DE2055356A1

DE2055356A1 - Rastersynchronisierschaltung fur di gitale Kommunikationssysteme

Info

Publication number: DE2055356A1
Application number: DE19702055356
Authority: DE
Inventors: Atsushi Tokio M Tomozawa
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1969-11-27
Filing date: 1970-11-11
Publication date: 1971-06-09
Also published as: JPS5012856B1; DE2055356C3; US3699261A; GB1320742A; DE2055356B2

Description

Anmelder; Stuttgart, den 10.11.1970

P 230>

Nippon Electric Company, Limited 7-15, Shiba Gochome Minato-ku Tokio / Japan

Vertreter:

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Kax Bunke

7000 Stuttgart lessingstr. 9

RastersynchronlBierschaltung für digitale Kommunikations-

eysteme

Die Erfindung betrifft eine Rastersynchronisierschaltung für digitale Kommunikationssysteme, wie ein PCII-Komnunikationsaystem, wobei die SynchronisierBchaltung bei hohen Taktfrequenzen arbeiten kann.

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Bei digitalen Kommunikationssystemen, insbesondere bei den PCM-Komirtunikationssystem, wird das zu übertragende digitale Signal per Wort oder Raster in Multiplexschaltung gesendet. Daher ist eine Raatersynchronisiereinrichtung notwendig, wodurch die Wortfolge auf der Empfängerseite genau und richtig identifiziert werden kann. Gewöhnlich wird ein vorbestimmtes besonderes Signalmuster, welches daa digitale Signal nicht annimmt, auf der Senderseite an einer besonderen Position in jedem Raster eingefügt. Auf der Empfängerseite wird das spezifische Signalmuster, um die Zeitsteuerschaltung in Synchronisation zu bringen,aufgenommen bzw. abgetastet, wodurch die Rastersynchronisierung bewirkt wird. Zwei Typen von SynchroniBiermustern sind bekannt. Der eine Typus besteht darin, in jedem Raster eine*!' Bit zu verwenden, während der andere Typus darin besteht, eine Reihe von mehreren Bits in jedem Raster zu verwenden. Der letztere Typus ist durch seine rasche Rückgewinnungszeit für die Synchronisation gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel einer Rastersynchronisierschaltung ist in der US-Patentschrift 3 065 302 von Hisashi Kaneko beschrieben worden. Kurz gesagt wird diese Schaltung so betrieben, daß auf der Empfängerseite ein Diskoinzidenzimpuls erzeugt wird, wenn eine Koinzidenz zwischen dem Syn« chronisiersignalmusterimpuls, der erzeugt wird, wenn das in dem empfangenen Impulszug enthaltene Synchroniaiersignal

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muster aufgenommen bzw. abgetastet worden ist, und dem Synchronisierimpuls, der durch Verwendung von von einer Zeitsteuerschaltung abgegebenen Zeitsteuerimpulsen erzeugt wird, fehlt, wobei die der Zeitsteuerschaltung zuzuführenden Taktimpuls e durch den Diskoinzidenzimpuls unterbunden oder ausgetastet werden.

Diese Synchronisierschaltung wird nicht richtig betrieben, wenn nicht das Verzögerungszeitintervall zwischen der Anlegung eines Taktimpulses und der Erzeugung des Diskoinzidenzimpuls es kleiner als ein Taktintervall ist. In der Praxis ist es jedoch oft der Fall, daß die Verzögerungs- oder Laufzeit der Schaltungsschleife mit dem Anwachsen der Taktfrequenz des digitalen Kommunikationssystems relativ ansteigt. Dies ist der Grund, warum eine konventionelle Synchronisierschaltung nicht immer zum Einsatz bei digitalen Kommunikationssystemen geeignet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Eastersynchronisierschaltung zu schaffen, bei der die Schwierigkeiten, die sich bezüglich der Laufzeit ergeben, praktisch ausgeschaltet sind.

Bei den bisher bekannten Schaltungen wurde immer ein gemeinsamer Schaltungsweg verwendet, um die Taktimpulsunterdrückung einzuleiten oder aufzuheben. Erfindungsg°mäß wird ;]edoch diessr

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Schaltungsweg in zwei Wege aufgeteilt. Ferner wird die Zeitdifferenz zwischen dem Synchronisiersignalmusterimpuls und dem Synchronisierimpuls, die auf der Empfängerseite erzeugt werden, direkt gemessen, um die Erzeugung des nächsten Zeitsteuerimpulses um einen der Zeitdifferenz oder dem Zeitunterschied entsprechenden Wert zeitlich zu verschieben. Durch Anwendung dieses Prinzips wird die Laufzeit ein Faktor von sekundärer Wichtigkeit. Mit der Erfindung ist es somit möglich, eine Rastersynchronisierechaltung mit rascher Wiedergewinnungszeit für die Synchronisation zu schaffen, so daß diese Schaltung auch für digitale Kommunikationssysteme mit hohen Taktfrequenzen anwendbar ist, bei denen die Laufzeit der Schaltung nicht mehr vernachlässigbar ist. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltung ist insbesondere in den Fällen zweckmäßig, in denen ein Synchronisiersignalmuster aus einer Vielzahl von Bits Verwendung findet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schenEtischer Zeichnungen noch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bisher üblichen Rastprsynchronisierschaltung,

Fig. 2 zeigt ein Impulsdiagramm zur Darstellung der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung,

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Pig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Rastersynchronisierschaltung gemäß der E_rfindung, während

Pig. 4 ein Impulsdiagramm zur Darstellung der Arbeitsweise der Schaltung von Pig. 3 zeigt.

Um die erfindungsgemäßen Merkmale "besser hervorzuheben, wird zuerst eine übliche Rastersynchronisierschaltung im Zusammenhang mit ihrer begrenzten Rastersynchronisierfunktionsweise beschrieben.

Pig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen bisher üblichen Rastersynchronisierschaltung, die mit einem Rastersynchronisiermuster aus einer Vielzahl von Bits arbeitet. Gemäß den Pig. 1 und 2 wird ein empfangener Impulszug an eine Eingangskiemme 1 angelegt und darauf einer Schaltung 8 zum Aufnehmen bzw. Abtasten des Synchronisiersignalmusters zugeleitet, welche beispielsweise ein Schiebe-register und eine UND-Schaltung umfaßt, so daß ein Synchronisiermusteroignalimpula b von merklicher Impulshöhe an der Ausgangsklemme nur dann erzeugt wird, wenn die Schaltung die Impulse des vorbestimmten Synchronisiermuoters empfängt. Die Taktimpulee a (T₁, T₂, T^ »· . .), welche durch eine Taktimpulsquelle 2 erzeugt werden, werden über ein normalerweise offenes Austaöbgatter 3 einer Zeitsteuerimpulse erzeugenden Schaltung 4 zugeleitet. Diese Schaltung 4 ist aus Zählern

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usw. zusammengesetzt und wird in Abhängigkeit von dem Äusgangssignal f des Austastgatters 3 weitergestellt, um verschiedene Zeitsteuerimpulszüge an den Ausgangsklemmen 9 zu erzeugen, die die gleiche Periode wie die Rasterperiode besitzen. Diese Schaltung 4 kann ein Zählwerk sein, wie-es im Kapitel 18 von "Pulse, Digital and Switching Waveform" von Jacob Millman und Herbert Taub, veröffentlicht durch die McGraw-Hill Book Company im Jahre 1965» beschrieben ist. Eine Schaltung 5 zur Rastersynchronisierimpulserzeugung empfängt die Zeltsteuerimpulssüge von der Schaltung 4» wodurch nur ein vorläufiger Synchronisierimpuls c in jeder Rasterperiode erzeugt wird. Die Schaltung 5 kann wie in Kapitel 9 der oben genannten Veröffentlichung beschrieben aus UND-Gattern gebildet sein. Im allgemeinen bestimmt sich die zeitliche Position des vorläufigen Synchronisierimpulses c nach dem urpsrünglichen Zustand der empfangsseitigen Schaltung. Diese zeitliche Position koinzidiert nicht immer mit der zeitlichen Position des Synchronisiermusters des empfangenen Impulszuges. Aus diesem Grunde wird eine Synchronisierung benötigt, um die beiden zeitlichen Positionen in Koinzidenz zu bringen. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung wird der Synchronisierungsvorgang durch eine Schaltungaschleife bewirkt, die das Austaatgatter 3, die Schaltung 4 für die Zeitsteuerimpulserzeugun,^: und die Schaltung für die Rastersynchroniaierimpulserzeugung umfaßt. Die Schaltunganchleife umfaßt ferner ein Vorgntter 6 zum Untei·-

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drücken des Synchronisierimpulses c, wenn der Impuls d erzeugt wird. Außerdem weist die Leitungsschleife eine Verzögerungsschaltung 7 zum Verzögern des Ausgangssignales d des Vorgatters 6 auf. Das Austastgatter 3 unterdrückt oder sperrt die Taktimpulse jedesmal dann, wenn ein verzögerter Synchronisierimpuls e am Ausgang der Verzögerungsüchaltur.e, auftritt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Impulsschema tritt die richtige Position des Synchronisierimpulses des Empfangsimpulszuges zum Zeitpunkt T₁- auf, und der Vorsynchronisierimpuls c wird zum Zeitpunkt T, erzeugt. An diesem Zeitpunkt des Taktimpulses T, wird kein Impuls b von der Synchronisiersignalmuäteraufnahmeschaltung 8 erzeugt. Das Ergebnis davon ist, daß der Vorsynchronisierimpuls c das Vorgatter 6 passiert (Wellenform d) und über die Verzögerung^schaltung 7 das Austastgatter 3 (Wellenform e) erreicht, wodurch der nächste Taktimpuls T. unterdrückt oder ausgetastet wird. Bei diesem Zustand unterbrechen die Schaltung 4 für die Zeitsteueriinpulserzeugung und die Schaltung 5 für die Rastersynchronisiererzeugung ihren Betrieb nur während eines Taktintervalles, so daß der Synchronisierirpuls im 1-Zustnnd bleibt. Da kein Impuls b zum Zeitpunkt T. erzeugt wird, wird der nachfolgende Taktimpuls Tc unterdrückt oder ausgetastet. Ein zum Zeitpunkt Tc erzeugter Impuls b sperrt das Vorgatter 6. Als Folge davon wird die Sperrung des Austastgatters 6

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zum Zeitpunkt Tg freigegeben. Der Ta/stiinpuls Tg erreicht demgemäß die Schaltung 4 zur Zeitsteuerimpulserzeugung und stellt diese Schaltung 4 entsprechend weiter. Nach dem Zeitpunkt Tg wird solange kein Aufnahmeimpuls b erzeugt, bis die nächsten Impulse des Synchronisiersignalmusters in dem empfangenen Impulszug erscheinen. Auf diese Weise wird die Position des auf der Empfangsseite erzeugten Synchronisierimpuls c in Koinzidenz mit derjenigen des Synchroniaiersignalimpulses gebracht. Mit anderen Worten wird somit ein korrekte Rastersynchronisierung erreicht, um genau synchronisierte Zeitsteuerimpulszüge an den Auegangsklemmen 9 zu erzeugen.

Bei dieser Schaltung ist das Sperren oder Austasten des Austastgatters 3 von wesentlicher Bedeutung. Damit dieser Vorgang richtig aufrechterhalten wird, muß derjenige Zeitintervall, in welchem der aufeinanderfolgende Vorgang in der Leitungsschleife vollendet wird, kleiner ale ein Taktintervall sein. Ein solcher aufeinanderfolgender Vorgang beginnt dabei von der Anlegung eines Taktimpulses an das Austastgatter 3 und endet mit der Anlegung des verzögerten Synchronisierimpulses β an das Austastgatter 3. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung wurde dabei angenommen, dafl die Laufzeit in jeder Einzelschaltung gleich Null ist und daß die Verzögerungsschaltung 7 eine Verzögerungszeit von etwa (irei Viertel eines Taktintervalles erzeugt. In der Praxis

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jedoch ist eine Laufzeitverzögerung in jeder Einzelschaltung unvermeidlich, und daher sollte die Rastersynchronisierschaltung im voraus mit einer solchen Verzögerungszeit entworfen werden.

Unter Bezugnahme auf die Pig. 3 und 4 hat die darin gezeigte Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die bekannte Schaltung, wobei in gleicher V/eiee ein empfangener Impulszug an eine Eingangskiemme 101 angelegt wird, ein Synchronisiersignalmusteraufnahmeimpuls h durch eine Synchronisiere ignalmusterauf nahmeschal tung 108 erzeugt wird, durch eine Taktimpulsquelle 102 erzeugte Taktimpulse an einem Austastgatter 103 angelegt werden, dessen Au3tast- oder Sperreingang 1 von einer Verzögerungsschaltung 107 gespeist wird, und ferner die Ausgangsimpulse m einer Schaltung 104 zur Zeitsteuerimpulserzeugung zugeleitet werden, welche die Zeitsteuerimpulszüge Ausgangsklemmen 109 zuleitet, und wobei außerdem ein Voraynchronisierimpuls i durch eine Schaltung 105 zur SynchronieierimpulBerzeugung erzeugt und der Synchronisiersignalmusterimpuls h sowie der Vorsynchronislerimpuls i an eine Hastersynchronisierschaltung angelegt werden. Aufgrund der von Natur aus bestehenden laufzeitveraögerung erzeugt dae Vorgatter 106 den Diskoinzidenzimpuls j bei einer ersten Vgrzögerungszeit O₁ nach der Erzeugung den Impulses^. Diese Rftstersynchronisierochaltung umfaßt eine Plip-Plop-Schaltung 110, die durch

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den DiskoinzidenzimpülB j geschaltet wird, tun nach einer Verzögerungszeit Dp ein Ausgangssignal k für die Erstfrerzögerungsschaltung 107 zu erzeugen. Die Rastersynchronisierschaltung umfaßt ferner eine zweite Verzögerungsschaltung 111, die zwischen der Ausgangskleinme der Synchroni-Biersignalnusteraufnahmeschaltung 108 und der Rucksteilklemme der Flip-Flop-Schaltung 110 eingeschaltet ist, um diese Schaltung 110 nach der Erzeug-ung des Impulses h nach Verstreichen einer dritten Verzögerungszeit D, zurückzustellen, die im wesentlichen gleich den Verzögerungszeiten D₁ + Dp ist.

Bei der Schaltung gemäß den Fig. 3 und 4 wird angenommen, daß die richtige Synchronisierposition zum Zeitpunkt T,-besteht, und daß der Vorsynchronisierinpuls i zum Zeitpunkt T, erzeugt wird. Der VorSynchronisierimpuls i schaltet die Flip-Flop-Schaltung 110 über daa Vorgatter 106 zu einem Zeitpunkt D^ + D« nach der Erzeugung des Impulses Der Signalmusteraufnahmeimpuls h, der zum Zeitpunkt Tc erzeugt wird, stellt die Flip-Flop-Schaltung 110 "bei einer Zeit D, nach dem Zeltpunkt Tc zurück. Die Breite des Ausgangssignales k der Flip-Flop-Schaltung 110 ist gleich einem ganzen Vielfachen des TaktimpulsIntervalle, das ist gleich der zeitlichen Differenz zwischen der Erzeugung des Vorsynchronisierimpulses i und der Erzeugung des Itnpul-

an see h. Daher werden soviele'die Schaltung 104 zur Seit-

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Steuerimpulserzeugung anzulegende Taktimpulse g ausgetastet, daß die Erzeugung des nächsten Synchronisierimpulses i sich in Synchronismus mit der Erzeugung des nächsten Synchronisiersignalmusteraufnahmeimpulses h befindet.

Nebenbei bemerkt wird die e.rste Verzögerungsschaltung 107 dazu verwendet, die Vorder- und Rückflanke des erzeugten Austastimpulses 1 außer Koinzidenz mit den entsprechenden Flanken der Taktimpulse g zu bringen, und es kann daher auf diese Schaltung verzichtet werden, falls die Verzögerungszeitspanne D₁ + Dp oder D, ziemlich unterschiedlich von dem Taktintervall oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.

Es wird somit jetzt klar, daß die immer auftretende laufzeitverzögerung der Schaltungsschleife nicht direkt mit dem Synchronisiervorgang in Beziehung steht. Ferner sollte die Größe der ]aifzeitverzögerung der Schaltungsschleife lediglich ein Wert sein, mit dem der Synchronismus zum Zeitpunkt des Auftretens des nächsten Synchronisiersignalmusters in dem empfangenen Impulszug wieder hergestellt wird und der nicht kleiner als ein Taktzeitintervall zu sein braucht. Ferner ist es möglich, die erforderliche Anzahl von Taktimpulsen g bei irgendeinem Zeitintervall während eines Rasters auszutasten, das im allgemeinen mehr als einige Hundert Bits umfaßt. Aufgrund der Laufzeitverzögerungen in

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den Leitungsführungen und anderer Verzögerungen kann gegebenenfalls die in Fig. 4 gezeigte PhasenbeZiehung notwendigerweise nicht eingehalten werden. Es Bei jedoch "bemerkt, daß, da die verschiedenartigsten, in dem vorliegenden System erzeugten Impulse mit den Taktimpulsen synchronisiert werden, die Erfindung unabhängig von der Phasenbeziehung Anwendung finden kann.

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Claims

Patentanspruch

Rastersynchronisierschaltung für digitale Kommunikationssysterae, mit einer Hinrichtung zum Erzeugen eines Synchronisiersignalmus terimpulses, wenn mindestens ein Impuls eines vorbestimmten Synchronisiersignalmusters in dem empfangenen digitalen Impulszug erscheint, einer auf die Taktimpuls e ansprechenden Einrichtung sum Erzeugen eines Rastersynchronisierimpulses in jeder Rasterperiode, einer Einrichtung zum Erzeugen eines Diskoinzidenzimpulses dann, wenn der Synchronesierimpuls sich mit dem Sjtchronisiersignalnusterimpuls nicht in Koinzidenz befindet, und einer Austasteinrichtung zum Austasten oder Sperren einer entsprechenden Anzahl von Taktimpulsen, gekennzeichnet durch eine der Austasteinrichtung zugeordnete erste Einrichtung (110) zum Erzeugen eines Ausgangsimpulses (k) von einer Breite, mit der die erforderliche Anzahl der Taktimpulse 8.U3tastbar ist, einer zweiten Einrichtung (Schalturgs- weg mit Gatter 106) zum Zuführen des Diskoinzidenzimpulses zu der ersten Einrichtung (110), und einer dritten Einrichtung (11) zum Zuführen des Synchronism, ersignalmusterimpul- ees zu der ersten Einrichtung, wobei die Breite des Ausgongs- impulses (k) durch die zeitliche Differenz zwischen dem Diskoinzidenzimpuls und dem Synchroniaiersignalmusterimpulo bestimmt ist.

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