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Verfahren und Anordnung zum Umsetzen von im 3B 2T-Code
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vorliegenden Signalen in binäre Signale Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Umwandlung von im 33 2T-Code vorliegenden digitalen Signalen in binäre
Signale entsprechend den sich aus dem 3B 2T-Code ergebenden Zuordnungsvorschriften
und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Mit der weiteren Einführung von PCM-Ubertragungssystemen ergibt sich
die Notwendigkeit, die Signale mehrerer Grundsysteme über eine Ubertragungsstrecke
zu übertragen. Die Kombination von binären oder pseudoternären Signalen mehrerer
Grundsysteme führt schnell zu sehr hohen Bitraten, die wegen der mit der Frequenz
stark ansteigenden Dämpfung der Ubertragungskabel nur geringe Feldlängen zwischen
den einzelnen Streckenregeneratoren bedingen.
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Es wurden deshalb Verfahren entwickelt, pseudoternäre und binäre Signale
zu mehrstufigen, insbesondere ternären Signalen zu kombinieren, um so die notwendige
Schrittfrequenz herabzusetzen. Eine dieser Kombinationsmöglichkeiten
stellt
der sogenannte 3B 2T-Code dar, bei dem jeweils drei zweiwertige zu zwei dreiwertigen
Signalen kombiniert werden. In diesem Falle stehen für acht binäre Kombinationen
neun ternäre Kombinationen zur Verfügung. Es bleibt also eine ternäre Kombination
übrig, die als "verbotenes Codewort" bezeichnet wird und für die im praktischen
Fall ein Codewort mit zwei gleichen Ziffern gewählt wird, so daß eine lange Folge
dieser Ziffern nicht auftreten kann. Wird also beispielsweise das ternäre Codewort
00 als verbotenes Codewort gewählt, dann wird das Auftreten einer langen Folge von
Nullziffern verhindert, was aus Synchronisationsgründen vorteilhaft sein kann.
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Tritt empfangsseitig das verbotene Codewort auf, dann ist unter der
Voraussetzung, daß nur eine der beiden Ziffern gestört ist, ursprünglich eines von
vier möglichen Codeworten mit den Werten 0,1 oder 1,0 oder 0,-1 oder -1,0 ausgesendet
worden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, im Falle des empfangsseitigen
Auftretens des verbotenen Codewortes eine Möglichkeit anzugeben, das ursprünglich
ausgesendete Codewort wiederzugewinnen und damit die richtigen binären Ausgangssignale
zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Auftreten
des durch eine Störung einer der beiden Ziffern des übertragenen ternären Codewortes
erzeugten verbotenen ternären Codewortes das dem ursprünglich übertragenen ternären
Codewort entsprechende binäre Codewort dadurch erzeugt wird, daß sowohl die Summe
als auch die Differenz der Amplitudenwerte der beiden, ternäre Ziffern darstelltenden
Impulse des empfangenen Codewortes gebildet werden, daß die Summe und die Differenz
mit
vorgewählten Schwellenwerten verglichen werden und daß, falls Summe und Differenz
den jeweils eingestellten Schwellenwert gleichzeitig unterschreiten, ein erstes
binäres Codewort abgegeben wird, falls die Summe den jeweils eingestellten Schwellenwert
über- und gleichzeitig die Differenz den jeweils eingestellten Schwellenwert unterschreitet,
ein zweites binäres Codewort abgegeben wird, daß, falls Summe und Differenz gleichzeitig
den jeweils eingestellten Schwellenwert überschreiten, ein drittes binäres Codewort
abgegeben wird und daß bei Unterschreiten des jeweils eingestellten Schwellenwertes
durch die Summe und gleichzeitigem Uberschreiten des jeweils eingestellten Schwellenwertes
durch die Differenz ein viertes binäres Codewort abgegeben wird.
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Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die
Verwendung einer einzigen mittleren Entscheiderschwelle, so daß über die Feststellung
hinaus, ob der betrachtete Amplitudenwert oberhalb oder unterhalb der Entscheiderschwelle
liegt, keine weitere Entscheidung notwendig ist.
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Eine zweckmäßige Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt
sich dadurch, daß die Summe und die Differenz der Amplitudenwerte mit dem Amplitudenwert
Null als Schwellenwert verglichen werden und als erstes Codewort 0 und -1 als zweites
Codewort +1 und 0, als drittes Codewort 0 und +1 und als viertes Codewort -1 und
0 abgegeben wird.
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Eine wegen ihres einfachen und übersichtlichen Aufbaus bevorzugte
Anordnung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich dadurch,
daß ein Eingangsanschluß vorgesehen ist, der mit der Quelle für die um-
zusetzenden
ternären Signale verbunden ist, daß an den Eingangsanschluß ein ternärer Amplitudenentscheider
angeschlossen ist, mit dessen Ausgängen eine logische Schaltung verbunden ist, die
in bekannter Weise die den ternären Codeworten entsprechenden Signale in binäre
Signale umsetzt und die bei Auftreten des verbotenen Codewortes eine Umschalteinrichtung
betätigt, daß der Signalausgang der logischen Schaltung mit dem einen Eingang der
Umschalteinrichtung verbunden ist, der bis zum Auftreten des verbotenen Codewortes
mit dem Ausgang der Umschalteinrichtung und über diesen mit dem Ausgang der Anordnung
verbunden ist, daß eine erste Summierstufe mit zwei nichtinvertierenden Eingängen
und eine zweite Summierstufe mit einem ersten nichtinvertierenden und einem zweiten
invertierenden Eingang vorgesehen sind, daß der erste Eingang der ersten Summierstufe
und der zweite invertierende Eingang der zweiten Summierstufe direkt und der zweite
Eingang der ersten Summierstufe und der erste Eingang der zweiten Summierstufe miteinander
und über eine Verzögerungseinrichtung mit dem Eingang für die ternären Signale verbunden
sind, daß der Ausgang der ersten Summierstufe über eine erste Entscheiderstufe und
der Ausgang der zweiten Summierstufe über eine zweite Entscheiderstufe jeweils getrennt
mit den Eingängen einer Decodieranordnung verbunden sind, daß die erste und die
zweite Entscheiderstufe Amplitudenentscheiderstufen mit einer mittleren Entscheiderschwelle
bei dem Wert 0 darstellen, daß die Decodieranordnung entsprechend den vier möglichen
Eingangssignalpaaren bei Empfang eines der Eingangssignalpaare eines von vier möglichen
binären Codeworten über seinen Ausgang an den anderen Eingang der Umschalteinrichtung
abgibt.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. Dabei zeigt
Fig. 1 die Anordnung von Entscheiderschwellen
zwischen den einzelnen Codeworten bei zeichenweiser Decodierung, Fig. 2 die erfindungsgemäße
Anordnung der Entscheiderschwellen bei blockweiser Decodierung und Fig. 3 einen
erfindungsgemäßen 3B 2T-Umsetzer.
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In der Fig. 1 sind mit X die acht erlaubten und mit 0 das verbotene
Codewort bezeichnet. Zwischen diesen Codeworten sind durch Linien die Entscheiderschwellen
dargestellt, die bei der zeichenweisen Umsetzung Verwendung finden. Dadurch ergibt
sich, bezogen auf das verbotene Codewort, der Wortabstand der ternären Codewörter
zu 2, weshalb bei der zeichenweisen Entscheidung nach dem Stande der Technik das
verbotene Codewort zwar als Fehler erkannt, aber nicht korrigiert werden kann.
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In der Fig. 2 ist eine optimale Anordnung der Entscheiderschwellen
dargestellt, mittels der eine wortweise Entscheidung durchgeführt werden kann. Die
einzelnen Entscheiderbereiche sind mit X1, X2...X8 bezeichnet, wobei, wie aus der
nebenstehenden Tabelle ersichtlich, jedem Entscheiderraum neben dem zweiziffrigen
ternären ein dreiziffriges binäres Codewort zugeordnet ist. Neben den zwischen benachbarten
Entscheiderräumen befindlichen Schwellen E12, E23, E34, E45, E56, E67, E78 und E81
existieren die weiteren Schwellen E71', E35 und E57', E13, die nunmehr durch das
verbotene Codewort gehen.
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Das ehemalige Feld des verbotenen Codewortes ist.also auf die Entscheiderfelder
Xl, X3, X5 und X7 aufgeteilt.
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Es ist dabei zu bemerken, daß die in der nebenstehenden Tabelle befindlichen
binären Codeworte dem dreiziffrigen Gray-Code entsprechen und, da es sich in diesem
Falle um einen zyklischen Code handelt, entsprechend zyklisch vertauschbar sind.
Statt der ternären Werte 1, 0 und +1
können außerdem auch die ternären
Werte 0, 1 und 2 eingesetzt werden.
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Zum besseren Verständnis der Entscheidung mittels einer Entscheiderschwellenanordnung
nach der Fig. 2 sei eine Entscheiderschwellenanordnung in einer einfachen linearen
Zuordnung erläutert. Handelt es sich beispielsweise um einziffrige ternäre Codeworte,
die also nur aus den Ziffern -1, 0 oder +1 bestehen, dann ist zur Entscheidung eine
Entscheiderschwelle bei -0,5 zwischen -1 und 0 und eine weitere Entscheiderschwelle
bei +0,5 zwischen 0 und +1 angeordnet. Wird nun in diesem Falle 0 als "verbotenes
Codewort" gewählt, dann ist statt der beiden Entscheiderschwellen bei -0,5 und +0,5
eine einzige Entscheiderschwelle bei 0 verwendbar. Wird eine ursprünglich ausgesandte
1 nun durch einen Störimpuls zu beispielsweise 0,3 verfälscht, so daß der Wert in
den Bereich des bisher verbotenen Codewortes fällt, dann ist durch die Anordnung
der Entscheiderschwelle bei 0 dennoch eine eindeutige Zuordnung des verfälschten
Wertes zum Ursprungswert +1 möglich.
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In entsprechender Weise kann im vorliegenden Fall eine Entscheidung
beispielsweise eines zum Entscheiderraum Xl gehörenden Codewortes nunmehr nicht
nur hinsichtlich der Entscheiderschwellen E12 und E81, sondern auch hinsichtlich
der Entscheiderschwellen E71 und E13 erfolgen und dadurch ein zum Entscheiderraum
X1 gehörendes und in den Bereich des verbotenen Codewortes verschobenes Codewort
nunmehr doch richtig zugeordnet werden. Voraussetzung ist dabei der in der Praxis
am häufigsten auftretende Fall, daß durch eine Störung der Ausgangswert nur in den
durch die Entscheiderschwellen E71 und E13 abgegrenzten Bereich des verbotenen Codewortes
und nicht darüber hinaus verschoben wird.
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In der Fig. 3 ist eine Anordnung zur Umsetzung von im 33 2T-Code vorliegenden
digitalen Signalen in binäre Signale unter Verwendung der Entscheiderschwellenanordnung
nach der Fig. 2 dargestellt. Mit 1 ist der Signaleingang des Umsetzers bezeichnet,
an den ein üblicher ternärer Entscheider T angeschlossen ist, der die Entscheiderschwelle
nach Fig. 1 enthält und eine angeschlossene logische Schaltung L steuert. Diese
setzt die erlaubten ternären Codeworte in die entsprechenden binären Codeworte um
und gibt sie an den einen Eingang des Umschalters US zur Durchschaltung zum Ausgang
2 ab. Beim Auftreten des verbotenen Codewortes gibt die logische Schaltung L über
die Steuerleitung SL einen Umschaltimpuls an den Umschalter US ab, so daß dessen
anderer Signaleingang mit dem Ausgang verbunden wird. Damit wird der untere Teil
der Anordnung wirksam, der zwei Summierschaltungen S1 und S2, zwei mit den Ausgängen
dieser Summierschaltungen getrennt verbundene Entscheideranordnungen El und E2,
eine mit den Ausgängen der Entscheideranordnungen verbundene Decodieranordnung DA
und ein Laufzeitglied r enthält. Der erste Eingang der ersten Summierschaltung 51
und der zweite Eingang der zweiten Summierschaltung S2, bei dem es sich um einen
invertierenden Eingang handelt, sind direkt mit dem Signaleingang 1 verbunden, während
die anderen Eingänge der Summierschaltungen miteinander und gemeinsam über das Laufzeitglied
lt mit dem Signaleingang 1 verbunden sind. Das Laufzeitglied r hat eine Verzögerung
entsprechend einer Schrittlänge des Ternärwortes, so daß im oberen Entscheider S1
die beiden Ziffern des Ternärwortes addiert und im zweiten Entscheider S2 die beiden
Ziffern subtrahiert werden.
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Ist beispielsweise das ursprünglich ausgesendete Ternärwort 0 und
-1 durch einen Störimpuls zu 0 und -0,2 verfälscht worden, dann erscheint als Ausgangssignal
am
ersten Summierer S1 -0,2 und am zweiten Summier S2 ebenfalls.
Durch die Entscheider El und E2 wird daraufhin der Decodieranordnung DA signalisiert,
daß beide Entscheiderwerte unterhalb 0 sind. Die Decodieranordnung DA ist so eingerichtet,
daß sie in diesem Falle den richtigen Entscheiderraum X5 zuordnet und das Binärsignal
100 an den Umschalter US und damit an den Ausgang 2 abgibt. Ist in einem weiteren
Falle das ursprüngliche Ternärwort 10 durch eine Störung in +0,2 verfälscht worden,
dann wird von der ersten Summierstufe S1 der Wert +0,2 und von der zweiten Summierstufe
S2 der Wert -0,2 an die nachgeschalteten Entscheider abgegeben, so daß der erste
Entscheider El ein positives und der zweite Entscheider E2 ein negatives Signal
an die Decodieranordnung DA abgeben. Diese ist so eingerichtet, daß sie daraufhin
den Entscheiderraum X3 zuordnet und das richtige Binärsignal 111 abgibt.
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Ist in einem weiteren Falle das ursprüngliche Ternärwort 01 inO;
+0,2 verfälscht worden, dann wird von beiden Summierstufen +0,2 und von beiden Entscheidern
ein positives Signal an die Decodieranordnung abgegeben, die den Entscheiderraum
X1 zuordnet und das entsprechende Binärsignal 010 abgibt. Es ist ein vierter Fall
möglich, bei dem das ursprünglich ausgesendete Ternärwort -10 zu -0,2; Overfälscht
wurde. In diesem Falle wird von der ersten Summierstufe -0,2 und von der zweiten
Summierstufe +0,2 an die nachgeschalteten Entscheider abgegeben. Vom Entscheider
El wird in diesem Falle ein negatives und vom Entscheider E2 ein positives Signal
an die Decodieranordnung abgegeben, die in diesem Falle den Entscheiderraum X7 zuordnet
und das Binärsignal 001 an den Umschalter abgibt. Damit sind also in allen Störungsfällen,
bei denen der Wert +1 in den von 0 bis 0,5 reichenden positiven Bereich und der
Wert -1 in den von
-0,5 bis 0 reichenden negativen Bereich des
verbotenen Codewortes verschoben wurde, richtige Zuordnungen erfolgt. Die richtigen
Zuordnungen waren möglich, da das verbotene Codewort nicht zur Signalübertragung
verwendet wird und damit im ternären Bereich eine entsprechende Redundanz zur Verfügung
steht. Die Wirkungsweise der zusätzlichen Entscheideranordnung nach der Fig. 3 beruht
darauf, daß in den zwei Transversalfiltern mit gemeinsamer 1 Bit-Verzögerungsleitung
der durch das Codewort dargestellte Vektorraum um einerseits +450, andererseits
-45° gedreht und dann eine einfache binäre Entscheidung durchgeführt wird. Da nur
vier Möglichkeiten existieren, kann eine einfache Zuordnung zu den vier möglichen
Codeworten durchgeführt werden.
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Um die Redundanz der ternären Signale auszunutzen, ist eine derartige
Umsetzeranordnung vor jeder Regeneration der ternären Signale erforderlich.
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3 Patentansprüche 3 Figuren