DE2729663B2

DE2729663B2 - Synchronisierschaltung für ein Zeitmultiplex-Dateniibertragungssystem

Info

Publication number: DE2729663B2
Application number: DE2729663A
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(Grad.) 8080 Fuerstenfeldbruck Motyka; Uwe Dipl.- Ing. 8000 Muenchen Retzow
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1977-06-30
Publication date: 1979-06-21
Also published as: FR2396476A1; IT7825010A0; IE46959B1; DK294078A; GB1581417A; NL7806865A; DE2729663C3; LU79889A1; DE2729663A1; CH634701A5; IT1108956B; BE868631A; IE781306L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisicrschaltung für ein digitales Zeitmultiplcx-Datcnübcriragungssystcm mit einem sendeseitigen Pseudozufallsgcncrator, bestehend aus einem rückgekoppelten n-stufigcn Schieberegister für die Erzeugung eines die Synchronisierinforrmilion darstellenden periodischen Impulsmusters mit der Periodenlänge 2"-' und einem empfangsseitigen n-stufigen Schieberegister, in Verbindung mit einem Vergleicher zum Erkennen des von der Sendeseite zur Empfangsseite hin übertragenen Impulsmusters in normaler und auch in invertierter Form.

Bei Zeitmultiplex-Datenübertragungssystemen für die Übertragung digitaler Signale, beispielsweise bei mit Deltamodulation arbeitenden N ach rieh ti nübertragungssystemen, ist es erforderlich, von der Sendeseite

ίο zur Empfangsseite eine die empfangsseitige Aufteilung der Kanäle ermöglichende Rahmeninformation zu übertragen. Zur schnellen Synchronisierung kann dabei als Synchronisierinfonnation die Impulsfolge eines Pseudozufallsgenerators benutzt werden, der in der Regel aus einem rückgekoppelten Schieberegister besteht. Rückgekoppelte Schieberegister dieser Art sind beispielsweise in der Zeitschrift »Frequenz«. 24. Jahrg., 1970. Heft 8, Seiten 230 bis 234. beschrieben. Die Synchronisierinformation wird in einem der Kanäle des Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystems zur Empfangsseite übertragen und dort für die Synchronisierung des empfangsseitigen Kanalverteilers ausgewertet. Wesentlicher Bestandteil der das ankommende Impulsmuster auswertenden Erkennungsschaltung ist ein dem Schieberegister des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators entsprechendes Schieberegister, dessen Rückkopplungszweig jedoch nicht geschlossen ist, sondern mit einem Vergleicher zusammenarbeitet BeiZeitmuliiplex-Nachrichtenübertragungssystemen,

M die mit Verschlüsselung arbeiten, wie das beispielsweise im militärischen Bereich der Fall ist, ist es erforderlich, bei Ausfall des Synchronismus in einer der beiden Übertragungsrichtungen, der Gegenstelle diesen Synchronismusausfall mitzuteilen. Dies kann, wie das bei

J5 der im Dokument EUROCOM D/l, März 1972, Change 4 vom I. 4. 74, Seiten B2-I bis B2-4, angegebenen Synchronisierschaltung der Fall ist, durch die Übertragung des invertierten Impulsniusters erfolgen. Wie die Praxis zeigt, ergeben sich bei dieser bekannten Synchronisierschaltung Schwierigkeiten insbesondere dadurch, daß bei Auftreten von Einzelbitfehlern im Übertragungsweg in der empfangsseitigen Erkennungsschaltung eine Fehlervervielfachung vom Faktor 3 auftritt. Diese Fehlerverviclfachung erschwert die

·»■> Durchführung des Synchronisiervorgangs und ist nachteilig bei der nachfolgenden Überwachung des Synchronismus.

Der Erfindung 'iegt die Aufgabe zugrunde, für eine Synchronisierschaltung der einleitend beschriebenen

■>o Art, bei der die empfangsseilige Frkcnnungsschaltung das ankommende, die .Synchronisierinformation darstellende Impulsmuster sowohl in der Normallage als auch in der invertierten Lage verarbeiten können muß, eine weitere Lösung anzugeben, die die unerwünscht

·>"> Fehlerverviclfachung bei Auftreten von Bitfchlcrn auf dem Übertragungsweg vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das empfangsseitige n-stufigc Schieberegister über einen von einem Füllungszählcr gesteuerten

M) ersten Umschalter wahlweise für den Empfang des übertragenen Impulsmuslcrs, oder durch Schließen einer Rückkopplungsschlcifc. zur Erzeugung eines mit dem von der Sendcscitc übertragenen identischen Impulsniusters aktivierbar ist. daß ferner die Rückkopp-

M lungsschleife einen vom Vergleicher über eine Invcrierstcucrung mittels eines zweiten Umschalters ein- und misschaltbarcn Inverter aufweist und daß bei Durchführung eines Synchronisiervorgangs zunächst in das

Schieberegister π kanalbezogene Bits des ankommenden Signals einspeicherbar sind und anschließend mittels des Vergleichers das ankommende (n+ l)-te Bit durch Vergleich mit dem im Rückkopplungszweig des Schieberegisters gebildeten (n+ l)-ten Bit für einen Ein- oder Ausschaltvorgang des Inverters auswertbar ist und daß weiterhin noch in dem durch das (n+\)-ie Bit gegebenen Zeitabschnitt durch einen Steuerbefehl des Füllungszählers über den ersten Umschalter die Rückkopplungsschleife des Schieberegisters schließbar ist

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich Fehler bei der Übertrag-ing des Impulsmusters in ihrer Auswirkung auf die empfangsseitige Erkennungsschaltung wesentlich dadurch vermindern lassen, daß das empfangsseitige Schieberegister als von dem ankommenden Impulsmuster setzbarer Pseudozufallsgenerator ausgebildet ist, der in Verbindung mit den in seinem Rückkopplungszweig vorgesehenen besonderen Maßnahmen in der Lage ist, ein dem ankommenden Impulsmuster gleiches oder dazu inverses Im^ulsmuaer zu erzeugen, wobei zunächst einmal erst erkannt werden muß, in welcher Lage dieses Impulsmuster, also in der Normallage oder in der invertierten Lage, am Empfängereingang auftritt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Synchronisierschaltung wird der Synchronismus Ober den Ausgang des Vergleichers von einem Fehlerzähler mit vorgeschaltetem Flankendetektor überwacht, der bei Feststellen von fehlendem ,0 Synchronismus einen Impuls an den Steuereingan^ einer Einrichtung zur Kanalweiterschaltung und gege benenfalls über die Einrichtung zur Kanaliveiterschaltung an den Rückstelleingang des Füllungszählers sowie des Fehlcrzählers und den Stelleingang der Inverter- j-> steuerung abgibt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der das Schieberegister π = vier Stufen aufweist, ist die Rückkopplung des vierstufigen Schieberegisters über einen mit seinen beiden Eingängen an die letzte und vorletzte Stufe angeschalteten Modulo-2-Addierer vorgenommen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nach Übergang des ankommenden Impulsmusters von Normallage in die hierzu invertierte Lage oder umgekehrf in der Erkcnnungsschalt-ing kein Einzelfch- r, lerbit auftreten kann.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispicls soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten. -,o

Fig. I das Blockschaltbild der Empfangsscitc der Synchroniiierschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein nähere Einzelheiten aufweisendes Schaltbild der Invcrtcrstf ucrung nach Fig. 1.

Der für die Erfindung wesentliche Teil der cmpfangs- v> seitigen Synchronisicrschaltung ist strichpunktiert umrandet. Er weist das Schieberegister SR auf, dessen Takteingang der Kanaltakt KT zugeführt wird und dessen Signalcingang das ein binäres multiplexes Nul/.signal darstellende Signal Sig über den von einer mi bistabilen Kippstufe FF gebildeten Scleklierspeichcr und den Umschalter U 1 zugeführt wird. Das Schieberegister SR ist, wie Fig. I andeutet, als vierstufiges Schieberegister ausgeführt, an dessen letzte und vorletzte Stufe die beiden Eingänge des Modulo-2-Ad- _h--· dierers MA angcschalfM sind. Der Modulo-2-Addicrer MA stellt zusammen mit der Schalteinrichtung S, bestehend aus dem über den /weilen Umschalter i/2 ein- und ausschaltbaren Inverter / und den ersten Umschalter U1 den Rückkopplungszweig des Schieberegisters dar. Der Umschalter L/2 für die Ein- und Ausschaltung des Inverters / wird von der Invertersteuerung IS über den Anschluß 5 gesteuert Weiter ist der Füllungszähler Fü-Z vorgesehen, der sowohl über den Anschluß 2 mit der Invertersteuerung /5 zusu.r menwirkt, als auch den Umschalter UI steuert In der angegebenen Stellung des Umschalters UX, in dem das Signal Sig über die bistabile Kippstufe FF am Signaleingang des Schieberegisters SÄ anlipgt, wird dieses Signal gleichzeitig einem Eingang der Dauersignalerkennung DE zugeführt, die eine logische Schaltung darstellt und auch mit den einzelnen Schieberegisterstufen des Schieberegisters SR verbunden ist Ausgangsseitig ist die Daiiersignalerkennung mit dem einen Eingang des UND-Gatters UG verbunden, dessen anderer Eingang mit einem Ausgang des Füllifligszählers Fu-Z in Verbindung steht Dem Ausgang des UND-Gatters UG i** die Kanalweiterschaltung K WS nachgeschaltet, die ihreiseits über einen zweiten Eingang mit dem Fehlerzähler Fe-Z verbunden ist. Der Fehlerzähler Fe-Z wird vom Ausgang des Flankendetektors FD gesteuert, der dem Ausgang des Vergleichers V nachgeschaltet ist Der Vergleicher V vergleicht das Signal am Ausgang des Modulo-2-Addierers MA mit dem ankommenden Signal Sig am Ausgang der bistabilen Kippstufe FF. Wie F i g. 1 ferner erkennen läßt, wird der Kanaltakt KTaußerdem Schieberegister SR auch der bistabilen Kippstufe FFder Invertersteuerung AS, dem Füllungszähler Fü-Z, der Kanalweiterschaltung KWS, dem Fehlerzähler Fe-Z und dem Flankendetektor FDzugeführt.

Unter der Voraussetzung, daß der über den Bittakt des ankommenden Signals Sig abgeleitete Kanaltakt, der gleichzeitig den Rahmentakt darstellt, hinsichtlich seiner Zeitlage mit dem Kanal im übertragenen Signal übereinstimmt, in dem die Synchronisierinfonnation übertragen wird, läuft ein Synchronisiervorgang wie folf t ab.

Der FülliiPjjszähler Fü-Z beginnt im Rhythmus des Kanaltaktr;» ACT von seiner Nullstellung an zu zählen. Über die den Selektierspcicher darstellende bistabile Kippstufe FF werden nacheinander die im betreffenden Kanal des ankommenden Signals Sig vorhandenen Bits über den Umschalter Ui in der in Fig. 1 angegebenen Stellung in das Schieberegister SR eingespeichert. Nach vier Impulsen des Kanaltaktes ist das Schieberegister SR gefüllt und bildet damit gleichzeitig am Ausgang des Modulo-2-Addiercis MA das fünfte Bit nach, das nunmehr am Ausgang der bistabilen Kippstufe FF ansteht. Die beiden fünften Bits werden nun im VirgiJicher V auf ihre Übereinstimmung miteinander verglichen. Ist die Übereinstimmung vorhanden, f'ndel keine Aktivierung der Invcrtcrsteucrung IS über den Anschluß .3 statt. Der Umschalter (72 bleibt in der in F i g. I angegebenen Lage. Mit dem nächsten Zählschritt, also dem fünften Zählschritt, des Füllungszählers Fü-Z wird nun der Umschalter IJI in die in unterbrochener Linie dargestellte untere Sehaltstellung gebracht und damit der Rückkopphmg:>krcis des Schieberegisters SR geschlossen. Damit erzeugt nunmehr das Schieberegister SR im Rhythmus des Kanaltaktes KTfori'aufcnd das von der Sendeseite her übertragene Impulsmuster. Dies ist deshalb der Fall, weil der sendeseitige f'seudo/.ufallsgcncrator, abgesehen vom Umschalter U2 und dem Inverter /, den Bleichen Aufbau wie das emnfiinessciliee rücket-kcinnel-

te Schieberegister SR aufweist. Beide Impulsmuster, nämlich das von der Sendeseite her übertragene und das im rückgekoppelten Schieberegister SR erzeugte Impulsmuster, werden nunmehr fortlaufend im Vergleicher V miteinander verglichen und das bei Übereinstimmung vorhandene Dauersignal zur Anzeige der vorhandenen Synchronisation über den Ausgang Va abgegeben. Da der Flankendetektor FD bei der Auswertung eines Dauersignals keine Fehlerimpulse abgibt, zählt der Fchlerzähler Fe-Zsolange aufwärts, bis die oberste Stellung erreicht ist.

Stellt der Vergleicher im Zeitabschnitt zwischen dem vierten und dem fünften Impuls des Kanaltaktes KT, bezogen auf die Nullausgangsstellung des Füllungszählers Fü-Z, fest, daß das am Ausgang des zum Modulo-2-Addierers MA gebildete fünfte Bit mit dem fünften Bit am Ausgang der bistabilen Kippstufe Ff' nicht übereinstimmt, dann veranlaßt der Verglcichcr V über den Anschluß 3 der Invertersteuerung /5, daß der Umschalter ύ'2 über den Arisc'niuB 5 in die in unterbrochener Linie dargestellte andere Schaltstellung umgeschaltet wird und damit der Inverter /eingeschaltet wird. Nichtübereinstimmung bedeutet nämlich, daß das zeitrichtig empfangene Impulsmtister nicht in der normalen Lage, sondern in der invertierten Lage von der Sendeseite her übertragen wird und somit das Schieberegister SR nach Schließen der Rückkopplungsschleife über den Umschalter Ui das invertierte !mpulsmuster erzeugen muß. Diesem Sachverhalt trägt der ein- und ausschaltbare Inverter Rechnung. Das in diesem Falle vom Vergleicher V am Ausgang Va abgegebene Dauersignal ist invers zu dem. das bei in Normallage ankommendem Impulsmuster abgegeben wird.

Bei Verlust des Synchronismus oder bei einem Synchronisierversuch auf einem die Synchronisierinformation nicht enthaltenden Kanal des ankommenden Signals Sig tritt am Ausgang des Vergleichers V kein Dauersignal auf, sondern eine unregelmäßige Folge von »0« und »L«. Im Flankendetektor FD werden diese Wechsel differenziert und als Fehlerimpulse dem Fehlerzähler Fe-Zzugeführt. Der Fehlerzähler zählt bei jedem Fehlerimpuls abwärts. Hat der Fehlerzähler Fe-Z seine Nullstellung erreicht, gibt er an die Kanalweiterschaltung KWS einen Impuls ab, der seinerseits die Abgabe eines Impulses am Ausgang der Kanalweiterschaltung zur Folge hat. Dieser Impuls wird al; Rückstellimpuls am Eingang rdes Füllungszählers Fü-Z am Stelleingang 4 der Invertersteuerung IS und arr Setzeingang des Fehlerzählerü Fe-Z wirksam. Dei Fiillungszähler Fü-Z wird damit in die Nullstellung rückgestellt und veranlaßt gleichzeitig die Umschaltung des Umschalters UX in die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung. In gleicher Weise wird die lnvertersteue rung /5 so eingestellt, daß der Umschalter L/2, soferr

ίο erforderlich, in die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung rückgestellt wird. Der Fehlerzähler Fe-Z wird in eine Normalstellung gebracht. Gleichzeitig wird miticls de; Impulses am Ausgang der Kanalweiterschaltung KW.' über den Ausgang WS für die Dauer eines Bits dci

r> Signaltakl des Signals Sig unterdrückt und auf diese Weise eine Zeitverschiebung des Kanaltaktes KT zurr nächsten Kanal veranlaßt.

In gleicher Weise wird eine Neusynchronisation dei Empfangsseite veranlaß!, wenn die Dauersignalerken

JIi nuiigseinrichuing DF. ein Dauersignai crkenni und dei Fiillungszähler Fü-Z sich in einer Zählstellung befindet die, ausgehend von der Zählstellung Null, die Zählstel lung Fünf überschreitet. In diesem Fall wird über da? UND-Gatter UG die Kanalweiterschaltung KW.'

.'■> angesteuert, und zwar mit der gleichen Wirkung wie be ihrer Ansteuerung durch den Fehlerzähler Fe-Z. Dif Kanalweiterschaltung KWS kann in einfacher Weise aus einem takigesteuerten UND-Gatter bestehen.

Eine S .haltungsausführung der Invertersteuerung Ii

ίο ist in Fig. 2 dargestellt. Sie besteht aus der bistabiler Kippstufe FFi, deren Setzeingang S den_Anschluß A abgibt. Den Anschlu3 5 bildet der Adsgang Q. Weiterhir weist die Invertersteuerung nocii das NAND-Gatter NA und das NOR-Gatter NO auf. Dabei ist da«

ii NAND-Gatter mit seinem Ausgang mit dem einer Eingang des NOR-Gatters verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang der bistabilen Kippstufe FFi verbunden ist. Der zweite Eingang des NOR-Gatters NO wird über den Anschluß 2 vom Füllungszählei

jo Fü-Z angesteuert. Die beiden Eingänge des NAND· Gatters NA bilden die Anschluss'; 1 und 3. Auf die Wirkungsweise der Schaltung braucht nicht näher eingegangen zu werden, da sie sich unter Berücksichtigung der Funktionsbeschreibung der Anordnung nach

4> F i g. 1 von selbst versteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Synchronisierschaltung für ein digitales ZeitmuItiplex-Datenübertragungssystem, mit einem sendeseitigen Pseudozufallsgenerator, bestehend aus einem rückgekoppelten η-stufigen Schieberegister für die Erzeugung eines die Synchronisierinformaticn darstellenden periodischen Impulsmusters mit der Periodenlänge 2"—1 und einem empfangsseitigen η-stufigen Schieberegister, in Verbindung mit einem Vergleicher zum Erkennen des von der Sendeseite zur Empfangsseite hin übertragenen Impulsmusters in normaler und auch in invertierter Form, dadurch gekennzeichnet, daß das empfangsseitige n-stufige Schieberegister (SR) über einen von einem Füllungszähler (FO-Z) gesteuerten ersten Umschalter (UY) wahlweise für den Empfang des übertragenen Impulsmusters oder durch Schließen eine»- Rückkopplungsschleife (S, M, MA) zur Erzeugung eines mit dem von der Sendeseite übertragenen identischen Impulsmusters aktivierbar ist, daß ferner die Rückkopplungsschleife einen vom Vergleicher (V) über eine Invertersteuerung (IS) mittels eines zweiten Umschalters (U 2) ein- und ausschaltbaren Inverter (I) aufweist und daß bei Durchführung eines Synchronisiervorgangs zunächst in das Schieberegister π kanalbezogene Bits des ankommenden Signals (Sig) einspeicherbar sind und anschließend mittels des Vergleichers das ankommenoc (n+ l)-te Bit durch Vergleich mit dem im Rückkopplungszw:ig des Schieberegisters gebildeten (n+ l)-ten Bit fü' einen Ein- oder Ausschaltvorgang des Inverters ausvv rtbar ist und daß weiterhin noch in dem durch das (n+\)-le Bit gegebenen Zeitabschnitt durch einen Steuerbefehl des Füllungszählers über den ersten Umschalter die Rückkopplungsschleife des Schieberegisters schließbar ist.

2. Synchronisierschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronismus über den Ausgang des Vergleichers (V) von einein Fehlerzähler (Fe-Z)m'il vorgeschaltetem Flankendetektor (FD) überwacht ist, der bei Feststellen von fehlendem Synchronismus einen Impuls an den Steuereingang (o) einer Einrichtung zur Kanalwciterschaltung (K WS) und, gegebenenfalls über die Einrichtung zur Kanalweiterschaltung, an den Rückstelleingang (r) des Füllungszählers (Fu-Z) sowie des Fehlerzählers (Fc-Z) und den Stelleingang (4)der Invertersteuerung (VS^abgibt.

3. Synchronisierschaltung nach Anspruch I oder 2, bei der das Schieberegister η - vier Stufen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung des vierstufigen Schieberegisters (RS) über einen mit seinen beiden Eingängen an die letzte und vorletzte Stufe angeschalteten Modulo-2-Addicrcr (MA) vorgenommen ist.