DE2305094A1

DE2305094A1 - Verfahren und system zur breitbandigen nachrichtenuebertragung

Info

Publication number: DE2305094A1
Application number: DE2305094A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Ing Schehrer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-02-02
Filing date: 1973-02-02
Publication date: 1974-08-08
Also published as: DE2305094C2

Description

"Verfahren und System zur breitbandigen Nachrichtenübertragung" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur breitbandigen Nachrichtenübertragung über mehrere parallele Übertragungskanäle geringer Bandbreite.
Bei der Übertratgung von breitbandigen Signalen, wie beispielsweise Video-Signalen, insbesondere Fernseh-Telefon-Signalen, über bestehende Leitungen, beispielsweise über Teilnehmer-Anschlußleitungen oder Ortsverbindungsleitungen,kann es vorkommen, daß die Bandbreite einer vorhandenen Leitung für die Ubertragung des Signals nicht ausreicht. Wenn mehrere parallele Leitungen zur Verfügung stehen, was im allgemeinen der Fall ist, läßt sich das Signal trotzdem mit ausreichender Bandbreite übertragen.
Bei dem bisher bekannten Verfahren wird das Frequenzband der Bandbreite Bs des zu übertragenden Signals mit Hilfe von Frequenzweichen direkt in k Frequenzbänder der Bandbreite Bk = B5/k aufgeteilt, die dann über k Kanäle übertragen und dann zusammengesetzt auf der Empfangsseite wieder - / werden.
Die Rerstellung der hierfür erforderlichen Frequenzweichen ist meist schwierig und kostspielig. Da die Filterflanken der Frequenzweichen nur eine endliche Steilheit haben, lassen sich ftberlappungen der Frequenzbänder nicht vermeiden.
An den Uberlappungsstellen sollte der Frequenzgang des Gekonstant samtsystems möglichst / sein, was sich aber meist nur unvollkommen realisieren läßt. Die Folge hiervon ist das Auftreten von Verzerrungen. Außer diesen Verzerrungen bedingen die unvermeidlichen Uberlappungen der Frequenzbänder einen zusätzlichen Frequenzbedarf bzw. eine nichtoptimale Ausnutzung der vorhandenen Brequenzbänder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufteilung des zu übertragenden Signals auf die k Kanäle so durchzufuhren, daß möglichst keine Verzerrungen entstehen und der Schaltungsaufwand vermindert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sendeseitig ein Abtaster aus dem zu übertragenden Sendesignal ein pulsamplitudenmoduliertes Signal herstellt, daß anschließend die einzelnen Abtastimpulse von einem Impulsverteiler in beispielsweise zzyklischer Bolge auf die einzelnen Kanäle verteilt werden, daß empfangsseitig ein Multiplexer die übertragenen Impulse in der richtigen Reihenfolge ineinanderschachtelt und daß in bekannter Weise mittels eines nachgeschalteten Tiefpasses das ursprungliche Signal zurückgewonnen wird.
Durch dieses Verfahren werden die aufwendigen und schwierig herstellbaren Filter des bekannten Verfahrens eingespart. Die erfindungsgemäße Aufteilung des Signals auf mehrere Kanäle vermeidet zusätzliche Verzerrungen. Die zur Verfügung stehende Bandbreite der Kanäle kann vollständig ausgenutzt werden.
Während beim bekannten Verfahren der Aufwand insbesondere für die Frequenzweichen linear ansteigt mit der Anzahl der erforderlichen Übertragunskanäle - deshalb wurde bisher fast nur k = 2 realisiert - nimmt bei der erfindungsgemäßen Lösung der Aufwand bei wachsendem k praktisch nicht zu, da nur der Impulsverteiler und der Multiplexer, die beide sehr einfach realisierbar sind, geringfügig erweitert werden müssen.
Falls es erforderlich sein sollte, das zu sendende Signal vor der Abtastung von nichtrelevanten Frequenzanteile zu be freien, kann hierfür ein gewönnlicher Tiefpaß benutzt werden, der die gleiche Grenzfrequenz aufweisen kann wie derjenige, der auf der Empfangsseite benutzt wird. Auf der Sende- und Empfangsseite ist, unabhängig von der Anzahl der erforderlichen Übertragungskanäle, jeweils nur ein Tiefpaß erforderlich.
Aui der Empfangsseite kann als Multiplexer ein einfaches Addierg ied verwendet werden, dessen 1;ingänge über jeweils eine Inpulsformerstufe mit den Ausgängen der Übertragungskanäle verbunden sind.
Wenn das zu übertragende Signal aus äquidistanten Impulsen besteht, können außerdem die Tiefpässe und der Abtastr entfallen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen; Figur 1 Ubertragungssystem gemäß der Erfindung.
Figur 2 Multlplexer mit Impulsformerstufen.
Figur 3 Übertragungssystem gemäß der Erfindung mit Quantisierer und Codierer.
Sei dem in Fig 1 dargestellten Übertragungssystem ist all einen tiefpaß 1 ein Abtaster 2 angeschlossen, dessen Aus.
gangsimpulse einem Impulsverteiler 3 zugefürt werden. Dei Impulsverteiler verteilt die Abtastimpulse auf die beispielsweise drei Übertragugnskanäle 5.
Abtaster und Impulsverteiler werden von einer Steuereinheit 4 r7chron gesteuert.
Empfangsseitig sind die Ausgänge der Übertragungskanäle 5 an einen Multiplexer 6 angeschlossen, der erforderlichenfalls von einer Steuereinheit 7 gesteuert wird. Die vom Multiplexer wiedervereinten Abtastimpulse gelangen schließlich über einen Tiefpaß 8.
Mit dem in Fig. 1 dargestellten Übertragungssystem /soll ein Informationssignal S1 mit einer Bandbreite Bs übertragen werden, wobei für die Übertragung nur Kanäle mit einer Bandbreite Bk< Bs zur Verfügung stehen. Es müssen also mehrere parallele Kanäle gleichzeitig benutzt werden, und zwar sind k = Bs/Bk Kanäle erforderlich. Falls der Quotient B5/Bk nicht ganzzahlig ist, muß k auf die nächstgrößere ganze Zahl auf gerundet werden. In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel ist k = 3 angenommen.
Das zu übertragende breitbandige Signal S1, das beispielsweise ein Videosignal sein kann, wird sendeseitig zunächst einem Tiefpaß 1 zugeführt, der das Sendesignal von nichtrelevanten Frequenzanteilen befreit. Dies sind im allgemeinen Frequenzen, die oberhalb der erforderlichen oberen Grenzfrequenz liegen. Falls das zu übertragende Signal S1 keine störenden die obere Grenzfrequenz überschreitenden Frequenzen enthalt, kann dieser Tiefpaß 1 eingespart werden.
Anschließend wird das Signal dem Abtaster 2 zugeführt, der entsprechend dem Abtasttheorem (Abtastfrequenz ft 2 .fs mit fs = obere Grenzfrequenz des Signals S1) das Signal S1 in Abtastimpulse umwandelt.
Die so entstandenen Impulse werden der Reihe nach einzeln durch den Impulsverteiler 3 auf die Kanäle 3 verteilt.
Um zu gerwährleisten, daß jeweils ein Impuls im richtigen Augenblick dem jeweiligen Kanal übergeben wird, ist eine Steuereinheit 4 vorgesehen, welche die Abtastung und Impulsverteilung synchron steuert.
Die Übertragung der Impulse auf die k Kanäle erfolgt beispielsweise so, daß die Impulse Nr. 1, k+1, 2k+1... auf dem ersten Kanal, die Impulse Nr. 2, k+2, 2k+2... auf dem zweiten Kanal und die Impulse Nr. k, 2k, 3k... auf dem k-ten Kanal übertragen werden. Damit keine Verzerrungen durch zu kleine Kanal-Bandbreite entstehen, ist die Kanalzahl k#Bs/Bk zu wählen. Auf der Empfangsseite werden die übertragenen Abtastimpulse von einem Multiplexer in der richtigen Reihenfolge aneinandergefügt. Das kann beispielsweise durch ein" Steuereinheit 7 geschehen, deren den Multiplexer steuernde Impulse von den ankommenden Kanalimpulsen eines oder mehrer Kanäle synchronisiert werden.
Die Abtastung durch den Multiplexer arbeitet auch dann nach einwandfrei, wenn der Multiplexer aus den ankommenden Signalen nicht nur einen schmalen Impuls, sondern ein längeres Signal stück über einen zum theoretischen Abtastzeitpunkt symmetrischen Bereich entnimmt.
Die wiedervereinten Impulse werden anschließend in bekannter Weise durch einen Tiefpaß 8 in das sendeseitig abgetastete Signal zurückverwandelt.
Die beiden Tiefpässe 1 und 8 können gleichartig aufgebaut sein.
Wenn das zu übertragende Signal aus äquidistanten Impulsen besteht, können diese Tiefpässe und auch der Abtaster 2 entfallen.
Figur 2 zeigteine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, in dem ein Multiplexer verwendet wird, der als einem Addierer formern mit vorgeschalteten Impuls / oder Abtastern besteht.
In den Impulsformern werden die aus den tbertragungskanälen kommenden Impulse, die durch die tbertragung im allgemeinen verzerrt sind, neu geformt, und zwar so, daß sie sich nicht überlappen.
In vielen Fällen der Anwendung, insbesondere bei geeignetem Dämpfungsverlauf der Übertragungskanäle, können die Impulsformer 62 entfallen, 61 sodaß der Multiplexer nur aus einem AddiereE7besteht.
In einer besonderen Ausbildung der Erfindung werden die Impulse statt in einfacher, zyklischer Folge derart auf die k Übertragungskanäle verteilt, daß auf den einzelnen Übertragungskanälen verschiedene Impulsfolgefrequenzen entstehen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die einzelnen Übertragungskanäle verschiedene Bandbreiten aufweisen. Hierbei wird für manche Anwendungsfälle zweckmäßig sendeseitig und/oder empfangsseitig eine Zwischenspeicherung der Abtastwerte vor gesehen, damit sich die Bandbreite der einzelnen Übertragungskanäle möglichst gut ausnützen läßt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung, die in Figur 3 dargestellt ist, werden die Ausgangsimpulse des Abtasters zunächst in einem Quantisierer 9 quantisiert und in einem PCM-Codierer 10 codiert. Die einzelnen Impulse des so erhaltenen pulscodemodulierten Signals (PCM-Signals) werden dann durch den Impulsverteiler auf die einzelnen Übertragungskanäle verteilt. Hinter dem Multiplexer ist in diesem Fall noch ein PCM-Decodierer 11 erforderlich. Die einzelnen Impulse bzw.
Impulsgruppen werden auf den Übertragungskanälen in Form von PCM-Signalen bzw. Mehrpegel-PCM-Signalen übertragen. Diese Ausgestaltung wird beispielsweise mit Vorteil angewandt, wenn auf den Übertragungskanälen Verzerrungen oder Störungen in Erscheinung treten.

Claims

Patentansprüche

- S Verfahren zur breitbandigen Nachrichtenübertragung über mehrere parallele Übertragungskanäle geringer Bandbreite, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig aus dem zu übertragenden Sendesignal ein pulsmoduliertes Signal hergestellt wird, daß anschließend die einzelnen Impulse dieses Signals von einem Impulsverteiler auf die einzelnen Kanäle verteilt werden, daß empfangsseitig ein Multiplexer die übertragenen Impulse in der richtigen Reihenfolge aneinanderfügt und daß anschließend aus diesem pulsmodulierten Signal durch Demodulation das ursprüngliche Signal zurückgewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig ein Abtaster aus dem zu übertragenden Signal ein pulsamplitudenmoduliertes Signal (PAM-Signal) herstellt und daß empfangsseitig die Demodulation des PAM-Signals in bekannter Weise mit Hilfe eines Tiefpasses erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Sendesignal hergestellte Signal ein pulscodemoduliertes Signal (PCM-Signal) ist.
4. ~Übertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig ein Abtastschalter (2) vorgesehen ist, dem ein Impulsverteiler (3) nachgeschaltet ist, wobei Abtaster und Impulsverteiler von einer Steuereinheit (4) so gesteuert werden, daß die einzelnen Abtastimpulse auf die einzelnen Übertragungskanäle verteilt werden, und daß empfangsseitig ein Multiplexer (6) mit nachgeschaltetem Tiefpaß (8) das gesendete Signal zurückgewinnt.
5. Übertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dnd 3, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig für die Pulscodemoein dulation des zu übertragenden Signals ein Abtaster (2),/Quantisierer (9) und ein PCs-Codierer (10) vorgesehen sind, daß dem PCM-Codierer ein Impulsverteiler (3) nachgeschaltet ist, wobei Abtaster und Impulsverteiler von einer Steuereinheit (4) so gesteuert werden, daß die einzelnen PCM-Impulse auf die einzelnen Übertragungskanäle verteilt werden, und daß empfangsseitig aus den von einem Multiplexer (6) in der richtigen Reihenfolge aneinandergefügten Impulsen mit Hilfe eines PCM-Codierers (11) und eines nachgeschalteten Tiefpasses (8) ein Signal erzeugt wird, das bis auf einen Quantisierungsfehler mit dem ursprünglichen Sendesignal übereinstimmt.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der PCM-Codierer Impulse mit einer variablen Anzahl von PCM-Pegeln abgeben kann, so daß auf den einzelnen Übertragungskanälen entsprechend ihren Übertragungseigenschaften PCM-Signale mit unterschiedlicher Pegelzahl verwendet werden können.
7 System nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß auf allen Übertragungskanälen zweipegelige PCM-Signale übertragen werden.
8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendesignal vor der Abtastung durch einen Tiefpaß (1) von nichtrelevanten Frequenzanteilen befreit wird.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß (1) auf der Sendeseite die gleiche oder nahezu die gleiche Grenzfrequenz aufweist wie der Tiefpaß (8) auf der Empfangsseite.
10. System nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Multiplexer ein Addierglied (61) verwendet wird, dessen Eingänge über jeweils eine Impulsformerstufe (62) mit den Ausgängen der Ubertragungskanäle verbunden sind.
11. System nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Multiplexer ein Addierglied verwendet wird, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Ubertragungskanäle direkt verbunden sind.
12. System nach einem der Ansprüche 4 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einzelnen Ubertragungskanälen jeweils dieselbe Impulsfolgefrequenz verwendet wird und daß der Impulsverteiler die Impulse in zyklischer Folge auf die k tbertragungskanäle verteilt.
13. System nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig und/oder empfangsseitig Speicher für die Zwischenspeicherung von Impulsen vorgesehen sind.

L e e r s e i t e