DE2437152A1

DE2437152A1 - Verfahren und vorrichtung zur multiplexen uebertragung einer vielzahl von informationssignalen

Info

Publication number: DE2437152A1
Application number: DE2437152A
Authority: DE
Inventors: William V Braun; John P Byrns; Eric F Ziolko
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1973-08-01
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1975-02-20
Also published as: JPS5045508A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur multiplexen Übertragung einer Vielzahl von Informations Signalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung einer Vielzahl von Informationssignalen sowie ein multiplexes Übertragungs- und Empfangs system zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind viele Anwendungsfälle bekannte für welche eine multiplexe Signalübertragung notwendig ist. Ein sehr wichtiger Anwendungsbereich ist die Nachrichtenübertragung, wenn gleichzeitig eine Vielzahl von Informationen mit Hilfe nur eines Senders übertragen werden soll. Andere Anwendungsgebiete können Übertragungsstrecken mit Einzelfrequenz-Relaisve rstärkern oder Ein zelfrequenz - Duplex-Üb ertragungs Systeme sein. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anzuwenden, wenn ein schmalbandiges Multiplexsystem benötigt wird, bei dem die Bandbreite der Multiplexsignale die Summe der Bandbreiten der individuell separat überübertragenen Signale nicht übersteigen darf.
Es dind bereits mehrere Multiplexsysteme bekannt, zu denen Frequenzmultiplexsysteme und Zeitmultiplexsysteme zählen. Frequenzmultiplexsysteme erfordern in der ltegel eine Vielzahl von Hilfsträçern. webei jeder einzelne Hilfsträger mit der Information eines Multiplexkanals moduliert wird. Beim Zeitmultiplexsystem werden die mitein inder zu verknüpfenden Kanäle in zeitlicher Folge abgetastet, wobei die Abtastfrequenz größer als das Zweifache der höchsten in irgendeinem der Kanäle zu übertragenden Frequenz ist, so dLif3 Signalsegmente entstehen, die entsprechend ihrer zeitlichen Verschiebung bei der Abtastung miteinander verschachtelt werden. Die Folge dieser vers chachtelten Signalsegmente wird dann übertragen. Dabei können die Signalsegmente in digitale Signale umgewandelt werden, die zeitmultiplex miteinander verknüpft werden.
Diese Freq,uenzmultiplex- und Zeitmultiplexsysteme verwenden eine Zweiseitenbandmodulation des Hilfsträgers und benötigen daher eine Übertragungsbandbreite, die größer als die Summe der Bandbreiten der individuell zu übertragenden Signale ist. 13ei dem Frequenzmultiplex -system kann man auch eine Einstitenbandmodulation des Hilfsträgers verwenden, womit die gesamte Übertragangsbandbreite gleich der Bandbreite der Summe der Einzelsignale ist, jedoch ergibt sich für eine frequenzmodulierte Übertragungsleitung, daß das Signal-Rauschverhältnis der oberen Kanäle beträchtlich schlechtes ist. Außerdem können Frequenzmultiplexsysteme nicht in Verbindung Illit Einzelfrequenz-Relaisverstärkersystemen oder mit Einzelfrequenz-Duplex-Übertragungssystemen eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufga1xe zugr unde, ein verbessertes Multiplexsystem zu schaffen, bei dem die Bandbreite optimal ausgenützt wird und im wesentlichen das gleiche Signal-Rauschverhältnis für alle Kanäle erzielbar erziclbar ist, wenn die Übertragung mit Hilfe eines frequenzmodulierten Übertragungsmediums erfolgt. Ferner soll das Multiplexsystem eine Verbesserung des Einzelfrequenz-Relaisverstärkersystems ermöglichen und gleichzeitig als Einzelfrequenz-Duplex-Übertragungssystem einsetzbar sein. Dabei darf dei Bandbreite des Multiplexssignals die Summe der Bandbreiten der individuellen zu übertragenden Signale nicht übersieigen.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren zur gleichzeitigen Multiplexübertragung einer Vielzahl von Informationssignalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von n,auf eine bestiminte Bandbreite mit einer unteren und einer oberen Grenzfrequenz begrenzten Signalen mit einer ersten vergegebenen Foplgefrequenz gebildet werden, daß jedes der bandbebrenzten Signale zeitlich komprimiert@und daraus eine Folge von Signalsegmenten (Signalproben) bestimmter zeitlicher Länge gebildet wird, wobei die Foge der Signalsegmente eine n-mal größere zweite Folgefrequenz als die erste vorgegebene Folgefrequez hat, daß die Bandbreite für jedes Signalsegment mit der bestimmten zeitlichen Länge innerhalb eines zweiten Frequenzbandes beibchalten wird, wobei die untere Grenzfrequenz im wesentlichen gleich dem n-fachen der unteren Grenzfrequenz und die obere Grenzfrequenz im wesentlichen gleich dem n-fachen der oberen Grenzfrequenz der bestimmten Bandbreite der Vielzabl von n Signalen ist, und daß die Folge von Signalsegmenten bestimmter zeitlicher Länge über ein Übertragungsmedium übertragen werden.
Für den Empfang und die Wiedergabe der übertragenen Signalelemente bestimmter zeitlicher Lange sicht die Erfindungver, daß ein Teil eines Signalsegmentes mit einer ersten Folgefrequenz in ein erstes Abtast-und Speicherelement eingespeist wird, daß der verblende Teil des Signalsegments mit einer ersten Felgefrequenz in Serie in ein zweites Abtast-und Speicherelement eingespeichert wird, daß mit dem Auslesen des gespeicherten Teils des Signalelementes aus dem ersten Abtast und Speicherelement zu einem Zeipunkt vor dem Ende der Einspeicherung des verbleibenden bleibenden Teils dos Signalsegmentes in das zweite Abtast- und Speicherelemcnt derart.begonnen wird, daß das Ende des Auslesens des gespeicherten Teiles des Signalsegmentes aus dem ersten Abtast- und Speicherelement zeitlich mit dem Ende des Einspeicherns des verbleibenden Teils des Signalsegmentes in das zweite Abtast- und Speicherelement zusammenfällt, und daß mit dem Auslesen des verbleibenden Teils des Signalsegmentes aus dem zweiten Abtast- und Speicherelement nach dem Ende des Auslesens des ersten Teils des Signalsegmentes aus dem ersten Abtast- und Speicherelement begonnen wird.
Ein multiplexes Übertragungssystem für eine Vielzahl von Informationssignalen zur Durchführung des Ve'fnhrens gen1aß der Erfindung ist mit Einric1ltungen zum glelchzeitigen Aufnehmen der Informationssignale verbunden und sieht erfindungsgemäß vor, daß die Einrichtung zurn Aufnehmen der Informationssignale Filtereinrichtungen umfassen, um die mit einer ersten vorgegebenen Folgefrequenz aufgenommenen n Informationssignale auf eine bestimmte Bandbreite zu begrenzen, daß den Filter einrichtungen Zeitkompressionseinrichtungen nachgeschaltet sind, um in einer bestimmten zeitlichen Folge Signalsegmente bestimmter zeitlicher Länge von den bandbreitenbegrenzten Signalen mit einer zweiten Folgefrequenz aDzuleiten, die zumindest n-mal größer als die erste Folgefrequenz ist, und daß den Zeitkompressions einrichtungen weitere Filtereinrichtungen nachgeschaltet sind, um die Bandbreite des Signales mit der zweiten Folgefrequenz innerhalb eines Bereiches zu halten, der etwa n-mal der bestimmten Bandbreite ist.
Für die Empfangsseite wird für dieses multiplexe Übertragungssystem erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Empfangs system einen Empfänger zum Empfang von Signalen in einem unteren Frequenzband und zum Empfang einer Vielzahl zeitlich komprimierter Signalelemente in einem oberen Frequenzband umfaßt, wobei jedes zeitlich komprimierse Signalelement in in einem vorgegebenen zeitlichen Vcrhältnis zu weiteren zeitlich komprimierten Signalsegmenten steht; daß eine Synchronisat:)ons -einrichtung aus den Signalen im unteren Frequenzband'Synchronisationssignale ableitet, und daß Zeitexpansionsschaltungen vorhanden sind, um von zumindest einem Teil des zeitmultiplexen Signals und dem Synchronisationssignal beaufschlagt zu werden und das zeitmultiplexe Signal zu expandieren.
DieMaßnahmen der Erfindung werden besonders vorteilhaft bei einem Pulsmultiplexsystem angewendet, bei dem eine Vielzahl analoger Signale parallel in einer bestimmten Folge in ein Speichermedium eingegeben wird. Dabei handelt es sich normalerweise um die Sprechgeschwindigkeit bei Sprachsignalen. Diese gespeicherten Signale werden anschließend aus dem Speichermedium in einer Folge von Pulsen bestimmter Zeitdauer mit einer höheren Geschwindigkeit ausgelesen, als sie eingespeichert wurden. Jeder Puls enthält die zeitkomprimierle Information von einem Kanal. Mit hilfe eines Digital-Analogschieberegisters oder eines Speichers mit direktem Zugriff können die Signale entweder digital oder analog gespeichert und in der gewünschten Folge mit der gewünschten Geschwindigkeit' wieder reproduziert werden. Das Multiplexsystem verwendet Filtereinrichtungen, um die Bandbreite der Multiplexsignale zu begrenzen und auf einem Wert zu halten, der kleiner oder höchstens gleich der Bandbreite der individuellen Signalbandbreiten ist.
Unterhalb des mit der maltiplexverknüpften Information belegten Bades wird ein Synchronisationssignal in einem niederen Frequenzband übertragen. Dieses Synchronisationssignal-sowie das multiplexe Signal werden über das Übertragungsmedium einem Partnerempfänger zugeführt, der die übertragenen Signale in Zeitintervallen empfängt, welche zumindest einem Puls entsprechen, um die empfangenen Signale zu expandieren und ein den ursprünglichen Signalen entsprechendes Signal herzustellen.
Dä Da nur ein Impuls zu einem gegebenen Zeitpunkt übertragen wird und jeder Impuls den gesamten Übertragungskanal ausfüllt, wird die gesamte Übertragungsbandbreite für jeden Kanal ausgenützt, womit das System weniger- empfindlich gegen Fading als die bekannten Frequenzmultiplexsysteme ist. Werm für das Übertragungsmedium eine frequenzm.odulierte Übertragungsstrecke verwendet wird, ist das Signal-Rauschverhalten für jeden der multiplex miteinander v verknüpften Kanäle im wesentlichen gleich und entspricht in etwa dem Signal-Rauschverhalten, wie es für ein Einzelkanalsystem nit vergleichbarer Bandbreite ist.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Ve-rbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes i3lockdiagramm der Sendeseite eines Pulsmultiplexsystems gemäß der Erfindung; - Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Einlcanalempfängers für das Pulsmultiplexsystem gemäß der Erfindung; Fig. 2a ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Zeitexpansionsschaltung, wie sie beim Empfänger gemäß Fig. 2 Verwendung finden kann; Fig. 3 ein ausführlicheres Blockdiagramm der Sendeseite des Pulsmultiplexsystems gemäß der Erfindung mit einer Zeitkompressionsschaltung und einer Pulsfolge-Umschalteinrichtung; Fig. 3a Fig. 3a ein aus führlicheres Blockdiagramm der Zeitkompressionsschaltung gemäß Fig. 3 unter Verwendung von Schieberegistern; Fig. 4 ein ausführlicheres Blockdiagramm - qin er digitalen Zeit -kompressionsschaltung, welche für jedes der Schieb register gemäß Fig. 3a Vorwendung finden kann; Fig.5 ein Frequenzdiagramm, aus dem das Frequenzspektrum für ein-en individuellen Kanal aus '20 Kanälen sowie das Frequenzspektrum des Multiplexsignals hervorgeht; Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Einzelfrequenz-Relaisverstärkers für die Verwendung im Pulsmultiplexsystem gemäß der,Erfindung; Fig. 7 das Block diagramm eines - Einzelfrequenz-Sender-Empfängersystems, das das Pulsmultiplexsystem gemäß der Erfin-dung verwendet.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Sende seite des Pulsmultiplexsystems gemäß der Erfindung ist eine Vielzahl von Mikrophonen 10, 12, 14 mit einer Vielzahl von Bandpaßfiltern 20, 2-2 und 24 verbunden, deren Übertragungsfrequenz b-eTeich -zwischen etwa 300 Hz@und etwa 3 kHz liegt. Es kann jede beliebige Anzahl von Mikrophenen entsprechend der Anzahl der zu übertragenden Kanäle verwendet werden. Für die nachfolgeffde Betrachtung werden beispielsweise 20 Kanäle vorgesehen. Anstelle der Mikrophone als Signalquelle kann - jede beliebige andere Signalquelle an die Bandpaßfilter angeschlossen sein, wie z.B. Telefonleitungen, Rundfunkempfänger oder Signalspeicher bzw. Kombinatinen solcher Signalquellen. Die Ausgangsseite eines jeden Bandpaßfilters ist jeweils miteiner n-fachen Zeitkompressionsschaltung 30, -32 bzw.
32 bzw. 34 verbunden. Diese Zeitkompressionsschaltungen stehen mit einem Multiplexschalter 36 in Verbindung, der nacheinander die Ausgangs signale der Zeitkompressionsschaltungen an ein Bandpaßfilter 38 anlegt. Dieses Bandpaßfilter: hat eine untere Grenzfrequenz, die gleich dem n-fachen der unteren Grenzfrequenz der Bandfilter 20, 22 und 26 ist und ferner eine obere Grenzfrequenz, die gleich demn-fachen der oberen Grenzfrequenz dieser Bandpaßfilter ist. Bei einem 20-Kanalsy:,tem (n = 20) hat das Bandpaßfilter 3-8- ein zwischen etwa 6 kHz und etwa 60 kEIz liegendes Übertragungsfrequenzband. Ein Taktgeber 40 ist mit einer Taktschaltung 42 verbunden, die ihrerseits am Multiplexschalter 36 den Zeitkompressionsschaltungen 30, 32 und 34 und einer Synchronisationsschaltung 44 liegt.
Die Ausgangsseite dieser Synchronisationsschaltung ist mit einem Tiefpaßfilter 4G verbunden, dessen Übertragtingslandbreite unterhalb der Übertragungsbandbreite des Bandpaßfilters 38 liegt. Die Ausgänge des Bandpaßfilters 38 und des Tlefpaßfiliers 36 sind in einer Kombinationsschaltung 48 zusammengeführt, welche die von den beiden Filtern empfangenen Signale miteinander verknüpft und der Ausgangsklemme 50 zuführt. Der Eingang des Tiefpaßfilters 46 ist auch mit einer Eingangsklemme 52 verbunden, über welche Signale angelegt und über das Tiefpaßfilter zur Ausgangsklemme 50 übertragen werden können.
Im Betrieb werden die Signale von den einzelnen Mikrophonen 10, 12 und 14 an die entsprechenden Bandpaßfilter 20, 22 und 24 übertragen. In Fig. 5 ist das Übertragungsspektrum 250 zwischen 300 Ilz und 3 kHz dargestellt.
Dieses Frequenzspektrum wird an die Zeitkompressionsschaltungen 30, 32 und 34 angelegt. Jede Zeitkompressionsschaliung empfängt nur die von dem zugeordneten Bandpaßfilter übertragenen Signale und speichert diese zeitweilig, um sie in Form von Pulssignalen mit einer n-fachen Zeitfolge wie das empfangene Eingangssignal zu reproduzieren. Dabei ist n eine ganze Zahl und zumindest gleich der Anzahl der zu übertragenden Kanäle. Diese Zeitkompression kann sowohl mit IIilfe digitaler als auch analoger Schaltungen ververwirklicht werden, wobei z. B. in Fig. 1 für die Zeitkompre.ssionsschaltung 34 ein "Bucket brigade-Schieberegister" 35 Verwendung finden kann.
Dieses Schieberegister stellt ein Ladungsspeicherregister dar, das mit analogen Signalen beaufschlagt wird und diese Ln herkömmlicher Weise ver schiebt. Da ein derartiges Bucket brigade-Schieberegister allgemein bekannt ist, wird es nicht weiter im Detail beschrieben.
Die Taktschaltung 42 steuert die Zeitkompressionsschaltungen 30, 32 und 34 und veranlaßt, daß jede dieser Zeit1ronlpressionsschaltungen für eine bestimmte Zeitdauer das angelegte Eingangssignal abtastet. Die einzelnen abgetasteten Signalsegmente werden nach dem Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls in einer kürzeren Zeit, d. h. mit höherer Geschwindigkeit reproduziert. Jede der Zeitkonpres sion schaltungen kann z. B. Zeitsegmente von 64 Millisekunden des Eingangssignals abtasten und speichern und das Signal in Form vonImpulsen mit einer Impulsbreite von 3,'2 Millisekunden am Ende des 64 Millisekundenintervalls reproduzieren, was einer 20-fachen Kompression entspricht. Die einzelnen Zeitkompressionsschaltungen werden von der Taktschaltung derart gesteuert, daß die komprimierten Signalpulse in einer Folge nacheinander auftreten, so daß nicht mehr als eine Zeitkompressionssckaltung zu einem gegebenen Zeitpunkt einen Signalpuls liefert. Der Multiplexschalter 36 wird derart taktgesteuert, daß er diejenige Zeitkompressionsschaltung mit dem Bandpaßfilter 38 verbindet, die gerade einen Signalpuls liefert. Dieses Bandpaßfilter 38 empfängt nacheinander die komprimierten Signalpulse von den.
verschiedenen Zeitkompressionsschaltungen 30, 32 und 34 und filtert die durch die Umschaltung und die damit bedingten Einschwingvorgänge entstehenden hohen Frequenzen aus, um die Folge der Signalpulse an die Ausgangsklemme 50 weiter zu übertragen.
Die Zeitkompressionsschaltung ist so ausgelegt, daß ein zeitlich komprimiertes , den Eingangssignalen analoges Signal äm Ausgang des Bandpaßfilters 38 zur zur Verfügung steht. Durch das Vorschen elnes analogen Signales wird verhindert, daß die Bandbreite des Spektrums des Ausgang signals die Bandbreite eines der Eingangssignale, multiplizicrt mit dem Kompressionsfaktor, im vorliegenden Fall dem Faktor 20, über steigt. Bekannte Pulsmultiplexsysteme verwenden puls arnplituclcnl n dulierte oder pulsckodemodulierte Impulse, wodurch Spektralkomponenten höherer Ordnung durch den Moclulat: ion svorgarig erzeugt werden, wodurch sie nicht in der Lage sind, ein konstantes Zeit-Bandbreitenprodukt beizubehalten, wie dies für die vorliegende Erfindung der Fall ist.
Durch den Zeitkompressionsvorgang wird jede Frequenz in einem an die Kompressionsschaltung angelegten Spektrum um einen dem Kompressionsverhältnis entsprechenden Faktor verschoben, Bei einem Eingangs spektrum, wie in Fig. 5 durch das Bezugszeichen 250 angedeutet, zwischen 300 Hz und 3 kHz und einem Kompressionsfaktor von 20 liegt das am Ausgang tler Zeitkompressionsschaltungen 30, 32 sind 34 wirksame Spektrum in einem Frequenzbereich zwischen 6 klIz und GO kJIz, wie es in Fig. 5 durch das Bezugszeichen 255 angedeutet ist. Als Folge davon enthält das Ausgangs -signal am Bandfilter 38 keine Frequenzkomponenten unterhalb n-mal 300 IIz oder 6 kHz, so daß Frequenzen unterhalb dieser Grenzfrequenz für andere Zwecke, z. B. für die Synchronisation, für die Datenübertragung oder für die Übertragung eines anderen Sprachkanals verwendet werden können, wenn n ausreichend groß ist, um die erforderliche 3 kjlz-Bandbreite unterhalb des Multiplexbandes zur Verfügung zu stellen. Die Synchronisationssignale zum Synchronisieren der Empfänger, die das Pulsmultiplexsignal empfangen, werden von der Synchronisationsschaltung 44 geliefert.
Diese Synchronisationssignale werden über ein Tiefpaßfilter übertragen, dessen Grenzfrequenz oberhalb n-mal 300 Hz liegt, um alle Störkomponenten zu entfernen, die in das Frequenzband des Multiplexsignals fallen. Das ausgefilterte Synchronisationssignal wird vom Tiefpaßfilter 46 an die Kombinationsschaltung 48 angelegt, in welcher dieses mit dem Ausgangssignal vom vom Bandpaßfilter 38 verknüpft wird und an der Ausgangsklemme 50 zur Verfügung steht. Weitere Signale, z.B. in Form von Datensignalen oder Sprachsignale, wenn zchn oder mehr Kanäle vorgeschen sind, können über die Eingangsklemme 52 an das Tiefpaßfilter 46 zur Übertragung zur Ausgangsklemme 50 angelegt werden.
In Fig. 2 ist ein Einkanalempfänger dargestellt, mit welchem die über einen Kanal der Schaltung gemäß Fig. 1 verarbeiteten und übertragenen Signale dekodiert werden Können. Ein Bandpaßfilter 62 ist eingangsseitig an eine Eingangsklemme 60 angeschlossen und ist gleichartig wie das Bandpaßfilter 38 gemäß Fig. 1 aufgebaut. Ferner steht die Eingangsklemme 60 mit einem Tiefpaßfilter 64 entsprechend dem Tiefpaßfilter 46 gemäß Fig. 1 in Werbindung. ,Diese Eingangsklemme 60 ist an die Übertragungsleitung angeschlossen und empfängt die Pulsmultiplexsignale, wie sie von der Sendeseite gemäß Fig. 1 abgegeben werden. Die Übertragungsle-itung kann z. B. eine Zweiweg-Funkverbindung, eine Telefonleitung oder irgendein anderes Übertragungsmedium sein. Das Bandpaßfilter 62 ist mit einer Zeitexpansionsschaltung 6:6 verbunden1 die ausgangsseitig an ein Bandpaßfilter 68 entsprechend den sendeseitigen Bandpaßfiltern 20, 22 und 24 angeschlossen ifi.t. Diese Zeitexpansionsschaltung 66 kann alsanaloge Schaltung mit Bucket brigade-Schieberegistern aufgebart sein, jedoch ist es auch möglich, eine digitale Expansionsschaltung vorzusehen, der einAnalog-Digital-Umsetzer 63 vorausgeschaltet und ein Digital-Analogumsetzer 67, wie in Fig. 2a dargestellt, nachgeschaltet ist. Der Ausgang des Bandpaßfilters 68 ist mit dem Eingang eines Ver-stärkers 70 verbunden, der ausgangsseitig an einen Lautsprecher 72 oder einen anderen Wandler angeschlossen ist. Das Tiefpaßfilter 64 ist ausgangsseitig an eine Daten-Wiedergewinnungsschaltung 74 angeschlessen, die über die Ausgangsklemme 76 die wiedergewennenen Daten zur Verfügung stellt. Ferner ist die Daten-Wiedergewinnungsschaltung 74 an eine Synchronisations-Wiedergewinnungsschaltung 78 angeschlossen. Das Ausgangssiganl dieser Synchronisatiohs - Synchronisations-Wiedergewinnungsschaltung 78 wird an die Zeitexpansionsschaltung 66 angelegt, um deren Funktion zu steuern.
Im Betrieb wird das an der Eingangsklemme 60 empfangene Pulsniultiplexsignal über das Tiefpaßfilter 64 an die l)aten-Wiedergewitlnungsschaltung 74 übertragen, welche die Daten dekodiert und an der Ausgangsklemme 7G zur Verfügung stellt. Die mit IIilfe der Synchronisations-Wiedergewinnungsschaltung 78 abgeleiteten Synchronis ationssignale werden der Zeitexpansionsschaltung 66 zugefiihrt, um diese in Betrieb zu setzen, wenn einer - der Impulse von einer der Zeitkompressionsschaltungen 30, 32 und 34 gemäß Fig. 1 empfangen wird. Die Multiplexpulse werden über das Bandpaßfilter 62 an der Zeitexpansionsschaltung nacheinander wirksam, wie sie über die Übertragungsleitung empfangen werden. Wenn die Synchronisations-Wiedergewinnungsschaltung 78 die Zeitexpansionsschaltung 66 einschaltet, wird der zu diesem Zeitpunkt empfangene Impuls gespeichert.
Das Empfangen und Speichern der Impulse erfolgt mit der hohen Folgefrequenz mit beispielsweise 3, 2 Millisekunden bei dem für die Erläuterung vorgesehenen 20-Kanalsystem. Die empfangenen Impulse werden in einer um den Faktor 1/20 verringerten Zeitfolge wiedergewonnen und dem Bandpaßfilter 68 zugeführt. Für ein 20-Kanalsystem wird jeder 3, 2 Millisekunden-Impuls zeitlich auf G4 Millisekunden expandiert, womit man eir. Signalsegment erhält, dessen Zeitdauer gleich dem durch die Zeitkompressionsschaltungen sendeseitig abgetasteten Signalsegment entspricht. Am Ende eines jeden 64 Millisekunden-Intervalles wird die Zeitexpansionsschaltung 66 wieder in Funktion gesetzt und ein weiterer 3, 2 Millisekunden-Impuls empfangen.
Dieser Ablauf wiederholt sich, um aii das Bandpaßfilter 68 ein kontinuierliches Signal aus G4 Millisekunden-Signalsegmenten zuzuführen. Das Bandpaßfilter 68 entfernt Störfrequenzkomponenten, wie sie sich durch die Umschaltung ergeben können, und liefert ein für die Veratärkung durch den Verstärker 70 sowie für die Wiedergabe durch den Lautsprecher 72 geeignetes Signal.
Der Der in Fig. 2 dargestelle Empfänger ist als Einkanalempfänger für den Empfang von nur bestimmten, von der sendeseitigen Schaltung gemäß Fig. 1 abgegebenen Signalpulsen aufgebaut. Ein Vielkanalempfänger läßt sich leicht durch das Vorschen weiterer separater Zeitexpansionsschaltungen entsprechend der Schaltung 66 herstellen, wobei den einzelnen Zeitexpansionsschaltungen Verstärkerschaltungen und Lautsprecher bzw. Wiedergabeeinrichtungen für den einzelnen Kanal nachgeschaltet sind. In einem solchen Fall werden die einzelnen Zeitexpansionsschaltungen in einer Folge nachelnander leitend gemacht, synchron mit den Pulssignalen der entsprechenden Kanäle. Auf diese Weise können zusätzliche Kanäle empfangen und dekodiert werden.
Der Empfänger gemäß Fig. 2 kann auch inVerbindung mit einem anderen Sender verwendet werden,- der ähnlich wie das System gemäß Fig. 1 aufgebaut ist und einen Einzelirequenz-Relaisverstärker darstellt. Bei einem solchen System würde ein Signaipüle während eines gegebenen Zeitintervalls empfangen und während eines anderen Zeitintervalls wieder ausgesendet werden. Die Zeitverschiebung würde sich durch die Expansion und die erneute Kompression des empfangenen Signalpulses ergeben oder indem der empfangene Signalpuls lediglich durch ein Verzögerungsnetzwerk, z. B.
ein Schieberegister oder ein analoges Schiebteregister'verschoben wird.
In Fig. 6 ist eine Pulsmultiplexsystem gemäß der Erfindung unter Verwendung eines derartigen Einzelfrequenz-Relaisverstärkers dargestellt. Ein Mikro -phon 260 ist an eine n-fåche Zeitkompressionsschaltung 264 über ein -Bandpaßfilter 262 mit einem Übertragungsfrequenzbereich von 300 Hz bis 3 kllz verbunden. Der Ausgang der Zeitkompressionsschaltung 264' wir'd über ein weiteres Bandpaßfilter 266 an einen Sender 268 angeschlossen.
Dieses Bandpaßfilter hat eine Frequenzbandbreite von n-mal 300 Hz bis -n-mal 3 kHz. Der Sender 268 ist ausgangsseitig an eine Antenne 270 angeschlossen schlossen. Von dies er Antenne empfängt der Einzelfrequenz-Relaisverstärker über die Antenne 272 und den Empfänger 274 die von d'r Antenne 270 ausgestrahlten Signale, Der Empfänger 274 ist über eine Verzögerungsleitung 276 an den Relaissender 278 angeschlossen. Die Ausgangsseite der Verzögerungsschaltung 276 ist auch über eine Austastschaltung 280 mit eimem Steuereingang des Empfängers 274 verbunden. Der Sender 278 steuert eine Antenne 282 an. Es ist auch möglich. den Ausgang des Seiidcrs 278 mit der Antenne 272 über ein Entkopplungsnetzwerk zu verbinden, so daß nur eine Antenne benötigt wird. Die Antenne 282 strahlt die verstärlctcn Signale ab, welche von der Antenne 284 eines Eikanalempfängers empfangen und an die Empfängereingangsstufe 286 weiter übertragen werden. Ausgangsseitig ist der Empfänger 28(3 über ein ßandpaßfilter 288 mit einer Übertragungsfrequenzbandbreite von n-mal 300 IIz bis n-mal 3 kHz an eine 1/n-fache Zeitexpansionsschaltung 290 angeschlossen. Diese Zeitexpansionsschaltung liegt ausgangsseitig über ein Filter 292 mit einer Übertragungsfrequenzbandbreite von 300 IIz l)is 300 kIIz und einen Verstärker 294 an einem Lautsprecher Z9G.
Im Betrieb werden dem Mikrophon 2(30 akustische Signale zugeführt, die mit Hilfe des Bandfilters 262 vor der Kompression in der Zeitkompressionsschaltung 264 bezüglich ihrer Bandbreite begrenzt werden. Nach der Zeitkompression werden die Signale erneut mit hilfe des Filters 266 in der Bandbreite begrenzt und die erhaltenen Signale über den Sender 268 ausgestrahlt. Wie bereits voraus stehend erläutcrt, werden die zeitkomprimierten Signale in Form von Signalpulsen ausgestrahlt, wobei der Sender 268 in dem Zeitintervall zwischen den einzelnen Pulsen abgeschaltet wird.
Die ausgestrahlten Pulse werden über die Antenne 272 vom Empfänger 274 empfangen und mit Hilfe der Verzögerungsschaltung 276 verzögert dem Sender 278 zugeführt. Die Verzögerungszeit ist derart abgestimmt, daß ein Anlegen der Signalpulse an den Sender 278 vor dem Ende der Übertragung der Signalpulse durch den Sender 2(38 verhindert wird, womit auch die bei den Sender 268 und 278 nicht gleichzeitig auf Sendebetrieb sind.
Aufgrund Aufgrund der über die Verzögerungsschallung 276 an den Sender 278 angelegten Signalpulse erzeugt dieser enlsprechende Signalpulse, die über die Antenne 282 abgestrahlt werden. Gleichzeitig wird der jeweils an den Sender angelegte Signalpuls durch die Abtastschaltung 280 festgestellt und gleichzeitig dQr Empfänger 274 a1ngeschaltet, damit er nicht auf die von dem eigenen Sender 278 abgestrahlten Signalpulse anspricht. Durch diese Austastung ist es möglich, daß sowohl die Sender 268 und 278 als auch die Empfänger 274 und 276 auf derselben Trägerfrcquenz arbeiten. Während, cles Z@@@tervalls, während welchem'der Sender 2(3-8 abgeschaltet -ist, überträgt der Sender 278 die Signalpulse zur Antenne 284. Für einen Kompressionsfaktor von n = 2 empfängt der Empfänger 274 während der einen hälfte der Zeit des Intervalls Signalpulse, wogegen der Sender 278 Signalpulse während der anderen Hälfte des Zeitintervalls empfängt, während welchem der Empfänger 274 ausgetastet wird Der Empfänger 286 empfängt die Signale über die Antenne 284 und überträgt sie über das Filter 288 zur Zeitexpansionsschaltung 290, um ein Signal zu schaffen, das dem ursprünglichen, vom SIikrophon 260 aufgenommenen Signal entspricht und nach einer Übertragung über das Filter 292 und einer Verstärkung irn Verstäricer 294 im Lautsprecher 29.G wiedergegeben werden kann. Die Synchronisation kann mit hilfe herkömmlicher Verfahren vorgenommen werden oder auch anhand eines Verfahrens, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben wird.
Durch das erwähnte Puls system ist es möglich, ein Einzelfrequenzrelaissystem zu verwenden, indeni die Trägerfrequenz jeweils zeitanteilig benutzt wird. Das System ist auch in einfacher Weise mit Nachrichtenübertragungsleitungen wie z.B. Telefonleitungen verwendbar, wobei der Leitungsverstärker die komprim jert en Impulse während eines ersten Zeitintervalls empfängt und während eines zweiten Zeitintervalls wieder zussendet, während welchem kein Empfang stattfindet. Bei einem solchen sochen System können die Sender und Empfänger lurch Verstärker ersetzt werden und anstelle der Antennen Telefonleitungen treten.
Selbstverständlich sind auch andere Übertragungsleitungen verwendbar, die dann an die Verstärker entsprechend anzuschließen sind.
In entsprechender Weise ist das Pulsmultiplexsystem gemäß der Erfindung auch in Verbindung mit einem Einzelfrequenz-Du plex-Übertragungssystem verwendbar. In einem solchen Duplexsystem empfängt der Sende-Empfangsteil gleichzeitig aut derselben Trägerfrequenz. In Fig. 7 ist irn Blockschaltbild ein solches Sender-Empfängersystem dargestellt. Ein Mikrophon 300 ist über ein Bandpaßfilter 302 mit einer Übertragungsfrequenzbandbreite von 300 Hz bis 3 kIIz an eine n-fache Zeilkompressionsschaltung 304 angeschlossen. Der Ausgang dieser Schaltung liegt über ein Bandfilter 306 mit einer Frequenzbandbreite von n-mal 600 IIz bis 3 kIIz an einem Sender 308. Dieser Sendeteil ist entsprechend dem Sendeteil gemäß Fig. 6 aufgebaut. Gleiches gilt auch für den Empfangsteil, bei dem ein Empfänger 310 über ein Bandpaßfilter 312 mit einer Übertragungsfrequenzbandbreite von n-mal 300 Hz bis n-mal 3 kIIz an eine l/n Zeitexpansionsschaltung 314 angeschlossen ist, die ausgangsseitig über ein 13andpaßfilter 316 mit einer Übertragungsfrequenzbandbreite von 300 TTz bis 3 kIIz und einemVerstärker 318 an einem Lautsprecher 320 liegt. F.ine Synchroiiisationsschaltung 322 ist einerseits mit der Zeitkompressionssbhaltung 304, der Zeitexpansionsschaltung 314, dem Sender 308 und dem Empfänger 310 sowie der Antennenweiche 324 verbunden. An diese Anteniienweiche ist sowohl der Sender 308 als auch der Empfänger 310 angeschlossen, um gemeinsam die Antenne 326 zu benu,tzen.
Im Duplex-Betrieb wird ein Signal mit dem Mikrophen 300 aufgenommen und über das Filter 302 an die Zeitkompressionsschaltung 304 angelegt.
In dies er Zeitkompressionsschaltung werden die Signalpulse abgelcitet, die über den Sender 308 abgestrahlt werden. Die Synchronisationsschaltung 322 steuert steuert die Zeitkompressionsschaltung 3()4 Illld den Sender 308 und lYewirkt, daß die Antenne 326 tilger die Antennenweiche 324 mit dem Sender 308 während'der Zeit verbunden ist, während welcher ein Signalpuls übertragen we rden soll. Die Antennenweiche 324 kann ein Antenne schalter sein, der z. B. als Diodenschalter aufgebaut ist. Es kann jedoch auch für denselben Zweck ciii an sich bekannter Zirkulator Verwendung finden. Selbstverständlich Iiaiun der Scn(ler auf einer separaten Antenne arbeiten und der Empfänger mit einer eigenen Empfangsantenne ausgestattet sein.
Die Synchronisationschaltung 322 ist auch mit der Zeitexpansionsschaltung 314 und dem Empfänger 310 verbunden, um deren Betrieb zu steuern.
Dabei bewirkt die Synchronisationsschaltung, daß einerseits das vom Mikrophon 300 aufgenommene Signal in einen zeitlich komprirnierten Signalpuls umgewandelt und über den Sender 308 ausgesendet wird. Zwischen den einzelnen Signalpulsen wird der Sender308 abgeschaltet und die Antenne 326 an den Empfänger 31-0 angeschaltet, d. h. im Intervall zwischen den ausgesandten Signalpulsen empfängt der Empfänger 310 von dem ihm zugeordneten und in der Zeichnung nicht dargestellten Sende-Empfangssystem Signalpulse. Diese Signalpülse werden gefiltert und in der Zeitexpansionsschaltung 314 verarbeitet, uin nach einer weiteren Ausfilterung und Verstärkung im Lautsprecher 320 wiedergegeben zu werden. Der Sender 308 und der Empfänger 310 sind auf dieselbe Trägerfrequenz abgestimmt, so daß die Synchronisationsschaltung durch die dem Empfänger zugeführten Austastsignale diesen für den Empfang von Signalpulsen abschaltet, wenn der Sender 308 Signalpulse aussendet. Dadurch wird verhindert, daß der Empfänger 310 die vom Sender 308 ausgestrahlten Signale empfängt.
Die Wirkungsweise des Duplex-Übertragungssystems ist gleich der des Einzelfrequenz-Relaissystems, so daß der Sender 308 die koniprimierten Signal- Signalpulse während eines ersten Zeitintervalls aussendet und der Empfänger 310 die Signalpulse vom zugeerdneten Sender-Empfängersystem in einem Zeitintervall empfängl, während welchem der Sender 308 nicht wirksam ist; Der Kompressions- I,xw. Expansionsfaktor n kann entsprechend dem gewünschten Einsatz des Systems ausgelegt werden. Wenn beispielsweise viele gleichzeitige Übertragungen über mehrere Sende-Empfängersystemenotwendig sind, muß der Faktor n zumindest gleich der Anzahl <1er Sender-Empfängersysteme sein, die gleichzeitig betrioben werden sollen. Wenn nur zwei Sender-Empfängersysteme in einem einfachen Duplexsystem betrioben werden n)uß der Faktor n zumindest 2 sein, um eine 2:1 -Kompression zu schaffen, so daß jedes Sender-Empfängersystem zur Hälfte der Zeit sendet und zur Hälfte der Zeit empfängt. Im praktischen Einsatz eines Duplexsystems würde der Faktor n jedoch etwas größer als 2 sein, Fall die Ausbreitungszeit zwischen den einzelnen Einheiten zu berücksichtigen. Es kann auch für bestimmte Systeme wünschenswert sein, ungleiche Empfangs- und Sendezeiten vorzusehen. In einem solchen I?all könnte jedes Sender-Empfängersystem einen anderen Faktor n haben.
Die Zeitkompression der Signale von 300 IIz bis 3 kIIz kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. In einfachster Weise wäre dies mit hilfe eines Tonbandgerätes möglich, das ein Signal Illit normaler Geschwindigkeit aufnimmt und dasselbe Signal niit höherer Geschwindigkeit abspielt. Aufgrund der verhältnismäßig kurzen Signalsegmente ist jedoch dieser Einsatz der Tonbandtechnik unpraktisch. Es liegt sich jedoch dieselbe Funktion auch mit einem Speicher mit direktem Zugriff oder einem Schieberegister erzielen, welche Signalproben empfangen und in digitaler Form speichern, um diese mit einer größeren Geschwindigkeit abzugeben, als sie aufgenommen wurden. Man Icann zu diesem Zweck auch einen Analogspeicher in Form eines Bucket brigade-Schieberegisters verwenden, in weiches die Signalproben sowohl in analoger Forln eingespeichert als auch ausgelesen lesen werden können. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Signale abgetastet, in digitale Signale umgewandelt und in einem Schieberegister gespeichert. Die Zeitkompression orhält man, indem die digitalen Signale mit einer höheren Geschwindigkeit aus dem Speicher herausgelesen und in analoge Signale umgewandelt werde.
In Fig. 3 ist eine Blockdiagramm einer Ausführungsform des sendeseitigen Teils eines Pulsmultiplexsystems dargestellt, das eine Analog-Digitalumwandlung sowie eine Speicherung der Signale in einem Schieberegister verwendet, um die, Signale zeitlich: zu. komprimieren. Die, Schaltung gemäß Fig. 3ist ähnlich wie die Funktionsschaltung gemäß Fig. 1 aufgelaut, wobei jedoch zusätzlich ein Analog-Digitalumsetzer und ein Digital-.
Analogumsetzer vorgesehen sind. Die Schaltung gemäß Fig. 3 umfaßt Mikrophone 110, 112 und 114, die über Bandpaßfilter 120, 122, 124 niit jeweils einer Übertragungsfrequenzbreite von 300 Ilz bis 3 kIIz an einen Analog-Multiplexschalter 126 angeschlossen sind. Ausgangsseitig ist dieser Analgog-Multiplexschalter 126 mit einem Analog-Digitalumsetzer 128.verbunden, der digitale Zeitkompressionsschaltungen 130, 132 und 134 ansteuert. Diese Zeitkompressionsschaltungen sind ausgangsseitig an einen Digita-Multiplexschalter 136 und über diesen an einen Digital-Analogumsetzer 137 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Digital-Analogumsetzers wird über ein Bandpaßfilter 138 mit eine Übertragungsfrequenzbandbreite von 6 kllz bis 60 kllz an eine Kommbinationsschaltung 148 übertragen. Von einem Taktgeber 140 wird eine Taktschaltung 142 angesteuert, die mit dem Analog-Multiplexschalter 126, dem Analog-Digitalumsetzer 1 28, den Zeitkompressionsschaltungen 130, 132, 134, dem Digital-Multiplexschalter 136 und dem Digital-Analogumsetzer 137 verbunden ist. Eine Synchronisationsschaltung 144 ist zwischen die Zeitschaltung 142 und ein Tiefpaßfilter 146 geschaltet, an welches auch von einer Eingangsklemme 152 aus Daten dem Tiefpaßfilter 146 zugeführt werden können. Ausgangsseitig liegt das Tiefpaßfilter 146 an der Kombinationsschaltung 148.
Im Im Betrieb werden die Signale von den Bandpaßfiltern 120, 122 und 124 an den Analog-Multiplexschalter 126 angelegt. Dleser Schalter tas@@t nacheinander die Ausgänge der einzelnen Bandfiller mit einer Gesehwindigkeit von 8 kHz ab. Das jeweils abgetastete Signalsegment bzw. die Signalprobe wird an den Analog-Digitalumsetzer 1 28 angelegt und in ein digitales Signal umgewandelt. Bei einem 20-Kanalsystem, bei welchem jeder Kanal mit 8 kHz abgetastet wird. arbeitet der Analog-Digitalumsetzer 128 mit 160 kHz. Die Verwendung eines Analog-Multiplexschalters 126 und eines umsetzers 128, um die Signalproben in entsprechende digitale Informationen umzuwandeln, sind bekannt Als Alternative zu dieser Methode kann auch ein separater Analog-Digitalumseizer mit einer kleineren Abtastgeschwindigkeit, z. B. 8 kHz, verwendet werden, der dann dein jeweiligen Kanal zugeordnet ist. In diesem Fall kann auf den mit hoher Frequenz arbeitenden Umsetzer und den Analog-Multiplexschalter gemäß Fig. 3 verzichtet werden, Das Ausgangssignal des Analog-Digitalumsetzers 128 wird den digitalen Zeitkompressionsschali.ungen 130, 132 und 134 zugeführt. Jede dieser Zeitkompressionsschaltungen umfaßt Schieberegister für den Empfang der digitalen Signale vom Umsetzer 128 sowie Logikschaltungen, um die digitalen Signale mit.einer höheren Gcschwindigkeit als der Empfangs geschwindigkeit wieder auslesen zu können. Die Ausgangssignale der digitalen Zeitkompressionsschaltungen ]30, 132, 134 werden über den Digital- Multiplexs chalter 136 nachei n ander dem Digital -Anal,gums et zer 137 zugeführt, der in bekannter Weise die digitalen Signale in analoge Signale umwandelt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Digital-Analogumsetzers sollte dieser die abgetasteten Signale festhalten, d. h.
der Signalwert des vorzusgebenden Signals wir(' so lange beibehalten, bis das neue Signal empfangen wird. Dadurch lassen sich die Störkomponenten -verringern, die von dem nachfolgenden Bandpaßfilter 138 ausgefiltert werden müssen. Der Digital-Analogumsetzer 137 wandelt nach einander die komprimierten Signale in analoge Signale um und liefert eine eine Folge von analogen Signalpulsen, welche die analogen, über die Mikrophone 110, 112 und 114 empfangenen Signale in einer höheren Frequenzlage repräsenlieren. Das Ausgangssignal des Filters 138 wird über die Kombinationsschaltung 148 an die Ausgangsklemme 150 übertragen, wobei dieses mit den Signalen kombiniert wird, welche über das Tiefpaßfilter 146 der Kombinationsschaltung 148 zugeführt werden.
Das an der Ausgangsklemme 150 zur Verfügung stehende Signal wird in herkömmlicher Weise über eine Nachrichtenverbindung abgegeben.
Jede von dem Analog-Digitalumsetzer 128 empfangene analoge Signalprobe wird in eine Vielzahl von binären Digits umgewandelt, welche das Signalniveau des analogen Signals repräsentieren, Diese das analoge Signalniveau repräsentierenden Bits werden parallel an die digitale Zeitkompressionsschaltung angelegt. Obwohl nur eine einzige Leitung in der Zeichnung dargestellt ist, welche den Uniäetzer 128 mit der Zeitkompressionsschaltung verbindet, ist die Anzahl der hierfür benötigten Lcitungen gleich der Anzahl der Bits, die das analoge Signalniveau repräsentieren.
Bei vorliegenden Ausführungsbeispiel liefert der Umsetzer 128 acht Bits für jede analoge Signalprobe. Diese acht Bits werden vom Umsetzer 128 aus parallel in die Zeitkompressionsschaltungen eingespeist und dort verarbeitet. Jede dieser Zeitkomprcssionsschaltungen 130, 132 und 134 enthält acht parallele Schiebereglstersysteme, wobei jedes Schieberegistersystem zwei Schieberegister umfaßt Ein solches acht Schieberegister umfassendes System ist in Fig. 3a dargestellt, das die acht Schieberegistersysteme 203, 203a bis 203g innerhalb der 7Xeitlcompressionsschaltung 130 umfaßt. Die anderen Zeitkompressionsschaltungen sind entsprechend aufgebaut, Jedes der Schieberegistersysteme 203 bis 203g spricht auf eines der parallel angelegten Bits all, welche ill)er die acht Eingänge 200, 200a bis 200g mit der niedrigen Folgefrequenz empfangen werden, und -liefert an den acht parallelen Ausgängen 210, 210a bis 210g eine Folge-vorl acht Parallel-Bits mit der größeren Folgefrequenz. Die ausgangsseitigen Signale werden werden paralel an den Digital-M@ltiplexschaller 136 angelegt. Dieser Digital-Multiplexschalter 136 überträgt die parallelen acht Bit-Signale einer jeden Zeitkompressionsschallung nacheinander in Gruppen von acht Bits an den digital-Analogumsetzer 137, der für jede Grupl)e der empfangenen acht Bits ein analoges Signalniveau erzeugt.
In Fig. 4 ist eines der acht Schieberegistersysteme gemäß Fig. 3a dargestellt. Dieses System ist auch in der Schaltung gemäß Fig. 2 als Zeitexpansionsschaltung 66 verwendbar, jedoch muß die Taktfrequenz geändert werden, um ein schnelles Einspeichern und langsames Auslesen der Information im Gegensatz zu der Zeitkompressionsschaltung möglich zu machen. Die Eingangsklemme 200 liegt am Analog-Digitalumsetzer 128 und empfängt acht parallele Bits, die jeweils eine Signalprobe repräsentieren. Diese Eingangskleme 200 ist mit einem ersten Abtast- und Speicherelement in Form eines ersten Schieberegisters 202 verbunden. Ferner liegt die Eingangsklemme an einem zweiten Abtast-und Speicherelement in Form eines Schieberegisters 204 über ein Gatter 206. Der Ausgang des Schieberegisters 204. ist an den einen Eingang eines weiteren Gatters 208 angeschlossen itid über dieses auf den Eingang des Schieberegisters 204 zurückgekoi)pelt. Die beiden Schieberegister 202 und 204 sind über zwei Gatter 212 und 214 an die Ausgangsklemme 210 angeschlossen. Das Taktsignal wird iin Verbindungspunkt 216 von der Taktschaltung 142 aus wirksam. Dieser Verbindungspunkt 216 ist mit dem Eingang einer Logikschaltung 218 verbunden, die als Zählschaltung aufgebaut sein kann, und liegt ferner an einem Frequenzmultiplexer 220.
Der Ausgang des Frequenzmultiplexers 220 ist mit zwei Gattern 224 und 228 verbunden, wogegen der Verbindungspunkt 216 an den Gattern 222 und 226 liegt. Die Ausgänge A ti 1-1 Der Logikschaltung 218 sind an jeweils zugeordnete Gatter 208, 206, 222, 224, 226, 228, 21:' und 214 angeschlossen, wobei es sich bei diesen Gattern jeweils um UND-Gatter handelt.
Im hn Betrieb werden die Bits an das Schieberegister 204 von der Eingangsklemune 200 aus über das Gatter 200 angelegt, wenn eine logische 1 am Gatter 206 vom Ausgang B der Logikschaltung 218 wirksam ist. Gleichzeitig wird eine logische 1 an das Gatter 222 vom Ausgang C der Logikschaltung aus wirdsam und ermöglicht die Übertragung eines 8 kIIz-Taktimpulses vom Verbindungspunkt 216 aus zum Schieberegister 204 über das Gatter 222, womit das Schieberegister 204 entsprechend in einer 8 kIIz-Taktfolge weitergeschaltet wird. Jedes an das Schieberegister 204 angelegte Bit entspricht einem Bit einer Probe von einem der multiplex zu verarbeitenden Analogsignale. Mit dent Analog-Digitalumsetzer 128 sind sieben weitere Schieberegistersystome vorbunden, die dem zuvor beschriebenen System mit dcll beiden Schieberegistern 202 und 204 entsprechen. Über diese Schieberegistersysteme werden die sieben weiteren Bits der jeder analogen Signalprobe zugeordneten acht parallelen Bits verarbeitet, wobei diese Schieberegistersysteme in entsprechender Wei-se wirksam sind. Die Länge der Schieberegister 202 und 204 bestimmt sich aus der Anzahl der Signalproben, die aufgenommen werden müssen, bevor das Schieberegister mit höherer Geschwindigkeit ausgelesen werden kann.
Die Länge der Schieberegisier bestimmt auch die Länge des auszusendenden Signalpulses. Bei dembeschriebenen Ausführungsbeispiel umfaßt jedes der beiden Schieberegister 202 und 204 256 Stufen zur Speicherung von 256 Bits. Sobald das Schieberegister 204 mit 256 Bits gefüllt ist, wird eine logische 0 am Gatter 206 vom Ausgang B der Logikschaltung 118 aus wirksam. Entsprechend wird am Gatter 208 vom Ausgang A äus eine logische 1 wirksam. Gleichzeitig fällt die logische 1 vom Gatter 222 ab, wogegen am Gatter 224 vom Ausgang D der Logikschaltung eine logische 1 wirksam wird, um dieses Gatter 224 für die Übertragung einer Folge von Impulsen mithöherer Impulsfolgefrequenz, z. B. 1 60 klIz, zum Schieberegister 204 einzuschalten. Diese Bedingungen bewirken, daß das Schieberegister 204 die in ihm gespeicherten Bits mit einer Geschwindigkeit von 160 kHz im Kreis verschiobt, was möglich ist, da das das Schieberegister voni kapazitiven Speichertyp ist und daiiiit keine Information im statischen Zustand speichern kann. Durch das Zirkulieren der Bits können diese gçspeichert werden, ohne daß ein komplexes statisches Speicherregister notwendig ist.
Nach dem Auslösen der Rezirkulation der Daten im Schieberegister 204 werden die Bits von der Eingungsklenune 00 aus dem Schieberegüster 202 mit einer 8 kHz-Folgefrequenz zugeführt, wobei von dem Verbindungspunkt 216 an das Schieberegister 202 über das Gatter 226 die Taktsignale zugeführt werden. Das Gatter 226 wird durch eme logische l vom Ausgang F der Logikschal@ung 218 in Funktion gesetzt. Das Schieberegister 202 wird init der 8 kHz- Folgefrequenz so lange mit Signalen gespeist, bis die 256 Stufen belegt siitl. Wenii das Schieberegister innerhalb 1,6 Millisekunden belegt ist, wird das Gatter 208 durch das Anlegen einer logischen 0 vom Ausgang A der Logikschaltung aus unwirksam, wogegen das Gatter 214 aufgrund der logischen 1 vom Ausgang H der Logikschaltung wirksam wird. Dieses Galler 214 überträgt die Signale vom Ausgang des Schteheregisters 204 zur Ausgangsklemme 210 so lange, bis alle 256 Bits mit einer Geschwindigkeit von 160 kHz ausgelesen sind.
Die für das auslesen der 256 Bits bei einer Geschwindigkeit von 160 Hz erforderliche Zeit beträgt 1,6 Millisckunden. Sopbald das Schieberegister 204 leer ist, wird das Gatten 214 <lii ich eine angelegte logische 0 unwirksam und das Gatter 212 eingeschaltet, inden eine logische 1 vom Ausgang G der Logikschaltung 218 aus wirksam wird. Gleichzeitig damit wird das Schieberegister 202 mit einer Geschwindigkeit von 160 Hz über das Gatter 228 angesteuert, wogegen das Gatter 226 abgeschaltet wird.
Unter diesen Bedingungen wird das Schicheregister 202, dessen Rest während der 1,6 Millisekunden gefüllt wurde, während welchen die Bits im Schieberegister 204 herausveschoben wurden, veranlaßt, die Bits mit einer Folgefrequenz von 160 kHz herauszuverschieben. Diese Bits

Claims

Bits werden der Ausgangsktenune 210 übert das Gatter 212 zugeführt, um den digitalen Signalimpals zu vervollsländige. Nachdem das Schieberegister 202 völlig aufgefüllt ist, wird ein 8 kHz-Taktsignal an das Schieberegister 204 angelegt und Daten von der Eingangsklemme 200 über das Gatter 206 eingespeist, während das Schieberegister 202 die Ausgabe der zuvor gespeicherten Bits an die Ausgangsklemme 210 abschließt. Diese Folge wiederholt sich. Jedes der acht Schieberegisterxysteme in jeder der Zeitkompressionsschaltungen liefert gleichzeitig Ausgangsdaten mit hoher Signalfolge, um jede der 512 analogen Signal= proben in jedem Signalpuls durch acht i>arallele 13its zu repräsentieren.

Die Verwendung von zwei Schieberegistern in jedem Schieberegistcrsystem, wobei jedes einen Teil, und zwar die Hälfte des Signalpulses speichert, eliminiert die Nolwendigkeit, zweitSchieberegisier mit der gesamten Länge von 512 Stufen vorzuschen, die abwechselnd aufgefüllt und ausgelesen werden, wie dies bei bekannten Systemen der Fall ist. Damit läßt sich durch die Erfindung die Anzahl der erforderlichen-Schieberegisterstufen um den Fakter 2 verringern.

Patentansprüche Patentansprüche 1. Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung einer Vielzahl von Informationssignalen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Vielzahl von n, auf eine bestimmte Bandbreite mit einer unteren und oberen Grenzfrequenz begrenzten Signalen mit einer ersten vorgegebenen Folgefrequenz gebildet werden, daß jedes der bandbegrenzten Signale zeitlich komprimicrt und daraus eine Folge von Signalsegmenten (Signalproben) bestimniter zeitlicher Länge gebildet wird, wobei die Folge der Signalsegmente eine n-mal größere zweite Folgefrequenz als die erste vorgegebene Folgefrequenz hat, daß die Bandbreite für jedes Signalsegment mit der bestimmten zeitlichen Länge innerhalb eines zweiten Frequenzbandes beibehalten wird, wobei die- untere Grenzfrequenz im wesentlichen gleich dem n-fachen der unteren Grenzfrequenz und die obere Grenzfrequenz im wesentlichen gleich dem n-fachen der oberen Grenzfrequenz der bestim'mten Bandbreite der Vielzahl von n Signalen ist, und daß die Folge von Signalsegmenten bestimmter zeitlicher Länge über ein Übertragungsmedium übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Signale in einem unteren Frequenzband vorgesehen sind, dessen obere Grenzfrequenz unterhalb der unteren Grenzfrequenz der zeitlich komprimierten Signalsegmente bestimmter zeitlicher länge liegt, und daß das Signal im unteren Frequenzbanii mit den Signalsegmenten bestimmter zeitlicher Länge kombiniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge kenn zeichnet,. daß das Signal im unteren Frequenzband ein Synchronisationssignal ist.
4. Multiplexes Übertragungssystem für eine Vielzahl von Informationssignalen zur Durchfüiirung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit Einrichtungen zum gleichzeitigen Aufnehmen der Informationssignale, dadurch g e k e-n n z e ich n e''t, daß, die Einrichtungen (10, 12, 1-4) zum Aufnehmen der Informationssignale Filtereinrichtungen (20. 22, 24) umfassesl, - um die mit einer ersten vorgegebenen Folgefrequenz aufgenommenen n Informationssignale auf eine bestimmte Bandbreite zu begrenzen, daß den Filtereinrichtungen Zeitkompressonseinrichtungen (30, 32, 34, 36) nachgeschaltet sind, um in einer bestimmten zeitlichen Folge Signalsegmente bestimmter zeitlicher Länge von den bandbreitenbegrenzten Informationssignalen mit einer zeeiten Folgefrequenz abzuleiten, die zumindest n-mal größer als die erste Folgefrequenz ist, und daß den Zeitkompressionseinrichtungen weitere Filtereinrichtungen (38) nachgeschaltet sind, um die Bandbreite der Signale mit der zweiten Folgefrequenz innerhalb eines Bereiches zu halten, der etwa n-mal der bestimmten Bandbreite ist.
5. Multiplexes Übertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zeitkompressionseinrichtungen Speichereinrichtungen (35) umfassen, um Signale zu speichern, die für die Signalsegmente bestimmter zeitlicher Länge repräsentativ sind.
6. Multiplexes Übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch g e -kennzeichnet, daß mit den Speichereinrichtungen (35) ein Tåktgeber (40) verbunden ist, der die Speichereinrichtungen derart steuert, daß sie die für die Signalsegmente repräsentativen Signale mit der ersten Folgefrequenz einspeichern und mit der zweiten Folgefrequenz auslesen.
7. Multiplexes Übertragungssystem nach Anspruch 5 oder li, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Speichereinrichtungen (35) erste und zweite Abtast- und Speichervorrichtungen (202, 204) umfassen, die eine bestimmte Speicherkapazität aufweisen, die ausreicht, um jeweils die Hälfte der für die Signalsegmente repräsentativen Signale zu speichern, und daß die Abtast- und Spcicherorrichtungenüber Gatter mit den die für die Speichersegmehte repräsentativen Signale erzeugenden Eingangs schaltungen verbunden sind, um die für die Signalsegmente repräsentativen Signale sowohl der ersten als auch der zweiten Abtast- und Speichervorrichtung zuzuführen
8. Multiplexes Übertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß mit dem Eingang und mit dcm Ausgang der ersten Abtast- und Speichervorrichtung (204) eine Zirkulations -einrichtung (208) verbunden ist, um die Ausgangssignale der ersten Abtast- und Speichervorrichtung zum Eingang zurückzuführen, daß eine Logikschaltung (218) an die ersten und zweiten Abtast- und Speichervorrichtungen sowie an die Zirkulationseinrichtung angeschlossen ist, um die erste Abtast- und Speichervorrichtung derart zu betreiben, daß sie abwechselnd die die Signalsegmente repräsentierenden Signale empfängt, zum Eingang des Speichers zurückleitet und aus dem Speicher ausliest' und ferner, um die zweite Abtast- und Speichervorrichtung derart zu steuern, daß sie abwechselnd die die Signalsegmente repräsentierenden Signale empfängt und ausliest.
9. Multiplexes Übertragungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g gekennzeichnet, daß die Abtast- und Speichervorrichtungen aus Schieberegistern bestehen, und daß ferner zwischen die Eingangsschaltung und die Schieberegister Umsetzer (128) geschaltet sind, um die bandbegrenzten- Signale in digitale, die Signalsigmente repräsentierende Signale umzuwandeln.
10. Multiplexes Übertragungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abtast- und Speichervorrichtungen aus Speichern (304) mit direktem Zugriff bestehen.
11. Multiplexes Übertragungss,ystem nach Anspruch 4, dadurch g e -ken-nzeichnet, daß eine Quelle für)Datensignale in einem unteren Frequenzband vorhanden ist, wobei die obere C';renzfrequenz dieser Datensignale unterhalb -der untersten Gretnzfrequenz der zeitlich komprimierten Signale liegt, und daß eine Kombinationsschaltung (48) vorhanden ist, um die Signale vom unteren Frequenzband mit den zeitlich komprimierten Signalen für die Übertragung zu verknüpfen.
12. Verfahren zum Empfangen und Wiedergeben von Signalsegmenten bestimmter zeitlicher Länge, welche nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gleichzeitig übertragen werden, dadurch g e k e n n -zeichnet, daß ein Teil eines Signalsegmentes mit einer ersten Folgefrequenz in eine erste Abtast- und Speichervorricntung eingespeist wird, daß der verbleibende Teil des Signalsegmentes mit- einer ersten Folgefrequenz in Serie in eine zweite Abtast-, und Speichervorrichtung eingespeist wird, daß mit dem Auslesen des gespeicherten Teils des Signalsegmentes aus der ersten Abtast- und Speichervorrichtung zu einem Zeitpunkt vor dem Ende der Einspeicherung des verbleibenden Teils des Signalsegmentes in die zweite Abtast-und Speichervorrichtung derart begonnen wird, daß das Ende des Auslesens des gespeicherten Teils des Signalsegmentes aus der ersten Abtast- und Speichervorrichtung zeitlich mit dem Ende des Einspeicherns des verbleibenden Teils des Signalsegmentes in die zweite Abtast- undSpeichervorrichtung zusammenfällt, und daß mit dem Auslesen'des verbleibenden Teils des Signalse,smentes aus der zweiten Abtast- und Speicher vorrichtung nach dem Ende des Auslesens des ersten Teils des Signalsegmentes aus der ersten Abtast-und Speichervorrichtung begonnen wird.
13. Verfahrennach Anspruch 12, dadurch gekenn zc i ch n ct, daß das Speichern des Teils des Sigllalseglllentes in der ersten Abtast-.und Speichervorrichtung das Zirkulieren dieses Teiles in der ersten Abtast- und Speichervorrichtung voin Ausgang zum Eingang mit umfaßt, nachdem dieser Teil des Signalsegmcntes in die Abtast - und Speichervorrichtung eingegeben ist.
14. Multiplexes Empfangs system für Signalsegmente besti-nmter zeitlicher Länge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Empfangssystem einen Empfänger (64, 62) zumEmpfang von Signalen in einem unteren Frequenzband und zum Empfang einer Vielzahl zeitlich komprilnierter Signalsegmente in einem oberen Frequenzband umfaßt, wobei jedes zeitlich komprimierte Signalsegment in einem vorgegebenen zeitlichen Verhältnis zu weiteren zeitlich komprimierten Signalsegmenten steht, daß eine Synchronisationseinrichtung (78) aus den Signalen (Daten) im unteren Frequenzband Synchronisationssignale ableitet, und daß Zeitexpansionseinrichtungen (66) vorhanden sind, um von zumindest einem Teil der zeitmuLtiplexen Signale und dem Synchronisationssignal beaufschlagt zu werden und das zeitmultiplexe Signal zu expandieren.
15, Multiplexes Empfangssystem nach Anspruch 14, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß eine Daten-Wiedergewinnungsschaltung (74) vorhanden ist, die auf die Signale im unteren Frequenzband anspricht und die in diesem Frequenzband übertragenen Daten zurückgewinnt.
16. Multiplexes Empfangssystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitexpansionsschaltung (66) eine digitale Zeitexpansionsschaltung (65) umfaßt, die eingangsseitig mit einem Analog,-Digitalumsetzer (63) und ausgangsseitig mit einem Digital-Analogumsetzer (67) verbunden ist.
17. Multiplexes Übertragungs- und Empfangssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11 sowie 14 bis 1G, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das System zur Uhertragung einer Vielzahl von INformationssignalen in einer Vielzahl von Kanälen dient.
18. Multiplexes System nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n -z e i c h n et, daß die in dem unteren Frequenzband übertragenen Signale sowohl zusätzliche Datensignale als auch Synchronisationssignale sind.
19. Multiplexes System nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n -zeichnet, daß durch Filtereinrichtungen alle Frequenz komponenten der Daten und Synchronisationssignale ullterdrückt werden, die außerhalb des unteren Frequenzbandes liegen.
20. Multiplexes System flach einem oder mehreren der vor aus gehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e't, daß die-Signalsegmente durch einen Signalpuls repräsentiert werden, der aus einer Vielzahl von Einzelimpulsen besteht.
21. Mültiplexes System nach einem oder mehreren der voi,aus-, gehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Übertragungsmedium ein Relaisverstärkersystem umfaßt, das mit Verzögerungseinrichtungen verbunden ist, um die empfangenen zeitkomprimierten Signale verzögert wieder auszusenden.

22, Ze-itmultiplexes System nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n - -zeichnet, daß das Relaisverstärkersystem auf derselben Frequenz wie das multiplexe Übertragungs- und Empfangssystem arbeitet.

L e e r s e i t e