der Reihe nach zwei hintereinandergeschalteten Schieberegistern - 106 und 107-- eingegeben, welche jeweils eine Länge von 21 x 24 Bits (504 Bits) haben.
Die
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Ausgangssignale dieser Schieberegister werden wieder auf den Multiplizierer --102-- zurückgeführt. Das Ausgangssignal wird dadurch gebildet, dass zum Ausgangssignal des Multiplizierers am Ausgang --109-- das serielle Wort, das gerade das Schieberegister --107-- verlässt, addiert und zweimal das Wort subtrahiert wird, welches gerade das Schieberegister --106-- verlässt.
Das somit verwirklichte digitale Filter hat die Übertragungsfunktion
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Dabei ist : Z=e =coswt+j sinwt, w = 2Trf t =l/fs, f die Frequenz des Eingangssignals und fs die Abtastfreuqenz (8 KHz) in diesem Falle).
Bei geeigneter Wahl der Werte von al und a stellt diese Anordnung ein digitales Hochpassfilter dar, dessen Verstärkung proportional dem Wert von ao ist. Da die Daten jedes der 24 Kanäle der Reihe nach den Multiplizierer durchlaufen, kann für jeden Kanal ein unterschiedlicher Wert von ao aus beispielsweise einem Schreib/Lesespeicher ausgewählt werden, der 24 Adressen enthält.
Der Schreib/Lesespeicher kann durch einen Zähler --111-- adressiert werden, der zyklisch synchron mit den den Multiplizierer durchlaufenden Kanälen von 1 bis 24 zählt.
In Fig. 2, die die Sendeseite zeigt, ist ein Pegelregler --46-- ohne das Hochpassfilter hinter den Expander --44-- geschaltet.
Der digitale Pegelregler ist eingehender in Fig. 5 dargestellt. Die Arbeitsweise ist im wesentlichen die gleiche wie die des Hochpassfilters nach Fig. 4, jedoch ohne die zusätzlichen Eingänge --al und a2-- und die Schieberegister. Die Daten erscheinen im Zeitmultiplex auf der Eingangs-
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--200-- des Multiplizierers --201-- undspeicher --203-- durch einen Zähler --204-- adressiert werden, der zyklisch synchron mit den den Multiplizierer --201-- durchlaufenden Kanälen von 1 bis 24 zählt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem für eine Vielzahl von Nachrichtenkanälen, bei dem serielle n-Bit-Wörter übertragen werden, die jeweils einem Nachrichtenkanal entsprechen und bei dem die Zeitmultiplexbildung und Zeitmultiplexauflösung in mehreren Hierarchiestufen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig (Fig.
l) für jeden der Nachrichtenkanäle ein eigener Kodierer (10,14) vorhanden ist, der das analoge Signal des jeweiligen Kanals in ein linear kodiertes PCM-Signal umsetzt, dass in einer ersten Zeitmultiplex-Hierarchiestufe ein erstes digitales Filter (20) und in einer zweiten Zeitmultiplex-Hierarchiestufe ein zweites digitales Filter (28) mit kanalindividuell steuerbarer digitaler Pegelregelung vorhanden sind, die sämtlichen in der jeweiligen Hierarchiestufe zusammengefassten Kanälen gemeinsam sind und deren Signale im Zeitmultiplex verarbeiten und dass in der zweiten Hierarchiestufe ein Kompressor (40) vorhanden ist, der im Zeitmultiplex die digital gefilterten und digital pegelgeregelten Signale aller Kanäle jeweils in die n-Bit-Wörter komprimiert, die über die Übertragungsleitung ausgesendet werden und dass empfangsseitig (Fig.
2) ein Expander (44) vorhanden ist, der die komprimierten n-Bit-Wörter in linear kodierte PCM-Signale umsetzt, die nach entsprechender digitaler Pegelregelung (46), digitaler Filterung (46,54) und Zeitmultiplexauflösung kanaleigenen Dekodierern (62) zugeführt werden.