DE3229417C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeitmultiplexsystem mit zeitlicher Bündelung von Binärsignalen im AMI-Code codiert darstellenden quasiternären Signalen.

Wachsende Nachfrage nach Austausch von Informationen, die auf elektronischem Wege übermittelt werden, kann durch Ausweitung der bestehenden Kommunikationswege sowie durch deren bessere Nutzung gedeckt werden. Neben der Übermittlung von Sprachinformationen werden in zunehmenden Maß auch Texte, Daten, Steuerbefehle und Bilder übertragen. Für die gleichzeitige Übertragung solcher Informationen eignen sich Signale in digitaler Darstellung, die in Zeitmultiplextechnik übertragen werden. Das künftige dienstintegrierte Fernmeldenetz (ISDN) wird die Übermittlung von Digitalsignalen in (beispielsweise 64-kbit/s)- Einheitskanälen ermöglichen.

In einem Zeitmultiplexsystem werden mehrere Eingangssignale zeitlich versetzt in einem gemeinsamen Signal (Zeitmultiplexsignal) übertragen, womit für die verschiedenen Signale Zeitkanäle benutzt werden. Ein solcher Zeitkanal ist dabei gegeben durch in aufeinanderfolgenden sogenannten Pulsrahmen wiederholte, jeweils mit gleicher zeitlicher Lage auftretende Zeitabschnitte (Zeitfächer), in denen jeweils ein Codewort des betreffenden Eingangs­ signals übertragen wird. Empfangsseitig werden die sendeseitig jeweils gebündelten und im Zeitmultiplex übertragenen Signale wieder entbündelt, wobei für diesen De­ multiplexvorgang die Kenntnis des jeweiligen Pulsrahmenanfang erforderlich ist, damit in der Empfangseinrichtung der Vorgang in der richtigen zeitlichen Lage zum empfangenen Zeitmultiplexsignal ablaufen kann (Rahmensynchronismus). Ein solcher Rahmengleichlauf einer Empfangseinrichtung wird ermöglicht durch ein in der Regel den Anfang des Pulsrahmens markierendes Rahmenkennungssignal, das in das Zeitmultiplexsignal zeitrichtig eingefügt wird. Dieses Rahmenkennungssignal kann durch ein mehrere Binärsignalelemente umfassendes Rahmenkennungswort gebildet sein, wobei ein solches Rahmenkennungswort jeweils als Ganzes am Anfang eines jeden Pulsrahmens konzentriert oder auch mit seinen einzelnen Bits auf die Anfänge beispielsweise jedes zweiten Pulsrahmens verteilt sein kann.

Sowohl bei konzentrierter als auch bei verteilter Synchronisierung muß sich das Rahmenkennungswort so von jeder möglichen Nutzinformationsbitfolge unterscheiden, daß es empfangsseitig als solches erkennbar ist. Die Rahmenkennungsworte sind also entsprechend lang zu wählen. Beide Synchronisierungsprinzipien erfordern zum einen eine entsprechende Übertragungskapazität des Nachrichtenkanals, so daß die Kapazität für die Übertragung von Nutzinformationen entsprechend eingeschränkt wird und bedingen zum anderen auch entsprechende Synchronisierzeiten, die sich bei der verteilten Synchronisierung in der Größenordnung von einigen 100 Bits, bei der konzentrierten Synchronisierung von einigen 10 Bits bewegen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 27 31 036 ist bereits ein Zeitmultiplex- Übertragungsverfahren für pseudoternäre Digitalsignale bekannt. Bei dem bekannten Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren wird ein Pulsrahmen mit mehreren gleich großen Gruppen von In­ formationsbits gebildet und vor jeder Gruppe wird ein Bit mit einer logischen "1" eingefügt, wobei das derart ergänzte Zeitmultiplexsignal einer AMI-Codierung unterworfen wird und wobei beim ersten Bit eines jeden Pulsrahmens eine Verletzung der AMI- Regel vorgenommen wird. Empfangsseitig wird sowohl eine AMI-Decodierung vorgenommen als auch ein Bittaktsignal rückgewonnen. Aus der Verletzung der AMI-Regel wird ein Rahmensynchronsignal abgeleitet und die eingefügten Bits werden ausgeblendet.

Das bekannte Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren setzt eine Bandbreite voraus, die das Einfügen je eines Bits vor jeder In­ formationsbitgruppe erlaubt. Liegt diese Voraussetzung vor, so mindert das bekannte Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren die Bandbreite für sonst zusätzlich zu übertragende Nutzinformationsbits.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Zeitmultiplexsystem anzugeben, das keine zusätzliche Kanalkapazität für die Rahmensynchronisierung beansprucht und das sich auch durch kürzere Synchronisierzeiten gegenüber bekannten Systemen auszeichnet.

Die Aufgabe wird in einem Zeitmultiplexsystem mit zeitlicher Bündelung von Binärsignale im AMI-Code codiert darstellenden quasiternären Signalen dadurch gelöst, daß für jedes am Anfang eines Pulsrahmens im Nutzsignal auftretende Signalelement "0" ein Rahmenbeginn-Signalelement übertragen wird, dessen Polarität mit der Polarität des letzten Signalelements "1" des jeweils vorangehenden Pulsrahmens übereinstimmt, wobei eine empfangsseitig vorgesehene Rahmentakt-Schwungradschaltung jeweils von dem zweiten Sigalelement "1" zweier polaritätsgleich ohne dazwischenliegendes Signalelement "1" entgegengesetzter Polarität aufeinanderfolgender Signalelemente "1" synchronisiert ist.

Die Erfindung bietet in Verbindung mit dem Vorteil kürzerer Synchronisierzeiten den weiteren Vorteil, daß ein sonst etwa für die Rahmensynchronisierung vorzusehender Kanal für die Übertragung zusätzlicher Nutzinformationen genutzt werden kann, womit je nach der Länge der sonst zu verwendenden Synchronisierungswörter entsprechend große Kapazitäten erschlossen werden. Beispielsweise könnte bei einem Übertragungssystem, das einen 64 kbit/s-Nutzkanal, einen 8 kbit-/s-Signalisierungskanal und einen 8 kbit/s-Synchronisierungskanal umfaßt, der ursprünglich für die Synchronisierung vorgesehene Kanal erfindungsgemäß für die Übertragung von Nutzinformationen, beispielsweise von Daten, verwendet werden.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß eine absichtliche Verletzung der AMI-Regel (IRMER, KERSTEN, SCHWEIZER Begriffe der Digital-Übertragungstechnik, Frequenz 32 (1978), Heft 8 bis 10) zur Vermeidung längerer Null- Serien bekannt ist. So werden beispielsweise beim HDB3- Code vier unmittelbar aufeinanderfolgende binäre Null-Werte durch OOOV oder AOOV ersetzt, wobei V einen Impuls darstellt, der eine Verletzung der AMI-Regel bewirkt, und A einen AMI-Impuls, d. h. einen Impuls, dessen Polarität der AMI-Regel (Binärwerte 1 werden abwechselnd durch Impulse mit positiver und negativer Spannung wiedergegeben, die Binärwerte 0 durch die Spannung Null) entspricht. Die Wahl der Konfiguration OOOV oder AOOOV geschieht so, daß die V-Impulse in ihrer Polarität abwechseln. Probleme der erforderlichen Synchronisierkanal­ kapazität werden dabei jedoch nicht berührt, wohingegen die Erfindung gerade einen Weg zur Vermeidung besonderer Synchronisierkanalkapazitäten aufzeigt.

Die Erfindung weist außerdem den Vorteil auf, über mehrere Pulsrahmen hinweg andauernde Nullfolgen ohne die schal­ tungstechnisch relativ aufwendige Ver- und Entschlüsselung nach dem HDB3-Code in einer einfacheren und damit auch weniger fehleranfälligen Schaltungstechnik vermeiden zu können.

In weiteren vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann dem Binärsignal zu Beginn der Übertragung zumindestens jeweils am Pulsrahmenanfang Signalelemente "0" zugeordnet werden, was eine entsprechende Verkürzung der erforderlichen Synchronisierzeit mit sich bringt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang noch näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Rahmenbeginnbits (Zeile a), der binärcodierten Nutzinformation (Zeile b), des AMI-codierten Nutzinformationssignals (Zeile c) der darin eingeprägten Rahmenbeginnbits (Zeile d) sowie des zu übertragenden Signals (Zeile e),

Fig. 2 zeigt eine sendeseitige Vorrichtung des Zeitmultiplexsystems und

Fig. 3 zeigt eine empfangsseitige Vorrichtung.

Die Darstellung der Fig. 1 veranschaulicht die Codeviolation eines AMI-codierten Nutzinformationssignals zur Rahmensynchronisation. Fig. 1a stellt das aus Rahmenbeginnbits bestehende Rahmenkennungssignal dar. Fig. 1b zeigt ein binär codiertes Nutzinformationssignal, Fig. 1c zeigt die gleichen Nutzinformationen in AMI-codierter Form. Erfindungsgemäß werden die Rahmenbeginnbits gemäß Fig. 1d in das AMI-codierte Nutzinformationssignal c wie in Fig. 1e dargestellt einprägt.

Die Darstellung umfaßt - wie auf der Zeitachse veranschaulicht - 24 Zeiteinheiten, die drei Zeitrahmen R1, R2 und R3 angehören. Jeder dieser Zeitrahmen weist eine Rahmenlänge von 8 Zeiteinheiten auf, Rahmen R1 die in der Zeichnung mit 1 bis 8 bezifferten Zeiteinheiten, Rahmen R2 die Zeiteinheiten 9 bis 16, Rahmen R3 die Zeiteinheiten 17-24, R1, R2 und R3 beginnen also zu den Zeiten 1, 9 bzw. 17. Die Rahmenanfänge werden durch Rahmenbeginnbits a (Fig. 1a) markiert. Diese Rahmenbeginnbitfolge entspricht dem Rahmenkennungssignal RKS, das gemäß Fig. 2 der sendeseitigen Vorrichtung des Zeitmultiplexsystems über eine Leitung a zugeleitet wird, sowie dem Rahmen­ kennungssignal RKS, das gemäß Fig. 3 empfangsseitig zur Rahmenkennung erzeugt wird.

Das die Nutzinformationen, die von beispielsweise 8 verschiedenen Nachrichtenquellen an 8 ihnen zugeordnete Nachrichtenempfänger übermittelt werden sollen, tragende Nutzinformationssignal zeigt Fig. 1b in binär verschlüsselter Form.

Der durch die von den einzelnen Nachrichtenquellen in Form von Binärzeichen (Bits) abgegebenen Informationen gebildete Bitstrom, wie es in Fig. 1b angedeutet ist, wird zur Übertragung weiter verschlüsselt, beispielsweise wie in Fig. 1c dargestellt nach dem sogenannten AMI-Code (alternate mark inversion code). Dabei werden die Binärsignalelemente "1" abwechselnd durch Signalelemente "1" entgegengesetzter Polarität wiedergegeben, während Binärsignal­ elemente "0" durch Signalelemente "0" wiedergegeben werden.

Der Rahmenbeginn wird gemäß Fig. 1a jeweils durch ein Rahmenbeginn-Bit markiert. Dabei wird, wie Fig. 1d und 1e zeigen, eine solche Rahmenkennzeichnung aber nur dann in das zu übertragende Signal (Fig. 1e) übernommen, wenn das binärverschlüsselte Nutzinformationssignal b bzw. das AMI-codierte Signal c zugleich gerade den Wert Null hat. Dies ist unter in Fig. 1 angedeuteten Verhältnissen zu den dort angedeuteten Zeitelementen 1 und 9 der Fall, mit denen die beiden Zeitrahmen R1 und R2 beginnen. Im verschlüsselten Nutzsignal gemäß Fig. 1e weist dann ein Signalelement "1" gleicher Polarität wie das vorangehende Nutzsignalelement "1" auf den Beginn eines neuen Rahmens hin: Der neue Rahmen beginnt mit dem zweiten Signalelement gleicher Polarität. Weist dagegen das Nutzinformationssignal zum Rahmenanfang auch selbst bereits den Wert "1" auf, wie dies gemäß Fig. 1 im Zeitelement 17 am Anfang des Zeitrahmens R3 der Fall ist, so wird der Rahmenbeginn nicht markiert. Setzt man voraus, daß das Auftreten von Nullen und Einsen im Nutzinformationssignal zu den Rahmenbeginnzeiten gleich wahrscheinlich ist, werden im statischen Mittel 50% der Rahmenbeginnbits in Signalelemente "1" umgesetzt. Die Erfindung erlaubt - wie weiter unten bei der Beschreibung anhand Fig. 3 noch gezeigt wird - die empfangsseitige Erkennung von Rahmenanfängen, die sendeseitig nicht durch Signalelemente "1" markiert werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der sendeseitigen Vorrichtung des Zeitmultiplexsystems. Die Vorrichtung umfaßt einen Leitungscodierer C, eine Codeviolationsschaltung CVS, eine Addierschaltung sowie ein Sendefilter SF. Die Code­ violationsschaltung CVS weist einen Polaritätsspeicher PSp, einen mit diesem verbundenen Umschalter U1, zwei Signalquellen entgegengesetzter Polarität, einen Nullbitdetektor NBD, einen mit diesem verbundenen ersten Schalter S1 sowie einen zweiten Schalter S2 auf.

Dem Leitungscodierer C möge ein binär verschlüsseltes Zeitmultiplexsignal b gemäß Fig. 1b zur Umsetzung z. B. in ein AMI-Signal zugeführt werden. Das AMI-Signal wird sowohl der Addierschaltung als auch der Codeviolations­ schaltung CVS zugeführt, in der das Signal an den Polaritätsspeicher PSp und an den Nullbitdetektor NBD gelangt. Der Polaritätsspeicher PSp speichert die Polarität des jeweils letzten Signalelements "1" des vom Leitungscodierer C umgsetzten Signals und steuert den Umschalter U1 in der Weise, daß der Umschalter U1 bei einer positiven Polarität die positive Signalquelle, bei einer negativen Polarität die negative Signalquelle wirksamschaltet. Der Null­ bitdektor NBD prüft das vom Leitungscodierer C umgesetzte Signal zu jedem Zeitpunkt auf Signalelemente "0" und schließt den Schalter S1 während der Zeiteinheiten, zu denen Signalelemente "0" auftreten. Das der Codeviolationsschaltung CVS zugeführte Rahmenkennungssignal RKS (Rahmen­ beginnbits a in Fig. 1a) schaltet den Schalter S2, der durch die Rahmenbeginnbits geschlossen wird, so daß jeweils bei gleichzeitigem Auftreten eines Signalselements "0" in dem vom Leitungscodierer C umgesetzten AMI-Signal (c in Fig. 1) und eines Rahmenbeginnbits (a in Fig. 1) in Abhängigkeit vor der im Polaritätsspeicher gerade gespeicherten Polarität des im AMI- Signal (c in Fig. 1) zuletzt aufgetretenen Signalelements "1" ein von der Signalquelle "+1" bzw. "-1" über den Umschalter U1 angegebenes Signalelement "+1" bzw. "-1" (d in Fig. 1) an den Ausgang der Codeviolationsschaltung CVS gelangt und der Addierschaltung zugeführt wird. Die beiden der Addier­ schaltung zugeführten Signale (c und d in Fig. 1) werden summiert, so daß das AMI-verschlüsselte Zeitmultiplexsignal an den Stellen der Rahmenanfänge Impulse aufweist. Das nachgeschaltete Sendefilter SF bereitet dieses Signal (e in Fig. 1) für die Übertragung auf und gibt es als Sendesignal an das Übertragungsmedium ab.

Das Sendesignal gelangt an die empfangsseitige Vorrichtung des Zeitmultiplexsystems, die gemäß Fig. 3 ausgeführt sein kann. Sie kann eingangsseitig einen impulsformenden Verstärker V aufweisen, außerdem umfaßt sie einen Codeviolationsempfänger CVE, eine Substrahierschaltung und einen Decodierer DC. Der Codeviolationsempfänger CVE besteht aus einem Codeviolationsbitdetektor CVBD, einem mit diesem verbundenem Umschalter U2, zwei Signalquellen entgegengesetzter Polarität "+1" bzw. "-1" einer Rahmentakt- Schwungradschaltung RS und einen Schalter S3. Das auf dem Übertragungsweg gedämpfte Signal kann durch den impulsformenden Verstärker V so regeneriert werden, daß es innerhalb der gesamten empfangsseitigen Vorrichtung verarbeitet werden kann. Es wird der Subtrahierschaltung und dem Codeviolationsempfänger CVE zugeführt. Dieser weist eingangsseitig einen Codeviolationsbitdetektor CVBD auf, der das Signal e auf zwei aufeinanderfolgende polaritätsgleiche Signalelemente "1" überprüft und bei Auf­ treten des jeweils zweiten polaritätsgleichen Signalelements "1" den Umschalter U2 in der Weise steuert, daß in Abhängigkeit von der Polarität des betreffenden Signalelements "1" die eine Spannungsquelle "+1" oder die andere Spannungsquelle "-1" wirksamgeschaltet wird. Der Codeviolationsbitdetektor CVBD führt das jeweils zweite polaritätsgleiche Signalelement "1" auch der Rahmentakt-Schwungsradschaltung RS zu, die, hierdurch synchronisiert, an ihren Ausgang RKS empfangsseitig die Pulsrahmenanfänge markierende Signalelemente abgibt, wobei die der Rahmentakt-Schwungradschaltung RS vom Codeviolationsbitdetektor CVBD zugeführten Signalelemente "1" ggf. den Anfangszeitpunkt eines jeweils nächsten in der Rahmentakt-Schwungradschaltung RS durchgeführten zyklischen Zeitzählvorgang korrigieren, wenn der tatsächliche Rahmentaktbeginn und der schaltungsbedingte Zählzyklusbeginn zeitlich auseinanderfallen. Die von der Rahmentakt-Schwungradschaltung RS abgegebene Impulsfolge entspricht insoweit dem Rahmenerkennungssignal gemäß Fig. 1a. Die von der Rahmentakt-Schwungsrad-Schaltung RS erzeugten Impulse schließen außerdem den Schalter S3, der dann jeweils das am Umschalter U2 ausgangsseitig anliegende Signal an die Subtrahierschaltung weiterleitet. Durch Subtraktion des vom Codeviolationsempfänger CVE gelieferten Signals d vom Signal e wird das AMI-verschlüsselte Nutzsignal von Rahmenbeginnbits wieder befreit (vergleiche Fig. 1c) und danach dem Decodierer DC zugeführt, der eine Rückumsetzung z. B. nach dem Binärcode vornimmt. Das am Ausgang des empfangsseitigen Decodierers DC erzeugte Zeitmultiplexsignal entspricht dann dem Signal b, das dem sendeseitigen AMI-Leitungscodierer C zugeführt wurde.

Claims (6)

1. Zeitmultiplexsystem mit zeitlicher Bündelung von Binärsignale im AMI-Code codiert darstellenden quasiternären Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes am Anfang eines Pulsrahmens im Nutzsignal auftretende Signalelement "0" ein Rahmenbeginn-Signalelement übertragen wird, dessen Polarität mit der Polarität des letzten Signalelements "1" des jeweils vorangehenden Pulsrahmens übereinstimmt, wobei eine empfangsseitig vorgesehene Rahmentakt- Schwungradschaltung (RS) jeweils von dem zweiten Signalelement "1" zweier polaritätsgleicher, ohne dazwischenliegendes Signalelement "1" entgegengesetzter Polarität aufeinanderfolgender Signalelemente "1" synchronisiert ist.

2. Zeitmultiplexsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Binärsignal zu Beginn der Übertragung zumindest jeweils am Pulsrahmenanfang Signalelemente "0" aufweist.

3. Zeitmultiplexsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig an den über ein nachfolgendes Sendefilter (SF) zur Übertragungsstrecke führenden AMI-Leitungscodierer (C) außerdem eine durch ein gesondert zugeführtes Rahmenkennungssignal (RKS) nur bei Auftreten eines Nutzsignalelementes "0" entriegelbare und dabei ein mit dem letzten Nutzsignalelement "1" pola­ ritätsgleiches Signalelement abgebende Codeviolations­ schaltung (CVS) angeschlossen ist, die ausgangsseitig ebenfalls über das Sendefilter (SF) zu der Übertragungsstrecke führt.

4. Zeitmultiplexsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Codeviolationsschaltung (CVS) einen von einem Polaritätsspeicher (PSp) gesteuerten Umschalter (U1) aufweist, der eingangsseitig an zwei Signalquellen entgegengesetzter Polarität angeschlossen ist und der ausgansseitig über eine von einem "0"-Signaldetektor (NBD) und durch das Rahmenkennungssignal (RKS) gesteuerte Verknüpfungsschaltung zu einer im übrigen zwischen AMI- Leitungscodierer (C) und Sendefilter (SF) eingefügter Addierschaltung führt.

5. Zeitmultiplexsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig ein mit der Übertragungsstrecke verbundener Codeviolationsempfänger (CVE) vorgesehen ist, der nur bei Auftreten des jeweils zweiten Signalelements "1" zweier polaritätsgleicher, ohne dazwischenliegendes Signalelement "1" entgegengesetzter Polarität aufeinanderfolgender Signalelemente "1" entriegelbar ist, wobei sowohl die Rahmentakt-Schwung­ radschaltung (RS) synchronisiert wird als auch jeweils ein Rahmenbeginn-Signalelement erzeugt wird, mit dessen Hilfe das jeweils übertragene Rahmenbeginn-Signalelement wieder eliminiert wird.

6. Zeitmultiplexsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Codeviolationsempfänger (CVE) einen Umschalter (U2) aufweist, der eingangsseitig an zwei Signalquellen entgegengesetzter Polarität angeschlossen ist und von einem Codeviolationsbitdetektor (CVBD) gesteuert wird, der ausgangsseitig über eine von der Rahmen­ takt-Schwungradschaltung (RS) gesteuerte Verknüpfungsschaltung zu einer im übrigen zwischen Eingangsverstärker (V) und Decodierer (DC) eingefügter Addier- bzw. Subtrahierschaltung führt.