DE1909906A1

DE1909906A1 - System zur Nachrichtenuebertragung zwischen jeweils zwei Teilnehmern

Info

Publication number: DE1909906A1
Application number: DE19691909906
Authority: DE
Inventors: Schenkel Dr Dieter
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-02-27
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1970-09-17
Also published as: US3654393A; DE1909906B2; GB1306842A; CH515661A; FR2037419A5

Description

Licentia
Patent-Verwaltungs-GmbH 6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm (Donau), 25- 2. 19f>9

PT-UL/Fg/mj

UL 69/15

"System zur Nachrichtenübertragung zwischen .jeweils zwei Teilnehmern"

Die Erfindung betrifft ein System zur Nachrichtenübertragung zwischen jeweils zwei Teilnehmern, bei dem die Nachrichten hinsichtlich ihrer Amplitude mit einer Abtastfrequenz f abgetastet werden und bei dem die Abtastwerte im Zeitmultiplex übertragen werden, wobei zur galvanischen Verbindung der Teilnehmer untereinander Schal-· ter vorgesehen sind, die zyklisch kurzzeitig geschlossen werden«

Derartige Nachrichtenübertragumgssystene sind seit langem bekannt. Üblicherweise sind sie aufgebaut, wie es in Figur 1 schematisch angedeutet ist« Jedens Teilnehmer TL ist ein Filter, im allgemeinen ein Tiefpaß, TP, zugeordnet; über Schalter Sch uad Spulen Sp wird die Verbindung des

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Teilnehmers an die Multiplex-Sciiiens hergestellt. Die Verbindung zweier Teilnehmer erfolgt durch synchrones Betatigen der entsprechenden Schalter Sch.

Das Filter TP begrenzt die iroa desn Teilnehmer stammende Nachricht^ ±sa allgeasinen also das Sprachspektrum, derart, daß ihre Bandbreite kleiner oder höchstens gleich der halben Abtastfrequenz f ist₃ die durch eine entsprechend häufige Schließung des Schalters Seil realisiert wird. Dies© Begrenzung ist, wie spater näfer erläutert wird, erforderlich, um .Verzerrungen auszuschließen. Beim empfangendem Teilnehmer bewirkt dieses Filter_s daü &us «lesss periodiscisen Spektrum, das durch die Abtastung entsteht, Hur ein bandbegrenister Anteil ausgewertet wird, so daß eine Demodulationswirkung entsteht»

Die üblicherweise verwendeten pas&dsren PiIt es* zeigen ein derartiges läischwingverf»altera_f dafö die Filter dens Teilnehmer TL ständig zugeordnet sein müssen. Die geschilderten Vermittiungasysteine be^ötiges dia&er ebsaseviele Filter wie Teilnehmer aagesclilossaa sind, wodurch der technische und wirtschaftliche Aufwand sehr iioeEi liegt«

Der Erfindiissg -liegt dis Aufgabe zi£grund@_t desa Au£wasad asa Filtern herabzusetzen*

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Die Erfindung besteht darin, daß die Nachrichten als Grundbänder in Signalquellen begrenzter Bandbreite, die größer f

ist als -~*- , erzeugt werden, daß die Nachrichten in ihrer vollen Bandbreite abgetastet werden, und daß die Verzerrungen, die sich aus der Gruppierung der Grundbänder um die Vielfachen der Abtastfrequenz ergeben, nach der Abtastung durch Filter unterdrückt werden·

Im folgenden wird die Erfindung unter Zuhilfenahme der Abbildungen und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Figur 2a zeigt in grober Vereinfachung die spektrale Verteilung der Leistungsdichte L der menschlichen Sprache. Diese ist nicht konstant, sondern sinkt etwa oberhalb 500 Hz ständig ab. Sie let ζ. B. bei 12 KHz ca. 35 dB niedriger als bei 3KHz.

Es seien 2 Frequenzen f und f definiert, wobei f die-. ng η

jenige Frequenz ist, unterhalb derer der unverzerrt zu übertragene Nachrichtenbereich liegt, und wobei f die

Frequenz ist, bei der die Leistungsdichte der Nachricht vernachlässigbar klein gegenüber der Leistungsdichte des unverzerrt zu übertragenden Anteils der Nachricht ist.

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Tastet man nun die Nachricht, also die Sprachsignale, beispielsweise mit einer Abtastfrequenz f = Ib KHz ab, so tritt -im Bereich O - kKHz praktisch keine Verzerrung ein. In dem darüber liegenden Frequenzbereich ergeben sich Verzerrungen daraus, daß das Grundband jeweils an den ganzzahligen Vielfachen der Abtastfrequenz gespiegelt wird (Figur 2b). Allgemein ist zur Erfüllung der oben geschilderten Bedingungen notwendig, daß für die Abtastfrequenz f gilt: f = f + f . P P η g

Das Auftreten dieser durch Spiegelung an den ganzzahligen Vielfachen der Abtastfrequenz auftretenden Verzerrungen ist auch der Grund für die oben geschilderte Begrenzung der zu Übertragenten Bandbreite auf die Hälfte der Abtastfrequenz bei den herkömmlichen Systemen.

Die Erfindung geht mithin davon aus, daß durch die besonders in Figur 2a angedeutete spektrale Charakteristik der menschlichen Sprache diese Begrenzung vor der Abtastung nicht nötig ist, da, wie Figur 2b zeigt, die Verzerrungen in dem interessierenden Bereich unterhalb der Frequenz f vernachlässigbar klein bleiben.

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Die Ausfilterung der größere Verzerrungen aufweisenden Bereiche oberhalb f erfolgt durch Filter nach der Abtastung, wobei sich ein Bild entsprechend Figur 2c ergibt

Die Erfindung geht weiterhin davon aus, daß jeweils nur ein geringer Prozentsatz alier angeschlossener Teilnehmer gleichzeitig miteinander in Informationsaustausch stehen wird. Für das öffentliche Fernsprechnetz liegt der Ausnutzungsgrad erfahrungsgemäß etwa in der Größenordnung von 10 % .

Aus den geschilderten Voraussetzungen ergibt sich eine vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Systems, wie es anhand der Figur 3 geschildert werden soll.

Das vorliegende System habe k Zeitplätze, so daß k der insgesamt η-Teilnehmer gleichzeitig durchgeschaltet werden können. Entsprechend werden k Filter benötigt. Soll zwischen dem Teilnehmer TL. und dem Teilnehmer TL ein

1 m

Informationsaustausch stattfinden, so sind während des belegten Zeitplatzes die Schalter a.., *>.,.,* ^o ^unc* ^a

11 11 !ω m c»

geschlossen, während alle anderen Schalter geöffnet sind.

Durch die Schließung der germnten Schalter ist der Teil-

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nehmer TL über die Gabelschaltung G aaa das Filter ^ angeschlossen. Das am Ausgang dieses Filters vorliegende also Impulsform aufweisende bandbegreiazte Signal wird dem * Teilnehmer m über den Schalter b dem Interpolator I t auf den auch weiter unten eingegangen wird und die Gabelschaltung G zugeführt« Die umgekehrte Verbindung vom Teilnehmer TL zum Teilnehmer TL „ wird während eines anderen m 1

Zeitplatzes durch Schließung der Schalter a ^₁ ^₂I' **22 und a _ bewirkt, wobei das Filter TP₀ benutzt wird.

¥ie schon dargetan, zeigen passive Filter ein unerwünschtes Einschwingverhalten.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden daher- für die Filter entweder Abtastfilter oder Digitalfilter, d. h·» also aktive Filter, verwendet. Solche Filter sind an sich bekannt,, jedoch soll zur besseren Kläruaag in diesem Zusammenhang noch etwas näher auf sie eingegangen werden.

Unter Abtastfilter sei hier ein in ¥±g,mr h schema tisch dargestelltes rückgekoppeltes analoges Schieberegister verstanden. Die Rückkopplung erfolgt übesr jeweilige Bewertungsglieder B , B₁₉, B ; zusätzlich ist noch eine Einkopplung der einzelnen Schieberegisterelemente v©sa' Eingang her über

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weitere Betrertungsglieder A₁ A , A, vorgesehen. Die

1 «2 J

einzelnen Elemente des Schieberegisters E , E₁ E sind

1 2 _ 3

in bekannter Weise beispielsweise als Kondensator-Ketterischaltung aufgebaut und weisen von ihrem Eingang- zu ihrem Ausgang Durchlaufzeiten der Größe T auf.

Statt dieser Abtastfilter können ebenso Digitalfilter Verwendung finden, unter denen hier digitale rückgekoppelte | Schieberegister veralanden seien. Die Tatsache, daß diese Digitalfilter nur Binärwerte verarbeiten können« erfordert entsprechend Analog-Digital— bzw. Digital-Analog-Wandler. Abgesehen von diesem unterschiedlichen Aufbau ist die Wirkungsweise der geschilderten aktiven Filterarten vergleichbar.

Im Empfänger wird aus der übertragenen Impulsfolge die Nachricht* zurückgewonnen* Dies ist besonders einfach. durch den schon erwähnten Interpolator I möglich, der beispielsweise "

als Halteglied ausgebildet sein kann« d. h. also den Spannungswert eines Impulses bis zum Eintreffen des nächsten Impulses auf/recht erhält, so.daß sich empfängerseitig eine gestufte Nachbildung der Einhüllenden der Impulsfolge etwa nach Figur 2d ausbildet·

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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung setzt sich zum Ziel, die Gabeln G einzusparen und eine vollständig vierdrahtige übertragung zwischen den jeweiligen Teilnehmern entsprechend einem älteren Vorschlag zu ermöglichen.

Die Filter in dem erfindungsgemäßen System gehen dann nicht wie im obigen Fall durch eine Transformation aus einem Tiefpaß, sondern aus einem Bandpaß hervor.

Eine weitere Einsparung ergibt sich dann, wenn anstelle der einzelnen als Abtast- bzw. als Digitalfilter ausgebildeten Filter ein einziges Gesamtfilter verwendet wird, wobei dieses Gesamtfilter im Zextmultiplex betrieben wird. Um dieses zu ermöglichen, wird das Filter in an sich bekannter

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WeiseiTausgebildet, daß an allen Ein- bzw. Auskoppelpunkten jeweils zu einem Zeitpiatz gehörende Impulse gleichzeitig anstehen, so daß die Trennung der einzelnen Verbindungen gewährleistet bleibt.

Es ist in sehr einfacher Weise möglich, das erfindungsgemäße System mit einem bereits vorhandenen PCM-System zu verbinden, wenn, wie oben erklärt, eine Abtastfrequenz f von 16 KHz gewählt wird, da dann durch alternierende Impuls»

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unterdrückung die in PCM-Netzen eingeführte Impulsfrequenz eingestellt werden kann.

Abschließend.sei noch darauf hingewiesen, daß die Einsparung an Filtern einen derart wesentlichen Vorteil wirtschaftlicher Art bietet, daß sich für die Anwendung der Pulsamplituden-Modulation unter Zuhilfenahme des erfindungsgemäßen Systems völlig neue Aspekte ergeben können. λ

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Claims

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Paten ta nsprüche

f 1Λ System zur Nachrichtenübertragung zwisden jeweils zwei Teilnehmern, bei dem die Nachrichten hinsichtlich ihrer Amplitude mit einer Abtastfrequenz f abgetastet werden und bei dem die Abtastwerte im Zeitmultiplex übertragen i& werden, wobei zur galvanischen Verbindung der Teilnehmer . untereinander Schalter vorgesehen sind_s die zyklisch kurz=» zeitig geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet; daiS die Nachrichten als Grundbänder in Signalquellen begrenzter Bandbreite, die größer ist als ~~- „ erzeugt werden, daß die Nachrichten in ihrer vollen Bandbreite abgetastet werden, und daß die Verzerrungen, die sich aus der Gruppierung de-ry.-; Grundbänder um die Vielfachen der Abtasifrequenz; ergebeii^ ^: ■» nach der Abtastung durch Filter unterdrückt werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß die Filter nur während der Schließung der zugehörigen Schalter in die Verbindungsleitung zwischen den Teilnehmern eingeschaltet sind«

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3· System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Abtastfilter sind.

k. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Digitalfilter sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Teilnehmer die ankommenden Impulse über Interpolatoren (I) zugeführt sind.

6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolatoreri (1) als Halteglieder ausgebildet sind.

7· System nach einem der Ansprüche 1 — k, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle dsi. Filter ein einziges im Zeitmultiplex betriebenes Gasamtfilter verwendet wird. -

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