DE3015744C2

DE3015744C2 - Verfahren zur Rahmensynchronisation in einem digitalen Zeitmultiplex-Übertragungssystem und Anordnung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE3015744C2
Application number: DE3015744A
Authority: DE
Inventors: Jacobus Hilversum Hoogeveen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1985-02-14
Also published as: CA1157975A; SE8003027L; JPS55145450A; AU530656B2; ES490849A0; IT8021605A0; GB2048617B; AU5771080A; NL7903284A; JPS6359294B2; BE882970A; SE443692B; GB2048617A; US4347606A; FR2455404A1; CH650628A5; IT1141315B; DE3015744A1; FR2455404B1; ES8101345A1

Description

2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens zur Rahmensynchronisation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Vergleichsanordnung und eine erster Speicheranordnung zum Speichern der Bits des Synchronisationsmusters enthält, daß die Vergleichsanordnung mit einem ersten Eingang zum Zuführen eines digitalen Eingangssignals und mit einem zweiten Eingang versehen ist, die ati einen Ausgang der ersten Speicheranordnung angeschlossen ist, daß die Anordnung weiterhin einen Zeitschlitzzähler und eine adressierbare zweite Speicheranordnung mit einer Kapazität von mindestens /Vx²log M Bits enthält und der Zeitschlitzzähler mit einem Eingang mit dem ersten Eingang und mit einem Ausgang mit einem ersten Eingang der zweiten Speicheranordnung verbunden ist, wobei eine Zählerstellung des Zeitschlitzzählers eine Adresse der zweiten Speicheranordnung angibt, und daß ein Ausgang der zweiten Speicheranordnung mit einem Eingang der ersten Speicheranordnung und mit dem Ausgang der Vergleichsanordnung verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bitzähler enthält, der mit einem ersten und einem zweiten Eingang sowie einem Ausgang versehen ist, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang der Vergleichsanordnung verbunden ist, der zweite Eingang an den Ausgang der adressierbaren zweiten Speicheranordnung angeschlossen ist und der Ausgang an den zweiten Eingang der adressierbaren zweiten Speicheranordnung angeschlossen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Rahmenzähler enthält, der mit einem Eingang versehen ist, der an einen zweiten Ausgang des Zeitschlitzzählers angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rahmensynchronisation eines digitalen Übertragungssystems mit Zeitmultiplex, wobei ein Rahmen eine Reihe von N aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen enthält und in mindestens einem Schlitz mindestens ein Synchronisationsbit vorhanden ist und M Rahmen ein ganzes Synchronisationsmuster enthalten, sowie auf eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine Anordnung zum Durchführen desselben wird u. a. in »bit-interleaved T (time) D (division) M (multiplex)«-Übertragungssystemen angewandt. Bei derartigen Systemen werden Daten in Rahmen übertragen. Ein Rahmen enthält eine Anzahl Zeitschlitze N, die je eine Anzahl Bits enthalten. Rahmen und Zeitschlitze werden seriell übertragen. Einer der Zeitschlitze wird dazu benutzt, darin ein Synchronisationsmuster zu übertragen. Oft ist die Länge des Zeitschlitzes, der dazu benutzt wird, ein Bit. Empfangsseitig muß jeder Zeitschlitz erkannt werden, um beispielsweise eine Demultiplexanordnung zu synchronisieren bzw. die vorhandene Synchronisation zu überwachen. Beim Suchen nach einem Synchronisationsmuster von M Bit in Rahmen, die aus N Zeitschlitzen aufgebaut sind, wird meistens ein Schieberegister verwendet mit einer Kapazität von N χ Μ Bits.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache Weise Rahmensynchronisation herbeiführt. Das Verfahren weist dazu das Kennzeichen auf, daß das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt:

erster Schritt, das Vergleichen jedes Bits der Reihe von N aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen mit dem (y+1)-ten Bit des Synchronisationsmusters, wobei j der unmittelbar vorhergehenden aufeinanderfolgenden Anzahl Male, daß an dieser Bitstelle Übereinstimmung ermittelt war, entspricht;

zweiter Schritt, das Ermitteln je Bitstelle einer etwaigen Übereinstimmung;

dritter Schritt, das Aufzeichnen je Bitstelle, daß aufeinanderfolgende Übereinstimmung ermittelt worden ist;

vierter Schritt, das Detektieren der Anzahl M aufeinanderfolgender Male, daß an nur einer Bitstelle Übereinstimmung ermittelt wurde;

fünfter Schritt, das Anmerken des Bits in der in dem vorhergehenden Schritt ermittelten Bitslclle als Synchronisationsbit.

Die Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, die insbesondere bei langen Synchronisationsmustern zu einer wesentlichen Einsparung von Speicherkapazität führt.

Die erfindungsgemäße Anordnung w?ist dazu das Kennzeichen auf, daß sie eine Vergleichsanordnung und eine erste Speicheranordnung zum Speichern der Bits des Synchronisationsmusters enthält daß die Vergleichsanordnung mit einem ersten Eingang zum Zuführen eines digitalen Eingangssignals und mit einem zweiten Eingang versehen ist, die an einen Ausgang der ersten Speicheranordnung angeschlossen ist, daß die Anordnung weiterhin einen Zeitschlitzzähler und eine adressierbare zweite Speicheranordnung mit einer Kapazität von mindestens yVx²log M bit enthält und der Zeitschlitzzähler mit einem Eingang mit dem ersten Eingang und mit einem Ausgang mit einem ersten Eingang der zweiten Speicheranordnung verbunden ist, wobei eine Zählerstellung des Zeitschlitzzählers eine Adresse der zweiten Speicheranordnung angibt, und daß ein Ausgang der zweiten Speicheranordnung mit einem Eingang der ersten Speicheranordnung und mit dem Ausgang der Vergleichsanordnung verbunden ist

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist daß zum Synchronisieren eines Systems mit einem Synchronisationsmuster von M Bits in Rahmen, die aus N Zeitschlitzen bestehen, nur ein Speicher zur Größe von /VxGANZ [²IOgM] Bits erforderlich ist (GANZplog N] m die ganze Zahl größer oder gleich [²IOgAi].) Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand einiger Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Rahmenaufbaus eines Übertragungssystems;

F i g. 2 ein Flußdiagramm einer Ausfübrungsform des Verfahrens nach der Erfindung;

F i g. 3 ein Beispiel eines Rahmensynchronzyklus nach der Erfindung; F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In F i g. 1 ist auf schematische Weise dargestellt, wie eine Reihe von M aufeinanderfolgenden Rahmen eines digitalen TDM-Übertragungssystems eingeteilt ist. Die Rahmen 1, 2 usw. enthalten je beispielsweise N Zeitschlitze, und jeder Zeitschlitz bietet mindestens einem Bit Platz. Einer der Zeitschlitze dient als Synchronisationsschlitz. Aufeinanderfolgende, an derselben relativen Stelle in einem Rahmen auftretende Zeitschlitze bilden einen Datenkanal. Es passiert oft daß der Zeitschlitz, der für Synchronisationszwecke bestimmt wird, nur ein Bit enthalten kann, auch wenn die anderen Schlitze mehrere Bits (beispielsweise ein 8-Bit-PCM-Wort) enthalten. In F i g. 1 ist als Beispiel der Synchronisationsschlitz s an der Stelle N in dem Rahmen vorhanden, und in der weiteren Beschreibung wird davon ausgegangen, daß in jedem Schlitz ein Bit vorhanden ist und daß daher eine Reihe von M Rahmen nur ein Synchronisationsmuster, das aus M Bits besteht, enthält.

Empfangsseitig soll jeder Zeitschlitz in einem Rahmen erkannt werden. Um diese Erkennung zu bewirken, wurde bereits vorgeschlagen, die empfangenen Daten einem Schieberegister mit einer Länge von Nxm Bits zuzuführen, das mit M Abgriffen in einem Abstand von je N Bits voneinander versehen ist. Diese Abgriffe werden einer Koinzidenzschaltungsanordnung zugeführt, der ebenfalls das Synchronisationsmuster zugeführt wird. Nachdem im Schieberegister die Datenbits um eine Stelle weitergeschoben sind, werden die dann an der Stelle der M Abgriffe vorhandenen M Datenbits mit den M Bits des Synchronisationsmusters verglichen. Bei Koinzidenz ist die Synchronisation erreicht und wird beispielsweise die Demultiplexanordnung in die dem Synchronisationskanal entsprechende Lage gebracht. Diese Methode weist den Nachteil auf, daß relativ viel Speicherkapazität notwendig ist.

Beim Verfahren zur Rahmensynchronisation eines digitalen Übertragungssystems mit Zeitmultiplex wird davon ausgegangen, daß das erste empfangene Datenbit das erste Synchronisationsbit ist. Wenn diese Voraussetzung richtig ist, wird in dem nachfolgenden Rahmen das zweite Synchronisationsbit erwartet usw. Wenn das empfangene Bit nicht dem erwarteten Synchronisationsbit entspricht, ist das bisher empfangene Muster offenbar kein Synchronisationsmuster. In diesem Fall wird eine neue Suchaktion gestartet. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß es nicht notwendig ist (teilweise), empfangene Synchronisationsmuster zu speichern, sondern daß es ausreicht, die Rangordnung desjenigen Synchronisationsbits, das in dem betreffenden Schlitz erwartet wird, zu speichern.

Eine Ausführungsform des Verfahrens zur Rastersynchronisation ist in dem Flußdiagrammen für Rahmensynchronisation in F i g. 2 dargestellt.

Zu den Beschriftungen der geometrischen Figuren, die die Funktionen und die Zustände des Verfahrens zur Rahmensynchronisation in zeitlicher Folge erläutern, gehören die nachfolgenden erläuternden Texte. Es sei bemerkt, daß eine derartige Zeitfolge von Funktionen und zugehörenden Zuständen des Verfahrens zur Rahmensynchronisation in universellen sequentiellen programmierbaren Logikschaltungen verwirklicht werden kann, wie in handelsüblichen Mikroprozessoren mit zugeordneten Speichern und Peripherie-Geräten.

Beschriftung

Umschreibung

-1- STRT

-5- DT- SZVC=O?

-5a- S77?:=0

-6- STR:=STR+\

-7- STR-Ml

-9- STP

Start

Die Zeitschlitze eines Rahmens werden numeriert;

Die Nummer /, die der augenblickliche Zeitschlitz aufweist (/ =1, 2, 3 N)

erhält am Anfang einen Wert 0; die Rahmen werden ebenfalls numeriert; die

Nummer K, die der augenblickliche Rahmen aufweist {K = 1, 2, 3 M) erhält

am Anfang einen Wert 0.

Die Zeitschlitznummer wird um 1 erhöht.

Die Zeitschlitznummer wird auf den Wert η getestet; wenn die Zeitschlitznummer den Wert N aufweist, dann:

Die Rahmennummer K wird um eins erhöht. Wenn die Zeitschlitznummer den Wert N nicht aufweist, aber wenn dies wohl der Fall ist nach der Erhöhung der Rahmennummer, wird auf den folgenden Schritt übergegangen.

Das in dem betreffenden Zeitschlitz empfangene Datenbit wird mit einem Bit -SNC- des Synchronisationsmusters verglichen. Die Rangordnung j des Bits des Synchronisationswortes (S_n, Su S₂, ..-, Sj, .... Sm-\) entspricht der Anzahl Male, die in aufeinanderfolgenden Rahmen unmittelbar vor dem betreffenden Rahmen in dem betreffenden Zeitschlitz zwischen dem Datenbit und dem Synchronisationsbit Übereinstimmung festgestellt wurde.

Gibt es in dem betreffenden Zeitschlitz keine Übereinstimmung, so wird die genannte Anzahl Male, die in aufeinanderfolgenden unmittelbar vor und in dem betreffenden Raster Übereinstimmung war, also auf Nuil gebracht. Daraufhin werden-3— und / durchgeführt. Gibt es in dem betreffenden Zeitschlitz dagegen Übereinstimmung, so wird mit dem Punkt —6— weitergefahren.

Die genannte Anzahl Male, die in aufeinanderfolgenden Rahmen unmittelbar vor und in dem betreffenden Rahmen Übereinstimmung war, wird um Eins erhöht.

Die genannte Anzahl (STR) wird auf den Wert M getestet. Hat STR einen Wert

ungleich M(kleiner als M), so werden -3- u. f. durchgeführt. Hat STR dagegen

den Wert M, so ist in dem betreffenden Zeitschlitz das M-te Synchronisationsbit

festgestellt.

Der Nummer des betreffenden Zeitschlitzes und des betreffenden Rahmens wird

der Wert N zugeordnet.

Stop.

Das Verfahren wird an Hand eines Beispiels einer Rahmensynchronisation, das in F i g. 3 dargestellt ist, näher erläutert. In F i g. 3a ist der Aufbau eines digitalen Signals dargestellt, das aus einer Anzahl aufeinanderfolgenden Rahmen besteht, die je vier Zeitschlitze enthalten. Ein Zeitschlitz jedes Rahmens enthält ein Synchronisationsbit. Das Synchronisationsmuster besteht aus vier Bits, und zwar S_n, S₁, S₂ und Sj. In F i g. 3b sind eine Anzahl Rahmen (1, Il... VII) des empfangenen Datensignals dargestellt, denen Synchronisation mit dem in Fi g. 3a dargestellten einwandfreien Signal fehlt Zeile A zeigt die Anzahl Male, die es in den dem betreffenden Rahmen unmittelbar vorhergehenden Rahmen in dem betreffenden Zeitschlitz Übereinstimmung zwischen dem Datenbit und dem Synchronisatiop.sbit gegeben hat. Im Rahmen I ist die Ausgangssituation dargestellt, und zwar in allen Schlitzen Omal Übereinstimmung. Zeile B zeigt das Synchronisationsbit mit einer Rangordnung, die durch die genannte Anzahl Male Übereinstimmung bestimmt ist Im Rahmen I ist die Ausgangssituation (mit S₀ in jedem Schlitz) dargestellt Zeile Czeigt daß das betreffende Synchronisationsbit mit dem augenblicklichen Datenbit verglichen wird In Zeile D ist das Resulat dieses Vergleiches in numerischer Form dargestellt. Dabei bedeutet eine Null keine Übereinstimmung und eine 1 Übereinstimmung. Die Wahl einer etwaigen Übereinstimmung ist für diejenigen Zeitschlitze (aus Fig. 3b) beliebig, die nicht mit einem Synchronisationsbit in dem Synchronisationsmuster nach F i g. 3a übereinstimmen. Für diejenigen Zeitschlitze (aus F i g. 3b), die mit den Synchronisationsbits in F i g. 3a »zusammenfallen«, folgt die Entscheidung aus dem dargestellten Vergleich. So wird in dem dargestellten Beispiel bei C₂ im Rahmen I ein Vergleich von S₀ mit Si durchgeführt, der daher eine Null ergibt Im Rahmen II wird in jedem Zeitschlitz wieder der Vergleich zwischen dem augenblicklichen Datenbit und dem selektierten Synchronisationsbit durchgeführt In dem ersten und in dem zweiten Schlitz gibt es keine Übereinstimmung, daher Co=Q =0; in dem dritten Schlitz gibt es Übereinstimmung (C₂= 1); aber in dem entsprechenden Schlitz im Rahmen I gab es keine Übereinstimmung, wodurch die Ausgangssituation für den nachfolgenden Rahmen (dargestellt in Zeile A, Rahmen III) wird: einmal Übereinstimmung. In dem vierten Schlitz des Rahmens 11 ist ebenso wie in dem dritten, Übereinstimmung. In dem entsprechenden vorhergehenden Schlitz (Schlitz 4, Rahmen I) gab es jedoch auch Übereinstimmung. Daher wird die Ausgangssituation für den folgenden Rahmen (dargestellt in Zeile A, Rahmen HI): zweimal Übereinstimmung. Daraufhin werden die Bits aus dem Rahmen III verglichen usw. Aus dem dargestellten Beispiel geht hervor, daß in den Rahmen IV, V, Vl und VII aufeinanderfolgend Übereinstimmung in dem Zeitschlitz C₂ auftritt Daher wird in dem vierten aufeinanderfolgenden Rahmen

(Rahmen VIl) der Zeitschlitz Ci als derjenige Schlitz bezeichnet, in dem sich das Synchronisationsbit befindet.

In Fig.4 ist eine Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemüßen Verfahrens dargestellt. Die einem Eingang 1 zugeführten Daten werden einem ersten Eingang 2-1 einer Vergleichsanordnung 2 zugeführt, mit der diese Daten bitweise mit einem Synchronisationsbit verglichen werden, das durch eine erste Speicheranordnung

3 einem zweiten Eingang 2-2 der Vergleichsanordnung 2 zugeführt wird. Die erste Speicheranordnung 3 enthält die M Bits (M>2) eines Synchronisationsmusters. Die Rangordnung des Synchronisationsbits, das der Vergleichsanordnung 2 zugeführt wird, ist bestimmt durch eine Anzahl, die in einer zweiten Speicheranordnung 4 gespeichert ist. Diese Zahl wird auf die folgende Weise adressiert und ermittelt. Der Eingang 1 ist ebenfalls mit einer Zeitabmeßanordnung 5 verbunden. Die Zeitabmeßanordnung 5 extrahiert Taktimpulsinformation aus dem empfangenen Datensignal. Beim Übergang zu dem nachfolgenden Zeitschlitz wird von der Zeitabmeßanordnung 5 einem Eingang 6-1 eines Zeitschlitzzählers 6 ein Zählimpuls zugeführt. Die Zählerstellung des Zeitschlitzzählers 6 erkennt den nachfolgenden Zeitschlitz, der durch die Vergleichsanordnung 2 verarbeitet wird. Die Zählerstellung des Zeitschlitzzählers 6 adressiert weiterhin die nachfolgende Speicherstelle in der zweiten Speicheranordnung 4. Dazu ist ein Ausgang des Zeitschlitzzählers 6 mit einem Eingang 4-1 der zweiten Speicheranordnung 4 verbunden. Wenn ein Rahmen aus N Zeitschlitzen besteht, kann der Zeitschlitzzähler 6 beispielsweise ein Modulo-N Zähler sein und hat die adressierbare zweite Speicheranordnung 4 mindestens eine Kapazität von N Speicherstellen. Die N Speicherstellen bieten Platz zum Speichern von N Worten, wobei ein derartiges Wort angibt, welche Rangordnung das von der ersten Speicheranordnung 3 der Vergleichsanordnung 2 zuzuführende Synchronisationsbit haben muß. Dazu ist ein Ausgang der zweiten Speicheranordnung 4 mit einem Eingang der ersten Speicheranordnung 3 verbunden. Der Ausgang der zweiten Speicheranordnung 4 ist weiterhin mit einem zweiten Eingang 7-2 eines Bitzählers 7 verbunden. Das von der zweiten Speicheranordnung

4 herrührende Wort wird von dem Bitzähler 7 übernommen. Ein erster Eingang 7-1 des Bitzählers 7 ist mit einem Ausgang der Vergleichsanordnung 2 verbunden, um beim Ermitteln einer Übereinstimmung die Zählerstellung des Bitzählers 7 um Eins zu erhöhen. Der Ausgang der Vergleichsanordnung 2 ist über ein Tor 8 mit einem dritten Eingang 7-3 des Bitzählers 7 verbunden, um bei mangelnder Übereinstimmung den Bitzähler 7 auf 0 zurückzustellen. Das Resultat dieses Vorganges, d. h. die Zählerstellung des Bitzählers 7, wird in der zweiten Speicheranordnung 4 gespeichert. Dazu ist ein Ausgang 7-4 des Bitzählers 7 mit dem zweiten Eingang 4-2 der zweiten Speicheranordnung 4 verbunden. Ein Ausgang 7-5 des Bitzählers 7 ist mit einem Rückstelleingang 6-2 bzw. 9-2 des Zeitschlitzzählers 6 und des Rahmenzählers 9 verbunden, um beim Erreichen des Wertes M des Bitzählers 7 den Zeitschlitzzähler 6 und den Rasterzähler 9 auf N zu stellen: es ist Synchronisation erreicht.

In der zweiten Speicheranordnung 4 wird die Anzahl Male, die Übereinstimmung in unmittelbar vorhergehenden aufeinanderfolgenden Rahmen ermittelt wurde, gespeichert. Diese Anzahl kann maximal M betragen. Zum Speichern der Zahl M ist die Anzahl Bits erforderlich, die gleich der ganzen Zahl ist, die größer bzw. gleich ²log M ist. Dies bedeutet, daß insbesondere bei längeren Synchronisationsmustern eine wesentlich geringere Speicherkapazität ausreichen kann.

Wenn Rahmensynchronisation erreicht ist, kann dasselbe Verfahren und dieselbe Anordnung zum Durchführen dieses Verfahrens zum Überwachen der Synchronisation benutzt werden. In diesem Fall reicht es, nur in dem Zeitschlitz, in dem sich die Synchronisationsbits befinden, zu überprüfen, ob es Übereinstimmung gibt. Der Synchronisationszeitschlitz ist ja bei Synchronisation erkennbar. Nachdem die M Bits des Synchronisationsmusters empfangen sind, muß die Zählerstellung M des Bitzählers und des Rahmenzählers den Wert M anzeigen, wenn die Synchronisation einwandfrei ist. Weichen diese Werte voneinander ab, so ist die Synchronisation offenbar gestört (Übertragungs- und Detektionsfehler außer Betracht gelassen).

Der Bitzähler 7 ist nicht wesentlich. Ist nämlich die adressierbare zweite Speicheranordnung derart eingerichtet, daß in dem Speicher »unmittelbar« addiert werden kann, so kann der Bitzähler 7 fortfallen, und es wird daher der Ausgang der Vergleichsanordnung 2 unmittelbar oder über die Zeitabmeßanordnung 5 mit dem zweiten Eingang 4-2 der zweiten Speicheranordnung 4 verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rahmensynchronisation eines digitalen Übertragungssystems mit Zeitmultiplex, wobei ein Rahmen eine Reihe von N aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen enthält und in mindestens einem Schlitz mindestens ein Synchronisationsbit vorhanden ist und M Rahmen (M> 2) ein ganzes Synchronisationsmuster enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt:

erster Schritt, das Vergleichen jedes Bits der Reihe von N aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen mit dem (/+ l)-ten Bit des Synchronisationsmusters, wobei j der unmittelbar vorhergehenden aufeinanderfolgenden Anzahl Male, daß an dieser Bitstelle Obereinstimmung ermittelt war,

entspricht;

zweiter Schritt, das Ermitteln je Bitstelle einer etwaigen Übereinstimmung;
dritter Schritt, das Aufzeichnen je Bitstelle, daß aufeinanderfolgende Übereinstimmung ermittelt worden ist;
vierter Schritt, das Detektieren der Anzahl M aufeinanderfolgender Male, daß an nur einer Bitstelle

Übereinstimmung ermittelt wurde;
fünfter Schritt, das Anmerken des Bib in der in dem vorhergehenden Schritt ermittelten Bitstelle als

Synchronisationsbit.