DE2922641A1

DE2922641A1 - Digitale signalverarbeitungsanordnung zum regeln des pegels eines frequenz-multiplex-signals

Info

Publication number: DE2922641A1
Application number: DE19792922641
Authority: DE
Inventors: Georges Bonnerot
Original assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Current assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1979-06-02
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2428348B1; GB2022947A; FR2428348A1; US4281408A; JPS54162408A

Description

WUT. -3- 2322641

2.5.79 f PHF.78-534

"Digitale SignalVerarbeitungsanordnung zum Regeln des Pegels eines Frequenz-Multiplex-Signals".

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pegelregelanordnung zum Regeln des Pegels eines Frequenz-Multiplex-Signals.

Pegelregelanordnungen werden u.a. in Trägerfrequenzfernsprechsysternen angewandt. In einem derartigen System werden eine Anzahl Fernsprechsignale in einem FDM-Format übertragen, und zwar von einem ,Sender zu einem Empfänger über ein Ubertragungsmediuni, das in vielen Fällen ein Ubertragungskabel ist.

Infolge der Dämpfung, die ein Kabel auf Signale ausübt;, nimmt der Pe^eJ des FDM-Signals um einen bestimmten Betrag je km ab. Dies bedeutet, dass, wenn Sender und Empfänger sehr weit auseinanderliegen, beispielsweise einige tausende von Kilometern, das FDM-Signal dann mit

einem viel zu niedrigen Pegel beim Empfänger anlangt.

Um dies zu vermeiden, werden in dem Ubertragungskabel in regelnlässigen Abständen voneinander Verstärkerstellen vorgesehen, um den Pegel des darin eintreffenden FDM-Signals auf einen vorbestimmten Wert zu verstärken.

Weil die Kabeldämpfung von einer Anzahl äusserer Faktoren abhängig ist, ist dies keine konstante Grosse. Um nun die Grosse dor Pegeländoruiig, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verstärkerstellen auftritt, feststellen zu können, wird mit dem FDM-Signal ein Pilotsignal mitgesendet,

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mit einer bestimmten festen Frequenz mit einem Pegel,

der genau bekannt ist zu dem Augenblick, wo dieses Pilot-•j

j ' signal dem FDM-Signal zugeführt wird.

Wird nun insbesondere das FDM-Signal durch

J f. eine sogenannte primäre FDM-Gruppe gebildet, so enthält

* ■ dieses FDM-Signal 12 Fernsprechsignale, die je eine

Bandbreite von 4 kHz aufweisen, und diese Gruppe von

;; 12 Fernsprechsignalen liegt dann in einem Frequenzband

' von 6O bis einschliesslich 108 kHz. Das obengenannte

·' IQ Pilotsignal hat bei einer derartigen primären FDM-Gruppe

j eine Frequenz von 84,14O kHz.

' Damit nun in einer derartigen Verstärkerstelle

ι der Pegel des eintreffenden FDM-Sigiials bis zum gewünschten

j Pegel verstärkt wird, ist es bekannt, die Pegelregel—

15 anordnung mit einem Pilotfilter zum Selektieren des Pilotsignals zu versehen, um den Pegel des auf diese Weise erhaltenen Pilotsignals mit einem festen Bezugspegel zu vergleichen und um ein Signal zu erzeugen, das ein Mass für den Unterschied zwischen den beiden Pegeln ist, und um mit dem letztgenannten Signal den Verstärkungsfaktor eines Verstärkers mit einstellbarem Verstärkungsfaktor einzustellen. In dem Fall, wo das FDM-Signal aus einer primären FDM-Gruppe besteht, muss das genannte Pilotfilter aus einem Bandpassfilter mit einer Bandbreite von etwa 20 Hz und einer Mittenfrequenz von etwa 84,i4o kHz bestehen. Ein Filter, das diesen Anforderungen entspricht, lässt sich jedoch schwer herstellen und ist daher äusserst kostspielig.

Damit die Schwierigkeiten in bezug auf die Herstellung eines Pilotfilters verringert werden, ist es aus der Fr. P.S. 2.287.811 bekannt, eine Pegelregelanordnung zu verwenden, die mit einem Umsetzerkreis versehen ist, dem das FDM-Signal zugeführt wird und mit dem dieses Signal in ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird, und zwar derart, dass z.B. das Pilotsignal der primären FDM-Gruppe, in ein 14O Hz-Signal umgewandelt wird. Das auf diese Weise umgesetzte FDM-Signal wird weiterhin einem Tiefpassfilter zugeführt.

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Das Ausgangssignal dieses Tiefpassfilters enthält meistens ausser dem genannten und gewünschten 14O Hz-Signal noch, eine Anzahl Signalisierungssignale, die ebenfalls in einem FDM-Signal vorhanden sind und deren Frequenzen der dieses Pilotsignal naheliegen.

In dem Fall einer sogenannten Gleichstromsignalisierung tritt im Ausgangssignal des Tiefpassfilters ein sehr starker Gleichstromanteil auf sowie Signale mit einer Frequenz von 10 Hz und Vielfachen derselben. Es sei

]0 bemerkt, dass die Amplitude dieser Signale bei höheren Frequenzen stark abnimmt.

Damit nun aus diesem Ausgangssignal des

Tiefpassfilters das gewünschte 14O Hz-Signal selektiert wird, wird in der genannten französischen Patentschrift vorgeschlagen, dieses Ausgangssignal einem PCM-Kodierer zuzuführen, dem Abtastiinpulse zugeführt werden, die mit einex¹ Frequenz von 4 kHz auftreten. Das am Ausgang dieses PCM-Kodierers auftretende digitale Signal wird daraufhin einem Digital-Bandpassfilter zugeführt, das, zwar in digitaler Form, das gewünschte 1 4O Hz-Signal liefert. Dieses digitale 14O Hz-Signal wird daraufhin noch einer digitalen Vergleichsschaltung zugeführt, in der der Pegel dieses digitalen 1 ho Hz-Signals mit einem Bezugspegel verglichen wird. Weil das digitale Ausgangssignal des PCM-Kodlerers ausser einer digitalen Form des gewünschten i4o Hz-Signals auch digitale Formen der Signalisierungssignale enthält, muss das digitale Bandpassfilter ein schmalbandiges Filter sein. Dies bedeutet, dass in dem Filter eine Vielzahl Rechenvorgänge durchgeführt werden müssen, um nur ein Ausgangskodewort zu erhalten.

Die Verwendung der in der genannten

französischen Patentschrift beschriebenen Pegelregelanordnung ist nur wirtschaftlich verantwortet, wenn der PCM-Kodierer in Zeitmultiplex benutzt werden kann für jedes einer Vielzahl von FDM-Signalen, z.B. für 50 primäre FDM-Gruppen. Damit ein PCM-Kodierer für eine derartige Vielzahl von Primärgruppen benutzt werden kann, müssen an die Bauelemente, aus denen dieser Kodierer aufgebaut is"t,

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besonders hohe Anforderungen gestellt werden, denn die Umwandlungsgeschwindigkeit muss sehr hoch sein. Die Verwendung nur eines einzigen PCM-Kodierers für mehrere untereinander unabhängige Signale führt in der Praxis immer zu Übersprechen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine

Pegelregelanordnung zu schaffen, die auf wirtschaftliche Weise realisierbar ist, um individuell für jede primäre FDM-Gruppe verwendet zu werden, so dass kein Übersprechen zwischen FDM-Gruppen auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einer Pegelregelanordnung zum Regeln des Pegels eines Frequenz-MuItipiexSignals mittels eines Pilotsignals, die folgende Elemente enthält:
- einen Verstärker mit durch eines Einstellsignal

einem einstellbaren Verstärkungsfaktor, - ein Einstellsignal erzeugende Mittel, die mit dem Ausgang des genannten Verstärkers gekoppelt und mit den nachfolgenden Elementen versehen sind: = einen Frequenzwandler,

= einen Tiefpassfilter, dessen Eingang mit dem Ausgang

des Frequenzwandlers gekoppelt ist, = eine Kodiervorrichtung zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal, dessen Eingang an den Ausgang des Tiefpassfilters angeschlossen ist, = ein digitales Filter, dessen Eingang an den Ausgang der Kodiervorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Ausgangssignals angeschlossen ist, das für das Pilotsignal charakteristisch ist,
= Mittel zum Koppeln des Ausganges des digitalen

Filters mit dem Einstelleingang des Verstärkers, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Kodiervorriohtung mit den folgenden Elementen versehen ist:

- einem an den Ausgang- des Tiefpassfilters angeschlossenen Deltamodulator zum Erzeugen eines Deltaniodulationssignals, der von Abtastimpulsen gesteuert wird, die mit einer Abtastfrequenz F_e auftreten,

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- Mitteln zum Umwandeln des Deltamodulationssignals in ein permutiertes Signal (d.h. ein PCM oder DPCM-Signal), dessen Kodeworte mit einer Frequenz F /2 auftreten, •wobei η eine ganze Zahl darstellt.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass mit einem Deltamodulator keine Gleichstromsignale übertragen werden können. Dies hat zur Folge, dass die obengenannten Signalisierungssignale mit Frequenzen von 0 Hz und Vielfachen von 10 Hz durch diesen Deltamodulator stark gedämpft werden. Das Digitalfilter kann dadurch einfacheren Aufbau haben. Weiterhin ist nun eine Pegelregelanordnung verwirklicht worden mit einer besonders einfachen Ausbildung eines Analog-Digital-¥andlers. ¥enn das FDM-Signal durch eine primäre FDM-Gruppe gebildet wird, kann sogar ein Nicht-Adaptiver-Deltamodulator. ausreichen. In diesem Fall können die Mittel zum Umwandeln ' des Deltamodulationssignals in ein permutiertes Signal durch einen Speicher gebildet werden, dessen Inhalt mit einer Frequenz F /2 ausgelesen wird. Wenn dieses permutierte Signal ein DPCM-Signal sein soll, soll dieses Auslesen des Speichers destruktiv erfolgen, wenn dieses permutierte Signal jedoch ein PGM-Signal sein soll, soll dieses Auslesen des Speichers nicht-destruktiv erfolgen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Pegelregelanordnung, Fig.2 das Spektrum der in der Frequenz transponierten primären FDM-Gruppe,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Spitzenwertdetektors.

Die Pegelregelanordnung aus Fig. 1 dient zum Regeln des Pegels einer primären FDM-Gruppe. Diese primäre FDM-Gruppe, die über den Eingang 1 dieser Hof;o.'l anordnung- y,u.(*ari\\n'l. wird, wix-d durch 12 Gesprächssignale gebildet und beansprucht das FDM-Frequenzband 60-108 IcHz. Ausser den Gesprächssignalen enthält diese

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FDM-^Gruppe ein Pilotsignal, das in der Mitte Frequenzbandes liegt in einem Intervall, das zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kanalsignalen liegt. Wie bereits erwähnt, hat dieses Pilotsignal eine Frequenz von 84,i4OkHz, Wie bereits bemerkt wurde, enthält eine primäre FDM-Gruppe eine Anzahl Signalisierungssignale, die mit je einem Kanalsignal zusammenarbeiten. Wenn sogenannte Gleichstromsignalisierung angewandt wird, tritt in dem Frequenzintervall, in dem auch das Pilotsignal liegt, ein Signal auf mit einem sehr hohen Pegel und mit der Frequenz von 84 kHz sowie mehrere andere Signale, wobei das Signal mit dem höchsten Pegel eine Frequenz hat, die um 1OHz von 84 kHz abweicht, während die Frequenzen der anderen Signale um Vielfache von 10 Hz von 84 kHz abweichen.

Die empfangene primäre FDM-Gruppe G wird einer Verstärkeranordnung 2 mit einem veränderbaren Verstärkungsfaktor zugeführt. Diese Anordnung 2 enthält einen Verstärker 3, der mit einem Eingangswiderstand 4, einem festen Gegenkopplungswiderstand 5 und einem Netzwerk 6 mit veränderbarem Widerstand versehen ist, der dem Widerstand 5 parallelgeschaltet ist. Das Netzwerk 6 besteht aus einer bestimmten Anzahl Widerstände R , R_ usw., die mit den Anschlüssen des Widerstandes 5 mit Hilfe nur auf symbolische Weise dargestellter Schalter I , I₂ ^usw· mit den Anschlüssen des Widerstandes 5 verbunden werden können. Diese Schalter werden durch ein Eins teil signal gesteuert.

Die Verstärkung der Anordnung 2 muss automatisch eingestellt werden, um die Pegeländerungen auszugleichen, die die empfangene primäre FDM-Gruppe G erfahren hat, so dass diese Anordnung ein Signal G¹ mit einem vorbestimmten Pegel liefert. Dazu wird das Ausgangssignal G¹ von der Anordnung 2 einer Pegelregelanordnung zugeführt, die mit Mitteln versehen ist, um das Pilotsignal aus dem FDM-Signal G¹ zu selektieren und ein Pegelsignal zu erzeugen, das für den Pegel des Pilotsignals charakteristisch ist. Dieses Pegelsignal wird in einer Vergleichsanordnung 8 mit einem Bezugspegel signal

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verglichen,und diese VergleichsanOrdnung 8 lieferT; ein Fehlersignal, das als Einsteilsignal E der Verstärkeranordnung 2 zugeführt "wird. Das Bezugspegel signal vird von einer Bezugssignalquelle 11 erzeugt.

Zum Erzeugen des genannten Pegelsignals ist die in Fig. 1 dargestellte Anordnung mit einem Modulator 12 versehen, dem das Ausgangssignal G^f der Verstärkeranordnung 2 zugeführt wird sowie ein Trägersignal mit der Frequenz 84 kHz. In dem Ausgangssignal dieses Modulators tritt nun das ursprüngliche Pilotsignal von 84,14O kHz als Signal von 14O Hz auf. Das Spektrum des Signals am Ausgang des Modulators 12 hat den in Fig. 2 auf schema.tische Weise dargestellten Verlauf und enthält auf diese Weise das genannte 14o Hz-Signal sowie mehrere Komponenten infolge der Signalisierungssignale, und zwar die Komponenten von O Hz, 10 Hz und Vielfache von 10 Hz. . Die Komponenten von 0 und 10Hz haben dabei den höchsten Pegel, während die Signalisierungskomponenten, die eine Frequenz haben, die höher ist als 50 Hz, einen praktisch zu vernachlässigenden Pegel haben. Von 300 Hz, siehe die schraffierte Zone, ist ein kontinuierliches Spektrum vorhanden, das durch die Gesprächssignale gebildet wird.

Das Ausgangssignal des Modulators 12 wird

einem Tiefpassfilter 13 mit einer G-renzfrequenz zwischen 14O und 300 Hz zugeführt.

An den Ausgang dieses Tiefpassfilters 13 ist nun ein Deltamodulator 14 angeschlossen, dem Abtastimpulse mit einer Abtastfrequenz F zugeführt werden.. Diese Abtastimpulse werden von einem Taktimpulsgenerator geliefert. Als Deltamodulator kann ein Nicht-Adaptiver-Deltamodulator verwendet werden, wobei die Abtastfrequenz

F z.B. 128 kHz betragen kann.
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Der Ausgang des Deltamodulators 14 ist mit einer Schaltungsanordnung 16 zum Umwandeln des deltamodulierten Signals in ein PCM-Signal verbunden, in dem rl:i η Kodcworl η mil ikir !''rpqncMiy: P /.? aiii" trotoii, woboi η eine ganze Zahl ist. 13ei Verwendung eines Nicht-Adaptiv-Deltamodulators 14 wird dieser Wandler 16 durch einen

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Speicher gebildet, der die Zahlen +1 und -1, die die Werte der Bits in dein Deltamodulatioussi gnal darstellen, speichert und dessen Inhalt mit einer Frequenz F /2 ausgelesen wird. Die vom Speicher gelieferten Kodeworte enthalten je η Bits. Wie in Fig. 1 auf schematische Weise dargestellt ist, wird der Speicher durch eine binäre Addieranordnung 17 gebildet, von der ein erster Eingang an den Ausgang des Deltamodulators 14 angeschlossen ist. Der Ausgang dieser Addieranordnung 17 ist über eine Verzögerungsschaltung und einen Schalter 19 mit dem zweiten Eingang der Addieranordnung verbunden. Die Verzögerungsschaltung 18 hat eine Verzögerungszeit T entsprechend 1/F .' Der Schalter 19 hat zwei Stellungen, die durch _t und r_ bezeichnet sind. Wenn dieser Schalter in der Stellung _t steht, ist der Ausgang der Verzögerungsanordnung 18 mit dem zweiten

Eingang der Addieranordnung 17 verbunden. Kurze Impulse mit der Frequenz F /Z , die vom Taktimpulsgenerator 15 geliefert werden, bringen zu geeigneten Zeitpunkten den Schalter 19 in die Stellung r_, um den Inhalt des Speichers auszulesen. Für eine primäre FDM-Gruppe kann n=5 gewählt werden, so dass die PCM-Kodeworte mit einer Frequenz von z.B. 4 kHz auftreten, wenn F gleich 128 kHz gewählt wird. Das PCM-Signal, das am Ausgang der Anordnung 16 erhalten wird, wird einem Digitalfilter 20 zugeführt, d._{as von} jedem bekannten Typ sein kann. Von diesem Filter 20 wird vorausgesetzt, dass es eine Bandpasskennlinie hat mit einer Bandbreite von etwa 20 Hz und mit einer Mittenfrequenz von etwa ΐ4θ Hz.

Am Ausgang des Digitalfilters 20 wird nun in digitaler Form das genannte 1 4θ Hz-Signal erhalten, das für das Pilotsignal charakteristisch ist. Weil dieses Pilotsignal ein sinusförmiges Signal mit fester Frequenz ist, kann der Pegel des Pilotsignals unmittelbar von den vom Filter 20 gelieferten Kodeworten abgeleitet werden. Der Ausgang des Filters 20 ist dazu mit dem Eingang eines Kreises 21 verbunden, in dem dieses digitale 14θ Hz-Signal verarbeitet wird. Das Ausgangssignal des Kreises 21 wird dem Eingang 9 der Vergleichsschaltung S zugeführt.

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Weil das vom Filier 20 gelieferte 14θ Hz-Signal sinusförmig ist, kann der Kreis 21 auf besonders einfache Weise ausgebildet werden, und zwar als Spitzenwertdetektor.

Der Spitzenwertdetektor kann beispielsweise auf die Art und Weise wie in Fig. 3 dargestellt, ausgebildet werden. Das digitale Eingangssignal dieses Detektors wird einem Zweiweggleichrichter 25 zugeführt. Jedes Kodewort, das vom Gleichrichter 2^> geliefert wird, wird einem Puffer-

jQ speicher 26 zugeführt, dessen Inhalt zu einem Speicher übertragen wird, und zwar über einen Schalter 28. Dieser Schalter wird von dem Aus gangs signal einer Vergleichsschaltung 29 gesteuert, die das Kodewort in dem Speicher mit dem Kodewort im Speicher 27 vergleicht. Der Inhalt

j5 des Speichers 27 wird periodisch auf Null rückgestellt, und zwar durch Impulse RAZ, die von einem Taktimpuls-• generator I5 geliefert werden und die mit einer Periode auftreten, die grosser ist als eine halbe Periode des i40 Hz-Signals. Wenn das Kodewort in dem Speicher 26 grosser ist als das in dem Speicher 27, wird der Schalter 28 geschlossen, und wenn das Kodewort im Speicher 26 kleiner oder gleich dem im Speicher 27 ist, wird der Schalter 28 geöffnet. Zu den Zeitpunkter, wo die Impulse RAZ auftreten, enthält folglich der Speicher 27 ein Kodewort, das den Spitzenwert des Pilotsignals darstellt. Diese Kodeworte, die den Spitzenwert darstellen, werden aus dem Speicher ausgelesen, und zwar mit Hilfe einer Abtastschaltung 30, die von Impulsen gesteuert wird, die ebenfalls vom Taktimpulsgenerator I5 geliefert werden und zu Zeitpunkten auftreten, die unmittelbar vor dem Auftritt der Impulse RAZ liegen.

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Claims

2.5.79 ^ PHF. 78-

"PATENTANSPRÜCHE:"

■ Ι.) Pegelregelanordnung zum Regeln des Pegels

eines Frequenz-Multiplex-Signals mittels eines Pilotsignals, die folgenden Elemente enthält:

- einen Verstärker mit durch ein Eins teilsignal einstellbarem Verstärkungsfaktor,

- ein Einstellsignal erzeugende Mittel, die mit dem Ausgang des genannten Verstärkers gekoppelt und mit den folgenden Elementen versehen sind:

= einen Frequenzwandler,

= einen Tiefpassfilter, dessen Eingang mit dem Ausgang des Frequenzvandlers gekoppelt ist,

= eine Kodiervorrichtung zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal, dessen Eingang an den Ausgang des Tiefpassfilters angeschlossen ist,

= ein digitales Filter, dessen Eingang an den Ausgang der Kodiervorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Ausgangssignals angeschlossen ist, das für das Pilotsignal charakteristisch ist,

= Mittel zum Koppeln des Ausganges des digitalen Filters mit dem Einsteileingang des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung mit den folgenden Elementen versehen ist.

- cinoni au i!i>ii Ausbau,¹;· des Tiefpaasril Lers angeschlossenen Deltamodi] tat or zürn Erzeugen eines Deltamodulationssignals,

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BAD ORIGINAL

2.5.79 '2 PHF.78-

der von Abtastimpulsen gesteuert wird, die mit

einer Abtastfrequenz F auftreten, - Mitteln zum Umwandeln des Deltamodulationssignals in ein permutiertes Signal (d.h. ein PCM oder DPCM Signal) dessen Kodeworte mit einer Frequenz F /z auftreten,

wobei η eine ganze Zahl darstellt. 2. Pegelregelanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Deltamodulator durch einen Nicht-Adaptiven-Deltamodulator gebildet wird und die Schaltungsanordnung zum Umwandeln des Deltamodulationssignals in das permutierte Signal durch einen Speicher gebildet wird, dessen Inhalt mit einer Geschwindigkeit F /Z ausgelesen wird.

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