DE1291368B

DE1291368B - Verfahren zur Umwandlung von codierten Signalen, insbesondere fuer die PCM-UEbertragungstechnik

Info

Publication number: DE1291368B
Application number: DEJ32932A
Authority: DE
Inventors: Barjot Michel Francois; Chatelon Andre Edouard Joseph; Girard Pierre
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1966-02-09
Filing date: 1967-02-06
Publication date: 1969-03-27
Also published as: US3537100A; SE334917B; NL6701936A; FR1482006A; CH481537A; GB1115894A; ES336626A1; BE693773A

Description

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Bei der Übertragung von codierten Signalen und Die Erfindung wird nun an Hand des in der Zeich-

bei der PCM-Ubertragung werden die Informationen nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er-

in einem Binärcode mit η Ziffern gebildet, die in läutert. Es zeigt

Serienform übertragen werden und dabei bestimmte, F i g. 1 verschiedene Symbole, die in den F i g. 3 in regelmäßigem Abstand befindliche Zeitlagen ti, 5 und 4 verwendet werden,

ti... tn einnehmen. F ig. 2 Signaldiagramme bei einer NRZ-Modu-

Bei der mit »Nicht-Rückkehr auf Null« (non return lation,

to zero oder NRZ) bezeichneten Modulation wird die F i g. 3 ein Schaltbild eines Codewandlers,

Amplitude eines Trägersignals zwischen den zwei Fig.4 ein Schaltbild eines Code-Wiederherstell-Pegeln Vl und FlO moduliert; der erste dieser Pegel io kreises und

wird dabei während der Dauer einer Zeitlage ausge- F i g. 5 weitere Signaldiagramme zur Erläuterung

sendet, wenn das Signal dieser Zeitlage die Binär- der Arbeitsweise.

ziffer 1 ist, und der zweite Pegel während einer Zeit- Vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Anlage, die der Ziffer 0 entspricht. Ordnung soll noch einmal kurz das Prinzip der alge-

Dieses Modulationsverfahren ist allgemein bekannt 15 braischen Logik erläutert werden, die in bestimmten und wurde insbesondere in dem Artikel »Modulation Fällen verwendet wird, um die Beschreibung von und Codierung« beschrieben, der in der Nr. 4 des logischen Operationen zu vereinfachen. Diese Alge-Bandes 40 der Zeitschrift »Elektrisches Nachrichten- bra ist in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben, wesen« beschrieben ist. Diese Modulationsart hat den insbesondere in dem Buch »Logical design of digital Vorteil, daß Bandbreite bei der Übertragung einge- 20 computers« von M. Phister (Verleger J. Wiley), spart wird. Wenn man mit A eine Bedingung bezeichnet, die

Sie hat jedoch den Nachteil, daß Schwierigkeiten durch das Vorhandensein eines Signals gekennzeich-

bei dem Herausziehen des Bit-Synchronisiersignals net ist, bezeichnet man das Fehlen dieses Signals

auftreten. Es ist bekannt, daß in einem Regenerativ- mit X Diese zwei Bedingungen sind durch eine logi-

verstärker die empfangenen Signale neu geformt wer- 25 sehe Beziehung, die allgemein bekannt ist, mitein-

den und in Zeitlagen gebracht werden, die durch die ander verknüpft, nämlich AxA~ = 0, in der das

Bit-Synchronisiersignale definiert sind, die z. B. über Zeichen χ die logische UND-Funktion bezeichnet,

ein schmales Bandfilter abgeleitet werden, das auf die Wenn eine Bedingung C nur auftritt, wenn die

Wiederholungsfrequenz der Impulse abgestimmt ist Bedingungen A und B gleichzeitig vorliegen, schreibt

und das z. B. bei der NRZ-Modulation durch die 30 man A xB = C, und diese Funktion erhält man über

Übergänge zwischen den Pegeln Vl und VO bzw. FO eine UND-Schaltung.

und Vl gesteuert wird. Wie schon oben erwähnt, Wenn eine Bedingung C auftritt, wenn wenigstens

ändern sich die Pegel dieser Signale und ihre Phasen eine der beiden Bedingungen E und F vorliegt,

entsprechend der Dichte der Eingangssignale, wobei schreibt man E + F — C, und man erhält diese Funk-

die Dichte um so geringer wird, als die übertragenen 35 tion über eine ODER-Schaltung. Die logischen UND-

Ziffern Reihen von gleichen Ziffern enthalten. oder ODER-Funktionen sind kommutativ und distri-

Man erkennt, daß es zweckmäßig ist, einen Code butiv, und man kann schreiben:

zu verwenden, der für jede seiner Kombinationen _

eine Zahl von Übergängen enthält, die gleich oder A+ ü — is + A,

größer als ein bestimmter WertiV ist, um eine kon- 40 Ax(B + C) — AxB + AxC,

Ziffern Reihen von gleichen Ziffern enthalten. (A+B)(C + D) = AxC + AxD + BxC+ BxD

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ^v

Verfahren zur Umcodierung von einem NRZ-Code usw.

mit einem zusätzlichen Bit in einen Code mit einer An Hand der F i g. 1 sollen jetzt die Bedeutungen

Mindestzahl von Polaritätsbitwechseln pro Zeiteinheit 45 von bestimmten Symbolen erläutert werden, die in

insbesondere für Übertragungsstrecken mit Regene- den folgenden Figuren verwendet werden. Es zeigt

ratiwerstärkern in der PCM-Übertragungstechnik, zu F i g. 1 a eine einfache UND-Schaltung,

schaffen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch er- F i g. 1 b eine einfache ODER-Schaltung,

reicht, daß in der Senderstelle die Codekombination Fig. Ic einen Inverter,

für die Übertragung um die Dauer einer Codekombi- 50 F i g. 1 d eine Verzögerungsschaltung für die Vernation verzögert wird, daß für jede Codekombination zögerungszeit T.

die Zahl der Übergänge von einem Signalzustand in In der Fig. Ie ist ein bistabiler Kreis oder eine den anderen Signalzustand gezählt wird, daß in Ab- Kippschaltung dargestellt, an die man ein Steuersignal hängigkeit von der Zählerstellung bei niedrigerem" an einen der Eingänge 92-1 oder 92-0 anlegt, um sie Zählerwert jedes zweite Bit in der Codekombination 55 entweder in den Zustand 1 oder in den Zustand 0 und das zusätzliche Bit in den Komplementärwert kippen zu lassen. Eine Spannung von gleicher PoIaumgewandelt und dann übertragen werden, während rität wie das Steuersignal ist entweder am Ausgang bei hohem Zählerwert die Codekombination und das 93-1 vorhanden, wenn die Kippschaltung im Zuzusätzliche Bit unverändert übertragen werden, und stand 1 ist, oder am Ausgang 93-0, wenn sie im Zudaß in der Empfangsstelle in Abhängigkeit vom Wert 60 stand 0 ist. Wenn die Kippschaltung mit B1 bezeichdes zusätzlichen Bits die empfangene Codekombination net ist, so schreibt man die logische Bedingung dafür, entweder nach Umwandlung jedes zweiten Bits oder daß sie sich im Zustand 1 befindet, mit B1 und die unverändert weitergegeben wird. Durch die Anwen- Bedingung dafür, daß sie sich im Zustand 0 befindet, dung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man mit B1.

einen Code, bei dem immer eine Mindestzahl von 65 Mit dem gleichen Symbol ist auch eine um den

Polaritätswechseln in jeder Codekombination vorhan- Faktor 2 teilende Schaltung gekennzeichnet, die z. B.

den ist. Die Bit-Synchronisierungsfrequenz kann also eine Eccles-Jordan-Schaltung sein kann, an die die

mit ausreichender Genauigkeit abgeleitet werden. Steuersignale an den Eingang 94 angelegt werden.

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In der F i g. 2 sind in Zeile 2,4 vier Kombinationen den. Man sieht, daß die Kippschaltungen C 3 für von aufeinanderfolgend empfangenen Codes darge- N <C 4 im Zustand 0 ist und für N > 3 im Zustand 1. stellt, die die Bezugszeichen Q1, Q2, Q3, QA erhal- Man erkennt, daß der Wert N beliebig gewählt werten haben {Zeile 2.1). Die Zeitlagen in jedem dieser den kann, indem man das Schema des Zählers ändert. Code sind mit tO, ti, /2... tS (Zeile 2.2) bezeich- 5 Am Ende der Zeit, die für den Empfang einer net, und jede dieser Zeitlagen ist noch in zwei EIe- Codekombination vorgesehen ist, d. h. zur Zeitlage mentarzeiten α und b aufgeteilt (Zeile 2.3). AHe diese /0 · a, ist eine der UND-Schaltungen 18 und 19 im entsprechenden Signale werden von einem allgemein Speicher TM leitend in Abhängigkeit davon, ob die bekannten Taktgeber erzeugt, der nicht dargestellt ist. Bedingung C3 oder U3~ vorliegt, und die Kippschal-Alle Codekombinationen sind in einem nichtredun- io tung M wird in den Zustand 1 oder den Zustand 0 danten Binärcode mit η = 8 Ziffern dargestellt, und gekippt.

man erkennt (Zeile 2.4), daß die Ziffer 0 bei jeder Nach den oben gemachten Annahmen hat man

Zeit/0 (Schutzzelt) empfangen wird. die Bedingung M für iV>3 und die Bedingung Ή

In der Fig. 3 ist der Codewandlerkreis dargestellt, für N<.4. Diese Signale werden in dem Sendekreis der mit der zentralen Sendestelle verbunden ist. Die- 15 TC ausgewertet, indem die Kippschaltung B 2 die ser Kreis enthält die Eingangsschaltung NCl, die die Paritätssignale abgibt. Sie wird zur Zeitlage il in den Signale 51 des umzuwandelnden Codes empfängt Zustand 0 gebracht, und darauffolgend wechselt sie (Diagramm 2.4), und gibt ab: erstens komplementäre ihren Zustand zu jeder Zeit a, so daß sie während der Signale 3Ϊ vom Inverter 7, zweitens Signale 52, die ungeraden Zeitlagen im Zustand 0 ist, während der um T = η + 1 Zeitlagen gegenüber dem Signal SI 20 geraden Zeitlagen im Zustand 1.
im Verzögerungskreis 8 verzögert sind, und drittens Die Signale, die nach einer eventuellen Komple-

Signale S 2 vom Inverter 9 (Diagramm 2.5). Der mentierung der geraden Ziffern übertragen werden, Kreis enthält weiterhin die Feststelleinrichtung für sind die verzögerten Signale S 2, die in der Zeile 2.5 die Übergänge TD, die bei jedem Übergang ein der F i g. 2 dargestellt sind.

Signal Co abgibt, sowie den Zähler CR, in dem aus 25 Wenn man die logische Bedingung M · S 2 hat, •der Stellung der Kippschaltung C 3 festgestellt wer- werden die Signale S 2 direkt über die UND-Schalden kann, ob die Zahl der Übergänge in einer Code- tung 20 und die ODER-Schaltung 24 an den Auskombination größer oder kleiner als ein gegebener gang R übertragen.

Wert N ist. Der Codewandlerkreis enthält weiterhin Andererseits werden die Ziffern der ungeraden

den Speicher TM für die Übergänge, in dem der Zu- 30 Zeitlagen direkt über die UND-Schaltung 21 und die stand der Kippschaltung C 3 gespeichert wird und ODER-Schaltung 24 zum Ausgang R übertragen die ein Signal M oder M während der Zeit abgibt, (Bedingung: Z?2"xMx52), und die Ziffern der geraddie für die Verarbeitung der Codekombination im zahligen Zeitlagen werden in komplementärer Form Kreis TC vorgesehen wird. Dieser Sendekreis TC über die UND-Schaltung 22 und die ODER-Schalempfängt die verzögerten Signale 52 und ΈΊ, und 35 tung 24 übertragen (Bedingung: Β2χΉχΈ2~). Wähsendet über seinen Ausgang R entweder die Signale rend der Bedingung Mx iO wird eine Ziffer 1 wäh-52 ständig oder während der ungeraden Zeitlagen rend des zusätzlichen Bits über die UND-Schaltung (i 1, f 3 usw.) und die Signale S 2 während der geraden 23 und die ODER-Schaltung 24 übertragen.
Zeitlagen {t2, /4 usw.) in Abhängigkeit davon, ob Wenn diese Signale in einem Regenerativverstär-

der Speicher TM ein Signal M oder M abgibt. 40 ker empfangen werden, werden sie an das schmal-

In dem Feststellkreis TD läßt der Empfang eines bandige Bandfilter angelegt, das durch die Signal-Signals 51 zu einer Zeitlage// die KippschaltungBl übergänge erregt wird. Die von diesem Filter gezur Zeit b in den Zustand 1 kippen (über die UND- lieferten Bit-Synchronisiersignale werden verwendet, Schaltung 11), der die UND-Schaltung 13 vorbereitet. um die Signale wieder zu formen und ihre Zeitlage In gleicher Weise läßt ein Signal SI die Kippschal- 45 wiederherzustellen.

tung B1 in den Zustand 0 kippen (über die UND- Die EmpfangssteHe muß außer einem Regenerativ-

Schaltung 12), wodurch die UND-Schaltung 14 vor- verstärker auch eine Anordnung enthalten, in der bereitet wird. Die Ausgangssignale der UND-Schal- mit Sicherheit die verschiedenen Zeitlagen einer tungen 13 und 14 werden in der ODER-Schaltung Codekombination erkannt werden. Bei einem Zeit-15 zusammengefaßt. Weiterhin wird die UND-Schal- 50 multiplex-PCM-Übertragungssystem nennt man diese tung 17 bei der logischen Bedingung (70 + IT) · α Arbeitsweise Bit-Synchronisation, und es sind zahlaktiviert (UND-Schaltung 16, Inverter 32). reiche Lösungen für diese Funktion beschrieben

Man erkennt, daß worden, so z. B. in der französischen Patentschrift

1. für / = 2 bis 8 ein Signal Co zur Elementarzeit a I 301275.

der Zeitlage/(/ +1) für jeden Übergang von 0 55 Man hat dadurch in der EmpfangssteHe Takt-

nach 1 oder von 1 nach 0 auftritt; signale, die in exakter Bit-Synchronisation mit den

2. für 7 = 0 oder 1 tritt kein Übergangssignal auf, empfangenen Signalen sind, d. h., das Signal /0 trifft d.h. daß bei den in der Zeile 2.4 der Fig. 2 mit dem zusätzlichen Bit zusammen, das Signal il dargestellten Signalen die Übergänge, die auf mit der ersten Ziffer, usw.

beiden Seiten der Ziffer 0 auftreten, die zur 6o In der F i g. 4 ist ein Stromkreis zur Wiederherstel-

Zeitlage i0 empfangen wird, nicht berücksich- lung des Codes dargestellt, der in einem Verstärker

tigt werden. Daraus ergibt sich, daß nur die verwendet wird, der in der Empfangsstelle liegt, in

Zahl der Übergänge in der Codegruppe selbst der der ursprüngliche Code wiederhergestellt werden

betrachtet wird. muß, damit er ausgewertet werden kann.

Der Zähler CR, der durch die Signale Co weiter- 65 Diese Schaltung enthält eine Eingangsschaltung

geschaltet wird, ist in sehr einfacher Weise durch NC 2, die die Signale R empfängt und Komple-

die Kippschaltungen Cl, C2, C3 dargestellt, die mentärsignale 2? über den Inverter 10 abgibt. Weiter-

durch ein Signal il in den Zustand 0 gebracht wer- hin ist ein Kreis MD zur Feststellung der zusatz-

lichen Bits vorgesehen, der ein Signal V oder V abgibt in Abhängigkeit davon, ob die Ziffer 0 oder 1 ist. Das Vorliegen eines Signals V bedeutet, daß die geraden Ziffern in der Codekombination in ihren Komplementärwert umgewandelt werden müssen. Weiterhin ist der Kreis CC zur Umwandlung vorgesehen, der an seinem Ausgang G Signale angibt, die identisch mit denen sind, die an den Eingang Sl der Sendestelle angelegt sind.

In der Feststellanordnung MD liefert die UND-Schaltung 26 zur Zeitlage tO ■ α ein Steuersignal an die UND-Schaltungen 25 und 27, d. h. zu Beginn der Zeit des Empfanges des zusätzlichen Bits. Daraus ergibt sich, daß zu dieser Zeit entweder die UND-Schaltung 27 durch ein Signal Έ durchgeschaltet ist und die Kippschaltung V in den Zustand 1 kippen läßt oder die UND-Schaltung25 über ein Signali? durchgeschaltet ist und das Kippen dieser Kippschaltung Fin den Zustand 0 veranlaßt.

Die Umwandlungsschaltung CC enthält die Paritäts-Kippschaltung.BS, die wie die Kippschaltung B 2 in der Fig. 3 durch die Signaleil und α gesteuert wird, sowie logische Kreise 28, 29, 30 und 31. Sie liefert ein Signal G, d. h. einen Impuls, der die Ziffer 1 kennzeichnet, bei der logischen Bedingung

G = VxR + VxRxB3 + νχΈχΈΊ.

Aus dieser Gleichung erkennt man, daß man ein Signal G erhält, wenn bei einer Codekombination, bei der während des zusätzlichen Bits eine Ziffer 0 übertragen wurde, eine Ziffer 1 auftritt und wenn in einer Codekombination, bei der das zusätzliche Bit den Wert 1 hat, eine Ziffer 1 an einer ungeraden Stelle aufgetreten ist bzw. eine Ziffer 0 an einer geraden Stelle.

Während aller anderen Fälle erhält man ein Signal Ό, das eine Ziffer 0 kennzeichnet. Man erkennt, daß dieser Kreis zur Wiederherstellung des Codes eine inverse Operation zu derjenigen durchführt, die in dem Codeumwandlungskreis nach F i g. 3 stattfindet.

An Hand der Beschreibung der F i g. 3 ist klar geworden, daß die Feststelleinrichtung für die Übergänge eine Zählung der Übergänge in jeder einzelnen Codekombination für sich durchführt. Sie zählt jedoch nicht den Übergang von tO nach ti, der möglicherweise vorhanden sein könnte, wenn die Ziffer zur Zeitlage ti den Wert 1 hat, und auch nicht den Übergang von der Zeitlage i8 nach tO, der auftreten könnte, wenn die zur Zeitlage *8 empfangene Ziffer eine 1 ist.

Unter diesen Bedingungen ist die maximale Zahl der Übergänge Nm, die bei einem Code mit η Ziffern auftreten kann, der in einem NRZ-Code übertragen

wird, _Ä. _Λ

Nm = n — l.

Es ist zweckmäßig, die Ziffern von geraden Stellen zu komplementieren bei - '""'

N<(n-P)/2.

In dieser Ungleichung stellt JV die Zahl der Übergänge dar, und P ist = 0, wenn η gerade ist, und P ist = 1, wenn η ungerade ist.

Die Zahl der Übergänge in dem geänderten Code ist dann Auch hier werden die Übergänge zu und von dem zusätzlichen Bit nicht betrachtet. Wenn die gesendete Ziffer zur Zeitlage ti eine 0 ist und wenn die Ziffer, die zur darauffolgenden Zeitlage iO ausgesendet ist, unterschiedlich zu der zur Zeitlage i8 ist, werden diese nicht gezählt.

In der Fig. 5 ist in Diagrammen die Arbeitsweise für drei verschiedene Codewerte zur Erläuterung dargestellt. Dabei ist die Zeitskala für die unteren beiden Zeilen gegenüber der oberen Zeile etwas nach links verschoben.

In der oberen Zeile ist das an die Eingangsschaltung angelegte Signal 51 dargestellt. Man erkennt, daß bei dem Code Q 5 keine Zustandswechsel auftreten. Man hat also N= 0. Für den Code β 6 ist der Wert N = 6, und der für den Code Q 7 ist N = 2. Für die Übertragung werden also die Codes Q 5 und Ql umgewandelt. Das um eine Zeitlage verschobene und umgewandelte Signal R ist in der mittleren Zeile dargestellt. Der Code Q 5, der zur Zeitlage von Code Q 6 übertragen wird, hat jetzt JV'= 7, und der Code Ql hat N'=5, wie sich aus den obengenannten Formeln ergibt. In der unteren Zeile sind die vom Umwandlungskreis CC der Empfangsstelle abgegebenen Signale G dargestellt. Bis auf die Zeitschiebung entsprechen die Signale G den zu übertragenden Signalen 51.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umcodierung von einem NRZ-Code mit einem zusätzlichen Bit in einen Code mit einer Mindestzahl von Polaritätsbitwechseln pro Zeiteinheit, insbesondere für Übertragungsstrecken mit Regeneratiwerstärkern in der PCM-Übertragungstechnik, dadurch gekennzeichnet, daß in der Senderstelle die Codekombination für die Übertragung um die Dauer einer Codekombination verzögert wird, daß für jede Codekombination die Zahl der Übergänge von einem Signalzustand in den anderen Signalzustand gezählt wird, daß in Abhängigkeit von der Zählerstellung bei niedrigem Zählerwert jedes zweite Bit in der Codekombination und das zusätzliche Bit in den Komplementärwert umgewandelt und dann übertragen werden, während bei hohem Zählerwert die Codekombination und das zusätzliche Bit unverändert übertragen werden, und daß in der Empfangsstelle in Abhängigkeit vom Wert des zusätzlichen Bits die empfangene Codekombination entweder nach Umwandlung jedes zweiten Bits oder unverändert weitergegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge an den Grenzen der Zeitlage des zusätzlichen Bits nicht mitgezählt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählerstellung am Ende einer Codekombination in einen Speicher (TM) übertragen wird und daß das Ausgangssignal des Speichers zusammen mit dem Ausgangssignal einer Taktstufe (B) die Umsteuerung zwischen direkter und komplementärer Übertragung der einzelnen Signalbits steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen