DE2305094C2

DE2305094C2 - Verfahren und System zur breitbandigen Nachrichtenübertragung

Info

Publication number: DE2305094C2
Application number: DE2305094A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr.-Ing. 7340 Geislingen 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: 1982-04-01
Also published as: DE2305094A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur breitbandigen Nachrichtenübertragung über mehrere parallele Übertragungskanäle geringer Bandbreite.

Bei der Übertragung 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 Übertraft¹ gung 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 z. B. aus dem Buch ]. L. Flanagan, »Speech Analysis Synthesis and Perception«, Berlin, Heidelberg, New York 1972, Seiten 370 bis 372, bekannten Verfahren wird das Frequenzband der Bandbreite Bs des zu übertragenden Signals mit Hilfe von Frequenzweichen direkt in k Frequenzbänder der Bandbreite Bki BJk aufgeteilt, die dann über k Kanäle übertragen und dann auf der Empfangsseite wieder zusammengesetzt werden. Die Herstellung der hierfür erforderlichen Frequenzweichen ist meist schwierig und kostspielig. Da die Filterflanken der Frequenzweichen nur eine endliche Steilheit haben, lassen sich Überlappungen der Frequenzbänder nicht vermeiden. An den Überlappungsstellen sollte der Frequenzgang des Gesamtsystems möglichst konstant sein, was sich aber meist nur unvollkommen realisieren läßt. Die Folge hiervon ist das Auftreten von Verzerrungen. Außer diesen Verzerrungen bedingen die unvermeidlichen Überlappungen der Frequenzbänder einen zusätzlichen Frequenzbedarf bzw. eine nichtoptimale Ausnutzung der vorhandenen Frequenzbänder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art eine Aufteilung des zu übertragenden Signals auf die k Kanäle so durchzuführen, daß möglichst keine Verzerrungen

entstehen und der Schaltungsaufwand vermindert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 genannte Verfahren gelöst.

Durch dieses Verfahren werden die aufwendigen und schwierig herstellbaren Filter des bekann ;en 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 Übertragungskanäle — 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 nichtreievanten Frequenzanteilen zu befreien, kann hierfür ein gewöhnlicher 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 Obertragungskanäle, jeweils nur ein Tiefpaß erforderlich.

Auf der Empfangsseite kann als Multiplexer ein einfaches Addierglied verwendet werden, dessen Eingänge über jeweils eine Impulsformerstufe mit den Ausgängen der Übertragungskanäle verbunden sind.

Wenn das zu übertragende Signal aus äquidistanten Impulsen besteht, können außerdem die Tiefpässe und der Abtaster entfallen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Übertragungssystem gemäß der Erfindung,

F i g. 2 Multiplexer mit lmpulsformerstufen,

F i g. 3 Übertragungssystem gemäß der Erfindung mit Quantisierer und Codierer.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Übertragungssystem ist an einen Tiefpaß 1 ein Abtaster 2 angeschlossen, dessen Ausgangsimpulse einem Impulsverteiler 3 zugeführt werden. Der Impulsverteiler verteilt die Abtastimpulse auf die beispielsweise drei Übertragungskanäle5.

Abtaster und Impulsverteiler werden von einer Steuereinheit 4 synchron gesteuert.

Empfangsseitig sind die Ausgänge der Ütertragungskanäle 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 51 mit einer Bandbreite S₁ übertragen werden, wobei für die Übertragung nur Kanäle mit einer Bandbreite Bk<B_s zur Verfügung stehen. Es müssen also mehrere parallele Kanäle gleichzeitig benutzt werden, und zwar *ind k=B/Bk Kanäle erforderlich. Falls der Quotient BJBk nicht ganzzahlig ist, muß k auf die nächstgrößere ganze Zahl aufgerundet werden. In dem in F i g. 1 gezeigten Beispiel ist k — 3 angenommen.

Das zu übertragende breitbandige Signal 5 t, das beispielsweise ein Video-Signal sein kann, wird sendeseitig zunächst einem Tiefpaß 1 zugeführt, der das Sendesignal von nichtreievanten Frequenzanteilen befreit. Dies sind im allgemeinen Frequenzen, die oberhalb der erforderlichen oberen Grenzfrequenz liegen. Falls das zu übertragende Signal 51 keine störenden, die obere Grenzfrequenz überschreitenden Frequenzen enthält, kann dieser Tiefpaß 1 eingespart werden.

Anschließend wird das Signal dem Abtaster 2

zugeführt, der entsprechend dem Abtasttheorem (Abtastfrequenz /,> 2 ■ /", mit /_s = obere Grenzfrequenz des Signals 51) das Signal 51 in Abtastimpulse

ίο umwandelt

Die so entstandenen Impulse werden der Reihe nach einzeln durch den Impulsverteiler 3 auf die Kanäle 5 verteilt. Um zu gewährleisten, daß jeweils ein Impuls im richtigen Augenblick dem jeweiligen Kanal übergeben π 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, Jt+1, 2k+ 1 ... auf dem ersten Kanal, die Impulse Nr. 2, Jt+2, 2it+2 ... :ti 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

Λ ^ Di/Dk

zu wählen. Auf der Empfangsseite werden die übertragenen Abtastimpulse von einem Multiplexer in der richtigen Reihenfolge aneinandergefügt. Das kann beispielsweise durch eine Steuereinheit 7 geschehen, V) deren den Multiplexer steuernde Impulse von den ankommenden Kanalimpulsen eines oder mehrerer Kanäle synchronisiert werden.

Die Abtastung duvch den Multiplexer arbeitet auch dann noch einwandfrei, wenn der Multiplexer aus den )"> ankommenden Signalen nicht nur einen schmalen Impuls, sondern ein längeres Signalstück 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 •45 Impulsen besteht, können diese Tie^fpässe und auch der Abtaster 2 entfallen.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, indem ein Multiplexer verwendet wird, der aus einem Addierer mit vorgeschalteten Impulsformern oder Abtastern besteht. In den Impulsformern werden die aus den Übertragungskanälen kommenden Impulse, die durch die Übertragung 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, so daß der Multiplexer nur aus einem Addierer 61 besteht.

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 vorgesehen, damit sich die Bandbreite der einzelnen Übertragungskanäle möglichst gut ausnützen

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung, die in F i g. 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur breitbandigen Nachrichtenübertragung über mehrere parallele Übertragungskanäle geringer Bandbreite, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig aus dem zu übertragenden Sendesignal ein pulsmoduliertes Signal konstanter Pulsfolgefrequenz hergestellt wird, daß anschließend die einzelnen Impulse dieses Signals von einem Impulsverteiler in an sich bekannter Weise der Reihe nach auf die einzelnen Kanäle verteilt werden, daß empfangsseitig die auf den einzeln sn Kanälen übertragenen Impulse in an sich bekannter Weise von einem Multiplexer in der richtigen Reihenfolge aneinandergefügt werden 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 pulsampiitudenmoduliertes 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 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig für die Pulscodemodulation des zu übertragenden Signals ein Abtaster (2), ein Quantisierer (9) und ein PCM-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-Decodierers (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 Übertragungskanäle 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 Übertragungskanäle direkt verbunden sind.

12. System nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einzelnen Übertragungskanälen jeweils dieselbe Impulsfolgefrequenz verwendet wird und daß der Impulsverteiler die Impulse in zyklischer Folge auf die k Übertragungskanäle 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.