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Verfahren zur digitalen Übertragung von Tonprogrammen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur digitalen Übertragung von Tonprogrammen im Zeitmultiplexbetrieb,
deren analoge Tonsignale mit einer Frequenz von 32 kHz abgetastet werden und deren
digitalisierte Abtastproben nach einer Kompression jeweils 11 Informationsbits und
ein Paritätsbit umfassen9 mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 8 448 kbit/s
über eine Digitalsignalsignalverbindung.
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über eine Digitalsignalverbidung mit einer vorgegebenen Übertragungsgeschwindigkeit
von 8448 kbit/s sollen Tonprogramme übertragen werden in der Zeitschrift "Rundfunktechnische
Mitteilungen", Jahrgang 24, 1980, Heft 1, Seiten 51 bis 36 ist ein Tonkanalsystem
angegeben (Bild 2)9 bei dem jeweils fünf 15-kHz-Tonkanäle über einen Multiplexer
zu einem Multiplexsignal von 2048 kbit/s Übertragungsgeschwindigkeit zusammengefaßt
werden. Die Abtastfrequenz beträgt für jeden Tonkanal 32 kHz und die ursprünglich
14 Bits umfassenden Abtastproben werden durch einen Kompressor auf 11 informationsbits
umgesetzt, von denen die höherwertigeren Bits durch ein Paritätsbit geschützt sind
Es ist außerdem bekannt, jeweils vier dieser Tonkanalsysteme zusammenzufassen und
über eine 8448 kbit/s-Verbindung zu übertragen0 insgesamt können somit 20 Tonkanäle
übertragen werden Das 8448 kbit/s-Signal enthält entsprechend den CCITT-Empfehlungen
außer der Nutzinformation Informationen für die Synchronisierung, über wachung und
Taktanpassungdurch das vorgesehen Impulsstopfverfahren Die Übertragung kann über
beliebige Kabel, Glasfaserkabel oder Richtfunksysteme erfolgen.
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Nachteilig bei einem solchen System ist die schlechte Ausnutzung der
vorgegebenen UbertragungsgeschwindigReit.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Übertragung von
digitalen Tonprogrammen anzugeben, das die vorgegebene Ubertragungsgeschwindigkeit
optimal nutzt.
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Die Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein 264 Bits umfassender Multiplexpulsrahmen
gebildet wird, dem 22 Tonkanäle mit jeweils einer Abtastprobe einschließlich Paritätsbit
zugeordnet werden, daß die Multiplexpulsrahmen mit einer Pulsrahmenfrequenz von
32 kHz ausgesendet werden und daß mindestens in einem Tonkanal Abtastproben mit
einer gegenüber den übrigen Tonkanälen abweichenden Parität übertragen werden Einzige
Voraussetzung für das angegebene Verfahren ist es, daß der Betrieb der Übertragungseinrichtung
ohne CCITT-Rahmenkennungswort möglich ist. Diese Vorausetzung ist jedoch im allgemeinen
gegeben, Durch die erfindungsgemäße Bildung des Multiplexpulsrahmens werden dessen
sämtliche Bits verwendet. Die zum Schutz von höherwertigen Informationsbits verwendeten
Paritätsbits ermöglichen eine Synchronisierung der Tonkanäle. Da kein Rahmensynchronisierwort
vorhanden ist, wird die Parität der ausgesendeten Codewörter in mindestens einem
Tonkanal geändert. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten.
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Das Verfahren ist bei der immer interessanter werdenden Übertragung
von Tonleitungsbündeln von Punkt zu Punkt von besonderem Interesse Von den verschiedenen
Verteilnetzen seien hier beispielsweise nur Kabelfernsehanlagen und BIGFON genannte
Es ist vorteilhaft, daß in mindestens einem Tonkanal eine geradzahlige Anzahl von
höchstwertigen Informationsbits der Abtastproben durch das zugehörige Paritätsbit
geschützt wird und außerdem zweckmäßig, daß in allen Tonkanälen eine geradzahlige
Anzahl
von Informationsbits durch die jeweils zugehörigen Paritätsbits geschützt werden
Wird die Parität über eine geradzahlige Anzahl von Bits gebildet9 so kann dies Vorteile
bei der Rahmensynchronisation haben. Durch die gleiche Behandlung aller Tonkanäle
verringert sich der Schaltungsaufwand.
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Es ist zweckmäßig, daß die abweichende Parität der Abtastproben in
mindestens einem Tonkanal durch Invertieren der Abtastproben einschließlich der
zugehörigen Paritätsbits erzeugt wird.
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Wird das Paritätsbit über eine geradzahlige Anzahl von Informationsbits
gebildet9 so wird durch die Invertierung beispielsweise einer ungeraden Parität
eine gerade Durch den Tonkanal, dessen Daten invertiert ausgesendet werden9 erfolgt
die Synchronisation des Multiplexrahmens.
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Zweckmäßig dürfte es sein, den ersten oder den letzten Tonkanal zur
Synchronisierung vorzusehen.
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Es ist zweckmäßig. daß allein das Paritätsbit in mindestens einem
Tonkanal invertiert wird. Dabei ist es gleichgültig, ob die Anzahl der paritätsgeschützten
Bits geradzahlig oder ungeradzahlig ist.
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Für die Übertragung von Stereotonprogrammen ist es zweckmäßig, daß
von den 22 Tonkanälen jeweils 2 zu 11 Stereotonkanälen zusammengefaßt werden und
daß jeweils die beiden Abtastproben eines Stereotonkanals bitweise zu 24 Bits langen
Blöcken einander verschachtelt werden.
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Jeweils zwei Tonkanäle werden zu einem Stereotonkanal zusammengefaßt
Jeder Stereotonkanal umfaßt somit zwei Tonkanäle mit einer Audio-Bandbreite von
je 15 kHz.
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Es ist ebenfalls zweckmäßig, daß innerhalb des Multiplexpulsrahmens
12 Zeitschlitze mit je 22 Bits gebildet werden und daß in Jedem Zeitschlitz jeweils
ein Bit eines Tonkanals übertragen wird.
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Bei dieser Art der Verschachtelung werden Bilndelfehler auf mehrere
Tonkanäle verteilt und können deshalb eher erkannt werden. Auch hier werden die
Daten eines Tonkanals invertiert ausgesendet, um eine Synchronisierung zu ermöglichen.
Multiplexer und Demultiplexer zur Realisation des Verfahrens sind einfach zu realisieren,
da sie vollständig synchron arbeiten und nicht Rücksicht auf ein Rahmenkennungswort,
Stopfbits und andere zusätzliche Informationen nehmen müssen.
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Für eine sichere Synchronisation ist es zweckmäßig, daß die Abtastproben
einschließlich der zugehörigen Paritätsbits mindestens zweier aufeinanderfolgender
Tonkanäe invertiert ausgesendet werden.
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Durch diese Maßnahme kann zweimal je Zeitmultiplexpulsrahmen der Synchronismus
festgestellt werden. Hierdurch wird eine schnellere und sicherere Synchronisation
ermöglicht. Es ist natürlich auch möglich, die Daten mehrerer Kanäle zu invertieren,
z.B. in den Tonkanälen MK1, MK2 und MK5, MK6, MK7, MK8. Hierdurch ergeben sich nochmals
mehrere Synchronisationsmöglichkeiten.
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Hierbei ist es natürlich zweckmäßig, wenn die Tonkanäle in aufeinanderfolgenden
Zeitschlitzen des Zeitmultiplexrahmens untergebracht sind oder jeweils paarweise
ineinander verschachtelt sind. Ebenso ist es möglich, abwechselnd alle Bits eines
Multiplexpulsrahmens einmal invertiert und einmal nichtinvertiert auszusenden.
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Es ist vorteilhaft, daß jeweils die vier höchstwertigen Informationsbits
einer Abtastprobe durch ein Paritätsbit geschützt werden.
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Je nach Bitfehlerrate ist es zweckmäßig, die Parität über eine unterschiedliche
Anzahl der höherwertigen Informationsbits der Abtastproben zu bilden. Eine Paritätsbildung
über die 4 höchstwertigen Bits hat sich als besonders günstig für die Fehlererkennung
und die Tonqualität erwiesen9 falls eine geradzahlige Anzahl von Bits paritätsgeschützt
werden rollo Bei einer ungeradzahligen Anzahl von paritätsgeschützten Bits ist es
bekannt, fünf Bits zu schützen.
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Das Verfahren wird anhand von Figuren 1 bis 3 naher erläuterte Es
zeigen Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Tonkenalsystems, Fig.
2 ein erstes Beispiel für die Realisierung eines Multiplexpulsrahmens und Fig. 3
ein weiteres Beispiel für die Realisierung des Multiplexpulsrahmens.
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Das in Fig. 1 dargestellte Tonkanalsystem enthält 22 gleiche Tonprogrammsender
T, deren Ausgänge über einen Multiplexer MUX zusammengefaßt werden. Das Zeitmultiplexsignal
wird über eine Digitalsignalverbindung DSV zu einem Demultiplexer DMUX übertragen0
An den Ausgang des Demultiplexers DMUX sind 22 gleiche Tonprogrammempfänger R angeschlossen.
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Entsprechend der Anzahl der Tonprogrammsender und Tonprogrammempfänger
werden 22 Tonkanäle TK1 bis TK22 gebildete In jedem Tonkanal wird dieselbe Abtastfrequenz
von 32 kHz verwendet. Die Abtastproben werden zunächst digitalisiert, dann erfolgt
in einem Kompressor des Tonprogrammsenders eine Datenreduktion und anschließend
werden die Abtastproben zu einem Zeitmultiplexsignal
zusammengefaßt.
Das Zeitmultiplexsignal wird über die Digitalsignalverbindung übertragen und durch
den Demultiplexer an die Tonprogrammempfänger verteilt. Jeder Tonprogrammempfänger
enthält einen Expander, der die Kompression jeder empfangenen Abtastprobe auf 11
Bits wieder rückgängig macht. Die Abtastproben werden anschließend wieder in analoge
Signale umgesetzt. Bei erkannten Störungen wird beispielsweise die vorhergehende
Abtastprobe nochmals verwendet. Jeweils zwei Tonkanäle z.B. TK7 und TK2 werden zu
einem Stereotonkanal SK1 zusammengefaßt. In einem Stereokanal können somit zwei
15 kHz Tonprogramme übertragen werden. Selbstverständlich ist es weiterhin möglich,
auch Mono-Tonprogramme über einen Tonkanal zu übertragen.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Multiplexpulsrahmen mit 264
Bits gebildet. Der Multiplexpulsrahmen wird in 11 Abschnitte unterteilt, wobei jedem
Abschnitt SE ein Stereotonkanal SK1 bis SK11 zugeordnet ist. Jeder Stereotonkanal
umfaßt zwei Tonkanäle, von denen eine Abtastprobe wiederum 71 Informationsbits und
ein Paritätsbit enthält. Der Stereotonkanal SK6 ist nochmals detailliert dargestellt.
Er umfaßt die Tonkanäe TK11 und TK12. Die Abtastproben sind bitweise ineinander
verschachtelt. Die Bits des linken Tonknalas TK11 sind hierbei mit L, die des rechten
Tonkanals TE12 mit R bezeichnet. Die Paritätsbits entsprechen den zwölften Bits.
Jedes Paritätsbit wird aus den ersten 4 Bits jedes Tonkanals gebildet. Um eine Rahmensynchronisierung
zu ermöglichen, werden die Abtastproben des ersten Stereotonkanals SK1 invertiert
ausgesendet. Hierdurch ändert sich die Parität z.B. von einer geraden in eine ungerade.
Zur Rahmensynchronisierung würde auch die invertierte Aussendung des ersten Tonkanals
TK1 ausreichen.
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In Fig. 3 wird derselbe Zeitmultiplexrahmen von 264 Bits in 11 Zeitschlitze
TS aufgeteilt, die jeweils 22 Bits umfassen. Jeder Zeitschlitz enthält ein (möglichst
gleichwertiges) Bit eines Tonkanals Der sechste Zeitschlitz TS6 mit den Bits 111
bis 132 ist vergrößert dargestellt. Er enthält jeweils das sechste Bit der Tonkanäle
1 bis 22.
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im zwölften Zeitschlitz werden de Paritätsbits ibertragen Zur Rahmensynchronisierung
können alle Bits des ersten Tonkanals invertiert ausgesendet werden. Dies sind die
Bits 1, 23, 45, ... 243.
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Entsprechend der vorgegebenen Abtastrate von 32 kHz wiederholt sich
die Aussendung eines Zeitmultiplexpulsrahmens und ergibt somit eine Übertragungsrate
von 8448 kbit/s Bei der Rahmensynchronisation wird auf der Empfangsseite geprüft,
ob die Parität der Tonkanäle stimmt.
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Der vom Demultiplexer gebildete Zeitrahmen wird solange gegenüber
dem empfangenen Zeitmultiplexsignal verschoben, bis dies der Fall ist. Die noch
auftretenden Paritätsfehler geben den Beginn des Multiplexpulsrahmens an.
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Die entsprechenden Abtastproben einschließlich Paritätsbit werden
dann umgepolt bzw. werden ständig invertiert an die entsprechenden Tonprogrammempfänger
- hier der Tonkanäle TK1 und TK2 - weitergegeben.
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3 Figuren 10 Patentansprüche