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Zeitmultiplexsystem Die Erfindung betrifft ein Zeitmultiplexsystem,
bei dem viele Daten mit jeweils verschiedenem Übertragungsband oder Informationsgehalt
pulscodemoduliert sind, bei dem diese Daten durch Multiplexmittel in einer in tbereinstimmung
mit dem Übertragungsband oder Informationsgehalt dieser Daten vorher festgesetzten
Ordnung mehrfachgeschaltot sind, bei dem ein Kontrollsignal zur Mehrfachrückschaltung
jeder dieser Daten mittels einer gemeinschaftlichen Leitung übertragen wird, die
zum gemeinschaftlichen uebertragen der Kontrollsignale für diese Daten angepaßt
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders ölonomisches
und violseitiges Zeitmultiplexsystem zu realisieren.
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Ausgehend von einem Zeitmultiplexsystem der einleitend geschilderten
Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die benutzte Übertragungsleitung
oder das benutzte Ubertragungsband durch die Multiplexmittel in Vbereinstimmung
mit dem Verkehr dieser Daten gewechselt wirdt und daß ein Kontrollsignal für diese
Wechseloperation durch die gemeinschaftliche Leitung geliefert wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn bei Schaltung
der Übertragung von Information von der früher benutzten Übertragungsleitung zu
einer neuen Übertragungsleitung diese Übertragung von Information sowohl über die
frühere als auch über die neue ausgewählte Übertragungsleitung bis wenigstens zu
der Zeit fortgeführt
wird, da alle notwendigen Vorbereitungen auf
der Empfangsseite getroffen sind, um die Daten über diese neue Übertragungsleitung
zu empfangen.
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Das erfindungsgemäße Zeitmultiplexsystem ist für die Übertragung verschiedener
Informationssignale wie Donfrequenzsignale, verschiedene Datensignale, Videosignale
und Frequenzmultiplexsignale geeignet, welche sich im Hinblick auf ihre Übertragungsfrequenzbänder,
Übertragungsraten, erforderliche Ubertragungsweise usw., unterscheiden. In diesem
Zeitmultiplexsystem sind die Ubertragungsleitungsauswahl-und Kontrollsysteme bezüglich
der Gemeinschaftsleitungs-Signalisierung speziell mit den Schalter- und Multiplexstufen
eng verbunden, so daß die Ubertragungsbandbreite ebenso gut wie das Umsetzungssystem
bezüglich der geforderten Übertragungsbandbreite und der Übertragungsweise der Eingangsinformation
gewechselt werden kann.
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Ein Pulseodemodulations (PCM)-2bertragungssystem, in welchem ein Eingangsinformationssignal
in einen digitalen Pulscode für Relaisübertragungszwecke umgesetzt wird, erzeugt
ein eigentümliches, von der Codiergenauigkeit abhängiges Quantisierungsgeräusch
in dem Codierprozeß der Eingangsinformation. Dieses PCM-Übertragungssystem hat einen
überaus weiten Anwendungsbereich, weil es bei Relaisübertragung meist van der Häufung
von Geräusch und Verzerrung, Übertragungsve3rlust, Ansammlung von Verzerrung in
den Frequenzcharakteristiken, ebenso gut wie Variationen im Ubertragungsverlust
und den Frequenzcharakteristiken frei ist, welche in den bisher vorgesehenen Systemen
wie ein Frequenz-Multiples-Amplitudenmodulationssystem (SDM) erprobt wurden.
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Ist dies der Pall, kann das PCM-System eine stabile tbertragung hoher
Qualität bieten. Daher ist es nicht nur für Multiplesübertragung vermittels eines
abgeglichenen paarverseilten
Kabels, wie ein Kabel für Sprache,bei
dem das Übersprechen relativ groß ist und in welchem Geräusch und Pegelfluktuation
existiert, sondern außerdem für Supermultiplex, 3reitband- und Langstreckenübertragung
mittels Koaxialkabel, Millimeterwellen oder Lichtübertragungssystem geeignet.
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In der Übertragung von Analogsignalen, wie Sprachsignalen gemäß dem
PCM-System wird die Amplitude eines Eingangssignals erst abgetastet und in ein pulsamplitudenmoduliertes
(PAM) Signal durch einen Abtastimpuls einer Pulswiederholungsrate von mehr als zweimal
die Frequenzbandbreite der Signalinformation umgesetzt. Üblicherweise wird für die
Abtastung der Telefoniesprache 8 kHz verwendet. Erforderlichenfalls wird weiter
nach der Zeitmultiplexumsetzung ein Coder angewendet, in dem das PAM-Signal in ein
PCM-Signal ge-@@@@@@@@ codierter besondere Abtastwerte umgesetzt wird. In diesem
Beispiel wird kompandiertes Codieren benUtzt, um ein einheitliches Signalgeräuschverhältnis
(codiertes Signalgeräuchvrhältnis) über einen weiten Bereich des Betriebspegels
eines Eingangssignals, wie ein Telefonsprachsignal, zu sichern. Unter Berücksichtigung
dieser Kompandierungsmethode ergibt sich eine logarithmische Kompandierung von u
= 100, wobei u ein Kompandierungsparameter ist. Im Falle, daß dieses kompandierte
Codieren vorgesehen wird, wird ein Maximum von 7 bis 8 Code elementen als Zahl von
erforderlichen Bits für die Codierung der betreffenden Abtastwerte notwendig und
ausreichend sein.
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Andererseits wird angenommen, daß ein linearer Code, der für Bildsignale
geeignet ist, mit 6 bis 7 Bit als Anzahl der für das Codieren jedes Abtastwertes
erforderlichen Code-Bits als ausreichend angesehen wird. Daher wurde die Technik
des PCM-Systems als ein hochle;ungsfähiges und stabiles
Nultiplexsystem
für die Übertragung von Analogsignalen, wie Sprach- und Videosignalen, angewendet.
Ja sogar ein sprachabgeglichenes paarverseiltes Kabel benützendes 24 Kanal-Zeitmultiplex-PCM-System
wurde auf einer kommerziellen Basis als ein ökonömisches Multiplexsystem für den
Gebrauch mit Verbindungsleitungen für Kurzdistanz-Fernsprechämter benützt. Ferner
wurden Entwicklungsanstrengungen nachdrücklich betrieben, um ein Vermittlungskapazitäts-PCN-System
anzubieten, welches vorteilhaft mit einem Basisleitungsübertragungsnetzwerk gebraucht
werden kann, bei dem der Grad der Nultiplexität groß ist.
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Obwohl das PCM-System hauptsächlich als Relaisëbertragungssystem entwickelt
wurde, in dem ein Analogsignal in ein Digitalsignal durch einen Codierprozeß umgesetzt
wird, ist seine Relaisübertragungsleitung in der Tat zusätzlich eine Synchrondigital-Übertragungsleitung.
Dies bedeutet, daß bei Ausnutzung der Eigenschaften einer solchen Übertragungsleitung
eine hochwirksame sowohl sehr leistungsfähige als auch ökonomische Multiplexübertragung
für jedes pseudodigitale Signal und Entsprechendes wie ein 2-Pegel-Basisbanddatensignal
vorgesehen sein kann, wenn geeignete Umsetzung und Multiplexität angewendet wird.
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Da hingegen mit anderen Worten die Grenze der äquivalenten Übertragungsgeschwindigkeit
pro Sprachkanal im besten Falle 4,8 KB (kilo Baud) mit der bisher praktizierten
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung gemäß einem Amlitudenmodulations- oder Phasenmodulationssystem
gewesen ist, ist die Übertragungskapazität so hoch wie 64 KB für einen äquivalenten
Sprachkanal gemäß dem eine PCM-Übertragungsleitung benützenden Datenübertragungssytem.
Wie für asynchrone Detensignale eine Übertragungsgeschwindigkeit von über 10 KB
pro äquivalentem Sprachsignal erreichbar ist, wenn ein
Multiplexumsetzungssystem
für einfaches Abtasten gebraucht wird, während eine Übertragung von so hoch als
annähernd 20 KB möglich ist, wenn das Zeitachsencodiersystem für Multiplexumsetzung
benützt wird.
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Zusätzlich wurde mit einem PCM-Nachrichtenübertragungssystem entdeckt,
daß in der Multiplexübertragung der vorerwähnten Sprach- und Video signale so gut
wie der pseudodigitalen Signale, wie Datensignale, die maximal mögliche Übertragungsbandbreite
oder die maximale Übertragungsgeschwindigkeit eines Eingangsdatensignals durch die
Abtastrate und die Übertragungsweise des Codiersystems (kompandiertes Codieren,
Zeitachsencodieren usw.) festgelegt ist. Es ist also durch die Anzahl der gebrauchten
Code-Bits und die Tatsache bestimmt, daß eine definierte Abhängigkeit zwischen diesen
und der Übertragungsgeschwindigkeit eines digitalen, über die Übertragungsleitung
ausgesendeten Signals besteht.
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Wenn daher die Abtastrate S ist, die Anzahl der Code-Digits für jeden
Kanal Q ist, F die Hilfsdigits, die für hierarchische und Trennungszwecke erforderlich
sind, und N die Anzahl der Multiplexkanale repräsentiert, ist die Bitgeschwindigkeit
der Übertragungsleitung durch folgendes gegeben: C = S(N Q+F) (1) Deswegen ist es
möglich, obgleich Parameter wie S und Q, die für die Ubertragung von verschiedenen
lnformationssignalen notwendig sind, nicht generell die gleichen sind, deu gemeinschaftlichen
Gebrauch einer Übertragungsleitung oder die gemischte Ubertragung verschiedener
Arten von Inr formation zu--realisieren, wenn die Werte von N und F geeignet gewechselt
werden. Zur selben Zeit kann die Übertragungsbandbreite und die Ubertragungsweise
der Information
ohne Einwirken auf die Übertragungsleitung durch
Wechseln der Abtastrate ebenso gut wie der Anzahl der Bit gewechselt werden, wenn
die wechselseitige3eziehung zwischen den vorerwähnten Parametern passend gehalten
ist. Weiter kann in der Nultiplexübertragung von Information durch das Zeitmultiplex-PCM-System
die Umschaltung zur Verzweigung oder Einschleusung eines Datensignals bei einfachem
Wechseln der Phase der mit der Hauptinformations-Übertragungsleitung synchronisierten
Taktimpulse bewirkt werden. Dies bildet eine wichtige Eigenschaft des Systems, seit
die Umschaltung durch extern angewendete Kontrollaktion bewirkt werden kann.
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Die bisher gebrauchten öffentlichen Nachrichtendienstnetzwerke wurden
hauptsächlich für den Zweck der Übertragung von Telefonsprachsignalen konstruiert
und die hierarchische Konstruktion wurde sowohl für örtliche als auch Fernmultiplex-Übertragungsnetzwerke
auf der Basis der Ubertragungsbandbreite für Telefonnachrichten (4 kHz) angewendet.
Weiter sind diese Multiplexanordnungen allgemein für die umfaßte Eingangsinformation
festgelegt. Zusätzlich wurden Dienste für die Übertragung von anderem als Sprache,
wie Telegrafieübertragung und die Übertragung von Hochgeschwindigkeits-Datensignalen,
durch Umsetzen der Signale in Sprachfrequenzsignale unter Verwendung eines geeigneten
Modulationssystems ausgeführt. Ferner wurde niemals ein Kanal schalten bei den betreffenden
hierarchischen Stufen eines Übertragungsnetzes als Antwort auf die Variationen des
Nachrichtenverkehrs oder der Arten solcher Nachrichten versucht, obgleich manuelles
oder automatisches, durch Notalarme verursachtes Kanal schalten bei seltenen Gelegenheiteil,
wenn sich Störungen ereigneten oder Instandhaltung und Weste durchgeführt wurden,
vorgenommen wurde und noch bei
selteneren Gelegenheiten zusätzliche
Ausrüstungen installiert wurden, um dem wachsenden Bedarf für Kanäle zu begegnen,
Jedoch machte eine neue Entwicklung auf dem Gebiet von Informationsaktivitäten einen
Wechsel vom bisher benützten, auf Sprachfrequenz-Telefonie basierenden Nachrichtendienst
zu einem Nachrichtendienet, geeignet für die Übertragung verschiedener Datensignale
von ingangs-Ausgangsschaltungen zu einer zentralen Prozeßeinheit ebenso gut wie
für Videonachrichtendienste, für dokumentarische Nachrichten, Videotelefondienst
und Teilnehmerfernsehdienst usw., notwendig.
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Es ist selbstverstandlich, daß die Installation eines relativ dauerhaften
indivuduellen Übertragungsnetzes für Jede der verschiedenen Arten von Informationen
extrem unökonomisch ist gerade im Hinblick auf den Nachrichtenverkehr. Mithin schafft
die vorliegende Erfindung ein ökonomisches und vielseitiges Zeitmultiplexsystem,
welches die charakteristischen Merkmale eines PCM-Systems in der Übertragung dieser
zahlreichen Arten von Informationen benützt. Insbesondere ist ein ökonomisches und
vielseitiges System des Betriebes eines Ubertragungsnetzwerkes vorgesehen, welches
ein Zeitmultiplexsystem mit variablem Band ist, wodurch besonders in dem PCM-Multiplexübertragungsnetzwerk
ein Ubertragungsleitungsauswahl- und Schaltungssystem gemäß dem Gemeinschaftsleitungs-Signalsystem
mit den Umsetsungs-und Multiplexstufen des Eingangsinformationssignals und mit den
höheren hierarchischen Stufen der auf diese Weise umgesetzten und mehrfachgeschalteten
PCM-Signale vereinigt ist.
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Zu selben Zeit sind die Gemeinschaftsleitungssignale derart angewendet,
daß die Information gemäß dem Typ und der Klasse der Information bei den Basisbandinformat£onsstufen
angeordnet
ist. Bei den Um@etzungsmultiplexstufen des Basis bandsignals
sind die Abtastrate und die Anzahl von Code-Bits gemäß dem Inhalt der Information
gewechselt. Die durch den Wechsel in der Abtastrate und der Zahl der Code-Bits beeinflußten
belegten Kanäle sind auf unbelegte Kanäle geschaltet. Bei den Multiplexstufen der
PCM-Signale sind die Verbindung der PCM-Signalgruppe zu einer höheren mehrfachumgesctzten
Gruppe oder Übertragungsleitung zusammengefaßt als Antwort auf ihre neue Berufung
während des Schaltens der beeinflußten nied?igeren PCM-Gruppe zu einer unbelegten
Gruppe, um damit dem Verkehrsbedarf für die verschiedenen Informationen nachzukommen.
In der vorliegenden Erfindung ist ein stabiles Zeitmultiplexsystem vorgesehen, bei
dem synchrones Schalten ebenso gut wie Doppelparallelübertragung auf besagtem Schalten
in dem Schalten der belegten Kanäle oder PCM-Gruppe auf unbelegte Kanäle bewirkt
wird, wenn das Schalten sich ereignet, um den Verkehrsbedarf bei den verschiedenen
Multiplexumsetzungsstufen durch das Gemeinschaftsleitungs-Signalisiersystem Bu befriedigen.
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Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher
erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine hierarchische Umsetzung mit einer Multiplexanordnung
für verschiedene Informationssignale, die in einem PCM-Übertragungsnetzwerk benützt
werden.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen die Konstruktion und den Betrieb eine Zeitmultiplexsystems
mit variablem Band entsprechend der vorliegenden Erfindung, die ein Gemeinschaftsleitungs-Signalis&ersystem
betrifft.
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Fig. 4 zeigt die Anordnung von Verzweigung, Kopplung und Schaltkreistechnik,
die in dem System nach den Figuren 2 und 3 benützt wird.
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Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Zeitmultiplexsystems mit
variablem Band gemäß der vorliegenden Brfindung, die eine Multiplexübertragung verschiedener
Datensignale betrifft.
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Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
das für Hybridmultiplexübertragung von Sprache und verschiedenen Daten geeignet
ist.
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Fig. 7 zeigt einen Zeitplan der in der Anordnung nach Fig. 6 gebrauchten
Informationssignale.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer hierarchischen PCM-Multiplexanordnung
in einem Zeitmultiplex-PCM-tJbertragungsnetzwerk, welches für die Umsetzung und
den Multiplexbetrieb von verschiedenen Informationssignalen angepaßt ist.
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Für den Multiplexbetrieb von PCM-Pulsgruppen ist für die Synchronisation
von asynchronen PCM-Signalen auf der Basis von "bit-at-a-time" Multiplexbetrieb
wie redundant bit codestuffing eine Puls-"stuffing"-Methode benützt, die beispielsweise
durch die Erfindung von Mayo bekannt ist. In der Figur repräsentieren I11, 112 usw.
Eingangsanschlüsse fur die vorstehend diskutierten Informationssignale. T11, T12
usw. repräsentieren codierende Anschlußämter für die Informationssignale, in denen
Eingangssignale abgetastet, in Zeitmultiplex verarbeitet und codiert werden. M12,
M23 usw. bezeichnen PCM-Multiplexsyn¢hronisierer für die Multiplexsynchronisation
der PCM-Signalgruppe. R1, R2 usw. sind Regeneratoren für die Relaisübertragung der
Multiplex-verarbeiteten PCM-Signalgruppe. X1, X2 usw. sind dem Wechsel
der
PCM-ultiplexanordnung angepaßte Konzentrations- und Vermittlungsanschlüsse. Durch
diese wird das Verzweigen, das Einschleusen und das Wegeschalten erreicht. Ihre
Konstruktion wird imrallgemeinen zur Zeit ihrer Installation oder Erweiterung festgelegt.
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In der vorstehend beschriebenen hierarchischen PCM-Multiplexübertragung
ist die Signalinformation, wenn notwendig, dem Zeitmultiplexbetrieb auf "word-at-a-time"
Basis bei den Abtast- und Codierstufen unterworfen und wird auf diese Weise in ein
Multiplex-PCM-Signal umgesetzt. Für höheren Multiplexbetrieb wird dann ein hierarchisches
System mit Puls-"stuffing"-Multiplexsynchronisation benützt. Die Multiplexität der
PCM-Gruppe bei verschiedenen Ordnungen, das sind die Anordnungen M12, M22 usw.,
muß zur Befriedigung der Übertragung der verschiedenen Nachrichten bestimmt sein
unter Berücksichtigung der für die Arten der Eingangssignalnachrichten erforderlichen
Arbeitsweise (bezogen auf die Anzahl der enthaltenen Bits), der Richtung des Bedarfs
usw. Ein vorgeschlagener Plan für den Multiplexbetrieb von X1, X2, X3 usw. empfiehlt
die Sprachmultiplexität von 24, 120, 480 und 1440 und eine Bitfrequenz von annähernd.
1,6 MHz, 8 MHz, 32 NHz und 96 MHsQ Die korrespondierende Eingangsinformation wird
24- und 120-Kanalsprachfrequenzsignale für I11 und I22 sein; für I12 acht 50 KB
Datenkanäle, zwei 250 KB Datenkanäle Pder ein 500 KB Datenkanal. Für 123 Videosignale
im 500 kHz oder 1 MHz Band. Für 123 FDM-Supergruppensignale, für 132 FDM "master
group" Signale und für 123 oder I42 Standard-Videosignale. Bei geeigneter Auswahl
der Parameter in der obigen Gleichung (1) können die PCM-Signal-Bitfrequenzen bei
X1, X2 usw. an diese Informationssignale angepaßt werden.
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Die Figuren 2a bis c zeigen die Prinzipien eines Zeitmultiplexsystems
mit variablem Band gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer Zeitübersicht,
während in Fig. 3 ein Beispiel der PCM-Multiplexanordnung zu sehen ist, in welchem
das Zeitmultiplexsystem mit variablem Band nach der vorliegenden Erfindung zu sehen
ist. In der Anordnung nach Fig. 3 wird das Codieren und der Multiplexbetrieb der
Eingangsinformationssignale vermittels eines hierarchischen PCM-Multiplexsystems
bewirkt, das aus Zeitwort-Multiplexbetrieb und Codieren und Puls-'1stuffing" Synchronisation
und Mnltiplexbetrieb auf "bit-at-atime" Basis, wie es bei PCM-Multiplexanordnungen
nach Figur 1 der Fall ist.
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In dieser Figur repräsentiert EX einen Umsetzungsschalter bei der
Eingangsinformationssignalstufe. X1, X2 usw. repräsentieren Umsetzungsschalter bei
der PON-Gruppensignalstufe. Im allgemeinen wird ein mechanischer Kontaktschalter
verwendet, obgleich auch ein schneller elektronischer Schalter, wenn notwendig,
für Hochfrequenz oder Breitbandsignale gebraucht werden kann. Für X1, X2 usw. kann
ein schneller Schalter, wie er in digitalen Gatterschaltungen in einer Matrix angeordnet
enthalten ist, gebraucht werden, weil diese Art von Schalter gut geeignet als Umsetzungsschalter
für digitale Signale und Entsprechendes ist.
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vsw.
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Diese Umsetzungsschalter EX und X1, X2/sind alle derart angepaßt,
daß sie durch die Information von einem Gemeinschaftsleitungs-Signal kontrolliert
sind, das durch CR1 repräsentiert ist, MD11 MD12 usw. und CD11' CD12 usw.
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repräsentieren Abtast- und Multiplexschaltungen bzw. Codierschaltungen.
M12, M23 usw. bezeichnen PCM-Multiplexsynchronisierer. Die Abtaet- und Codiertaktfrequenzen,
sowie
die Phasen von NI>ii' MD12 usw. ebenso gut wie die Phase des Multiplexsynchronisationstaktes
für M12, M23 usw.
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werden außerdem wenn notwendig, vermittels einer Information vom Gemeinsohaftsleitungs-Signal
kontrolliert.
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Die Figuren 2a, 2b und 2c zeigen mittels eines Zeitplanes die Prinzipien
für das Wechseln der Datenübertragungsrate oder Bandbreite bei verschiedenen Zeitmultiplexcodierstufen
und bei den Zeitmultiplexstufen.
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Fig. 2a zeigt eine PCM-Rahmenanordnung einschließlich m x n Anzahl
von Zeitabschnitten. Die besonderen Zeitabschnitte zeigen beispielsweise Kanäle
oder Wortzeitabschnitte an, die jeder die notwendige Anzahl von Bite für MDii, MD12
usw.
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und CD11, CD12 usw. enthalten, während sie auf der anderen Seite die
Zeitabschnitte für die PCM-Gruppensignale zeigen, die aus ein oder mehreren Bits
für die Multiplexsynchronisation de PCM-Gruppensignale bestehen. F repräsentiert
einen Zeitabschnitt, welcher die Information bezüglich der Synchronisation und des
Multiplexbetriebs von dem Basisrahmen und andere Kontrollinformation enthält. Tnm
bezeichnet eine Periode @es aus n x m Anzahl von Zeitabschnitten bestehenden Basisrahmens
Tm bezeichnet die Rahmenperiode, wenn der Rahmen aus m Zeitabschnitten besteht.
Auf diese Weise besteht die Beziehung Tm = Tmn/n.
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Angenommen daß, wie in den Figuren 2b und 2c gezeigt, ein Ruf für
die Übertragung von Information bei der Rate (1/Tm) anstatt der üblichen Rate von
(1/Xmn) getätigt worden ist, im ersten Zeitabschnitt oder im (Km+1; K=1,..., n-1)
Zeitabschnitt und angenommen, daß der (m+1) Zeitabschnitt belegt ist, wird die Information
von dem (m+1) Zeitabschnitt auf irgendeinen unbelegten Kanal umgeschaltet, dann
wird
der (Km+1) Zeitabschnitt in seinem belegten Zustand und die
Eingangsseiten vom (Km+1) Zeitabschnitt mit Ausnahme des (Km+1) Zeitabschnitts,
welcher gerufen. ist, belegt sind, so daß der Informationsübertragungsdienst bei
einer Rate, welche so schnell wie n mal der Rate zu dieser Zeit sind, angeboten
werden kann. Es ist hier zu bemerken, daß der Wechsel von einem belegten Zeitabschnitt
zu einem anderen unbelegten Zeitabschnitt ohne jeden Verlust von Information durchgeführt
werden muß.
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Bei der Übertragung eines Sprachsignals und Entsprechendem darf der
Verlust von verschiedenen Abtastwerten gewöhnlich ernsthafte Schwierigkeiten nicht
verursachen, da solch ein Verlust bei der Übertragung eines Videosignals unerdSnscht
sein kann. Dies ist besonders zutreffend bei Datensignalübertragung, bei der der
Verlust von Information unerwünscht ist, obwohl es ein einzelnes Bit sein könnte.
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Demgemäß iieht die vorliegende Erfindung synchrone Dual-Parallelübertragung
in Betracht, so daß das Schalten eines Informationssignals eines belegten Zeitabschnittes
ohne einen Verlust an Information bewirkt werden kann0 Fig. 2c zeigt die Prinzipien
dieses Übertragungssystems. In teil (1) ist eine Lage gezeigt, in welcher eine neue
Forderung erhoben ist. Es sind aber belegte Zeitabschnitte i in den gesuchten Zeitabschnitten,
während in Teil (2) freie Abschnitte j sind. Auf Ansuchen für Umschaltung wird die
Dual-Parallelübertragung der belegten Informationen P über eine gewisse Rahmenperiode
(k2) mittels der Zeitabschnitte i und j vorgenommen. Die Übertragung durch die Zeitabschnitte
i wird dann gestoppt, wenn die Umschaltung zu den freien Zeitabschnitten durch die
vorgeschriebenen Schalt operationen auf der Empfangsseite vervollständigt ist und
die Übertragung auf dem Wege der Zeitabschnitte j allein erfolgt.
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Die Dual-ParallelUbertragung des Rahmens K korrespondiert hier mit
der für den Transfer eines Kontrollsignals durch Gemeinschaftaleitungs-Signalisierung
zwischen den sendenden und empfangenden Seiten oder zwischen den verbundenen verzweigten
Seiten erforderlichen Zeit unter Berücksichtigung einer Verzögerung in der Manipulation
und der für die Bewirkung eines Austausches zwischen den i und j Zeitabschnittsübertragungen
erforderlichen Zeit. Die j Zeitabschnittsübertragung wird im allgemeinen nach einer
gewissen Zeit,wie bei den vorher festgesetzten Bedingungen festgelegt ist, gestoppt
oder nachdem ein Signal auf der sendenden Seite durch die Gemeinschafts-Signalleitung
von der empfangenden Seite zurückempfangen ist, und anzeigte daß die empfangende
Seite die erforderliche Operation vervollstEndigt-hat und jetzt fertig ist.
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Die Zeitabschnitte i und j brauchen hier nicht identisch zu sein und
können jeder der gegebenen Zeitabschnitte sein die im selben System durch eine höhere
Anzahl von gruppierten Kanälen akzeptiert werden.
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Zurückkehrend zu Fig. 3 wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung
nachfolgend erläutert. In dieser Figur werden die an den Anschlüssen Q bis On ankommenden
Informationssignale nach Typ und Klasse der Information derart getrennt, daß --.L'
Sprachsignale,": beispielsweise Breitbanddaten der Ordnung bis herauf zu 500 KB
an die Anschlüsse 11 und 12 und an MDii und MD12 angelegt werden. Auf der anderen
Seite sind SDM-Supergruppensignale oder Video signale innerhalb des Bereiches von
500 kHz bis 1 NUz durch Anschluß 13 an MD21 angelegt und Standard-Fernsehsignale
und entsprechende sind durch den Anschluß 14 an MD31 angelegt. Die Abtrennung der
Information nach Typ und Klasse an EX spielt sich durch
das Kontrollsignal
von der Gemeinschafts-Signalleitung, wie vorstehend beschrieben, ab. Wie in Fig.
3 gezeigt, besteht eine das Gemeinschaftsleitungs-Signal empfangende Kontrollschaltung
aus einer Signalempfangsschaltung SR, einem Registerumsetzer RTR, einem Markierer
MK usw. SR ist an die empfangenen Signale angepaßt, die am Anschluß TR1 ankommen
und der Registerumsetzer ist ausgelegt, die empfangenen Signale zu unterscheiden
und zu klassifizieren, sowie den Markierer MK zu kontrollieren. Der Markierer MK
erzeugt Kontrollsignale, welche die Umsetzung der Signalinformation bei verschiedenen
Codier- und Multiplexstufen sowohl der PCM-Codiersynchronisierschaltungen wie auch
anderer Kontrollaktionen, wie Wechseln der Datentransferrate gemäß der Eingangsinformation,
verursachen. Die Kontrollsignale vom Markierer'MK vollziehen die übliche Kontrollaktion
in einem Querschienenschalter (crossbar switch) und verursachen die Trennung der
Information nach Typ und Klasse bei EX.
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Die von dem Zentralkontroller durch die DatenUbertragungsschaltungen
und Entsprechendes empfangenen Signale schließen Identifizierungssignale ein, die
sich auf Typ und Klasse, die erforderliche Transferrate und Arbeitsweise beziehen;
beispielsweise Zeitabschnitt kennzeichnende Signale zum Kennzeichnen, welche Zeitabschnitte
bei welchen PgM-Multiplexstufen benützt werden müssen und andere für die Zeitmultiplexübertragung
mit variablem Band notwendige Kontrollsignale.
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Diese Informationsidentifizierungs und Übertragungsleitungskeniizeichnungs-Signale
werden von SR empfangen, in RTR gespeichert, wo sie nach Typ und Information klassifiziert
werden, und bei MK in aktuelle Kontrollpulse für gekennzeichnete
Kanäle,
Umsetzunssysteme und Zeitabschnitte bei verschiedenen Stufen der Umsetzung und Multiplexität
umgesetzt.
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Dies sei zuvor bemerkt, ein Teil der Informationsidentifizierungskontrollsignale,
welche die MK-Ausgänge abgeben, kontrolliert EX zum Anschließen der besonderen Informationssignale
an die korrespondierenden Umsetzungsschaltungen MD11' MD12 usw. Darauf wird die
Schaltungsverbindung von EX zum Registerumsetzer RTR an seine Anschlüsse avisiert
und sic wird dann zum Zentralkontroller nach der Umsetzung in ein Gemeinschaftsleitungs-Signal,
wenn notwendig, transferiert. Die verbleibenden Informationsidentifizierungssignale
sind an MD11' MD22 und CD11, CD22 angelegt, um die Umsetzungsrate, Codiercharakteristik,
Anzahl der Code-Bits und anderes zu bestimmen. In diesem Beispiel sind ein Teil
der Zeitabschnitte bestimmenden Signale außerdem, wenn notwendig, an MD11' MD22
usw. und CDa1, CD22 usw0 angelegt, um das Schalten zu anderen unbelegten Kanälen
von irgendwelchen belegten Kanälen zu kontrollieren, was Gegenstand des Einflusses
der Wechsel in der Umsetzungsrate, Codierungscharakteristik usw., wie vorstehend
beschrieben, ist.
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Die verbleibenden zeitabschnittbestimmenden Signale sind an X1, X2
usw. und M12, M23 usw. angelegt, um bei verschiedenen Umsetzungs- und Multiplexstufen
Multiplex-PCM-Signale niederer Ordnung der codierten und mehrfachumgesetzten Informationssignale
in höhere Kanalzeitabschnitte zu schalten und zu verbinden. Zur selben Zeit sind
die belegten Zeitabschnitte, die durch die kontrollierten (oder bezeichneten) Multiplex-PCM-Signale
beeinflußt sind, zu anderen unbelegten Zeitabschnitten oder unbelegten Zeitabsciitten
einem anderen System geschaltet. Die Bedingungen
der so verbundenen
Kanalabschnitte oder ultiplex-PCM-Signalseitabschnitte bei verschiedenen Stufen
sind in dem Registerumsetzer gespeichert und werden nach der Umsetzung in die Gemeinscaftsleitungs-Signale
zum Zentralkontroller zurückgesendet.
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Aus dem vorgehenden ist es klar, daß beim Wechseln der Übertragungsrate
und Codiercharakteristik und beim Kontrollieren der Verbindung bei verschiedenen
Stufen der PCM-Mehrfachumsetzung eine wirksame und flexible Ausnutzung der Schaltung
realisiert ist.
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Fig, 4 zeigt eine Anordnung gemäß der vorliegendan Erfindung, in welcher
eine Hauptleitung in dem Zeitmultiplexsystem mit variablem Band verzweigt und gekoppelt
ist. In der Figur repräsentiert SCOM eine Koppelschaltung auf der Empfängerseite
und RSEP eine Trennschaltung. j11' j22' j33 und j44 bezeichnen besonders einen Eingang
und einen Ausgang von SCOM und einen Eingang und Ausgang von RSEP bei der j Ordnung
der Nultiplex-PaM-Hauptleitunge . Die SCOM Seite der Figur zeigt, wie Multiplex-PCM-Signalgruppen
der j Ordnung erneut gekoppelt sein können und die RSEP Seite zeigt, wie diese Signalgruppen
getrennt und regeneriert werden können zurück in die Original i Ordnung Multiplex-PCM-Signalgruppen.
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Die am Eingangsanschluß ill angelegten Multipl ex-PCM-Signalgruppen
sind in PCM-Pulszüge umgesetzt, die mit der j Ordnung Multiples-PCM-Hauptleitung
mittels eines Übertragungsabschnittes von einem i- bisj Ordnung PCM-Multiplexsynchronisierer
Mij (S) synchronisiert und denn in die Zeitabschnitte der Hauptlinie eingefügt sind?
wie es durch die durch AND2 repräaentierte Kopplungsschaltung bestimmt ist.
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Der Synchrcnisieror Mig (S) ist ein Ubertragungsmittel, welches eine
Puls-"stuffing"-Funktion hat und Takte abtastet und regeneriert von der Haupteingangslinie
i11 durch eine Abtastschaltung TIM1, eine Synchronisationsschaltung SYN1 und einen
Digit-Pulsgenerator DG1 werden benutzt, um die Einstellung der multiplexen Ausgänge
zu versorgen.
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Die Phase und Pulsrate des Ausgangs des Digitpulsgenerators sind durch
Kontrollsignale von den Gerneinscha£tsleitungs-Signalen kontrolliert.
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Die Gemeinschaftsleitungs-(Kontroll)-Signale, die durch die Signalempfangsschaltung
SR empfangen werden und die für die Identifizierung von Typ und Klasse der Signalinformation
erforderliche Information einschließen, treffern am Anschluß i11 ein. Ihre erforderliche
Transformationsweise (Transferrate, Codiercharakteristik usw.) wie auch die Information
bezüglich der Selektion von Sprachkanälen und Zeitabschnitten sind im Registerumsetzer
RTR gespeichert. Nach der Klassifizierung nach Typ der Information werden sie durch
den Markierer MK in aktuelle Kontrollsignale umgesetzt, um die Ausgangsrate (Pulswiederholungsrate)
und-dio Phase (die Bezeichnung. der Zeitabschnitte, die auszuwechseln sind) des
Digitpulsgenerators DG1 zu kontrollieren. Die verbleibenden Kontrollsignale vom
Ausgang des Markierers MK werden also, wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben,
gebraucht, um die Umsetzungsrate der Niedrigeren-Gruppe-Multiplexsynchronisierer,
Multiples-PCM-Signalumsetzungsschaltungen und Multiplexcodierer im Zusammenhang
mit den Zeitabschnitten zu kontrollieren.
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Die empfangende Signaltrennungsschaltung RSEP arbeitet lediglich entgegengesetzt
zu der von SCOM derart, daß sie
von der j Multiplex-PCM-Hauptlinie
trennt und regeneriert; die i Multiplex-PCM-Gruppensignale, welche vorläufig auf
die Hauptleitung gekoppelt sind, bilden die gegebenen Zeitabschnitte unter Kontrolle
des Gemeinschaftsleitungs-Signals.
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Die Abtastschaltung, die Synchronisierschaltung und der Digitpulsgenerator
von RSEP, gezeigt in Fig. 4, führen vordringlich dieselbe Funktion aus wie jene
ihrer Äquivalente auf der Ubertragungsseite. Indem die Einstellungsinformation vonder
Hauptleitung j33 abgeleitet wird, erzeugt der Digitpulsgenerator unter Kontrolle
des Markierers MK den Ausgang der Gemeinschaft sleitungs-Signal schaltung. Takte
einer gewissen Pulsrate und Phase, welche notwendig sind-bei einer gegebenen Pulswiederholungsrate
die vorhergehend eingefügten i11 Multiplex-PCM-Signale abzutasten und auf diesem
Wege die Logikschaltungen köntrollieren, um die gewüuschten PCM-Pulszüge abzutrennen.
Die so getrennten PCM-Pulszüge werden durch Mij (R) empfangen, welcher zum Empfangsabschilitt
des PCM-i4ultiplexsynchronisierers korrespondiert und hier das Wegnehmen der eingefügten
"stuffing"-Impulse auf der Sendeseite sowie die Jitterunterdrückung bewirkt. Wiederhergestellt
in ihre Original-i-Mul tiples-PCM-Gruppenpulszüge sind die i22 Pulszüge ferner zu
den gewünschten niedrigeren PCM-Signalgruppen durch den empfangenen Abschnitt des
niedrigerer Ordnung PCM-Signalumsetzungsschalters Multiplexsynchronisierer gekoppelt
oder ihre Originalinformation ist durch den Decoder und den Demodulator unter Kontrolle
der Gemeinschaftsleitungs-Signale demoduliert.
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Diese Operationen sowohl an den sendenden als auch empfangenden Seiten
schließen die Trennung und Umsetzung der Transferrate und Phase (die Zeitabschnitte
der Multiplex-PC!I-Hauptleitung, die einzusetzen und zu trennen sind) in
Übereinstimmung
mit dem Umfang von zu übertragenden i Multiplex-PCM-Signalgruppen ein; alle sind
durch das Gemeinschaftsleitungs-Signalsystem kontrolliert.
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Ferner kann die Dual-Parallelübertragung, wenn notwendig, übereinstimmend
mit den oben beschriebenen Operationen derart angewendet werden, daß die Übertragung
von Information ohne irgendeinen Verlust an Information bewirkt werden kann.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf die Übertragung von Datensignalen gemäß dem PCM-System,
worin die Multiplexübertragung von verschiedenen Arten von Datensignalen bei differierenden
Transferraten durch Wechseln der Rate und Phase der Umsetzung und Multiplextakte
gemäß dem Ein gangsdatensignalverkehr gleich gemact<it werden kann.
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Abweichend von den bisher gebrauchten Sprachsignalen zählen die heutigen
Datensignale, welche als Eingangs-/Ausgangsinformation beispielsweise für elektronische
Rechner, gebraucht werden, die einzelnen Arten mit nur jenen bereits existierenden
zusammen. Sie reichen von den alten 50 Baud-Telegrafendaten bis zu den laufenden
200 Baud-Daten, 1200 Baud-Daten, 2400 Baud-Hochgeschwindigkeitsdaten und bis zu
50 KB Breitbanddaten hinauf. In Anbetracht der zukünftigen Entwicklung des Datenverkehrs,
die Wege rund Mittel hinsichtlich der Benützung elektronischer, @einen weiten Bereich
von Gebieten abdeckender Rechner vorsehen will, wird sogar eine größere Auswahl
von Datensignalen über Multi-Plexübertragungsleitungen übertragen werden. Jedoch
basiert das hierarchische System, wie es im bisherigen Telefonieübertragungssystem
gebraucht wird, auf dem 4 kHz Band und macht von den verfügbaren Schaltungen nur
starr und unflexibel
Gebrauch. Es ist also für die vorerwähnten
Zwecke wenig wirkungsvoll und es wurde keine leichte Sache sein, einen ökonomischen
und hochqualitativen Dienst zu bieten.
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Andererseits verschafft das Zeitmultiplexsystem mit variablem Band
gemäß der vorliegenden Erfindung ein hochwirksames und vielseitiges Nachrichtensystem
durch Wechseln der Übertragungskapazität der Schaltung in Übereinstimmung mit dem
Umfang (Rate und Leistungsfähigkeit) und dem Verkehr der zu übertragenden Eingangsdaten.
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Fig. 5 zeigt ein Beispiel, in dem Daten mit n Gelefonnachrichten im
Maximum über die PCM-Multiplexübertragungsleitung übertragen werden. In der Figur
repräsentieren I1, I2@, In Dateneingangsanschlüsse. LG1, IG2...LGn repräsentieren
Logikumsetzungsschaltungen, die für jeden Kanal vorgesehen sind, um allgemeine asynchrone
Datensignale in synchrone PCM-Signale umzusetzen. CONN repräsentlert eine Umsetzungsschaltung
zum Umsetzen der multiplexen PCM-Signalpulse in bipolare Pulszüge gepaart mit der
Übertragungsleitung Iout repräsentiert den PCM-Ausgang zu einer Leitung oder höheren
Multiplexschaltung. CLG stellt eine Basistaktgeneratorschaltung dar, die für Umsetzung
und Multiplexzwecke erforderlich ist. MTX stellt eine Taktschalterschaltung dar,
die durch die Kontrollsignale einer Gemeinschaftsleitungsschaltung kontrolliert
wird - und im allgemeinen aus einer Matrixschaltung besteht.
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Im allgemeinen gibt es zwei Systeme der PCM-Übertragung für asynchrone
Zweipegeldatenaignale. 1.) ein einfaches Multiplexübertragungssystem von Pulssignalen,
die durch PCM-Takte abgetastet werden, wie es in Fig. 6 zu sehen ist, und 2.) ein
Multiplexübertragungssystem, in dem die wechselnden Punkte der Datensignale und
ihre Zustände, entweder "1" oder "O", codiert sind.
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In einem dar beiden Systeme wird die Umsetzung von den Eingangsdaten
in synchrone PCM-Pulszüge mittels einfacher Gatter- und Logikspeicherschaltungen
bewirkt, die in jedem Kanal angeordnet sind, und die maximale Transferrate für Datensignale
hängt von der Rate der Takte ab, welche die logischen Umsetzungsschaltungen LG1
bis LGn der betreffenden Kanäle kontrollieren.
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Fig. 7 zeigt die Wellenformen an den Ausgängen Di, D2,...Dn des Basistaktgenerators
CLG, wie er in Pig. 5 gezeigt ist, Jeder Takt ist in der Reihenfolge mit einer Phasendiiferenz
von I/n zur Basisperiode erzeugt. Diese Basistakte werden für die Taktschalterschaltung
angewendet und sie sind unter der Kontrolle von der Gemeinschaftßleitungs-Signalschaltung
in Takte CHP1, CHP2...CHPn umgesetzt, von denen jeder eine Rate und Phase hat, wie
sie für die Signalumsetzung in den betreffenden Kanälen erforderlich sind, um die
logischen Umsctzungsschaltungen in diesen Kanälen zu kontrollieren.
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Eine Matrixschaltung, wie sie als MTX in Fig. 5 gezeigt ist, kann
für solch eine Taktschalterschaltung gebraucht werden S11...snn repräsentiert Schalter,
deren jeder eine Speicherkapazität von n x n hat und durch ein Codesignal, das als
CDS, und ein Kanaltrennungssignal, das als CHSL bezeichnet ist, kontrolliert wird.
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Sowohl daß Codesignal CDS als auch das Kanalauswahlsignal CHSL werden
durch den Markierer MK der Gemeinschaftsleitungs-Signalschaltung geliefert. Dieses
CDS Signal bestimmt die Eingangsdaten-UransSerrate und die Zeitabschnitte der umfaßten
Kanäle. Es besteht gewöhnlich aus 11 Anzahlen von Codes und wird an die Anschlüsse
1, 2,...n
derart angelegt, daß die Schalter in der Matrixreihe
eines Anschlusses, an welchem das CHSL-Signal angelegt ist, zum selben codierten
Zustand gesetzt sind. Wenn es beispielsweise gewünscht ist, CHB1 derart zu schalten,
daß es eine Rate n/m mal der Rate des Basistaktes hat, dann treffen 1, 0, ... O,
1, 0, ... 0, 1,0, ... O Codes an den CDS Anschlüssen von 1, 2, ... m, m+1, m+2,
... 2m, 2m+1... ein und zur selben Zeit ist ein Setzpuls angelegt an NO,- 1 Anschlug
von CHSL. Also werden Sll...Sn1 gesetzt zu den vorher genannten codierten Zuständen
und einTakt wird bei CHP1 erzeugt, welcher eine Rate n/m mal der Rate des Basistaktes
D1 hat.
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In diesem Beispiel, wenn die Abschnitte m, 2m,...n (m-1)/m belegte
Abschnitte einschließen, werden diese belegten Abschnitte vorher zu-anderen Zeitabschnitten
geschaltet sein. Mitaanderen Worten wird das Schalten für die m th Kanalabschnitte
gemacht. Das bedeutet, wenn die m th Kanal abschnitte mit der Basisrate belegt sind
und die (m-1) Kanalabschnitte unbelegt sind, daß der Takt Dm-1 der (m-1) Zeitabschnitte
zu CHPm addiert ist durch Addition des Taktes Dm der m Zeitabschnitte und die Information
des Kanals m gleichzeitig für eine gewisse Zeitperiode über m und (m-1) Zeitabschnitte
übertragen wird. Nachdem eine gewisse Zeit verflossen ist oder nachdem ein Signal
von der Empfangs seite mittels eines Schalterfeststellungs-Leitungssignals empfangen
ist, wird die Übertragung der m th Kanal information durch die m th Zeitabschnitte
gestoppt und damit die Übertragung der Erst,kan,alinformation besagter Rate, welche
n/m mal die Basisrate ist, gestartet.
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In diesem Zusammenhang ist zu der Zeit die Übertragung der Information
mit den m th Zeitabschnitten su wechseln mit
den (m-i) Zeitabschnitten,
und ist der Wechsel zwischen Kontrolltakten Dm und Dm-1 allgemein übereinstimmend
durch Wählen einer Zeit durchgeführt, welche das Decodieren der Information nicht
hindern wird, obgleich sie sich auf das Informationsumsetzungssystem stützt.
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2 Patentansprüche 7 Figuren