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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur phasenrichtigen Einstellung
der Sende- und Empfangsseite eines mit Pulscodemodulation arbeitenden Übertragungssystems,
bei dem mehrere Kanäle innerhalb einer Abtastperiode durch zeitlich versetzte Codegruppen
übertragen werden, die aus einer Reihe direkt aufeinanderfolgender digitaler Elemente
bestehen, mittels sogenannter verteilter Synchronisation zur Herstellung von Kanalsynchronisation
und Gruppenrahmensynchronisation, bei der aus der Reihe der digitalen Elemente jeweils
eine bestimmte, als Synchronimpulselement bezeichnete Impulsstelle aus jeder Codegruppe
ausgewählt wird, sowie Einrichtungen hierfür.
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Bekannt ist ein logisches Schema einer Synchronisiereinrichtung für
Pulscodemodulation, nach dem bei dem Fehlen einer akzeptierbaren Folge von Übereinstimmungen
zwischen Synchronimpulselementen und deren jeweiligen Sollwerten eine Korrektur
in Richtung auf den synchronen Zustand erfolgt.
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Eine derartige Korrektur wird bei einem bekannten Verfahren zur Synchronisierung
von PCM-Übertragungssystemen (deutsche Auslegeschrift 1214 727) vorgenommen, bei
dem für jeden Pulsrahmen sowohl eine Synchronisierzeichengruppe mit der Breite einer
Kanalinformation von beispielsweise sieben binären Elementen für die Kontrolle der
Rahmensynchronisierung als auch je Kanal und Synchronisierzeichengruppe ein einzelnes
Synchronisierzeichen als beispielsweise achtes binäres Element für die Kontrolle
der Kanalsynchronisierung verwendet wird. Dieses Verfahren mit zweifacher Synchronisierung
erfordert jedoch einen erheblich größeren Aufwand als das der einleitend geschilderten
Art.
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Bei Übertragungssystemen letzterer Art wird auf der Sendeseite je
Abtastperiode ein Pulsrahmen gebildet, in den die je einen Abtastwert eines Kanals
beinhaltenden Codegruppen aneinandergereiht sind. Meist bestehen diese Codegruppen
aus acht binären Elementen, von denen die sieben ersten die eigentliche Kanalinformation,
das achte Element jedoch Hilfssignale überträgt. Als Hilfssignale kommen Wahlzeichen
und ähnliche Daten in Betracht, deren notwendige Übertragungsgeschwindigkeit weit
unter der der eigentlichen Kanalinformation liegt, so daß in bekannter Weise (deutsche
Auslegeschrift 1023 802) in jeder zweiten, dritten oder vierten Abtastperiode den
jeweils achten Impulsstellen eine Synchronisierimpulsverteilung aufgeprägt werden
kann.
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Auf der Empfangsseite wird der Synchronismus bezüglich der Frequenz
dadurch erzielt, daß in der ankommenden Summenimpulsfolge der Grundtakt als Folgefrequenz
der Impulsstellen ausgesiebt wird und damit ein Taktgenerator mitgenommen wird;
aus dem durch Frequenzteilung die Hilfsimpulsversorgung von Decoder und Kanalverteiler
abgeleitet wird. Bei p zu übertragenden Kanälen und q Impulsstellen pro Codezeichen
treten dabei p - q Impulsstellen im Pulsrahmen auf, so daß es p - q verschiedene
Phasenlagen des Kanalverteilers gibt. Daher kann erst durch zusätzliche Maßnahmen
zur phasenrichtigen Einrichtung der Sende- und Empfangsseite eine korrekte Nachrichtenübertragung
sichergestellt werden.
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Zu diesem Zweck ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1167 402),
die jeweils achten Impulsstellen aus den übrigen Impulsstellen während derjenigen
Abtastperioden, die die Synchronimpulsverteilung beinhalten, abzutrennen und ein
Ausgangssignal in Abhängigkeit davon zu erzeugen, ob die Synchronimpulselemente
eine Synchronisierungsinformation enthalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur phasenrichtigen
Einstellung der Sende- und Empfangsseite eines mit Pulscodemodulation arbeitenden
Übertragungssystems anzugeben, bei dem mehrere Kanäle innerhalb einer Abtastperiode
durch zeitlich versetzte Codegruppen übertragen werden, die aus einer Reihe direkt
aufeinanderfolgender binärer Elemente bestehen, mittels sogenannter verteilter Synchronisation
zur Herstellung von Kanalsynchronisation und Gruppenrahmensynchronisation, bei der
aus der Reihe der digitalen Elemente jeweils eine bestimmte, als Synchronimpulselement
bezeichnete Impulsstelle aus jeder Codegruppe ausgewählt wird, so daß in jeder bzw.
jeder n-ten (n = 1, 2, 3, . . .) Abtastperiode eine Synchronisierimpulsverteilung
entsteht, die auf der Empfangsseite mit der Sollverteilung verglichen wird, worauf
bei einer Abweichung die aus einem durch den Grundtakt der SummenimpuIsfolge mitgenommenen
Taktgenerator und einem nachgeschalteten Frequenzteiler zur Hilfsimpulsversorgung
von Decoder und Kanalverteiler bestehende Taktzentrale beeinflußt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während einer
Abtastperiode die Synchronimpulselemente der Codegruppen zeitlich nacheinander bis
zu einer nach vorgegebener Relation bestimmten Anzahl von Nichtübereinstimmungen
auf den jeweiligen Sollwert überprüft werden und daß bei Erreichen der nach vorgegebener
Relation bestimmten Anzahl von Nichtübereinstimmungen, die wesentlich kleiner als
die Gesamtzahl der zu überprüfenden Impulsstellen ist, die Phasenlage des Frequenzteilers
um einen Impuls des Grundtaktes verschoben wird.
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Bei dem Verfahren nach der deutschen Auslegeschrift 1214 727 werden
zwar ebenfalls Synchronimpulselemente auf den jeweiligen Sollwert überprüft, jedoch
nicht nur die der Codegruppen, sondern zusätzlich noch die der Synchronisierzeichengruppe.
Bei beiden Gruppen von Synchronisierelementen wird nach einer unterschiedlichen
Mindestanzahl von Nichtübereinstimmungen mit dem Sollwert ein Fehlersignal ausgelöst.
Die Auslösung eines Fehlersignals bewirkt jedoch noch keine Korrektur in Richtung
auf den synchronen Zustand. Dazu ist vielmehr eine Koinzidenz beider unterschiedlich
ausgelöster Fehlersignale erforderlich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führen gelegentlich gestörte SynchronimpuIselemente
noch nicht zum Verlust der einmal gefundenen richtigen Phasenlage der Taktzentrale
der Empfangsseite; andererseits wird eine falsche Phasenlage frühzeitig erkannt,
und zudem erreicht, daß während einer einzigen die Synchronimpulsverteilung enthaltenden
Abtastperiode eine große Zahl möglicher Phasenlagen auf ihre richtige Stellung untersucht
werden. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen bei einer großen Sicherheit gegen
Störungen in der hohen Geschwindigkeit, mit der die richtige Zuordnung der einzelnen
Kanäle bzw. deren Codegruppen und deren Impulselemente gefunden werden.
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Die Genauigkeit kann noch weiter gesteigert werden, wenn bei der Prüfung
der Synchronimpulselemente
nach unmittelbar vorangegangener Verschiebung
der Phasenlage des Frequenzteilers jede solche Nichtübereinstimmung eine weitere
Verschiebung veranlaßt, welche nicht durch jeweils eine annähernd konstante Zahl
von vorhergehenden Übereinstimmungen, vorzugsweise durch drei Übereinstimmungen,
in ihrer Wirkung kompensiert ist.
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Zusätzlich an Stabilität gewinnt dieses Synchronisationsverfahren,
wenn nach einer Abtastperiode mit Synchronimpulsverteilung ohne Verschiebung der
Phasenlage des Frequenzverteilers bei einer nachfolgenden Abtastperiode mit Synchronimpulsverteilung
erst annähernd ein Drittel von Nichtübereinstimmungen der Synchronimpulselemente
mit dem jeweiligen Sollwert innerhalb eines Pulsrahmens eine Verschiebung der Phasenlage
des Frequenzteilers veranlaßt.
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Ein sehr einfaches und sicheres Verfahren, die Nichtübereinstimmungen
zu bewerten, besteht darin, daß bei der Prüfung der Synchronimpulselemente nach
Erreichen einer festen Anzahl von Nichtübereinstimmungen innerhalb einer Abtastperiode
die Phasenlage des Frequenzteilers um einen Impuls verschoben wird.
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Mit Vorteil kann besonders einfach und sicher auf der Empfangsseite
die Sollverteilung der Synchronimpulselemente von den Speicherelementen des Kanalverteilers
abgegeben werden.
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Eine zweckmäßige Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite der eine Ausgang einer durch den Ausgangspuls
des Frequenzteilers gesteuerten Umschalteeinrichtung für die ankommende Summenimpulsfolge
mit dem Decoder und der andere Ausgang mit einem ersten Eingang einer Vergleichseinrichtung
verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Kanalverteiler in Verbindung steht,
und daß der Vergleichseinrichtung eine Integrationseinrichtung für die Zahl der
Übereinstimmungen bzw. Nichtübereinstimmungen nachgeschaltet ist, deren Ausgang
mit dem Frequenzteiler in Verbindung steht.
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Mit Vorteil wird dabei zur Durchführung derjenigen Verfahrensschritte,
bei denen die Nichtübereinstimmungen gegen die Übereinstimmungen aufgewogen werden,
eine Einrichtung verwendet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Integrationseinrichtung
einen Kondensator enthält, dem Mittel zur Ladung bzw. Entladung durch Bewertungsimpulse
bei übereinstimmung der Synchronimpulselemente mit dem jeweiligen Sollwert in vorzugsweise
schwächerem Maße in der einen Richtung und durch Bewertungsimpulse bei deren Nichtübereinstimmung
in vorzugsweise stärkerem Maße in der anderen Richtung und ein den Ausgang der Integrationseinrichtung
darstellender, mit dem Frequenzteiler in Verbindung stehender Spannungsdiskriminator
angeschaltet sind.
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Die Verschiebung der Phasenlage des Frequenzteilers nach Erreichen
einer festen Anzahl von Nichtübereinstimmungen wird in einfacher Weise durch eine
Einrichtung erreicht, bei der die Integrationseinrichtung als ein die Nichtübereinstimmungen
der Synchronimpulselemente mit dem jeweiligen Sollwert aufsummierender digitaler
Zähler ausgeführt ist, der einen mit einem dem letzten Codezeichen im Pulsrahmen
zugeordneten Speicherelement des Kanalverteilers verbundenen Eingang zur Rückstellung
auf Null aufweist. Die Erzeugung der Sollverteilung der Synchronimpulselemente durch
die Speicherelemente des Kanalverteilers erfolgt durch eine Einrichtung, bei der
der zweite Eingang der Vergleichseinrichtung an diejenigen Speicherelemente des
Kanalverteilers angeschlossen ist, die denjenigen Codegruppen innerhalb einer Abtastperiode
zugeordnet sind, die ein einen bestimmten binären Zustand (Null bzw. Eins) beinhaltendes
Synchronimpulselement aufweisen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Empfangsseite eines mit
Pulscodemodulation arbeitenden übertragungssystems näher erläutert.
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Auf der Empfangsseite steht an der mit PCM bezeichneten Stelle die
ankommende Summenimpulsfolge in einer regenerierten, unipolaren Form zur Verfügung
und wird zum Zwecke der Synchronisation einem auf der Codeimpulsstellenfolgefrequenz
schwingendem Taktgenerator 1 zugeführt. Der Taktgenerator 1 steuert einen Frequenzteiler
2, der @-einem der Anzahl der Codeelemente pro Codezeichen entsprechenden Verhältnis
die das Tor 3 des Frequenzteilers 2 durchlaufende Steuerimpulsfolge des Taktgenerators
1 teilt. Die in der Frequenz geteilte Impulsfolge steuert einen im Kanalverteiler
8 befindlichen Ringzähler 6, der synchron zur Abtastung der einzelnen Kanäle auf
der Sendeseite die einzelnen Kanalverteilerschalter 7 nacheinander auslöst.
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Um den Nachrichteninhalt in der richtigen Form den Kanalverteilerschaltern
7 zukommen zu lassen, wird die an der mit PCM bezeichneten Stelle ankommende Summenimpulsfolge
einer vom Frequenzteiler 2 taktgesteuerten elektronischen Umschalteeinrichtung 4
zugeführt, über deren Ruhekontaktanschluß die Informationsimpulselemente der einzelnen
Codezeichen dem ebenfalls vom Frequenzteiler 2 taktgesteuerten Decoder 5 gelangen.
Der Decoder 5 speist die einzelnen Kanalverteilerschalter 7 des Kanalverteilers
8 mit einem pulsamplitudenmodulierten Multiplexsignal, so daß am Ausgang der einzelnen
Kanalverteilerschalter 7 die primären (Nf)-Signale der einzelnen Kanäle zur Verfügung
stehen. Während der Dauer der Synchronimpulselemente trennt die elektronische Umschalteeinrichtung
4 den PCM-Signalfiuß vom Decoder 5 ab und führt die Synchronimpulselemente dem ersten
Eingang der Vergleichseinrichtung 9 zu, deren zweiter Eingang an diejenigen Speicherzellen
des Ringzählers 6 des Kanalverteilers 8 angeschlossen ist, die denjenigen Codegruppen
innerhalb eines Pulsrahmens entsprechen, die ein eine binäre Eins beinhaltendes
Synchronimpulselement aufweisen. Dadurch wird im Rhythmus des Umlaufs des Ringzählers
6 eine Sollsynchronimpulsfolge erzeugt, mit der die von der Umschalteeinrichtung
4 abgetrennten Impulselemente verglichen werden. Im Falle der Negierung einer der
beiden Vergleichsimpulsfolgen bzw. einer Polaritätsumkehrung der Vergleichseinrichtung
9, ist es auch möglich, den zweiten Eingang der Vergleichseinrichtung 9 an diejenigen
Speicherzellen des Ringzählers 6 anzuschließen, die denjenigen Codegruppen innerhalb
eines Pulsrahmens entsprechen, die ein eine binäre Null beinhaltendes Synchronimpulselement
aufweisen. Die Bewertungsimpulse der Nichtübereinstimmungen jeweils zweier Vergleichsimpulselemente
werden bei der in der Zeichnung
dargestellten Variante des Ausführungsbeispiels
in einer nachgeschalteten, als zweistufigen Binärzähler ausgeführten Integrationseinrichtung10
aufsummiert, so daß während einer die Synchronimpulsverteilung beinhaltenden Abtastperiode
die dritte Nichtübereinstimmung ein Sperrsignal für die Steuerimpulsfolge des Taktgenerators
1 während einer Codeimpulsstelle verursacht. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des
Binärzählers mit einem Sperreingang des Tors 3 des Frequenzteilers 2 verbunden.
Zur Rückstellung auf Null nach Beendigung einer jeden Abtastperiode weist der Zähler
10 einen besonderen Eingang 11 auf, der mit einem dem letzten Codezeichen im Pulsrahmen
zugeordneten Speicherelement des Kanalverteilers 8 verbunden ist.
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Durch diese Maßnahmen wird im allgemeinen bereits nach dem Ablauf
weniger Codezeichen eine falsche Phasenlage der Taktzentrale der Empfangsseite erkannt
und deren Grundtakt um einen Schritt verschoben. Auf diese Weise können während
einer die Synchronimpulsverteilung beinhaltenden Abtastperiode eine große Zahl möglicher
Phasenlagen auf ihre richtige Stellung untersucht werden und eine entsprechende
Zahl Korrekturschritte ausgeführt werden. So wird trotz der Tatsache, daß es bei
beispielsweise p = 60 Kanälen und q = 8 Impulsstellen je Codezeichen
p - q = 480 verschiedene Phasenlagen der empfangsseitigen Taktzentrale gibt,
eine hohe Geschwindigkeit erzielt, mit der die richtige Zuordnung der einzelnen
Kanäle bzw. deren Codegruppen und deren Impulselemente gefunden werden.
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Durch eine andere Variante des Ausführungsbeispiels kann die Geschwindigkeit
wie auch die Sicherheit gegen fälschliches Weiterschalten noch weiter gesteigert
werden, wenn die Integrationseinrichtung 10 nicht durch einen Zähler, der nach einer
bestimmten Zahl von Nichtübereinstimmungen weiterschaltet, sondern durch einen integrierenden
Kondensator realisiert wird, bei dem die für die Weiterschaltung erforderliche Zahl
von Nichtübereinstimmungen innerhalb einer bestimmten Zeit nach der bereits vorliegenden
Zahl von Übereinstimmungen variiert wird. Dabei wird z. B. weitergeschaltet, wenn
bei einer soeben aufgesuchten Phasenlage sofort ein Fehler erscheint. Waren dagegen
z. B. drei aufeinanderfolgende Synchronelemente richtig, so wird der Zahl nach ein
Fehler toleriert; mehrere Fehler führen jedoch zum Weiterschalten. Ist die richtige
Phasenlage gefunden, treten also längere Zeit keine Fehler auf, so muß z. B. ein
Drittel der Synchronelemente eines Pulsrahmens falsch sein, damit die Synchronisierstörung
erkannt wird und ein neuer Suchvorgang eingeleitet wird. Zur Realisierung werden
zweckmäßigerweise Mittel eingesetzt, mit denen der Kondensator exponentiell aufgeladen
bzw. entladen wird, und zwar in schwächerem Maße durch Impulse, die die Vergleichseinrichtung
9 bei übereinstimmung der Synchronimpulselemente mit den jeweiligen Sollwert abgibt
und in stärkerem Maße durch Impulse, die bei deren Nichtübereinstimmung durch die
Vergleichseinrichtung 9 erzeugt werden.