NO803526L - Fremgangsmaate for takttilpasning av et digitalt tonesignal til en datastroem - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for takttilpasning av et digitalt tonesignal til en datastrøm.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for takttilpasning av et tonesignal som foreligger i digital form, til en i pulsrammer og overrammer organisert datastrøm, for digital taleoverføring av telefonikvalitet og med kjennetegnbiter til kjennetegnoverføring, hvis takt er plesikron til det digitale tonesignals takt, dvs. at de to taktfre--4 -7 kvenser har et ubetydelig avvik på f.eks. 10 - 10

Dersom omformingen av et analogt tonekringkastnings-signal til digital form styres f.eks. med takten av en digitalsignalforbindelse for 2-Mbit/s-signaler (DSV2, hittil PCM30), er innsettingen av den oppstående datastrøm i pulsrammene i DSV2 og medbruken av de eventuelt etterfølgende ytterligere digitale hierarkitrinn uproblematisk. Der kan imidlertid tenkes brukstilfeller hvor analog/digital-omformingen (A/D-omforming) finner sted romlig på avstand fra apparatene i DSV2 og utnyttelsen av deres takter av forskjellige grunner ikke er mulig. For A/D-omforming kan der da bare anvendes en lokalt fremskaffet takt som er plesiokron til takten i DSV2. I disse tilfeller er en takttilpasning nødvendig.

Til sammenfatning av datastrømmene i flere digitale "undersystemer" med til hverandre plesiokrone takter til et "oversystem", er der kjent flere takttilpasningsfremgangsmåter. Disse fremgangsmåter lar seg inndele i slike med og slike uten informasjonstap. Dersom man for det nevnte brukstilfelle ville ta i betraktning en takttilpasning med informasjonstap, så ville dette for ikke å tape ordsynkronis-men, bety utelatelse eller gjentakelse av et helt kodeord fra tid til annen. Undersøkelser foretatt av søkeren har vist at resultatet ved disse forholdsregler ble en av lytteren ikke aksepterbar kvalitetsforrringelse av tonesig-naiet når taktavviket er større enn 10<-7>Takttilpasningsfremgangsmåter uten informasjonstap ved bitvis takttilpasning er kjent fra "Nachrichtentechnischen Fachberichten Nr. 42, 1972", PCM-teknikk, VDE-Verlag GmbH Berlin-Charlottenburg, side 235 - 244 og fra tidsskriftet

"Elektronik", hefte 6/1978, side 78-83. I den forbindelse blir der på avtalt sted i rammen - for det meste i et "oversystem" - tilføyet blankbiter (positiv takttilpasning) eller utsortert informasjonsbiter (negativ takttilpasning).

Dette forløp må ved hjelp av tilleggskapasitet som står til disposisjon i pulsrammen, tilføres mottageren, som omgjør den manipulasjon som ble foretatt på sendersiden, og igjen frembringer den opprinnelige takt. Ved siden av fremgangs-måtene med positiv takttilpasning eller negativ takttilpasning, hvor taktfrekvensen i "undersystemet" ved den første fremgangsmåte er lavere og ved den annen fremgangsmåte er høyere enn taktfrekvensen for den datastrøm som står til disposisjon, finnes der en kombinasjon av de to muligheter som positiv/negativ-takttilpasning. I den forbindelse kan relative taktavvik bearbeides i positiv og i negativ retning.

Det multiplekssystem som er kjent fra "Taschenbuch

der Fernmeldepraxis 1979", side 13 - 41, er egnet såvel .til digital overføring av tonesignaler som til kombinert over-føring av tone- og telefonisignaler i pulsrammen i DSV2.

Fig. 1 viser den kjente oppbygning av pulsrammen og overrammen i en DSV2. Denne pulsramme med varighet 125 jas inneholder 256 biter, hvilket tilsvarer en datastrøm på

2048 kbit/s. Pulsrammen er oppdelt i 32 tidskanaler ZKO - ZK31. Den første tidskanal ZKO tjener alternerende til overføring av et melde- og et rammekjennetegnsord (RSy).

Den syttende tidskanal ZK16 er hovedsakelig anordnet til overføring av valgkjennetegnene Zl - Z15, Z17 - Z31 for de tretti telefonkanaler Kl - K15, K17 - K31. Seksten etter hverandre utsendte pulsrammer RO - R15 danner en overramme. Synkroniseringen av overrammen finner sted ved et over-rammesynkroniseringsord OR - Sy i den syttende tidskanal ZK16 i den første pulsramme RO. For oversiktens skyld er

de 16 pulsrammer i en overramme på fig. 1 tegnet under hverandre.

Det fra "Taschenbuch der Fernmeldepraxis" kjente forslag tillater blandet belegning av DSV2 med telefoni- og tonekanaler. De første tidskanaler ZKO og de syttende tidskanaler ZK16 blir således ikke berørt av toneoverføringen.

Ved denne digitale toneoverføring kommer der på tale kanaler av høy kvalitet med 15 kHz båndbredde og slike av midlere kvalitet med 7 kHz båndbredde. I det førstnevnte tilfelle utgjør avfølingsfrekvensen 32 kHz og i det annet tilfelle 16 kHz. Begge er multipla av avfølingsfrekvensen på 8 kHz for telefonisignaler. Hver avfølingsverdi med beskyttelsesbitene mot de bitfeil som oppstår på overførings-veien, legger beslag på et ord av 12 biters lengde. I en pulsramme må der derfor for en 15-kHz-tonekanal anordnes fire kodeord a 12 biter og for en 7-kHz-tonekanal to kodeord a 12 biter. Ved overføringen av en 15-kHz-tonekanal blir der derfor belagt seks tidskanaler ZKl - ZK3, ZK17 - ZK19 pr. åtte biter, og ved overføringen av et 7-kHz-tonesignal tre tidskanaler ZKl - ZK3. Dersom ytterligere tonekanaler skal overføres, blir der belagt ytterligere tidskanaler ZK4 - ZK6, ZK20 - ZK22 resp. ZK4 - ZK6. Bitene i to etter hverandre følgende kodeord blir dessuten sammen-stokket til beskyttelse mot dobbeltfeil på overføringsveien. En 15-kHz-tonekanal har derved en informasjonsstrøm på 384 kbit/s, og der er mellom kode-/dekodeinnretningen av tonesignalet og DSV2 anordnet et snittsted med en dataover-føringshastighet på 384.kbit/s (ved 7-kHz-tonekanal: 192 kbit/s).

Den kjente fremgangsmåte har den ulempe at den bare forutsetter en synkron innføring av informasjonen i kodede tonekanaler i rammen i en DSV2. Dette er imidlertid ikke alltid mulig, som f.eks.: ved et digitalt snittsted, mellom et kringkastningsstudio og postverkets digitale nett når taktene har et tillade-lig avvik på ^ 10 fra hverandre,

i nasjonale digitale nett, ved snittstedene mellom

slike deler av dette nett som ikke, eller ennå ikke, drives synkront, og hvor taktavviket er ^> 10 , og

ved utveksling av digitale tonesignaler mellom inter-nasjonale nett som riktignok i seg selv er synkrone, men i forhold til hverandre er plesiosynkrone med et taktavvik >10~<7>.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den oppgave å angi en fremgangsmåte for takttilpasning, hvor kodeordgrensene for de digitale tonesignaler kan forskyve seg innenfor de tildelte tidskanaler og den kronologiske stilling av kodeordgrensene lett kan utledes på mottager-siden.

Denne oppgave løses ved den oppfinnelse som er definert i hovedkravet.

Underkravene vedrører fordelaktige videreutviklinger av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen gir den fordel at et multiplekssystem

som er anordnet for overføring av synkront kodede tonekanaler, uten endring av rammeoppbygningen også kan benyttes i forbindelse med plesiokron driftsmåte av den aktuelle taktgenerator. Takttilpasningen ifølge oppfinnelsen mulig-gjør en utstrakt glatting av takten på de digitalt over-førte tonesignaler som skal gjenvinnes på nytt, såvel den for digital/analog-omformingen nødvendige identifikasjon av starten av kodeordet for det digitale tonesignal.

En ytterligere fordel oppnådd, ved. at. deler av et synkront nett innenfor et i og for seg plesiokront drevet overføringsnett kan realiseres for digital tonesignalover-føring med en bitoverføringshastighet på f.eks. 192 kbit/s eller multipla av denne, hvorved der muliggjøres en tids-multipleks-formidling eller -gjennomkobling.

Fordelaktig er det også at oppfinnelsen skaffer en ytterligere sikkerhet mot overføringsfeil fordi områdefor-skjellen i forstyrrelsesfri drift bare kan endre seg med verdien - .1 og denne endring dessuten bare tillates å finne sted etter to like takttilpasningssignaler utsendt i to på hverandre følgende overrammer, altså når en positiv resp. negativ takttilpasning fant sted. Overføringsfeil kan derved lett identifiseres og rettes.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til figurene 2-4. Fig. 2 viser oppbygningen av datastrømmen i en DSV2 ved en plesiokron 7-kHz-tonesignaloverføring i synkron tilstand, Fig. 3 viser en mulig oppbygning av datastrømmen ved en positiv, og Fig. 4 ved en negativ takttilpasning av det digitale 7-kHz-tonesignal.

På fig. 2 - 4 er der under hverandre inntegnet tre og tre overrammer som følger etter hverandre i tid, og som hver består av seksten pulsrammer RO - R15, som på sin side er bygget opp av 3 2 tidskanaler ZKO - ZK31 a 8 biter. I hver overramme er f.eks. tidskanalene ZKl - ZK3 belagt med 32 tonesignalord eller kodeord TnO - Tn32 a 12 biter i et 7-kHz-tonesignal. Kodeordet Tn32 kompletterer kodeordet TnO i den følgende overramme til 12 biter. På grunn av beleg-ningen av disse tre tidskanaler ZKl - ZK3 med det kodede tonesignal, kan de i tidskanalen ZK16 frigjorte tre ganger fire bitposisjoner (opprinnelig valgkjennetegnene Zl - Z3 å fire biter i pulsrammene RI, R2 og R3) benyttes for takt-ilpasning. De første 8 biter i pulsrammene Ri og R2 blir avvekslende pr. overramme påstyrt med et positivt og et negativt takttilpasningssignal, henholdsvis ++ og —. Takttilpasningssignalet ++ resp. —■fordeler seg altså på pulsrammene RI og R2. De resterende fire bitposisjoner i pulsrammen R3 gir digitalt kodet den respektive, i synkron tilstand konstante referanse-forskjell B for tonesignal-kodeordene Tnl, Tn3, Tn5 - Tn31 i forhold til starten av tidskanalen ZKl. Er f.eks. referanse-forsokjelle<n>B = 5, så blir den overført som bitsekvens OLOL. Det negative takttilpasningssignal — er det inverterte positive takttilpasningssignal ++.

Med de disponible 4 bitposisjoner i pulsrammen R3 kan de 12 mulige forskjellige referanse-forskjeller B ved 12-posisjonstonesignalord overføres redundant. Den permanente overføring av den til enhver tid bestående referanse-forskjell, gjør det mulig etter et avbrudd av forbindelsen å bestemme den relative posisjon av de kodede tonesignalord på mottakersiden.

Den synkrone tilstand "ingen takttilpasning nødvendig" behøver ikke å overføres særskilt, siden den regelmessige rekkefølge ++ -- ++ — osv. av de avvekslende positive og negative takttilpasningssignaler ikke utløser noen reaksjon i mottageren.

På fig. 3 er vist tilfellet for et positivt taktavvik, dvs. tonesignalets taktfrekvens er lavere enn den andelsmessige taktfrekvens i DSV2. Dersom tidsforskyvningen mellom de to takter er 1 bit, så blir ifølge oppfinnelsen positive takttilpasningssignaler overført i to på hverandre følgende overrammer. Den referanse-forskjell B som følger etter det annet positive takttilpasningssignal, øker fra f.eks. 5 biter med verdien 1 .til seks (OLLO) , og på et sted som er avtalt med mottageren, her det første bit etter rammekjennetegnsordet RSy i pulsrammen R3, blir der tilføyet en informasjonsløs blankbit L. Kodeordet Tn7 er derved for første gang forskjøvet seks biter i forhold til starten av tidskanalen ZKl i pulsrammen R3. Synkroniseringen er derved gitt på nytt, og der blir i de etterfølgende overrammer overført avvekslende positive og negative takttilpasningssignaler med det negative takttilpasningssignal først.

Ved det på fig. 4 viste negative'taktavvik er tonesignalets taktfrekvens større enn den andelsmessige taktfrekvens i DSV2. For å signalisere denne tilstand blir der i to på hverandre følgende overrammer overført negative takttilpasningssignaler. Siden en fra tonesignalet utsortert bit X må overføres utenfor de for tonesignalet reserverte tidskanaler ZKl - ZK3, skal det forstås at det annet negative takttilpasningssignal bare har en lengde på 7 biter, og at denne utsorterte bit X overføres ved posisjonen for den opprinnelige åttende bit hos takttilpasningssignalet. Kodeordet Tn6 innenfor pulsrammene R2 og R3 for den annen overramme i fig. 4, har derved bare en lengde på 11 biter og kompletteres til de nødvendige 12 biter ved hjelp av biten X.

Kodeordet Tn7 innenfor denne overramme har nå en referanse-forskjell B på 4 (0L00). Denne nå eksisterende referanse-forskjell overføres i pulsrammen R3 først til mottageren.

Også her blir der etter takttilpasningen overført avvekslende positive og negative takttilpasningssignaler (med positiv start) i de påfølgende overrammer med den inntil neste takttilpasning konstante referanse-forskjell B = 4.

Ved overføring av et 15 kHz tonesignal, f.eks. i de seks tidskanaler ZKl, ZK2, ZK3, ZK17, ZK18 og ZK19, er ytterligere 12 biter ledige ved posisjonene for valgkjennetegnene Z17 - Z19. Disse kan overta andre oppgaver som f.eks. alarmoverføringene.

I fall der ved et 7-kHz-tonesignal ønskes en alarm-overføring, kan der som takttilpasningssignal generelt anvendes et 7-biter-ord. 1 bit står da til disposisjon for spesialsignalformål (alarm) eller for overføringen av den negative takttilpasning for den utsorterte bit X. Denne særskilte signaloverføring er mulig fordi det ved et rela-tivt taktavvik på f.eks. 5 • 10 -7 i ugunstigste tilfelle bare var nødvendig å overføre en utsortert bit X i hver trettende overramme.

Takttilpasningssignalene ++ resp. — er i utførelses-eksempelet kodeord med 8 resp. 7 posisjoner som er komple-mentære i forhold til hverandre. Deres signalavstand er således 8 resp. 7. Det lar seg derfor gjøre å korrigere opptil tre opptredende feil i disse kodeord.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for takttilpasning av et tonesignal som foreligger i digital form, til en i pulsrammer og overrammer organisert datastrøm, for digital taleoverføring av telefonikvalitet og med kjennetegnbiter til kjennetegnoverføring, hvor datastrømmens takt er plesiokron med det digitale tonesignals takt, karakterisert ved at takttilpasningen skjer bitvis, og at der ved de posisjoner (Zl, Z2, Z3 i fig. 1) for kjennetegnbitene (i ZK16) som ved overføringen av det digitale tonesignal over flere telefonkanaler (Kl, K2 og K3 på fig. 1) er ledige og er tilordnet disse, pr. overramme overfø res et positivt resp. et negativt takttilpasningssignal (++ resp. -- på fig. 2 - 4 i Ri og R2), videre (hver gang i pulsrammen R3) det digitalt kodede bittall for den respektive referanse-forskjell (B = 5 på fig. 2, 5 resp. 6 på fig. 3 og 5 resp. 4 på fig. 4) hos tonesignalordene (Tnl, Tn3, Tn5 - Tn31) overfor starten av den til enhver tid første (ZKl) av de til overføringen av det respektive tonesignal benyttede tidskanaler (ZKl - ZK3), samt dessuten, for negativ takttilpasning, den fra det kodede tonesignal utsorterte bit (x på fig. 4).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ved en overensstemmelse mellom taktene hos datastrømmen og det digitale tonesignal (fig. 2) i på hverandre følgende overrammer • - forblir referanse-forskjellen (B) konstant og takttilpasningssignalet (++ resp. --) er avvekslende positivt og negativt fra overramme til overramme.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ved en positiv takttilpasning (fig. 3) er takttilpasningssignalene (++) for to på hverandre føl- gende overrammer begge positive, og referanse-forskjellen (B = 5 + 1 = 6), som i forhold til den foregående er øket med verdien 1, overføres først i den annen overramme.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ved en negativ takttilpasning (fig. 4) er takttilpasningssignalene (—) for to på.hverandre føl- gende overrammer begge negative, og referanse-forskjellen (B = 5 - 1 = 4), som i forhold til den foregående er øket med verdien 1, blir først overført i annen overramme, og dessuten er annet negative takttilpasningssignal forkortet med en bit, og den fra det kodede tonesignal utsorterte bit (x) blir over- ført isteden.