DE2938776C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren für die Codierung digitaler Daten oder Wählkennzeichen, beispielsweise für die Übertragung über Anschluß- und/oder Verbindungsleitungen bei Telegrafie- und Datenübertragungssystemen und bei der Tastwahl in Vermittlungsanlagen, bei dem das jeweilige Zeichen durch eine vorbestimmte Zahl von Codeelementen dargestellt wird.

Bei den heute bekannten Telegrafieverfahren mit Start-Stop und Isochronschrittbildung, mit Einfach- und Doppelstromtastung muß mit einer Vielzahl von Verzerrungen, wie z. B. Schrittverzerrung, einseitige Verzerrung, unregelmäßige Verzerrung, Drehzahlverzerrung, charakteristische Verzerrung usw. gerechnet werden. Da bei diesem Verfahren ein Binärcode mit einer ununterbrochenen Schrittfolge vorliegt, werden die Schrittverzerrungen auch auf die folgenden Schritte weitergegeben. An die Endgeräte werden daher besonders scharfe Anforderungen gestellt, was sich insbesondere im Preis und in der Wartung niederschlägt. Diese Mängel konnten nur zu einem kleinen Teil bei elektronischen Fernschreibmaschinen beseitigt werden. Da die Einheitsschritte sehr kurz sind, führen bereits schon kurze Induktionsstöße zu Fehlern.

Weiterhin ist ein Wechselstromanschlußsystem mit Einkanalübertragungseinrichtungen mit Frequenzmultiplex bekannt, bei dem die binären Kennzustände durch Freqenzumtastung markiert werden. Durch die Einschwingvorgänge und Phaseneinsätze ist bereits schon eine Fehlerquelle vorprogrammiert.

Weiterhin sind Wechselstromtelegrafiesysteme bekannt, bei denen als Binärmodulation die Amplituden- und Frequenzmodulation benutzt werden. Durch die dabei verwendeten kurzen Schritte lassen sich Verzerrungen nicht vermeiden. Durch die kurzen Schritte wird auch die Bandbreite erhöht.

Bei einem Modem für Parallelübertragung werden zwei bzw. drei Frequenzgruppen mit je 4 Einzelfrequenzen für die Codierung benutzt. Zur Zeichenbildung wird von jeder Gruppe jeweils nur eine Frequenz verwendet. Der Höchstwert der Frequenzumtastgeschwindigkeit beträgt dabei 40 Baud. Durch die Vielzahl von Wechselströmen verschiedener Frequenzen ist ein sehr großer Aufwand erforderlich. Obwohl nur eine kleine Zahl von Zeichen codiert werden kann, sind die Codeelemente sehr kurz, und daher nimmt die Fehlimpulshäufigkeit sehr stark zu. Nach H. T. Flowers und D. A. Weir können je Betriebsstunde folgende Werte auftreten, die zwar bei Tonwahl festgestellt wurden, aber auch hier analog verwendet werden können:

1000 Hz:300 ms = 1 Störs., 200 ms = 10 Störs.,
100 ms = 100 Störs., 50 ms = 400 Störs.; 2000 Hz:300 ms = 0 Störs., 200 ms = 0 Störs.,
100 ms = 5 Störs., 50 ms = 50 Störs.

Wenn auch durch die gleichzeitige Codierung mit 2 Frequenzen vielfach Fehler erkannt werden, so ist dies betrieblich doch sehr nachteilig.

Weiterhin ist ein System zur Übertragung binärer Signale bekannt, bei dem zur Vermeidung von Leistungsverlusten nur der Beginn und das Ende des Stromkennzustandes übertragen wird. Bereits kurze Induktionsstöße können Fehlerquellen darstellen. Bei einer weiteren bekannten binären Codierung von Signalen wird der Kennzustand Strom mit halber Schrittlänge übertragen. Eine Fälschung der Signale durch eine induktive Beeinflussung ist hier besonders groß.

Beim binären Morse-Code wird durch die Kombination der beiden Wertigkeiten Punkt und Strich in Verbindung mit der Stelle eine Codierung vorgenommen. Dieser Code war insbesondere für die manuelle Tastung vorgesehen. Da eine Punktübertragung sehr störanfällig ist, konnte sich dieser Code bei der maschinellen Telegrafie nicht durchsetzen.

Weiterhin ist ein Dezimal-Binärcode bekannt, der aus 4 Stellen besteht und bei dem jedem großen Schritt eine bestimmte Wertigkeit in Verbindung mit der Stelle zugeordnet wird. Auch hier ist der Aufwand an Impulsen für die Codierung doch erheblich. Außerdem müssen die Binärschritte, kleine und große Impulse, solche Unterschiede aufweisen, daß durch Verzerrungen bei der Übertragung keine Verwechslungen entstehen können. Ein Codewort wird dadurch ziemlich groß.

Beim 10stelligen Zählcode werden die Codewörter durch die Zahl der aneinandergereihten Schritte bzw. Codeelemente gebildet. Die Schritte müssen dabei entsprechend groß gewählt werden, um eine sichere Übertragung und Auswertung zu gewährleisten. Ein Zählcode wird auch bei der mehrwertigen Nulldurchgangsdifferenzmodulation angewendet. Die Länge bzw. die Zahl der Schritte wird durch einen positiven und negativen Nulldurchgang, ähnlich wie bei der Doppelstromtastung bei der Telegrafie, festgelegt. Die Wechselsignale bestehen dabei z. B. aus Rechteck-Dreieck-, Trapez-Sinus-Formen. Für jeden Kennzustand ist z. B. ein Wechselstrom anderer Frequenz erforderlich, so daß die Zahl der Kennzustände doch Beschränkungen, wie allgemein bei dem Zählcode der Fall, unterworfen sind. Da immer nur eine Halbwelle für einen Kennzustand vorgesehen ist, muß die folgende Halbwelle phasengerecht angepaßt werden. Um die Dämpfungs- und Laufzeitverzerrungen der verschiedenen Frequenzen auszugleichen, sind doch erhebliche Mittel erforderlich.

Bei der Tastwahl, beispielsweise bei Fernsprechsystemen, wurde außer dem Erd-Dioden-Verfahren insbesondere das Mehrfrequenzverfahren MFV verwendet. Das Erd-Dioden-Verfahren ist sehr aufwendig und hat sich infolgedessen in öffentlichen Anlagen nicht durchsetzen können. Wenn auch das MFV-Verfahren eine sichere Übertragung zuläßt, so ist dieses doch sehr aufwendig. Mit 8 Frequenzen können nur 16 Codierungen erfolgen.

Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekannt, insbesondere für Selbstanschlußanlagen für Fernsprechen, bei denen der jeweilige Wert der einzelnen Wählziffern durch das Verhältnis von zwei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen bestimmt wird. Das eine Intervall ist dabei konstant und ist Bezugsgröße für ein Codeelement bzw. Schritt. Das andere Intervall codiert die zu übertragende Wählziffer analog dem Zählcode, also durch die Zahl der Codeelemente bzw. Schritte. Durch die Markierung des Beginns und des Endes des die Wählziffern kennzeichnenden Intervalls wird die Länge des Zählcodes noch vergrößert. In Selbstwählanlagen wird das Ende immer durch eine Zeitbedingung festgelegt, so daß bei Impulswahl kein besonderes Kriterium erforderlich ist. Eine Bezugsgröße zu übertragen ist insofern sehr ungünstig, weil die Verzerrungen insbesondere bei der Ein- und Abschaltung des jeweiligen Impulses zustande kommen, so daß bei einer Vielzahl von Codeelementen die Verzerrungen des Bezugsintervalls sich addieren. Für Tastwahl ist diese Schaltung nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun ein Codierverfahren anzugeben, mit dem eine sichere Informationsübertragung gewährleistet ist, außerdem soll damit eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit erreicht werden. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der in diesem verwendete Begriff "mehrstellig" ist auf Codewörter bzw. Codekombinationen oder Kennabschnitte bezogen, die aus einem, zwei oder mehreren Codeelementen bestehen.

Bei einem Vergleich mit dem ED 1000-System der Deutschen Bundespost, bei dem die Übertragung mit einer binären Frequenzmodulation erfolgt, treten die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders hervor. Bei 20-m-Wechselstromimpulsen kommen durch die Einschwingzeit und durch den Phaseneinsatz immer Verzerrungen vor. Bei der vorliegenden Erfindung sind hingegen die Impulse, die Kennabschnitte, so lang, daß weder die Einschwingzeit noch der Phaseneinsatz ins Gewicht fällt.

Nachstehend wird nun die Erfindung im einzelnen erläutert.

Im Lehrbuch von Bergmann, 1973, der Fernmeldetechnik sind auf den Seiten 370/371 verschiedene Codeformen und Modulationsarten dargestellt. Jeder Code ist dabei auf die Zahl von Impulsen aufgebaut, wobei aber der Binärschritt 0 und 1 öfters unmittelbar hintereinander vorkommen kann, so daß die zu übertragenden Impulse und Pausen verschieden groß sein können. Bei der vorliegenden Erfindung werden über die Leitung ein, zwei oder mehrere Impulse übertragen, die Länge des jeweiligen Impulses entspricht dann einer bestimmten Zahl von Impulsen, bei zwei oder mehreren über die Leitung zu übertragenden Impulsen ist dann die Kombination der in den jeweiligen Kennabschnitten enthaltenen Impulsen der Code für das jeweilige Kennzeichen. Die Markierung der Länge bei der Übertragung über Leitungen kann z. B. durch eine Schleifenunterbrechung, durch Änderung der Stromrichtung, durch Änderung des Schleifenwiderstandes, durch Induktionsstöße, durch Wechselströme einer oder mehrerer Frequenzen im Tonfrequenzbereich oder darüber, durch Amplituden- oder Phasenmarkierung oder durch die Kombination der aufgeführten Markierungen erfolgen. Eine Übertragung kann entweder hintereinander oder wenn möglich auch parallel erfolgen. Auf der Sende- und Empfangsseite sind dabei Zeitmeßeinrichtungen angeordnet, wie Zählglieder, mechanische oder elektromechanische Zeitglieder vorgesehen. Es können auch andere Zeitglieder wie z. B. Zeitkonstantenglieder großer Genauigkeit vorgesehen werden. Die Markierung selbst kann durch Serienschaltung von Impulsgruppen, was vorteilhaft bei Verwendung von Gleichstromkreisen (Fig. 7) ist, oder durch Parallelschaltung der Impulsgruppen erfolgen (Fig. 8). Beim Anschlußsystem ED 1000 der DBP für Fernschreiben werden die Fernschreibkennzeichen nach dem internationalen Telegrafenalphabet Nr. 2 durch Frequenzumtastung markiert. Allein durch eine solche Umtastung ist die Gefahr einer Verzerrung sehr groß, abgesehen davon, daß darunter die Übertragungsgeschwindigkeit leidet. Beim Parallelmodem D 20P der DBP (siehe Lehrbuch der Fernmeldetechnik 1973, Seite 356/357) wird die Übertragungsgeschwindigkeit durch eine solche Umtastung sehr begrenzt.

Die Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung läßt sich natürlich auch vorteilhaft für die Tastwahl in Fernsprechselbstwählsystemen einsetzen.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand von Prinzipschaltungen im einzelnen erläutert. In Fig. 1 ist eine Schaltung in Unterbrechungstastung dargestellt, und zwar für eine Fernschreibanschlußleitung. Die Betriebsbereitschaft wird durch elektronische spannungsabhängige Schaltmittel festgestellt, die nicht eingezeichnet sind. Der Sender S ist eine Fernschreibmaschine und der Empfänger E die Vermittlungsstelle. Die Zeichen werden durch zwei Gruppen mit je 2 bis zu 8 Impulsen markiert. Auf die Anschlußleitung AS 1 werden aber nur 2 Impulse gegeben, wie in Fig. 7 mit L 1 und L 2 bezeichnet. Der jeweilige Tastendruck der Fernschreibmaschine wird in dieser in eine entsprechende Zahl von Impulsen in jeder der beiden Gruppen umgesetzt. Gesendet wird dann, wie aus der Fig. 7 hervorgeht, zwei Impulse mit der Länge der Summe der jeweiligen Impulse (Kennabschnitte). Wird ein Zeichen in der 1. Gruppe mit 2 Impulsen und in der 2. Gruppe mit 4 Impulsen markiert, so hat der 1. über die Leitung zu sendende Impuls die Länge L 1 und der 2. über die Leitung zu sendende Impuls die Länge L 2. In der Empfangsstelle E, also in der Vermittlungsstelle, werden die beiden Impulse L 1, L 2 durch das Relais JE aufgenommen. Beim Beginn des 1. Impulses wird in der Vermittlungsstelle (mit dem Anzug des Relais JE) sofort die Auswerteeinrichtung in Betrieb gesetzt und eine Umsetzung in Impulsgruppen entsprechend Fig. 7 oder aber auch direkt in einen anderen Code vorgenommen. Will man in der Gleichstromanschlußleitung keine Induktivität, so wird an Stelle des Relais JE ein Opto-Koppler, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen. Soll auch der mechanische Kontakt durch einen elektronischen ersetzt werden, so kann keine Thyristorschaltung im Gleichstrombetrieb verwendet werden, die mit einem Haupt- und einem Löschthyristor ausgestattet ist. In der Fig. 2 ist der Kontakt durch eine Thyristorschaltung Th und das Relais durch den Optokoppler OK ersetzt. In Fig. 3 ist die Anordnung der Fig. 1 auf jeweils eine Ader der Anschlußleitung übertragen, so daß über die Doppelader Duplexbetrieb möglich ist. Gemäß Fig. 4 wird an Stelle der Gleichstrommarkierung eine tonfrequente Impulsgabe vorgesehen. Es ist Duplexverkehr vorgesehen. Die Impulsgruppen werden mit der gleichen Frequenz hintereinander gesendet, also z. B. bei einer Markierung entsprechend Fig. 7 zuerst ein Impuls mit der Länge L 1/4500 Hz und in der Folge der 2. Impuls mit der Länge L 2/4500 Hz. fs ist das Sende- nd fE das Empfangsfilter. Dasselbe Kennzeichen in der Gegenrichtung ist dann z. B. L 1/3000 Hz und L 2/3000 Hz. Es wird also nicht nur ein Beginn- und ein Endimpuls gegeben, sondern ein geschlossener Impuls, dessen Anschaltung den Beginn und Abschaltung das Ende markiert. Die Anordnung der Fig. 6 ist für Parallelimpulsgabe vorgesehen, und zwar entsprechend Fig. 8. fs und fE sind wieder die Sende- und Empfangsfilter. Wird ein Zeichen entsprechend der Fig. 8 von A nach B übertragen, so wird zeitlich entsprechend der Länge L 5 die Frequenz 2250 Hz und entsprechend der Länge L 6 die Frequenz 3150 Hz gleichzeitig übertragen. In der Gegenrichtung erfolgt dies mit den Tonfrequenzwechselströmen 4500 Hz und 5100 Hz. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist zwischen den Kennabschnitten eines Zeichens eine auswertbare Pause GP vorgesehen. Auch zwischen den übertragenen Zeichen 1 Z ist eine Zeichenpause ZP eingefügt, die bei der Auswertung vorhanden sein muß. Das zweite Zeichen ist in Fig. 7 mit 4 und 6 Impulsen markiert, so daß die zu übertragenden Impulse (Kennabschnitte) eine Länge von L 3 und L 4 aufweisen. Die zu übertragenden Impulse haben eine Vorgabe V, damit bei Markierung eines Zeichens mit nur 1 Impuls dieser genügend lang ist und nicht mit einem Störimpuls verwechselt werden kann. In Fig. 9 ist nun eine Anordnung für Simplexbetrieb entsprechend der Fig. 1 dargestellt, in der eine Störungssignalisierung vorgesehen ist. Belegt die Fernschreibmaschine mit is-Impuls die Vermittlungsstelle und ist keine Verbindung frei, so wird in der Folge mit 1 u die minus-Spannung abgeschaltet und mit 2 u eine plus-Spannung angeschaltet. In der Fernschreibmaschine kommt dann das Relais JF über den Gleichrichter und signalisiert diesen Betriebsfall. Mit JF können natürlich auch andere Betriebsfälle wie sie z. B. im Lehrbuch der Fernmeldetechnik von Bergmann aus Seite 543 aufgeführt sind, signalisiert werden, z. B. auf derselben Basis wie bei der Kennzeichenübertragung. Im Prinzip ist die Schaltung der Fig. 9 auch für Halbduplexbetrieb einsetzbar. In den Fig. 10 und Fig. 11 sind Prinzipschaltungen für Fernsprechsysteme dargestellt, die auf derselben Basis Tastwahl ermöglichen. Mit S ist der Fernsprechapparat und mit E die Speisung des Teilnehmers und Wahlkriterienaufnahme in der Vermittlungsstelle bezeichnet. In bekannter Weise wird beim Abheben des Handapparates der Hakenumschalter HU umgelegt, die Teilnehmerschleife geschlossen und zum AS/I.GW z. B. durchgeschaltet. Der Fernsprechteilnehmer erhält über den Übertrager Ü das Wählzeichen. Über 1 um und 2 um sind Gleichstromwiderstände angeschaltet. An Wi 1 liegt über den Kontakt 3p einmal über den Optokoppler OK 1 Minus-Potential und einmal über OK 2 Plus-Potential. Drückt der Teilnehmer nun eine Wähltaste, so wird mit 4u kurzzeitig die Teilnehmerschleife unterbrochen und, wie insbesondere bei Nebenstellenanlagen bekannt, in der Vermittlungsstelle in dem spannungsabhängigen Glied SM ausgewertet. Nun wird geprüft, ob OK 1 wirksam wurde, falls dies nicht der Fall ist, wird mit 3p auf den Optokoppler OK 2 umgeschaltet. Mit den Optokopplern wird also festgestellt, welche Stromrichtung durch die jeweilige Taste in Verbindung mit einem Gleichrichter GL 1 oder GL 2 markiert wurde. Bei 16 Wahlkriterien wird durch die Stromrichtung bereits zwischen zwei 8er Gruppen unterschieden, es müssen dann also nur mehr 8 Wahlkriterien markiert werden. Dies kann entweder durch 8 Impulse erfolgen, die mit einem Kennzeichen L bestimmter Länge (Fig. 7) markiert werden, indem nach Auswertung der Stromrichtung mit 5 is eine einmalige Schleifenunterbrechung der Länge eines, zweier, . . . oder von 8 Impulsen vorgenommen wird, oder aber indem entsprechend dem Prinzip der Fig. 7 zweimal eine Schleifenunterbrechung vorgenommen wird. Im letzteren Fall erfolgt die Markierung durch zwei mal 3 Impulse (9 Möglichkeiten). Im Fernsprechapparat und in der Vermittlungsstelle VSt sind dann Impulsgeneratoren, mit denen einmal mit Hilfe von Zeit- bzw. Zählgliedern die Länge der Kennzeichen markiert bzw. ausgewertet werden. Im Fernsprechapparat wird mit Tastenkontakten T 1-T 8 die eine und mit den Tastenkontakten T 9-T 16 die andere Stromrichtung markiert. Sp ist die Sprechschaltung und W der Anrufwecker. Meldet sich der gerufene Teilnehmer, so wird mit dem Melde- bzw. Beginnzeichen mit 1 um und 2 um eine Umstellung auf die Speisung vorgenommen. Ist Dr als Relais ausgebildet, so kann die Schleifenüberwachung durch dieses vorgenommen werden.

In Fig. 11 werden im Fernsprechapparat die Wahlkriterien durch zwei aufeinanderfolgende Impulse L (Fig. 7) vorbestimmter Länge, die jeweils die Länge von einem bis 4 Impulse aufweisen, markiert. Man kann also damit 4 mal 4 Kriterien, also 16 Wahlkriterien markieren. Das Prinzip hierfür ist in Fig. 7 dargestellt. Bei jedem Tastendruck schaltet 2 u die Sprechschaltung Sp ab und legt auf eine Schleife über 1 is um. In der Vermittlungsstelle E ist ein Speiserelais A in die Schleife gelegt. Die Schleifenunterbrechung durch 2 u wird im spannungsabhängigen Glied SM ausgewertet und die Kriterienauswerteeinrichtung, wie Impulsgenerator, angelassen. Auch im Sprechapparat wird mit einem u-Kontakt ein Impulsgenerator angelassen. In der Folge wird dann zweimal mit 1 is die Schleife entsprechend der Impulszahl des jeweiligen Zeichens unterbrochen. Die Impulslänge kann man z. B. folgendermaßen festlegen:
1 Impuls = 15 ms, 2 Impulse = 20 ms, 3 Impulse = 25 ms, 4 Impulse = 30 ms, Pause (in Fig. 7, GP) 10 ms, dann folgt der 2. L-Impuls (Fig. 7, L). Ist z. B. die Ziffer 7 mit 2 Impulsen und 4 Impulsen markiert, so ist die 1. L-Impulslänge 20 ms, die Pause immer 10 ms und die 2. L-Impulslänge 30 ms.

Da Kupfer, also auch die Anschlußleitungen, immer teurer wird, wird man die Anschlußleitungen für Fernsprechen mehrfach für das Fernschreiben ausnutzen. In der bisherigen Praxis werden für eine Anschlußleitung 20, 30 km und noch mehr vorgesehen. Ohne Zweifel ist es am einfachsten die Fernsprechortsvermittlungsstelle mit der Endvermittlungsstelle zusammenzufassen. Hierfür steht ja das Frequenzband über 3,4 kHz zur Verfügung. Durch Filter wie in Fig. 5 dargestellt, kann dann eine Trennung zwischen dem Fernsprech- und Telegrafiekanal erfolgen.

Claims (1)

1. Verfahren für die Codierung digitaler Daten oder Wählkennzeichen, beispielsweise für die Übertragung über Anschluß- und/oder Verbindungsleitungen bei Telegrafie- und Datenübertragungssystemen und bei Tastwahl in Vermittlungsanlagen, bei dem das jeweilige Zeichen durch eine vorbestimmte Zahl von Codeelementen dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zeichen eine vorbestimmte Codekombination (Codewort) aus zwei (Fig. 7, L 1, L 2, Fig. 8, L 5, L 6) oder mehreren ein-, zwei- (Fig. 7, L 1 = 2stellig) oder mehrstelligen (Fig. 7, L 3 = 4stellig, Fig. 8, L 6 = 4stellig, Fig. 7, L 4 = 6stellig) Kennabschnitten, seriell und/ oder parallel angeordnet, zugeordnet wird, wobei das Zeichen aus der Zahl der Codeelemente der Kernabschnitte (z. B. Fig. 8, L 5=2, L 6=4) in Verbindung mit der zeitlichen Fig. 7, L 3=4, L 4= 6, ist nicht codeidentisch mit L 3=6, L 4=4) oder/und örtlichen Lage der Kennabschnitte (Fig. 8, L 5=2, L 6=4 ist nicht identisch mit L 5=4, L 6=2) gebildet wird.