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AnwendunFsgebret Beim Anschluß von Teilnehmern über Licht-
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wellenleiter (LWL) an Zentralen oder Netzknoten sollen Fernseh- und
Tonrundfunkprogramme, Bildfernsprechsignale, Fernsprech- und batensignale in einem
geme nsamen Multiplexbitstrom übertragen werden. Die Erfindung sieht die Schaffung
eines Zeitmultiplexrahmens für den zunächst vorliegenden Pall eines plesiochron
betriebenen digitalen Netzes vor, in dem die Fernsprech- und Datensignale weder
synchron zu den die Fernsehdienste übertragenden Bildsignalen, noch zu den BildfernsprechsignFalen
sind.
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Zweck Bei derartigen Multiplexbitströmen sind die möglichen Toleransbereiche
für die Takte der zu übertragenden Signalflüsse mit Hilfe von Taktanpassungsverfahren
so auszugleichen, daß in jedem Fall ein störungsfreier Betrieb ermöglicht wird.
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Mehrere derartige Signalflüsse können anschließend in einem synchronen
Multiplexer zusammengefaßt und über LWL zum Teilnehmer übertragen werden.
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Stand der Technik Bei bisher bekannten Multiplexverfahren werden mehrere
(n) normal gleich hohe Signalflüsse zu einem Bitstrom der etwa n-fachen Taktgeschwindigkeit
zusammengefaBt, zu dem noch einige zusätzliche Bits zur Ubertragung von Synchronisier-and
Taktanpassungssignalen eingefügt werden. Diese Multipiexverfahren beziehen sich
auf Eingangssignale gleicher Bitrate und Taktgenauigkeit. Die Anzahl der Eingangssignale
n ist für Jedes Multiplexsystem konstant und beträgt 3 bis 30 bei Multiplexen für
genormte Systeme. Als Taktanpassungsverfahren kommen positive, positiv-negative
oder positiv-null-negative Taktanpassung in Betracht.
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Durch die DE-PS 25 27 481 ist zwar ein Rabinenaufbau für einen nichthierarchischen
Multiplexer bekannt, der zur Vereinigung Ton plesiochron betriebenen digitalen Zeitmultsplex-Untersystemen
mit unterschiedlicher, nicht durch Teilung vonein-
ander ableitbarer
Bitrate dienen soll. Dazu wird unabhängig von der Bitrate der Untersysteme der Abstand
zwischen zwei Synchronworten mit Jeweils 16 bit stets 8 k bit gewählt, wobei in
der Mitte des so gebildeten Rahmens nach 4 kbit ein Zeitkanal von 8 bit zum Erkennen
der aktanpassungsinformation von maximal zwei Untersystemen mit vergleichsweise
hoher Bitrate freigehalten ist, und bei Beschaltung mit Untersystemen unterschiedlicher
und/oder niedrigerer Bitrate sind in äquidistanten Abständen von je k bit 6 weitere
Zeitkanäle mit Je nach der Anzahl der zu vereinigenden Untersysteme unterschiedlicher
Bit zahl vorgesehen.
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Bei einer Ausgangsbitrate von ca. 69 000 kbit/s und einer Rahmenlänge
von 8 k k = 8 368 bit können wahlweise entweder 8 Untersysteme mit jeweils 8 448
kbit/s oder 4 Untersysteme mit 8 448 kbit/s und ein Untersystem mit 34 368 kbit/s
oder 2 Untersystme mit Jeweils 34 368 kbit/s zu einem sekundären Zeitmultiplexsystem
vereinigt werden. Die Bitraten der zu vereinigenden Signale stehen im ungünstigsten
Falle in einem Verhältnis von 34 zu 8, also von etwas über 4. Bei der Erfindung
unterscheiden sich die Bitraten der zu vereinigenden Signale dagegen um etwa den
Faktor 34 zu 1, also ungefähr 34, wie aus der nachfolgend dargelegten Aufgabe der
Erfindung hervorgeht. Ein solch großes Verhältnis der zu vereinigenden Bitraten
läßt sich mit dem bekannten Rahmenaufbau nur unzureichend bewerkstelligen. Hinzu
kommt, daß die zu vereinigenden Signale nicht nur eine unterschiedliche Bitrate,
sondern auch eine sehr unterschiedliche Takttoleranz aufweisen.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwei Signale sehr
unterschiedlicher Bitraten (34368 kbit/s und 1024 kbit/s) und ungleichen reitiven
Takttoleranzen (+ 20 . 70 bei 34368 kbit/s bzw. + 65 . 10'6 bei 1024 kbit/s) zu
einem
Multiplexsignal mit einer Bitrate von 35520 kbit/s zusammenzufassen.
Die zulässige Taktabweichung des Multiplexsignals ist zu ermitteln.
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Lösung Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene
Rahmenstruktur gelöst. Die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Lösung der oben angeführten
Aufgabe leitet sich aus folgenden Überlegungen ab: Aufbau des Impulsrahmens Innerhalb
eines Rahmens werden 4365 bit übertragen. Von den ersten 13 Binärelementen Jedes
Rahmens bilden 12 das Rahmenkennungswort. Dieses enthält 7 bit zur Signalisierung
von möglichen Taktanpassungen für das 34368-kbit/s-Signal und 5 bit zur Signalisierung
von Taktanpassungen für das langsamere Signal (1024 kbit/s).
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Der Rest des Rahmens ist in 128 Zeitlagen zu Je 34 bit unterteilt.
In jeder Zeitlage werden 33 bit der schnellen Signalfolge mit einem Bit der langsameren
Folge verschachtelt. Nominell beträgt die Rahmendauer 122,889 Fs, was einer Rahmenfrequenz
von 8,137 kHz entspricht.
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Die Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis 3 erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den Rahmenaufbau Fig. 2 die Position der möglichen
Blindbits Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Taktrückgewinnung im Demultiplexer.
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In Fig. 1 Zeile 3 ist das Rahmenkennungswort ist mit S bezeichnet.
Zum Schutz gegen Büschelfehler sind die beiden Signalsierungsworte A und B zur Taktanpassung
bitweise (ineinander) verschachtelt. Die in Fig. 1 mit A bezeichneten 7 Bits zur
Signalisierung von Taktanpassungen für das 34368-kbit/s-Signal ermöglichen die empfangaseitige
Korrektur
von 3 Bitfehlern, da nur 2 Zustände zu übertragen sind.
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Analog dazu ist bei dem Signalisierungswort B für das 1024-kbit/s-Signal
eine Korrektur von 2 Bitfehlern möglich, da zur Ubertragung der beiden möglichen
Zustände 5 bit bereitgestellt werden.
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Für beide Eingangssignale ist das Verfahren der positiven Tsktanpassung
vorgesehen. Das Codewort AO und 30 signalisiert den Zustand, daß sämtliche 4224
(= 33 128) Plätze für das 34368-kbit/s-Signal und sämtliche für das 1024-kbit/s-Signal
reservierten 128 Plätze mit Informationsbits belegt sind.
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Wenn im nachfolgenden Rahmen an einer für das 34368-kbitXs-Signal
bzw. für das 1024-kbit/s-Signal vereinbarten Stelle ein Bit ohne Bedeutung (Blind-
oder Stopfbit) übertragen wird, so wird im Rahmenkennungswort das Signalisierungswort
A+ bzw. B+ gesendet. Es gibt also 4 mögliche Kombinationen für die verschiedenen
Zustände der Taktanpassung, die durch die entsprechenden Bitkombination des Rahmenkennungswortes
signalisiert werden: AO u. BO, A0 u. B+, A+ u. B+, A+ u. BO.
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Wegen des nicht ganzzahligen Verhältnisses der Bitraten der Eingangssignale
ergibt sich, daß von den 128 Plätzen, die pro Rahmen für das 1024-kbit/s Signal
zur Verfügung stehen, im Mittel nur 125,84 belegt werden. Pro Rahmen bleiben also
2 bit unbenutzt, die als Servicebits genutzt werden können.
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Zusätzlich steht im Rahmenkennungswort noch 1 bit für die Signalisierung
von Alarmen zur Verfügung.
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Fig. 2 zeigt die Lage der Blind- und Servicebits innerhalb des Multiplexrahmens.
Aus der ersten Zeile ist die zeitliche Lage der Blindbits der langsamen Signalfolge,
aus der zweiten Zeile die Lage der Blindbits der schnellen Signalfolge ersichtlich.
Aus Zeile drei sind die beiden für Service-Zwecke ausnutzbaren Bits in den Zeitlagen
34 und 96 ersichtlich. Die Servicebits werden anstelle von Bits der langsamen Signalfolge
in der Position 34 der vorstehend bezeichneten Zeitlagen eingefügt.
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Zulässige Taktabweichungs Takttoleranz für den Multiplextakt Aus den
gegebenen Takttoleranzen der Eingangssignale ergeben sich vier Forderungen bezüglich
der Toleranzgrenzen des Multiplextaktes, von denen Je zwei die untere und die obere
Grenze betreffen. Der kritische Fall tritt ein, wenn die Bitrate des 34368-kbit/s-Signals
an der unteren Grenze liegt.
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Bei Übertragung eines Blindbits in Jedem Rahmen muß die Taktfrequenz
des Multiplexers kleiner als 35522,927 kHz sein, um eine exakte Wiedergewinnung
des Eingangssignals im Demultiplexer zu gewährleisten. Aus dieser Forderung ergibt
sich für einen symmetrischen Toleranzbereich die Bedingung: = = 35520 (1 + AfM )
kHz mit afM < 82,37 . 10 Um von dieser absoluten Grenze einen gewissen Sicherheitsabstand
zu haben, wird im Ausführungsbeispiel die relative zulässige Taktabweichung in Anlehnung
an die CCIT?-Empfehlung G. 751 auf den Wert + 20 . 10'6 verringert.
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Es ergibt sich daraus eine absolute Taktfrequenzabweichung von maximal
+ 710,4 Hz. Innerhalb dieses Toleranzbereiches liegt die Rate für das Einfügen von
Blindbits zwischen den Werten 0,399 und 0,736, d.h. in 10 übertragenen Rahmen enthalten
zwischen 4 und 7 Rahmen Je ein Blindbit zur Gaktanpassung. Die mittlere Rate bei
Nennfrequenz beträgt 0,462, d.h. fast in Jedem 2. Rahmen wäre ein Blindbit einzufügen.
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Ta ktrickgewinnung im Demultiplexer Fig. 3 ist ein Blockschaltbild
des Schaltungsteils des Demultiplexers, der aus dem Multiplextakt und den aktanpassungssiaalen
A (34 368-kbit/s-Signal) und B (1 024-kbit/s-Signal) die ursprünglichen Taktfrequenzen
der beiden Eingangssignale generiert.
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Für beide Eingangssignale läuft die Taktrückgewinnung nach dem gleichen
Prinzip ab: Ein erster Phasenregelkreis erzeugt eine Ausgangsfrequenz, die in einem
festen Verhältnis zum Multiplextakt steht. Dieses Signal wird zusammen
mit
dem entsprechenden Taktanpassungsaignal einem zweiten Phasenregelkreis zugeführt,
der als Ausgangssignal den wiedergewonnenen Takt des Eingangssignals liefert.
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Die Taktrückgewinnung wird im folgenden anhand von Pig. 3 im einzelnen
dargestellt.
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Der Multiplextakt (35 520 kHz) wird zur Gewinnung des 34 368-kHz-Taktsignals
zuerst in drei aufeinanderfolgenden Stufen durch die Faktoren 5, 97 und 3 geteilt.
Der so untersetzte Takt wird in einem ersten Phasenkomparator PK mit dem durch 11
und 27 geteilten Signal eines ersten spannungsgesteuerten Oszillators VCO verglichen,
der bei einer Taktfrequenz von 34 372,6 kHz schwingt. Das tiefpaßgefilterte Ausgangssignal
des ersten Phasenkomparators liefert die Steuerspannung für den ersten VCO. Die
Oszillatorfrequenz steht in einem festen Verhältnis zum Multiplextakt, das durch
die fünf vorgenannten Teilerfaktoren festgelegt ist.
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Im nachfolgenden ersten Pulsadapter PA werden aus dem Oszillatorsignal
mit einer mittleren Frequenz von 4,6 kHz einzelne Taktimpulse ausgeblendet. Das
Korrektursignal A signalisiert eine vom Demultiplexer erkannte Taktanpassung des
Multiplexers. Das Ausgangssignal des ersten Pulsadaptrs PA liefert also im Mittel
die tatsächliche Xaktfrequenz des Eingangssignals des Multiplexers mit einer nominalen
Taktfrequenz von 34 368 kHz.
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Zur Glättung wird diese Impulsfolge einem zweiten Phasenregelkreis
zugeführt. Ein-aweiter Phasenkomparator PK vergleicht die Ausgangsimpulsfolge des
ersten Pulsadapters PA mit der Ossillatorfrequenz von 34 368 kHz des zweiten spannungsgesteuerten
Oszillators VCO. Die Ausgangsspannung des zweiten Phasenkomparators PK steuert über
ein Tiefpaßfilter den zweiten spannungagesteuerten Oszillator VCO, an dessen Ausgang
die für die weiteren Funktionen des
Demultiplexers notwendige Taktfrequenz
der schnellen Bitfolge (34 368 kbit/s) verfügbar ist.
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Für die Taktrückgewinnung des langsamen Bitstroms (1 024 kbit/s) wird
der Multiplextakt nacheinander durch die Faktoren 5 und 97 geteilt und dann einem
dritten Phasenkomparator PK zugeführt, wo ein Vergleich mit dem durch 2 und 7 geteilten
Ausgangssignal des dritten spannungsgesteuerten Oszillators VCO stattfindet, der
bei einer Taktfrequenz von 1025,3 kHz schwingt. Dieser dritte Phasenregelkreis enthält
weiterhin ein Tiefpaßfilter, welches das Ausgangssignal des dritten Phasenkomparators
als Steuersignal des dritten spannungsgesteuerten Oszillators VOO aufbereitet. Die
Frequenz des Ausgangssignals dieses Oszillators steht in einem festen Verhältnis
zur Multiplexfrequenz. In einem zweiten Pulsadapter PA wird mit Hilfe des Signals
B die Taktanpassung des Multiplexers durch Ausblenden von Taktimpulsen rückgängig
gemacht. Das so gewonnene ursprüngliche Taktsignal des langsamen Eingangsbitstroms
des Multiplexers wird in einem vierten Phasenregelkreis geglättet. Dieser besteht
aus einem Jeweils vierten Phasenkomparator PK, Tiefpaßfilter und Oszillator VOO,
dessen Frequenz nominal 1 024 kHz beträgt. Das Ausgangasignal dieses Oszillators
stellt also die ursprüngliche Taktfrequenz des langsamen Eingangssignals des Multiplexers
dar und wird in anderen Teilen des Demultiplexers weiterverarbeitet.
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Erzielbare Vorteile Mit Hilfe der Erfindung lassen sich zwei Signale
mit sehr unterschiedlicher Bitrate und Taktgenauigkeit verschachteln, ohne daß die
beiden Signale zueinander und zum Takt der Multiplexbitrate in einem starren Frequenzverhältnis
stehen müssen.
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Das Signal mit der höheren Bitrate (34 368 kbit/s) kann sowohl ein
Tonrundfunkmultiplexsignal als auch ein redundanzreduziertes Bildsignal, z. B. ein
Bildfernsprechsignal
sein. Das zweite Eingangssignal dient zur
Ubertragung von Fernsprech- und Datensignalen.
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Weiterhin könnte ein überregional es Fernnetz errichtet und betrieben
werden, ohne daß die Probleme der Synchronisierung gelöst sein müßten.
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