DE2840552C2

DE2840552C2 - Digitales Übertragungssystem

Info

Publication number: DE2840552C2
Application number: DE2840552A
Authority: DE
Inventors: Klaas Hilversum Everaarts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-09-27
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1983-12-01
Also published as: GB2005116B; SE431279B; NL7710503A; US4214206A; AU4020778A; IT1098893B; JPS5457907A; GB2005116A; JPS6033015B2; FR2404353A1; AU518883B2; IT7827990A0; SE7810023L; CA1126361A; DE2840552A1; FR2404353B1

Description

bitfolge verschlüsselt, wobei die für die Erzeugung des Gleichlaufes verwendeten zusätzlichen Bits erst nach der Verschlüsselung zugefügt werden. Eine Verwendung der bekannten Maßnahmen für die Verbesserung der Taktrückgewinnung ist dabei nicht angegeben.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein digitales Übertragungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, in dem die dem Bitstrom zugefügten zusätzlichen Bits auf einfache und folglich wirtschaftliche Weise in jeder der regenerativen Zwischenstellen dem Bitstrnm entnommen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sender- sowie die Empfängerpei ipherieapparatur einen Übertragungstaktimpulszähler mit einer Endzählstellung enthalten, die mit der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen in einer gegebenen festen Beziehung steht, welche Zähler in der Endzählstellung einen Stellimpuls abgeben, daß die Verschlüsselungssowie die Entschlüsselungsanordnung mit einem Impulsmustergenerator zum Erzeugen eines gegebenen festen Verschlüsseiungsimpulsmusters versehen sind, welche Impulsmustergeneratoren durch den Stellimpuls der genannten Zähler in einen gegebenen Ausgangserzeugungszustand gebracht werden, und daß die regenerativen Zwischenstellen sowie die Empfängerperipherieapparatur Mittel enthalten zum Selektieren der in die aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits auf Basis der genannten festen Beziehung zwischen der Endzählstellung und der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen, wobei die genannten Selektionsmittel in der Empfängerperipherieapparatur zugleich Synchronimpulse zum Synchronisieren des Übertragungstaktimpulszählers in der Empfängerperipherieapparatur mit dem in der Senderperipherieapparatur abgeben.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Entschlüsseln in den regenerativen Zwischenstellen völlig vermieden, und diese zusätzlichen Bits werden dennoch auf zuverlässige Weise aus dem Bitstrom selektiert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines digitalen Übertragungssystems zur Übertragung eines Bitstromes über eine Funkverbindung,

F i g. 2a, 2b, 2c die Senderperipherieapparatur, den regenerativen Teil einer Zwischenstelle bzw. die Empfängerperipherieapparatur eines bekannten Systems nach Fig. 1,

F i g. 3a, 3b, 3c ein Ausführungsbeispiel der Senderperipherieapparatur, des regenerativen Teils einer Zwischenstelle bzw. der Empfängerperipherieapparatur des Systems nach F i g. 1 entsprechend der Erfindung,

F i g. 4 einige Zeitdiagramme zur Erläuierung der Wirkungsweise der Senderperipherieapparatur in F i g. 3a für eine mögliche feste Beziehung zwischen der Endzählstellung des Übertragungstaktimpulszählers und der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen,

F i g. 5 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Senderperipherieapparatur in F i g. 3a für eine andere mögliche feste Beziehung,

F i g. 6 eine Abwandlung der Empfängerperipherieapparatur in Fig. 3c für die anhand der F i g. 5 erläuterte andere Möglichkeit der obengenannten festen Beziehung.

Das in F i g. 1 dargestellte digitale Übertragungssystem umfaßt eine Senderendstelle 1 mit zugehörender digitaler Peripherieapparatur 2 und einem Funksender 3, eine Empfängerendstelle 4 mit einem Funkempfänger 5 und zugehörender digitaler Peripherieapparatur 6 und eine Anzahl regenerativer Zwischenstellen 7 mit je einem Funkempfänger 8, einem regenerativen Teil 9 und einem Funksender 10.

Fig.2a, 2b und 2c zeigen das Blockschaltbild der Senderperipherieapparatur 2, des regenerativen Teils 9 der Zwischenstellen 7 und der .Empfänjerperipherieapparatur 6 des Systems nach F i g. 1, wenn dieses System auf bekannte Weise ausgebildet ist

Wie in F i g. 2a dargestellt, enthält die Senderperipherieapparatur 2 eine Datenquelle 11 und eine Quelle 12 zum Liefern zusätzlicher Bits, und beide Quellen Π und 12 sind an einen Pufferspeicher 13 angeschlossen. Weiter enthält diese Peripherieapparatur einen Zeitsteuerkreis 14 und eine an den Pufferspeicher 13 angeschlossene selbstsynchronisierende Verschlüsselungsanordnung 15. Der von der Datenquelle 11 gelieferte Bitstrom wird unter Ansteuerung eines Datentaktsignals, das an einem Ausgang 16 der Datenquelle 11 verfügbar ist, in den Pufferspeicher 13 eingeschrieben. Dieses Datentaktsignal wird zugleich dem Zeitsteuerkreis 14 zugeführt, der aus diesem

Datentaktsignal ein Übertragungstaktsignal erzeugt, das an einem Ausgang 17 verfügbar ist und eine etwas höhere Frequenz als die Datentaktfrequenz aufweist.

Dieses Übertragungstaktsignal wird zur Steuerung des Auslesens der eingeschriebenen Datenbits dem

Μ Pufferspeicher 13 zugeführt. Da dieses Auslesen mit einer etwas höheren Frequenz erfolgt als das Einschreiben, können dem Datenbitstrom im Pufferspeicher 13 zusätzliche Bits zugefügt werden. Letzteres erfolgt ebenfalls unter Ansteuerung des Zeitsteuerkreises 14, der dazu den zu übertragenden Bitstrom in aufeinanderfolgende Übertragungsrahmen mit einer festen Anzahl Bitstellen einteilt und weiter an einem Ausgang 18 dem Pufferspeicher 13 Steuerimpulse abgibt, um die zusätzlichen Bits der Quelle 12 derart dem Datenbitstrom zuzufügen, daß mindestens ein zusätzliches Bit in eine gegebene Bitstelle jedes der aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügt wird.

Der am Ausgang des Pufferspeichers 13 auftretende Bitstrom mit zusätzlich eingefügten Bits wird daraufhin

der selbstsynchronisierenden Verschlüsselungsanordnung 15 zugeführt und in einem Modulo-2-Addierer 19 mit einem Verschlüsselungsimpulsmuster zum Erzeugen eines verschlüsselten Bitstromes zur Übertragung über die Funkverbindung module-2 kombiniert. Bekanntlich

^D° wird in einer Verschlüsselungsanordnung 15 vom selbstsynchronisierenden Typ das Verschlüsselungsimpulsmuster dadurch erhalten, daß der verschlüsselte Bitstrom am Ausgang des Modulo-2-Addierers 19 über einen Kreis 20 mit einer Anzahl Schieberegisterelemen-

^5:> te und einem oder mehreren Modulo-2-Addierern zur Bildung der Modulo-2-Summe aus verschiedenartig verzögerten Darstellungen des verschlüsselten Bitstromes zum zweiten Eingang rückgekoppelt wird. Die Schieberegisterelemente in dem Kreis 20 erhalten das

Übertragungstaktsignal am Ausgang 17 des Zeitsteuerkreises 14 als Schiebesignal. Nähere Einzelheiten in bezug auf eine derartige selbstsynchronisierende Verschlüsselungsanordnung und die zugehörende Entschlüsselungsanordnung lassen sich beispielsweise in der US-Patentschrift 34 21 146 finden.

Der auf diese Weise erhaltene verschlüsselte Bitstrom wird im Funksender 3 als digitales Signal einem Träger aufmoduliert und über die Zwischenstellen 7 zum

Funkempfänger 5 übertragen. In jeder der Zwischenstellen 7 wird das einem Träger aufmodulierte digitale Signal zunächst im Funkempfänger 8 demoduliert, um den Bitstrom im regenerativen Teil 9 regenerieren zu können. Wie in Fig. 2b dargestellt, enthält dieser regenerative Teil 9 eine Taktrückgewinnungsschaltung 21, um das Übertragungstaktsignal aus dem Bitstrom zurückzugewinnen, und einen Regenerator 22, um den Bitstrom unter Ansteuerung des zurückgewonnenen Übertragungstaktimpulssignals zu regenerieren. Der regenerierte Bitstrom wird in dem an den regenerativen Teil 9 angeschlossenen Funksender 10 zur weiteren Übertragung wieder einem Träger aufmoduliert. Im Funkempfänger 5 der Empfängerendstelle 4 wird das einem Träger aufmodulierte digitale Signal wieder demoduliert, und der auf diese Weise erhaltene Bitstrom wird daraufhin der Peripherieapparatur 6 zugeführt.

Wie in F i g. 2c dargestellt, enthält die Empfängerperipherieapparatur 6 ebenfalls einen regenerativen Teil 23 mit einer Taktrückgewinnungsschaltung 24 und einem durch diese Schaltung 24 gesteuerten Regenerator 25, in dem der empfangene Bitstrom regeneriert wird. An den Ausgang des Regenerators 25 ist eine selbstsynchronisierende Entschlüsselungsanordnung 26 mit einem Modulo-2-Addierer 27 angeschlossen, in dem der regenerierte Bitstrom mit einem Verschlüsselungsimpulsmuster ModuIo-2-kombini.ert wird, das auf dieselbe Art und Weise wie in der Senderperipherieapparatur 2 aus F i g. 2a aus dem verschlüsselten Bitstrom mit Hilfe eines Kreises 28 abgeleitet wird, der dem Kreis 20 in F i g. 2a entspricht und zwischen den beiden Eingängen des Modulo-2-Addierers 27 liegt. Da die Verschlüsselungsimpulsmuster in der Verschlüsselungsanordnung 15 und in der Entschlüsselungsanordnung 26 auf identische Weise aus demselben verschlüsselten Bitstrom erhalten werden, werden diese beiden Verschlüsselungsimpulsmuster — etwaige Übertragungsfehler in der Funkverbindung außer Betracht lassend — einander gleich sein, so daß der entschlüsselte Bitstrom am Ausgang des Modulo-2-Addierers 27 folglich auch dem Bitstrom am Eingang des Modulo-2-Addierers 19 in F i g. 2a völlig entspricht.

Der entschlüsselte Bitstrom wird in Fig.2c in einen Pufferspeicher 29 unter Ansteuerung des zurückgewonnenen Übertragungstaktimpulssignals am Ausgang der Taktrückgewinnungsschaltung 24 eingeschrieben. Dieses Übertragungstaktimpulssignal wird zugleich einem Zeitsteuerkreis 30 zugeführt, der aus diesem Übertragungstaktimpulssignal das Datentaktimpulssignal erzeugt, das an einem Ausgang 31 verfügbar ist und dem Pufferspeicher 29 zum Steuern des Auslesens der eingeschriebenen Datenbits zugeführt wird. Der auf diese Weise erhaltene Datenbitstrom wird zusammen mit dem Datentaktimpulssignal am Ausgang 31 des Zeitsteuerkreises 30 einer Datensenke 32 zur Weiterverarbeitung zugeführt Auch das Selektieren der in die aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits erfolgt unter Ansteuerung des Zeitsteuerkreises 30, der dazu an einem Ausgang 33 Steuerimpulse zum Pufferspeicher 29 abgibt, um die eingefügten zusätzlichen Bits einzeln auszulesen.

Diese zusätzlichen Bits sind an einem Ausgang 34 des Pufferspeichers 29 verfügbar und werden zur Überwachung der Bitfehlerrnöglichkeiten einem Monitor 35 zugeführt, der beim Überschreiten eines vorgeschriebenen Wertes der Bitfehler Alarm gibt Zugleich werden diese zusätzlichen Bits am Ausgang 34 des Pufferspeichers 29 einem Synchronisationskreise 36 zugeführt dem auch das zurückgewonnene Übertragungstaktimpulssignal zum Erzeugen eines Synchronsignals, das an einem Ausgang 37 verfügbar ist, zugeführt wird und das dazu verwendet wird, den Zeitsteuerkreis 30 mit den Übertragungsrahmen des entschlüsselten Bitstromes zu synchronisieren.

Aus dieser Beschreibung der Empfängerperipherieapparatur 6 in Fig.2c folgt, daß die eingefügten zusätzlichen Bits auch im regenerativen Teil 9 jeder Zwischenstelle 7 nach Fig. 2b auf ähnliche Weise dem Bitstrom entnommen werden können, aber daß dazu in jeder Zwischenstelle 7 eine selbstsynchronisierende Entschlüsselungsanordnung verwendet werden muß, was u. a. aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig ist.
Diesem Nachteil wird jedoch weitgehend begegnet, wenn das digitale Übertragungssystem nach F i g. 1 entsprechend der Erfindung ausgebildet wird, wobei F i g. 3a, 3b und 3c für diesen Fall das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Senderperipherieapparatur 2, des regenerativen Teils 9 der Zwischenstellen 7 bzw. der Empfängerperipherieapparatur 6 zeigen.

In dem erfindungsgemäßen Übertragungssystem enthalten die Senderperipherieapparatur 2 (Fig.3a) sowie die Empfängerperipherieapparatur 6 (Fig.3c) einen Übertragungstaktimpulszähler 38, 38' mit einer Endzählstellung, die zu der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen in einer gegebenen festen Beziehung steht, wobei die Zähler 38,38' in der Endzählstellung einen Zählimpuls abgeben. Weiter enthalten die

Verschlüsselungsanordnung 15 (F i g. 3a) sowie die Entschlüsselungsanordnung 26 (Fig.3c) einen Impulsmustergenerator 39,39' zum Erzeugen eines gegebenen festen Verschlüsselungsimpulsmusters. Diese Impulsmustergeneratoren 39, 39' werden durch den Stellimpuls

der genannten Zähler 38, 38' in einen gegebenen Ausgangserzeugungszustand gebracht. Außerdem enthalten die regenerativen Teile 9 (F ig. 3b) der Zwischenstellen 7 sowie die Empfängerperipherieapparatur 6 (Fig. 3c) Mittel zum Selektieren der in die

to aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits auf Basis der genannten festen Beziehung zwischen der Endzählstellung und der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen, wobei diese Selektionsmittel in der Empfängerperipherieapparaiur 6(Fi g. 3c) zugleich Synchronimpulse zum Synchronisieren des Übertragungstaktimpulszählers 38' in dieser Peripherieapparatur 6 mit dem Übertragungstaktimpulszähler 38 in der Senderperipherieapparatur 2 (Fig. 3a) abgeben.

Die entsprechenden Teile der Senderperipherieapparatur 2 in Fig.3a und in Fig.2a sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. So enthält die in Fig.3a dargestellte Peripherieapparatur 2 auch eine Datenquelle 11, eine Quelle 12 zum Liefern der in die

aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen einzufügenden zusätzlichen Bits, einen Pufferspeicher 13, einen Zeitsteuerkreis 14 und eine Verschlüsselungsanordnung 15 mit einem Modulo-2-Addierer 19. Die Peripherieapparatur 2 in F i g. 3a unterscheidet sich jedoch von der

aus F i g. 2a dadurch, daß sie einen Übertragungstaktimpulszähler 38 zum Zählen der Taktimpulse in dem Übertragungstaktimpulssignal des Zeitsteuerkreises 14 enthält wobei der Zähler 38 eine Endzählstellung C mit einer gegebenen festen Beziehung zu der Anzahl F der

Bitstellen pro Übertragungsrahmen aufweist, und dadurch, daß die Verschlüsselungsanordnung 15 nun nicht von dem selbstsynchronisierenden Typ ist, sondern einen Impulsmustergenerator 39 enthält der durch

einen Stellimpuls des Zählers 38 beim Erreichen der Endstellung C in einen Ausgangserzeugungszustand S\ gebracht wird. Dieser Impulsmustergenerator 39 wird durch das Übertragungstaktimpulssignal des Zeitsteuerkreises 14 gesteuert, und wenn der Stellimpuls des Zählers 38 außer Betracht gelassen wird, erzeugt dieser Generator 39 ein periodisches binäre Impulsmuster und durchläuft im Rhythmus der Taktimpulse einen Zyklus von Pverschiedenen Erzeugungszuständen Si,Si,...,Sp. Derartige Impulsmustergeneratoren werden meistens als Schieberegister mit einer Anzahl ρ Elemente und mit einer Modulo-2-Rückkopplungslogik ausgebildet. Bei einer geeigneten Wahl dieser Modulo-2-Rückkopplungslogik ist die Anzahl Pder Erzeugungszustände und folglich auch der Bitstellen des erzeugten Impulsmusters gleich 2^H — 1 für ρ Schieberegisterelemente, in welchem Fall der Impulsmustergenerator als lineares Schieberegister für Maximallänge-Reihe bekannt ist. Nähere Einzelheiten in bezug auf die Eigenschaften und Ausführungsformen eines derartigen Generators zum Erzeugen eines vorgeschriebenen Impulsmusters lassen sich beispielsweise in dem Buch »Digital Communications with Space Applications« von Salomon W. Colomb, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1964, insbesondere das Kapitel 2 und der Anhang 3 finden. Die endgültige Anzahl Bitstellen des vom Generator 39 erzeugten festen Verschlüsselungsimpulsmusters hängt von der Wahl der Endzählstellung C ab, wobei der Zähler 38 einen Stellimpuls abgibt, der den Generator 39 in den Ausgangserzeugungszustand Si bringt. Wenn C kleiner ist oder gleich P, ist diese endgültige Anzahl Bitstellen gleich C, und der Generator 39 durchläuft einen Zyklus von C Erzeugungszuständen Si, S2,..., Sg

Die gegebene feste Beziehung zwischen der Endzählstellung C des Übertragungstaktimpulszählers und der Anzahl Fder Bitstellen pro Übertragungsrahmen kann verschiedenartig gewählt werden. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Senderperipherieapparatur 2 in F i g. 3a wird nun als Beispiel vorausgesetzt, daß

C = P= η

F = π+ 1

ist und daß die in einer gegebenen Lage aufeinanderfolgender Übertragungsrahmen als Testbits eingefügten zusätzlichen Bits alle denselben Binärwert aufweisen. Wenn nun der Impulsmustergenerator 39 sich in einem bestimmten Erzeugungszustand für die Testbitlage eines bestimmten Übertragungsrahmens befindet, wird dieser Generator 39 für die Testbitlage des folgenden uberiragungsrahmens sich gerade in dem folgenden Erzeugungszustand befinden, so daß die Testbitlagen aufeinanderfolgender Übertragungsrahmen immer mit aufeinanderfolgenden Erzeugungszuständen in dem Zyklus des Impulsmustergenerators 39 zusammenfallen. Für den verschlüsselten Bitstrom am Ausgang des Modulo-2-Addierers 19 hat dies zur Folge, daß die Bits in der Testbitlage aufeinanderfolgender Übertragungsrahmen ein Muster bilden, das bei als Testbits eingefügten zusätzlichen Bits mit einem Binärwert »0« dem Verschlüsselungsimpulsmuster des Generators 39 und das bei als Testbits eingefügten zusätzlichen Bits mit einem Binärwert »1« dem logischen invertierten Verschlüsselungsimpulsmuster entspricht Da dieses Verschlüsselungsimpulsmuster völlig bekannt ist im Gegensatz zu dem Verschlüsselungsimpulsmuster der selbstsynchronisierbaren Verschlüsselungsanordnung in Fig. 2a, das ja auch durch die vorhergehenden Bits in dem zu verschlüsselnden Bitstrom bestimmt wird, bilden die Bits in den Testbitlagen des verschlüsselten Bitstromes am Ausgang der Verschlüsselungsanordnung 15 in F i g. 3a ebenfalls ein völlig bekanntes Muster, so daß dieses Testbitmuster auf einfache Weise wiedererkannt werden kann.

Die obenstehend beschriebene Wirkungsweise der Senderperipherieapparatur 2 in F i g. 3a wird durch die Zeitdiagramme der Fig.4 weiter erläutert. Das Zeitdiagramm a in Fig.4 zeigt den Bitstrom der Datenquelle 11, der im Rhythmus des Datentaktimpulssignals in den Pufferspeicher 13 eingeschrieben wird. Unter Ansteuerung des Zeitsteuerkreises 14 werden aufeinanderfolgende Übertragungsrahmen von F = (n + 1) Bits gebildet, worin jeder der aufeinanderfolgenden Gruppen von η Datenbits aus dem Zeitdiagramm a in einer bestimmten Bitlage ein zusätzliches Bit als Testbit zugefügt wird. Das Zeitdiagramm b in F i g. 4

zeigt den Bitstrom, der im Rhythmus des Übertragungstaktimpulssignals aus dem Pufferspeicher 13 ausgelesen wird, für den Fall, daß in der Bitlage (n + 1) jedes Übertragungsrahmens ein durch χ bezeichnetes Testbit eingefügt wird. Das Zeitdiagramm ein Fig.4 zeigt die

Zählstellung des Übertragungstaktimpulszählers 38 und mit Hilfe von Pfeilen zugleich die Zeitpunkte, wo dieser Zähler 38 nach Erreichen der Endzählstellung C= η dem Impulsmustergenerator 39 einen Stellimpuls abgibt. Infolge der gewählten Beziehung zwischen der Endzählstellung C und der Anzahl F der Bitlagen pro Übertragungsrahmen tritt dieser Stellimpuls jeweils in einem folgenden Übertragungsrahmen um eine Bitstelle früher auf. Das Zeitdiagramm d in Fig.4 zeigt die aufeinanderfolgenden Erzeugungszustände Si, S₂ S_n

des Impulsmustergenerators 39, der jeweils durch einen Stellimpuls des Zählers 38 in den Ausgangserzeugungszustand Si gebracht wird. Aus den Zeitdiagrammen b und d geht hervor, daß das erste Testbild χ mit dem Erzeugungszustand Si, das zweite Testbit χ mit dem Erzeugungszustand S2 usw. zusammenfällt. In dem verschlüsselten Bitstrom bilden die in der Bitlage (77-4-1) aufeinanderfolgender Übertragungsrahmen auftretenden Bits also ein periodisches Testbitmuster, das abhängig von dem für das Testbit χ gewähiien Binärwert dem festen Verschlüsselungsimpulsmuster des Generators 39 oder dessen logisch invertiertem Wert entspricht. Die Periode dieses festen Testbitmusters entspricht der der Endzählstellung C= η entsprechenden Anzahl Übertragungsrahmen von F= (n + 1) Bitstellen.

Durch Anwendung der beschriebenen Maßnahmen in der Seriderperipheneapparatur 2 aus F i g. 3a ist also das Testbitmuster in der Bitstelle (n + 1) der Übertragungsrahmen des verschlüsselten Bitstromes völlig bekannt Dieses Testbitmuster kann daher auf einfache Weise aus dem verschlüsselten Bitstrom selektiert werden, und zwar unter Verwendung an sich bekannter Techniken zum Selektieren eines verteilten Synchronisationsbitmusters aus Zeitmultiplexsignalen, ohne daß dazu der verschlüsseite Bitstrom entschlüsselt zu werden braucht Auf entsprechende Weise enthalten die regenerativen Teile 9 und 23 der Zwischenstellen 7 (F i g. 3b) bzw. der Empfängerperipherieapparatur 6 (F i g. 3c) eine Selektionsanordnung 40, 40' die an den Ausgang der bereits vorhandenen Taktrückgewinnungsschaltungen 21, 24 und Regeneratoren 22, 25 angeschlossen ist Diese Selektionsanordnungen 40,40' können verschiedenartig ausgebildet werden. Als Beispiel zeigt Fig.3b eine

Ausführungsform der Selektionsanordnung 40 in dem regenerativen Teil 9 der Zwischenstelle 7, die sich für Testbildmuster in Form von linearen Schieberegisterreihen maximaler Länge gut eignet, also im vorliegenden Fall, wenn η = 2p — 1 ist. Diese Selektionsanordnung 40 in Fi g. 3b enthält einen an den Ausgang des Regenerators angeschlossenen Bitselektor 41 zum Selektieren der Bits in einer bestimmten Bitstelle der aufeinanderfolgenden Übertragungsrrhmen und einen an den Ausgang der Taktrückgewinnungsschaltung 21 angeschlossenen Einstellkreis 42 für den Bitselektor 41. Wenn das Testbitmuster in einer bestimmten Bitstelle der Übertragungsrahmen gefunden worden ist, ist dieser Einstellkreis 42 gesperrt, aber wenn das Testbitmuster noch nicht gefunden ist oder verloren gegangen ist, stellt dieser Einstellkreis 42 den Bitselektor 41 jeweils auf eine andere Bitstelle der Übertragungsrahmen ein, bis die Bitstelle für das Testbit gefunden wird. An den Ausgang des Bitselektors 41 ist ein Musterdetektionskreis 43 angeschlossen mit einem Musterwandler 44, einem Integrator 45 für das umgewandelte Muster und einem Steuerkreis 46, der an den Intergrator 45 angeschlossen ist und ein Sperrsignal für den Einstellkreis 42 abgibt, wenn das Ausgangssignal des Integrators 45 eine bestimmte Schwelle innerhalb eines Zeitintervalls, das auch durch die Periode des Testbitmusters bestimmt wird, überschreitet. Der Musterwandler 44 wandelt im allgemeinen ein vom Bitselektor 41 herrührendes beliebiges Bitmuster in ein ebenfalls beliebiges Impulsmuster um, nur das Testbit- J" muster aber in eine Reihe äquidistanter Impulse. Die Integration dieser letzten Reihe von Impulsen im Integrator 45 führt zu einem Signal, das die Schwelle des Steuerkreises 46 innerhalb des genannten Zeitintervalls überschreitet. Diese Schwelle wird derart gewählt, daß auch eine vorgeschriebene beschränkte Anzahl Bitfehler im Testbitmuster zugelassen werden kann, ohne daß dies zu einer Einstellung des Bitselektors 41 auf eine andere Bitstelle der Übertragungsrahmen führt. Nähere Einzelheiten in bezug auf diese Selektionsanordnung 40 w und die darin verwendeten Musterwandler 44 lassen sich in der US-Patentschrift 36 19 510 finden.

Mit Hilfe dieser Selektionsanordnung 40 in Fig.3b können verschiedene Signale auf einfache Weise dem regenerierten verschlüsselten Bitstrom entnommen 4> werden, nachdem die Bitstelle des Testbits .in den Übertragungsrahmen gefunden worden ist. So ist das Testbitmuster selbst am Ausgang 47 verfügbar, der mit dem Ausgang des Bitselektors 41 verbunden ist. Weiter ist ein zur Fehlerüberwachung besonders geeignetes 5« Signal an einem Ausgang 48 verfügbar, der mit dem Ausgang des Miistervvar.dlers 44 verbunden ist. Etwaige Bitfehler in dein Testbitmuster verursachen ja das Fehlen entsprechender Impulse in der Reihe normalerweise äquidistanter Impulse am Ausgang des Musterwandlers 44, so daß ein an den Ausgang 48 angeschlossener Monitor 49 zur Überwachung der Bitfehlermöglichkeit nur dieses Fehlen von Impulsen zu ermitteln braucht und folglich besonders einfach ausgebildet werden kann. Zum Schluß ist es möglich, t>o nicht nur die Bitstelle des Testbits in jedem Übertragungsrahmen, sondern auch die Phasenbeziehung des periodischen Testbitmusters gegenüber den aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen zu finden. Es gibt ja zwischen dem Testbitmuster und dem Verschlüsselungs- &5 impulsmuster des Impulsmustergenerators 39 in F i g. 3a einen festen Zusammenhang und folglich auch zwischen dem Testbitmuster und dem Zyklus der Erzeugungszustände Si, S₂, ... S_n des Generators 39 eine feste Phasenbeziehung. Nun läßt sich darlegen, daß bei einer geeigneten Ausbildung des Musterwandlers 44 (siehe die letztgenannte US-Patentschrift) mit Hilfe eines an den Musterwandler 44 angeschlossenen Zustandsdetektors 50 einmal in jeder Periode des Testbitmusters ein Impuls abgeleitet werden kann, der die Bitstelle von beispielsweise Erzeugungszustand S_n in dem dann auftretenden Übertragungsrahmen angibt und damit folglich auch die Phasenbeziehung des Testbitmusters gegenüber den aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen. Diese von dem Zustandsdetektor 50 herrührenden Impulse sind an einem Ausgang 51 der Selektionsanordnung 40 in F i g. 3b verfügbar.

Von dieser letzten Möglichkeit wird meistens kein Gebrauch gemacht werden in den regenerativen Zwischenstellen 7, aber sie wird wohl in der Empfängerperipherieapparatur 6 benutzt, die in F i g. 3c dargestellt ist. Die entsprechenden Teile der Peripherieapparatur 6 in F i g. 3c und F i g. 2c sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Wie bereits erwähnt, enthält auch der regenerative Teil 23 der Peripherieapparatur 6 in F i g. 3c eine Selektionsanordnung 40', die auf dieselbe Art und Weise ausgebildet werden kann wie die Selektionsanordnung 40 in F i g. 3b und deswegen nicht detailliert in F i g. 3c dargestellt ist. Die am Ausgang 51' verfügbaren Impulse, die ja einmal pro Periode des Testbitmusters die Bitstelle beispielsweise des Erzeugungszustands S_n und damit also die gewünschte Zählstellung des Überiragungstaktimpulszählers 38' angeben, dazu werden verwendet, diesen Zähler 38' mit dem Übertragungstaktimpulszähler 38 in der Senderperipherieapparatur 2 aus F i g. 3a zu synchronisieren. Da auch die Impulsmustergeneratoren 39, 39' in der Verschlüsselungsanordnung 15 der Fig.3a bzw. Entschlüsselungsanordnung 26 der F i g. 3c identisch sind, werden auch die Verschlüsselungsimpulsmuster für die Modulo-2-Addierer 19, 27 einander entsprechen. Die der Entschlüsselungsanordnung 26 nachgeschalteten Teile der Empfängerperipherieapparatur 6 in F i g. 3c unterscheiden sich darin von denen der F i g. 2c, daß der Synchronisationskreis 36 der F1 g. 2c in Fi g. 3c fortfallen kann, weil seine Aufgabe durch die Selektionsar.ordr.ung 40' erfüllt werden kann. Das am Ausgang 48' verfügbare Signal wird ja normalerweise durch eine Reihe äquidistanter Impulse gebildet, die in der Testbitstelle der aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen auftreten und folglich dazu verwendet werden können, den Zeitsteuerkreis -30 mit den Übertragungsrahmen zu synchronisieren.

In der obenstehenden Erläuterung wurde vorausgesetzt, daß die als Testbits eingefügten zusätzlichen Bits der Quelle 12 in Fig.3a alle denselben binären Wert haben. Weiter ist als Beispiel die Beziehung C=F-I zwischen der Endzählstellung C der Übertragungstaktimpulszähler 38,38' und der Anzahl Fder Bitstellen pro Übertragungsrahmen gewählt worden. Unter Beibehaltung der obengenannten Voraussetzung können auch andere feste Beziehungen zwischen C und F gewählt werden. So führt beispielsweise die Beziehung C = F + 1 zu einem Testbitmuster, das dem Zeitinvertierten Verschlüsselungsimpulsmuster des Impulsmustergenerators 39 für eingefügte zusätzliche Bits mit einem Binärwert »0« entspricht und das dem logisch invertierten Wert des zeitinvertierten Verschlüsselungsimpulsmusters für eingefügte zusätzliche Bits mit einem Binärwert »1« entspricht, wie auf einfache Weise gefunden werden kann. Im allgemeinen kann die

obengenannte Voraussetzung beibehalten werden, wenn C und 5 keine gemeinsamen Faktoren aufweisen und folglich ein relatives Primzahlenpaar bilden.

Es können jedoch noch andere Beziehungen zwischen Cund F gewählt werden, die für praktische Anwendung in dem vorliegenden Übertragungssystem geeignet sind, wenn die obengenannte Voraussetzung verlassen wird. Eine durchaus verwendbare Beziehung ist beispielsweise C = F. Wenn diese Beziehung in der Senderperipherieapparatur 2 aus Fig.3d für F= (n + 1) = C angewandt wird, bedeutet dies, daß die Testbitstellen aufeinanderfolgender Übertragungsrahmen immer mit nur einem bestimmten Erzeugungszustand S_x des Impulsmustergenerators 39 zusammenfallen. In diesem Fall wird die Quelle 12 in F i g. 3a durch einen Generator zum Liefern eines pseudobeliebigen Bitmusters, beispielsweise eine lineare Schieberegisterreihe mit maximaler Länge, gebildet. Für den verschlüsselten Bitstrom am Ausgang des Modulo-2-Addierers 19 hat dies zur Folge, daß die Bits in den Testbitstellen aufeinanderfolgender Übertragungsrahmen ein Muster bilden, das dem festen pseudobeliebigen Bitmuster der Quelle 12 oder dem logischen invertierten Wert desselben abhängig von dem binären Wert des Bits in dem festen Verschlüsselungsimpulsmuster, das diesem Erzeugungszustand S_x des Impulsmustergenerators 39 zugehört, entspricht. Auch in diesem Fall ist das Testbitmuster völlig bekannt, so daß es auf die bereits eingehend erläuterte Art und Weise in regenerativen Teilen 9, 23 der Zwischenstellen 7 und der Empfängerperipherieapparatur 6 mit Hilfe von Selektionsanordnungen 40, 40', die für dieses Testbitmuster eingerichtet werden, selektiert werden kann.

Die obenstehend beschriebene Wirkungsweise der Senderperipherieapparatur 2 in F i g. 3a wird durch die Zeitdiagramme der F i g. 5 erläutert. Die Zeitdiagramme a und b in F i g. 5 entsprechen den Zeitdiagrammen a und b der Fig.4 und zeigen den Bitstrom der Datenquelle 11, der in den Pufferspeicher 13 eingeschrieben wird, und den Bitstrom, der im Rhythmus des Übertragungstaktsignals aus dem Pufferspeicher 13 ausgelesen wird für den Fall, daß in der Bitstelle (n + 1) jedes Übertragungsrahmens ein durch χ bezeichnetes Testbit eingefügt wird. Im Gegensatz zu Fig.4 haben die Testbits λτ in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen aus F i g. 5 nicht denselben Binärwert, sondern sie bilden das feste pseudobeliebige Bitmuster der Quelle 12. Das Zeitdiagramm c in Fig.5 zeigt die Zählstellung des Übertragungstaktimpulszählers 38 und mit Hilfe von Pfeilen die Zeitpunkte, wo dieser Zähler 38 nach Erreichen der Endzählstellung C = (n + 1) dem Impuismustergenerator 39 einen Stellimpuls abgibt. Diese Zeitpunkie brauchen nicht unbedingterweise mit dem Anfang jedes der Übertragungsrahmen zusammenfallen, aber in der Praxis wird dieses Zusammenfallen wohl bevorzugt, weil dazu dem Zähler, der im Zeitsteuerkreis 14 bereits zum Verteilen des Bitstromes in Übertragungsrahmen mit F = (n + 1) Bitstellen pro Übertragungsrahmen vorhanden ist, zugleich der Stellimpuls, um den Impulsmustergenerator 39 in den Ausgangserzeugungszustand 5; zu bringen, entnommen werden kann, und ein eigener Übertragungstaktimpulszähkr 38 kann also fortfallen. Das Zeitdiagramm d in Fig.5 zeigt die aufeinanderfolgenden Erzeugungszustände Si, S2, -··, S_n+\ des Impulsmustergenerators 39. Aus den Zeitdiagrammen b und d ergibt sich deutlich, daß die Testbits χ in aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen immer mit demselben Erzeugungszustand S„+\ des Impulsmustergenerators 39 zusammenfallen.

Da in diesem Fall die Testbitmuster in dem zu

verschlüsselnden Bitstrom und dem verschlüsselten Bitstrom entweder einander entsprechen oder einer des anderen logischer invertierter Wert ist und dies also auch für den entschlüsselten Bitstrom gilt im Gegensatz zu dem an Hand der Fig.4 erläuterten Fall, kann dem entschlüsselten Bitstrom die Information zum Synchronisieren des Übertragungstaktimpulszählers 38' in der

ίο Empfängerperipherieapparatur 6 entnommen werden. Fig.6 zeigt eine Abwandlung der Empfängerperipherieapparatur 6 in Fig.3c, worin von dieser letzten Möglichkeit Gebrauch gemacht wird. Die entsprechenden Teile der Peripherieapparatur 6 in Fig.6 und Fig.3c sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 fehlt die Selektionsanordnung 40' aus F i g. 3c im regenerativen Teil 23, aber dagegen ist der Synchronisationskreis 36 aus F i g. 2c vorhanden, weil die Aufgabe der Selektionsanordnung 40' aus F i g. 3c in diesem Fall durch diesen Synchronisationskreis 36 in Zusammenarbeit mit dem Pufferspeicher 29 und dem Zeitsteuerkreis 30 völlig erfüllt werden kann. Aus Fig. 6 geht hervor, daß diese Ausführungsform der Peripherieapparatur 6 der bekannten Ausführungsform nach Fig. 2c weitgehend entspricht. Die Ausführungsform nach F i g. 6 unterscheidet sich jedoch von der nach F i g. 2c dadurch, daß in F i g. 6 ein Übertragungstaktimpulszähler 38' vorhanden ist, der einen Impulsmustergenerator 39' beim Erreichen der Endzählstellung C = (n -t- 1) in den Ausgangserzeugungszustand Si bringt. Dieser Synchronisationskreis 36 kann auf ähnliche Weise wie die Selektionsanordnungen 40,40' in den Zwischenstellen 7 nach Fig. 3b und die Peripherieapparatur 6 nach Fig. 3c aufgebaut werden. An einem Ausgang 52 des Synchronisationskreises 36 ist dann ein Signal zum Synchronisieren des Übertragungstaktimpulszählers 38' in F i g. 6 mit dem Übertragungstaktimpulszähler 38 in Fi g. 3a vorhanden. Wenn die Stellimpulse des Übertragungstaktimpulszählers 38 mit dem Anfang jedes der Übertragungsrahmen zusammenfallen, kann der Stellimpuls zum Bringen des Impulsmustergenerators 39' in den Ausgangserzeugungszustand Si auch zum Zeitsteuerkreis 30 entnommen werden, so daß der einzelne Übertragungstaktimpulszähler 38' in der Peripherieapparatur 6 fortfallen kann, ebenso wie übrigens der Übertragungstaktimpulszähler 38 in der Peripherieapparatur 2, wie dies bereits erwähnt wurde.
Obenstehendes wurde für die Beziehung C=F

so zwischen der Endzählstellung C des Übertragungstaktimpulszählers 38 und der Anzahl F der Bitstellen pro Übertragungsrahmen erläutert, kann aber mutatis mutandis auch angewandt werden, wenn die Beziehung C = F/m gewählt wird, wobei m eine ganze Zahl ist, weil auch dann die Testbits χ in den aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen immer mit denselben Erzeugungszustand S_x des Impulsmustergenerators 39 zusammenfallen, wie auf einfache Weise nachgewiesen werden kann.

so Zusammenfassend läßt sich sagen, daß das beschriebene digitale Übertragungssystem wichtige Vorteile bietet. So ist es bei Anwendung der beschriebenen Maßnahmen nicht nur möglich, die als Testbits eingefügten zusätzlichen Bits aus dem verschlüsselten Bitstrom zu selektieren, ohne diesen zu entschlüsseln, und diese Testbits zur Überwachung des den betreffenden Zwischenstellen vorhergehenden regenerativen Abschnittes zu verwenden, sondern es ist anrh mntrKol··

bei Ermittlung einer falschen Funktion dieses vorhergehenden regenerativen Abschnitts die empfangenen Testbits in dem regenerierteil Bitstrom zu unterdrücken und durch Alarmbits in den für diese Testbits bestimmten Bitstellen zu ersetzen. Dadurch, daß für diese Alarmbits ein für die betreffende Zwischenstelle kennzeichnendes Alarmbitmuster gewählt wird, kann die Empfängerendstelle beim Empfang dieses kennzeichnenden Alarmbitmusters ohne weitere Fehleror-

tung ermitteln, daß der der betreffenden Zwischenstelle vorhergehende regenerative Abschnitt nicht einwandfrei funktioniert. In dem beschriebenen Übertragungssystem wird außerdem ein Verschlüssler-Entschlüsslertyp verwendet, der keine Bitfehlermultiplikation einführt im Gegensatz zu dem selbstsynchronisierenden Verschlüssler und Entschlüssler, der in den bekannten Obertragungssystemen verwendet wird und der eine Bitfehlermultiplikation herbeiführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitales Übertragungssystem mit einer Anzahl regenerativer Zwischenstellen, die zusammen eine digitale Verbindung zwischen einer Senderendstelle und einer Empfängerendstelle bilden, wobei die Endstellen je mit zugehörender digitaler Penpheneapparatur versehen sind und die Senderperipherieapparatur Mittel zum Verteilen des zu übertragenden Bitstromes in aufeinanderfolgende Ubertragungsrahmen mit einer festen Anzahl Bitstellen und zum Einfügen mindestens eines zusätzlichen Bits in eine gegebene Bitstelle jedes der aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen und weiter eine Verschlüsselungsanordnung Scrambler enthält, in der der auf diese Weise erhaltene Bitstrom mit einem Verschlüsselungsimpulsmuster modulo 2 kombiniert wL-d, und zwar zum Erzeugen eines verschlüsselten Bitstromes zur Übertragung über die digitale Verbindung, und wobei die Empfängerperipheneapparatur eine Entschlüsselungsanordnung Descrambler zum Entschlüsseln des der digitalen Verbindung entnommen verschlüsselten Bitstromes und weiter Mittel enthält zum Selektieren der in die aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender- sowie die Empfängerpenpherieapparatur (2 bzw. 6) einen Übertragungstaktimpulszähler (38 38') mit einer Endzählstellung enthalten, die mit der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen in einer gegebenen festen Beziehung steht, welche Zähler in der Endzählstellung einen Stellimpuls abgeben, daß die Verschlüsselungs- sowie die Entschlüsselungsanordnung {15 bzw. 26) mit einem Impulsmustergenerator (39,39') zum Erzeugen eines gegebenen festen Verschlüsselungsimpulsmusters versehen sind, welche Impulsmustergeneratoren durch den Stellimpuls der genannten Zähler in einen gegebenen Ausgangserzeugungszustand gebracht werden, und daß die regenerativen Zwischenstellen (7) sowie die Empfängerperipherieapparatur (6) Mittel enthalten zum Selektieren der in die aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits auf Basis der genannten festen Beziehung zwischen der Endzählstellung und der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen, wobei die Selektionsmittel in der Empfängerperipherieapparatur (6) zugleich Synchronimpulse zum Synchronisieren des Übertragungstaktimpulszählers (38') in der Empfängerperipherieapparatur mit dem in der Senderperipherieapparatur (2) abgeben.

2. Digitales Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in eine gegebene Bitstelle jedes der aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits alle denselben binären Wert aufweisen und daß die Endzählstellung des Übertragungstaktimpulszählers (38,38') und die Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen ein relatives Primzahlenpaar bilden.

3. Digitales Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in eine gegebene Bitstelle jedes der aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits ein festes und periodisch pseudobeliebiges Bitmuster bilden und daß die Endzählstellung des Übertragungstaktimpulszählers (38, 38') der Anzahl Bitstellen pro Übertragungsrahmen bzw. einem Untervielfachen derselben entspricht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Übertragungssystem mit einer Anzahl regenerativer Zwischenstellen, die zusammen eine digitale Verbindung zwischen einer Senderendstelle und einer Empfängerendstelle bilden, wobei Endstellen je mit zugehörender digitaler Peripherieapparatur versehen sind und die Senderperipherieapparatur Mittel zum Verteilen des zu übertragenden Bitstromes in aufeinanderfolgende Übertragungsrahmen mit einer festen Anzahl Bitstellen und zum Einfügen mindestens eines zusätzlichen Bits in eine gegebene Bitstelle jedes der aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen und weiter eine Verschlüsselungsanordnung (Scrambler) enthält, in der der auf diese Weise erhaltene Bitstrom mit einem Verschlüsselungsimpulsmuster modulo-2 kombiniert wird, und zwar zum Erzeugen eines verschlüsselten Bitstromes zur Übertragung über die digitale Verbindung, und wobei die Empfängerperipherieapparatur eine Entschlüsselungsanordnung Descrambler zum Entschlüsseln des der digitalen Verbindung entnommenen verschlüsselten Bitstromes und weiter Mittel enthält zum Selektieren der in die aufeinanderfolgenden Übertragungsrahmen eingefügten zusätzlichen Bits. ·

Ein digitales Übertragungssystem der obengenannten Art ist beispielsweise aus einem Artikel von Pierre E. Hervieux mit dem Titel »RD-3 Long-Haul High Capacity Digital Radio« in »Proceedings of the World Telecommunication Forum«, Genf 1975 bekannt. Das Verschlüsseln des zu übertragenden Bitstromes wird in einem derartigen digitalen Übertragungssystem angewandt, um das Rückgewinnen der Taktimpulssignale aus dem übertragenen Bitstrom zu erleichtern und das Linienspektrum zu verringern und einheitlicher zu machen.

Ein Nachteil dieser Art der Verschlüsselung ist jedoch, daß die u.a. zum Überwachen der digitalen Verbindung in den Bitstrom eingefügten zusätzlichen Bits nicht eher dem übertragenen Bitstrom entnommen werden können, als bis dieser Bitstrom entschlüsselt worden ist. In der Praxis ist es denn auch aus wirtschaftlichen Gründen üblich, die digitale Verbindung nicht in jeder regenerativen Zwischenstelle zu

überwachen, sondern dies nur einmal pro mehrere regenerative Abschnitte zu machen. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß, wenn eine zur Überwachung eingerichtete regenerative Zwischenstelle Alarm gibt, danach noch eine Fehlerortungsprozedur durchgeführt werden muß, um zu ermitteln, welcher der der überwachenden Zwischenstelle vorhergehenden regenerativen Abschnitte nicht einwandfrei funktioniert. Aus der DE-AS 18 15 233 sind ein Verfahren und Schaltungsanordnungen bekannt, um durch Zufügen

von zusätzlichen Bits zu der zu übertragenden Information eine Synchronisation zwischen Sender und Empfänger zu erreichen. Dabei wird die zu übertragende Information durch Verknüpfung mit einer Schlüssel-