DE2005836B2

DE2005836B2 - Verfahren zum uebertragen einer vielzahl von binaeren nach richten ueber einen transparenten kanal

Info

Publication number: DE2005836B2
Application number: DE19702005836
Authority: DE
Inventors: Henrik 8000 München Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-02-09
Filing date: 1970-02-09
Publication date: 1971-11-25
Also published as: NL7101708A; FR2078381A5; CH510961A; US3723657A; NL163928C; LU62549A1; NL163928B; GB1306626A; JPS5316245B1; BE762703A; SE414854B; DE2005836A1

Description

Es ist ein Verfahren zum übertragen einer Vielzahl von binären, codierten, aus mehreren Nachrichtenkanälen stammenden Nachrichten über einen gemeinsamen transparenten Kanal nach dem Zeitmultiplcxprinzip bekannt (deutsche Patentschrift 1 265 267), bei dem auch das kürzeste Codeelement einer Nachricht mehrmals durch den Sendetakt abgetastet wird und bei jeder Modulationszustandsänderung eine Meldung in Form einer binär codierten Impulsgruppe mit einer Angabe darüber ausgesendet wird, wann — gerechnet vom letzten Sendetaktimpuls vor der Änderung — die Modulationszustandsänderung stattgefunden hat, wobei die Aussendung der Meldung gleichzeitig mit dem auf die Modulationszustandsänderung im jeweiligen Nachrichtenkanal folgenden Sendetaktimpuls beginnt und bei dem ferner mehrere Sendetaktimpulse für die übertragung der binär codierten Impulsgruppe zusammengefaßt verwendet werden.

Dieses übertragungsverfahren, bei dem der übertragungsweg bis auf einen Rastfehler, der durch die Abtastimpulse hervorgerufen wire¹ und maximal den Wert Λ erreichen kann, ist transparent (d. h. codefrei und bis zu einer Höchstgeschwindigkeit geschwindigkeitsfrei). Das Prinzip dieses Verfahrens geht aus dem in F i g. 1 dargestellten Zeitdiagramm hervor.

Zeile α zeigt die Nachricht N1 mit der kürzesten Schrittdauer s. Diese Nachricht wird mit einem Takt T in Abständen t abgetastet (Zeile b). Je größer t ist.

desto größer ist aujii der Rastfehler f> = -'- bei der ³"

Feststellung des Zeitpunktes oer Modulationszustandsänderung. Die länger durchgezogenen Impulse stellen den Sendetakt S dar. Dies sind jene Abtastaugenblicke, während denen der gemeinsame übertragungsweg für die jeweilige Nachricht N1 zur Verfugung steht. Zwischen den Impulsen S werden nacheinander die einzelnen Nachrichten der anderen Nachrichtenkanäle auf den gemeinsamen übertragungsweg geschaltet, bis wieder die Nachricht N1 abgetastet und an den gemeinsamen übertragungsweg geschaltet wird. Bei Änderung des Modulationszustandes in der Nachricht wird eine binär codierte Impulsgruppe G (Zeile c) ausgesendet. Diese Impulsgruppe bestimmt den Zeitpunkt, zu dem die Änderung des Modulationszustandes im Ausgangssignal auf der Empfangsscitc erfolgen muß. Der Zeitpunkt, zu dem die Änderung des Modulationszustandes auftritt, wird auf der Sendeseite durch eine Zähleinrichtung festgestellt, die den Abstand zwischen twei Scndctaktimpulscn S in Einheiten t auszählt. Tritt zwischen zwei Sendctaktimpulsen eine Änderung des Modulationszustandes in der Nachricht auf. so wird die Zähleinrichtung gestoppt, der Zählwcrl in eine binäre Codekombination umgesetzt und von den nachfolgenden Sendetaktimpulsen S als Impulsgruppe G auf die gemeinsame übertragungsleitung geschaltet.

Somit wird von der Nachricht N1 nur dann ein übcrtragungssignal auf den gemeinsamen übertra- <*> gungswcg gegeben, wenn eine Änderung des Modulationszustandes in der Nachricht auftritt. Herrscht über längere Zeit derselbe Modulationszustand, dann wird kein ,Übertragungssignal an den übertragungsweg geschattet. In F i g. I entspricht der Zählwert Z1 der zeitlichen Lage der ersten Änderung des Modulationszustandes der Nachricht/Vl, der mit den nächsten Sendetaktimpulsen S in Form der binär codierten Impulsgruppe Gl ausgesendet wird. Die zweite Änderung der Nachricht JV1 wird durch den Zählwert Zl, die dritte Änderung durch dun Zählwert Z 3 und die dazugehörigen Impulsgruppen G2 und G3 gekennzeichnet.

In einer Codiereinrichtung wird aus jedem der Zählwerte 71 bis Z3 die binär codierte Impulsgruppe Gl bis G3 gebildet. Wenn eine Modulationszustandsänderung aufgetreten ist, so kann uominell erst nach Ablauf einer Schrittdauer s eine weitere Modulationszustandsänderung auftreten. Die binär codierte Impulsgruppe braucht also erst und muß aber auch bis zu diesem Zeitpunkt ausgesendet sein. Die Impulsgruppen G nach F i g. 1 (Zeile c) bestehen aus drei verschiedenen Arten von Schritten. Der erste Schritt, der »Startschritt«, besitzt immer ein und dieselbe Polarität; in F i g. 1 ist diese z. B. »1«. Dieser Schritt bildet das Beginnkriterium und teilt dem Empfänger mit, daß die nachfolgenden Schritte als zusammengehörige Nachricht zu bewerten sind. Die folgenden Schritte dienen der Angabe des Zeitpunktes der Modulationszustandsänderung. Ia F i g. 1 sind dies der zweite, dritte und vierte Schritt (101), die als Binärzahl das Zählergebnis Zl, Zl und Z3 enthalten. Allgemein ergibt sich die Zahl der zur Angabe des Zählerf-ebnisses erforderlichen Schritte aus folgendem:

Entfallen auf eine Schrittdauer s η Zählbereiche — ein Zählbereich entspricht dem Abstand zwischen zwei Sendetaktimpulsen S —, in denen jeweils geprüft wird, ob eine Modulationszustandsänderung vorliegt, so beträgt die Zeitdauer zwischen zwei Sendetaktimpulsen ^s . In der Zeit "' zwischen zwei Sendetaktimpulsen S liegen -^ " = _Λ ' _n Abtastintervalle (Fig. 1. 8 Intervalle), von denen eines eine Modulationszustandsänderung enthalten kann. Diese Abtastintervalle werden jeweils geiviltlt. Jedes Zählergebnis erfordert zur Darstellung ein binäres Codezeichen, so daß also ^ _(| verschiedene Codezeichen notwendig sind. Jedes dieser binären Codezeichen muß Ib ( _Λ J zeitbestimmende Schritte aufweisen

(Ib = Logarithmus zur Basis 2).

Der letzte Schritt der binär codierten Impulsgruppe gibt jeweils den Modulationszustand nach der Änderung an, d. h.. es wird abwechselnd eine binäre »0« und eine binäre »1« in den Impulsgruppen übertragen. Insgesamt umfaßt also jede Impulsgruppe η = 2 + \b ( _Λ J Schritte. Diese Beziehung ergibt

sich aus der Bedingung, daß die binär codierte Impulsgruppe bis zum Ende des kürzesten Schrittes ausgesendet sein muß. Die Zahl der Zählbereiche, an deren linde jeweils mit einem Sendetaktimpuls S ein Schritt der binär codierten Impulsgruppe übertragen wird, muß mindestens gleich der Zahl der Schritte der binär codierten Impulsgruppe sein. Zur Aussendung eines jeden dieser η Schritte ist einer der Sendetaktimpulse S während der Schrittdauer 5 nötig. Die Aussendung beginnt mit dem auf die Modulationszustandsänderung folgenden Sendetakt' impuls S. Wird keine Impulsgruppe übertragen, so wird bei den entsprechenden Sendetaktimpulsen S stets die dem Startschritt entgegengesetzte Polarität des Modulationszustandes ausgesendet; in F i g. 1 ist dies der Zustand »0«.

Während einer Schrittdauer s der Originalnachrichl JVl muß im gemeinsamen transparenten Kanal eine der binär codierten Impulsgruppen mit η =

² + ^lb (πλ) ^SchriUen übertragen werden können.

Hieraus läßt sich n = /, (Λ) entwickeln, Tails Λ vorgegeben ist oder

ni"

falls π vorgegeben wird. Die Übertragungskanalkapazität des weiterführenden Kanals muß also um den Faktor n = /, (Λ) größer sein als die des Kanals zum übertragen der Originalnachricht Ni. Diese Vergrößerung ist eine Folge der Signalumwandlung durch die Abtastung und Codierung der Zeitpunkte der Modulalionszustandsänderung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Originalnachricht so umzuformen, daß die benötigte Kanalkapazität des Übertragungssystems mögliehst klein wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Pa sntanspruch angegebene Erfindung gelöst.

Im Gegensatz zu dem beschriebenen, bekannten Verfahren weist also hier der die binär codierte Impulsgruppe ankündigende Startschritt bereits die jeweils neue Polarität auf. Diese neue Polarität wird auch nach den Schritten zur Angabe des Zeitpunktes der Modulationszustandsänderung übertragen, falls die nächste Modxilationszustandsänderung nicht unmittelbar auf die binär codierte Impulsgruppe folgt. Daraus folgt, daß die übertragung eines besonderen, die jeweils neue Polarität angebenden Schrittes im Gegensatz zum bekannten Verfahren überflüssig ist. Während einer Schrittdauer s der Originalnachricht NI müssen bei dem neuen Verfahren im transparenten Kanal nur noch m = 1 + Ib (-~\ Schritte übertragen werien können. Hieraus läßt sich die Funktion μ = /2 (^Λ) entwickeln, bzw. es gilt codierte Impulsgruppe nur um einen Impuls kürzer wird, so können bei gleichbleibender Schrittlänge der Abstand der Sendetaktimpulse S und der Abtastabstand I entsprechend vergrößert werden. Dabei

nimmt auch die Rastverzerrung zu. Diese Zunahme ist allerdings geringer, als wenn beim bekannten Verfahren die Zahl der Impulse der binär codierten Impulsgruppe um einen Impuls vermindert wird (s. nachstehende Tabelle). Die Zahl der je Schrittlänge zu übertragenden Impulse nimmt um einen Impuls ab. Folgende Tabelle gibt einen Überblick über die für η bzw. m erreichbaren zulässigen Rastverzerrungen Λ:

	1	2	3	4	5
Λ	—	50%	16²,3%	67₄%	2'/2%
in	1	2	3	4	5
,)	100%	25%	87₃ ^l	3'/e%	i7₄%

Der Tabelle liegen die oben angegebenen Beziehungen

λ =

und

m ■ 2-

1) =

m ■ 2"

Die Kanalkapazität des weiterführenden Kanals wächst abo ebenfalls nur um den Faktor m = f₂ (Λ). Dieses geringere Anwachsen der benötigten Kanalkapazitälen macht sich besonders dann bemerkbar, wenn der Abtastabstand t verhältnismäßig groß ist. d. h., bei großer zulässiger Rastverzerrung Λ.

Beim übergang vom bekannten zum erfindungsgemäßen Verfahren kann die Anzahl der impulse der binär codierten Impulsgruppe konstant gehalten werden. In diesem Fall erhöht sich also beim Verfahren nach der Erfindung die Zahl der zeitbestimmenden Impulse der binär codierten Impulsgruppe um einen Impuls. Der Abtastabstand t kann dementsprechend verkleinert werden, so daß die Rastverzerrung Λ abnimmt. Der Abstand der Sendetaktimpulse S und die Zahl der je Schrittlänge zu übertragenden Impulse bleiben dabei konstant. Es ist jedoch auch möglich, den Abtastabstand f unverändert zu lassen und statt dessen den Abstand der Sendetaktimpulse S zu vergrößern. Die Zahl der je Schrittlänge zu übertragenden Impulse nimmt dann ab. ⁶S

Bleibt beim übergang vom bekannten zum erfindungsgemäßen Verfahren die Anzahl der zeitbestimmenden Impulse gleich, so daß die binär zugrunde. Bei gleicher Schrittanzahl η = m der binär codierten Impulsgruppen erreicht man also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine um 50% geringere Rastverzerrung als bei dem bekannten Verfahren.

Tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Modulationszustandsänderung auf, so wird im Rhythmus der Sendetaktimpuls fortlaufend die gerade anliegende Polarität übertragen. Folgen binär codierte Impulsgruppen dicht aufeinander, so kann die übertragung der herrschenden Polarität zwischen den Impulsgruppen auch entfallen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den an Hand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispieler hervor. Es zeigt:

F i g. 2 ein Zeitdiagramm für ein Verfahren nach der Erfindung,

F i g. 3 ein Zeitdiagrarnm für das bekannte Verfahren,

F i g. 4 ein Zeitdiagramm für ein aus dem Verfahren nach F i g. 3 abgeleitetes Verfahren nach der Erfindung und

F i g. 5 ein Diagramm zur Darstellung der erforderlichen Vergrößerung der Ubertragungskanalkapazität.

F i g. 2 zeigt am Beispiel eines Zeitdiagramms das Prinzip der Erfindung. In Zeile α ist wieder die Originalnachricht JV 1 dargestellt. Zeile b zeigt die Abt.istimpul.se T und die Sendetaktimpulse 5, und in Zeile c sind die die Zählergebnisse kennzeichnenden Impulsgruppe" Gl, Gl und G3 dargestellt. Jede Impulsgruppe umfaßt nun nur noch vier Impulse, da der letzte Impuls zur Kennzeichnung der Polarität wegfällt. Der Startschritt jeder Impulsgruppe besitzt die jeweils neue Polarität, und die Impulse zwischen den fmpulsgruppen besitzen die jeweils herrschende Polarität. Wie beim Beispiel des bekannten Verfahrens nach Fig. 1 entfallen auch hier auf eine Schrittlänge 48 Abtastimpulse T. Die Rastverzerrung

A — ^l — ' - 7¹/ »Α.

T ~ W ~ ^/l2/°
ist also konstant geblieben.

In diesem Beispiel wird zur übertragung der binär codierten Impulsgruppe G nicht die volle Schrittdauer .s benutzt. Die Übertragung der Impulsgruppe (/ würde nur vier Sendetaktimpulse S erfordern: es müssen jedoch wie bei dem bekannten Verfahren nach F i g. I sechs Impulse je Schrittlänge übertragen werden. Es läßt sich jedoch /'.eigen, daß es Bereiche der zulässigen Rastverzerrung gibt, in denen das erfindungsgemäße Verfahren nur halb so viele Impulse benötigt wie das bekannte Verfahren. Während der Dauer s„ bzw. s„ einer binär codierten Impulsgruppe werden n (bekanntes Verfahren) b/w. m Impulse übertragen. Während der längeren Schrittdauer s werden dann H_n = η /~ bzw. b„ — m ■ -^s Impulse

übertragen. Dabei gilt, daß

Es gelten die Verhältnisse ^s" --- ,fund _s'" - _Λ'

Daraus ergeben sich die während der Schrittdauer
übertragenen Impulse:

h. =■

und b_m =

Sm - T .

ein Sprung in den Kurven />„, b/w. />„. Dem Diagramm ist zu entnehmen, daß der Wert von h„ (bekanntes Verfahren) gleich dem Wert b_m ist. wenn die Beziehung H-I= .'?! gilt. Ist dagegen n = in. so ist h„. d. h. die erforderliche Ubertragungskanalkapazität. doppelt so groß wie h„. Diese Bereiche, in denen das erfindungsgemäße Verfahren nur halb so viele Impulse benötigt wie das bekannte Verfahren, liegen, wie sich aus dem Diagramm ergibt, zwischen 25 und I6²',. 8' , und 6¹V ' ¹ V ¹ ,₄"o usw.

g g

3'/e und 2¹ ₂. V 4 und I¹

15

größer als I und

b„ größer als η bzw. h_m größer als m ist. Der Schrittdauer s entspricht die Rastverzerrung Λ = . der

Dauer s„ bzw. s_m dagegen die Rastverzerrung
] I

_n . j» 2 ^{7W Λ}·" "" ,„ · 2'" '

25

30

Diese Beziehungen sind in dem Diagramm in F i g. 5 dargestellt. Auf der Ordinate ist die Größe h, auf der Abszisse die Rastverzerrung f> jeweils in logarithmischem Maßstab aufgetragen.

Es sei eine bestimmte Zahl m gegeben. Wird nun die Rastverzerrung Λ vergrößert, indem die Schrittdauer s verkleinert wird, so nähert sich die Schrittdauer dem Wert s_m die Rastverzerrung dem Wert H_n, und die Anzahl b_m der je Schrittdauer s übertragenen Impulse dem Wert m, der nicht unterschritten werden kann. Ist s = s_m, so ist auch Λ = d„ und b_m = m. Wird die Schrittdauer s weiter verkleinert, so muß die Zahl m um 1 verkleinert werden, da die binär codierte Impulsgruppe nicht langer sein darf als die Schrittdauer s. Die Anzahl der zeitbestimmenden Impulse nimmt also um 1 ab. Daher muß die Anzahl der je Schrittdauer auszusendenden Sendetaktimpulse S und damit auch der Wert von b_m verdoppelt werden. Bei den Werten A = /)_m bzw. fi = <)„ ergibt sich also jeweils eine Änderung der Werte m bzw. η um 1 und Ein Beispiel für λ = V ,% [s ^= KO ti zeigen l· ι g. ^ und 4. In F i g ) ist nochmals das bekannte Verfahren mit μ - 5 und h_n = 10 dargestellt. Die Bits ν. ι. : sind die zeitbestimmenden Impulse, das Bit P ist das Polaritätsbit. Das daraus abgeleitete Verfahren nach der Erfindung mit m 5 und b_m — 5 zeigt F i g. 4. Das Bit 11 ist der vierte zeitbestimmende Impuls.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum übertragen einer Vielzahl von binär codierten, aus mehreren Nachrichtenkanälen stimmenden Nachrichten über einen gemeinsamen transparenten Kanal nach dem Zeitmultiplexpnnzip, bei dem auch das kürzeste C'odeelement einer Nachricht mehrmals durch den Sendetakt abgetastet wird und bei jeder Modulationszustandsänderung eine Meldung in Form einer binär codierten Impulsgruppe mit einer Angabe darüber ausgesendet wird, wann — gerechnet vom letzten Sendetaktimpuls vor der Änderung — die Modulationszustandsänderung stattgefunden hat, wobei die Aussendung der Meldung gleichzeitig mit dem auf die Modulationszustandsänderung im jeweiligen Nachrichtenkanal folgenden Sendetaktimpuls beginnt, und bei dem ferner mehrere Sendetaktimpulse für die übertragung der binär codierten Impulsgruppe zusammengefaßt verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der binär codierten Impulsgruppe zur Angabe des Zeitpunktes der Modulationszustandsänderung ein Startschritt vorangestellt wird, der die jeweils nach der Modulationszustandsänderung in der zu übertragenden Nachricht herrschende Polarität aufweist, und daß nach der genannten Impulsgruppe bis zur nächsten Modulationszustandsänderung die herrschende Polarität übertragen wird, falls die nächste Modulationszustandsänderung nicht im künrestmöglichen Abstand folgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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