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Schaltungsanordnung für Zeitmultiplex-Fernmeldever-
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mittlungsanlagen In nach dem Pulsamplituden-Modulationsverfahren (PAM)
arbeitenden Zeitmultiplex-Vermittlungsanlagen wird meist eine unipolare PAM angewendet.
Solange diese auf Sammelschienen durchgeschalteten Amplitudenproben innerhalb der
gleichen Anlage vermittelt werden, ist es nicht notwendig, an dieser Art der unipolaren
Durchschaltung etwas zu verändern. Wenn aber ein Verbindungsweg zu einer anderen
Vermittlungsstelle führt, muß entweder das Signal an das auf der Verbindungsleitung
oder an das in der anderen Vermittlungsstelle angewendete Übertragungsverfahren
angepaßt werden. Es wird dabei meist auf das Ursprungssignal zurückgegangen, wofür
die herkömmlichen Verbindungsleitungen und Vermittlungssysteme ausgelegt sind.
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Moderne Übertragungs-und Vermittlungssysteme machen von der sogenannten
Puls-Code-Modulation (PCM) Gebrauch. Dies ist ein Verfahren, bei dem Analogsignale-beispielsweise
Amplitudenproben (PAM)-in digitale Form gebracht werden, indem eine dem jeweiligen
Amplitudenwert entsprechende binär-codierte Zahl erzeugt wird. Die von einem Signal
in einem zeitlichen Abstand, der kleiner ist als die Hälfte des Reziprokwertes der
höchsten zu übertragenden Frequenz, entnommenen Amplitudenproben stellen eine Vorstufe
für die Digitalisierung dar.
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Die Vorteile der Digitalisierung liegen vor allem in einer verzerrungsfreien,
dämpfungsarmen und unempfindlich gegen Störungen durchführbaren Ubertragung von
Signalen. Auch innerhalb von Vermittlungsanlagen macht man sich diese Vorteile zunutze,
weil PCM-Signale zudem auch leicht mit integrierten Schaltkreisen verarbeitet werden
können.
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Ein Nachteif iCM besteht jedoch darin, daß im Gegensatz zu einem PAM-Signal
aus einem PCM-Signal, das ursprüngliche Informationssignal nicht fehlerfrei wieder
gewonnen werden kann. Diese Fehler beruhen darauf, daß ein digitalisiertes Signal
naturgemäß Sprünge aufweisen muß' und keine Zwischenwerte darstellen kann, die kleiner
sind als die durch die gewählte Codierung darstellbaren Zahlen. Man könnte nun den
Fehler dadurch gering halten, indem die Abstufung gei der Digitalisierung sehr fein
gewählt wird. Diese'Maßnahme bedeutet jedoch einen sehr hohen Aufwand, weil dann
viele Bits erforderlich sind und dadurch die Wandler und Speicher wesentlich verteuert
werden.
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Um sowohl eine wirtschaftlich vertretbare Lösung als auch einen bei
der Digitalisierung gleichbleibend relativ kleinen Fehler zu erreichen, wurde die
Anzahl der Bits auf 8 festgelegt, und die Digitalisierung wird nach einer nicht
linearen Kennlinie vorgenommen.
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Diese international festgelegte, sogenannte A-Kennlinie besteht aus
13 linearen Segmenten. Innerhalb eines Segmentes ist die Stufenhöhe konstant, sie
ändert sich jedoch von Segment zu Segment um den Faktor. 2.
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Damit wird erreicht, daß kleine Signale wesentlich feiner abgestuft
werden als größere Signale und somit der durch die Stufung hervorgerufene Fehler
in allen Bereichen bezogen auf das Gesamtsignal gleich bleibt.
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Die größeren Signale werden dabei an der Sendestelle gepreßt-also
komprimiert-und müssen an der Empfangsstelle nach der gleichen A-Kennlinie wieder
gedehnt-also expandiert-werden. Für diese Vorgänge wurde-zusammengezogen aus den
Begriffen Komprimierung und Expandierung-die Bezeichnung Kompandierung eingeführt.
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Kompandierungsverfahren, wie sie bei den in PCM-Systemen eingesetzten
Wandlern üblich sind, sind beschrieben in der NTZ von 1968, Heft 9 ab Seite 553
und im Band 42 (1972) der Nachrichtentechnischen Fachberichte. Die dort dargestellte
A-Kennlinie hat einen Nullpunkt und gibt an, wie die vom negativen Maximum bis zum
positiven Maximum reichenden Amplituden zu kompandieren sind.
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Aus dieser Festlegung geht hervor, daß ein zu digitalisierendes Signal
nicht unipolar sein darf, sondern einen Nullpunkt haben muß und bipolar anzubieten
ist.
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Es ist jedoch auch'möglich, unipolare PAM-Signale zunächst linear
zu digitalisieren und dann auf digitale Art den Gleichstrommittelwert zu bilden.
Dieser Wert wird dann ebenfalls digital vom Signalwert subtrahiert, so daß man ein
zur Kompandierung geeignetes Digitalsignal erhält. Eine solche Anordnung ist beschrieben
in der deutschen Patentanmeldung P 26 36 241.4. Diese Anordnung ist weitgehend mit
integrierten Sialtmitteln aufgebaut und daher recht wirtschaftlich. Sie hat jedoch
den Nachteil, daß zur Gleichstrommittelwertbildung
relativ viel
Zeit benötigt wird.
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Außerdem ist durch die zentrale Anordnung die Beeinträchtigung aller
Kanäle gegeben wenn eine Störung auftritt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand von Tiefpabfiltern zur Rückgewinnung
des ursprünglichen NF-Signals zu einen Lösungsweg vermeiden und zur Bildung bipolarer
PAM-Signale vorzuschlagen, bevor eine Digitalisierung erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Lösung geschieht, indem die über einen zu einem
PCM-System führenden Verbindungsweg einlaufenden unipolaren PAM-Signale in einem
dem betreffenden Verbindungsweg zugeordneten Demodulator zu einer Treppenkurve integriert
werden; daß die Ausgänge der den einzelnen Verbindungswegen zugeordneten Demodulatoren
über je ein für die Treppenkurve durchlässiges Hochpaßfilter mit je einem der einzelnen
Treppenkurve entsprechende bipolare Amplitudaengroben entnehmenden-Modulator verbunden
sind; und daß die Ausgänge der Modulatoren gemeinsam an den Eingang eines diese
Amplitudenproben digitalisierenden Analog-Digital-Wandlers angeschlossen sind.
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Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß durch die in jede an
ein PCM-System anschließbare Verbindung angeordneten Filter und Schaltmittel ein
auf der PAM-Seite verbindungsunabhängiges Durchschalten ermöglicht wird, und daß
bei der Digitalisierung sofort normgemäß kompandierte PCM-Worte gebildet werden
können. Weiterhin ist es möglich, die Ausgänge der PAM-Vermittlungsanlage, nämlich
die Demodulatoren, einheitlich zu gestalten, gleichgültig ob das Signal spätet5PCM-Signale
gewandelt wird oder nicht.
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Anhand von Zeichnungen wird die Funktionsweise der Erfindung nachfolgend
beschrieben.
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Es zeigt: Fig.1 den Anschluß einer PCM-Strecke an eine PAM-Vermittlungsanlage
Fig.2 Darstellungen der an verschiedenen Stellen der Anordnung auftretenden Signale
An die in der Fig.1 dargestellte PAM-Vermittlungsanlage sind Teilnehmer T1 bis Tn
über Teilnehmerschaltungen TS1 bis TSn und Modulatoren sowie Demodulatoren an eine
Sammelschiene SS angeschlossen. Auch die zu einer anderen Vermittlungsanlage über
eine PCM-Strecke führenden Verbindungswege sind über Modulatoren und Demodulatoren
mit dieser Sammelschiene verbunden. Für die Erfindung wesentlich ist insbesondere
der von der PAM-Vermittlungsanlage abgehende Teil der Verbindung, also der Zweig,
der von den pro Verbindungsweg vorhandenen Demodulatoren (DemV1 bis n) zur PCM-Strecke
führende Teil. Der Ausgang eines jeden Demodulators ist über ein Hochpaßfilter HP
und eine Pegelanpassung PA mit dem jeweiligen Eingang eines Modulators (B-Mod.)
verbunden.
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Die auf der PAM-Sammelschiene durchgeschalteten unipolaren Signale
(SS-Fig.2) werden im jeweiligen Demodulator DemV zu einer Treppenkurve integriert
(Dem in Fig.2). Das Hochpaßfilter läßt den Gleichstromanteil dieser Treppenkurve
nicht durch, so daß am Ausgang des Filters eine bipolare Treppenkurve entsteht (EP
in Fig.2). Aus dieser bipolaren Treppenkurve werden durch den weiteren dem Verbindungsweg
zugeordneten Modulator (B-Mod.) bipolare Amplitudenproben entnommen (B-Mod in Fig.2),
die dem tnalog-Digital-Wandler A/D zugeführt werden. Der für alle-z.B. 30-Verbindungen
gemeinsame A/D-Wandler formt nun in bekannter Weise jede einzelne PAM-Probe in ein
digitales PCM-Wort um. Es wird also an den Ausgängen der B-Modulatoren eine Sammelschiene
gebildet,
die mit dem Eingang des A/D-Wandlers verbunden ist. Der Ausgang des A/D-Wandbrs
ist mit einem zur PCM-Ubertragung notwendigen Leitungsendgerät LE verbunden, das
in bekannter Weise auch Einrichtungen für die Signalübertragung in ankommender Richtung
(D/A-Wandler) und für die Signalisierung (BZW) sowie Synchronisierung enthält.
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Aus der Zeichnung Fig.1 geht hervor, daß keine'Änderungen an der PAM-Vermittlungsanlage
vorgenommen werden müssen, wenn über ein zugefügtes PCM-Teil, das pro Verbindung
ein Hochpaßfilter, eine Pegelanpassung und einen Modulator (B-Mod.) enthält, eine
PCM-Strecke für externe Verbindungen angeschlossen wird.
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