DE2055356B2

DE2055356B2 - Rastersynchronisierschaltung fuer digitale kommunikationssysteme

Info

Publication number: DE2055356B2
Application number: DE19702055356
Authority: DE
Priority date: 1969-11-27
Filing date: 1970-11-11
Publication date: 1973-03-15
Also published as: GB1320742A; JPS5012856B1; DE2055356C3; DE2055356A1; US3699261A

Description

F i g. 4 ein Impulsdiagramm zur Darstellung der Arbeitsweise der Schaltung von F i g. 3 zeigt.

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

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen bisher üblichen Rastersynchronisierschaltung, die mit einem Rastersynchronisiermuster aus einer Vielzahl von Bits arbeitet. Gemäß den F i g. 1 und 2 wird ein empfangener Impulszug an eine Eingangsklemme 1 angelegt und darauf einer Schaltung 8 zum Aufnehmen bzw. Abtasten des Synchronisiersignalmusters zugeleitet, welche beispielsweise ein Schieberegister und eine UND-Schaltung umfaßt, so daß ein Synchronisiermustersignalimpuls b von merklicher Impulshöhe an der Ausgangsklemme nur dann erzeugt wird, wenn die Schaltung die Iiapulse des vorbestimmten Synchronisiermusters empfängt. Die Taktimpose a (/",, T.,, 7.,, . ..), welche durch eine Taktimpulsquelle 2 erzeugt werden, werden über ein normalerweise offenes Austastgatter 3 einer Zeitsteuerimpulse erzeugenden Schaltung 4 zugeleitet. Diese Schaltung 4 ist aus Zählern usw. zusammengesetzt und wird in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal / 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 Waveforms«, von Jacob Millmann und Herbert Taub, veröffentlicht durch die McGraw-Hill Book Company im Jahre 1965, beschrieben ist. Eine Schaltung 5 zur Rastersynchronisierimpulserzeugiing empfängt die Zeitsteuerimpulszüge von der Schaltung 4, wodurch nur ein vorläufiger Synchronisierimpuls c in jedei' Rasterperiode erzeugt wird. Die Schaltung 5 kann, wie in Kapitel 9 der obengenannten Veröffentlichung beschrieben, 4" aus UND-Gattern gebildet sein. Im allgemeinen bestimmt sich die zeitliche Position de? vorläufigen Synchronisierimpulses c nach dem ursprünglichen Zustand der empfangsseitigen Schaltung. Diese zeitliche Position k^inzidiert nicht immer mit der zeitliehen 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 Schaltungsschleife bewirkt, die das Austastgatter 3, die Schaltung 4 für die Zeitsteuerimpulserzeugung und die Schaltung 5 für die Rastersynchronisierimpulserzeugung umfaßt. Die Schaltungsschleife umfaßt ferner ein Vorgatter 6 zum Unterdrücken des Synchronisierimpulses c, wenn der Impuls d erzeugt wird. Außerdem weist die Leitungsschleife eine Verzögerungsschaltung 7 zum Verzögern des Ausgangssignals d des Vorgatters 6 auf. Das Austastgatter 3 unterdrückt oder sperrt die Taktimpulse jedesmal dann, wenn ein verzögerter Synchronisierimpuls e am Ausgang der Verzögerungsschaltung 7 auftritt.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Impulsschema tritt die richtige Position des Synchronisierimpulses des Empfangsimpulszuges zum Zeitpunkt T₁. auf, und der Vorsynchronisierimpuls c wird zum Zeitpunkt T._t erzeugt. An diesem Zeitpunkt des Taktimpulses T,, wird kein Impuls b von der Synchronisiersignalmusteraufnahmeschaltung 8 erzeugt. Das Ergebnis davon ist, daß der Vorsynchronisierimpuls c das Vorgatter 6 passiert (Wellenform d) und über die Verzögerungsschaltung 7 das Austastgatter 3 (Wellenform e) erreicht, wodurch der nächste Taktimpuls T₄ unterdrückt oder ausgetastet wird. Bei diesem Zustand unterbrechen die Schaltung 4 für die Zeitsteuerimpulserzeugung und die Schaltung 5 für die Rastersynchronisiererzeugung ihren Betrieb nur während eines Taktintervalles, so daß der Synchronisierimpuls im 1 -Zustand bleibt. Da kein Impuls b zum Zeitpunkt T₄ erzeugt wird, wird der nachfolgende Taktimpuls T₅ unterdrückt oder ausgetastet. Ein zum Zeitpunkt T₅ erzeugter Impuls b sperrt das Vorgatter 6. Als Folge davon wird die Sperrung des Austastgatters 6 zum Zeitpunkt 7_e freigeben. Der Taktimpuls 1 _B erreicht demgemäß die Schaltung 4 zur Zeitsteuerimpulserzeugung und stellt diese Schaltung 4 entsprechend weiter. Nach dem Zeitpunkt T₀ wird so lange kein Aufnahmeimpuls b erzeugt, bis die nächsten Impulse des Synchronisiersignalmusters in dem empfangenen Impulszug erscheinen. Auf diese Weise wird die Position des auf der F.mpfangsseite erzeugten Synchronisierinipulses c in Koinzidenz mit derjenigen des Synchronisiersignalimpulses gebracht. Mit anderen Worten wird somit eine korrekte Rastersynchronisierung erreicht, um genau synchronisierte Zeitsteuerimpuls/üge an den Ausgangsklemmen 9 zu erzeugen.

Bei dieser Schaltung ist das Sperren oder Austasten des Austastgatters 3 von wesentlicher Bedeutung. Damit dieser Vorgang richtig aufrechterhalten wird, muß dasjenige Zeitintervall, in welchem der aufeinanderfolgende Vorgang in der Leitungsschleife vollendet wird, kleiner als 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 Synchronisierinipulses e an das Austastgatter 3. Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltung wurde dabei angenommen, daß die Laufzeit in jeder Einzelschaltung gleich Null ist und daß die Verzögerungsschaltung 7 eine Verzögerungszeit von etwa drei Viertel eines Taktintervalles erzeugt. In der Praxis 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 F i g. 3 und 4 hat die darin gezeigte Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die bekannte Schaltung, wobei in gleicher Weise ein empfangener Impulszug an eine Eingangsklemme 101 angelegt wird, ein Synchronisiersignalmusteraufnahmeimpuls h durch eine Synchronisiersignalmusteraufnahmeschaltung 108 erzeugt wird, durch eine Taktimpulsquelle 102 erzeugte Taktimpulse an einem Austastgatter 103 angelegt werden, dessen Auatast- 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 Vorsynchronisierimpuls / durch eine Schaltung 105 zur Synchronisierimpulserzeugung erzeugt und derSynchronisiersignalmusterimpuls h sowie der Vorsynchronisierimpuls / an eine Rastersvnchronisierschaltung angelegt wer-

den. Auf Grund der von Natur aus bestehenden ausgetastet, daß die Erzeugung des nächsten Syn-

Laufzcitverzögerung erzeugt das Vorgatter 106 den chronisierimpulstis i sich in Synchronismus mit der

Diskoinzidenzimpuls / bei einer ersten Verzögerungs- Erzeugung des nächsten Synchronisiersignalmuster-

zeit D₁ nach der Erzeugung des Impulses /. Diese aufnahmeimpulscs /i befindet.

Rastersynchronisierschaltung umfaßt eine Flip-Flop- 5 Nebenbei bemerkt, wird die erste Verzögerungs-Schaltung 110, die durch den Diskoinzidenzimpuls/ schaltung 107 dazu verwendet, die Vorder-und Rückgeschaltet wird, um nach einer Verzögerungszeit D₂ flanke des erzeugten Austastimpulses 1 außer Koinziein Ausgangssignal k für die Erstverzögerungsschal- denz mit den sntsprechenden Flanken der Takttung 107 zu erzeugen. Die Rastersynchronisierschal- impulse g zu bringen, und es kann daher auf diese tung umfaßt ferner eine zweite Verzögerungsschal- io Schaltung verzichtet werden, falls die Verzögerungstung 111, die zwischen der Ausgangsklemme Zeitspanne D₁ -\- D₂ oder D₃ ziemlich unterschiedder Synchronisiersignalmusteraufnahmeschaltungl08 lieh von dem Taktintervall oder einem ganzzahligen und der Rückstellklemme der Flip-Flop-Schaltung Vielfachen davon ist.

110 eingeschaltet ist, um diese Schaltung 110 nach Es wird somit jetzt klar, daß die immer auftre-

der Erzeugung des Impulses nach Verstreichen einer 15 tende Laufzeitverzögerung der Schaltungsschleife

dritten Verzögerungszeit D₃ zurückzustellen, die nicht direkt mil dem Synchronisiervorgang in Bezie-

im wesentlichen gleich den Verzögerungszeiten hung steht. Ferner sollte die Größe der Laufzeit-

D₁+ D., ist. verzögerung der Schaltungsschleife lediglich ein

Bei der Schaltung gemäß den F i g. 3 und 4 wird Wert sein, mit dem der Synchronismus zum Zeitpunkt

angenommen, daß die richtige Synchronisierposition so des Auftretens des nächsten Synchronisiersignal-

zum Zeitpunkt T. besteht und daß der Vorsynchro- musters in dem empfangenen Impulszug wiederher-

nisierimpuls / zum Zeitpunkt T₃ erzeugt wird. Der gestellt wird und der nicht kleiner als ein Taktzeit-

Vorsynchronisierimpuls /' schaltet die Flip-Flop- interval! zu sein braucht. Ferner ist es möglich, die

Schaltung 110 über das Vorgatter 106 zu einem Zeit- erforderliche Anzahl von Taktimpulsen g bei irgend-

punkt D₁ -I- D., nach der Erzeugung des Impulses i. »5 einem Zeitintervall während eines Rasters auszu-

Der Sigualrnustcraufnahmeimpuls It, der zum Zeit- tasten, das im allgemeinen mehr als einige hundert

punkt T₅ erzeugt wird, stellt die Flip-Flop-Schaltung Bits umfaßt. Auf Gmnd der Laufzeitverzögerungen

110 bei einer Zeit D₃ nach dem Zeitpunkt T₅ zurück. in den Lcituniisführungen und anderer Verzögerun-

Die Breite des Ausgangssignals A: der Flip-Flop- gen kann gegebenenfalls die in F i g. 4 gezeigte

Schaltung 110 ist gleich einem ganzen Vielfachen des 30 Phasenbeziehung notwendigerweise nicht eingehalten

Taklimpulsintervalls, das ist gleich der zeitlichen werden. Es sei jedoch bemerkt, daß, da die verschie-

Differenz zwischen der Erzeugung des Vorsynchro- denartigsten, in dem vorliegenden System erzeugten

nisierimpulses i und der Erzeugung des Impulses It. Impulse mit den Taktimpulsen synchronisiert wer-

Daher werden so viele an die Schaltung 104 zur den, die Erfindung unabhängig von der Phasenbezic-

Zeitsteuerimpulserzeugung anzulegende Taktimpulse g 35 hung Anwendung finden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

der Empfängerseite ein Diskoinzidenzimpuls erzeugt

Patentanspruch: wird, wenn eine Koinzidenz zwischen dem Synchro-

nisiersignalmusterimpuls, der erzeugt wird, wenn das

Rastersynchronisierschaltung für digitale Korn- in dem empfangenen Impulszug enthaltene Synchromunikationssysteme mit einer Einrichtung zum 5 nisiersignalmuster aufgenommen bzw. abgetastet Erzeugen eines Synchronisievsignaimusterimpul- worden ist, und dem Synchronisierimpuls, der durch ses, wenn mindestens ein Impuls eines vorbe- Verwendung von von einer Zeitsteuerschaltung abgestimmten Synchronisiersignalmusters in dem emp- gebene: Zeitsteuerimpulsen erzeugt wird, fehlt, wofangenen digitalen Impulszug erscheint, einer auf bei dio der Zeitsteuerschaltung zuzuführenden Taktdie Taktimpulse ansprechenden Einrichtung zum io impulse durch den Oiskoinzidenzimpuls unterbunden Erzeugen eines Rastersynchronisierimpulses in oder ausgetastet werden.

jeder Rasterperiode, einer Einrichtung zum Er- Diese Synchronisierschaltung wird nicht richtig

zeugen eines Diskoinzidenzimpulses dann, wenn betriebe", wenn nicht das Verzögerungszeitintervall der Synchronisierimpuls sich mit dem Synchro- zwischen der Anlegung eine" Taktimpulses und der nisiersignalmusterimpuls nicht in Koinzideiiz be- 15 Erzeugung des Diskcünzidenzimpulses kleiner als ein findet, unu einer Austasteinrichtung zum Aus- Taktintervall ist. In der Praxis ist es jedoch oft der tasten oder Sperren einer entsprechenden Anzahl Fall, daß die Verzögerungs- oder Laufzeit der Schalvon Taktimpulsen, gekennzeichnet durch tungsschleifc mit dem Anwachsen tier Taktfrequenz eine der Austasteinrichtung zugeordnete erste des digitalen Kommunikationssystems relativ aa-Einrichtung (110) zum Erzeugen eines Ausgangs- 20 steigt. Dies ist der Grund, warum eine konventionelle impulses (A.) von einer Breite, mit der die erfor- Synchronisierschaltung nicht immer zum Einsatz bei derliche \nzahl der Taktin.pulse austastbar ist, digitalen Kommunikationssystemen geeignet ist.
einer zweiten Einrichtung (Schaltungsvveg mit Aus der deutschen Auslegeschrift 1 277 912 ist fer-

Gatter 106) zum Zuführen des Diskoinzidenz- ner ein Synjhronisierungsverfahren bekannt, bei dem impulses zu der ersten Einrichtung (110) und 25 die Taktimpulse während jeder zweiten Abtastperiode einer dritten Finrichlung (111) zum Zuführen des um ein Bit verschoben werden, bis die synchrone Synchronisiersignalmusierimpulses zu der ersten Zuordnung der empfangenen Impulse zum Pulsrah-Einrichtupg, wobei die L.eite des Ausgangs- men erreicht wird. Bei diesem Verfahren muß der impulses (k) du'ch die zeitliche Differenz zwi- Rückgewinnungszeitraum daher entsprechend länge.· sehen dem Diskoinzidenzirr.j. als und dem Syn- 3° sein als bei dem vorstehend als bekannt Vorausgesetz ehmnisiersignalmusterimpuls bestimmt ist. ten Verfahren nach der USA.-Patentschrift 3 065 ?.02

bzw. bei der unten als bekannt beschriebenen Rastersynchronisierschaltung nach F i g. 1 und 2.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

35 Rastersynchronisierschaltung zu schaffen, bei der die Schwierigkeiten, die sich bezüglich der Laufzeit ergeben, praktisch ausgeschaltet sind.

Bei den bisher bekannten Schaltungen wurde

Die Erfindung betrifft eine Rastersynchronisier- immer ein gemeinsamer Schaltungsweg verwendet, schaltung für digitale Kommunikationssysteme, wie 40 um die Taktimpulsunterdrückung einzuleiten oder ein PCM-Kommunikationssystem, wobei die Syn- aufzuheben. Erfindungsgemäß wird jedoch dieser chronisierschaltung bei hohen Taktfrequenzen arbei- Schallungsweg in zwei Wege aufgeteilt. Ferner wird ten kann. die Zeitdifferenz zwischen dem Synchronisiersignal-

Bei digitalen Kommunikationssystemen, insbeson- musterimpuls und dem Synchronisierimpuls, die auf dere bei dem PCM-Kommunikationssystem, wird das 45 der Empfängerseite erzeugt werden, direkt gemessen, zu übertragende digitale Signal per Wort oder Raster um die Erzeugung des nächsten Zeitsteuerimpulses in Multiplexschaltung gesendet. Daher ist eine Raster- um einen der Zeitdifferenz oder dem Zeitunterschied synchronisiereinrichtung notwendig, wodurch die entsprechenden Wert zeitlich zu verschieben. Durch Wortfolge auf der Empfängerseite genau und richtig Anwendung dieses Prinzips wird die Laufzeit ein identifiziert werden kann. Gewöhnlich wird ein vor- 50 Faktor von sekundärer Wichtigkeit. Mit der Erfinbestimmtes besonderes Signalmuster, welches das dung ist es somit möglich, eine Rastersynchronisierdigitale Signal nicht annimmt, auf der Senderseite an schaltung mit rascher Wiedergewinnungszeit für die einer besonderen Position in jedem Raster eingefügt. Synchronisation zu schaffen, so daß diese Schaltung Auf der Empfängerseite wird das spezifische Signal- auch für digitale Kommunikationssysteme mit hohen muster, um die Zeitsteuerschaltung in Synchronisation 55 Taktfrequenzen anwendbar ist, bei denen die Laufzu bringen, aufgenommen bzw. abgetastet, wodurch zeit der Schaltung nicht mehr vernachlässigbar isv. die Rastersynchronisierung bewirkt wird. Zwei Typen Der Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltung ist insvon Synchronisiermustern sind bekannt. Der eine besondere in den Fällen zweckmäßig, in denen ein Typus besteht darin, in jedem Raster ein Bit zu vcr- Synchronisiersignalmuster aus einer Vielzahl von Bits wenden, während der andere Typus darin besteht, 60 Verwendung findet.

eine Reihe von mehreren Bits in jedem Raster zu Die Erfindung wird im folgenden an Hand sche-

verwenden. Der letztere Typus ist durch seine rasche matischer Zeichnungen noch näher erläutert.
Rückgewinnungszeit für die Synchronisation gekenn- F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bisher üb-

zeichnet. liehen Rastersynchronisierschaltung;

Ein Ausführungsbeispiel einer F astersynchronisier- 65 Fig. 2 zeigt ein Impulsdiagramm zur Darstellung schaltung ist in der USA.-Patentschrift 3 065 302 von der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung; ΙΠ s as hi Kaneko beschrieben worden. Kurz Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Rastergesagt wird diese Schaltung so betrieben, daß auf synchronisierschaltung gemäß der Erfindung, während