SE440970B - Metod for synkronisering av pulstag i ett digitalt telefonisystem - Google Patents

Description

f\ 10 15 20 25 840Û1"§70-*-0 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Problemen vid system utnyttjande Manchesterkod är att vid en sådan själv- korrigerande anordning ett fel mer eller mindre förutsätts, varvid en fel- spänning alstras i avsikt att korrigera frekvensen och att, närfelet korrigerats, felspänningen försvinner och ett nytt fel uppstår. Systemet ger således en naturlig tendens till att frekvensen svänger runt den korrekta och därför sällan är exakt rätt. De digitala informationerna påverkas dessutom av ledningens egenskaper och sekvensen av logiska "l-or" och “Û-or", detta senare särskilt om informationen inte är kontinuerlig. Dessa förhållanden gör att avkänningarna ej blir exakta i tiden utan varierar något så att s k jitter uppstår. Detta jitter måste hållas inom vissa gränser för att inte avkänningsfel skall erhållas.

Problem vid utnyttjande av burstsystem är förutom att synkroniseringsin- formationen som tidigare nämnts, saknas under 2/3 av tiden, även att informa- tionspaketets början måste bestämmas med stor noggrannhet. Paketet karak- teriseras således av en tidsperiod med avsaknad av signal varefter signalerna uppträder. Oavsett om signalerna därefter är DC-symmetriska (omväxlande "+lor" och "-lor") kommer de första signalerna att bli olika stora och med förskjutning i nollgenomgångarna. Den första pulsen i ett pulstàg startar med ledningen i viloläge Û volt. Den andra pulsen däremot påverkas av restspän- ningen från föregående puls. Detta betyder att varje enskild puls således är beroende av förhistorien.

Föreliggande uppfinning kännetecknas av patentkraven och löser de upp- kommande problemen genom att anvisa en metod för angivande av pulstågets början, att ge en tillförlitlig avkänning oberoende av förhistorien för varje enskild puls, att minimera jitter samt att göra avkänningen oberoende av antalet pulser i pulståget.

FIGURBESKRIVNING Metoden enligt uppfinningen beskrivs närmare med hjälp av ett utförings- exempel under hänvisning till bifogad ritning i vilken F* 10 15 20 25 84001 70-10 3 Figur l visar ett system som utnyttjar metoden enligt uppfinningen Figur 2 visar en anordning för detektering av starttidpunkten för ett pulstag samt för minimering av jitter och Figur 3 som visar tidsfördröjningen för ett pulstag i vissa bestämda punkter i systemet och vid en linjelängd av ca 850 m( 6/us).

Systemet i vilket anordningen ingar är ett digitalt telefonsystem omfattande en central växel EX i vilken bl a ingar en central processorenehet EXCP, ett antal linjekort vart och ett innehållande ett antal linjekretsar DEC för anpassning i mellan växeln och ett antal till denna anslutna telefonapparater TA. Varje telefonapparat innehåller i sin tur en linjekrets DIC i vilken bl a ingar kodare och avkodare för PCM-kodade informationsord. Systemet är helt digitaliserat och överför digital information i tidsuppdelad form mellan telefonapparaterna.

För synkronisering av systemet, dvs föreliggande uppfinning, utnyttjas nog- granna kristalloscillatorer av hög frekvens, synkdetektorer och räknare för neddelning av oscillatorfrekvensen.

Som exempel pà ett sådant system kan anges ett helt digitalt snabbtelefon- system med både högtalande och lägtalande funktion.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM l det i figur 1 visade telefonsystemet överförs information mellan, till en central väljarlös växel EX anslutna, telefonapparater TA, i digital tidsuppdelad form. För överföring mellan växel och apparater utnyttjas PCM, pulskod- modulering.

En växel av angivet slag innehåller en central processor EXCP med tillhörande data- och programminnen, ett antal linjekort l- vart och ett innehållande ett antal linjekretsar DEC för anslutning till telefonapparater TA var och en av dessa innehållande en linjekrets DICE som bl a har till uppgift att koda och avkoda PCÉM-inforrriationen. Växeln innehtiller vidarc ell". :nntnl tnlstyrriixirjsi- kort CX, vart och ett innehållande ett antal talstyrningsenheter SC. Varje 10 15 20 25 ussfifivn-i-e 4 linjekort L och telstyrningskort *CX innehåller dessutom en egen regional processor RP.

Styrinformationen mellan den centrala processorn och de regionala proces- sorerna överförs över en för prccessorerna gemensam styrbuss SB. Den PCM- kodade informationen (talet) mellan apparaterna överförs inom växeln på en separat intern kommunikationsbuss TB.

I figur l är endast inritat de enheter i systemet som är viktiga för att kunna klargöra synkroniseringsförfarandet. En centralprocessor EXCP med tillhörande högfrekvent kristelloscillator är i växeln ansluten till enflinjekrets DEC. I linjekretsen ingar bl a ett kanalregister CHR, en S-bits kanalräknare CR en jämförelsekrets CO samt ett antal tidluckeräknare för linjekretsens sändar- och mcttagarriktningar. Linjekretsen DEC är via tvatràdsförbindelser ansluten till den i en ansluten telefonapparat TA befintlig ytterligare linjekrets DIC, även den innehållande tidluckeräknare och högfrekvent kristalloscillator.

Dencentrala tidsuppdelningen innefattar 32 kanaler var och en omfattande tva tidluckor. De olika kanalernas tidluckor är inte bundna till varandra eller till någon funktion eller enhet utan kan vid behov utnyttjas för t ex en talför- bindelse. Vid högtalande apparatfunktioner krävs för varje apparat (tva tid- luckor, en för information till apparaten och en för information från apparaten.

Vid en komplett högtalande förbindelse krävs således fyra tidluckor.

Vid lågtalande samtalsförbindelse (luren lyft) räcker det med tvâ tidluckor, en för vardera talriktningen.

En av de centrala (gemensamma) tidluckorna är anordnad för utsändning ev tonsignal, en annan för t ex musik under arbetet. Den digitala överföringen sker med hjälp av den tidigare nämnda skursignaleringen (burst signalling), dvs de digitala signalerna till och fran en telefonapparat sänds i grupper, skurar, vid olika tidpunkter skilda at av pauser.

En 'säden komplett överföring inklusive pauser sker 16000 ganger per sekund vilket ger en tídsram pa 62,5 /us (mikrosekunder) och ett frekvensomrade upp 30 till högst 8000 Hz. Förloppet startar fran vëxelsiden genom att linjedelen .r“"\ 1D 15 20 25 30 8400170-0 sänder tva synkroniseringsbitar vilka atföljs av PCM-sampel för tal samt tva databitar. Telefonapparaten sorterar med ledning av synkroniseringsbitarna ut PCM-sampel och databitar och kvitterar genom att sända motsvarande infor- mation, dvs synkroniseringsbitar, PCM-sampel och databitar tillbaka till växeln.

Signaleringen enligt uppfinningen askadliggörs med hjälp av den typ av sig- nalering som benämns Ternary, dvs att tre olika informationstillstand kan föreligga nämligen positiv puls (+l), negativ puls(-l) eller ingen puls (O). Nollor i ett pulstag indikeras därvid som ingen puls (O) och ettor sänds som omväxlande +l eller -1. Pulstaget kan således vid denna signaleringstyp fa ett mycket varierande utseende och ställer därvid de största kraven pa synkronisering och avkänning. Som upprepningsfrekvens har valts 16 kHz ( 64 /us) med 32 tidspositioner (pulsbredd Z/us) och med maximalt 1D st ettor i pulstaget.

I figur 2 visas en tidluckeräknare CTP (Time Position Counter), enligt exemplet en 5-bits räknare med möjlighet att ange 32 olika tidspositioner TP. Räknaren drivs av en signal med frekvensen 512 kHz. Drivfrekvensen alstras fran en oscillator X1 vars utsignal har en betydligt högre frekvens, enligt exemplet 8 gånger högre frekvens, dvs 4,096 MHz. Oscillatorn driver en Z-bits-primär- räknare CTR som dividerar oscillatorfrekvensen med 8 varvid nämnda driv- frekvens till tidluckeräknaren CTP erhålls. l figurerna 1 och 2 visas principen för synkronisering av en enhet DIC (linjekretsen i apparaten) pa langt avstand fran en andra enhet DEC (linje- kretsen i växeln) respektive synkronisering av tva enheter DEC och EXCP belägna nära varandra. De bada senare enheterna utgörs som nämnts tidigare av en linjekrets i växeln samt av centralprocessorn. Början pa ett pulstag karak- teriseras av tva synkroniseringspulser, enligt exemplet -l och +l, föreganget av ett antal nollor, bildande ett s k synkfönster. En synkroniseringsdetektor SD mottager synkfönstret och konstaterar förändringen fran -l till +l i synk- signalen. Genom att utnyttja tva synkroniseringspulser erhålls bestämda för- delar. Den första synkpulsen används för att ge ledningen ett bestämt utgångs- värde för den andra pulsens början och den andra synkpulsen används för att ge snabbast möjliga derivata at övergangen mellan pulserna. Genom att utnyttja den snabba derivatan kan övergången fran -l till +1 noggrant bestämmas. Under -1 pulsens varaktighet nollställer aynkdetektorn SD de bada räknarna CTR och QÜPÉETY $4=00~1 70:40 10 15 20 25 30 CTP, vid växlingen upphör nollställningen och räknarna kan börja räkna. Den primära räknaren har 8 lägen (0-7) och vilket som helst av dessa kan användas för att driva tidluckeräknaren CTP. I exemplet antas att läge l används.

Eftersom ingen synkronism föreligger kan l-låget uppträda omedelbart eller efter upp till 0,25 /us (mikrosekunder) efter klockpulsens start varigenom ett jitter uppstår. Detta jitter kan under antagna förhållanden uppgå till maximalt 0,25 /us. Genom friheten att välja mellan 8 olika lägen för drivningen av tidluckeräknaren CTP kan hänsyn tas till ledningens inverkan på synkpulserna sa att räkneren CTP kan stegas tidsmässigt på fördelaktigast sätt för efterföljande pulser. Fran primärräknaren CTR kan upp till 8 olika strobpulser väljas.

Eftersom dessa är skilda at endast 0,25 /us kan tom hänsyn tas till den interna tidsfördröjningen i kretsarna.

I figur 1 visas tva enheter EXCP och DEC som antas ligga sa nära varandra att "propagation delay", dvs tidsfördröjningen för en signal som sänds från enheten EXCP tills den tas emot i enheten DEC och vice versa, kan anses vara noll.

Figuren visar vidare en enhet DIC i en telefonapparat, vilken enhet är förbunden med de övriga enheterna via en linje och på ett avstånd fran dessa som motsvarar en fördröjning av 6 lus. De närliggande enheterna EXCP och DEC styrs av samma klocksignaler, på figuren representerade av Channel Clock och Channel "0" RESET. Klocksignalerna alstras i den centrala pocessorenheten EXCP med hjälp av den nämnda kristalloscillatorn X1.

Systemet enligt exemplet innefattar 32 kanaler och i ett kanalregister CHR registreras i vilken kanal enheten DEC skall arbeta, genom att processorn EXCP skriver in ett av densamma bestämt ledigt kanalnummer i registret. Med hjälp av kanalregistret CHR och en av den centrala klockan och channel "0" RESET-pulsen styrd S-bits kanalräknare CR alstras i en komparator CO på känt sätt en nollställningspuls (DEC transmit counter reset) som nollstälier en tidspositionsräknare CTPT i linjekretsen DEC. Fran nämnda räknare CTPT sänds ett pulspaket (burst) via en längre ledning till linjekretsen DIC som i sin tur är försedd med en enhet DIR innehållande en synkroniseringsdetektor SD och en kristalloscillatorstyrd räkneanordning CTP/CTR av samma typ och funktion som beskrivits för figur 2. Kristallen X2 i enheten DIC är av samma typ och samma frekvens som kristallen Xl i enheten EXCP. Enheten DIC returnerar ett pulstag (en skur) till enheten DEC varvid en enhetDER inne- Å fl/-zfød r \ - 10 15 20 25 30 8400170-0 hållande en ytterligare BZ-läges tidspositionsräknare CTPR, en primärräk- nare CTR samt en synkroniseringsdetektor SD, aktiveras och fungerar som beskrivits i anslutning till figur 2. l enlighet med figur 1 tidauppdelar den centrala processorn EXCP kanalerna TO-Tšl, varvid processorn betraktar starten av kanal Û som systemtidpunkt D (noll). Processorn tilldelar den anslutna linjekretsen DEC ett kanalnummar som anger i vilken kanal kretsen DEC skall arbeta. Processorn utför detta genom att skriva in det valda kanalnumret i kanalregistret CHR i kretsen DEC. Exempel- vis tilldelas DEC kanalnummer 14, vilket innebär att kretsen DEC arbetar mot processorn EXCP i kanal nummer 14. Starttidpunkten för DEC är i detta fall Tlli. En annan krets DEC, som styrs av samma processor, kan exempelvis arbeta mot processorn i kanal nummer 20 och far därvid starttidpunkt T20 sett från PTOCBSSOPTI.

En processor EXCP arbetar själv med 32 kanaler enligt exemplet, och mot ett antal linjekretsar DEC. Varje krets DEC alstrar 32 egna tidspositioner TPO- TPZvl mot telefonapparaten. För att därför såra på begreppen kanaler (EXCP- DEC) och tidspositioner (DEC-DlC) star förkortningen TP för tidspositioner.

Kretsen DlC är som tidigare nämnts linjekretsen i telefonapparaten.

Kretsen DEC betraktar starttidpunkten Tl4 (TZD) som sin egen starttidpunkt TPO (noll) mot telefonapparaten.

Enligt figur l registreras kanal 14 i kanalregistret CHR. Da processorns EXCP tidluckeräknare räknat till kanal 0 utgar en nollställningssignal till räknaren CR i linjekretsen DEC. Räknaren nollställs och börjar ny räkning under styrning av klocksignalerna som tidigare nämnts. I jämförelsekretsen CO jämförs de båda signalerna fran kanalregistret respektive räknaren CR och da överensstämmelse föreligger utgår en signal till tidspositionsräknaren CTPT. Fran linjekretsen DEC sänds nu ett pulstàg (burst) via linjen till linjekretsen DlC i den anslutna telefonapparaten. Som nämnts består pulstaget av tva synkettor åtföijda av PCM-information och databitar. Pa grund av löptiden, orsakad av varierande ieahingsiänga, kommer pulsrager fram vid anka tidpunkter. 10 15 2D fiâfiflfl 7343 I figur 3 visas tidssambanden för sändning och mottagning i systemet vid en antagen tidsfördröjning mellan DEC och DIC av 6 lus. För synkroniseringen innehàller som nämnts både linjekretsarna DEC och DIC utrustning i enlighet med figur 2.

Figur 3 visar hur linjekretsen DEC sänder ett pulståg som 6 /us senare tas emot i linjekretsen DIC. Därefter görs enligt exemplet ett uppehåll på 4 /us (2 'tidspositioneà för att skilja mellan slut på mottagning i DIC och början på sändning från DIC. Efter detta uppehåll sänder kretsen DIC ett pulståg i retur till kretsen DEC som mottager pulståget ytterligare 6 /us senare. Éom beskrivits alstras i krets DEC vid sändning mot linjen en ny starttidpunkt TPO. Linjekretsen DIC utnyttjar polaritetsväxlingen mellan synkettorna som synkindikering för en egen starttidpunkt TPi (apparatens starttidpunkt) och sänder därefter tillbaka till kretsen DEC. Vid mottagning i kretsen DEC skapas en ytterligare starttidpunkt TP2 eftersom pulståget då åter passerat genom ledningen. Vid alstrandet av nya starttidpunkter nollställs motsvarande räknare och i enlighet med vad som beskrivits för figur 2, erhålls den önskade synkroniseringen och reduceringen av jittret. Anordningen enligt uppfinningen ger således, på ett enkelt sätt, en snabb och säker synkronisering genom att ett antal räknare separat nollställs för varje pulståg (burst) och att räknarna för mottagna pulståg (received bursts) i kretsarna DIC och DEC för att minska jittret, drivs med väsentligt högre frekvens än vad som motsvarar frekvensen för uppdelning i tidspositioner. ._,,. *si-v i* r

Claims (1)

1. .M 10 15 8400170-0 PATENTKRAV l Metod för synkronisering av pulståg i ett digitalt telefonisystem om- fattande en växel (EX) och ett antal till växeln genom ledningar anslutna telefonapparater (TA) varvid växeln innefattar en central processor (EXCP) och ~ ett antal linjekretsar (DEC) och att var och en av telefonapparaterna innefattar en separat linjekrets (DIC), k ä n n e t e c k n a d därav att för att uppnå snabb och noggrann synkronisering med reducerat jitter, var och en av nämnda linjekretsar (DEC) och (DIC) innehåller en synkroniseringsdetektor (SD) som i kretsarnas mottagningsriktning detek- terar mottagandet av ett synkroniseringsfönster innehållande minst två kon- sekutiva synkroniseringsbitar av motsatt polaritet füregångna av ett bestämt antal logiska nollor, varvid under varaktigheten av den första synkroniserings- 'biten en nollställningssígnal utsände till dels en primärräknare (CTR) som under styrning av en hög frekvens neddelar denna och avger en styrsignal av lägre frekvens till en tidspositionsräknare (CTP), dels en nollställningssignal till nämnda tidspositionsräknere (CTP), och att vid växlingen mellan nämnda första och nämnda andra synkroniseringsbit nollställningen av räknarna (CTR) och (CTP) genom den branta derivatan i övergången mellan synkroniseringsbitarna, snabbt upphör, varivid rëknarna åter börjar stega. Z Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav att nämnda konsekutiva synkroníseringsbitar utgörs av en positiv logisk ettsignal och en negativ logisk ettsignal. 3_ Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav att jittret vid polaritetsväxling i pulståget aldrig överstiger 0,25 /us (mikrosekunder). - '“'\--fl __ "“---»., i” xx