DE3721805A1 - Verfahren zur uebertragung schmalbandiger daten in einem digitalen breitbandkanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung schmalbandiger Daten in einem digitalen Breitbandkanal nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Codierungsverfahren, wie es für digitale breitbandige Datenkanäle mit sehr hoher Bitrate mit z. B. 139 264 kbit/s vom CCITT empfohlen wird, ist im "YELLOW BOOK", Ausgabe III.3 beschrieben, welches aus Anlaß der 7. Plenarversammlung vom November 1980 in Genf 1981 herausgegeben wurde. Dort ist auf Seite 55 eine mit CMI (coded mark inversion) bezeichnete Codierregel beschrieben. Es wird dort ausgesagt, daß beim Übertragen eines Bits mit der Bedeutung 0 in der Mitte des für die Übertragung eines Bits vorgesehenen Zeitraums ein Übergang zum positiven Logikpegel stattfindet. Beim Übertragen eines Bits mit der Bedeutung 1 wird das Bit für die volle Breite des dafür vorge­ sehenen Zeitraums übertragen, wobei jeweils der Logikpegel sich gegenüber dem vorherigen Bit mit der Bedeutung 1 im Pegel ändert. Diese Art der Codierung bewirkt, daß bei der digitalen Übertragung sich kein Gleichstrompegel auf der Leitung aufbaut.

Die Aufgabe, Breitbanddaten und Schmalbanddaten über eine digitale, optische Übertragungsstrecke mit Mehrfachausnutzung zu übertragen, ist aus der DE-OS 35 22 132 bekannt. Hierbei wird aus den Schmalbanddaten zunächst ein Modulationssignal erzeugt, welches über ein Exlusiv/ODER-Gatter mit den Breitbanddaten verknüpft wird. Dadurch entsteht eine Phasenmodulation, womit die Codierung beim Auftreten von Schmalbanddaten um 180° verschoben wird. Eine derart einfache Maßnahme läßt sich jedoch nur bei ganz bestimmten Codierungsverfahren anwenden. Voraussetzung dabei ist nämlich, daß ein sehr regelmäßiger Wechsel des Signalpegels auftritt, wie dies z. B. beim sogenannten Di-Phase-Code der Fall ist. Auf der Empfangsseite muß nämlich aus einem derart modulierten Breitbandsignal anhand der Phasenwechsel erkannt werden, ob ein Schmalband-Daten-Bit vorliegt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, wobei unter Beibehaltung eines vorgegebenen Codierungsverfahrens die Übertragung von Schmalbanddaten möglich ist, und wobei unabhängig von diesem Codierungsverfahren die eindeutige Erkennung von zusätzlichen Schmalbanddaten gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird mit Merkmalen gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben sind. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß beim Übertragen von schmalbandigen Daten definiert vorgegebene Codeverletzungen entstehen, die an der Empfangsstelle einwandfrei erkennbar sind, wobei die einem bestimmten Codierungsverfahren, z. B. CMI zugrunde liegenden Vorteile, z. B. Gleichstromfreiheit, nur unwesentlich beeinträchtigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild der Anordnung an der Sendestelle,

Fig. 2 ein Übersichtsschaltbild der Anordnung an der Empfangsstelle,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm.

Die Breitbanddaten BBD werden in einer Form, wie beispielsweise in der ersten Zeile auf Fig. 3 dargestellt, dem Dateneingang eines Flip-Flops FF 4 in Fig. 1 angeboten. Dieses Flip-Flop FF 4 wird mit einem Breitbandtakt BBT getaktet, so daß die Breitbanddaten phasenrichtig weitergegeben werden. Die Ausgänge des Flip-Flops FF 4 führen zu Logikkreisen LK 0 und LK 1, welche entsprechend der CMI-Codierungsregel Impulse formen. Dabei ist der eine Logikkreis LK 0 für das Senden eines Bits mit der logischen Bedeutung 0 zuständig und der andere Logikkreis LK 1 bewirkt das Senden eines Bits mit der Bedeutung 1. Wenn also der Logikkreis LK 0 für das Senden eines Bits mit der Bedeutung 0 anspricht, so entsteht in der Mitte eines Bitzeitraums ein positiver Flankenwechsel. Im anderen Logikkreis LK 1 ist jeweils gespeichert, mit welchem Pegel das vorherige Bit mit der Bedeutung 1 gesendet wurde. Entsprechend der CMI-Codierungsregel wird dann das aktuell zu sendende Bit mit der Bedeutung 1 mit dem jeweils anderen Pegel gesendet. Die Ausgänge der Logikkreise LK 0 und LK 1 werden in einem ODER-Gatter OG 2 zusammengefaßt und einem Sende-Treiber STR angeboten. Dieser sendet eine Impulsfolge auf die Übertragungsleitung, die der mit CMI bezeichneten Zeile in Fig. 3 entspricht, wenn keine zusätzlichen Schmalbanddaten übertragen werden, und folglich keine Codeverletzungen stattfinden.

Die Schmalbanddaten SBD werden zunächst mit einem Flip-Flop FF 1 durch einen Schmalbandtakt SBT eingephast und zu einem weiteren Flip-Flop FF 2 gebracht. Dieses Flip-Flop wird mit dem Breitbandtakt BBT getaktet, so daß die Bitbreite an die Breite der Bits der Breitbanddaten BBD angepaßt wird. Es entsteht dann ein Impulsbild, wie es in der dritten Zeile der Fig. 3 mit SBD bezeichnet ist.

Neben den Schmalbanddaten SBD kann zusätzlich noch ein Synchrontakt SYN übertragen werden. Dieser wird in einem Logikkreis LK 2 mit Hilfe des Schmalbandtaktes SBT so umgeformt, daß jeweils zwei Impule entstehen, wenn der Synchrontakt auftritt. Über ein Flip-Flop FF 3 wird dieses Signal mit dem Breitbandtakt verknüpft, so daß Impulse mit der Bitbreite der Breitbanddaten entstehen. Es ergibt sich dabei das Impulsbild, welches in Fig. 3 mit SYN 1 bezeichnet ist. In einem ODER-Gatter OG 1 werden die Schmalbanddaten SBD und die Impulse für den Synchrontakt SYN 1 zusammengefaßt, so daß ein Codeverletzungsbefehl CV entsteht.

Mit diesem Codeverletzungsbefehl CV werden die Logikkreise LK 0 und LK 1 so beeinflußt, daß zu den Zeitpunkten, wo Schmalbanddaten SBD oder Synchrontakte SYN übertragen werden sollen, die CMI-Codierungsregel verletzt wird. Der Codeverletzungsbefehl CV bewirkt beim für das Bit mit der Bedeutung 0 zuständigen Logikkreis LK 0 daß nicht ein positiver Flankenwechsel stattfindet, sondern eine negative Flanke in der Bitmitte auftritt. Wenn bei den Breitbanddaten BBD ein Bit mit der Bedeutung 1 gesendet werden soll, so wird durch den Codeverletzungs­ befehl CV der Logikkreis LK 1 so beeinflußt, daß ausgehend vom vorherigen Bit mit der Bedeutung 1 dieses nicht mit dem andern sondern mit dem gleichen Pegel gesendet wird. Beim zusätzlichen Übertragen von Schmalbanddaten SBD und/oder Synchrontakten SYN entsteht dann durch den Codeverletzungsbefehl ein Impulsbild, wie es in Fig. 3 mit CMI-CV bezeichnet ist. Die Daten werden also in dieser Impulsform über die Übertragungsleitung gesendet. Zu bemerken ist noch, daß beim Senden eines Synchrontaktes SYN jeweils zwei Codeverletzungen kurz hintereinander so auftreten, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, an der Empfangsstelle die Schmalbanddaten SBD und den Synchrontakt SYN getrennt voneinander auszukoppeln.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Empfangsstelle wurde ebenso wie bei der Fig. 1 wegen der besseren Übersichtlich­ keit eine Blockschaltbild-Darstellung gewählt. Um das Verständnis zu erleichtern, sind trotzdem an einigen Stellen Schaltkreissymbole, beispielsweise Flip-Flops und Gatter eingesetzt, wie sie normalerweise nur in einer Stromlaufdarstellung verwendet werden. Die Einzeldarstellungen innerhalb der verschiedenen Logikkreise und sonstigen Anordnungen wurde bewußt vermieden, weil es im Detail dafür mehrere Lösungs­ möglichkeiten gibt.

Der in den Fig. 1, 2 und 3 mit CMI-CV bezeichnete Datenstrom erreicht die Empfangsstelle und wird über einen Empfangstreiber ETR in Fig. 2 den Dateneingängen zweier Flip-Flops FF 11 und FF 13 angeboten. Diese beiden Flip-Flops FF 11 und FF 13 werden durch einen empfangsseitig erzeugten Breitbandtakt EBBT getaktet, der in bekannter Weise mit einem vom Datenstrom abgeleiteten Takt synchronisiert wird. Um zu erkennen, ob entsprechend der CMI-Codierungsregel ein Bit mit der Bedeutung 0 oder ein Bit mit der Bedeutung 1 empfangen worden ist, werden während eines Bitzeitraums zwei Abtastungen vorgenommen. Der erste Flip-Flop FF 11 übernimmt die empfangenen Daten in der ersten Hälfte eines jeden Bitzeitraums und gibt sie an das in der zweiten Hälfte des Bitzeitraums getaktete zweite Flip-Flop FF 12 weiter. Ebenfalls in der zweiten Hälfte des Bitzeitraums wird ein drittes Flip-Flop FF 13 getaktet, welches den dann empfangenen Pegel der Breitbanddaten übernimmt. In einem nachgeschalteten Logikkreis LK 10 wird erkannt, ob die Schaltstellungen des zweiten und des dritten Flip-Flops FF 12 und FF 13 gleich oder ungleich sind. Eine ungleiche Schaltstellung bedeutet, daß ein Bit mit der Bedeutung 0 empfangen worden ist. Bei gleicher Schaltstellung ergibt sich entsprechend der CMI-Codierungsregel ein Bit mit der Bedeutung 1. Die am Ausgang des Logikkreises LK 10 erscheinenden Signale werden einem weiteren Flip-Flop FF 14 angeboten, womit eine Takteinphasung erfolgt. Am Ausgang dieses Flip-Flops FF 14 entsteht dann das gleiche Bitmuster der Breitbanddaten BBD, welches auf der Sendeseite vorgelegen hatte.

Die Schaltstellungen der beiden bereits erwähnten Flip-Flops FF 12 und FF 13 werden einem nachgeschalteten Codeverletzungs-Erkenner CVE zur weiteren Verarbeitung angeboten. Da aufgrund des logischen Inhaltes dieser Signale erkannt werden kann, ob das Breitbanddaten-Bit die logische Bedeutung 0 oder 1 hat, kann auch festgestellt werden, ob dieses Bit in einer Form ankommt, die der CMI-Codierungsregel entspricht oder nicht. Beim Bit mit der Bedeutung 0 wird also festgestellt, ob in der ersten Hälfte eines Bitzeit­ raums ein positiver Pegel oder ein negativer Pegel vorliegt. Entsprechend dem hier vorliegenden Beispiel wird eine Codeverletzung CV 0 bei einem Bit mit der Bedeutung 0 dann erkannt, wenn in der ersten Hälfte des Bitzeitraums ein positiver Pegel vorgefunden wird. Für ein Bit mit der Bedeutung 1 gilt, daß der gesamte Bitzeitraum einen gleichen Pegel aufweisen muß, und daß der Pegel sich jeweils gegenüber dem vorherigen Bit mit der Bedeutung 1 ändert. Eine Codeverletzung CV 1 bei einem Bit mit der Bedeutung 1 wird daran erkannt, daß eine Pegeländerung nicht stattgefunden hat. Innerhalb des Codeverletzungserkenners CVE ist zu diesem Zweck jeweils gespeichert, mit welchem Pegel das vorherige Bit mit der Bedeutung 1 angekommen ist.

Auf der Sendeseite wird innerhalb des dort dargestellten Logikkreises LK 1 dafür gesorgt, daß bei einer Codeverletzung eines Bits mit der Bedeutung 1 diese Codeverletzung als Ausgangspunkt genommen wird für die weitere Fortsetzung der CMI-Codierungsregel. Somit wird beim nächsten Bit mit der Bedeutung 1 der Pegel wieder geändert. Daraus ergibt sich, daß auch bei einer Codeverletzung niemals mehr als zwei Bits mit der Bedeutung 1 mit gleichem Pegel gesendet werden, so daß die Gleichspannungsverschiebung sich in Grenzen hält.

Wenn der Codeverletzungs-Erkenner CVE in der zuvor beschriebenen Weise Codeverletzungen sowohl bei einem Bit mit der Bedeutung 0 als auch bei einem Bit mit der Bedeutung 1 erkennt, so wird das eine oder das andere Signal in einem ODER-Gatter OG 11 zusammengefaßt und an den Dateneingang eines Schieberegisters SR geschaltet. Der Ausgang 3 dieses Schieberegisters ist mit dem Dateneingang eines weiteren Flip-Flops FF 15 verbunden, welches durch einen Takt gesteuert wird, der aus einem Taktteiler TT gewonnen wird. Dieser Takt tritt nur zu den Zeiten auf, wo das Erscheinen von Schmalbanddaten SBD erwartet wird. Wenn also durch den Codeverletzungs-Erkenner das Erscheinen von Schmalbanddaten-Bits festgestellt wurde, so erscheint am Ausgang des zuvor erwähnten Flip-Flops FF 15 ein Bit mit der Bedeutung 1, wie es in Fig. 3 in der letzten, mit SBD bezeichneten Zeile dargestellt ist.

Wie bereits bei der Beschreibung der Sendeseite erwähnt worden ist, geschieht die Übertragung eines schmalbandigen Synchrontaktes dadurch, daß zwei kurzzeitig aufeinanderfolgende Codeverletzungen stattfinden. Diese Codeverletzungen werden in gleicher Weise und auch an der gleichen Stelle erkannt, wie dies für die Erkennung der Schmalbanddaten SBD bereits beschrieben worden ist. Durch eine an das bereits erwähnte Schieberegister SR angeschlossene UND-Verknüpfung UG 11 wird erkannt, daß in einem sehr kurzen Zeitraum zwei Codeverletzungen vorgelegen haben. Die dabei stattfindende Verknüpfung der Schieberegisterausgänge 1 und 3 ist in Fig. 3 dargestellt, woraus sich ergibt, daß der Synchrontakt SYN an der Empfangsstelle nur dann erscheinen kann, wenn im Schieberegister an den Ausgängen 1 und 3 gleichzeitig das Logiksignal 1 erscheint.

Auf diese Weise könnten theoretisch noch weitere Informationen übertragen werden, jedoch ist darauf zu achten, daß nicht allzuviele Codeverletzungen aufeinanderfolgend vorkommen, und daß der zeitliche Abstand solcher Codeverletzungsfolgen groß genug ist, damit der durch die Codierungsregel erzielte Vorteil nicht verlorengeht oder geschmälert wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Übertragung schmalbandiger Daten in einem digitalen Breitbandkanal, wobei die Daten mit sehr hoher Bitrate seriell nach einem genormten gleichstromfreien Codierverfahren übertragen werden, wofür an der Sendesende Codiereinrichtungen und an der Empfangsseite Decodiereinrichtungen angeordnet sind, welche die Wertigkeit eines jeden Bits so übertragen, daß bei Bits mit der Bedeutung 1 sich der Signalpegel jeweils gegenüber dem letzten Auftreten einer 1 abwechselnd ändert, und die Bits mit der Bedeutung 0 einen Signalwechsel in der Mitte des Bitzeitraums aufweisen (CMI-Codierung), dadurch gekennzeichnet, daß beim Senden eines Bits von schmalbandigen Daten (SBD) eine bewußte Codeverletzung herbeigeführt wird, indem beim Senden eines Bits der breitbandigen Daten (BBD) dann beispielsweise ein Bit mit der Bedeutung 1 mit gleichem Pegel gesendet wird, wie das vorherige gleichartige Bit und bei einem Bit der Bedeutung 0 der Signalwechsel in umgekehrter Richtung stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Codeverletzung eines Bits mit der Bedeutung 1 für die Einhaltung der CMI-Codierungs­ regel dieses Bit als Ausgangspunkt genommen wird, um dadurch die Gleichspannungsverschiebung auf der Übertragungsleitung für den gesamten Bitstrom möglichst gering zu halten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite Logikkreise (LK 0, LK 1) vorgesehen sind, wovon der eine (LK 0) für das Senden eines Bits mit der Bedeutung 0 und der andere (LK 1) für das Senden eines Bits mit der Bedeutung 1 zuständig ist, und daß der jeweils zuständige Logikkreis (LK 0, LK 1) mit einem besonderen Signal (CV) angesteuert wird, wenn beim Senden eines Bits der Schmalbanddaten (SBD) eine Codeverletzung erscheinen soll.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite ein Codeverletzungserkenner (CVE) vorgesehen ist, der bei einer erkannten Code­ verletzung anspricht und einen Impuls als Bit mit der Bedeutung 1 der Schmalband-Daten (SBD) ausgibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich noch ein Synchrontakt (SYN) übertragen wird, indem zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Codeverletzungen bewirkt werden, die auf der Empfangsseite durch ein dem Codeverletzungserkenner (CVE) nachgeschaltetes Schieberegister (SR) an der dichten Folge erkannt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Synchrontaktes (SYN) in Zeiträumen, z. B. in der Mitte einer Schmalbandtaktperiode stattfindet, wo kein Bit der Schmalband-Daten (SBD) übertragen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es auch für andere, der CMI-Codierung ähnliche Codierungsverfahren mit alternierender Signalfolge bei etwa gleichem Schaltungsaufwand anwendbar ist.