DE2851851C2 - Verfahren zur Umformung und Übertragung von digitalen Signalen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung und Übertragung von in Form dreistelliger binärer Codewörter vorliegender digitaler Signale in die Form zweistelliger ternärer Codewörter, die an die Übertragungsstrecke abgegeben und in einzelnen Teilen der Übertragungsstrecke auf das Auftreten von Fehlern überwacht werden.

Die zunehmende Verbreitung von Grundsystemen für die Übertragung digitaler Signale macht die Entwicklung von Systemen hoher Hierarchiestufen notwendig, in denen die digitalen Signale mehrerer Grundsysteme übertragen werden können. In den Übertragungssystemen höherer Hierarchiestufe ergibt sich eine gegenüber den Grundsystemen entsprechend vervielfachte Schrittgeschwindigkeit, sofern der in den Grundsystemen verwendete Code beibehalten wird. Dadurch können digitale Signale mit Schrittgeschwindigkeiten entstehen, die sich bei bestimmten Übertragungsmedien, wie Koaxialkabeln, nur mittels hohen Aufwandes, beispielsweise durch eine niedrige Regeneratorfeldlänge übertragen lassen. Es gibt deshalb bereits Übertragungssysteme, in denen eine Umcodierung vom binären in den ternären oder den quaternären Code vorgenommen wird.

Während die Übertragung des binären Signals große Anforderungen an die Bandbreite und damit auch an die Sendeleistung stellt, erfordert die Übertragung des quaternären Signals besondere Präzision im Entzerrer, in den Entscheidern und im Taktkreis der im Übertragungsweg angeordneten Regeneratoren. Bei der Übertragung von ternären Signalen ist einerseits keine derartig große Bandbreite und Sendeleistung und andererseits keine derartige Präzision in den Regeneratoren erforderlich. Die Verwendung eines ternären Codes zur Übertragung von digitalen Signalen mit hoher Bitrate stellt deshalb einen günstigen Kompromiß dar.

Bei den bekannten Verfahren zur Umformung von binären in ternäre Signale werden komplizierte Umwandlungsvorschriften verwendet oder das Leitungssignal ist mit einer vergleichsweise hohen Redundanz belastet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem bei der Umformung nur eine geringere Redundanz auftritt, die außerdem zur Bestimmung der Fehlerrate und zur Erkennung fehlerhafter Regeneratoren verwendbar sein soll. Ferner soll ein Übertragungsfehler möglichst wenige Bitfehler zur Folge haben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den acht möglichen binären Codewörtern acht unterschiedliche ternärc Codewörter zugeordnet werden und dabei dasjenige Codewort nicht benutzt wird, ι das aus einem Paar gleicher Ziffern besteht, die dem mittleren turnären Wert entsprechen und daß in den einzelnen Teilen der Übertragungsstrecke das Auftreten des nicht benutzten Codewortes zur Bestimmung

der Fehlerrate und/oder zur Überprüfung der Synchronisation überwacht wird. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daü bei einem auftretenden Fehler, bei dem eine Signalsiufe falsch erkannt wird, im Mittel nur 1,1 Bitfehler auftreten. Da die Codeworte außerdem nur aus zwei Zpichen bestehen, ergibt sich eine erleichterte Synchronisierung.

Im Hinblick auf die im normalen Betrieb auftretende geringe Fehlerrate ist eine Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, bei der bei häufig wiederholtem Auftreten des nicht benutzten Codewortes eine Neusynchronisation eingeleitet wird.

In den Patentansprüchen 3 bis 5 sind zusätzliche Weiterbildungen des trfindungsgemäßen Verfahrens und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die verwendete Vorschrift für die Zuordnung von t&rnären zu binären Signalen und

Fig.2 eine Anordnung zur Fehlererkennung und Fehlerauswertung.

In der Fig. 1 ist die verwendete Zuordnung der binären und der ternären Codeworte zueinander dargestellt, wobei jeweils die ternären zweistelligen Codeworte über den dreistelligen binären Codeworten aufgetragen sind. Die Ternärwerte sind im vorliegenden Falle mit — 1 sowie 0 und +1 bezeichnet, es können statt dessen aber auch die Werte 0 sowie 1 und 2 verwendet werden. Es zeigt sich, daß zu dem in der Mitte des Diagramms dargestellten ternären Codewoi t 00 kein entsprechendes binäres Codewort existiert, dieses ternäre Codewort, dessen Ziffern dem mittleren ternären Wert entsprechen, wird also nicht benutzt, Dieses Codewort ist durch Striche mit vier benachbarten Codeworten verbunden, es handelt sich dabei um die ternären Codeworte, die durch einen einzelnen Fehler in das nicht benutzte Codewort umgeformt sein können. Bei den im praktischen Betrieb auftretenden geringen Fehlerraten handelt es sich dabei im den wahrscheinlichen Fall; das Auftreten von Doppelfehlern ist in der Praxis sehr unwahrscheinlich.

Ferner sind im Diagramm immer nur die Ternärwerte miteinander verbunden, die durch einen Einzelfehler von nur einer Stufe in das jeweilige andere umgewandelt werden können. Bei den angenommenen geringen Fehlerraten erfolgt auch durch einen Fehler immer nur ein Übergang auf die unmittelbar benachbarte Stufe, also von +1 oder von — 1 auf 0 oder umgekehrt, aber nicht von + 1 auf — 1 oder umgekehrt.

Den Codeworten aus zwei Ternärzeichen sind die entsprechenden Codeworte aus drei Binärzeichen so zugeordnet, daß sich bei jedem Übergang zum benachbarten Codewort nur eine Stelle ändert, ein Zeichenfehler also nur einen Bitfehler zur Folge hat. Diese Regel ist beim mittleren Codewort nicht erfüllt, so daß es auch aus diesem Grund zweckmäßig erschien, das ternäre Codewort 00 nicht zu verwenden, so daß dieses nur im Störungsfall auftreten kann.

Beim Auftreten des nicht benutzten Codewortes ist zunächst von einem Übertragungsfehler auszugehen. Der entsprechende Decoder ist zweckmäßig so einzurichten, daß er eine der vier benachbarten Binärkombinationen ausgibt. Diese Ausgabe ist aber nur in einem der vier möglichen Fälle richtig, in drei der vier möglichen Fälle treteil je zwei Bitfehler auf. Bei den vier möglichen Übergängen von einem benachbarten

erlaubten zum nicht benutzten Cndewort können also sechs Bi(fehler auftreten. Der Übergang vom nicht benutzten zu einem erlaubten Codewort baucht dabei nicht betrachtet zu werden, da ja im ungestörten Fall das verbotene Codewort nicht auftritt. Zwischen den verwendeten Codeworten sind acht Übergänge möglich, und zwar in beiden Richtungen, so dab sich insgesamt sechzehn Übergänge ergeben, bei denen jeweils ein Bitfehler auftritt. Damit entfallen auf zwanzig mögliche Überhänge zweiundzwanzig Bitfehler, auf einen Übergang bzw. Zeichenfehler entfällt also im Mittel 1,1 Bitfehler. Dabei wurde vorausgesetzt, daß die vier möglichen Übergänge zum nicht benutzten Codewort gleich häufig auftreten, und daß sie gleich häufig auftreten wie die Übergänge zwischen den erlaubten Codeworten.

Im Falle des relativ häufig wiederholten Auftretens des nicht benutzten Codewortes ist von einem Synchronisierfehler aus.iugehen. Da die verwendeten Codeworte nur aus zwei Stellen bestehen, ist bei Synchronisierfehlern in· Empfänger der Decoder für eine Taktzeit anzuhalten, um wieder Synchronismus zu erreichen.

In der Fig.2 ist eine Anordnung zur Fehlererkennung und zur Fehlerauswertung dargestellt, die einem in der Übertragungsstrecke angeordneten Zwischenregenerator zugeordnet ist. Die Anordnung verfügt über einen Eingang ff für die digitalen Signale und über einen Takteingang T. Am Eingang E liegt dabei immer dann das logische Symbol L an, wenn von dem zugeordneten Regenerator eine logische Null ausgegeben wird. Mit den beiden Eingangsanschlüssen sind die beiden Eingänge eines ersten UND-Gatters U\ verbunden, dessen Ausgang an den Eingang eines zweistufigen Schieberegisters SR angeschlossen ist. Dadurch gelangen die am Eingang E anstehenden logischen Signale L mit dem Takt in das zweistufige Schieberegister. Mit dem Takteingang ist weiterhin der eine Eingang eines zweiten UND-Gatters L/2 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines ODER-Gatters OR verbunden ist und an dessen Ausgang ein Flipflop FF angeschlossen ist.

Die Ausgänge der beiden Stufen des Schieberegisters SR sind jeweils getrennt mit Eingängen eines dritten UND-Gatters L/3 verbunden, dessen dritter Eingang mit dem Ausgang des Flipflop FF verbunden ist. Durch das Flipflop FF wird die Taktfrequenz halbiert und dadurch das dritte UND-Gatter L/3 jeweils mit der halben Taktfrequenz geöffnet, so daß in diesem Rhythmus die Ausgangssignale der Schieberegisterstufen über den Ausgang des dritten UND-Gliedes zu einem Eingang eines Verstärkers V gelangen. Mit tlem Ausgang des Verstärkers Vist i.in aus dem Kondensator Cund dem Widerstand R bestehendes Integrationsglied verbunden, außerdem ist der Verstärkerausgang über eine erste Schwellwertschaltung 51 mit dem Alarmausgang A verbunden. Durch die vom Schieberegister R stammenden Signale wird im Verstärker V ein Strom erzeugt, der de τ Kondensator C schrittweise auflädt, sofern am Eingang E paarweise logische Symbole L anstehen. Der Kondensator C entlädt sich den relativ groß gewählten Widerstand R, so daß die an beiden anstehende Spannung ein Maß für die Häufigkeit des paarweisen Auftretens des logischen Symbols L und damit auch für c'.ie Häufigkeit des Auftretens des Codewortes 00 und damit für die Fehlerrate ist.

Bei Überschreiten des vorgewählten Schwellenwertes im Schwellenwertschalter S I gibt dieser ein Signal

an den Alarmaiisgang Λ ab.

Das Alarmsignal kann entweder direkt ausgewertet werden oder beispielsweise durch Umwandlung in eine langsame Impulsfolge und versehen mit einer Kennung /um I-Jiclc der llbertragungsslrecke und damit /in auswertenden Mndslelle übertragen werden.

I.ine Alarmauslösung kann aber auch bei fehlerhaftem Synchronismus erfolgen. In diesem lalle wird das Signal im Schieberegister SR abgefragt, wenn zwei /u verschiedenen Worten gehörende /eichen in diesem gespeichert sind. In diesem Mall tritt das Codcworl 00 sehr hiiulig auf. Um die richtige zeitliche Zuordnung /wischen Auslesetakl und Signal wieder her/ustellen. muH der Auslesetakt um eine Hit/eil angehalten werden. Zu diesem Zweck ist mit dem Vr.stärkerausgang ein /weiter Schwellenwertschalter .V 2 verbunden, an dessin Ausgang der eine Eingang eines ODIiU (!alters OR angeschlossen ist Wird die im /weilen Seilw cllwerlsi hallei V2 eingestellte Schwelle überschritten, wobei ilic-c wesentlich höher al¹· die im ersten Schwellwertschalter .S I eingestellte Si hw eile liegt, dann wird an die nachfolgende ODMR Schaltung OR ein Niillinipuls angelegt. Mit dem /weiten lüng a ng dieser Ol MIR-Schaltung OR ist der Ausgang einer nionostabilen Schaltung A/ verbunden, deren Mingang an den Ausgang der ODI R Schaltung angeschlossen ist. Diese monostabile Schaltung Λ/ gibt im stabilen Zustand ebenfalls ein Niillsignal ab. Dadurch w in! das Ausgangssignal der ODI R-Sehaltung ebenfalls zu Null, dieses Ausgangssignal wird dem /weilen l.ingang des /weilen UND-Gatters /'2 zugeführt und gehingt über diese /um I lipflop II. wodurch dieses angehalten wird.

Durch das Ausgangssign.il O am Ausgang der ODI R-Schalüing OR kippt die monostabile Schallung Λ/ in den instabilen Zustand, und gibt an den einen r.ingang der ODMRSelialluig ein logisches Symbol /. ab. Nach Durchlaufen der logischen ODMR-Schaltung wird das logische Symbol /. über das /weile I INI) Ciatier ( '2 an das llipflop /"/"abgegeben und gibt dieses wieder frei. Die Schalt/eit der nionostabilen

\erbleibt, ist dabei größer als die Zeil, in der sich clei Kondensator C unter die Schwcllenspanniing des /weilen Schwellen wert sch,ill eis .N 2 ent lad I.

Nach der Mntladung *k". Kondensators wird dei /weile Schwellenwertschalter .S" 2 wieder umgeschaltet und gibt an clic ODMR-Schallung OR \ das logische Symbol /. ab. Dadurch wird am /weilen Mingling des /weiten I !ND-Gatters / '2 der Pegel entsprechend dein logischen Symbol /. aufrechterhalten, auch nachdem die mouostiibile Schaltung Λ/ wieder in den stabilen Zustand zurückgefallen ist. Auf diese Weise wird im I alle eines Ss nchronisationsfehlers nur eine kurz/eilige Alarmmeldung abgegeben und eine schnelle N uswi chronisation bewirkt.

Weiht hingegen auch nach dem Anhalten lies I lipflops /7 die Spannung am Kondensator ("über den; Schwellenwert des /weiten .Schwellenwertschalters .V2. dann wird nach dem iJnisciiaiten der nionosia'niien Schaltung Λ/in den stabilen Zustand sofort das llipflop /-"/■"wiederum angehalten und die monostabile Schaltung erneut gesetzt. Außerdem wird in diesem lalle durch das dauernde Überschreiten des Schwellenwertes der ersten .Schwellenwertschaltung .Vl eine andauernde Alarmmeldung abgegeben.

Ms isi weiterhin denkbar, daß in dem vorgeschalteten Regenerator eine der beiden Mnlscheiderschwellen in die Niu;e des Sollpegels des Symbols logisch Null abgewandert ist. In diesem lalle gibt der Regenerator vorzugsweise fälschlich /.-Symbole statt logische Nullen ab. so daß das Wort OO gar nicht auftritt. Dadurch kann mittels Auswertung des Auftretens des Zeichens 00 der fehlerhafte Regenerator nicht entdeckt werden, für diesen ["all ist ein zusätzlicher umgang RA vorgesehen, der an den Regeneratoralisgang angeschlossen und der über einen Gleichrichter GR mit einem Mingang des Verstärkers !'verbunden ist. Im Malle des vorgenannten Mehlers weicht der arithmetische Mittelwert des Ausgangssignals des Regenerators stark vom Sollwert C ab. auch wenn das Mingangssignal gleich häufig die Symbole 1 und — 1 enthält. Durch den abweichenden

A iic(Tinncctnnalc vi/irri

neu des f lipflops nach eine: Taktzeit geschieht und damit der vom Mlipflop Il abgegeben Takt für eine Taktzeit gesperrt ist. Die Zeit, während der die monostabile Schaltung Λ/ im instabilen Zustand über den Verstärker Vder Kondensator Centsprechenc aufgeladen, so daß auch in diesem Malle die Schwellen wcrtschaltcrS I bzw. 52 ansprechen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umformung und Übertragung von in Form dreistelliger binärer Codewörter vorliegender digitaler Signale in die Form zweistelliger ternärer Codewörter, die an die Übertragungsstrecke abgegeben und in einzelnen Teilen der Übertragungsstrecke auf das Auftreten von Fehlern überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß den acht möglichen binären Codewörtern acht unterschiedliche ternäre Codewörter zugeordnet werden und dabei dasjenige Codewort nicht benutzt wird, das aus einem Paar gleicher Ziffern besteht, die dem mittleren ternären Wert entsprechen und daß in den einzelnen Teilen der Übertragungsstrecke das Auftreten des nicht benutzten Codewortes zur Bestimmung der Fehlerrate und/oder zur Überprüfung der Synchronisation überwacrn wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß bei häufig wiederholtem Auftreten des nicht benutzten Codewortes eine Neusynchronisation eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neusynchronisation durch Anhalten der empfangsseitigen Auswerteschaltung um eine Bitdauer erfolgt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorbestimmten F'hierrate von der auswertenden Stelle ein Alarmsignal erzeugt wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmsignal zusammen mit einer die auswertende Stelle bezeichnenden Kennung zu einer auswertenden Endstelle übertragen wird.

6. Anordnung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktsignaleingang (T) und ein Eingang (E) vorgesehen sind und daß dem Eingang (E) vom vorgeschalteten Regenerator ein dem logischen Symbol (L) entsprechendes Signal zugeführt wird, wenn vom Regenerator eine logische Null abgegeben wird, daß diese beiden Eingänge mit den beiden Anschlüssen eines ersten UND-Gliedes (t/l) verbunden sind, dessen Ausgang mit dem Signaleingang eines zweistufigen Schieberegisters (SR) verbunden ist, daß der Takteingang (T) außerdem mit einem Eingang eines zweiten UND-Gliedes (t/2) verbunden ist, dessen Ausgang über ein Flipflop (FF) mit dem einen Eingang eines dritten UND-Gliedes (L/3) verbunden ist, daß die Ausgänge der beiden Stufen des Schieberegisters (SR) jeweils getrennt mit weiteren Eingängen des dritten UND-Gliedes (U3) verbunden sind, daß der Ausgang des dritten UND-Gliedes mit dem einen Eingang eines Verstärkers (V) verbunden ist, dessen Ausgang sowohl über einen Kondensator (C) als auch über ςίηςη Widerstand (R) mn Masse und über einen ersten Schwellenwertschalter (51) mit dem Alarmausgang (A) verbunden ist, daß mit dem Verstärkerausgang weiterhin der Eingang eines zweiten Schwellenwertschaltcrs (52) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines ODER-Gliedes (OR) verbunden ist, dessen Ausgang einerseits über eine monostabile Schaltung (M) mit seinem zweiten Eingang und außerdem mit dem zweiten Eingang des zweiten UND-Gliedes (i/2) verbunden ist, dall ein weiterer Eingang (RA) vorgesehen ist, dem vom vorgeschalteten Regenerator das Ausgangssignal zugeführt wird und der über eine Gkichrichteranordnung (GR) mit einem weiteren Eingang der Verstärkeranordnung (V) verbunden ist.