DE2729663C3

DE2729663C3 - Synchronisierschaltung für ein Zeitmultiplex-Datenübertragungssystem

Info

Publication number: DE2729663C3
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: 1980-02-21
Also published as: IT1108956B; DK294078A; CH634701A5; IE46959B1; BE868631A; DE2729663B2; FR2396476A1; LU79889A1; GB1581417A; IE781306L; NL7806865A; DE2729663A1; IT7825010A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisierschaltung für ein digitales Zeitmultiplex-Datenüberlragungssystem mit einem sendeseitigen Pseudozufallsgenerator, bestehend aus einem rückgekoppelten n-stufigen Schieberegister für die Erzeugung eines die Synchronisierinformation darstellenden periodischen Impulsmusters mit der Periodenlänge 2"-' und einem empfangsseitigen η-stufigen Schieberegister, in Verbindung mit einem Vergleicher zum Erkennen des von der Sendeseite zur Empfangsseite hin übertragenen Impulsmasters in normaler und auch in invertierter Form.

Bei Zeitmultiplex-Datenübertragungssystemen für die Übertragung digitaler Signale, beispielsweise bei mit Deltamodulation arbeitenden Nachrichtenübertragungssystemen, 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 Synchronisierinformation 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 aem Schieberegister des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators entsprechendes Schieberegister, dessen Rückkopplungszweig jedoch nicht geschlossen ist, sondern mit einem Vergleicher zusammenarbeitet.
BeiZeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystemen, 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 der im Dokument EUROCOM D/l, März 1972, Change 4 vom 1. 4. 74, Seiten B2-1 bis B2-4, angegebenen Synchronisierschaltung der Fall ist, durch die Übertragung des invertierten Impulsmusters 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 Fehlervervielfachung erschwert die Durchführung des Synchronisiervorgangs und ist nachteilig bei der nachfolgenden Überwachung des Synchronismus.

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

so Art, bei der die empfangsseitige Erkennungsschaltung 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 unerwünschte Fehlervervielfachung bei Auftreten von Bitfehlern auf dem Übertragungsweg vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das empfangsseitige n-stufige Schieberegister über einen von einem Füllungszähler gesteuerten ersten Umschalter wahlweise für den Empfang des übertragenen Impulsmusters, oder durch Schließen einer Rückkopplungsschleife, zur Erzeugung eines mit dem von der Sendeseite übertragenen identischen Inipulsmusters aktivierbar ist, daß ferner die Rückkopplungsschleife einen vom Vergleicher über eine Invertersteuerung mittels eines zweiten Umschalters ein- und ausschaltbaren 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+1)-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+l)-te Bit gegebenen Zeitabschnitt durch einen Steuerbefehl des Füllungszählers über den ersten Umschalter die Rückkopp!ungsschleife des Schieberegisters schließbar ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich Fehler bei der Übertragung 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 Impulsmuster 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 über den Ausgang des Vergleichen von einem Fehlerzähler mit vorgeschaltetem Flankendetektor überwacht, der bei Feststellen von fehlendem Synchronismus einen Impuls an den Steuereingang einer Einrichtung zur Kanalweiterschaltung und gegebenenfalls über die Einrichtung zur Kanalweiterschaltung an den Rückstelleingang des Füllungszählers sowie des Fehlerzählers und den Stelleingang der Invertersteuerung abgibt

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der das Schieberegister η=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 umgekehrt in der Erkennungsschaltung kein Einzelfehlerbit auftreten kann.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung in· folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten.

F i g. 1 das Blockschaltbild der Empfangsseite der Synchronisierschaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 ein nähere Einzelheiten aufweisendes Schaltbild der Invertersteuerung nach F i g. 1.

Der für die Erfindung wesentliche Teil der empfangsseitigen Synchronisierschaltung ist strichpunktiert umrandet Er weist das Schieberegister SR auf, dessen Takteingang der Kanaltakt KT zugeführt wird und dessen Signaleingang das ein binäres multiplexes Nutzsignal darstellende Signal Sig über den von einer bistabilen Kippstufe FF gebildeten Selektierspeicher und den Umschalter Ui zugeführt wird. Das Schieberegister SR ist, wie Fig;. 1 andeutet, als vierstufiges Schieberegister ausgeführt, an dessen letzte und vorletzte Stufe die beiden Eingänge des Modulo-2-Addierers MA angeschaltet sind. Der Modulo-2-Addierer MA stellt zusammen mit der Schalteinrichtung S, bestehend aus dem über den zweiten Umschalter i/2 ein- und ausschaltbaren Inverter / und den ersten Umschalter t/l den Rückkopplungszweig des Schieberegisters dar. Der Umschalter i/2 für die Ein- und Ausschaltung des Inverters / v-ird 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 IS zusammenwirkt, als auch den Umschalter U 1 steuert In der angegebenen Stellung des Umschalters U1, in dem das Signal Sig über die bistabile Kippstufe FF am Signaleingang des Schieberegisters SR anliegt 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 Dauersignalerkennung mit dem einen Eingang des UND-Gatters UG verbunden, dessen anderer Eingang mit einem Ausgang des Füllungszählers Fu-Z in Verbindung steht Dem Ausgang des UND-Gatters UG ist die Kanafweiterschaltung A^ WS nachgeschaltet die ihrerseits 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 .KTaußer dem Schieberegister SR auch der bistabilen Kippstufe FF der Invertersteuerung IS, dem Füllungszähler Fü-Z, der Kanalweiterschaltung KWS, dem Fehlerzähler Fe-Z und dem Flankendetektor FD zugeführt

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 Synchronisierinformation übertragen wird, läuft ein Synchronisiervorgang wie folgt ab.

Der Füllungszähler Fü-Z beginnt im Rhythmus des Kanaltaktes KT von seiner Nullstellung an zu zählen. Über die den Se'ektierspeicher darstellende bistabile Kippstufe FFwerden nacheinander die im betreffenden Kanal des ankommenden Signals Sig vorhandenen Bits über den Umschalter U1 in der in F i g. 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-Addierers MA das fünfte Bit nach, das nunmehr am Ausgang der bistabilen Kippstufe FF ansteht Die beiden fünften Bits werden nun im Vergleicher V auf ihre Übereinstimmung miteinander verglichen. Ist die Übereinstimmung vorhanden, findet keine Aktivierung der Invertersteuerung IS über den Anschluß 3 statt Der Umschalter i/2 bleibt in der in F i g. 1 angegebenen Lage. Mit dem nächsten Zählschritt, also dem fünften Zählschritt, des Füllungszählers FiI-Z wird nun der Umschalter t/l in die in unterbrochener Linie dargestellte untere Schaltstellung gebracht und damit der Rückkopplungskreis des Schieberegisters SR geschlossen. Damit erzeugt nunmehr das Schieberegister SR im Rhythmus des Kanaltaktes KTfortlaufend das von der Sendeseite her übertragene Impulsmuster. Dies ist deshalb der Fall, weil der sendeseitige Pseudozufallsgenerator, abgesehen vom Umschalter i/2 und dem Inverter /, den gleichen Aufbau wie das empfangsseitige rückgekoppel-

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 ^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 Fehlerzähler Fe-Zsolange aufwärts, bis die oberste Stellung erreicht ist.

Stellt der Vergleicher im Zeitabschnitt zwischen dem vierten und dem fünften Impuls des Kai...ltaktes KT, bezogen auf die Nullausgangsstellung des Füllungszählers Fu-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 Vergleicher V über den Anschluß 3 der Invertersteuerung /5, daß der Umschalter UI über den Anschluß 5 in die in unterbrochener Linie dargestellte andere Schaltstellung umgeschaltet wird und damit der Inverter / eingeschaltet wird. Nichtübereinstimmung bedeutet nämlich, daß das zeitrichtig empfangene Impulsmuster 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 Impulsmuster 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 Fehierzähler 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 als Rückstellimpuls am Eingang rdes Füllungszählers Fu-Z, am Stelleingang 4 der Invertersteuerung /5 und am Setzeingang des Fehlerzählers Fe-Z wirksam. Der Füllungszähler 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 Invertersteuerung IS so eingestellt, daß der Umschalter t/2, sofern erforderlich, in die in Fig. 1 dargestellte Schaltstellung rückgestellt wird. Der Fehlerzähler Fe-Z wird in eine Normalstellung gebracht. Gleichzeitig wird mittels des Impulses am Ausgang der Kanal weiterschaltung KWS über den Ausgang WS für die Dauer eines Bits der Signaltakt des Signals Sig unterdrückt und auf diese Weise eine Zeitverschiebung des Kanaltaktes KT'zum nächsten Kanal veranlaßt

In gleicher Weise wird eine Neusynchronisation der Empfangsseite veranlaßt, wenn die Dauersignalerkennungseinrichtung DE ein Dauersignal erkennt und der Füllungszähler Fü-Z sich in einer Zählstellung befindet, die, ausgehend von der Zählstellung Null, die Zählstellung Fünf überschreitet. In diesem Fall wird über das UND-Gatter UC die Kanalweiterschaltung KWS angesteuert, und zwar mit der gleichen Wirkung wie bei ihrer Ansteuerung durch den Fehlerzähler Fe-Z Die Kanalweiterschaltung KWS kann in einfacher Weise aus einem taktgesteuerten UND-Gatter bestehen.

Eine Schaltungsausführung der Invertersteuerung IS ist in F i g. 2 dargestellt. Sie besteht aus der bistabilen Kippstufe FFl, deren Setzeingang S den Anschluß 4 abgibt. Den Anschluß 5 bildet der Ausgang S. Weiterhin weist die Invertersteuerung noch das NAND-Gatter NA und das NOR-Gatter NO auf. Dabei ist das NAND-Gatter mit seinem Ausgang mit dem einen Eingang des NOR-Gatters verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang der bistabilen Kippstufe FFl verbunden ist Der zweite Eingang des NOR-Gatters NO wird über den Anschluß 2 vom Füllungszähler Fü-Z angesteuert Die beiden Eingänge des NAND-Gatters NA bilden die Anschlüsse 1 und 3. Auf die Wirkungsweise der Schaltung braucht nicht näher eingegangen zu werden, da sie sich unter Berücksichtigung der Funktionsbeschreibung der Anordnung nach F i g. 1 von selbst versteht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Synchronisierschaltung für ein digitales Zeitmultiplex-Datenübertragungssystem, mit einem sendeseitigen Pseudozufallsgenerator, bestehend aus einem rückgekoppelten n-stufigen Schieberegister für die Erzeugung eines die Synchronisierinformation darstellenden periodischen Impulsmusters mit der Periodenlänge 2"— 1 und einem empfangsseitigen fl-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 η-stufige Schieberegister (SR) über einen von einem Füllungszähler (Fu-Z) gesieuerten ersten Umschalter (U 1) wahlweise für den Empfang des übertragenen Impulsmusters oder durch Schließen einer Rückkopplungsscbleife (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 (Ul) ein- und ausschaltbaren Inverter (I) aufweist und daß bei Durchführung eines Synchronisiervorgangs zunächst in das Schieberegister η kanalbezogene Bits des ankommenden Signals (Sig) einspeicherbar sind und anschließend mittels des Vergleichers das ankommende (n+ l)-te Bit durch Vergleich mit dem im Rückkopplungszweig des Schieberegisters gebildeten ffl+i)-ten Bit für einen Ein- oder Ausschaltvorgang des Inverters auswertbar ist und daß weiterhin noch in dem durch das (>j+l)-te 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 einem Fehlerzähler (Fe-Z) mit vorgeschaltetem Flankendetektor (FD) überwacht ist, der bei Feststellen von fehlendem Synchronismus einen Impuls an den Steuereingang (o) einer Einrichtung zur Kanalweiterschaltung (KWS)und, gegebenenfalls über die Einrichtung zur Kanalweiterschaltung, an den Rückstelleingang (r) des Füllungszählers (Fu-Z) sowie des Fehlerzählers (Fe-Z) und den Stelleingang (4) der Invertersteuerung (IS) abgibt.

3. Synchronisierschaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Schieberegister /i=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-Addierer (MA) vorgenommen ist.