DE3439634A1 - Pulsrahmen fuer ein zeitmultiplexsystem mit einem videokanal und ton und -datenkanaelen - Google Patents

Pulsrahmen fuer ein zeitmultiplexsystem mit einem videokanal und ton und -datenkanaelen

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DE3439634A1
DE3439634A1 DE19843439634 DE3439634A DE3439634A1 DE 3439634 A1 DE3439634 A1 DE 3439634A1 DE 19843439634 DE19843439634 DE 19843439634 DE 3439634 A DE3439634 A DE 3439634A DE 3439634 A1 DE3439634 A1 DE 3439634A1
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DE19843439634
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English (en)
Inventor
Peter Dr.-Ing. 7140 Ludwigsburg Pirsch
Klaus Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Schaper
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/24Systems for the transmission of television signals using pulse code modulation
    • H04N7/52Systems for transmission of a pulse code modulated video signal with one or more other pulse code modulated signals, e.g. an audio signal or a synchronizing signal
    • H04N7/54Systems for transmission of a pulse code modulated video signal with one or more other pulse code modulated signals, e.g. an audio signal or a synchronizing signal the signals being synchronous
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/16Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1605Fixed allocated frame structures

Description

  • Pulsrahmen für ein Zeitmultiplexsystem mit einem
  • Videokanal und Ton und -Datenkanälen Die Erfindung-betrifft ein Zeitmultiplex-Nachrichtenubertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges System ist bekannt aus einer Veröffentlichung vom S.Drews, P.Pirsch, K.Schaper: "Circuit Technique for VLSI Design of Video Codec", Conference Record ICC' 84, S. 250 - 255, Amsterdam 1984.
  • Dieses System dient dazu, eines von zwei Zeitmultiplexsignalen mit einer Bitfolgefrequenz von 69,632 Mbit/s zu bilden (und empfangsseitig wieder aufzulösen), die wiederum zu einem Zeitmultiplexsignal mit der fur die vierte Stufe der PCM-Hierarchie genormten Bitfolgefrequenz von 139,264 Mbit/s zusammengefaßt werden. Um die für das Videosignal zu übertragende Datenmenge zugunsten von ubertragungskapazität für Tonsignale und Datensignale herabzusetzen, werden vor der Einfügung des codierten Videosignals in den Zeitmultiplexrahmen die codierten Abtastwerte der Horizontalaustastlucke entfernt. Die Daten- und Tonsignale haben Takte, die zum Multiplextakt von 69,632 MHz synchron sind, wogegen der Takt des codierten Videosignals in typischer Weise asynchron hierzu ist.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, fur das Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem der vorstehend bezeichneten Gattung einen geeigneten Pulsrahmen anzugeben, um dadurch die Funktionen im Multiplexer und im Demultiplexer zu definieren.
  • Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprechen.
  • Die Erfindung wird nun anhand der einzigen Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt den Rahmenaufbau des erfindungsgemäßen Systems. Eine Darstellung und Erläuterung der Schaltung des auf diesem Rahmenaufbau beruhenden Multiplexers und Demultiplexers ist entbehrlich, da bei beiden Teilen die Realisierung, insbesondere die Steuerung durch den Rahmenaufbau direkt bestimmt ist.
  • Wie die Zeichnung zeigt, ist der Pulsrahmen gegliedert in 68 Spalten und vier Zeilen. Dies ergibt 272 Zeitabschnitte des Rahmens. Die angegebene Bitfolgefrequenz von 69,632 MHz ergibt sich daraus, daß jeder dieser Zeitabschnitte aus 16 Bits besteht und die Rahmenwiederholfrequenz 16 kHz beträgt.
  • Von den 68 Spalten des Rahmens sind 60 für die übertagung des codierten Videosignals reserviert und bilden einen Zeitkanal mit einer Ubertragungskapazität von 61,44 MHz. Diese Ubertragungskapazität ist größer gewählt als die tatsächliche mittlere Bitfolgefrequenz des codierten Videosignals, weil dieses asynchron zum übertragungstakt ist. Die 60 fur das Videosignal reservierten Spalten sind in vier gleichen Gruppen gleichmäßig uber den Pulsrahmen verteilt, und jeder Gruppe gehen zwei Spalten voraus, die Zeitkanäle fur andere Signale als das Videosignal bilden. Die regelmäßige Anordnung der Zeitabschnitte im Pulsrahmen vereinfacht die Erzeugung der zur Ablaufsteuerung im Multiplexer/Demultiplexer notwendigen Takte.
  • Wie aus der Beschriftung "TV" ersichtlich ist, besteht eine erste Gruppe aus den Spalten 3 bis 17, eine zweite Gruppe aus den Spalten 20 bis 34, eine dritte Gruppe aus den Spalten 37 bis 51 und eine vierte Gruppe aus den Spalten 54 bis 68.
  • Die Aufeinanderfolge der 272 Zeitschlitze des Pulsrahmens ergibt sich durch Aneinanderreihen der vier Zeilen, beginnend jeweils mit dem ersten Zeitabschnitt einer Zeile.
  • Ein Problem stellt die Einfügung des asynchronen Videosignals in die hierfür reservierten Zeitabschnitte des Pulsrahmens dar. Dieses Problem kann in konventioneller Weise dadurch gelöst werden, daß das asynchrone Video- signal durch Anwendung einer Stopftechnik synchron zum Pulsrahmen gemacht wird, wie dies z. B. aus der DE-OS 32 27 780 bekannt ist. Es kann aber auch dadurch gelöst werden, daß das Videosignal ohne vorherige Taktanpassung in die hierfur reservierten Zeitabschnitte des Rahmens eingefügt wird und die hierdurch auf der übertragungsstrecke vorhandene Taktschwankung des Videosignals empfangsseitig korrigiert wird, wozu ein die Taktschwankung angebendes Korrekturwort jeder Zeile eines Videosignals hinzugefügt wird. Diese Lösung ist aber nicht Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung, sondern einer anderen, gleichlaufenden Patentanmeldung, in der sie ohne Bezug auf einen speziellen Pulsrahmen beschrieben ist.
  • Mit Bezug auf den speziellen Pulsrahmen gemäß der vorliegenden Erfindung wird lediglich erläutert, daß jeweils nach dem Auftreten des Zeilenanfangs im zu übertragenden Videosignal die Einfügung des Zeilenanfangs in den Pulsrahmen solange verzögert wird, bis ein für dieses Signal freier Zeitabschnitt beginnt. Damit der Videozeile noch Zusatzinformationen, die den Zeilen-oder Bildanfang markieren und die die Verzögerung seiner Einfügung angeben, vorangestellt werden, wird die Einfügung der Videozeile noch um zwei zusätzliche Zeitabschnitte verzögert. Im gezeigten Beispiel ist die Videozeile so in den Pulsrahmen eingefügt, daß sie in der vierten Zeile mit dem 42.ten Zeitabschnitt (Spalte 42) beginnt. Die beiden diesem 42.ten Zeitabschnitt vorausgehenden Zeitabschnitte werden mit Zusatzinformationen belegt, der erste mit einer sogenannten "TV-Kennung" und der zweite mit einem die Taktschwankung angebenden Korrekturwort.
  • Wie die gesondert dargestellte Belegung dieser beiden Zeitabschnitte zeigt, ist die "TV-Kennung" entweder ein Zeilensynchronisationswort mit der Bitfolge 0101 1001 0001 1110 oder ein hierzu inverses Wort, das angibt, daß der Anfang dieser Zeile gleichzeitig ein Bi Idanfang ist. Diese Bitfolge ist deshalb so gewählt, weil sie die erforderlichen statistischen Eigenschaften in bezug auf das Rahmenkennungswort hat und dadurch eine sichere Erkennung des Zeilen- oder Bildanfangs erlaubt. Die hier genannten Bitfolgen für Rahmenkennungswort und Zeilensynchronisationswort sind als Beispiele zu verstehen. Es existieren weitere Bitfolgen, die als Kennungswörter benutzt werden können, sofern sie untereinander die erforderliche Hamming-Distanz aufweisen und 0 und 1 g lei chhäufi g auftreten.
  • Im zweiten Zeitabschnitt sind die Bits 13 bis 16 mit dem Korrekturwort belegt, wobei dessen höchstwertiges Bit (MSB=Most Significant Bit) als 13. und das niedrigstwertige Bit (LSB=Least Significant Bit) als 16. Bit dieses Zeitabschnitts eingefügt ist. Der ubrige Teil dieses Zeitabschnitts ist frei für irgendwelche anderen Informationen.
  • Weiterhin zeigt die Darstellung des Pulsrahmens, daß die Daten der Videozeile unter Berücksichtigung ihrer Wortstruktur in den Pulsrahmen eingefügt sind, d. h.
  • mit Beginn des Zeilenanfangs ist eindeutig festgelegt, welche Bitplätze des Pulsrahmens mit welcher Art von Informationen belegt ist. In aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten werden abwechslungsweise Luminanzinformationen Y und Chrominanzinformationen C übertragen, jeweils 16 Bits. Diese 16 Bits sind gebildet aus vier Wörtern mit jeweils vier Bits, welche die Luminanzdaten Y1 bis Y4 bzw. die Chrominanzdaten C1 bis C4 von vier aufeinanderfolgenden Bildpunkten beinhalten.
  • Dabei sind die Wortgrenzen des codierten Videosignals berucksichtigt, indem die Wörter mit einer festen Zuordnung in die Zeitabschnitte eingefugt sind, beispielsweise ist das erste Bit des ersten Zeitabschnitts mit dem höchstwertigen Bit des Luminanz-Codeworts Y1 des ersten Bildpunkts belegt und das vierte Bit mit dem niedrigstwertigen Bit (LSB) dieses Codewortes. Diese Berücksichtigung der Wortgrenzen bei der Einfugung des codierten Videosignals in dem Pulsrahmen erlaubt eine höchst einfache empfangsseitige Verarbeitung.
  • Die Daten einer Videozeile erstrecken sich vom Zeilenanfang über mehrere aufeinanderfolgende Pulsrahmen.
  • Nach dem Zeilenende jeder Videozeile werden die aufeinanderfolgenden Zeitabschnitte des betreffenden Pulsrahmens mit Fullwörtern, z. B. 0000 0000 0000 0000 beschrieben, bis die nächste Videozeile beginnt.
  • Da der Multiplexer, wie vorstehend erläutert, den Zeilenanfang des Videosignals berücksichtigt, wenn er dieses in den Pulsrahmen eingefügt, kann er dabei auch die Abtastwerte der Horizontalaustast lücke aus dem zu übertragenden Videosignal entfernen, indem er diese Abtastwerte entweder nicht in seinen Eingangsspeicher einschreibt oder nicht aus diesem ausliest. Hierdurch wird die Ubertragungs-Bitfolgefrequenz für das Videosignal so reduziert, daß nur 60 von 68 Spalten mit Videoinformationen belegt sind. Der Zusatzaufwand zum Entfernen der Daten aus der Horizontalaustastlucke ist sehr gering.
  • Die acht Spalten des Pulsrahmens, die nicht für das Videosignal reserviert sind, werden wie folgt verwendet: Im ersten Zeitabschnitt des Pulsrahmens (Spalte 1, Zeile 1) wird ein Rahmenkennungswort mit der Bitfolge 1111 0101 1001 0000 übertragen, das wiederum so gewählt ist, die geforderten statistischen Eigenschaften hat.
  • Jeweils vier Bits der übrigen Zeitabschnitte der Spalte 1 (Zeilen 2 bis 4) bieten eine übertragungskapazität von 64 kbit/s und sind entweder frei oder mit einem Kanal dieser Bitfolgefrequenz belegt, was z. B. bei den ersten 4 Bits des Zeitabschnitts in der Zeile 3 der Spalte 1 der Fall ist.
  • Die Spalte 2 bildet einen Zeitkanal für die übertragung eines digitalen Stereotonsignals mit der zum Pulsrahmen synchronen Bitfolgefrequenz von 1,024 MHz, das den Fernsehbegleitton bildet. In der Zeichnung ist diese Spalte mit "TV-Ton 1" gekennzeichnet. Einen Zeitkanal für ein zweites digitales Stereotonsignal mit derselben Bit folgefrequenz zur übertragung eines zweiten Fernsehbegleittons (TV-Ton 2) bildet die Spalte 19 des Pulsrahmens. Wie aus der gesonderten Darstellung der Belegung dieser Spalte ersichtlich ist, ist jeder Zeitabschnitt einer solchen Spalte mit einem mit 16 Bits codierten Abtastwert eines Tonkanals (linker oder rechter Kanal) belegt, wobei zur Erleichterung der empfangsseitigen Verarbeitung wiederum die Wortstruktur berücksichtigt ist, indem das erste Bit jedes Zeitabschnitts mit dem höchstwertigen Bit (MSB) eines Codewortes und das 16. Bit mit dem niedrigstwertigen Bit (LSB) belegt wird.
  • Die Spalte mit der Nr. 18, die eine übertragungskapazität von 1,024 MHz bietet, ist beispielsweise fur die übertragung von maximal 16 64-kbit/s-Digitalsignalen verwendbar.
  • Die Spalten 35 und 36 bilden zusammen einen Zeitkanal fur die übertragung eines Zeitmultiplexsignals des Systems PCM 30, dessen Bitfolgefrequenz gleich 2,048 MHz beträgt. Dasselbe gilt für die Spalten (52 und 53). Selbstverständlich können diese Spalten auch mit mehreren 64 kbit/s-Kanälen belegt werden, wobei die maximale Anzahl pro Spalte gleich 16 ist.

Claims (11)

  1. Patentansp rOc he 0 Zeitmultiplex-Nachrichtenübertragungssystem mit einem - sendeseitigen Multiplexer, der ein Zeitmultiplexsignal mit einer Bitfolgefrequenz von 69,632 MHz bildet aus einem mit ungefähr 70 Mbit/s in Komponentenform codierten Videosignal und mehreren digitalen Ton- und Datensignalen - und mit einem empfangsseitigen Demultiplexer, der das Zeitmultiplexsignal wieder auflöst, wobei das codierte Videosignal asynchron und die anderen Signale synchron zur Bitfolgefrequenz des Zeitmultiplexsignals sind und wobei aus dem codierten Videosignal vor dessen Einfugung in das Zeitmultiplexsignal die codierten Abtastwerte der Horizontalaustastlucke entfernt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Pulsrahmen aus 68 Spalten und vier Zeilen besteht, die 272 Zeitabschnitte mit je 16 Bits bilden, daß die Rahmenwiederholfrequenz 16 KHz beträgt und daß 60 Spalten den Zeitkanal fur das Videosignal bilden.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 60 Spalten in vier gleichen Gruppen gleichmäßig über den Pulsrahmen verteilt sind, wobei jeder Gruppe zwei Spalten vorausgehen.
  3. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spalten (2, 19) jeweils einen Zeitkanal für ein mit einer Bitfolgefrequenz von 1,024 MHz codiertes Stereotonsignal bilden.
  4. 4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitabschnitt der ersten Zeile und der ersten Spalte das R ahmenkennung swort enthält und daß die ubrigen Zeitabschnitte der ersten Spalte jeweils vier 64kbit/s-Zeitkanäle bilden.
  5. 5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der nicht fUr das Videosignal reservierten Spalten (18) entweder durch einen 1,024 Mbit/s-Kanal oder durch maximal 16 64Kbit/s-Kanäle belegt ist.
  6. 6. System nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsrahmen zweimal zwei aufeinanderfolgende Spalten (35, 36 bzw. 52, 53) enthält, die entweder einen 2,048 Mbit/s-Zeitkanal fur ein PCM 30-Signal oder 32 64Kbit/s-Zeitkanäle bilden.
  7. 7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Videosignal und die digitalen Tonsignale unter Berücksichtigung ihrer Wortstruktur in die für sie vorgesehenen Zeitabschnitte eingefügt werden.
  8. 8. System nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Videozeile im Pulsrahmen mit einem Zeilensynchronisationswort der Länge eines Zeitabschnitts und einem darauffolgenden Zeitabschnitt beginnt, in den ein Korrekturwort eingefügt ist, das die Taktschwankung des Zeilenanfangs im Pulsrahmen gegenüber dem tatsächlichen Zeilenanfang angibt.
  9. 9. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenkennungswort die Bitfolge 1111010110010000 ist.
  10. 10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeilensynchronisationswort die Bitfolge 0101100100011110 ist und daß diese Bitfolge invertiert wird, wenn ein Zeilenanfang gleichzeitig ein Bildanfang ist.
  11. 11. System nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer selbst die codierten Abtastwerte der Horizontalaustastlucke des codierten Videosignals entfernt, indem er diese entweder nicht in seinen Eingangsspeicher einschreibt oder nicht aus diesem ausliest.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0271866A2 (de) * 1986-12-18 1988-06-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Übertragungssteuerungssystem für Unterraten-Multimediadaten
DE4420212A1 (de) * 1994-06-04 1995-12-07 Deutsche Bundespost Telekom Übertragungssystem für gleichzeitige Mehrfachübertragung von mehreren Bild- und Tonsignalen

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