DE3310412A1

DE3310412A1 - Channel selector circuit for digital bit-interleaved broadband channels

Info

Publication number: DE3310412A1
Application number: DE19833310412
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 1000 Berlin Heydt
Original assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Current assignee: Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-20

Abstract

At the subscriber level, it should be possible to provide a large variety of narrow- and broadband services. These can be separated, for example, with the aid of wavelength-division multiplexing. For moving-picture channels (colour TV, 625 lines), about 70 Mbit/s are needed in each case, for high-resolution moving pictures (HDTV) about four times the bit rate, that is to say 280 Mbit/s. A multi-channel system with time division for this requires relatively little circuit expenditure if the individual bit streams are available in bit-serial form and can be easily separated from one another in this form. The channel selector according to the invention is used for this purpose. It essentially consists of a sampling stage, for example a D-type flip flop, by means of which the relevant moving-picture channel is selected and supplied to the terminal, of a divider for speed conversion and of a phase comparison and evaluating circuit by means of which the relevant time slot is determined. This is done stochastically, that is to say as frequently and for as long as is needed to find the time slot allocated to the selected channel. The divider ratio can be adjusted for TV (current standard) and HDTV. <IMAGE>

Description

Kanalwählerschaltung fr digitale, bitweise verschach-Channel selector circuit for digital, bit-by-bit interlaced

telte Breitbandkanäle Die Erfindung bezieht sich auf eine Kanalwählerschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.Telte Broadband Channels The invention relates to a channel selection circuit of the type specified in the preamble of claim 1.

Für nachrichtentechnische Systeme mit Bildübertragung in Teilnehmeranschlußnetzen gibt es Vorschläge und Konzepte in großer Zahl. Beispielsweise ist aus der DE-OS 29 22 418 ein diensteintegriertes Nachrichtenübertraqungs- und Vermittlungssystem für Ton, Bild und Daten bekannt, das mit geringem Aufwand, insbesondere bei der EinfÜhrung neuer Dienste ohne aufwendige Neuinstallationen auskommen soll. Dies soll mit Hilfe folgender Maßnahmen erreicht werden: 1. Die Teilnehmeranschlußleitunq enthält höchstens ein Lichtleitfasersystem, 2. die Lichtleitfaser wird im Wel.lenmultiplex-Duplex-Betrieb ausgenutzt, 3. die Schmalbanddienste erfolgen mittels digitaler Obertragung, wobei Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandlung und Multiplexbildung beim Teilnehmer erfolgen, 4. die Breitbanddienste erfolgen mittels analoger bertragung, 5. Einsatz eines Vorfeld-Konzentrators mit Multiplex-Funktionen für die Schmalbanddienste und Vermittlungsfunktionen für die flreitbandd ienste, 6. Einsatz von Lichtleitersystemen für die Verbindungsleitung Konzentrator-Vermittlungsstelle, beispielsweise Ortsamt, bzw. Konzentrator-Konzentrator bzw. zwischen den Vermittlungsstellen, 7. Vermittlung der Schmalbanddienste im Zeitvielfach und 8. Vermittlung der Breitbanddienste im Raumvielfach.For telecommunications systems with image transmission in subscriber access networks there are proposals and concepts in large numbers. For example, from the DE-OS 29 22 418 a service-integrated messaging and switching system known for sound, image and data, with little effort, especially with the Introduction of new services should get along without costly new installations. this is to be achieved with the help of the following measures: 1. The subscriber connection line contains at most one optical fiber system, 2. the optical fiber is in Wel.lenmultiplex-Duplex-operation exploited, 3. the narrowband services are carried out by means of digital transmission, whereby Analog-to-digital or digital-to-analog conversion and multiplexing at the participant's premises take place, 4. the broadband services are carried out by means of analog transmission, 5. use an apron concentrator with multiplex functions for narrowband services and Switching functions for broadband services, 6. Use of fiber optic systems for the connecting line between the concentrator and switching center, e.g. local office, or concentrator-concentrator or between the exchanges, 7th Mediation of narrowband services in the time division and 8. Mediation of broadband services in space multiple.

In diesem Zusammenhang ist auch auf Versuchssysteme für breitbandige integrierte Glasfaser-Fernmeldeortnetze (BIGFON) hinzuweisen, die sich in der Aufbauphase befinden und mit bereits verfügbarer Technologie realisiert werden. Das heißt, als Lichtwellenleiter werden Gradientenfasern verwendet, und für die Schaltungen breitbandiger Systemteile stehen IC-Familien mit Arbeitsgeschwindigkeiten unterhalb 300 MHz und mit relativ niedrigem Integrationsgrad zur Verfügung.In this context is also on experimental systems for broadband integrated fiber optic telecommunication networks (BIGFON), which are in the construction phase and can be implemented with technology that is already available. That is, as Optical fibers are used with gradient fibers, and broadband for the circuits System parts are IC families with operating speeds below 300 MHz and available with a relatively low level of integration.

In der optischen Machrichtentechnik zeichnen sich aber bereits technologische Weiterentwicklungen ab, die sich auf künftig, für einen verbreiteten Einsatz bestimmte Systeme in zweierlei Hinsicht auswirken können. Einerseits werden bei weiter Verbreitung, d.h.In optical engineering technology, however, there are already technological ones Further developments that are intended for widespread use in the future Systems can impact in two ways. On the one hand, with widespread use, i.e.

großen Stückzahlen, Aufwandsreduzierungen z.B. durch Anwendung funktionsspezifischer und hochintegrierter schneller Mikroelektronik möglich. Dies gilt bei im Vergleich zu den Versuchssystemen unveränderten Leistungsmerkmalen im Bereich der Bewegtbilddienste. Andererseits läßt sich die Leistungsfähigkeit der Systeme im Bereich der Beweqtbiiddienste im Hinblick auf zukünftige neue Anforderungen noch beachtlich erhöhen.large quantities, cost reductions e.g. by using function-specific and highly integrated, faster microelectronics are possible. This applies to in comparison to the test systems unchanged performance characteristics in the field of moving image services. On the other hand, the performance of the systems in the area of motion picture services increase considerably in view of future new requirements.

Im Interesse det Zukunftssicherheit sollten z.B. künftige Systeme auch für die tjbermittlunq von Fernsehbildern mit hoher Auflösung, sogenannten HDTV-Signalen, geeignet sein. Außerdem ist eine Erhöhung der Anzahl der gleichzeitig einem Teilnehmer zu übermittelnden TV-Programme denkbar. Hierdurch würden solche Systeme hinsichtlich eines TV-Grundangebots den bestehenden Kabelfernsehsystemen vergleichbar, wobei jedoch die Anonymität der Teilnehmer in ihrem Verhalten gewährleistet bleiben könnte und sich diesbezügliche Vorbehalte weitgehend entkräften ließen.In the interest of future security, future systems, for example also for the transmission of television pictures with high resolution, so-called HDTV signals, be suitable. There is also an increase in the number of simultaneous one participant TV programs to be transmitted are conceivable. This would make such systems with respect to of a basic TV offer comparable to the existing cable TV systems, whereby however the The anonymity of the participants in their behavior is guaranteed could remain and reservations in this regard could largely be refuted.

Die erwähnten Forderungen - HDTV-Eiqnung und Erhöhung der Zahl qleichzeitig übermittelter Programme - führen zu einem, im Vergleich zu RIGFON-Systemen deutlich erhöhten Bedarf an Übertragungskapazität im Bereich der Teilnehmeranschlußleitung, zu deren Realisierung daher sowohl eine etablierte, sehr hochratige optische ttbertragungstechnik, einschließlich Wellenlängen-Multiplex-Technik, als auch geeignete elektronische Bauelemente, möglichst in integrierter Form, für den Gbit/s-Bereich benötigt werden. Die erste Forderunq läßt sich mit hochratigen optischen bertragungsstrekken erfiillen, die z.B. im optischen Langwellenbereich arbeiten und Monomodefasern als Ubertragungsmedien verwenden. Der zweiten Forderunq kommt erfahrungsgemäß die Industrie sehr schnell nach, wenn ihr geeiqnete Wege aufgezeigt werden.The mentioned requirements - HDTV equipping and increasing the number at the same time transmitted programs - lead to a, in comparison to RIGFON systems clearly increased demand for transmission capacity in the area of the subscriber line, for their implementation, therefore, both an established, very high-speed optical transmission technology, including wavelength division multiplexing technology, as well as suitable electronic ones Components, if possible in integrated form, are required for the Gbit / s range. The first requirement can be met with high-speed optical transmission links, which work e.g. in the optical long-wave range and single-mode fibers as transmission media use. Experience shows that the second demand comes from industry very quickly after, when her suitable ways are shown.

Eine Erhöhung des Bewegtbild-Angebots legt an sich den Schluß nahe, daß dies einen entsprechend erhöhten schaltungstechnischen Aufwand erfordert. Bei der Erfindung wird aber von Voraussetzungen ausgegangen, die zu iiberraschend einfachen Lösunqen führen. Diese Voraussetzungen bestehen darin, - daß in der Zentrale aus Grfinden der Reduzierung der Anzahl von Anschlußkontakten die den TV-Programmen zuzuordnenden Bitströme in bitserieller Form vorliegen und - daß den einzelnen Breitband-Endqeräten des Teilnehmers diese Bitströme ebenfalls seriell, z.B. auch über Koaxkabel, zuzuführen sind.An increase in the range of moving images suggests the conclusion that that this requires a correspondingly increased circuit complexity. at The invention is based on assumptions that are surprisingly simple Lead solutions. These prerequisites consist in - that in the headquarters from Finding the reduction in the number of connection contacts for the TV programs the bit streams to be assigned are available in bit-serial form and - that the individual broadband end devices of the subscriber to feed these bit streams also serially, e.g. also via coaxial cable are.

Eine bitweise Schachtelung modulierter Probenwerte einzelner Ouellen ist als solche durchaus bekannt, wird aber selten angewendet. Dabei handelt es sich um eine geordnete Folge modulierter Probenwerte, bei der der Abstand der Proben, also die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen von zwei aufeinanderfolgenden Proben am Multiplexteil des Senders, gleich oder näherunsweise gleich bleibt und keine Koinzidenzen auftreten können. Für den Obertragungsweq ist daher eine Zeichenrasterung vorauszusetzen. Die durchschnittliche Wartezeit der einzelnen Proben wird gegenüber der im allgemeinen üblichen Wortschachtelung beträchtlich verringert (s. beispielsweise: Fernmeldetechnik 9 (1969) H.8, S. 241 ff). Die Zusammenfassung einiger -weniger - Bitströme niedriger Bitrate mit exaktem Synchronismus zu einem Bitstrom entsprechend höherer Bitrate ist mit bitweiser Verschachtelung sehr einfach, weil dazu keine Zwischenspeicherung erforderlich ist und lediglich Torschaltungen einqesetzt zu werden brauchen. Allerdings - und hier liegt wohl der Grund für die seltene Anwendung der bitweise Verschachtelung - wird die Tatsache, daß jedes Bit eines Wortes im Bitstrom mit der hohen Bitrate isoliert erscheint, als problematisch angesehen (s. beispielsweise: An Introduction to Digital Integrated Communications Systems; Inose, H., University of Tokyo Press, 1979, 5. 40).Bit-wise nesting of modulated sample values from individual sources is well known as such, but is rarely used. It is about an ordered sequence of modulated sample values in which the distance between the samples, i.e. the time difference between the arrival of two consecutive samples at the multiplex part of the transmitter, remains the same or approximately the same and none Coincidences can occur. A character grid is therefore required for the transmission route to assume. The average waiting time of each sample is compared the commonly used word nesting is considerably reduced (see for example: Telecommunication technology 9 (1969) volume 8, p. 241 ff). The summary of a few - a few - Bit streams of low bit rate with exact synchronism to a bit stream accordingly higher bit rate is very easy with bit-by-bit interleaving because there is no Intermediate storage is required and only gates are used will need. However - and this is probably the reason for the infrequent use the bit-wise interleaving - becomes the fact that every bit of a word is im Bit stream with the high bit rate appears isolated, viewed as problematic (see Sect. for example: An Introduction to Digital Integrated Communications Systems; Inose, H., University of Tokyo Press, 1979, pp. 40).

Eben diese Tatsache wird nun bei der Erfindung aus folgendem Grunde angewendet und ausqenutzt: Das aber tragungsmedium - insbesondere eine Monomodefaser -läßt Obertragungsraten im Gbit/s-Bereich zu. Elektronische Bauelemente mit Arbeitsgeschwindigkeiten unter 300 MHz sind verfügbar. Läßt sich nun die IJmsetzung aus dem Gbit/s-Bereich in Bitraten unterhalb 300 Mbit/s mit einfachen Mitteln beherrschen, sind für eine Einführung zukunftssicherer Systeme die technischen Voraussetzungen erfüllt.It is precisely this fact that is now used in the invention for the following reason Applied and exploited: But this is the carrying medium - especially a single-mode fiber -Allows transmission rates in the Gbit / s range. Electronic components with working speeds below 300 MHz are available. The conversion from the Gbit / s range can now be carried out at bit rates below 300 Mbit / s master with simple means, are the technical requirements for the introduction of future-proof systems Fulfills.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale.According to the invention, this object is achieved by the im Claim 1 specified characterizing features.

Die wesentliche Bedeutung der Erfindung liegt demnach darin, für die Verschachtelung der einzelnen Kanäle ein solches Prinzip anzuwenden, das für die Trennung der Kanäle mit möglichst weniqen, leicht .realisierbaren Schaltungen hoher Arbeitsgeschwindigkeit und im übrigen mit herkömmlichen elektronischen Bauelementen auszukommen gestattet.The essential importance of the invention is therefore for the Nesting of the individual channels to apply such a principle that for the Separation of the channels with the fewest possible, easily. Realizable high circuits Working speed and otherwise with conventional electronic components get along allowed.

Bevor auf besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher eingegangen wird, soll zunächst noch anhand eines Beispiels das Wesen der Erfindung verdeutlicht werden.Before closer to particularly preferred embodiments of the invention is entered, the essence of the invention will first be based on an example be clarified.

Bei sehr hochratigen optischen Obertragungsstrecken, mit deren Realisierung bei der Anmelderin im Jahre 1975 begonnen wurde, sind kurz nach 1980 folgende Ergebnisse erzielt worden: Bitrate Faserlänge Fasertyp Anzahl der TV-Kanäle Gbit/s km 70 Mbit/s 140 Mbit/s 1,12 16 8 21 Monomode 2,24 32 16 Dabei wurde mit 1,3 pm Laserwellenlänge gearbeitet, die Fehlerrate bei vollständiger Signalregeneration war kleiner als 10-9 Eine Bandbreite von 70 Mbit/s bzw. 140 Mbit/s reicht ftir einen Bewegtbildkanal mit ilblicher Auflösung aus.In the case of very high-speed optical transmission links, with their implementation started at the applicant in 1975, the following results are shortly after 1980 achieved: Bit rate Fiber length Fiber type Number of TV channels Gbit / s km 70 Mbit / s 140 Mbit / s 1.12 16 8 21 single mode 2.24 32 16 It was with 1.3 pm laser wavelength worked, the error rate with complete signal regeneration was less than 10-9. A bandwidth of 70 Mbit / s or 140 Mbit / s is enough for one Moving image channel with the same resolution.

280-Mbit/s ermöglichen eine höhere Auflösung (HDTV = High Definition Television) und sind noch immer mit marktüblichen elektronischen Bauelementen beherrschbar. Selbst in einem solchen Fall wird also die Arbeitsgeschwindigkeit von 300 MHz für Bauelemente in einem BreitbandgerHt nicht überschritten. Allein für die Trennung der Breitbandkanäle, d.h. für die Kanalwahl, ist ein fiir höhere Bitraten geeignetes Bauelement, z.B. ein D-Flip-Flop, erforderlich, das bereits in integrierter Form auf dem Markt ist. Der Ansteuerung eines solchen Abtastelements kommt nun natürlich besondere bedeutung zu. Denn hierbei sollten ebenfalls möglichst weitgehend Bauelemente mit Arbeitsgeschwindigkeiten unterhalb 300 MHz einzusetzen sein. Dies wird bei der Erfindung aufgrund folgender Ueberlegung erreicht: Zunächst wird unterstellt, daß sowohl der Bittakt Clb als auch der Multiplextakt Clm zur Verfügung stehen.280 Mbit / s enable a higher resolution (HDTV = High Definition Television) and can still be controlled with commercially available electronic components. Even in such a case, the working speed will be 300 MHz for Components in a broadband device not exceeded. Alone for the breakup of the broadband channels, i.e. for channel selection, is a suitable one for higher bit rates Component, e.g. a D-flip-flop, is required that is already integrated is on the market. The control of such a scanning element now comes naturally special meaning to. Because in this case components should also be as extensive as possible to be used with operating speeds below 300 MHz. This is the case with the Invention achieved on the basis of the following consideration: First of all, it is assumed that both the bit clock Clb and the multiplex clock Clm are available.

Zwischen diesen beiden Takten gilt die Beziehung Clb = 2n . Clm. Jedem Kanalwahlmodul ist ein Frequenzteiler mit dem Teilungsverhältnis 2n zugeordnet. Damit kann am Ausgang des Teilers, je nach seinem Einschaltzeitpunkt, jede der 2 zur Kanalwahl möglichen Zeit -lagen erzeugt werden. Zur Einstellung der richtigen, d.h. der dem anqewählten Kanal entsprechenden Zeitlage, wird zunächst der Teiler willkürlich an den Bittakt Clb angeschlossen. An seinem Ausgang steht dann ein Takt Cld-zur Verfiigung, dessen Frequenz der des Multiplextaktes Clm entspricht, dessen Zeitlage bzw.The relationship Clb = 2n applies between these two cycles. Clm. Each A frequency divider with a division ratio of 2n is assigned to the channel selection module. This means that each of the 2 possible time slots for channel selection can be generated. To set the correct, i.e. the time slot corresponding to the selected channel, the divider is first used arbitrarily connected to the bit clock Clb. There is then a clock at its exit Cld available whose frequency is that of the Multiplex clock Clm corresponds to the time slot or

Phase jedoch 2"nach unbestimmt ist. Durch eine whasenmessung zwischen Multiplextakt Clm und Teilertakt Cld wird eine Gleichspannung abgeleitet, die die Übereinstimmung bzw. die Abweichung zwischen gewählter und vorhandener Zeitlage darstellt. Nach der Wahrscheinlichkeitsrechnung ist einer von 2n Versuchen, bei der willkürlichen Anschaltung des Rittaktes Clb die richtige Zeitlage zu treffen, erfolgreich. Deshalb wird im Falle einer Abweichung von der gewünschten Zeitlage die Anschaltung des Bittaktes Clb an den Teiler kurzzeitig, jedoch für eine große Zahl von Bittakten, unterbrochen. Damit erhält der Teiler, bezogen auf den Multiplextakt Clm, einen neuen Anfangszustand, so daß sich - sehr wahrscheinlich - eine andere Zeitlage ergeben wird. Es wird also sooft und solange versucht, bis die gewünschte Zeitlage getroffen wird.However, phase 2 "is indefinite. By a phase measurement between Multiplex clock Clm and divider clock Cld, a DC voltage is derived that the Agreement or the discrepancy between the selected and the existing time slot represents. According to probability, one of 2n attempts is at the arbitrary connection of the Rittaktes Clb to meet the correct time slot, successfully. Therefore, in the event of a deviation from the desired time slot the connection of the bit clock Clb to the divider for a short time, but for a large one Number of request acts, interrupted. This gives the divider, based on the multiplex clock Clm, a new initial state, so that - very likely - another Time slot will result. It is tried so often and until the desired Time slot is hit.

Jeder dieser Versuche lauft jedoch - bezogen auf das menschliche Wahrnehmungsvermögen - in so kurzer Zeit ab, daß sich die gewünschte Zeitlage ergibt und der Frequenzteiler dauernd angeschaltet hleiben kann, lange bevor, d.h. ohne daß ein Teilnehmer diese Vorgänge überhaupt bemerken kann.However, each of these attempts is ongoing - based on human perception - in such a short time that the desired time slot results and the frequency divider can remain switched on long before, i.e. without a participant having this Can even notice what is happening.

Die Steuerung der Einstellung kann mittels eines Mikrocomputers erfolgen, in den die Ergebnisse der Phasenmessungen über einen Multiplex-A/D-Wandler bertragen werden. Das Erreichen der richtigen Zeitlage wird in diesem Mikrocomputer beispielsweise durch Vergleich der digitalisierten Phasenmeßspannunqen mit Werten, die den einzelnen Kanälen zugeordnet und in einem Tabellenspeicher abgeleqt sind, herbeigeführt.The setting can be controlled by means of a microcomputer, in which the results of the phase measurements are transmitted via a multiplex A / D converter will. Reaching the correct time slot is an example of this in this microcomputer by comparing the digitized phase measurement voltages with values assigned to the individual Channels are assigned and stored in a table memory, brought about.

Nach üblichen Vereinbarungen bezüglich der Or-ganisation eines Zeitmultiplexrahinens wird der Rahmenanfanq durch ein Synchronisierzeichen gekennzeichnet. Die dafür benötigten Zeitplätze stehen zwar nicht für die Ubertragung von Nutzinformationen zur Verfügung, ermöglichen aber eine genaue Synchronisation. Hieraus folgt, daß bei Verwendung einer der Zeitlagen zur Ableitung des Multiplextaktes Clm ein insoweit modifizierter Kanalwähler ausreicht, als dort statt des Vergleichs von Phasenlagen das Synchronisierzeichen aufzufinden ist.According to customary agreements regarding the organization of a time division multiplex rail becomes the frame fanq marked by a synchronization symbol. The time slots required for this are not available for the transmission of useful information available, but allow precise synchronization. It follows from this that when using one of the time slots for deriving the multiplex clock Clm a so far modified channel selector is sufficient than there instead of the comparison of phase positions the synchronization mark can be found.

Einzelheiten der Erfindung und ihrer bevorzugten Ausführungsformen, auch die in den unteransprüchen angegebenen Merkmale, werden nachfolgend anhand der schematischen Darstellungen in den Zeichnungen näher erlautert.Details of the invention and its preferred embodiments, also the features specified in the subclaims are based on the following the schematic representations in the drawings explained in more detail.

Dabei zeigen: Fig. 1: ein Schaubild für die Struktur eines HDTV-fähigen Ubermittlungssystems, Fig. 2: eine Tabelle mit Beispielen unterschiedlicher Nutzungsmöglichkeiten eines 1,12 Gbit/s-Kanals im Teilnehmeranschlußbereich, Fig. 3: ein Organisationsschema für einen Multiplex-Rahmen mit bitweiser Verschachtelung der Kanäle, Fig. 4: die Systemkomponenten ftir die Ubertragung zwischen Zentrale und Teilnehmer, Fig. 5: ein Prinzip-Blockschaltbild für einen Kanalwähler gemaß der Erfindung zur Informations-Auskopplung bei 1,12 Gbit/s, Fig. 6: ein detailliertes Blockschaltbild für einen Kanalwähler gem. Fig. 5, und Fig. 7: ein Blockschaltbild für einen modular erweiterbaren Kanalwähler.They show: FIG. 1: a diagram for the structure of an HDTV-capable Transmission system, FIG. 2: a table with examples of different possible uses a 1.12 Gbit / s channel in the subscriber line area, FIG. 3: an organization diagram for a multiplex frame with bit-by-bit interleaving of the channels, Fig. 4: the System components for the transmission between control center and subscriber, Fig. 5: a principle block diagram for a channel selector according to the invention for information extraction at 1.12 Gbit / s, Fig. 6: a detailed block diagram for a channel selector according to FIG. 5 and FIG. 7: a block diagram for a modularly expandable channel selector.

Fiq. 1 zeigt in stark vereinfachter Form die Struktur eines zukunftssicheren Systems. Seine wesentlichen Merkmale sind: - Benutzung der Wellenlangen-Multiplex-Technik zur Trennung von Schmalhand- und Breitbandbereich und - Verwendung einer Bitrate von 1,12 bit/s auf der Teilnehmeranschlußleitung in Richtung zum Teilnehmer.Fiq. 1 shows in a greatly simplified form the structure of a future-proof Systems. Its main features are: - Use of wavelength division multiplex technology for the separation of narrow hand and broadband areas and - use of a bit rate of 1.12 bit / s on the subscriber line in the direction of the subscriber.

Die getrennte ftbertragung von Schmalband- und Breitbandsignalen hat folgende Vorteile: - Möglichkeit der Notstromversorgung der Schmalbanddienste (Fernsprechen), da für den Schmalbandbereich nur niederratiqe, hochintegrierbare Elektronik benötigt wird, - Angebot von Breitbanddiensten als Option, d.h. hochratige Elektronik mit höherem Leistungsbedarf wird nur für den Fall verwendet, daß entsprechende Dienste tatsächlich genutzt werden sollen, - unterschiedlich definierhare Multiplex-Rahmenstrukturen für die beiden Bitraten-Bereiche, bei denen die unterschiedlichen Gegebenheiten beider Bereiche, nämlich die praktisch beliebiqen Bit-Manipulationsmöglichkeiten im Schmalbandbereich und der begrenzte zulässige Hardware-Aufwand im flreitbandbereich, berücksichtigt werden können.The separate transmission of narrowband and broadband signals the following advantages: - Possibility of emergency power supply for narrowband services (telephony), since only low-ratio, highly integrable electronics are required for the narrow band range - offering broadband services as an option, i.e. high-speed electronics with higher power requirements are only used in the event that corresponding services are actually to be used, - multiplex frame structures that can be defined in different ways for the two bit rate ranges in which the different conditions both areas, namely the practically arbitrary bit manipulation options in the narrowband range and the limited permissible hardware expenditure in the low-bandwidth range, can be taken into account.

Die Verwendung einer Bitrate von 1,12 r.bit/s folgt beispielsweise aus den fiir die einzelnen TV- und HDTV-Kanäle im Teilnehmerbereich gewählten Raten. Hier sind Bitraten bei etwa 70 Mbit/s für TV und für den qenau vierfachen Wert fiir HDTV sinnvoll. Maßgebend hierfür ist die fjberlegung, daß ein gewisser Aufwand für Codecs in den Teilnehmerendgeräten mit dem Ziel zugelassen werden sollte, Hardware-Aufwand und insbesondere Leistungsverbrauch bei den Vermittlungseinrichtungen in der Zentrale zu reduzieren.For example, the use of a bit rate of 1.12 r.bit / s follows from the rates selected for the individual TV and HDTV channels in the subscriber area. Here bit rates are around 70 Mbit / s for TV and for exactly four times the value for HDTV makes sense. The decisive factor here is the consideration that a certain amount of effort is required for Codecs should be allowed in the subscriber terminals with the aim of hardware expenditure and particularly Power consumption in the switching equipment to reduce in the head office.

Beispiele für die Nutzungsmöglichkeiten eines 1,12 Gbit/s-Kanals im Teilnehmeranschlußhereich sind in Fig. 2 angegeben: - Breitbandteilne-hmern, die ausschließlich über TV-Geräte nach jetziqem Standard verfügen, wird ein festes Grundangebot von 8 Programmen, entsprechend den ortsiiblichen Programmen, übermittelt. Diese Programme-können dem jeweiligen Endgerät direkt über die Teilnehmeranschlußeinrichtung, ohne Einschaltung der Zentrale, zugeleitet werden. Vier weitere, aus einem größeren Angebot wählhare Programme können dem Teilnehmer über Verteilvermittlungsmoduln durch die Zentrale iibermittelt werden. Daneben werden bis zu 3 EBif-Kanäle und Stereoton-Verteildienste angeboten (Bif: Bildfernsprechen).Examples of the possible uses of a 1.12 Gbit / s channel in the Subscriber line areas are indicated in Fig. 2: Broadband subscribers who only have TV sets according to the current standard, will be a fixed basic offer of 8 programs, according to the local programs, transmitted. These Programs can be sent to the respective terminal directly via the subscriber connection device, without switching on the control center. Four more, from a larger one Programs can be offered to the subscriber via distribution switching modules can be transmitted by the control center. In addition, up to 3 EBif channels and Stereo sound distribution services offered (Bif: video telephony).

- Dem Teilnehmer, der ausschließlich HDTV nutzen will, steht ein festes (;rundangebot von 2 HDTV-Kanälen und ein aus einer größeren Anzahl von Programmen auswählbares HDVT-Programm zur Verfügung.- The participant who only wants to use HDTV has a fixed one (; full range of 2 HDTV channels and one from a large number of programs selectable HDVT program available.

- Teilnehmern, die sowohl TV als auch HDTV nutzen wollen (dies dürfte wahrscheinlicher sein als die im vorigen Beispiel erläuterte ausschließliche HDTV-Nutzung), kann z.B. ein Grundangebot von 4 TV-Programmen und einem HDTV-Programm übermittelt werden.- Participants who want to use both TV and HDTV (this should more likely than the exclusive HDTV use explained in the previous example), can e.g. transmit a basic offer of 4 TV programs and one HDTV program will.

Hierfür wird allerdings in der Zentrale der doppelte Aufwand an Schaltmoduln fiir die Verteilvermittlung erforderlich. However, this requires twice the amount of switching modules in the control center required for distribution switching.

Bei derartiqen Systemen führt eine bitweise verschachtelte Multiplex-Rahmenstruktur zu hardwaremäßig aufwandsarmen Multip-lex- und Demultiplex-Einrichtungen.In such systems, a bit-wise interleaved multiplex frame structure is used to multiplex and demultiplex devices with low hardware requirements.

Da besonders bei sehr hohen Bitraten ein niedriger Hardware-Aufwand ausschlagqebende Bedeutunq hat, ist bitweise verschachteltes Zusammenfassen der einzelnen, den 70 Mbit/s-Grundkanälen zuzuordnenden Bitströme auf der Teilnehmeranschlußleitung vorteilhaft und sinnvoll, wobei ein in Fig. 3 angegebener Multiplex-Rahmen-Aufbau benutzt werden kann. Bei diesem, aus jeweils 16 Bit bestehenden Rahmen dient das jeweils erste Bit von Rahmen zu Rahmen abwechselnd zu Synchronisationszwecken bzw. zur Stereoton-Ubertragung. Jedes der folgenden 15 Bit gehört der Reihe nach zu jeweils einem der 15 Grundkanäle à 70 Mbit/s. Zur Ubertragung eines DTV-Programms werden jeweils vier dieser Grundkanäle zusammengefaßt, wobei die zugehöriqen Bit innerhalb.des Rahmens kammartig im 280 MHz-Takt aufeinander folgen. In Fig. 3 sind hierfür die Kanäle mit den Nummern 2,6,10 und 14 eines Multiplex-Rahmens hervorgehoben. Weitere bzw. alternative HDTV-Kanäle lassen sich selbstverständlich mit den Kanalnuminern 1,5,9 und 13 bzw. 3,7,11 und 15 bilden.Since a lower one, especially at very high bit rates Hardware overhead has crucial meaning is bitwise nested summarization of the individual bit streams to be assigned to the 70 Mbit / s basic channels on the subscriber line advantageous and sensible, with a multiplex frame structure indicated in FIG can be used. This is used for this frame, each consisting of 16 bits first bit alternately from frame to frame for synchronization purposes or for stereo sound transmission. Each of the following 15 bits belong in turn to each one of the 15 basic channels of 70 Mbit / s each. Used to broadcast a DTV program four of these basic channels are combined, with the associated bits within the Frame in a comb-like manner in a 280 MHz cycle. In Fig. 3 are for this purpose Channels with the numbers 2, 6, 10 and 14 of a multiplex frame are highlighted. Further or alternative HDTV channels can of course be used with the channel numbers 1,5,9 and 13 and 3,7,11 and 15 respectively.

Aus Fig. 4 ist folgendes zu erkennen: Im Vergleich zu BIGFON-Systemen liegt der notwendige Mehraufwand zunächst im Bereich der Einspeisung der Bewegtbild-Signale in die Teilnehmeranschlußleitung.The following can be seen from FIG. 4: In comparison to BIGFON systems the necessary additional effort is initially in the area of feeding in the moving image signals into the subscriber line.

Dieser Mehraufwand besteht im wesentlichen in dem etwas komplexeren und hochratigeren Multiplexer und in dem Aufwand zur Zuführung des Grundangebots. Der Multiplexer wird zweckmäßigerweise mit einer 280 Mbit/s-Zwischenstufe ausgeführt, so daß HDTV-Bitströme unmittelbar bitseriell an die 280 Mbit/s-Eingänge angeschlossen werden können.This additional effort consists essentially in the somewhat more complex one and higher-speed multiplexers and in the effort to supply the basic offer. The multiplexer is expediently designed with a 280 Mbit / s intermediate stage, so that HDTV bit streams are directly connected bit-serially to the 280 Mbit / s inputs can be.

Die grundsätzliche Funktion der Einrichtungen zur Verteilvermittlung und zur Bif-Vermittlung unterscheidet sich dagegen kaum von der der BIGFON-Systeme. nie sehr hochratige optische Obertragunqssttecke ist hinsichtlich der Zahl ihrer Funktionsgruppen prinzipiell ebenfalls mit niederratigeren Strecken vergleichbar, der kostenmaßige Aufwand wird hier letztlich von der Frage bestimmt, welche optoelektronischen bzw. mikrolektronischen Bauelemente für eine Massenproduktion vorgesehen sind.The basic function of the distribution switching facilities and for Bif switching, on the other hand, hardly differs from that of the BIGFON systems. never very much high-speed optical transmission pieces are in terms of the number of their functional groups in principle also with lower-speed routes comparable, the cost-related effort is ultimately determined by the question, which optoelectronic or microelectronic components for mass production are provided.

Eine wesentliche Forderung für den Bereich der Breitband-Teilnehmeranschlußeinrichtung besteht darin, diese modular erweitern zu können, d;;h. j-edem Breitband-Endgerät sollte ein eigener Anschlußmodul zugeordnet werden, so daß sich der auftretende Hardware-Aufwand der Anzahl der angeschlossenen Endgerate anpassen läßt.An essential requirement for the field of broadband subscriber line equipment consists in being able to expand this modularly, i.e. every broadband terminal a separate connection module should be assigned so that the occurring Can adapt the hardware effort to the number of connected devices.

Das Grundprinzip eines derartigen erfindungsgemäßen Kanalselektor-Moduls ist in Fig. 5 dargestellt: Der Modul - Kanalselektor 1 - besteht im wesentlichen aus zwei Elementen, - einer Abtaststufe, in die die gewünschte Information aus dem bitseriell verschachtelten Bitstrom im 70-bzw. für.HDTV im 280 MFiz Takt übernommen und an deren Ausgang dann unmittelbar der auszuwählende 70-bzw. 280 Mbit/s-Ritstrom für das BB-Endgerät 1 zur Verfügung steht und - einem Abtastzeitpunkt-Generatort , mit dem - bezogen auf den in ähnlicher Weise ableitbaren 70 MHz Rahmentakt und abhängig von der zeitlichen Lage des auszuwählenden Kanals - der entsprechend zeitlich versetzte Abtasttakt für die Abtaststufe erzeugt wird.The basic principle of such a channel selector module according to the invention is shown in Fig. 5: The module - channel selector 1 - consists essentially of two elements, - a sampling stage into which the desired information from the bit-serial interleaved bit stream in the 70- or. for HDTV in the 280 Miz clock and then directly at the output of the 70 to be selected or. 280 Mbit / s stream is available for the BB terminal 1 and - a sampling time generator , with the - based on the similarly derivable 70 MHz frame clock and depending on the time of the channel to be selected - the corresponding time offset sampling clock is generated for the sampling stage.

Wie Fiq. 6 zeiqt, kann die Abtaststufe aus einem D-Flip-Flop PF bestehen; ein derartiges Element ist für die vorliegenden Geschwindigkeitsanforderungen bereits derzeit in integrierter Form auf dem Markt.Like Fiq. 6 zeiqt, the sampling stage can consist of a D flip-flop PF; such an element is for the present speed requirements already on the market in an integrated form.

Die Schwierigkeit, im Gbit/s-Bereich einen Abtastzeitpunkt-Generator zu realisieren, wird bei Ausführungsformen der Erfindung in einer Weise gelöst, die den besonderen Bedingungen dieses Bitratenbereichs angepaßt und aufwandsarm ist.The difficulty of using a sampling time generator in the Gbit / s range to realize is achieved in embodiments of the invention in a way, which are adapted to the special conditions of this bit rate range and require little effort is.

Bei der Erprobung der prinzipiellen Arbeitsweise wurde deutlich, daß bereits mit heute verfügbarer Technoloqie der Platz- und Leistungsbedarf für einen Kanalselektor-Modul durchaus akzeptabel ist. Sein Leistungsverbrauch liegt bei ca. 1,5 W; der Platzbedarf entspricht etwa dem einer halben Europakarte. Bei Einsatz funktionsspezifischer integrierter Bauelemente lassen sich diese Werte deutlich reduzieren.When testing the principle of operation, it became clear that the space and power requirements for one already with technology available today Channel selector module is perfectly acceptable. Its power consumption is approx. 1.5 W; the space required is roughly equivalent to half a map of Europe. When used Function-specific integrated components make these values clear to reduce.

Die prinzipielle Funktionsweise des "stochastischen" Kanalwählers gemäß der Erfindung ist bereits weiter vorn schon beschrieben. An dieser Stelle soll hierzu nur nochmals darauf hingewiesen werden, daß trotz der größeren Zahl von Versuchen, die gewünschte Zeitlage zu treffen, d.h. den anqewahlten Kanal zu finden, dafür ausreichend kurze Zeit benötigt wird, die der Teilnehmer nicht wahrnehmen kann.The basic functionality of the "stochastic" channel selector according to the invention has already been described above. At this point should only be pointed out again that despite the larger number of attempts to hit the desired time slot, i.e. the selected channel find that a sufficiently short time is required for this, which the participant does not notice can.

Ausführungsformen der Erfindung können folgendermaßen aufgebaut sein: D-Flip-Flop (FF): Da die Clock-Frequenz des D-Flip-Flops um den Faktor 2n unter der Bitfolgefrequenz liegt, kann auch bei Clb = 1,12 CHz ein erhältliches schnelles D-Flip-Flop (Fairchild llC06) verwendet werden. Eine weitere Möq- lichkeit besteht im Einsatz eines aus diskreten Elementen aufgebauten Flip-Flops, das bei 1,3 V Versorgungsspannung arbeitet und besonders leistungsarm ist.Embodiments of the invention can be constructed as follows: D flip-flop (FF): Since the clock frequency of the D flip-flop is below by a factor of 2n the bit rate, a fast one can also be obtained with Clb = 1.12 CHz D flip-flop (Fairchild llC06) can be used. Another possibility opportunity consists in the use of a flip-flop made up of discrete elements, which at 1.3 V supply voltage works and is particularly low-power.

Frequenzteiler ( :16 Teiler): Der Frequenzteiler kann aus einem erhältlichen Teiler 1:4 (Fairchild llCO5) aufgebaut werden, dem dann zwei Flip-Flops üblicher Geschwindigkeit nachgeschaltet werden.Frequency divider (: 16 divider): The frequency divider can be made from an available Divider 1: 4 (Fairchild IICO5) can be built, which then two flip-flops are more common Speed can be connected downstream.

Phasenmesser (Phasenvergleicher): Der Phasenmesser kann entweder mit Double Balanced Mixern oder mit Rattern aufgebaut werden. Da bei beiden Arten die Phasenanzeige doppeldeutig ist, empfiehlt sich der Einsatz von zwei Phasenmessern mit um 90" versetzter Ansteuerung durch den Referenztakt. Es kann aber auch ei-ne Verzögerungsleitung oder auch ein zusatzlicher Phasenschieber vorgesehen werden.Phase meter (phase comparator): The phase meter can either with Double balanced mixers or can be built with chatter. Since in both types the If the phase display is ambiguous, the use of two phase meters is recommended with control offset by 90 "by the reference clock. But it can also be a Delay line or an additional phase shifter can be provided.

Steuerung (P-System): Die Steuerung zur Einstellung der richtigen Zeitlage kann mittels eines, in der Breitband-Teilnehmeranschlußeinrichtung ohnehin erforderlichen Mikrocomputers erfolgen, in den die Ergebnisse der Phasenmessungen über einen Multiplex-A/D-Wandler übertragen werden. Die Feststellung, ob die richtige Zeitlage erreicht ist, kann die Steuerung (uP-System) durch Vergleich der digitalisierten Phasenmeßspannungen mit entsprechenden Zuordnungen in einer Look-Up-Table durchführen. Dabei kann sichergestellt werden, daß Toleranzen der Phasenmessunqen durch die Breite der jeweiligen Zuordnungsbereiche berücksichtigt werden.Control (P-System): The control for setting the correct Time slot can by means of one, in the broadband subscriber line device anyway required microcomputer, in which the results of the phase measurements can be transmitted via a multiplex A / D converter. Determining whether the right one When the time slot is reached, the controller (uP system) can compare the digitized Carry out phase measurement voltages with corresponding assignments in a look-up table. It can be ensured that the tolerances of the phase measurements are due to the width of the respective assignment areas must be taken into account.

Rahmensynchronisation (Rahmen-Takt Ableitung): Eine der Zeitlagen (s. z.B. Fig. 3 und betreffende Beschreibung) kann zur Rahmensynchronisation verwendet werden.- Hierfür läßt sich der beschriebene Flip-Flop-Frequenzteiler-Modul und das erwähnte Steuerungsverfahren prinzipiell ebenfalls einsetzen. In diesem Fall zeigt jedoch nicht eine Phasenmessung, sondern das Auffinden des gewählten Sync.-Wortes das Erreichen der richtigen Zeitlage an.Frame synchronization (frame clock derivation): One of the time slots (see e.g. Fig. 3 and related description) can be used for frame synchronization - For this purpose, the described flip-flop frequency divider module and the In principle, also use the control methods mentioned. In this case shows however, not a phase measurement, but finding the selected sync. word reaching the right time slot.

Modularisierung: Die Anordnung Flip-Flop, Frequenzteiler, Phasenmesser ist als Modul anzusehen, der jeweils einem BB-, d.h.Modularization: The arrangement of flip-flop, frequency divider, phase meter is to be regarded as a module, each of which has a BB-, i.e.

Bewegtbild- oder Breitband-Endgerät des Teilnehmers zugeordnet wird. Je nach den Wünschen des Teilnehmers kann somit die Teilnehmeranschlußeinrichtung für die gewünschte Zahl von Endgeräten ausgerüstet werden.Moving image or broadband terminal of the subscriber is assigned. Depending on the subscriber's wishes, the subscriber line equipment be equipped for the desired number of terminals.

(s.a. Fig. 7) Umschaltung der Kanalkapazität: Unter der Voraussetzung, daß die Verschachtelung der Kanäle in geeigneter Weise erfolgt, beispielsweise wie in Fig. 3 angegeben, kann durch Umschalten der Clock-Frequenz des Flip-Flops FF die Bitrate eines Kanals um den Faktor 2 oder 4 (HDTV) heraufgesetzt werden. Dazu sind die entsprechenden Ausgänge der Teilerkette zugänglich zu machen.(See also Fig. 7) Switching the channel capacity: Under the condition that that the interleaving of the channels takes place in a suitable manner, for example such as indicated in Fig. 3, by switching the clock frequency of the flip-flop FF the bit rate of a channel can be increased by a factor of 2 or 4 (HDTV). In addition the corresponding outputs of the dividing chain must be made accessible.

Modulintegration: Der genannte Modul, für dessen Ansteuerung nur relativ wenige Leitungen benötigt werden, bietet sich zur Realisierung in integrierter Jrm an. Auch die Anzahl der erforderlichen Funktionen lNßt dies möglich erscheinen. Auf diese Weise kann der aufwand in der Teilnehmeranschlußeinrichtung weitet reduziert werden.Module integration: The mentioned module, for its control only relatively few lines are required, can be implemented in an integrated Jrm at. The number of functions required also makes this appear possible. In this way, the effort in the subscriber line device can be further reduced will.

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Claims

Patent claim channel selector circuit for digital, bit-wise in one Interleaved multi-channel system with time division and an overall bit rate in the Gbit / s range Broadband channels, with the relationship between bit clock (Clb) and multiplex clock (Clm) Clb = k.Clm; k = 2n with n = positive integer, preferably 2 n S 5, the following applies: g e k e n n z e i c h n e t d u r c h - a D flip-flop (FF), - the one for the selected Delivery of the selected broadband channel of a relevant broadband facility (TV, HDTV, Sync.-ReGen.) Is connected upstream, - a frequency divider (D) with a Division ratio 1: 2n, to which the bit clock (Clb) is fed and depending on from its switch-on time, one of the 2n possible, required for channel selection generated time slots with a divider clock (Cld), - a comparator circuit (COMP), which is the current deviation between the multiplex clock (Clm) and the divider clock (Cld) emits a corresponding output signal, and - a control device (C), in which the output signal of the comparator circuit (COMP) as an actual value with a dem each broadband channel to be selected is compared to the corresponding setpoint value, and the a) in the event of a discrepancy between the actual and target value, i.e. in the search state, the connection of the bit clock (Clb) to the frequency divider (D) briefly, however for a larger number of bit clocks (Clb), interrupts, respectively b) in the case of agreement between the actual value and the nominal value, i.e. in the nominal state, the from Frequency divider (D) generated divider clock (Cld) to the flip-flop (FF) as the clock frequency supplies.

2. Channel selector circuit according to claim 1, characterized by a a comparator circuit designed as a phase comparator (P-COMP).

3. Channel selection circuit according to claim 2, characterized by a Control of the phase comparator (P-COMP) with the multiplex clock (Clm) and a on the other hand, signal shifted by 90 "(Clm +; T / 2).

4. channel selector circuit according to claim 3, characterized by a switchable control of the phase comparator (P-COMP) between the feed of the multiplex clock (Clm) and the signal (Clm + t / 2) changes.

5. channel selector circuit according to claim 3, characterized by two identical parts of the phase comparator (P-COMP), one of which with the multiplex clock (Clm) and the other with the signal (Clm + r / 2) offset by 90 " will.

6. Kanalwählerschaltunq according to one of claims 2 to 5, characterized by an analog / 5-digital converter (A / D) for the output signal of the comparator circuit (COMP).

7. Kanalwählerschaltunq according to claim 1, characterized by a a comparator circuit designed as a synchronization symbol comparator (Sync.-COMP).

8. Channel selector circuit according to one of claims 1 to 7, characterized by a frequency divider (D) with a graduated division ratio of 1: 4: 2 : 2.

9. channel selector circuit according to claim 7, characterized by a Selectable division ratio of the frequency divider (D) in the specified steps.

10. Channel selector circuit according to one of claims 1 to 9, characterized by a control device (C) constructed with a microprocessor (pP).

11. Channel selector circuit according to one of claims 1 to 10, characterized through a D-flip-flop, each assigned to a broadband terminal (TV, HDTV) (FF), the frequency divider (D) and the P-phase comparator (P-COMP) containing module (MI).

12. Channel selector circuit according to one of claims 1 to 11, q marked through a module (MII), the D-flip-flop (FF), the frequency divider (D) and the Contains synchronization character comparator (Sync.-COMP) and several at one subscriber station assigned channel selector circuits for broadband terminals (TV, HDTV) is.

13. Channel selector circuit according to claim 11 or 12, characterized through modules (MI, MII) constructed as integrated circuits (IC).