DE2622107B1

DE2622107B1 - Verfahren und Anordnung zur digitalen Nachrichtenuebertragung

Info

Publication number: DE2622107B1
Application number: DE2622107A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr-Ing Kuehne; Karl Ing Lang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-05-18
Filing date: 1976-05-18
Publication date: 1977-08-11
Also published as: IT1074892B; FR2352453A1; CH620804A5; BE854809A; LU77342A1; NL7705541A; IE44901L; GB1578553A; DE2622107C2; DK215977A; SE7705624L; IE44901B1; FR2352453B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur digitalen Nachrichtenübertragung, bei dem mehrere zueinander plesiochrone Impulsfolgen zur Übertragung über ein Zeitmultiplexsystem unter sendeseitigem Hinzufügen positiver Stopfimpulse bei jeder plesiochronen Impulsfolge zu hoher Impulsfolgefrequenz und unter Weglassen von Impulsen (negative Stopfimpulse) bei jeder plesiochronen Impulsfolge zu niedriger Impulsfolgefrequenz in einem Rahmen verschachtelt werden, der Informationskanäle für Informationen, einen Synchronisierkanal für eine Rahmenkennung und Stopfkanäle für eine aus Stopfinformation und — bei negativem Stopfen — aus einem Informationsbit bestehende Zusatzinformationen enthält, und bei dem die plesiochronen Impulsfolgen empfangsseitig unter Eliminierung der Stopfimpulse getrennt werden (Positiv-Negativ-Stopfen).

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus den »Nachrichtentechnischen Fachberichten«, Band 42, 1972, VDE-Verlag GmbH Berlin-Charlottenburg, Seiten 245 bis 256, bekannt. Zur Übertragung der Zusatzinformationen werden bei dem dort beschriebenen System jeweils acht Bits des Rahmens benötigt.

Aus der »Siemens-Zeitschrift«, 48 (1974), Beiheft Nachrichten-Übertragungstechnik, Seiten 269 bis 275, ist weiter ein System PCM 30 beschrieben, bei dem dreißig Sprachsignale mittels Pulscodemodulation (PCM) in dreißig Kanälen übertragen werden. Ein weiterer Kanal dient der Übertragung einer Rahmenkennung oder eines Meldewortes und ein letzter im Pulsrahmen an sechzehnter Stelle stehender der Übertragung von Kennzeichen für die Sprachsignale.

Wie in der »Siemens-Zeitschrift«, 49 (1975), 7, Seiten 466 bis 472, näher ausgeführt ist, wird für die Kennzeichen ein sechzehn Grundrahmen umfassender Überrahmen gebildet. Da pro Grundrahmen zwei Kennzeichenwörter übertragen werden können, wären somit zweiunddreißig Kennzeichenwörter zulässig. Da nur dreißig benötigt werden, dient eines der Kennzeichenrahmenkennung und ein anderes als weiteres Meldewort, wobei allerdings nur zwei der vier Bits benötigt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Bündelung oder Einfügung plesiochroner Digitalsignale in einen Pulsrahmen mit dem Positiv-Negativ-Stopfverfahren eine Lösung anzugeben, bei der einerseits wie bei dem bekannten System für Positiv-Negativ-Stopfen eine Verfälschung der Zusatzinformation durch Doppel- und Mehrfachfehler verhindert wird und die andererseits eine Einfügung plesiochroner Impulsfolgen in den Pulsrahmen des bekannten Systems PCM 30 zuläßt. Doppel- und Mehrfachfehler treten dann auf, wenn unmittelbar benachbarte Bits gestört werden.

Ausgehend von einem Verfahren der einleitend geschilderten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Zusatzinformation seriell unter Bildung eines Stopfrahmens zusammen mit einer

ORIGINAL INSPECTED

Stopfrahmenkennung übertragen wird.

Bei einer Übertragung mehrerer Zusatzinformationen ist nur eine gemeinsame Stopfrahmenkennung erforderlich.

Für die praktische Durchführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn jede Zusatzinformation als vierstelliges Codewort ausgebildet wird, in dem die ersten drei Stellen der Stopfinformation und die letzte Stelle — bei negativem Stopfen — dem zugehörigen Informationsbit zugeordnet sind. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn bei Nicht-Stopfen alternierend auf vier Einsen vier Nullen folgen, wenn bei Positiv-Stopfen zweimal vier Nullen aufeinanderfolgen und wenn bei Negativ-Stopfen auf vier Einsen drei weitere Einsen und das dazugehörige Informationsbit folgen.

Werden eine oder mehrere Zusatzinformationen in einem System PCM 30 übertragen, so erfolgt dies in den Kennzeichenkanälen, wobei der Stopfrahmen ein Überrahmen zum Kennzeichenrahmen und ein Über-Überrahmen zu den Grundrahmen ist Die Stopfrahmenkennung kann dabei in den zwei unbenutzten Bits des Meldeworts im Kennzeichenrahmen übertragen werden. Dabei ist eine Stopfrahmenkennung von Vorteil, die aus einer alternierenden Folge Null-Null, Null-Eins, Eins-Null und Eins-Eins besteht.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist empfangsseitig eine Synchronisiereinrichtung mit einem einem Durchlauf des Multiplex-Signals dienenden Schieberegister, mit einer an dieses angeschlossene Rahmensynchronisierschaltung und einer an dieses angeschlossene Mehrfachrahmensynchronisierschaltung vorgesehen, von denen die erstere einen ersten Teiler für Takte und die letztere einen zweiten Teiler für Takte steuert, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein vom Schieberegister und von der Mehrfachrahmensynchronisierschaltung gesteuerte Stopfrahmensynchronisierschaltung vorgesehen ist und daß ein von der Stopfrahmensynchronisierschaltung und dem zweiten Teiler gesteuerter dritter Teiler für Takte vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn in der Stopfrahmensynchronisierschaltung eine Überwachungsschaltung für den Stopfrahmen im synchronen Zustand und eine Erkennungsschaltung zur Erkennung des Stopfrahmens und zur Steuerung des dritten Teilers vorgesehen ist.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Datenmultiplexgerät;

F i g. 2 zeigt ein Dateneinfügungsgerät;

F i g. 3 zeigt einen Pulsrahmen;

Fig.4 zeigt eine Tabelle der Codewörter im sechzehnten Zeitabschnitt der Grundrahmen;

Fig.5 zeigt eine Tabelle der Zusatzinformation in einem Über-Überrahmen;

F i g. 6 zeigt eine Tabelle der Stopfrahmenkennung im Über-Überrahmen;

Fig.7 zeigt eine empfangsseitige Synchronisiereinrichtung einer Digital-Multiplex-Einrichtung;

F i g. 8 zeigt eine Stopfrahmensynchronisierschaltung, und

F i g. 9 zeigt einen zweistufigen Teiler.

F i g. 1 zeigt das Prinzip einer Digital-Multiplex-Einrichtung, in der dreißig Digitalsignale einer Nennbitrate 64 kbit/s zu einem Digital-Multiplex-Signal einer Nennbitrate 2048 kbit/s gebündelt werden.

Fig.2 zeigt eine Daten-Einfügungs-Einrichtung, in die ein 2048-kbit/s-Signal eingespeist wird, dessen Kapazität nicht voll ausgenutzt ist. Weiter werden einige 64-kbit/s-Signale zugeführt, die in das 2048-kbit/s-Signal eingefügt werden, soweit Kapazität frei ist. Fig.3 zeigt mit den Zahlen I bis XVI bezeichnete Grundrahmen eines Systems PCM 30. In den Zeitabschnitten 1 bis 15 und 17 bis 31 jedes Grundrahmens werden codierte Fernsprechsignale übertragen. In jedem Zeitabschnitt 0 jedes ungeradzahligen Grundrahmens I, HI, V... wird ein Rahmenkennungswort und in jedem Zeitabschnitt 0 eines geradzahligen Grundrahmens II, IV, VI... wird ein Meldewort übertragen. D ist ein Meldebit für dringenden Alarm, N ein Meldebit für nicht dringenden Alarm, X ein reserviertes Bit für internationale Verwendung und Y ein reserviertes Bit für nationale Verwendung. Der Zeitabschnitt 16 jedes

is Grundrahmens dient der Kennzeichenübertragung, wobei die sechzehn Grundrahmen I bis XVI einen Überrahmen bilden. Die ersten vier Bits des sechzehnten Zeitabschnitts des Grundrahmens I dienen zur Übertragung der Kennzeichenrahmenkennung und die Bits 6 und 7 der Übertragung eines Meldewortes. Die Bits 5 und 8 sind unbenutzt. In den Zeitabschnitten 16 der Grundrahmen II bis XVI werden jeweils zwei Kennzeichenwörter von 4 Bits übertragen, die jeweils einem Sprachkanal zugeordnet sind.

In der Daten-Einfügungs-Einrichtung nach F i g. 2 sei beispielsweise der Kanal 1 unbenutzt, was zur Folge hat, daß auch die ersten vier Bits im Zeitabschnitt 16 des Grundrahmens II frei sind. Diese vier Bits würden zur Übertragung der Zusatzinformation ausreichen. Jedoch ist deren Verfälschung durch mehrere nebeneinanderliegende gleichzeitig von Störungen betroffene Bits zu befürchten.

Aus diesem Grunde wird für das Zusatzsignal nur eines der freien Bits verwendet. Da das Zusatzsignal

vier Bits enthält, wird ein Über-Überrahmen aus 4-16 = 64 Grundrahmen gebildet. Das Zusatzsignal steckt demnach im ersten Bit des Zeitabschnitts 16 der Grundrahmen II, XVIII, XXXIV und L. Zur Rahmenkennung dieses Stopfrahmens wird mindestens eines der freien Servicebits 5 und 8 im Zeitabschnitt 16 des Grundrahmens I verwendet.

Fig.4 zeigt eine Tabelle, die die Belegung des Zeitabschnitts ZA 16 der Grundrahmen GRI bis XVI zeigt

F i g. 5 zeigt in einer weiteren Tabelle, wie das Bit a I des Grundrahmens II im Über-Überrahmen belegt wird, wenn kein Stopfen -0—, Positiv-Stopfen + oder Negativ-Stopfen — vorliegt. In den ersten drei Bits jeder Zusatzinformation ist die geschützte zweiwertige Stopfinformation enthalten. Das vierte Bit enthält im Falle des Negativ-Stopfens ein Informationsbit/.

Fig.6 zeigt tabellarisch, wie die freien Servicebits Xi und X2 im Zeitabschnitt 16 bei ihrem jeweiligen Auftreten im Grundrahmen II, XVIII usw. beaufschlagt werden. Damit kann der Empfänger den Anfang der Zusatzinformationen erkennen. Eine Zusatzinformation nimmt eine Übertragungszeit von 8 ms ein. Demgegenüber ist bei ungünstiger Lage der Bitraten in ihren Toleranzbereichen nur etwa alle 100 ms ein Stopfvorgang erforderlich.

Fig.7 zeigt eine empfangsseitige Synchronisiereinrichtung einer Digital-Multiplex-Einrichtung, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren arbeitet Die Synchronisiereinrichtung besteht aus einem 8-Bit-Schieberegister SR, einer Rahmensynchronisierschaltung RS, einer Mehrfachrahmen- oder Kennzeichenrahmensynchronisierschaltung MRS, einer Stopfrahmensynchronisierschaltung SS, einem neunstufigen Teiler 77 1,

einem dreistufigen Teiler TJ 2 und einem zweistufigen Teiler 773. Die Erfindung wird mit der Stopfrahmensynchronisierschaltung SS und dem Teiler 773 realisiert.

Der neunstufige Teiler 771 erzeugt aus einem 2048-kHz-Takt am Eingang TE die Grundtakte von 1048 kHz bis 4 kHz. 4 kHz ist die Wiederholfrequenz des Rahmenkennungswortes, das nur in jedem zweiten Grundrahmen vorkommt. Der Teiler Tl \ kann durch einen Rücksetzimpuls am Eingang C 3 auf Null gesetzt werden. Der zweite dreistufige Teiler T12 erzeugt aus dem 4-kHz-Takt Takte mit den Frequenzen 2 kHz, 1 kHz und 500 Hz. 500 Hz ist die Wiederholfrequenz des Rahmenkennungswortes des Mehrfachrahmens. Der zweite Teiler Tl 2 kann durch einen Rücksetzimpuls am Eingang CA auf Null gesetzt werden. Der dritte zweistufige Teiler Γ/3 erzeugt aus dem 500-Hz-Takt Takte mit den Frequenzen 250 Hz und 125 Hz. 125 Hz ist die Wiederholfrequenz des Stopfrahmens. Die beiden Stufen des dritten Teilers 773 können einzeln durch Setzimpulse an den Eingängen 51 und S 2 auf »Eins« oder durch Rücksetzimpulse an den Eingängen Ci und C 2 auf »Null« gesetzt werden.

Ein 2048-kbit/s-Signal am Eingang SE durchläuft das 8-Bit-Schieberegister SR, an dessen Ausgängen 1 bis 8 jeweils acht aufeinanderfolgende Bits parallel zur Verfügung stehen. Die Rahmensynchronisierschaltung RS erkennt und überwacht durch Auswertung des Rahmenkennungswortes den Rahmensynchronismus des 2048-kbit/s-Signals. Nach Erkennen des Rahmenkennungswortes setzt die den Teiler 771 durch einen Rücksetzimpuls am Eingang C3 auf »Null«. Damit ist das System der Grund takte von 4 kHz bis 1048 kHz mit dem Grundrahmen des 2048-kbit/s-Signals synchron, und alle Bit- und Worttakte des Grundrahmens können in bekannter Weise durch logische Schaltungen aus den Grundtakten erzeugt werden.

Nachdem der Teiler Tl 1 synchronisiert ist, wertet die Mehrfachsynchronisierschaltung MRS die Bits 1 bis 4 des Codewortes im Zeitschlitz 16 aus. Sobald in diesen Bits das Rahmenkennungswort des Mehrfachrahmens, auch Kennzeichenrahmungswort genannt, auftritt, setzt die Mehrfachrahmensynchronisierschaltung MRS durch einen Rücksetzimpuls am Eingang C 4 den Teiler 771 auf »Null«. Die Stopfrahmensynchronisierschaltung SS wertet die Bits 5 und 8 des Codewortes im Zeitabschnitt 16 aus. Sie besteht, wie Fig.8 zeigt, aus einer Überwachungsschaltung mit zwei Exklusiv-ODER-Gattern G1 und G 2 und zwei NAND-Gattern G 3 und G 4, die den Stopfrahmen im Synchronzustand überwacht, und aus einer Erkennungsschaltung, die den Stopfrahmen beim Synchronisiervorgang erkennt und den Teiler Γ13 auf den entsprechenden Wert setzt. Die Erkennungsschaltung besteht, wie Fig.8 zeigt, aus zwei i>Flip-Flops FFl und FF2 sowie NAND-Gattern G% bis G 9 und einem Inverter /.

Der Teiler 7*13 besteht aus zwei //C-Flip-Flops FF3 und FF4, wie F i g. 9 zeigt. Die //C-Flip-Flops sind in Low-Power-Schottky-Technik realisiert. Der /-Eingang und K-Eingang des Flip-Flops FF3 sind offen und haben dadurch bei dem verwendeten Baustein den Wert logisch »Eins«.

Die I^Flip-Flops FFl und FF2 übernehmen mit der ansteigenden Flanke des 8-kHz-Taktes die Bits 5 und 8 des Codewortes im Zeitabschnitt 16. Wenn die Mehrfachrahmensynchronisierschaltung MRS die Mehrfachrahmenkennung erkannt hat, öffnet der Rücksetzimpuls am Eingang C4 kurzfristig die NAND-Gatter G 6 bis G 9. Dadurch wird das //C-Flip-Flop FF3 des Teilers 7*13 auf den logischen Wert des Bits 5 und das //C-Flip-Flop FF4 auf den logischen Wert des Bits 8 gesetzt. (Zum Setzen oder Rücksetzen von Flip-Flops in Low-Power-Schottky-TTL-Technik muß ein »Null-Impuls« an den Eingang des Pr- oder CT-Einganges gelegt werden.) Ist der Rücksetzimpuls invertiert verfügbar, so entfällt der Inverter /. Durch diese Anordnung wird der Stopfrahmensynchronismus gleichzeitig mit dem Mehrfachrahmensynchronismus hergestellt.

Während des Synchronisiervorganges gibt die Mehrfachrahmensynchronisierschaltung MRS ein Signal mit dem logischen Zustand »Null« an den Eingang £1 ab. Dadurch sind die NAND-Gatter G 3 und G 4 gesperrt, und an den Ausgängen B 5' und B 8' liegen logische Werte »Null«.

Nach Beendigung des Synchronisiervorganges gibt die Mehrfachrahmensynchronisierschaltung MRS ein Signal mit dem logischen Zustand »Eins« an den Eingang Ei ab. Damit sind die NAND-Gatter G3 und G 4 geöffnet. Die Überwachungsschaltung mit den Gattern Gl bis G 4 vergleicht die Bits 5 und 8 im Zeitabschnitt 16 mit dem Inhalt der /AT-Flip-Flops FF3 und FF4 des Teilers 773. Stimmen die Bits 5 bzw. 8 mit dem Inhalt des /K-Flip-Flops FF3 bzw. FF4 überein, so erscheint am Ausgang B5' bzw. Bi' ein logischer Zustand »Null«.

Die Mehrfachrahmensynchronisierschaltung MRS wertet die Signale an den Klemmen B 5' und B 8' in derselben Weise aus wie die Signale an den Klemmen Bi bis B 4. bei der ansteigenden Flanke des 8-kHz-Taktes, d.h. zu Beginn des Zeitabschnitts 16, müßten die Signale an den Klemmen Bi bis B 4, B 5' und B 8' den Wert »Null« haben. Tritt zweimal hintereinander eine Abweichung auf, so leitet die Mehrfachsynchronisierschaltung MRS einen neuen Synchronisiervorgang ein.

Am Ausgang SA der Synchronisiereinrichtung nach F i g. 7 wird das 2048-kbit/s-Signal wieder abgegeben.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur digitalen Nachrichtenübertragung, bei dem mehrere zueinander plesiochrone Impulsfolgen zur Übertragung über ein Zeitmultiplexsystem unter sendeseitigem Hinzufügen positiver Stopfimpulse bei jeder plesiochronen Impulsfolge zu hoher Impulsfolgefrequenz und unter Weglassen von Impulsen (negative Stopfimpulse) bei jeder plesiochronen Impulsfolge zu niedriger Impulsfolgefrequenz in einem Rahmen verschachtelt werden, der Informationskanäle für Informationen, einen Synchronisierkanal für eine Rahmenkennung und Stopfkanäle für eine aus Stopfinformation und — bei negativem Stopfen — aus einem Informationsbit bestehende Zusatzinformationen enthält, und bei dem die plesichronen Impulsfolgen empfangsseitig unter Eliminierung der Stopfimpulse getrennt werden (Positiv-Negativ-Stopfen), dadurch gekennzeichnet, daß jede Zusatzinformation seriell unter Bildung eines Stopfrahmens zusammen mit einer Stopfrahmenkennung übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Zusatzinformationen eine gemeinsame Stopfrahmenkennung zugeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zusatzinformation als vierstelliges Codewort ausgebildet wird, in dem die ersten drei Stellen der Stopfinformation und die letzte Stelle — bei negativem Stopfen — dem zugehörigen Informationsbit zugeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nicht-Stopfen alternierend auf vier Einsen vier Nullen folgen, daß bei Positiv-Stopfen zweimal vier Nullen aufeinanderfolgen und daß bei Negativ-Stopfen auf vier Einsen drei weitere Einsen und das dazugehörige Informationsbit folgen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei plesiochronen Impulsfolgen mit Kennzeichenkanälen die Zusatzinformationen in diesen übertragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Kennzeichenkanälen vorhandenen unbenutzten Servicebits die Stopfrahmenkennung zugeordnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, mit zwei unbenutzten Servicebits, dadurch gekennzeichnet, daß als Stopfrahmen-Kennungswort eine alternierende Folge Null-Null, Null-Eins, Eins-Null und Eins-Eins dient.

8. Empfangsseitige Synchronisiereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem einem Durchlauf des Multiplex-Signals dienenden Schieberegister, mit einer an dieses angeschlossene Rahmensynchronisierschaltung und einer an dieses angeschlossene Mehrfachrahmensynchronisierschaltung, von denen die erstere einen ersten Teiler für Takte und die letztere einen zweiten Teiler für Takte steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Schieberegister (SR) und von der Mehrfachrahmensynchronisierschaltung (MRS) gesteuerte Stopfrahmensynchronisierschaltung (SS) vorgesehen ist und daß ein von der Stopfrahmensynchronisierschaltung (SS) und dem zweiten Teiler (T12) gesteuerter dritter Teiler (T 13) für Takte vorgesehen ist.

9. Empfangsseitige Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stopfrahmensynchronisierschaltung (SS) eine Überwachungsschaltung (G 1 bis G 4) für den Stopfrahmen im synchronen Zustand und eine Erkennungsschaltung (FFi, FF2, G 6 bis G 9, J) zur Erkennung des Stopfrahmens und zur Steuerung des dritten Teilers (T 13) vorgesehen ist.