DE2362855A1

DE2362855A1 - Verfahren zur uebertragung von digitalen signalen

Info

Publication number: DE2362855A1
Application number: DE2362855A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Ing Krisch; Georg Dipl Ing Maltz; Helmut Dr Ing Martin
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1973-12-18
Filing date: 1973-12-18
Publication date: 1975-06-26
Also published as: DE2362855B2

Description

Kabel-und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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lA.12.1973 Verfahren zur Übertragung von digitalen Signalen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von digitalen Signalen, welche unter Zwischenschaltung von Regeneratoren von einem Sender zu einem Empfänger über die Adern eines Nachrichtenkabels übertragen werden. Insbesondere ist die Erfindung für das PuIscodemodulationsverfahren (PCM) gedacht.

Die Übertragung von Nachrichten mittels des PCM-Verfahrens nimmt ständig mehr Raum in der Übertragungstechnik ein. Die Vorteile gegenüber der herkömmlichen Technik bestehen darin, daß die digitalen Signale nicht mehr linear verstärkt zu werden brauchen, sondern in den Regeneratoren vollständig regeneriert werden. Dieser Vorgang kann nahezu beliebig oft wiederholt werden. Weiterhin können die digitalen Signalkanäle in einen zeitlichen Rahmen eingefügt werden, was zum Zeitmultiplexprinzip führt, für dessen Realisierung die Anwendung der Elektronik besonders gut geeignet ist.

Die bisher üblichen PCM-Systeme arbeiten im Vierdraht-Verfahren, d.h. es muß also für beide Übertragungsrichtungen je eine Übertragungsleitung vorhanden sein. Wegen der grossenPegeldifferenzen, die zwischen den abgehenden und an-

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kommenden Signalen an den Sende- bzw. Empfangsstationen oder Regeneratorpunkten bestehen, müssen die beiden Übertragungsrichtungen gut gegeneinander abgeschirmt sein, was insbesondere dann Schwierigkeiten macht, wenn die Adern beider Üb ertragung sr iichtungen im gleichen Kabel untergebracht sind. Diese Abschirmung kann durch Schirmung der Bündel im Kabel oder auch durch Schirmung der Lagen oder die Anbringung eines sogenannten Z-Schirmes erreicht werden und erfordert dementsprechend einen erheblichen fertigungstechnischen Zusatzaufwand, der einer wirtschaftlichen Fertigung oft im Wege steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung digitaler Signale anzugeben, das den Einsatz herkömmlicher Kabel und damit eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die digitalen Signale zunächst in zeitliche Signalabschnitte unterteilt werden, daß diese Signalabschnitte danach zeitlich um einen Faktor grosser als 2 gegenüber ihrer ursprünglichen Rahmenlänge komprimiert werden, daß weiterhin die Signalabschnitte beider Übertragungsrichtungen derart über die gleichen Adern gesandt werden, daß die Signalabschnitte unterschiedlicher Übertragungsrichtung gleichzeitig über unterschiedliche Übertragungsabschnitte laufen und in den Empfängerseiten der Regeneratoren in getrennte Speicher übernommen werden, und daß die Signalabschnitte schließlich durch Umschaltung der Speicher auf die jeweiligen Sendeseiten der Regeneratoren getrennt weitergegeben werden.

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Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß nunmehr auch die üblichen Ortskabel zur Übertragung von PCM-Signalen eingesetzt werden können, da das Problem des Nah-Nebensprechens zwischen unterschiedlichen Gesprächsrichtungen, die gleichzeitig eine hohe Pegeldifferenz haben, durch die Erfindung ausgeschaltet ist. Es ist weiterhin möglich, den Aufwand an Leitungen zu reduzieren, da für beide Ubertragungsrichtungen die gleichen Leitungen benutzt werden können. Eine Abschirmung, unterschiedlicher Ubertragungsrichtungen ist nicht mehr erforderlich. ·

Das Verfahren nach der Erfindung sei im folgenden beispielsweise anhand des gebräuchlichsten PCM-Systems mit einer Abtastfrequenz von 8 kHz und einer Rahmenlänge von 125 /US erläutert. Bei diesem System sind 32 Zeitkanäle pro Rahmen vorhanden, von denen mindestens einer zur Synchronisierung verwendet wird. Die übliche Rahmenlänge eines Zeitkanals, d.h. also eines zu übertragenden digitalen SignalabSchnitts, beträgt somit 125 /us. Gemäß der Erfindung wird nun so vorgegangen, daß ein solcher Signalrahmen beispielsweise zeitlich-zu einem Signalabschnitt von 50 /us komprimiert wird. Hierzu kann der Rahmen beispielsweise in einen elektronischen Speicher gegeben werden, aus dem die Bits dann in entsprechend kürzerer Zeit abgerufen werden. Die so in zeitlich komprimierte Abschnitte eingeteilten Nachrichten werden dann vom Sender in das Kabel gesendet und gelangen entsprechend ihrer Laufzeit zur Empfangsseite des nächsten Regenerators. Gleichzeitig ist es möglich, daß aus der Gegenrichtung ein entsprechend komprimierter Signalabschnitt ebenfalls an diesen Regeneratorpunkt gelangt.

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Beide Signalabschnitte der unterschiedlichen Übertragungsrichtungen werden dann in getrennte Speicher der Regeneratoren übernommen. Sobald beide Signalabschnitte voll in den Speichern enthalten sind, werden diese Speicher von den Empfangersexten der Regeneratoren auf die Sendeseiten umgeschaltet und die Signalabschnitte können dann den nächsten Kabel- bzw. Leitungsabschnitt bis zum nächsten Regeneratorpunkt zurücklegen. Auf diese Weise werden die Nachrichten entgegengesetzter Übertragungsrichtung, ohne Möglichkeit gegenseitiger Beeinflussung, in den Regeneratorpunkten aneinander vorbeigeführt. Als Speicher in den Regeneratoren eignen sich übliche Schieberegister.

Die Funktionsfähigkeit eines solchen Verfahrens ist nur dann gegeben, wenn eine zeitliche Überlappung der Signalabschnitte unterschiedlicher Übertragungsrichtung ausgeschlossen ist. Aus diesem Grunde sollte die zeitliche Komprimierung der Signalrahmen mindestens um einen Faktor vorgenommen werden, der der Gleichung

f ^ ^2T

T -

genügt. Hierin ist T die zeitliche Länge eines .unkomprimierten Signalabschnitts und Tr bedeutet die Laufzeit der Signale zwischen zwei Regeneratorpunkten. -Tn der Praxis wird der Faktor f in der Nähe von 2,5 liegen, wofür auch das obige Beispiel gedacht ist und was bei einer Regeneratorfeldlänge von 2 km und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 200.000 km/sec einem Signalabschnitt

von 50 ,us entspricht. Auf jeden Fall ist der Faktor f / r

größer als 2, was aus obiger Gleichung hervorgeht.

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Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die Zeichnungen hingewiesen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Gesamtansicht einer Nachrichtenübertragungsstrecke. In Fig. 2 ist ein Regenerator in vergrößertem Maßstab dargestellt und Fig. 3 gibt unterschiedliche Zeitpunkte bei der Signalübertragung wieder.

Mit 1 und 2 sind zwei Sende- bzw. Empfangsstationen bezeichnet, von denen ein vieladriges Kabel 3 zur Versorgung von der Einfachheit halber nicht mit eingezeichneten Verbrauchern ausgeht. Die Kabelstrecke ist in gleichmäßige Abschnitte eingeteilt und nach einer vorher zu bestimmenden Länge von beispielsweise 2 km wird jeweils ein Regeneratorpunkt k, bei welchem es sich stets um einen Doppelregenerator handelt, in die Kabelstrecke eingebaut, in welchem die zu übertragenden Signale regeneriert und weitergegeben werden.

Ein -solcher Doppelregenerator - im folgenden der Einfachheit halber nur "Regenerator" genannt - besteht gemäß Fig. 2 im wesentlichen aus zwei Empfangsseiten E und E sowie

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zwei Senderseiten S und S . Weiterhin sind in jedem Re-

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generator für jedes Aderpaar, d.h. also für jede Übertragungsleitung 5jzwei Speicher 6 und 7 angeordnet, die beispielsweise als übliche Schieberegister ausgebildet sein können. Außerdem weist, der Regenerator Umschalter 8 und 9 auf, die die Speicher 6 und 7 jeweils von der Sendeseite auf die andere Empfangsseite umschalten können und für wel-

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ehe der Zeitpunkt der Umschaltung beispielsweise zeitlich vom Beginn eines ankommenden Signalabschnitts abgeleitet werden kann. Im dargestellten Fall kommt auf der Empfangsseite E gerade ein Signalabschnitt A an, der über den Schalter 8 in den Speicher 6 geführt wird. Gleichzeitig kommt aus der anderen Richtung ein Signalabschnitt B, der über den Schalter 9 in den Speicher 7 gegeben wird. Wenn beide Signalabschnitte voll in ihren Speichern enthalten sind, werden die Schalter 8 und 9 von den Empfängerseiten E bzw. E auf die Senderseiten S bzw. S₀ umgeschaltet und die Signalabschnitte A und B können dann die nächsten Übertragungsabschnitte zurücklegen.

In Fig. 3a ist ein zeitlicher Zustand der Übertragungsstrecke schematisch dargestellt, bei dem die Regeneratoren 4l und 43 gerade Signalabschnitte A und B empfangen, während die Regeneratoren 42 und 44 die Signalabschnitte gerade aussenden. Fig. Jh gibt den anderen Zustand der Regeneratoren wieder, in dem nämlich die Regeneratoren 4l und 43 die Signalabschnitte gerade aussenden, während die Regeneratoren 42 und 44 die Signalabschnitte in ihre Speicher aufnehmen. Danach hat das System dann wieder den Zustand gemäß Fig. 3a· Es ist daraus ersichtlich, daß jeder Regenerator entweder aus beiden Richtungen Signalabschnitte empfängt oder in beide Richtungen Signalabschnitte aussendet.

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Claims

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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14.12.1973

Patentansprüche

Verfahren zur Übertragung von digitalen Signalen, welche unter Zwischenschaltung von Regeneratoren von einem Sender zu einem Empfänger über die Adern eines Nachrichtenkabels übertragen werden, dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Signale zunächst in zeitliche Signalabschnitte unterteilt werden, daß diese Signalabschnitte danach zeitlich um einen Faktor grosser als 2 gegenüber ihrer ursprünglichen Rahmenlänge komprimiert werden, daß weiterhin die Signal abschnitte (A,B) beider Übertragungsrichtungen derart über die gleichen Adern (5) gesandt werden, daß die Signalabschnitte (A,B) unterschiedlicher Übertragungsrichtung gleichzeitig über unterschiedliche Übertragungsabschnitte laufen und in den Empfängerseiten (E ,E) der Regeneratoren (4) in getrennte Speicher (6,7) übernojtnmen werden, und daß die Signalabschnitte (A,B) schließlich durch Umschaltung der Speicher (6,7) auf die jeweiligen Sendeseiten (S ,S) der Regeneratoren

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(4) getrennt weitergegeben werden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor für die Komprimierung der Signalabschnitte (A,B) der Gleichung

f ■ -t ^2T

r

τ - 2 γ.

genügt, mit T = zeitliche Länge eines unkomprimierten Signalabschnitts und "fc" = Laufzeit der Signale zwischen zwei Regeneratorpunkten.

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