DE2252540A1 - Codemultiplex-verfahren fuer einen binaeren kanal - Google Patents

Description

Licentia

Patent-Verwaltungs-GmbE 6000 Frankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm(Donau),24.Okt. 1972 PT-UL/Sar/ko 71/92

"Codemultiplex-Verfahren für einen "binären Kanal"

Die Erfindung betrifft ein C0demultiple3c-Yerfa.hren zur Nachrichtenübertragung über einen Binärkanal, bei dem eine Vielzahl von Quellen !Nachrichten in Form von jeweils einer Binärsequenz je Nachrichtenbit übertragen.

Es ist bekannt, die Nachrichtenübertragung über.einen binären Kanal nach dem Zeitmultiplex-Verfahren mit PCH-Signalen durchzuführen.

Dieses Verfahren bedarf einer strengen Hahmen synchronisierung, was sich auf» die Flexibilität nachteilig auswirkt. Auch die Vermittlung der PCM-Signale in ITetzknoten ist sehr aufvencig.

BAD ORIGINAL

409820/0972

UL 71/92 -«Τ -

In flexiblen Systemen wie ζ. 3. bei der lh über Satelliten werden deshalb auch asynchrone Systere, wie das Codemultiplex-Verfahren eingesetzt. Eier moduliert c'ecer Sender die eigentlichen Nachrichtenbits mit einer esipfäii£erspezifischen Binärsequenz und sendet diese periodisch aus, ohne Rücksicht auf die Phasenlage der gesendeten Sequenz zu den Sequenzen anderer Stationen. Im Satellitenumsetze? werden alle ankommenden Sequenzen aufaddiert, verstärkt und wieder ausgesendet. Jede Empfangsstation erkennt ihre Sequenz und damit ihre Nachricht durch Korrelationsempfang. 3ei einem Binärkanal ist Jedoch die Addition der 3inzelsequenzeu eicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über einen IT ac L-richtenkanal, der nur zwei Zustände übertragen kann, ein Eollektiv von Nachrichten nach dem Codenultiplexverfaiiren mit großer Fehlerfreiheit zu übertragen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß empfängerseitig die Sequenzen zueinander jeweils mod 2 addiert werden, so daß eine 3inärfolge entsteht, die der ncd 2-Z^izz.e aller Komponenten entspricht, daß dieses Sur.rrer.signal als Binärfolge in den binären Nachrichtenkanal eingespeist v;irc,

BAD ORIGINAL

409820/0972

UL 71/92 - # -

daß empfangsseitig zur Wiedergewinnung der ITachricritenbits ein analoges Sumriensignal dadurch gebildet wird, da3 jeden Sprung im mod -2-Summensignal dem jeweils vorhandenen Ausgangssignal eine Amplitudenstufe der Dauer eines Secuenzbits hinzuaddiert wird und daß anschließend das analoge Summensignal in bekannter Weise, beispielsweise durch einen Korrelator weiterverarbeitet wird.

Die Erfindung ermöglicht es, auch Codemultiplexsignale über binäre Kanäle zu übertragen, wie z. B. über eine Glasfaserleitung, welche beispielsweise die Zustände "Licht" als logische "1" und "kein Licht" als logische "0" überträgt. Damit können sämtliche Funkdienste ohne aufwendige Gjnchronisierungsmaßnahxaen insbesondere an das integrierte Fernsprech- und Datennetz angeschlossen werden. Senden die verschiedenen Nachrichtenquellen die transformierten Binärsequenzen in beliebiger Phasenlage, so kann die Teilnehnerzahl erhöht werden, ohne daß mit wesentlichen Störungen durch fehlarhafte "Korrelation gerechnet werden nuß. Werden jedoch die Aussendungen der transformierten 3inärseau.enze:i zeitcuantisiert, so steigt die Sicherheit gegen falsche Korrelation ganz erheblich.

BAD ORIGINAL

409820/0912

UL 71/92 - -ir -

Weiterhin trägt es zur Verbesserung der Erkennung der Xaciirichtenbits für den Empfänger bei, wenn die Korrelation nit der differenzierten, gleichgerichteten und konstanten Originalsequenz und den differenzierten und gleichgerichteten mcd 2-Suninensignal durchgeführt wird.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgenäßen Verfahrens. Figur 2 Zeitdiagramm zur Erläuterung der Signalaufbereitung und Signalrückgewimung. Figur 3 Blockschaltbild einer Transformationseinrichtung.

In Figur 1 stellt die Leitung 1 den Übertragungskar.al dar, dessen Codemultiplex-Signal £ Y., welches bereits nach den er find lings geraäßen Verfahren entstanden ist, durch die I»achrichtenquelle 2 mit v/eiteren Nachrichten genäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gespeist werden soll. Hierzu werden die I'iachrichtenbits der ITachrichtenquelle bitweise von Sequenzgenerator 3 in bekannter Weise in positive und negative Binärsequenzen und anschließend in einer ^ransforr^ationseir.-

BAD ORIGINAL

409820/0972

UL 71/92 - Sr -

richtung: 4- gomäß dom erfindungngemaBen Verfahre! uagowand^lt. Der Ausgang der Trans fornat ions einrichtung führt zun zweiten Eingang eines mod 2-Addierers 5j dessen erstem Eingang das von der Nachrichtenquelle 2 noch unmodulierte Codeoultiplexsignal Σ. Y^ zugeführt wird.

Am Ausgang des mod 2-Addierers 5 steht nun das auch mit der Nachricht der Nachrichtenquelle 2 modulierte Codemultiplexsignal

M = £ Y_± Q Y_k zur Verfugung ( φ = mod 2-Addition), das über den Kanal 6 weitergeleitet wird.

An einer "beliebigen Stelle der abgehenden Leitung 6 ist der Empfänger E angeschlossen. Er enthält unter anderen beispielsweise eine Einrichtung 7» deren Eingang mit dem Übertragungskanal verbunden ist, einen Integrator 8, vor dessen beispielsweise negativem Eingang eine Verzögerungsleitung 9 geschaltet ist und einen Korrelator 10.

Der freie Eingang der Verzögerungsleitung 9 und der entgegengesetzt gepolte, hier positive Eingang des Integrators ist mit dem Ausgang der Einrichtung 7 verbunden. Der Ausgang

BAD ORIGINAL

409820/0972 - 6 -

UL 7V92 - 0r -

des Integrators 8 enthält das analoge Coderraltiploxsirnei 3 , aus dem in "bekannter Weise vom nachgeschalteten Zorr3ictor die Nachrichten "bitweise wiedergewannen werden.

Figur 2 zeigt die Arbeitsweise des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels anhand eines Zeitdiarrarzrs für cie Signalverarbeitung. Abszisse des Zeitdiagrammc ist die Zeit t.

Das ankommende Codemultiplexsignal Z Y^ (Zeile 1) sell curca den Sender S iait den in Sequenzen X, ( Zeile 2) urxre;-.?jic3itDrx llachrichtenbit noduliert v;erden. Diese Modulation erfolgt durch eine mod 2-Addition.

Da das mod 2-Summensignal keinen Rückschluß auf die Polarität einer gesendeten Einzeisequenz zuläßt (die Polarität wird durch, die übrigen Signale laufend.geändert), die Information also nur in den Sprüngen (0-1 und 1-0 Übergänge) der -cd 2-Summe liegt, nüssen die Originalsequenzen zunächst tranc-

zu formiert werden, bevor sie dem mod 2-SuinmensignaT7aciiert werden. Erfindungsgemäß wird die Polarität der transformierten Sequenz Y_v (Zeile 4) immer dann geändert," wenn das Signal der Bittaktes T₃ (Zeile 3) einen positiven Sprung .aufv;eint und

BAD ORIGINAL

409820/0972

UL 7V92 --? -

ein Bit der Originalsequenz Z_v (Zeile 2) entweder vorhanden ist oder ebenfalls einen positiven Sprung ausführt.

Das Ergebnis,der nod 2-Addition' von transformierter Sequenz Y,, (Zeile 4) und Kultiplexsignal 2 Y.- (Zeile 1) ist das ilultiplexsignal M (Zeile 6).

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß durch jeden Signal sprung in "binären Codenultiplexsignal ein positiver Eprung oder das Vorhandensein eines Bits der Originalsecuenz erkennbar ist. Diese Tatsache wird enpfangsseitig zur Erkennung der Criginalsequenz ausgenutzt.

Die Impulslänge des Bittaktes der Nachrichtenquelle und die Criginalsequenz sind auf den Empfänger abgestimmt. Durch Korrelation der Originalsequenz mit dem empfangener. Codenultiplexsignal versucht der Empfänger eine für ihn bestimmte Kachricht zu selektieren. Hierzu wird in der Einrichtung 7 " des Empfängers das Codemultiplexsignal M differenziert und gleichgerichtet, so daß die Impulsfolge T (Zeile 7) entsteht. Diese Impulsfolge wird direkt auf den positiven Eingang cles Integrators und, um die Bittaktdauer t-p verzögert, dem nega-

BAD ORIGINAL 409 8 20/0972

UL 71/92 - & -

iven Eingang des Integrators zugeführt

Jeder auf den positiven Eingang des Integrators eintreffende Impuls bewirkt eine den Flächeninhalt des Impulses entnprechende Zunahme des AusgangssignalG des Integrators, .jeder auf. den negativen Eingang des Integrators verzögert eintreffende Impuls bewirkt eine Abnahme des Ausgangssignals des Integrators. Der nur vom ersten Impuls des Signals T erzeugte Inpuls s. ist in Zeile 8 gezeigt. Da die Versögerungszeit der Verzögerungsleitung 9 t-n ist, ist die Impulsdauer de = Impulses s,, genau tg. Vom zweiten Inpuls der Impulsfolge T entsteht so auf die gleiche Weise der Impuls Sp in Seile 9 Ίίεν

Da sich die Impulse im Integrator überlagern, entsteht so am Ausgang des Integrators 8 das Summensignal S «2 S^, das dem bekannten analogen Codemultiplexsignal entspricht. Aue diesem kann anschließend in an sich bekannter Weise durch den Korrelator 10 die ITachricht als Folge von Nachrichtenbitε Ιί selektiert und weiterverarbeitet werden.

3ei Verwendung von rauschähnlichen Sequenzen - und gerade solche sind für die Übertragung beliebig,gegeneinander

BAD ORIGINAL

A09820/0972

in. 71/92

phasenverschobener Sequenzen interessant - liegt icein strenges Orthogonalsystem vor, da der Ereuzkorrelationokoe'ffizient einer "bestimmten Sequenz mit der Summe aller übrigen Sequenzen nicht verschwindet. Es müssen deshalb sehr lange Sequenzen verwendet werden, di-e soviel Ihnlichkeitsinformation enthalten, daß sie mit großer Wahrscheinlichkeit in Summen-Signal gefunden 'werden können. Um kürzere Sequenzen verwenden zu können, ist es daher vorteilhaft, nicht aus dem Signal 2 (Zeile 7) das analoge Summensignal S (unterste Zeile) zu erzeugen, sondern das Signal direkt mit dem Signal X- (Zeile 5) zu korrelieren.

Dieses Signal X_w entsteht wie das Signal T (Zeile 7) durch Differenzieren und Gleichrichten der im Korrelator vorliegenden dem Empfänger zugeordneten Binärsequenz Y^ (Zeile 4). Im Empfänger entfallen dadurch die Verzögerungsleitung 9 Tia.ä der Integrator 8, so daß der abgeänderte Korrelator 10 in diesem Fall von der Einheit 7 die Impulsfolge T direkt'-zugeführt bekommt. ' ·

In Figur 5 ist für die Aufbereitung dös Codemultiplex-Signals

gemäß der Erfindung eine vorteilhafte Blockschaiturg einer

BAD ORIGINAL

409 820/0972 -10-

UL 71/92 -

4$

Transfornationseinrichtung 4 angegeben. Sie besteht aus einem UliD-Glied 41 nit zwei Eingängen, dessen Ausgsügstakt eine bistabile Kippstufe steuert. Die Eingänge der Kippstufe sind miteinander verbunden.

Dem ersten Eingang des UTID-Gliedes 41 wird das Bittaktsignal

(Zeile 3 in Figur 2) zugeführt, des zweiten üinrsn^: die

zu transformierende Binärsequenz X, (Zeile 2 in llvjxr 2). Sind beide Signale in gleicher Polarität anwesend, co f'ibt das UirD-Glied ein Signal ab, welches die Kippstufe in den jeweils anderen stabilen Zustand \ιη1:ίρρτ^;1; I'ie transformierte Binärsequenz Y, (Zeile 4 in ?igur 2) kann direkt einen der beiden Ausgänge der Kippstufe 42 entnorinen werden.

Bei dem Codemultiplex-Verfahren gemäß der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Einzelsequenzen gegeneinander eine Phasenverschiebung t aufweisen, die mindestens so grc3 ISt₁, wie der reziproke Wert der Grenzfrequenz f der Kanal-, Senäe- und Empfangselektronik. Diese Phasenverschiebung,kann in bekannter Weise durch Zeitquantisierung erreicht werden. Dazu sind die 3inärsequenzen der einzelnen·Nachrichtenquellen um jeweils die Zeit t ^> i/f (Zeilen 1 und 2 in ligur 2) phasenverschoben.

BAD ORIGINAL

409820/0972 - 11 -

UL 71/92 -'W-

Die Phasenverschietiung der verschiedenen 3inärsequ.ensen wird lDei Inkaufnahme einer angebbaren Jehlerwahrscheinlichkeit aber auch durch beliebiges, zufälliges Aussenden der 3inärSequenzen erreicht.

A09820/O972

-, i2 -

BAD ORIGINAL

Claims (4)

UL 71/92 -i Patentansprüche

1. Codenultiplex-Verfahren zur liachrichtenübertragung über einen Binärkanal, bei den eine Vielzahl von Quellen Nachrichten in Forn von jeweils einer Binärsequenz je liachrichtenbit übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig die zu übertragenden Sequenzen der jeweiligen Nachrichtenquellen zunächst derart transformiert werden, daß die transformierte .Sequenz ihre Polarität stete dann ändert, wenn das Signal des Bittaktes einen positiven (negativen) Sprung ausführt und ein Bit der Originalsequenz entweder vorhanden ist oder ebenfalls einen positiven (negativen) Sprung aufweist, daß die transformierten Sequenzen der einseinen ITachrichtenquellen jeweils nod 2 addiert werden, so daß eine Binärfolge entsteht, die der aod 2-Sumne aller Zonponehten entspricht,

daß dieses Summensignal als Binärfolge in den binären lischrichtenkanal eingespeist wird, daß empfangsseitig zur Wiedergewinnung der Nachrichtenbits ein analoges Surfensignai dadurch gebildet wird, daß bei jedem Sprung im nod 2-Smnnensignal den jeweils vorhandenen Aus gangs signal eine A.™plitucen^;

409820/0972 * *>

BAD ORIGINAL

UL 71/92 - ^ -

stufe der Dauer eines Sequenzbits addiert wird und daß anschließend das analoge Summensignal in "bekannter Weise, beispielsweise durch einen Korrelator weiterverarbeitet wird.

2.' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig die transformierten Sequenzen der Nachrichten-, quellen in "beliebiger Phasenlage zueinander jeweils aod 2 addiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zeitquantisierte Aussendung der transformierten Binärsequenzen, so daß alle Teilsequenzen der mod 2-Summe eine Mindestphasenverschiebung (iO gegeneinander aufweisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch die empfangsseitige Erkennung der ITachrichtenbits mittels Korrelation der differenzierten, gleicngerichteten und · konstanten Originalsequenz (X,,) mit dem differenzierten und gleichgerichteten mod 2-Summensignal (T).

409820/0972