DE3586255T2

DE3586255T2 - Kommunikationssystem fuer bidirektionale digitalsignale.

Info

Publication number: DE3586255T2
Application number: DE8585105132T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Kubota; Masakatsu Toyoshima
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2005-04-27
Also published as: US4635274A; DE3586255D1; EP0159720B1; CA1235186A; AU583036B2; AU4177385A; EP0159720A3; SG30624G; HK81695A; JPS60229545A; EP0159720A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale, insbesondere ein neuartiges und hochwirksames Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale, das speziell für den Einsatz beim Übertragen eines digitalen Datensignals über eine CATV(Cable Television)-Übertragungsleitung und ähnliche Nachrichtenverbindungen ausgebildet ist.
Fig. 1 zeigt schematisch ein bekanntes Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale. Eine zentrale Einheit 1' einerseits und andererseits Datenendstellen 2' wechseln digitale Datensignale über eine Übertragungsleitung oder ein Kabel 3' aus, z. B. ein CATV-System. Die Netzwerkleitung von der zentralen Einheit 1' zu den Datenendstellen 2' wird als Abwärtsverbindung bezeichnet, während die Netzwerkleitung von den Datenendstellen 2' zur zentralen Einheit 1' als Aufwärtsverbindung bezeichnet wird. Ein über die Abwärtsleitung zu übertragendes Datensignal weist im allgemeinen ein höheres Frequenzband auf als ein über die Aufwärtsverbindung zu übertragendes Datensignal. Z. B. kann das Datensignal für die Abwärtsleitung ein Frequenzband von 50 MHz bis 450 MHz aufweisen, während das Datensignal für die Aufwärtsverbindung ein Frequenzband von 5 MHz bis 30 MHz aufweist.
Im allgemeinen wird in einem Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale eine Digitalinformation oder ein Datensignal von einer zentralen Einheit (Sendestation) über eine "nach unten führende" Übertragungsleitung ("Abwärtsverbindung") zu jeder Datenendstelle übertragen, und jede Datenendstelle überträgt ein digitales Datensignal über eine "nach oben führende" Übertragungsleitung ("Aufwärtsverbindung") an die zentrale Einheit.
Wenn eine Übertragung über die Aufwärtsverbindung stattfindet, wird, um Verschlechterung des S/R(Signal/Rausch)-Verhältnisses aufgrund von Wärme, die von einem Widerstand in der Endstufe der Datenendstelle erzeugt wird, zu verhindern, das Datensignal mit einem Pseudorausch(PN = Pseudo Noise)- Kode multipliziert. Dies erzeugt ein sogenanntes "gespreiztes Spektrum", in dem das Datensignal kodiert ist. Die mit dem PN-Kode multiplizierten Daten weisen ein breites Frequenzspektrum auf, wodurch sie durch Störsignale während der Übertragung weniger beeinflußt werden, als dies sonst der Fall wäre. Die im gespreizten Spektrum kodierten Daten werden z. B. in Form eines PSK-modulierten Signals (Phase Shift Keying = Phasenumtastung) übertragen.
DE-A-26 03 524 beschreibt ein Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale, das dem oben beschriebenen entspricht, d. h. ein System, das ein digitales Signal erzeugt, das mit einem PN-Kode gespreizt ist. Es wird jedoch nur die Übertragung zwischen einer Sendereinheit und einer einzigen Datenendstelle beschrieben. Die Datenendstelle ist vorzugsweise innerhalb eines Flugobjektes angeordnet. Da sich die Entfernung zwischen der zentralen Einheit und der Datenendstelle dauernd ändern kann, wird dauernd Synchronisierung vorgenommen.
EP-A-0 037 299 erwähnt, daß es allgemein bekannt ist, Synchronisierung entweder dauernd oder nur dann vorzunehmen, wenn Datenübertragung gestartet wird (jedoch kann im letzteren Fall die Synchronisierung von Zeit zu Zeit wiederholt werden). Wenn Synchronisierung nicht dauernd ausgeführt wird, muß der während des Synchronisiervorgangs festgestellte Wert der Phasenverschiebung gespeichert werden, um dauernde Datenkommunikation auf Grundlage der ermittelten Phasenverschiebung auszuführen. Das System gemäß EP-A-0 037 299 verwendet ein Register, um den Wert der Phasenverschiebung zu speichern, der für die Datenkommunikation mit einer gerade adressierten Datenendstelle gilt. Sobald eine neue Datenendstelle adressiert wird, wird erneut Synchronisierung vorgenommen, und der dabei erhaltene Wert für die Phasenverschiebung wird wiederum im Schieberegister gespeichert.
Auch bei einem Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale, das ein gespreiztes Spektrum für die Übertragung von Daten von jeder von mehreren Datenendstellen verwendet, ist es erforderlich, daß der Empfänger der zentralen Einheit die Position (Phase) des Kodemusters eines empfangenen Signals sowie die Pulswiederholrate oder die Frequenz des Bittaktes, welche beiden Werte von der Datenendstelle übertragen werden, mit den Werten eines Bezugssignals im Empfänger der zentralen Einheit synchronisiert.
Der Synchronisiervorgang erfordert eine vorgegebene Zeitspanne, und wenn ein Synchronisiervorgang jedesmal beim Aufrufen einer Datenendstelle von der zentralen Einheit ausgeführt wird, wird die Menge an Daten, die von der Datenendstelle pro Zeiteinheit empfangen werden kann, wesentlich verringert, wodurch der Übertragungswirkungsgrad abgesenkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale anzugeben, bei dem von einer zentralen Einheit innerhalb einer minimalen Zeitspanne auf eine Datenendstelle zugegriffen werden kann und bei dem die von den Datenendstellen pro Zeiteinheit empfangbare Datenmenge erhöht ist, wodurch der Übertragungswirkungsgrad erhöht ist.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale weist mehrere Datenendstellen auf, die mit einer zentralen Einheit in Verbindung stehen,
- wobei jede Datenendstelle folgendes aufweist:
-- eine Signalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines digitalen Signals, das mit Hilfe eines Pseudorauschkodes (PN) gespreizt ist;
-- eine Moduliereinrichtung zum Aufmodulieren der digitalen Daten auf einen Träger; und
-- eine Einrichtung zum Übertragen des modulierten digitalen Signals an die zentrale Einheit,
- und wobei die zentrale Einheit folgendes aufweist:
-- eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des modulierten digitalen Signals;
-- einen PN-Kode-Generator zum Erzeugen eines PN-Kodes, der dem PN-Kode einer der Datenendstellen entspricht;
-- einen Multiplizierer, der auf die Empfangseinrichtung und den PN-Kode-GEnerator anspricht, um ein digitales Signal zu erzeugen, das nicht mehr durch den PN-Kode gespreizt ist; und
-- eine Demoduliereinrichtung, die mit dem Multiplizierer verbunden ist, um die digitalen Daten aus dem modulierten digitalen Signal zu gewinnen;
-- einen Detektor zum Ermitteln des maximalen Pegels des digitalen Signals vom Multiplizierer und zum Erzeugen eines zugehörigen Pegelanzeigesignals; und
-- eine Voreinstelleinrichtung mit einem Speicher zum Speichern eines vorgegebenen Kodes für jede der Datenendstellen, zum Voreinstellen des Pseudo-Rauschkode-Generators mit dem vorgegebenen Kode für die jeweils tatsächlich adressierte Datenendstelle auf das Pegelanzeigesignal hin.
Beim erfindungsgemäßen System weist die Zentraleinheit einen besonderen Detektor zum Feststellen optimaler Synchronisation auf. Dies erfolgt dadurch, daß der Maximalpegel des Digitalsignals aus dem entspreizten empfangenen Signal bestimmt wird. Synchronisation erfolgt dadurch, daß ein Pseudorausch-Kodegenerator auf verschiedene Voreinstellkodes voreingestellt wird. Derjenige Voreinstellkode, für den die Synchronisation optimal ist, wird für die aktuell adressierte Datenendstelle in einem Speicher abgelegt. Die Synchronisation und das Abspeichern eines Voreinstellkodes erfolgt für jede Datenendstelleneinheit. Sobald eine Datenendstelleneinheit danach adressiert wird, wird der Voreinstellkode für die adressierte Datenendstelleneinheit aus dem Speicher ausgelesen, und der Pseudorausch-Kodegenerator wird mit diesem Kode voreingestellt. Danach ist eine kleine Synchronisation mehr oder nur noch eine Feineinstellung der Synchronisation erforderlich.
Durch Ändern des Voreinstellkodes ist es möglich, Phasenverschiebung bitweise auszuführen. Die aktuelle Phasenverschiebung kann jedoch einen Anteil enthalten, der nur einen Bruchteil einer Periode ist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist ein erfindungssgemäßes System zusätzlich ein Schieberegister auf, das den erzeugten Pseudorauschkode um einen vorgegebenen Teil einer Bitperiode verschiebt. Dadurch wird Feinsynchronisation ausgeführt. Sobald der Detektor, der das Maximalniveau des empfangenen entspreizten Signals ermittelt, optimale Synchronisation feststellt, wird nicht nur der Voreinstellkode gespeichert, wie vorstehend beschrieben, sondern zusätzlich auch der Bitbruchteil, um den der Pseudorauschkode durch das Schieberegister verschoben wird.
Ein besseres Verständnis der Aufgaben, Wirkungen und Vorteile der Erfindung wird durch Berücksichtigung der folgenden detaillerten Beschreibung von Ausführungsbeispielen derselben ermöglicht, in Zusammenschau mit den beigefügten Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Elemente und Teile bezeichnen und in denen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Kommunikationssystems für bidirektionale Digitalsignale zeigt, wie es für den Stand der Technik typisch ist;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Kommunikationssystems für bidirektionale Digitalsignale zeigt, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 3A bis 3C Signalverläufe eines Bittaktes, eines Datensignals und eines Synchronisiersignals zeigen, die von der zentralen Einheit zu den Datenendstellen über die Abwärtsleitung erfindungsgemäß übertragen werden;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Sender-Schaltungsteils in einer Datenendstelle ist, wie sie für die Erfindung repräsentativ ist;
Fig. 5A bis 5C Signalzugdiagramme für ein Synchronisiersignal, ein Taktsignal und einen PN-Kode sind, die von einer Datenendstelle erfindungsgemäß über die Aufwärtsverbindung an die zentrale Einheit übertragen werden;
Fig. 6 ein Schaltungsblockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen zentralen Einheit ist;
Fig. 7A bis 7F Signalzugdiagramme für verschiedene Signale sind, die von der zentralen Einheit erfindungsgemäß über die Abwärtsverbindung an die Datenendstellen übertragen werden;
Fig. 8A bis 8E Signalzugdiagramme für verschiedene Phasen eines PN-Kodes sind, der in einem Empfänger/Schaltungs-Abschnitt der erfindungsgemäßen zentralen Einheit erzeugt wird; und
Fig. 9 ein Diagramm für eine Autokorrelationsfunktion für die verschiedenen in den Fig. 8A bis 8E dargestellten Phasen ist.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine zentrale Einheit 1 und eine typische Datenendstelle 2 eines Kommunikationssystems für bidirektionale Digitalsignale, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Die zentrale Einheit 1 weist einen Sender 1a und einen Empfänger 1b auf, während die Datenendstelle 2 einen Sender 2a und einen Empfänger 2b aufweist. Ein Sendedatensignal vom Sender 1a der zentralen Einheit 1 wird über ein Hochpaßfilter H eines Filters 4 und eine Übertragungsleitung oder ein Kabel 3 an die Datenendstelle 2 geliefert. Es läuft dann durch ein Hochpaßfilter H oder ein Filter 5 und wird vom Empfänger 2b der Datenendstelle 2 empfangen und demoduliert. Das Datensignal vom Sender 2a der Datenendstelle 2 wird über ein Tiefpaßfilter L des Filters 5 und das Übertragungskabel 3 an die zentrale Einheit 1 geführt. Es läuft dann durch ein Tiefpaßfilter L des Filters 4 und wird vom Empfänger 1b der zentralen Einheit 1 empfangen und demoduliert. Dies sind die grundsätzlichen Betriebsabläufe, die im Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale ausgeführt werden.
Im Fall der Übertragung eines Datensignals über die Aufwärtsverbindung werden zum Verhindern einer Verschlechterung des S/R(Signal/Rausch)-Verhältnisses aufgrund von Wärme, wie sie in einem Widerstand in der Endstufe der Datenendstelle 2 usw. erzeugt wird, das Datensignal und ein PN-Kode zunächst miteinander multipliziert, d. h. daß die Daten in einem gespreizten Spektrum kodiert werden. Die kodierten Daten werden dann z. B. in Form eines PSK-modulierten Signals übertragen.
In der Abwärtsverbindung kann das Signal PSK-moduliert sein, oder es kann durch Phasenumtasten, Amplitudenumtastung usw. moduliert sein.
In der zentralen Einheit 1 werden Daten von jeder Datenendstelle 2 durch Abfragen der Datenendstelle 2 eines jeden Teilnehmers in einem Prozeß gesammelt, der im allgemeinen als "polling" (Daten abrufen) bezeichnet wird. Die gesammelten Daten können sich auf den Zustand "EIN" oder "AUS" von Fernsehempfängern von Teilnehmern, auf Information für gewählte Kanäle usw. beziehen.
Die Fig. 3A bis 3C veranschaulichen Beispiele für verschiedene Signale, die über die Abwärtsleitung übertragen werden. Fig. 3A veranschaulicht ein Beispiel für einen Bittakt mit der Frequenz fb; Fig. 3B veranschaulicht ein Beispiel für Daten einschließlich Rahmensynchronisiersignalen; und Fig. 3C veranschaulicht ein Beispiel für einen Rahmensynchronisierpuls, der in den Rahmensynchronisiersignalen von Fig. 3B enthalten ist. Die über die Abwärtsleitung übertragenen Daten werden bei der Datenabfrage jeder Datenendstelle 2 verwendet, und da sich jede Datenendstelle 2 dauernd in Demodulationsbetriebsart befindet, werden der Bittakt und der Rahmensynchronisierpuls dauernd von jeder Datenendstelle 2 wiedergegeben. Die zentrale Einheit 1 und jede Datenendstelle 2 weisen so einen Bittakt und einen Rahmensynchronisierpuls auf, die in ihren Frequenzen identisch sind, sich jedoch wegen der Laufzeitverzögerung voneinander unterscheiden, die hauptsächlich von der Länge des Übertragungskabels 3, aber auch von Umgebungsfaktoren, wie der Temperatur, abhängt.
In einem Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale, das ein gespreiztes Spektrum verwendet, ist es erforderlich, daß der Empfänger 1b der zentralen Einheit 1 die Position (Phase) eines Kodemusters im empfangenen Signal und die Pulswiederholrate oder -frequenz des Bittaktes, die beide von der zentralen Einheit 2 gesendet werden, mit den entsprechenden Werten des Bezugssignals im Empfänger 1b der zentralen Einheit 1 synchronisiert.
Der Synchronisierprozeß erfordert eine vorgegebene Zeitspanne. Wenn dieser Synchronisierprozeß jedesmal dann von der zentralen Einheit ausgeführt wird, wenn sie einen Datenabruf bei einer Datenendstelle 2 ausführt, wird die Menge an Daten, die von den Datenendstellen 2 empfangen werden können, wesentlich erniedrigt, wodurch der Übertragungswirkungsgrad abgesenkt wird.
Die Fig. 4 bis 9 veranschaulichen den Aufbau und die Funktion eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Geräts.
Fig. 4 zeigt den Sender 2a, wie er in jeder Datenendstelle 2 vorhanden ist. In Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 11 einen Eingangsanschluß, dem ein Datensignal zugeführt wird. Der Datenwert, der dem Eingangsanschluß 11 zugeführt wird, kann den Zustand "EIN" oder "AUS" eines zugehörigen Fernsehempfängers, Information zu einem ausgewählten Kanal usw. repräsentieren. Die Signaldaten vom Eingangsanschluß 1 werden einem Eingangsanschluß eines Multiplizierers 12 zugeführt. An seinem anderen Eingangsanschluß erhält der Multiplizierer 12 einen PN(Pseudo-Noise)-Kode (siehe Fig. 5C), der vom Ausgangsanschluß Q&sub3; eines M-Folge-Kodegenerators 13 ausgegeben wird, der als PN-Kodegenerator verwendet wird. Der Generator 13 weist ein Schieberegister 13a auf, in dem Datenverschiebung durch ein Taktsignal (siehe Fig. 5B, die nicht denselben Maßstab wie Fig. 3A aufweist) mit einer Frequenz von (n/m) x fb (m und n sind ganze Zahlen) stattfindet. Im Ergebnis erzeugt der Multiplizierer 12 an seinem Ausgang ein Datensignal, das mit dem PN-Kode gespreizt ist. Dieses Datensignal wird einem Eingangsanschluß eines Multiplizierers 15 zugeführt. Der Multiplizierer 15 erhält an seinem anderen Eingangsanschluß einen Träger, der von einem Trägergenerator 16 erzeugt wird. Auf diese Weise werden die Daten auf den Träger moduliert. Das modulierte Datensignal vom Multiplizierer 15 wird an eine Sendeschaltung 17 gegeben und von dieser verstärkt, die das verstärkte Signal von einem Ausgangsanschluß 18 über ein Übertragungskabel 3 oder dergleichen (Fig. 2) an den Empfänger 1b in der zentralen Einheit 1 überträgt.
Wenn N die Anzahl von Stufen des Schieberegisters im M-Folge-Kodegenerator 13 ist, der als PN-Kodegenerator wirkt, ist 2N - 1 die Länge der größten erzeugten Folge. Das Schieberegister 13a im M-Folge-Kodegenerator 13 wird durch D-Flipflops mit z. B. drei Stufen und durch eine logische Schaltung gebildet, die an den Eingangsanschluß SI des Schieberegisters 13a einen logischen Wert rückkoppelt, der für den Zustand vorgegebener Stufen repräsentativ ist. Die Logikschaltung weist ein Exlusiv-ODER-Glied 13b (im folgenden als XOR-Glied bezeichnet) auf, dessen Eingänge (beim Beispiel) mit den Ausgängen Q&sub1; und Q&sub2; des Schieberegisters 13a verbunden sind. Wie in Zusammenhang mit der weiter unten folgenden Tabelle erläutert, erzeugt der M-Folge-Kodegenerator 13 einen Modulo-7-M-Folge-Kode, in dem ein Zyklus durch "1110100" (Fig. 5C) repräsentiert wird. Die "Geschwindigkeit" des PN-Kodes oder die Frequenz des Taktsignals, das von einem Anschluß 14 aus dem Taktanschluß CK des Schieberegisters 13a zugeführt wird, wird auf (N/M) x fb eingestellt, und die Anfangsphase des PN-Kodes wird auf einen Zeitpunkt eingestellt, der durch den Rahmensynchronisierpuls (Fig. 5A) festgelegt wird, der von einem Anschluß 19 dem Ladeanschluß L des Schieberegisters 13a zugeführt wird.
Genauer gesagt wird während einer Periode, in der der Rahmensynchronisierpuls (Fig. 5A) vom Anschluß 19 dem Lastanschluß L des Schieberegisters 13a zugeführt wird, das Taktsignal (Fig. 5B) vom Anschluß 14 dem Taktanschluß CK des Schieberegisters 13a zugeführt. Synchron mit einer Flanke, z. B. der ansteigenden Flanke des Taktsignals, wird ein vorgegebenes voreingestelltes Signal, z. B. "111", an vorgegebenen Anschlüssen A, B und C des Schieberegisters 13a gesetzt. Auf diese Weise fallen der Rahmensynchronisierpuls und der PN-Kode vom M-Folge-Kodegenerator 13 phasenmäßig zusammen, wie dies Fig. 5 zeigt. Zeitpunkte t&sub1; und t&sub2; sind solche Zeitpunkte, zu denen das Schieberegister 13a durch den Rahmensynchronisierpuls voreingestellt wird, wie vorstehend beschrieben.
Das Ausgangssignal eines XOR-Gliedes ist hoch, wenn ausschließlich ein einziges Eingangssignal hoch ist. Andernfalls ist das Ausgangssignal eines XOR-Gliedes niedrig. Damit ergeben sich Zustände für die Ausgangssignale Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; des Schieberegisters 13a und für die Eingangs- und Ausgangssignale des XOR-Gliedes 13b, wie sie in der folgenden Tabelle dargestellt sind: Tabelle Zustände von Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; Eingangssignale zum XOR-Glied 13b Ausgangs signale aus XOR-Glied 13b Anfangs nach Taktpuls 1
Wie es die Tabelle und Fig. 4 anzeigen, werden aufeinanderfolgende Ausgangssignale des XOR-Gliedes 13b mit jedem Taktpuls, der vom Anschluß 14 an den Eingangsanschluß CK gegeben wird, in den SI-Anschluß des Einheitsregisters 13a geschoben und jeweils um eine Stufe durch das Schieberegister 13a verschoben.
Dadurch befindet sich das Schieberegister 13a nach sieben Taktpulsen in seinem Anfangszustand. Das Ausgangssignal Q&sub3; nimmt daher wiederholt den Wert 1110100 an, wie dies in der Tabelle und in Fig. 5C dargestellt ist.
Die mit dem PN-Kode aufgespreizten Daten werden über die Aufwärtsverbindung 3 an die zentrale Einheit übertragen, in der sie gegenüber dem PN-Kode entspreizt werden und dann in die Originaldaten demoduliert werden.
Fig. 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Schaltungsanordnung der zentralen Einheit 1. Die zentrale Einheit weist den Sende-Schaltungsteil 1a und den Empfangs- Schaltungsteil 1b auf, wie sie in Zusammenhang mit Fig. 2 vorstehend kurz beschrieben wurden. Der Sende-Schaltungsteil 1a weist einen Datengenerator 23 und einen Rahmensynchronisiersignalgenerator 24 auf. Ein Datensignal (Fig. 7D) und ein Rahmensynchronisiersignal (Fig. 7C) werden vom Datengenerator 23 bzw. vom Rahmensynchronisiersignalgenerator 24 jeweils auf einen Bittakt (siehe Fig. 7A, die nicht denselben Maßstab aufweist wie Fig. 5B) mit der Frequenz fb ausgegeben, die von einem Zeitsteuersignalgenerator 26 erzeugt wird. Das so ausgegebene Datensignal und Rahmensynchronisiersignal werden einem Multiplexer 25 zugeführt. Der Multiplexer 25 wird durch ein von einem Zeitsteuersignalgenerator 26 erzeugtes Umschaltsignal (Fig. 7E) zwischen dem Datensignal und dem Rahmensynchronisiersignal umgeschaltet, und er erzeugt ein Signal (Fig. 7B), das dann einem PSK-Modulator 27 zugeführt wird. Das vom PSK-Modulator 27 modulierte Signal vom Multiplexer 25 wird dem Hochpaßfilterteil H des Filters 4 zugeführt und über das Übertragungskabel 3 an die Datenendstelle übertragen, wie weiter oben beschrieben.
Das von der zentralen Einheit von einer Datenendstelle empfangene Datensignal wird über den Tiefpaßfilterteil L des Filters 4 an einen Eingangsanschluß eines Multiplizierers 29 gegeben. Dem anderen Eingangsanschluß des Multiplizierers 29 wird ein PN-Kode zum Entspreizen der von der Datenendstelle gesendeten Daten zugeführt. Das Ausgangssignal vom Multiplizierer 29 wird einem Demodulator 30 zugeführt, und die durch diesen demodulierten Daten werden an einen Ausgangsanschluß 21 gegeben. Anschließend wird das demodulierte Ausgangssignal, was allerdings nicht dargestellt ist, einer Pegelsteuerschaltung zugeführt, in der eine Pegelsteuerung für "1" und "0" auf Grundlage des Bittaktes ausgeführt wird, der aus dem demodulierten Ausgangssignal wiedergewonnen wird. Die übertragenen Daten werden so in die ursprünglichen Daten zurückgewandelt.
Der Empfangs-Schaltungsteil 1b verfügt über einen M-Folge- Kodegenerator 32 mit einem Schieberegister 32a und einem XOR-Glied 32b. Der Generator 32a ist dem M-Folge-Kodegenerator 13 (Fig. 4) der Datenendstelle ähnlich. Voreingestellte Daten mit drei Bits werden durch eine Steuerschaltung 33 an Voreinstellanschlüssen A, B und C des Schieberegisters 32a zu einem Zeitpunkt voreingestellt, der durch einen Rahmensynchronisierpuls PF (Fig. 7F) bestimmt wird, der vom Zeitsteuersignalgenerator 26 erzeugt wird. Die Steuerschaltung 33 wird so betrieben, daß dann, wenn der von einem mit dem Ausgang des Multiplizierers 29 verbundenen Pegeldetektor 35 festgestellte Pegel maximal wird, die dann an den voreingestellten Anschlüssen A, B und C des Schieberegisters 32 a auftretenden Daten in einem Speicher 34 abgespeichert werden. Die so abgespeicherten Daten werden als Adresse für anschließenden Datenabruf bei der Datenendstelle verwendet. Während eines solchen anschließenden Datenabrufs werden die im Speicher 34 abgelegten Adreßdaten ausgelesen und über einen Controller 33 an das Schieberegister 32a gegeben, wodurch das Schieberegister 32a voreingestellt wird, so daß die zum Herbeiführen von Synchronisation erforderliche Zeitspanne verringert wird. Da das Schieberegister 32a durch ein Taktsignal mit der Frequenz (n/m) x fb getaktet wird, wie es vom Zeitsteuersignalgenerator 26 erzeugt wird, wird an seinem Ausgangsanschluß Q&sub3; ein PN-Signal ausgegeben, wie es in Fig. 8A dargestellt ist.
Da die Laufzeitverzögerung zwischen der zentralen Einheit und der Datenendstelle (innerhalb Grenzen) einen zufälligen Wert annehmen kann, müssen nicht nur die Folge des empfangenen und des örtlich erzeugten PN-Kodes miteinander zur Übereinstimmung gebracht werden, sondern es muß auch eine feine Phaseneinstellung vorgenommen werden, um die Zeit zu kompensieren, die für die Übertragung des empfangenen PN- Kodes erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist ein Schieberegister 26, das in vier Stufen angeordnete D-Flipflop-Schaltungen aufweist, mit dem Ausgang des Schieberegisters 32a verbunden. Das Schieberegister 36 wird durch ein Taktsignal mit der Frequenz (4n/m) x fb getaktet, das vom Zeitsteuersignalgenerator 26 erzeugt wird. Die Ausgangssignale von den Anschlüssen Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; und Q&sub4; vom Schieberegister 36 sind jeweils in den Fig. 8B bis 8E dargestellt. Aufeinanderfolgende dieser Ausgangssignale werden um einen Wert phasenverschoben, der einem Viertel eines Bits entspricht, und sie werden jeweils einer Umschaltschaltung 37 zugeführt. Die Umschaltschaltung 37 weist Voreinstellanschlüsse D und E auf, und der Zustand der Umschaltschaltung 37 wird, nachdem sie durch den Controller 33 voreingestellt ist, auf Grundlage der Adreßdaten geändert.
Demgemäß wird die Phase des PN-Kodes relativ zu den Daten, die mit dem PN-Kode gespreizt sind, wie sie einem Eingangsanschluß des Multiplizierers 29 zugeführt werden, wobei der PN-Kode dem anderen Eingangsanschluß des Multiplizierers zugeführt wird, ihrerseits verschoben, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß der Controller 23 sequentiell die Umschaltschaltung 37 umschaltet. Der von der Umschaltschaltung 37 erzeugte PN-Kode wird dem zweiten Eingangsanschluß des Multiplizierers 29 zugeführt, und die den beiden Eingangsanschlüssen des Multiplizieres 29 zugeführten Signale werden miteinander multipliziert. Das Ausgangssignal vom Multiplizierer 29 wird dann durch den Pegeldetektor 35 festgestellt, und der Wert der im Schieberegister 32a und in der Umschaltschaltung 32 voreinzustellenden Daten, um den Pegel des Ausgangssignals vom Multiplizierer 29 zu maximieren, wird im Speicher 34 als Adresse abgelegt, die bei der nächsten Gelegenheit zu verwenden ist, wenn ein Datenabruf abhängig von der Folgenummer jeder Datenendstelle unter Steuerung durch den Controller 33 ausgeführt wird.
Wenn Datenabruf (polling) ausgeführt wird, nachdem die vorstehend beschriebene Datenverarbeitung für alle Datenendstellen beendigt ist, bewirkt der Controller 33, daß die geeigneten Adreßdaten aus dem Speicher 34 im Schieberegister 32a und der Umschaltschaltung 37 gesetzt wird. Der örtlich erzeugte PN-KOde (wie von der Umschaltschaltung 37 gewonnen, wie vorstehend beschrieben) und die Daten von jeder Endstelle werden im Multiplizierer 29 miteinander multipliziert. D. h. daß der örtlich erzeugte PN-Kode um eine Zeitspanne verzögert wird, die dazu ausreicht, die Phasendifferenz zwischen ihr und dem identischen PN-Kode zu beseitigen oder zu minimieren, der von der Datenendstelle gesendet wurde. Dadurch wird die Zeitspanne, die zum Herbeiführen der Synchronisation erforderlich ist, verringert.
Da die Phase des PN-Kodes in Schritten von 1/4 Bits eingestellt werden kann, wie oben erwähnt, beträgt der maximale Korrelationsverlust CLmax 20 log (1-1/8) = 1,15 (1,15 dB), wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Dieser Verlust ist unbedeutend und verursacht keine besondere Schwierigkeit. Da die Folge und die Phase des PN-Kodes für jede Datenendstelle in der zentralen Einheit (Sendestation) gespeichert sind, kann Synchronisation mit hoher Geschwindigkeit herbeigeführt werden.
Das vorstehend beschriebene Herbeiführen von Synchronisation und das Einschreiben der Folge und der Phase des PN-Kodes in den Speicher kann mehrmals täglich ausgeführt werden, um eine Kompensation für Änderungen der Verzögerungszeit aufgrund externe Faktoren, wie der Temperatur usw., zu erzielen.
Gemäß der Erfindung werden mit dem PN-Kode gespreizte Daten zumindest über die Aufwärtsleitung auf Grundlage des Synchronisiersignals übertragen, das über die Abwärtsleitung übertragen wird. Der PN-Kode für den Maximalpegel und die Daten, die der zugehörigen Phase in der Aufwärtsleitung entsprechen, werden im Speicher 34 abgelegt und anschließend als Adreßdaten für jede Datenendstelle beim nächsten Datenabrufablauf verwendet, so daß die zum Herbeiführen von Synchronisation erforderliche Zeitspanne verringert wird und die Daten wirkungsvoll übertragen werden.
Gemäß der Erfindung wird also ein neuartiges und hochwirksames Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale angegeben, das zur Verwendung bei der Übertragung von Digitalsignalen über eine CATV(Cable Television)-Übertragungsleitung und ähnliche Kommunikationsverbindungen angepaßt ist.
Viele Modifizierungen des vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind für den Fachmann unter Berücksichtigung der vorliegenden Offenbarung leicht zugänglich. Z. B. kann die Phase des PN-Kodes durch die Umschaltschaltung 37 in anderen Inkrementen als solchen von 1/4 Bits eingestellt werden, um dadurch den maximalen Korrelationsverlust einzustellen. Demgemäß ist die Erfindung in dem Sinn auszulegen, daß sie alle Strukturen beinhaltet, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Kommunikationssystem für bidirektionale Digitalsignale, mit mehreren Datenendstellen (2), die mit einer zentralen Einheit (1) in Verbindung stehen,

- wobei jede Datenendstelle folgendes aufweist:

-- eine Signalerzeugungseinrichtung (11) zum Erzeugen eines digitalen Signals, das mit Hilfe eines Pseudorauschkodes (PN) gespreizt ist;

-- eine Moduliereinrichtung (15, 16) zum Aufmodulieren der digitalen Daten auf einen Träger; und

-- eine Einrichtung (3) zum Übertragen des modulierten digitalen Signals an die zentrale Einheit,

- und wobei die zentrale Einheit folgendes aufweist:

-- eine Empfangseinrichtung (4) zum Empfangen des modulierten digitalen Signals;

-- einen PN-Kode-Generator (32) zum Erzeugen eines PN-Kodes, der dem PN-Kode einer der Datenendstellen entspricht;

-- einen Multiplizierer (29), der auf die Empfangseinrichtung und den PN-Kode-Generator anspricht, um ein digitales Signal zu erzeugen, das nicht mehr durch den FN-Kode gespreizt ist; und

-- eine Demoduliereinrichtung (30), die mit dem Multiplizierer verbunden ist, um die digitalen Daten aus dem modulierten digitalen Signal zu gewinnen;

dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Einheit weiterhin folgendes aufweist:

-- einen Detektor (35) zum Ermitteln des maximalen Pegels des digitalen Signals vom Multiplizierer und zum Erzeugen eines zugehörigen Pegelanzeigesignals; und

-- eine Voreinstelleinrichtung mit einem Speicher (34) zum Speichern eines vorgegebenen Kodes für jede der Datenendstellen, zum Voreinstellen des Pseudo-Rauschkode-Generators mit dem vorgegebenen Kode für die jeweils tatsächlich adressierte Datenendstelle auf das Pegelanzeigesignal hin.

2. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 für bidirektionale Digitalsignale, bei dem der PN-Kode-Generator (32) ein Schieberegister (32a) und ein EXKLUSlV-ODER-Glied (32b) aufweist, welches Schieberegister über einen Signaleingangsanschluß und mehrere Q-Ausgangsanschlüsse verfügt, und wobei das EXKLUSIV-ODER-Glied auf die Signale von den Q-Ausgangsanschlüssen anspricht und ein Signal an den Signaleingangsanschluß liefert, wodurch das Schieberegister den PN-Kode erzeugt.

3. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 2 für bidirektionale Digitalsignale, bei dem der PN-Kode ein M-Sequenz-Kode ist.

4. Kommunikationssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 für bidirektionale Digitalsignale, das weiterhin ein Schieberegister (36) zum Erzeugen mehrerer phasenverschobener PN- Kode-Signale und eine Schalteinrichtung (37) aufweist, die an das Schieberegister (36) angeschlossen ist und wahlweise eines der mehreren phasenverschobenen PN-Kode-Signale an den Multiplizierer (29) liefert.

5. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 4 für bidirektionale Digitalsignale, bei dem die Schaltstellung der Schalteinrichtung (37) auf das Pegelanzeigesignal hin im genannten Speicher (34) gespeichert wird.

6. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 4 für bidirektionale Digitalsignale, das weiterhin eine Einrichtung (26) zum Zuführen jeweiliger Taktsignale an das PN-Kode-Schieberegister (36a) und das andere Schieberegister (36) aufweist, wobei das Taktsignal, das an das andere Schieberegister (36) geliefert wird, eine höhere Frequenz aufweist, als sie der Taktfrequenz entspricht, mit der das PN-Kode-Schieberegister (32a) versorgt wird.

7. Kommunikationssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche für bidirektionale Digitalsignale, das weiterhin über eine Übertragungsleitung verfügt, die die Datenendstellen (2) mit der zentralen Einheit (1) verbindet.

8. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 7 für bidirektionale Digitalsignale, bei dem die Übertragungsleitung eine Fernsehübertragungsleitung ist.

9. Kommunikationssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, für bidirektionale Digitalsignale, bei dem die Moduliereinrichtung (15, 16) einen PSK-modulierten Träger erzeugt.

10. Kommunikationssystem gemäß Anspruch 9 für bidirektionale Digitalsignale, bei dem die Demoduliereinrichtung (30) einen PSK-Demodulator aufweist.