DE2148564B2

DE2148564B2 - System für die Übertragung zweiwertiger Zustände durch mehrfache Abtastung

Info

Publication number: DE2148564B2
Application number: DE19712148564
Authority: DE
Inventors: Hendrik Cornelis Anthony Van Wassenaar Duuren (Niederlande)
Original assignee: Nederlanden Staat
Current assignee: Nederlanden Staat
Priority date: 1970-10-01
Filing date: 1971-09-29
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2110925A5; DE2148564A1; SE372395B; CH552315A; DK141425C; NL7014414A; BE773340A; DK141425B; GB1358308A; NL144113B; DE2148564C3

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Codierung von Zeitpunkt und Richtung eines Übergangs zwischen zwei möglichen Zuständen in einem asynchronen Signal entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Ein System dieser Art ist aus dem Aufsatz »PCM-D4 Channels« aus Western Union Technical Review, VoL 2, Nr. 3,1968, Seiten 94—102 bekannt Bei dem bekannten System wird ein erstes Bit benutzt um anzugeben, daß ein Übergang stattfindet, zwei weitere Bits werden benutzt um den Zeitpunkt des Übergangs anzugeben und ein viertes Bit deutet die Richtung des Übergangs an. Hierbei kann aber ein einziger Fehler in dem ersten Bit zur Nichtbemerkung des Übergangs führen, was eine unzulässige Verzerrung des Übergangs zur Folge hat. Auch kann beispielsweise durch einen Bitschlupf empfangsseitig ein Übergang simuliert werden, der sendeseitig nicht codiert wurde. Solche Fehler können in dem empfangsseitig decodierten asynchronen Signal unzulässige Verzerrungen verursachen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber ein System zur Codierung von Zeitpunkt und Richtung von Übergängen ohne die vorgenannten Nachteile. Die hierzu vorgeschlagene Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten werden nun an Hand einer bevorzugten Ausgestaltung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild für die Sendeseite des Systems,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild für die Empfangsseite des Systems bei Anwendung von 5 Bit-Codewörtern,

Signals in den ersten drei Bits und der Zeitpunkt eines eventuellen Übergangs in einem oder mehreren der folgenden Bits festgelegt wird, wobei das Schieberegister auf der Empfangsseite eine Stelle mehr enthält als das Codewort Bits hat, und wobei die Decodiervorrichtung bezüglich der letzten drei Stellen des Schieberegisters eine Mehrheitsentscheidung »zwei aus drei« über den Zustand des ursprünglichen Signals durchführen kann und den Zeitpunkt einer eventuellen Zustandsänderung aus den Bits feststellen kann, welche in derjenigen Anzahl erster Stellen des Schieberegisters aufgenommen sind, die der Bit-Anzahl des Codewortes minus zwei entspricht.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Codewort fünf Bits enthält, und daß die Codiervorrichtung zur Wiedergabe des Zeitpunktes einer Zustandsänderung zwei Bits gemäß einer festen Regel (Tabelle A) anzeigt und die Decodiervorrichtung an der Empfangsseite gemäß einer festen Regel (Tabelle B) den Zeitpunkt einer Zustandsänderung aus drei Stellen im Schieberegister interpretiert.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Codewort vier Bits enthält, und daß die Codiervorrichtung zur Wiedergabe des Zeitpunktes einer Zustandsänderung ein einziges Bit gemäß einer festen Regel (Tabelle C) anzeigt, und die Decodiervorrichtung an der Empfangsseite gemäß einer festen Regel (Tabelle D) den Zeitpunkt einer Zustandsänderung aus zwei Stellen im Schieberegister interpretiert.

F i g. 3 ein Prinzipschaltbild für die Empfangsseite des Systems bei Anwendung von 4 Bit-Codewörtern,
Fig.4 in Tabellenform mögliche Zustände bei Auftreten einiger Fehler in einer Schaltung gem. F i g. 2, F i g. 5 einen Zeitfolgeplan von Zuständen in der in F i g. 1 gezeigten Schaltung der Sendeseite,

F i g. 6 einen Zeitfolgeplan von Zuständen in der in F i g. 2 gezeigten Schaltung der Empfangsseite.

In F i g. 1 ist ein Ausgang rt eines D-Flip-Flop RTzum Abtasten der zwei Zustände eines Eingangs 5 unter Steuerung einer Reihe von Zeitgeberimpulsen in einen Eingang eines aus 6 Flip-Flops 55, AS, RS, QS, PS und ST vom D-Typ bestehenden Schieberegisters aufgenommen. Dieses Schieberegister kann weiterschreiten auf den Übergang des Zustandes an einem Ausgang at' eines 1 :4-Teilers, bestehend aus den ]-K-Master-SIave-Flip-Flops BTund ATeiner Reihe von Zeitgeberimpulsen, die am Eingang c angeboten werden. Weiter bildet das Flip-Flop RT einen Eingang für die monostabilen Flip-Flops Pi und Pi, wobei Pi durch den Ausgang rt einen Übergang am Eingang s eines Zustandes 0 auf einen Zustand 1 und P2 durch einen Ausgang rt'von RT einen Übergang in umgekehrter Richtung signalisieren kann. Ausgänge ρ Υ und ρ 2' der unterschiedlichen Flip-Flops PX und P2 sind mit Eingängen der Flip-Flops RS, QS und PS verbunden, damit diese simultan in einen der beiden Zustände gebracht werden. Die Ausgänge p\ und ο 2 von Pl bzw. P2 sind mit Eingängen einer Codiervorrichtung verbunden. Vier andere Eingänge der Codiervorrichtung sind mit Ausgängen bt und bi' des Flip-Flop BT und mit Ausgängen at und af'des Flip-Flop Λ Γ verbunden. Die

Codiervorrichtung umfaßt 8 UND-Tore Ki KS

und 4 NOR-Tore Li,..., LA zur Bildung der logischen Funktionen

ό = (bt- ρ2+bt'■ pi)'und

zum Stellen bzw. Zurückstellen des Flip-Flop ßSund zur Bildung der logischen Funktionen

a = (st ■ p2+at' ■ ρ t)'und a' = (at' ■ p2+at ■ pi)'

für eine entsprechende Steuerung des Flip-Flop AS. Durch einen Schalter SW kann ein Ausgang bs des Flip-Flop BS statt über das Flip-Flop AS sofort mit einem Eingang des Flip-Flops RS verbunden werden, so daß AS ausgeschaltet ist

In den Fig.2 und 3 ist in möglichst entsprechender Weise ein Wandler für die Übergänge, wie diese in 5-bis- bzw. 4-bit-Codewörtern festgelegt sind wiedergegeben. Eine eingehende Signalform sr wird in einen Zeitgeberimpulsgenerators CL für Synchronisierung und in einen Eingang eines Schieberegisters, bestehend aus den Flip-Flops BR,..., NR, eingeführt Diese Schieberegister schreitet fort auf die durch Teilung mittels der j-K-Master-Slave-Flip-Flops DTund CTaus einer durch den Generator CL generierten Reihe von Zeitgeberimpulsen el erhaltenen Zustandsänderungen des Ausgangs et des Flip-Flop CT Eine erste logische Schaltung, bestehend aus den NAND-Toren Cl, C2, C3, D i und D 2, kombiniert die Zustände der Ausgänge qr des Flip-Flops QR, pr von PR und nr von NR zum Erhalten einer Entscheidung »2 aus 3« nach den logischen Funktionen

K!

d 1 = <[qr ■ d2 = df.

[qr ■ nr]' ■ [pr ■ nr]')

20 d2. Die Fortschrittimpulse für den Flip-Flop ET werden sofort dem Eingang el von CL entnommen. Die unter sich entgegengesetzten Ausgangszustände et und et' von ET steuern den monostabilen Flip-Flop PZ bzw. P4, die durch die Ausgänge P3' und ρ 4 mit Eingängen der Schieberegistertrigger BR, ..., PR für simultane Stellung oder Rückstellung verbunden sind. Der Ausgang ei ist auch der Ausgang für die umgewandelten Übergänge.

Ein System mit einer Vorrichtung nach K i g. ί an der Sendeseite und einer Vorrichtung nach Fig.2 an der Empfangsseite kann bei mindestens 20facher Abtastung des Zustandes am Eingang s benutzt werden. Der dabei zu benutzende Code, wie in der Codiervorrichtung festgelegt, ist in der Tabelle A wiedergegeben. Die Muster umfassen vier Wiederholungszeiten, die in fester Reihenfolge 0, 1, 2 und 3 numeriert sind. Ein Codewort wird mit pqrab bezeichnet. In der Tabelle A und in den sonstigen Tabellen werden Codewörter in der umgekehrten Reihenfolge barqp geschrieben, und zwar im Zusammenhang mit ihrer Stelle in den Schieberegistern.

Tabelle A

Übergang von 1 auf

b a r H P

Stelle im Übergang
Muster von 0 auf 1

b a r

0 0 0 0 0

10 0 0 0
0 1 0 0 0

11 0 0 0

1 1

0 1

10 111

0 0 111

1 1 1
1 1 1

Für die Beurteilung der für eine Stelle in einem Muster in einem Codewort enthaltenen bits ist eine zweite logische Schaltung vorhanden, die in F i g. 2

durch die Nand-Tore Mi MS, Nt Λ/4, w

Gi G4,Ht,H2 und die UND-Tore Fl, F2 und

F3 zum Kombinieren der Ausgänge br und br' des Flip-Flop BR, ar und ar' von AR, rr und rr' von RR, et und cf'von CT und Λ von dt' und dt' von DT gebildet wird. In Fig.3 wird diese zweite logische Schaltung -r>

durch die NAND-Tore N5, N6, R i, R 2, G 5 G 8,

Hi und H2 zum Kombinieren der entsprechend bezeichneten Ausgänge der Flip-Flops BR, RR und CT gebildet

Die zweite logische Schaltung entsprechend F i g. 2 "> <> bringt die logischen Funktionen

fi = ddt' ■ br]' ■ [dt ■ br⁷]')' ■ fret' · ar]' ■ [et ■ arj)',

fl = ddt' ■ brj ■ [dt ■ bfy ■ ([cf · ar]' ■ [et ■ ar]')', /3 = (dt ■ et),

hi == (fi rr)'(/3 · rrO'.und

hl = (/2· π¹)'

zustande.

Die zweite logische Schaltung entsprechend F i g. 3 bringt die logischen Funktionen t>o

h i = (et ■ [br ■ rr]')' ■ ([ftr · rr] ■ cf)' und
Λ 2 = (cf - [br¹ ■ rr]')' ■ (J>r' ■ rrO · Ct)'
zustande.

Der Wandler enthält weiter einen J-K-Flip-Flop ET b5 mit Stelleingängen für die Funktionen h 1 und d i und mit Rückstelleingängen für die Funktionen h i und d i und mit Rückstelleingängen für die Funktionen h 2 und An der Empfangsseite werden in einem Codewort barqp die Stellen bar gemäß der Tabelle B ausgelegt.

Tabelle B

Übergang
von 1 auf 0

bar

Stelle im Muster

Übergang
von 0 auf 1

0	0	0	0	1	1	1
1	0	0	1	0	1	1
0	1	0	2	1	0	1
1	1	0	3	0	0	1
0	1	1	3	1	0	0
1	0	1	3	0	1	0
1	1	1	3	0	0	0
0	0	ί	3	1	1	0

Das Codewort wird detektiert im eingehenden Signal sr durch die Mehrheitsentscheidungen dt und d2 über den Zustand von drei Stellen im Schieberegister, und zwar NR, PR und QR. Tatsächlich wird nach einem 6-bit-Codewort npqrab\m Signal sr gesucht Durch Fehler auf dem Übertragungsweg braucht eir. an der Empfangsseite detektiertes Wort nicht mit einem ausgesendeten Wort pqrab identisch zu sein. Ein einziger Fehler verhindert nämlich nicht, daß ein Codewort detektiert wird. Die dabei auftretende Verzerrung beträgt höchstens 20%. In mehreren Fällen ist die Verzerrung geringer durch einen korrigierenden Effekt infolge der Wahl des Codes für die Stelle in einem Muster. Dieser Effekt wird durch F i g. 4 erläutert, in der in einem Zeitfolgeschema einige mögliche Reihen von

Resultaten der Abtastung an der Empfangsseite bezüglich Zeitpunkt und Richtung eines in der Reihe empfangener Bits verschlüsselten Übergangs wiedergegeben sind. Das für den Übergang ausgesendete Codewort pqrab liegt, wenn keine Fehler auftreten, in der Reihe m η ρ q r a b c d.

In Zeile 1 von F i g. 4 ist ein empfangenes fehlerfreies Signal sr wiedergegeben, wie vom Schieberegister NR,..., BR, zurückgegeben. Wenn die Bits des Codewortes npqrabin den entsprechend umgewandelten Elementen des Schieberegisters liegen, was aus der Mehrheitsentscheidung in bezug auf die Zustände NR, PR und QR hervorgeht, wird der Zustand von AR angegebenen Stellen in der Schaltung gezeigt. Das Signal an sr soll dasselbe sein wie si in F i g. 5. Es ist aber in beide Codewörter an den schraffierten Stellen ein Fehler eingeschlichen. Aus dem Zusammenhang geht hervor, daß zum Zeitpunkt der Impulse an ρ 3' oder ρ 4' die Flip-Flops BR, AR und OR einheitlich in den Zustand nach dem detektieren Übergang eingestellt werden, so daß beim Weiterschieben die bits für die Stelle im Muster kein Anlaß zur Detektierung eines Übergangs sein können.

Bis hierher ist das System für die Situation beschrieben worden, in der zwei bits im Codewort untergebracht werden, um die Stelle eines Übergangs in

und BR ausgelesen und erscheint am Ausgang 6t des einem Muster zu bezeichnen. Wenn nur ein einziges bit

Wandlers ein Übergang von — im angegebenen Fall — 0 auf 1 in der Mitte einer Periode 2 des Musters 0,1,2,3.

In den Zeilen 2 bis 5 ist ein Fehler in die Reihe an der r-Stelle eingeschlichen. Die Folge ist eine Verschiebung von dem umgewandelten Übergang auf eine der anderen Perioden im Muster an der r-Stelle. Die Verschiebung ist in Fig.4 angegeben und als eine Voreilung ( —) oder Nacheilung ( + ) in einem Prozentsatz der Zeitdauer eines Codewortes erwähnt.

In den Zeilen 6 bis 9 ist an einer der Stellen m oder η ein Fehler eingeschlichen. Die Mehrheitsentscheidung eilt dadurch vor und damit auch der Übergang.

In den Zeilen 10 bis 17 ist an einer der Stellen ρ oder q ein Fehler die Ursache einer Nacheilung der Mehrheitsentscheidung. In diesem Fall hängt es von dem Zustand an den Stellen c und d ab, wie der Übergang im Muster zur Zeit von a situiert wird. In den Zeilen 10 bis 13 sind die vier möglichen Situationen bei einem Übergang von 0 auf 1 wiedergegeben, während in den Zeilen 14 bis 17 der codierte Übergang sich auf eine Änderung des Zustands von 1 auf 0 bezieht, da unmittelbar nach Ablauf des Codewortes der umgekehrte Übergang erfolgt.

In Fig.5 ist die Wirkung der Vorrichtung an der Sendes^ite durch eine Anzahl Zeitfolgeschemen der Zustände an angegebenen Ausgängen dargestellt. Ein erster Übergang von 1 auf 0 an s fällt offensichtlich in eine mit 0 bezeichnete Periode in einem Muster. Ein darauffolgender Übergang fällt in das fünfte darauffolgende Muster an der Stelle 1. Die durch die Veränderung des Zustandes an rt verursachten Triggerimpulse an ρ 2 und pl stellen die Elemente des Schieberegisters AS,.... PS entsprechend dem anwendbaren Codewort ein, auch durch die aus der Codierschaltung hergeleiteten Triggerimpulse an b, b', a und a". Der Flip-Flop ST dient als Sende-Flip-Flop zum Ausgang si.

In Fig.6 ist die Wirkung der Vorrichtung an der Empfangsseite durch Zeitfolgeschemen der Zustände an zu diesem Zvyeck genügt, können die Maßnahmen vereinfacht werden. Das geht aus der Möglichkeil hervor, an der Sendeseite durch den Schalter SW einen Teil der Codierschaltung außer Betrieb zu setzen (Fig. 1) und an der Empfangsseite einen einfacheren

2() Wandler gemäß Fig.3 anzuwenden. Die dabei zu befolgende Codierung geht aus einer Tabelle C hervor wobei die zweite logische Schaltung in dem Wandlet gemäß einer Tabelle D eingerichtet ist.

Tabelle C	<7 P	Stelle im	Steile	Muster Übergang von 0 auf 1 b r q	P
Übergang von 1 auf 0 b r	0 0 0 0	0 1	0 1 1 1	1 1 1 0 1 1	1 1
0 0 1 0 Tabelle D	Γ		im Muster Übergang von 0 auf b	1 Γ
Übergang von 1 auf 0 b	0 0 1 1	1 0 1 0	1 1 0 0
0 1 0 1

Auch jetzt ist die möglicherweise auftretend! Verzerrung beim Einschleichen eines einzigen Fehler höchstens ±20%.

Wenn ein Fehler an der Stelle von bit a oder i vorkommt, beträgt selbstverständlich die sich darau: ergebende Verzerrung höchstens 10%.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. System zur Codierung von Zeitpunkt und Richtung eines Überganges zwischen zwei möglichen Zuständen in einem asynchronen Signal mittels eines Codewortes eines impulscodemodulierten Signals, bei welchem auf der Sendeseite einer Übertragungsstrecke eine Abtastvorrichtung und eine Codiervorrichtung vorgesehen sind, wobei die Abtastvorrichtung das Eingangssignal mit einer festen Wiederholungszeit abtastet und die Codiervorrichtung steuert, welche die Richtung eines Übergangs und eine Stelle in einem festen Muster von Wiederholungszeiten in einem Codewort von festgesetzter Bit-Anzahl widergibt, wobei das Codewort vor seiner Aussendung in einem Schieberegister aufgenommen wird und das Muster mit einem bestimmten Vielfachen der Wiederholungszeit wiederholt wird, die Codiervorrichtung ein Codewort an einer festen Stelle im ersten Muster nach dem Zeitpunkt des Übergangs beginnen läßt und die Bit-Anzahl des Codewortes nicht größer ist als die Anzahl von Abtastungen in dem kürzesten der zu erwartenden Abstände zwischen zwei Übergängen geteilt durch das genannte Vielfache, und bei welchem System auf der Empfangsseite vorgesehen sind ein Schieberegister zur Aufnahme des empfangenen Codewortes, eine Decodiervorrichtung und eine Umwandelvorrichtung, welche die aus der Decodiervorrichtung erhaltene Information zu einem in dem Codewort angegebenen Zeitpunkt in einen Zustand oder eine Zustandsänderung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Codewort der Zustand des ursprünglichen