DE2314618B2 - Verfahren zur Übertragung von Digitalsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein ^verfahren /ur übertragung von Digitalsignnlen durch Umwandlung Von Digitalsignalen in eine andere digitale Form von binären Datensignalen unter Verwendung eines Codewandlers sowie von Vor- und Decodierern und von Parallel-Serien- bzw. Serien-Parallel-Wandlern auf der Sende- und Empfangsseite.

Diese Umwandlung scheint für Datenübertragungssysteme nützlich zu sein, wenn dem analogen Schaltkreis eine Digitalübertragung und/oder ein Schaltsystem vorausgeht, wie z. B. im Falle einer Verbindung zwischen einem Datensender und einem Da tenempfanger über eine Telefonverbindung, die durch ein PCM-Vermittlungs- und/oder -Übertragungssystem und von einem Trägerfrequenzenanalogkanal (FDM) gebildet wird. Diese Umwandking wurde bis heute mit Hilfe eines Modulators/Demodulators (Modem) vorgenommen, der mit dem Analogeingang eines PCM-Kanals verbunden war. was. wie bekannt, die Vorgänge Abtasten. Codieren, Einfügen eines Zeitmultiplex zustandebringt, um eine digitale Pulsübertragung über verschiedene physikalische Medien vorzunehmen.

Beim Empfang wird das Digital-System entmultiplext. decodiert und in eine analoge Wellenform umgewandelt mit Hilfe einer Demodulation, die durch den Empfangsteil eines Modems ausgeführt wird, die danach die Umwandlung des Analog-Signals in ein Digitalsignal vornimmt, das dann wiederum völlig gleich ist wie das Signal, das von der Datenquelle erzeugt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist durch die DT-AS 20 30 827 bekannt. Hierbei findet bereits am Eingang der Sendeseite eine Parallelumsetzung der Binärdaten statt, anschließend eine Ternär-Umsetzung, eine Vor codierung der Ternär-Daten. eine Umwandlung in die analoge Form und ein Fijtern, um den Datenstrom als Analogsignale auf den Übertragungsweg zu bringen. Auf der Empfangseite werden die Analogsignale wieder in die digitale Form zurückverwandelt, in binär-kodirrte Ternär-Daten überführt und schließlich in Binär-Daten umgesetzt.

Nachteilig erweist es sich bei diesem Verfahren, daß zur Übertragung eine doppelte Zwischenumsetzung zwischen Digital- und Analogsignalen notwendig ist, insbesondere in Fällen, in denen ein Analogsignal digitalisiert werden mußte, bevor es in die in der Nachrichtentechnik üblicherweise verwendeten Digital Schaltkreise eingebracht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zwischenumsetzung der digital verarbeiteten Datensignale in die analoge Form vor der Übertragunsstrecke zu vermeiden, vielmehr die Übertragung digitaler Daten beizubehalten, um hierdurch die Unempfindlichkeit von Digitzl-Signalen gegen überlagerte Störungen auszunutzen.

Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Durch eine derartige Umwandlung erhält man einen Datenstrom, der in digitaler Form moduliert auf die Übertragungsstrecke gebracht und nach der Übertragungsstrecke digital demoduliert werden kann, ohne daß es /ur Übertragung einer Zwischenumsetzung in Analogsignale bedarf, der aber andererseits sowohl mit einem digitalen als auch mit einem analogen Netzwerk kompatibel ist. ohne daß ein hierfür notwendiges Modem eingesetzt zu werden braucht.

Die auf die Übertragungsstrecke gebrachten Signale eignen sich somit zur Übertragung auf Fernsprechkanälen und sind geeignet, auf der Empfangsseite nach Ausfilterung und Demodulation Basisbandsignale zu erzeugen, welche anschließend abgetastet werden und aus denen die Symbolfrequenz gewonnen wird, die wiederum für die Entzerrung und Demodulierung benötigt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich der besondere Vorteil, daß die Umwandlung der Digital-Signale durch logische Schaltkreise unter Verwendung von digitalen Schaltelementen verwirklicht werden kann.

An Hand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im Nachfolgenden erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschema der Sendeseite des Codewandlers,

F i g. 2 ist ein Blockschema des Empfangsteiles des Codewandlers.

Wie F i g. 1 zeigt, bedeutet PR eine Vielzahl von logischen Schaltkreisen (Vorcodierer), die eine Vorverschlüsselung der über Leitung 1 hereinkommenden binären Daten vornehmen. Genauer gesagt es werden Daten, die über die Leitung 1 mit einer gewissen Wiedirholungsfrequenz l/T ankommen, in ein Signal mit der Wiederholungsfrequenz l/N T umgewandelt, wobei N eine ganze Zahl ist. Die Zahl N hängt von der Datengeschwuidigkeit am Eingang und vom Frequenzband ab. das im Analogkanal verfügbar ist, wie bei der Datenübertragungstechnik bekannt Diese Frequenzunterteilung ist notwenig, um die Geschwindigkeit der Digitaldaten an die Bandbreite des Analogkanals anzupassen.

Mit 2 ist der Ausgang des Vorkodierers bezeichnet, der von einer Vielzahl von N-Leitungen gebildet wird, die die binären Digital-Signale parallel übertragen.

Ge ist ein Wellenformgenerator, der durch vom Eingang 2 kommende Signale erregt wird und am Ausgang 3 Folgen von digitalen Abtastimpulsen mit einer Wiederholungsfrequenz F erzeugt, die einer gemeinsamen Vielzahl sowohl der Frequenz des Eingangssignais l/N ■ T als auch der Abtastfrequenz f des Digitalsystems, das dem Codewandler zugeordnet ist. entspricht, wobei diese im Falle des PCM-Systems bekannterweise bei 8 kHz liegt. Diese Frequenz digitalisierter Abtastimpulse ist das digitale Äquivalent eines Analogsignals, das die Form- und Frequenzmerkmale hat, die für die Übertragung von Analogkanälen geeignet sind.

Der Generator GE kann z. B. als Digitalfilter ausgebildet sein, dessen Impulsantwort der Wellenform entspricht, die dem übertragenen Einzelimpuls zugeteilt ist.

MN ist ein digitaler Modulator, der durch Signale, die auf Leitung 3 kommen, angesteuert wird und der auf einem Ausgang 5 ein abgetastetes und digitalisiertes Signal erzeugt, das einem Analogsignal entspricht, welches den günstigsten Abschnitt der Bandbreite auf dem Analogkanal einnimmt. In diesem Fall ist es ein Telephonkanal, dessen günstigster A' chnitt der Mittelteil ist und der ein Frequenzband von <000 Hz umfaßt.

Dieses Frequenzband kann z. B. durch Einseitenband-Modulation der Abtastsignale, die von Leitung 3 kommen, angesprochen werden.

Im allgemeinen wird die Modulationsfunktion erreicht, indem man fiingangssignale mit einer Trägerwelle multipliziert. Anschließend uird eventuell gefiltert, um ungewünschte Komponenten zu eliminieren.

Die Abtastwerte der vorerwähnten Trägerwelle werden periodisch in einen Speicher ME irgendeines Typs eingelesen, der z. B. diskrete Werte der sinusförmigen Funktion erhält, und werden über eine Leitung 4 dem Modulator MN zugeführt.

Digitalisierte Abtastwerte, die über eine Leitung 5 aus dem Modulator MN kommen, werden dann von einem schnellen Umsetzer CV verarbeitet, der es ermöglicht, aus dem Fluß der Signale auf der Leitung 5 Abtastwerte mit gleichem zeitlichen Abstand herauszuziehen und der die Abtastperiode und die Phase des Digitalsystems am Ausgang besitzt (im Fall von PCM Der Ausgang 6 des Umsetzers CV schickt die Abtastfolge in einen Serienkreis 4 dessen Aufgabe darin besteht, auf einer Ausgangsleitung 7 binäre Daten in serieller Form abzugeben, und zwar mit der Geschwindigkeit der binären Übertragung des Digitalsys!ems (z. B. für die europäische PCM mit 64 kbit/s).

Auf solche Art wird ein direkter Zugriff in den Digitalbereich des PCM-Systems ermöglicht, ohne daß mit Abtasteinrichtungen und Codieren gearbeitet werden

ίο muß. Das Signal, das gerade in den Digitalfluß eingefügt wurde, geht weiter durch üe üblicherweise folgenden Geräte eines PCM-Systems und der analogen Schaltkreise.

Die Schaltungsanordnung wird von einer Taktsignalleitung und von einer Vielzahl von Einrichtungen, die als CK dargestellt sind, gesteuert, die von einer Leitung 9 Datenzeitsignale mit der Frequenz l/T und von einer Leitung 10 Signale des Digitalsystems erhalten, die dem Codewandler zugeordnet sind. Die letzteren Signale haben eine Frequenz, die gleich ist dei Abtastfrequenz (8 kHz für PCM). Die Vielzahl der Einrichtungen CK führt dann die folgenden Operationen durch:

Sie wandelt Signale mit einer Frequenz l/T, die von der Leitung 9 kommen, in ein Signal mit der Frequenz l/N · T um und erzeugt ein Signal mit der Frequenz F, einem gemeinsamen Vielfachen sowohl der Frequenz l/N T als auch der Abtastfrequenz /"des Signals, das auf der Leitung 10 ankommt. Dieses Signal geht dann weiter auf Leitung 8 als Zeitsignal zum Wellenformgenerator GE, zum Modulator MN und zum Speicher ME

Das Signal mit der Frequenz I/N T, das von der Einrichtung CK stammt, wird auch über die Leitung 11 als Zeitsignal zum Vorkodierer PR geschickt.

Das Signal auf der Leitung 10 wird außerdem zum schnellen Umsetzer CV geschickt, um dort den obenerwähnten Abtastvorgang auszulösen.

In F i g. 2 ist ein mit P bezeichneter Serien-Parallel-Wandler gezeigt, der die umgekehrte Funktion des Parallel-Serienwandlers S nach F i g. 1 ausübt. Dieser Serien-Parallelwandler erzeugt, indem er über den Eingang 12 (F i g. 2) den Serienfluß der Binärdaten mit der binären Übertragungsgeschwindigkeit des verwendeten digitalen Eingangs-Systems empfängt, am Ausgang 13 digitalisierte Abtastwerte mit einer Wiederholungsfrequenz, die der Abtastfrequenz f des Digitalsystems entspricht (z. B. 8 kHz in einem PCM-System).

Die Abtastwerte werden in einem Digitalfilter Fl gefiltert, dessen Aufgabe es ist, eventuelle Geräusche in ihrem Frequenzband zu begrenzen und zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten der Eingangs-Signale zu interpolieren. Diese Interpolation ist notwenig, um Datensignale mit einer Frequenz l/T von abgetasteten Signalen am Eingang zu trennen.

Es wird dies erreicht durch Verwendung eines Digitalfilters bei einer Frequenz, die einem gemeinsamen Vielfachen sowohl der Abtastfrequenz des Digitalsystems als auch der Frequenz 1/N · T entspricht.

Der Filter Fl ist über eine Leitung 14 mit einem digitalen Demodulator DN verbunden, der bei den empfangenen Abtast-Signalen eine Umwandlung entgegengesetzt der, wie sie vom digitalen Modulator MN der Sendeseite des Codewandlers vorgenommen wird (Fig. I),bewirkt.

Genauer gesagt, der Demodulator DN liefert am Ausgang 15 Abtastwerte entsprechend einem Analogsignal, das in das Basisband gebracht wurde und dem Signal an der Leitung 3 in der Übertragungsphase ent-

spricht mit Ausnahme von Störungen und Geräuschen, die vom Übertragungskanal stammen und die durch Modulation, Demodulation und Filtern entstehen.

Dieser Demodulator DN nimmt an den Abtast-Signalen die gleichen Operationen vor wie die bekannten Analogsignal-Demodulatoren.

Wenn eine synchrone (oder kohärente) Demodulation gewählt wird, um die Funktion des Systems zu verbessern, wird es nötig sein, daß Abtastwerte des Trägers zur Verfügung stehen; diese Abtastwerte können in den Speicher MEder F i g. 1 gelesen werden.

Der Demodulator DN kann digitale Schaltkreise mit Filtereigenschaften aufweisen, die das Signal von geringfügig vorhandenen unerwünschten Komponenten reinigt.

Um digitale Datensignale herauszutrennen, ist es nötig, einen Teil der Signale in der Leitung 15 mit der Frequenz l/N · T auszuwählen; dies wird von einer Abtasteinrichtung CU, ähnlich der Einrichtung CV in F i g. 1 vorgenommen. Die Einrichtung CU nimmt von dem abgetasteten Signalfluß in der Leitung 15 äquidistante Abtastwerte von NT'Sekunden heraus. Die Frequenz und die Grundlage der Abtastsignale erhält man im allgemeinen aus Informationen, die im Signal auf Leitung 15 enthalten sind. Der Ausgang 16 der Abtasteinrichtung CU kann, wenn nötig, mit einem digitalen Entzerrer EQ verbunden sein, der eine Entzerrung vornimmt, um Intersymbolinterferenzen, die vom Übertra gungssystem stammen, zu verringern. Dieser Entzerrei kann z. B. ein adaptiver, automatischer Entzerrer sein der nach dem Stand der Technik bekannt und für sol ehe Systeme brauchbar ist.

In jedem Fall liefert der Entzerrer EQ eine Schätzung des gerade empfangenen Singais und gibt arr Ausgang 17 eine Folge von Daten ab, die von gleichei Art sind, wie die Folge, die am Ausgang des Blocks Ph

ίο des Senders (F i g. 1) entsteht.

An die Leitung 17 (Fig. 1) ist ein Dekodierer Dl angeschlossen, der die entgegengesetzten Operationer des Vorkodierers PR aus F i g. 1 bewirkt, wobei er an eine Leitung 18 das Datensignal in binärer serieller Form mit einer Wiederholungsfrequenz l/T wie sie am Eingang 1 des fernen Senders herrscht, zurückgibt.

Zeitsignale, die für die Einrichtung P, Fl und DN notwendig sind, kommen aus den Ausgängen 10' und 8 einer Einrichtung CK, die der Einrichtung CK auf der Senderseite entspricht und im Zusammenhang mit den¹ Übertragungsabschnitt (F i g. 1) bereits erwähnt wurde Die Einrichtungen CU, EQ und DE werden in üblicher Weise durch eine Zeitinformation synchronisiert, die von der Senderseite geschickt wird; die Information wird hierbei aus dem empfangenen Signal herausgenommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Digitalsignalen durch Umwandlung von Digitalsignalen in eine an- S ©'ere digitale Form von binären Datensignalen unter Verwendung eines Codewandlers sowie von Vor- und Decodieren! und von Parallel-Serien- bzw. Serien-Parallel-Wandlern auf der Sende- und Empfangsseite, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite die im Vorcodierer (PR) durch Frequenzwandlung vorcodierten Binärdaten mit einer durch die Abtastfrequenz gegebenen schrittweisen Funktionsfolge in digitale Abtastimpulse von in bezug auf die Abtastfrequenz vervielfachter Wiederholungsfrequenz umgesetzt werden, die in einem nachgeschalteten Modulator (MN) trägermoduliert. in einem Umsetzer (CV) mit den Abtastzeitpunkten synchronisiert und im Serienkreis (S) in digitaler und serieller Form dem Übertragungskanal zugeführt werden, und daß auf der Empfangsseite die durch den Serien-Parallel· Wandler (P)in Parallelform umgesetzten digitalen Abtastwerte asynchron zur Abtastfrequenz einen Digitalfilter (Fl) durchlaufen und anschließend für die Belegung des Basisbandes in einem digitalen Demodulator (DM) demoduliert werden, wobei nach mittels einer Symbolfrequenz gesteuerten Zeitintervallen aus den demodulierten Signalen durch eine Abtasteinrichtung (CiI) bestimmte Signale ausgewählt werden, die dann mit dieser zur Abtastfrequenz in einem bestimmten Verhältnis stehenden Symbolfrequenz einen digitalen Entzerrer (EQ) und den Decoder (DE) durchlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Sendeseite umgesetzten Abtastimpulse in einen mit dem digitalen Modulator (MN) verbundenen Speicher (ME) eingelesen werden.

1 Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Entzerrer (EQ) die im Übertragungssystem entstehenden Intersymbolinterferenzen reduziert.

4. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreise auf der Sende- und Empfangsseite von Zeitsignale erzeugenden Einrichtung (CK) gesteuert werden, die ihrerseits über eine Leitung (9) mit einer für das datenverarbeitende Digitalsystem charakteristischen Frequenz l/T und mit der Abtastfrequenz /'des Systems getastet werden und an einem ihrer Ausgänge (8. 8') Signale der Frequenz F erzeugen, die ein ganzes Vielfaches der charakteristischen Frequenz l/T und der Abtastfrequenz /"ist.

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