DE2826364B2

DE2826364B2 - Verfahren zur Übertragung fehlergeschützter Tonprogrammsignale im Pulsrahmen des Fernsprechsystems PCM 30

Info

Publication number: DE2826364B2
Application number: DE19782826364
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Hessenmueller; Detlef Martin
Original assignee: Tekade Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH; Siemens AG; Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-16
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2826364A1; DE2826364C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von mit 32 kHz abgetasteten und mit 10 Bits pro Abtastwert codierten Tonprogrammsignalen des Fernsprechsystems PCM 30, bei dem zur Fehlersicherung Paritätsbits mitübertragen werden.

Durch den Aufsatz von H. Hessenmüller: »Die Übertragung von Rundfunkprogrammen in pulscodierter Form« in den Rundfunktechnischen Mitteilungen, 6, 1974, Seiten 297 bis 300, ist es bekannt, das Analogsignal eines Tonrundfunkprogramms logarithmisch zu codieren und digital zu übertragen.

Der Informationsfluß pro Kanal beträgt hierbei kbit/s. Nach erfolgter Codierung können mehrere Kanäle zu einem Zeitmultiplex zusammengefaßt werden. Am Ausgang des Multiplexers ergibt sich der Informationsfluß des in der CCITT-Empfehlung G. 732 spezifizierten Fernsprechsystems PCM 30 mit 2,048 Mbit/s. Bezüglich des Pnlsrahmenaufbaus sind drei Verfahren bekanntgeworden, die den Pulsrahmenaufbau des Fernsprechsystems nicht, nur teilweise oder voll respektieren.

Bei einem in Fig. la dargestellten bekannten Übertragungsverfahren, vgl. Billia, G. P.; Decina, M.; »Digital Coding and Transmission of High Quality Sound Programmes«, Alia Frequenza (1), 1974 (XL III), Seiten 29 bis 39, wird ein Rahmen aus 64 Bits der Dauer 31,25 μα gebildet. Er beginnt mit einem Synchronisierbit F". Es folien zwei Codewor'G ^" ·** I^ Bit^c für ^i** Kanäip K1 und K 2, denen ein Paritätsbit P1 zugeordnet ist Es schließen sich je 10 Bits für die Kanäle K3 und K 4 mit dem Paritätsbit P2 und je 10 Bits für die Kanäle K S und K 6 mit dem Paritätsbit P3 an. Mit den Paritätsbits wird hierbei die Parität der höchstbewerteten Bits, der sogenannten most significant bit (MSB) der Codeworte zweier Kanäle gemeinsam überwacht Der erläuterte Pulsrahmenvorschlag berücksichtigt das Kanalraster des Fernsprechsystems PCM 30 nicht

ίο Bei einem in Fig. Ib dargestellten weiteren bekannten Übertragungsverfahren, vgl. Hessenmüller, H-; Martin, D.: »Der Schutz gegen Übertragungsstörungen bei der Übertragung von Tonrundfunkprogrammen in pulscodemodulierter Form«, Nachrichtentechnische Fachberichte (56), 1977, Hörrundfunk, 4, Seiten 163 bis 170, ist die Dauer des Puisrahmens mit 125 μ£ identisch der des Fernsprecnsystems PCM 30 und beträgt ebenfalls 256 Bits. Der Pulsrahmen beginnt mit 8 Bits F1 bis FS, die der Rahmensynchronisation dienen, wie in der Empfehlung G. 732 des CCITT niedergelegt ist Der übrige Pulsrahmen ist jedoch abweichend vom Kanalraster des Fernsprechsystems PCM 30 in 8 Blöcke zu je 31 Bits eingeteilt. Jeder Block enthält 3mal 10 Bits der Codeworte von drei codierten Tonkanälen. Das jeweils

31. Bit P dient der gemeinsamen Paritätsprüfung der MSB der drei Codeworte. Dieser abweichenden Rahmenaufbau erlaubt die digitale Übertragung von 6 monophonischen oder 3 Stereophonischen Tonkanälen.

Auch bei dem in Fig. Ic dargestellten, durch »Doc.

3u CMTT/75 (1974-1978) Bundesrepublik Deutschland« bekannten Übertragungsverfahren bleiben der Pulsrahmen und lediglich die Zeitkanäle 0 und 16 des Fernsprechsystems PCM 30 unangetastet. Die übrigen Bits des Pulsrahmens können entweder einheitlich zur Übertragung von 5 monophonischen Tonkanälen (wobei zwei monophonische Kanäle ein Stereopaar bilden können) oder gemischt zur Übertragung von Ton- und Fernsprechkanälen belegt werden. Einem Tonkanal werden pro Pulsrahmen exakt 6 Zeitkanäle = 48 Bits des Fernsprechsystems PCM 30 zugeordnet. Ein Block von 48 Bits enthält vier Codeworte zu je 12 Bits, wobei den bei der Codierung entstehenden 10 Bits noch zwei Zusatzbits hinzugefügt werden, die zum Schutz gegen Bitfehler verwendet werden können.

Der Schutz gegen auf dem Übertragungsweg entstehende Bitfehler wird zweckmäßig durch eine bekannte Fehlerüberdeckungstechnik gewährleistet. Dazu wird nach dem Erkennen der Verletzung der Parität auf der Empfangsseite das mit einem Bitfehler behaftete Codewort, bzw. der zugehörige Abtastwert, unterdrückt und durch einen Schätzwert ersetzt. Zwei bekannte Möglichkeiten der Schätzwertbildung zeigt Fig. 2.

η Bei der ersten Möglichkeit wird ein fehlerhafter

Abtastwert am während des Intervalls tm, oder das zugehörige Codewort, durch denjenigen Abtastwert Ae ersetzt, der während des vorhergehenden Intervalls im—1 auftrat. Der Vorgang wird als

bo Extrapolation der Ordnung Null bezeichnet.

Bei der zweiten Möglichkeit wird ein Schätzwert A durch Mittelwertbildung aus den Codeworten bzw. Abtastwerten zu den Intervallen tm — 1 und (m+1 gewonnen. Dieses als Interpolation erster Ordnung

(i5 bezeichnete Verfahren ermöglicht eine bessere

Annäherung an den ursprünglichen, ungestörten Amplitudenwert. Hörversuche haben ergeben, daß selbst bei hohen mittleren Bit^rehlerhäufiKkeiten

subjektiv keine Beeinträchtigung des Tonprogrammsignais feststellbar isL Selbst das erstgenannte Verfahren wird bereits mancherorts als ausreichend angesehen.

Die Verfahren mit den Pulsrahmen nach Fi g. la und Ib erlauben die Übertragung von 6 monophonischen oder maximal 3 Stereophonischen Tonprogrammkanalen. Dies ist zweifellos ein erheblicher Vorteil gegenüber dem Verfahren mit dem Rahmen nach F i g. 1 c, der nur 5 monophonische, höchstens aber 2 stereophonische und einen monophonischen Kanal zu übertragen erlaubt. Dies ist von Nachteil, da der Bedarf an stereophonischen Kanälen größer ist und die Bedeutung der monophonischen Übertragung mehr und mehr zurück geht

Das Verfahren nach F i g. Ic hat aber den Vorteil, daß eine gemischte Belegung des Pulsrahmens mit Tonprogramm- und Fernsprechkanälen möglich ist. Dies ist, insbesondere im internationalen Fernmeldeverkehr, ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Die Verfahren mit den Pulsrahmen nach Fig. la und Ib erlauben eine gemischte Belegung nicht, oder sie ist nur sehr umständlich mit zusätzlichem Geräteaufwand möglich. Der Systemvorschlag nach F i g. 1 a hat den zusätzlichen Nachteil, daß das Rahmensynchronwort des S> stems PCM 30 nicht mitübertragen wird, eine Forderu: g, die aus der Sicht des Übertragungsbetriebes zu stellen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Fehlerübe: · deckungstechnik einen Vorschlag für einen Pulsrahmen anzugeben, der dem Pulsrahmen des Fernsprechsystems PCM 30 voll entspricht, eine gemischte Belegung mit Tonprogramm- und Fernsprechkanäien erlaubt und maximal 6 monophonische oder 3 stereophonische Tonprogrammkanäle übertragen kann. Dabei soll der Schutz gegen auf dem Übertragungsweg entstehende Bitfehler gewährleistet sein und zusätzliche Kapazität für beliebige andere Signalisierungs- und Steuerungsaufgaben zur Verfügung stehen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß je vier Codewörtern eines Tonprogramms jeweils fünf Fernsprechkanäle zugeordnet werden und daß die Übertragung der Paritätsbits in den diesen Fernsprechkanälen zugeordneten Kennzeichenkanälen erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung vereinigt die Vorteile der bekannten Übertragungsverfahren in sich, ohne deren oben dargelegte Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Darüber hinaus erzielt die Erfindung durch eine Verringerung der Zahl der erforderlichen Paritätsbits den Vorteil, daß zusätzliche Übertragungskapazität in den Zeitkanälen 16 des PCM 30 zur Verfügung steht. Dies kann beispielsweise verwendet werden zur beliebigen Signalisierung und Fei nsteuerung von technischen Einrichtungen, wie etwa zur Steuerung eines selbsttätigen Programmablaufs im Rundfunkverteilnetz.

Anhand von Fig. 3a, 3b und 4 wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 3a und 3b zeigen erfindungsgemäß vorgesehene Verschachteliingen eines codierten Tonprogrammsignals im Pulsrahmen und

Fig. 4 zeigt die bekannten Zeichenkanäle innerhalb eines Überrahmens des Fernsprechsystems PCM 30.

Der in Fig.3a dargestellte Pulsrahmen des Fern- : PCM 30 besteht ans 37 7.eitkanälen mit je 8 Bits. Wie bekannt, dient der Zeitkanal 0 der Synchronisation und der Zeitkanai 16 der Übertragung der Wahl- und Schaltkennzeichen der einzelnen Fernsprechkanäle. Wie aus Fig.3a ersichtlich ist, werden 5 Fernsprechkanäle mit insgesamt 40 Bits zur Übertragung eines Tonprogramms verwendet, das zur Übertragung während der Zeitdauer von 125 U5, die ein Pulsrahmen zur Aussendung benötigt, in 4 Codewörtern Ai bis /4 4 zu je 10 Bits codiert wird. Die zur

if' Tonprogrammübertragung genutzten Fernsprechkanäle liegen bei diesem Beispiel im Pulsrahmen zeitlich unmittelbar hintereinander.

F i g. 3b zeigt eine andere Möglichkeit der Auswahl der Fernsprechkanäle. Hierbei wird das Auftreten von Bünd^lfehlern weitgehend vermieden, da die Fernsprechkanäle im Pulsrahmen verteilt liegen. Auch hier werden durch Zusammenfassen der 5x8 Bits die für die Tonprogrammübertragung benötigten 40 Bits für die 4 Codeworte Ai bis A 4 innerhalb eines Pulsrahmens bereitgestellt.

Fig.4 zeigt die Aufteilung der Bits lediglich der 16. Zeitkanäle der Pulsrahmen 0 bis 15 innerhalb eines Überrahmens.
Nach der CCITT-Empfehlung G 732 bilden 16 Pulsrahmen zu je 256 Bits einen Überrahmen mit 4096 Bits. Die Pulsrahmen werden von 0 bis 15 gezählt.

Die Informationskapazität dieser 16. Zeitkanäle des Überrahmens steht den 30 Fern^prechkanälen zu Signalisierungszwecken zur Verfügung. Der 16. Zeitkauf nal des nullten Pulsrahmens 0 dient dabei der Synchronisation, wobei der Wert der mit χ und y bezeichneten Bits national oder international festgelegt ist.
Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß für jeden der 30

H Fernsprechkanäle ZK 1 bis ZK 15 und ZK 17 bis ZK 31 im jeweils 16. Zeitkanal innerhalb eines Überrahmens jeweils 4 Bits verfügbar sind. Da, wie Fig. 3a oder 3b zeigen, ein Tonprogrammsignal nach de^r Erfindung jeweils nur 5 Zeitkanäle belegt, können somit durch den Pulsrahmenaufbau gemäß der Erfindung maximal 5x4 = 20 Bits für die eigene Fehlersicherung und für eine weitere beliebige Signalsierung bereitgestellt werden. Es müssen jeweils 4 Codewörter pro Pulsrahmen bei 16 Pulsrahmen also insgesamt 64 Codewörter pro Überrahmen gegen Bitfehler geschützt werden.

Werden die höchstbewerteten Bits (MSB) von 4 Codewörtern gemeinsam mit je einem Bit geschützt, so werden von den 20 verfügbaren Bits nur 16 benötigt.

Der gemeinsame Schutz von 4 Codewörtern eines Tonsignals kann vorzugsweise in der Weise durchgeführt werden, daß ein erstes Paritätsbit das 1., 5., 9. und 13., ein zweites Paritätsbit das 2., 6, 10. und 1·'., ein drittes Paritätsbit das 3., 7., 11. und 15. und ein viertes Paritätsbit das 4., 8., 12. und 16. Codewort einer Folge von Codewörtern innerhalb eines Überrahmens schützt.

Die 17. bis 32., 33. bis 48. und 49. bis 64. Codewörter dieses Tonprogramms werden sinngemäß durch die jeweils fünften bis sechzehnten Paritätsbits geschützt.
Durch diese Verteilung der zu schützenden Codewör-

t)0 ter wird erstens dem möglichen Auftreten von Bündelfehlern entgegengewirkt und zweitens die Schätzwertbildung der obengenannten Fehlerüberdekkungstechnik erleichtert. Die restlichen 4 freien Bits innerhalb der 16. Zeichenkanäle bleiben frei für eine

·>'> beliebige Signalisierung und/oder eine Fernsteuerung von technischen Einrichtungen (Steuerung des automatischen Programmablaufs usw.).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von mit 32 kHz abgetasteten und mit 10 Bits pro Abtastwert codierten Tonprogrammsignalen im Pulsrahmen des Fernsprechsystems PCM 30, bei dem zur Fehlersicherung Paritätsbits mitübertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß je vier Codewörtern eines Tonprogrammsignals jeweils fünf Fernsprechkanäle zugeordnet werden und daß die Übertragung der Paritätsbits in den diesen Fernsprechkanälen zugeordneten Kennzeichenkanälen erfolgt.

2. Übertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fünf Fernsprechkanäle jeweils im Pulsrahmen zeitlich unmittelbar hintereinander liegen.

3. Übertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fünf Fernsprechkanäle jeweils verteilt mit je fünf Fernsprechkanälen Abstand im Pulsrahmen liegen.

4. Übertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine einziges Paritätsbit die höchstbewerteten Bits (MBS) von vier Codewörtern eines Tonprogrammsignals gemeinsam schützt.

5. Übertragungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Paritätsbit das 1., 5., 9. und 13. Codewort eines Tonprogramms innerhalb eines Überrahmens schützt und daß ein zweites Paritätsbit das 2, 6., 10. und 14., ein drittes Paritätsbit das 3„ 7., 11. und 15. und ein viertes Paritätsbit das 4., 8_M 12. und 16. Codewort eines Tonprogramms innerhalb eines Überrahmens schützt.