DE2206117A1

DE2206117A1 - Verfahren zum uebertragen einer vielzahl von binaeren nachrichten ueber einen transparenten kanal

Info

Publication number: DE2206117A1
Application number: DE19722206117
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Arens; Anton Dipl Ing Sauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-09
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1973-08-30
Also published as: NO134080B; FR2163295A6; SE389434B; DE2206117B2; IT1046685B; CH566685A5; BE793398A; JPS4890114A; NO134080C

Description

Verfahren zum Übertragen einer Vielzahl von binären Nachrichten über einen transparenten Kanal

(Zusatz zur Anmeldung P 20 05 836.0)

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Übertragen einer Vielzahl von binären codierten, aus mehreren Nachrichtenkanälen stammenden Nachrichten über einen gemeinsamen transparenten Kanal nach dem Zeitmultiplexprinzip, boi dem auch das kürzeste Codeelement einer Nachricht mehrmals durch den Sendetakt abgetastet wird und bei jeder Modulationszustandsänaerung in Form einer binär codierten Impulsgruppe eine Meldung mit einer Angabe darüber ausgesendet wird, wann - gerechnet vom letzten Sendetaktimpuls - die Modulationszustandaänderung stattgefunden hat, wobei die Aussendung der Meldung gleichzeitig mit dem auf die Modulationszustandsänderung im jeweiligen Nachrichtenkanal folgenden Sendetaktimpuls beginnt und bei dem ferner mehrere Sendetakt'xnpulse für die Übertragung der binär codierten Impulsgruppe zusammengefaßt werden.

Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent arbeitet derart, daß innerhalb der binär codierten Impulsgruppe den Schritten 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 Übertragung der genannten Schritte .zur Angabe des Zeitpunktes der lioaulationszustandsänderung wieder die herrschende Polarität übertragen wird., falls die nächste Modulationszustandsänderung nicht im kürzestmöglichen Abstand folgt.

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Damit auch in den durch die Dauerzustände gekennzeichneten Zeitabschnitten Synchronisationsmerkmale zur Erhaltung der Phase vorhanden sind, wurde bereits vorgeschlagen, zwei unterschiedliche Kombinationen für die beiden Dauerzustände "0" und "1" zu übertragen..Beide Kombinationen enthalten ständig Schrittwechsel, so daß von den Schrittflanken die Synchronisationskriterien abgeleitet werden können. Damit wird -erreicht, daß nach einer Störung und dem Verlust der Synchronisierphase sehr rasch erkannt wird, welcher der beiden Dauerzustände übertragen wird,

Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß bei einer Störung auf der Übertragungsstrecke, die den Startschritt verfälscht, die Decodierung auf der Empfangsseite nicht ausgelöst wird, und daß bei einer Störung auf der Übertragungsstrecke, die den Startschritt vortäuscht, die Decodierung auf der Empfangsseite irrtümlicherweise ausgelöst wird. Die Decodierung wird im ersten Pail erst bei einem Schritt ausgelöst, der der Polarität des Startschrittes entspricht. Im zweiten Fall wird erst durch eine weitere Decodierung, die frühestens nach Ablauf der codierten Impulsgruppe erfolgen kann, der ursprüngliche Zustand im decodierten binären Signal wiederhergestellt. Damit entstehen jedoch Verzerrungen und Fehler in der decodierten Nachricht. Die Fehlerhäufigkeit im decodierten binären Signal ist ungefähr viermal größer als die Fehlerhäufigkeit auf der Übertragungsstrecke .

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren gemäß dem Hauptpatent so zu verbessern, daß das decodierte binäre Signal eine größere Sicherheit gegenüber Störungen aufweist. Die Lösung der.Aufgabe besteht darin, daß auf der Sendeseite hinter dem Startschritt—usätzlich zur binär codierten Impulsgruppe mindestens zwei Sicherungsschritt mit der Polarität des Startschrittes eingeblendet werden, daß auf der Empfangsseite aus der Polarität des Startschrittes und aus den

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Polaritäten der eingeblendeten Sicherungssehritte eine Mehrheitsentscheidung getroffen wird und daß "beim Vorliegen der zu erwartenden Startschrittpolarität "bei der Mehrheit der betrachteten Schritte die Decodierung freigegeben wird. Das Verfahren hat den Vorteil, daß auch bei einer Fälschung der Polarität des Startschrittes oder eines Sicherungsschrittes die Decodierung richtig ausgelöst wird, da durch die Mehrheilsentscheidung das Vorliegen eines Startschrittes erkannt und die Decodierung zum richtigen Zeitpunkt freigegeben wird. Damit wird eine wesentliche Erhöhung der Fehlersicherheit und eine Verringerung der Verzerrungen erreicht. Auf der Sendeseite werden die Sicherungsschritte eingeblendet und auf der Empfangsseite wird ein Vergleich der einzelnen Sicherungsschritte untereinander und mit dem Startschritt durchgeführt, dessen Ergebnis eine Mehrheitsentscheidung ist. -Die Auswertung auf der Empfangsseite ist besonders einfach und. kann mit digitalen Bausteinen, die als integrierte Schaltkreise zur ' Verfugung stehen, ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders flexibel, da auf einfache Weise sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite auf eine unterschiedliche Anzahl von Sicherungssehritten umgeschaltet werden kann.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten beispielhaften Prinzipschaltbilder erläutert.

Fig. 1 zeigt im Zeitdiagramm verschiedene Codierungsmöglichkeiten gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild eine Decodiereinrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine prinzipielle Anordnung zur 'Mehrheitsentscheidung.

In der Fig. 1 sind die prinzipiellen Möglichkeiten zur Codierung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Zeile a zeigt den

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Abtasttakt T, der beispielsweise eine Frequenz von 64 kHz aufweist. Die dabei länger durchgezogenen Impulse S stellen den Kanaltakt dar. Während der Kanaltaktimpulse S steht der allen Datennachrichten N gemeinsame Übertragungsweg für die Nachricht N1 (Zeile b) zur Verfügung. Zwischen den Kanaltaktimpulsen S werden nacheinander die anderen Nachrichten auf den gemeinsamen Übertragungsweg geschaltet. Bei der Änderung des Modulationsaustandes in der Nachricht N1 wird eine binär codierte Impulsgruppe (Zeile c) ausgesendet. Die Impulsgruppe bestimmt den Zeitpunkt, zu dem die Änderung des Modulationszustandes im Ausgangssignal auf der Empfangsseite erfolgen soll. Der Zeitpunkt, zu dem die Änderung des Llodulationszustandes auftritt, wird auf der Sendeseite durch eine Zähleinrichtung festgestellt. Tritt nämlich zwischen zwei Kanaltaktimpulsen eine Änderung des Modulationszustandes in der Nachricht auf, so wird die Zähleinrichtung, welche die Abtasttakte T vom le.tzten Kanaltaktimpuls S abzählt, gestoppt, der Zählwert in eine binäre Codekombination umgesetzt und zum Zeitpunkt der nachfolgenden Kanal taktimpulse auf die gemeinsame Übertragungsstrecke gegeben. Die Nachricht N1 in Zeile b enthält- eine positive und eine negative Planke, der Zeitpunkt des Auftretens entspricht dem Zeitwert Z1 bzw. Z2, der in eine binär codierte Impulsgruppe G1 bzw. G2 umgesetzt wird. Zum leichteren Verständnis und zur besseren Übersichtlichkeit werden die beiden Werte Z1 und Z2 und damit auch die Impulsgruppen G1 und G2 gleich angenommen. Die binär codierten Impulsgruppen Gi und G2 umfassen in Zeile c und d drei Bit. Sie können jedoch auch - abhängig von der kürzesten Schrittdauer der zu übertragenden Nachricht und vom Abtast- und Kanaltakt - aus mehr oder weniger Bit gebildet werden, wie z.B. in Zeile e aus zwei. Bit oder in Zeile f aus einem Bit. Jeder binär codierten Impulsgruppe G1, G2 wird ein Startschritt ST vorangestellt, der jeweils die nach der Modulationszustandsänderung herrschende Polarität aufweist. Der Startschritt weist damit abwechselnd die Polaritäten "0" und "1" auf. Nach der codierten Impulsgruppe, die den Zeixpunkt

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der ModulatiOKssustandsänderung angibt, wird wieder die herrschende Polarität oder für jede der möglichen Dauerzustände "0" und "1" eine bestimmte ImpulskomMnation ("110", "001") für die Dauer des Zustandes übertragen.

Bei einer Störung des Startschrittes ST wird der Decodierer auf der Empfangsseite nicht ausgelöst, so daß erst der nächste auftretende Sehritt mit der Polarität des Startschrittes einen Startschritt vortäuscht. In Zeile d ist zur Erhöhung der Sicherheit gegenüber Störungen eine Codierung gemäß der Erfindung dargestellt. Zwischen .den Startschritt ST und der Impulsgruppe G1 bzw. G2 werden Sicherungsschritte P1, P2 eingefügt, die die gleiche Polarität wie der Startschritt haben. Auf der Empfangsseite wird durch eine Mehrheitsentseheidung bestimmt, ob ein Startsehritt vorliegt oder nicht. Ist beispielsweise der Startsehritt gefälscht und die Sicherungsschritte P1 und P2 haben die gleiche Polarität, die der Polarität des erwarteten Startschrittes entspricht, so wird ein Startschritt angenommen und die Decodierung freigegeben. Für eine Mehrheitsentseheidung ist es erforderlich, daß mindestens zwei Sicherungsschritte eingeblendet werden. Die Zeile e zeigt eine Codierung, bei der nach dem Startschritt ST drei Sicherungssehritte P1, P2, P3 eingeblendet werden. Dabei wurde die binär codierte Impulsgruppe GM auf zwei Schritte beschränkt. -

Die Zeile f zeigt die Einblendung von vier Sicherungsschritten P1, P2, P3 und P4 mit einer Markierung des Sicherungsschrittes P2. Der Sieherungssehritt P2 erhält nicht die gleiche Polarität wie der Startschritt Sf sondern stets die entgegengesetzte Polarität. Es kann auch ein anderer Sicherungsschritt, z.B. P1 oder P3 zur Markierung verwendet werden; dieser Schritt muß aber stets die zum Startsehritt ST entgegengesetzte Polarität erhalten. Das entsprechende Polaritätsmuster wird auf der Empfangsseite überprüft und wieder eine Mehrheitsentseheidung ge-

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troffen. Durch diese zuletzt genannte Codierung erhöht eich die Sicherung gegenüber Störungen wesentlich. Auf diese Art und Weise werden auch Mehrfachstörungen erkannt und korrigiert. Die Impulsgruppe für die zeitliche Lage der Schrittflanken be- steht hier aus einem Schritt. Bei geringeren iibertragangsgeschwindigkeiten, d.h. wenn der kürzeste Schritt eine größere Zeitdauer aufweist, können mehrere Sicherungssehrltte eingefügt und trotzdem die codierte Impulsgruppe so gewählt werden, daß eine ausreichende genaue Angabe des Zeitpunktes der Modulati onszustandsänderung und damit eine geringe Yerzerrung der binär übertragenen Daten gesichert ist. BÖ ist asieh ohne weiteres möglich, die Sicherungsschritte P nach den felnär codierten Impulsgruppen G1 und G2 einzublenden. Die erreichte Sicherheit gegenüber Störungen ist jedoch geringer, da ±n diesen Fällen bei der Störung des Startschrittes durch einen Schritt der codierten Impulsgruppe ein Startschritt vorgetäuscht werden kann.

Die Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild die Decodiereinrichtung, die gemäß der Erfindung eine Mehrheitsentseheidung durchführt. Die über den gemeinsamen Nachrichtenkanal zeitlich verschachtelten verschiedenen Nachrichten werden auf der BBpfangsselte getrennt und vom Demultiplexer der jeder STachricht zugeordneten Decodiereinrichtung zugeführt. Das Blockschaltbild In Pig. 2 ist für eine Codierung gemäß der Zeile d In Fig. 1 dargestellt, d.h. es werden zwei Sicherungsschritte P1 Wß/ä Έ2 eingeblendet. Die binären Schritte gelangen vom Demultiplexer BM im das rschsstellige Schieberegister SR, das den Startsekritt Sf, die beiden Sicherungsschritte P1 und P2 und die drei Sehritte B1, B2 und B3 der binär codierten Impulsgruppe GM enthält. Im Speicher SP, der als bistabile Kippschaltung ausgeführt Ist, wird jeweils die Polarität des vorangegangenen Startschrittes gespeichert. Der Vergleicher V, der als exklusive ODER-Schaltung ausgeführt isti vergleicht die Polarität des empfangenen Startschrittes e2 mit der des vorangegangenen Startschrittes el. Bei Ungleichheit entsteht ein Ausgangssignal a_f das das Satter G2 durchschal-

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tet, so daß über die Leitung St ein Impuls an der Entscheidungsschaltung E anliegt. Die Ausgänge der beiden. Registersteilen, in denen sieh die Sicherungsschritte P1 und P2 befinden, liegen über die Eingänge p1 und p2 ebenfalls an der Entscheidungsschaltung, die aus zwei UND-Gattern G3, G-4 und einem ODER--Gatter G5 besteht. Am Ausgang D erscheint dann ein Impuls, wenn die Mehrheit der Polaritäten der Schritte ST, P1 und P2 der erwarteten Startschrittpolarität entspricht. Damit wird die Polar\ität des Startimpulses über das Gatter G1 in den Speicher SP übernommen und so für den nächsten Decodiervorgang gespeichert. Gleichzeitig bewirkt der Impuls am Ausgang D über den Zähler Z, daß die Entscheidungsschaltung E über das Gatter G2 für die Dauer des empfangenen Impulstelegramms, das ist für die Dauer von sechs Schritten, gesperrt wird. Gleichzeitig steuert der Impuls am Ausgang D die Gatter G6, G7 und G8 auf, so daß die binär codierte .Impulsgruppe in den Decoder DC übernommen wird,.der an seinem Ausgang A die übertragene binäre Datennachricht, die derjenigen der Sendeseite (Zeile b in Pig. 1) entspricht, abgibt.

Die Pig. 3 zeigt im Blockschaltbild eine Entscheidungsschaltung (E in Pig. 2) für eine Decodiereinrichtung, dessen Empfangssignal in der Porm der Zeile e in Pig. 1 codiert ist. Der Entscheidungsschaltung werden die Ausgänge der Registerstufen für den Startschritt St und die drei Sicherungsschritte p1 , p2, p3 zugeführt. Über die UND-Gatter G9, G10, G11 und das ODER-Gatter GI2 entsteht am Ausgang D nur dann ein Impuls, der die Übernahme der codierten Impulsgruppe in den Decoder freigibt, wenn auf mindestens drei Eingangsleitungen die erwartete Startschrittpolarität auftritt.

5 Patentansprüche
3 Piguren

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Übertragen einer Vielzahl von "binären codierten, aus mehreren Nachrichtenkanälen stammenden Nachrichten über einen gemeinsamen transparenten Kanal nach dem Zeitmultiplexprinzip, bei dem auch das kürzeste Codeelement einer Nachricht mehrmals durch den Sendetakt abgetastet wird und bei jeder Modulationszustandsänderung in Form einer binär codierten Impulsgruppe eine Meldung mit einer Angabe darüber ausgesendet wird, wann - gerechnet vom letzten Sendetaktiinpuls - 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 werden, gemäß Patent (Patentanmeldung P 20 05 836), dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite hinter dem Startschritt und zusätzlich zur binär codierten Impulsgruppe mindestens zwei Sicherungsschritte mit der Polarität des Startschrittes eingeblendet werden, daß auf der Empfangsseite aus der Polarität des'Startschrittes und aus den Polaritäten der eingeblendeten Sicherungsschritte eine Mehrheitsentscheidung getroffen wird und daß beim Vorliegen der zu erwartenden Startschrittpolarität bei der Mehrheit der betrachteten Schritte die Decodierung freigegeben wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsschritte zwischen dem Startschritt und der binär codierten Impulsgruppe eingeblendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsschritte nach der binär codierten Impulsgruppe eingeblendet v/erden.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gefcennze i c hne t, daß mindestens vier Sicherungsschritte eingeblendet werden und daß ein Sicherungsschritt zwischen dem Startschritt und dem letzten Sicherungsschritt mit der entgegengesetzten Polarität des Startschrittes versehen wird.

5, Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzei chnet, daß die binären Schritte jeder Nachricht auf der Empfangsseite in ein Schieberegister eingegeben werden, daß ein Vergleich der Startschrittpolarität mit der Polarität des vorangegangenen und gespeicherten 'Startschrittes erfolgt, daß eine Entscheidungsstufe den Startschritt und die Sicherungsschritte auf das Vorliegen der erwarteten Startschrittpolarität prüft und bei einer Mehrheit der Startschrittpolaritäten die Übernahme der codierten Impulsgruppe in den Decoder, die Speicherung des neuen Startbits .und die Sperrung eines weiteren Startbitvergleichs für die Dauer der in das Schieberegister eingelesenen Impulsgruppe auslöst.

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