DE3643834C2 - A process for the bidirectional transmission of digital signals - Google Patents

A process for the bidirectional transmission of digital signals

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DE3643834C2 DE19863643834 DE3643834A DE3643834C2 DE 3643834 C2 DE3643834 C2 DE 3643834C2 DE 19863643834 DE19863643834 DE 19863643834 DE 3643834 A DE3643834 A DE 3643834A DE 3643834 C2 DE3643834 C2 DE 3643834C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (DE-OS 31 06 682). The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 (DE-OS 31 06 682).

Bei der digitalen Nachrichtenübertragung werden analoge Nachrichten mit einem bestimmten Takt abgetastet und als Codeworte dargestellt. In the digital data transmission analog messages are sampled with a certain clock and presented as code words. Bei dem bekannten Puls-Code- Modulations-Verfahren (PCM) beträgt die Abtastfrequenz 8 kHz. In the known pulse code modulation process (PCM) is the sampling frequency of 8 kHz. Ein Codewort oder auch Zeitkanal - im folgenden "Kanal" genannt - hat bei diesem Zeitmultiplex-System 8 Bits. A code word or time slot - hereinafter referred to as "channel" - in this time-division multiplex system has 8 bits. Die während einer Periodendauer - im folgenden als "Rahmen" bezeichnet - übertragbare Anzahl von Kanälen richtet sich nach der Abtastfrequenz. hereinafter referred to as "frame" - - during a period transferable number of channels depends on the sampling frequency. Die zeitliche Länge eines Rahmens beträgt hier 125 µsec. The time length of one frame is 125 microseconds here. Es können maximal 32 Kanäle pro Rahmen übertragen werden, die im Multiplexteil einer Sendeeinrichtung miteinander verschachtelt werden. It can be transferred a maximum of 32 channels per frame, which are interleaved with each other in the multiplexing part of a transmitting device. Bei den bekannten digitalen Übertragungsverfahren werden für die beiden unterschiedlichen Übertragungsrichtungen getrennte Leitungen eingesetzt. In the known digital transmission process separate lines are used for the two different directions of transmission.

Bei dem Verfahren nach der eingangs erwähnten DE-OS 31 06 682 werden die Signale der beiden Übertragungsrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzen im Frequenzmultiplex auf nur einer Leitung übertragen. In the method according to the aforementioned DE-OS 31 06 682 signals of the two directions of transmission are transmitted at different frequencies in frequency division multiplexed on a single line. In der Druckschrift ist auch erwähnt, daß die Signale als digitale Signale mit unterschiedlicher Frequenzlage übertragen werden können. In the document is also noted that the signals may be transmitted as digital signals having a different frequency position. Die bei diesem Verfahren benötigte Bandbreite ist doppelt so hoch wie bei der Übertragung in nur einer Richtung. The bandwidth required in this process is twice as high as in transmission in only one direction. Der apparative Aufwand ist groß und die Dämpfung der Signale ist bei höheren Frequenzen relativ hoch. The apparatus required is large and the attenuation of the signals is relatively high at higher frequencies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so zu gestalten, daß ein bidirektionaler Betrieb auf nur einer Leitung auf einfache Weise möglich ist, und zwar unabhängig von der jeweiligen Länge der eingesetzten Leitung. The object underlying the invention is to design the initially described method so that a bidirectional operation on only one line in a simple manner possible, regardless of the respective length of the line used.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to the characterizing features of claim 1.

Bei diesem Verfahren werden durch die Zusammenfassung der Kanäle zu Gruppen und deren zeitliche Begrenzung auf maximal 50% der Rahmenlänge des eingesetzten Übertragungssystems Lücken bzw. freie Zeitschlitze geschaffen, in denen jeweils die Gruppen der anderen Übertragungsrichtung übertragen werden können, ohne daß die Übertragung gestört wird. In this method, the channels to groups and their time limit be established to a maximum of 50% of the frame length of the transmission system employed gaps or free time slots, in each of the groups of the other transmission direction can be transmitted without the transmission is disturbed by the summary. In bevorzugter Ausführungsform liegt die zeitliche Länge der Gruppen bei 25% der zeitlichen Länge eines Rahmens. In a preferred embodiment, the temporal length of the groups is 25% of the time length of a frame. Damit die bidirektionale Übertragung der Signale im Duplexbetrieb nicht gestört wird, müssen die Signale bzw. Gruppen der beiden unterschiedlichen Übertragungsrichtungen synchronisiert werden. In order for the bidirectional transmission of the signals in duplex mode is not disturbed, the signals or groups of the two different directions of transmission must be synchronized.

Dazu wird von den beiden durch eine Leitung miteinander verbundenen Endstellen das Eintreffen von Sendesignalen der jeweils anderen Endstelle überwacht. To this end the arrival of transmission signals of the respective other terminal is monitored by the two interconnected through a line terminals. Die Endstelle, welche ohne Empfang eines fremden Sendesignals zuerst in den Sendebetrieb geht, übernimmt gleichzeitig die Master-Funktion, während die andere Endstelle dann in Slave-Funktion arbeitet. The terminal, which is first in the transmission mode without receiving an external broadcast signal takes over the master function at the same time, while the other terminal then operates in the slave function. Die um die doppelte Laufzeit und eine Zeit, die als Sendeverzögerung in der Slave-Endstelle entsteht, verzögerten Sendesignale der Slave-Endstelle werden in einer Synchronisationseinrichtung der Master-Endstelle darauf überprüft, ob eine Überdeckung mit dem eigenen Sendesignal vorhanden ist. The by twice the running time and a time that arises as a transmission delay in the slave terminal, delayed transmission signals of the slave terminal are checked in a synchronization device of the master terminal whether an overlap with the own transmission signal is present. Wenn das der Fall ist, sendet die Master- Endstelle eine Information an die Slave-Endstelle, durch welche deren Sendesignal, das aus einer Gruppe von Kanälen besteht, zeitlich so verschoben wird, daß die geschilderte Überdeckung aufgehoben wird. If that is the case, the master terminal sends information to the slave terminal through which is shifted in time as the transmission signal, which consists of a group of channels that the described overlap is canceled. Der Verbindungsaufbau ist dann abgeschlossen. The connection is then completed. Der Nachrichtenaustausch im Duplexbetrieb kann beginnen. The message exchange in duplex mode can begin.

Das Verfahren ist nicht auf Übertragungssysteme mit einer Rahmendauer von 125 µsec beschränkt, sondern auch bei einer anderen Rahmendauer und bei anderen Frequenzbereichen einsetzbar. The method is not restricted to transmission systems with a frame duration of 125 microseconds, but also at a different frame duration, and can be used in other frequency ranges. Anwendungsgebiete für dieses Verfahren sind Dialogsysteme in der modernen Kommunikationstechnik, bei denen der Bandbreitenbedarf minimal sein soll. Application areas for this process are dialogue systems in modern communications technology, in which the demand for bandwidth will be minimal. Ein besonderer Vorzug des Verfahrens besteht darin, daß die Bandbreite in erster Näherung unabhängig von der Entfernung der Endstellen ist. A particular advantage of the method is that the bandwidth is independent of the distance of the terminals in a first approximation.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. The method of the invention is explained below with reference to the drawings.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 und 2 Impuls-Laufzeit-Diagramme für die Sendesignale bezüglich zweier Endstellen ohne und mit Synchronisation. Fig. 1 and 2 pulse transit time diagrams for the transmission signals with respect to two terminal stations with and without synchronization.

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer für das Verfahren nach der Erfindung einsetzbaren Endstelle. Fig. 3 is a block diagram of a usable for the method according to the invention terminal.

Fig. 1 zeigt das Impuls-Laufzeit-Diagramm für eine Endstelle TA und eine Endstelle TB. Fig. 1 shows the pulse transit time diagram for a terminal TA and the terminal TB. Von der Endstelle TA geht als Sendesignal eine Gruppe A1 von Kanälen aus, die von der Endstelle TB empfangen wird. From the terminal TA is as a transmission signal from a group A1 of channels that is received from the terminal TB. Nach vollständigem Empfang der Gruppe A1, die beispielsweise eine zeitliche Länge von 125 µsec hat, sendet TB als Sendesignal eine Gruppe B1 von Kanälen, die von TA als Gruppe B1′ empfangen wird. After complete reception of the group A1, which for example has a time length of 125 microseconds, TB transmits a transmission signal, a group B1 of channels that is received from TA as a group B1 '. Wie in Fig. 1 dargestellt, überlappt B1′ jedoch mit der nächsten, von TA ausgehenden Gruppe A2, so daß ein ungestörter Betrieb in diesem Falle nicht möglich ist. As shown in Fig. 1, overlaps B1 'but with the next outgoing from TA group A2 so that an undisturbed operation in this case is not possible. Es würden störende Überlappungen auch bei weiteren Gruppen A3 und A4 bzw. B2, B3 und B4 auftreten. It would interfering overlaps also with other groups A3 and A4 and B2, B3 and B4 occur.

Fig. 2 zeigt die gleiche Übertragungsstrecke zwischen TA und TB wie Fig. 1, wobei durch eine Synchronisation erreicht wird, daß keine Überlappung der in entgegengesetzten Richtungen übertragenen Gruppen von Kanälen mehr eintreten kann. Fig. 2 shows the same transmission path between TA and TB as shown in Fig. 1, being achieved by a synchronization that no overlap of data transmitted in opposite directions groups of channels can occur more. Die störende Überlappung wird dadurch verhindert, daß durch eine von TA ausgehende Information die Gruppen B1 und folgende zeitlich verschoben und erst nach einer Verzögerungszeit gesendet werden. The interfering overlap is prevented that the groups B1 and the following are shifted in time and transmitted only after a delay time by an outgoing from TA information. Die Verzögerungszeit ist so bemessen, daß die Gruppen B1 und folgende erst dann bei TA eintreffen, wenn dort die Gruppen A2 und folgende bereits gesendet sind. The delay time is such that the groups B1 and the following only be in TA, when there are the groups A2 and has already sent the following. Die Zeit, nach der die Gruppe B1 nach Empfang der Gruppe A1′ von TB gesendet wird, ergibt sich aus der Laufzeit der Signale auf der Leitung. The time after which the group B1 is sent after receipt of the group A1 'of TB, resulting from the delay of the signals on the line.

Der Aufbau einer Endstelle wird im folgenden anhand der Fig. 3 erläutert: The structure of a terminal will be described below with reference to FIGS. 3:

Die Endstelle ist über einen Koppler 2 an eine Leitung 1 angeschlossen. The terminal is connected to a line 1 via a coupler. 2 Die Leitung 1 kann elektrische oder optische Leiter enthalten. The pipe 1 may comprise electrical or optical conductors. Die Endstelle weist einen Sender 3 und einen Empfänger 4 auf. The terminal comprises a transmitter 3 and a receiver. 4 Zur Endstelle gehören außerdem die durch Kästchen angedeuteten Schaltungsteile Master/Slave-Erkennung 5 , Taktrückgewinnung 6 , Gruppenlage-Information 7 , Zeitgenerator 8 , Oszillator 9 , Gruppenlage-Erkennung 10 , Sendegruppen-Verschiebung 11 , Wort-Erkennung 12 , Sendegruppen- Erzeugung 13 bei Masterbetrieb, Sendegruppen-Erzeugung 14 bei Slavebetrieb, Gruppenlage-Vergleich 15 und Empfangs-Gruppen- Erzeugung 16 . To the terminal station also the direction indicated by box circuit parts master / slave detection 5, clock recovery 6, group position information 7, the timing generator 8, oscillator 9, group position detection 10, transmission groups displacement 11, word recognizer 12, Sendegruppen- generation 13 are in Master mode, transmission groups generating 14 in slave mode, group location Comparison 15 and receive group generation sixteenth Sender 3 und Empfänger 4 sind mit A/D- bzw. D/A- Wandlern 17 und 18 verbunden. Transmitter 3 and receiver 4 are connected to A / D or D / A converters. 17 and 18

Die aus einer Signalquelle, beispielsweise einem Mikrophon, stammenden analogen Signale werden über den Analog/Digital- Wandler 17 auf den Sender 3 und von dort über den Koppler 2 auf die Leitung 1 gegeben. The signal from a source such as a microphone, originating analog signals are supplied via the analog / digital converter 17 to the transmitter 3 and from there via the coupler 2 to the line. 1 Der Koppler 2 sorgt für die Trennung von Sende- und Empfangssignal. The coupler 2 provides for the separation of transmit and receive signal. Wenn die Endstelle im Master-Betrieb arbeitet, sind die vom Oszillator 9 erzeugten Taktsignale für die Sendedaten zeitbestimmend. If the terminal in the master mode works that generated by the oscillator 9 clock signals for the transmission data are time-determining. Die über die Leitung 1 ankommenden, empfangenen Signale laufen über den Koppler 2 zu dem Empfänger 4 und von dort zunächst zur Master/Slave-Erkennung 5 , welche bewirkt, daß in dem vorliegenden Fall die hier gezeichneten Umschaltkontakte nicht betätigt werden. Via line 1 incoming, received signals pass through the coupler 2 to the receiver 4 and from there to the first master / slave detection 5, which causes the drawn here changeover are not operated in the present case. Als nächstes folgt die Taktrückgewinnung 6 . Next 6 follows the clock recovery. Die Schaltungsteile 7 , 12 , 15 und 16 dienen als Synchronisationseinrichtung der Erzeugung einer Information über die zeitliche Lage der Gruppe von Kanälen des empfangenen Signals. The circuit parts 7, 12, 15 and 16 serve as a synchronization means of generating an information about the temporal position of the group of channels of the received signal. Gruppen- und Taktsignale, sowie die registrierten Empfangsdaten gelangen zum Digital/Analog-Wandler 18 und werden dort umgesetzt. Group and clock signals, as well as the registered receive data reach the digital / analog converter 18 and converted there.

Ist die Endstelle in den Slave-Betrieb geschaltet, so erfolgt die Erzeugung einer zu sendenden Gruppe von Kanälen über die Gruppenlage-Erkennung 10 und die Sendegruppen-Verschiebung 11 im Schaltungsteil 14 . If the terminal switched to the slave mode, so the generation of a group of channels to be transmitted over the group position detection 10 and the transmission groups shift 11 takes place in the circuit part fourteenth Dadurch werden im Slave-Betrieb die Gruppen nicht vom internen Oszillator 9 , sondern mit Hilfe der Taktrückgewinnung 6 vom Mastertakt synchronisiert. Thus, the groups are not from the internal oscillator 9, but with the aid of the clock recovery 6 are synchronized by the master clock in the slave mode.

Der Aufbau einer Verbindung zwischen zwei Endstellen geschieht nun wie folgt: The establishment of a connection between two endpoints is done now as follows:

In der Master/Slave-Erkennung 5 läuft zunächst eine Überprüfungsroutine ab, um der jeweiligen Endstelle die "Master-" oder die "Slave-Funktion" zuzuordnen. In the master / slave detection 5 a validation routine first proceeds to be allocated to each terminal, the "Master" or "Slave" function. Dazu wird nach dem Einschalten für eine definierte Zeit im reinen Empfangsbetrieb gearbeitet, um festzustellen, ob bereits Signale auf der Leitung 1 übertragen werden. These working after power for a defined period in receive-only mode to determine if signals on line 1 is already being transferred. Ist dies nicht der Fall, schaltet die Endstelle automatisch in den "Master- Betrieb" und beginnt mit dem Aussenden von Gruppen von Kanälen durch den Sender 3 . If this is not the case, the terminal automatically switches to the "master mode" and starts the transmission of groups of channels by the transmitter. 3

Die von der anderen Endstelle über den Empfänger 4 empfangenen Gruppen von Kanälen gelangen zur Taktrückgewinnung 6 . The data received from the other terminal via the receiver 4 groups of channels arrive for clock recovery. 6 Mit dem rückgewonnenen Takt werden die Signale regeneriert und dem D/A-Wandler 18 zugeführt. With the recovered clock, the signals are regenerated and supplied to the D / A converter 18th

Aufgrund der Signallaufzeit auf der Leitung 1 könnten die von der jeweils anderen Endstelle empfangenen Signale teilweise oder sogar vollständig innerhalb der eigenen Gruppe liegen ( Fig. 1). Because the signal propagation time on line 1, the signals received from the respective other terminal signals (Fig. 1) may be partially or even completely within the own group lie. In einem solchen Fall ist die Rückgewinnung der in den Kanälen enthaltenen Information nicht mehr möglich. In such a case, the recovery of the information contained in the channels is no longer possible.

Erkennt die Master-Endstelle über das Schaltungsteil 15 eine solche Überlappung, wird im Schaltungsteil 7 eine Information für die Slave-Endstelle generiert und mit einer Gruppe von Kanälen gemeinsam übertragen. Recognizes the master terminal such overlap on the circuit part 15 is generated information for the slave terminal in the circuit part 7 and transferred together with a group of channels. Die Slave-Endstelle empfängt diese Information, wertet sie im Schaltungsteil 10 aus, und verschiebt die eigenen Gruppen von Kanälen so lange, bis die Master-Endstelle einen überlappungsfreien Empfang signalisiert ( Fig. 2). The slave terminal receives this information, evaluates the circuit part 10, and shifts the own groups of channels until the master terminal signals an overlap-free reception (Fig. 2). Damit ist der Verbindungsaufbau abgeschlossen und eine bidirektionale Übertragung von digitalen Signalen eingeleitet. Thus the connection is completed and initiated a bi-directional transmission of digital signals.

Der zwischen zwei durch die Leitung 1 verbundenen Endstellen beschriebene Nachrichtenaustausch läßt auch einen Verbindungsaufbau zu weiteren Endstellen zu, wobei diese weiteren Endstellen Signale von der Leitung 1 für den Fall abnehmen können, daß sie sich auf die Gruppen synchronisieren. The message exchange between two connected described by the line 1 terminal stations can also establish a connection to the other terminals to, it being possible for this decrease further terminals signals from the line 1 in the event that they synchronize to the groups. Sie können sich jedoch nicht am Sendebetrieb beteiligen. However, you can not participate in the transmission mode is.

Claims (5)

  1. 1. Verfahren zur bidirektionalen Übertragung von digitalen Signalen zwischen zwei durch eine Leitung verbundenen Endstellen im Duplex-Betrieb, mit welchem die Signale in digitalen Kanälen übertragen werden, von denen mehrere im Zeitmultiplex in einem Rahmen mit vorgegebener zeitlicher Dauer zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, 1. A process for the bidirectional transmission of digital signals between two through a conduit connected to terminals in duplex operation, by which the signals are transmitted in digital channels, several of which are combined in time division in a frame having a predetermined time duration, characterized in that
    • - daß die digitalen Kanäle des Sendesignals jeder Endstelle zu Gruppen zusammengefaßt werden, deren zeitliche Länge höchstens 50% der zeitlichen Länge des Rahmens des eingesetzten Übertragungssystems beträgt, - that the digital channels of the transmission signal of each terminal are combined to form groups, the duration of which is at most 50% of the time length of the frame of the transmission system employed,
    • - daß jeweils die zuerst in Sendebetrieb gehende Endstelle als Master-Endstelle und die andere Endstelle dann als Slave-Endstelle geschaltet werden, - that in each case the terminal first in continuous transmission mode as the master terminal and the other terminal are then connected as a slave terminal,
    • - daß zu Beginn der Übertragung die zeitliche Lage der Gruppe eines in der Master-Endstelle empfangenen Sendesignals der Slave-Endstelle durch eine Synchronisationseinrichtung festgestellt wird, - that the temporal position of the group of a received in the master terminal transmission signal of the slave terminal is determined by a synchronization device to start of transmission,
    • - daß darauf von der Master-Endstelle eine Information an die Slave-Endstelle übertragen wird, gemäß der die Gruppe des Sendesignals derselben in eine solche zeitliche Lage gebracht wird, daß eine Überschneidung der Gruppen der Sendesignale beider Übertragungsrichtungen unabhängig von der Länge der Übertragungsstrecke vermieden wird und - that it, an information is transmitted to the slave terminal by the master terminal, according to which the group of the transmission signal thereof is brought into such a position in time that an overlap between the groups of transmission signals of both directions of transmission regardless of the length of the transmission path is avoided and
    • - daß anschließend der Sendebetrieb für beide Endstellen mit gleichzeitigem Senden und Empfangen von Signalen aufgenommen wird. - that the transmit operation for both terminals with simultaneous transmission and reception of signals is added subsequently.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Länge der Gruppen 25% der zeitlichen Länge des Rahmens beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the temporal length of the groups is 25% of the time length of the frame.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitung eine elektrische Leitung verwendet wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that an electrical line is used as the line.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitung eine optische Leitung verwendet wird. 4. The method of claim 1 or 2, characterized in that an optical line is used as the line.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch weitere, an die Leitung angeschlossene Endstellen, die keine Signale miteinander austauschen, nach Synchronisierung die von der Master- und der Slave-Endstelle ausgehenden Signale empfangen. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that, further, connected to the line terminals which do not exchange signals with each other to receive, after synchronization emanating from the master and the slave terminal signals.
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