DE1254715B - Verfahren und Anordnung zur Synchronisation wenigstens eines digitalen Zeitmultiplexsystems - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 a4 - 49

Nummer: 1 254 715

Aktenzeichen: S 92627 IX d/21 a4

^ 254 715 Anmeldetag: 13. August 1964

Auslegetag: 23. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Synchronisation der Sende- und Empfangsseite wenigstens eines digitalen Zeitmultiplexsystems sowie Anordnungen hierfür. Übertragungssysteme dieser Art weisen eine Vielzahl einzelner Kanäle auf, die auf der Sendeseite zu einem Summenkanal zusammengefaßt und in dieser Form zur Empfangsseite hin übertragen werden. In dem Summenkanal sind die einzelnen Kanäle in zeitlicher Reihenfolge hintereinander angeordnet und stellen einen sich periodisch wiederholenden Pulsrahmen dar, der jeweils einen digitalen Abtastwert sämtlicher Kanäle umfaßt. Auf der Empfangsseite muß der ankommende Pulsrahmen wiederum in die einzelnen Kanäle unter Einhaltung der Zuordnung zwischen den sende- und den empfangsseitigen Kanälen aufgeteilt werden. Um die zeitrichtige und phasenrichtige Zuordnung überhaupt durchführen zu können, muß von der Sendeseite her ein Synchronisiersignal mit übertragen werden, mit dessen Hilfe die Empfangseinrichtung die Zugehörigkeit der ankommenden Kanäle zu den empfangsseitigen Kanälen erkennen kann.

Es sind Multiplexsysteme bekannt, bei denen für die Übertragung des Synchronisiersignals ein zusätzlicher Kanal vorgesehen ist. Dies bedeutet jedoch unter anderem eine unerwünschte Erhöhung der Übertragungsbandbreite, die unmittelbar den Gesamtaufwand solcher Systeme in nachteiliger Weise vermehrt. Sofern die Ubertragungsbandbreite eines der Nachrichtenkanäle entsprechend beschnitten wird, kann das Synchronisiersignal auch in dem also eingeengten Kanal mit übertragen werden. In der Regel ist für eine solche Maßnahme jedoch kein Raum vorhanden, weil die Bandbreite eines Kanals aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll stets nur so groß gewählt wird, daß die an die Übertragungsqualität zu stellenden Anforderungen gerade erfüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein digitales Zeitmultiplexsystem der einleitend beschriebenen Art ein Synchronisierverfahren und eine An-Ordnung hierfür anzugeben, bei dem das System für die Übertragung des Synchronisiersignals ohne zusätzliche Bandbreite bei vernachlässigbarer Verminderung der Übertragungsqualität der Nachrichtenkanäle auskommt.

Ausgehend von einem Verfahren zur Synchronisation der Sende- und Empfangsseite wenigstens eines digitalen Zeitmultiplexsystems, auf dessen Sendeseite aus den einzelnen Kanälen ein einen Summenkanal darstellender Pulsrahmen geformt wird, der zur Empfangsseite hin übertragen und anschließend unter Einhaltung der Zuordnung zwischen den sende- und Verfahren und Anordnung zur Synchronisation
wenigstens eines digitalen Zeitmultiplexsystems

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Otmar Ringelhaan,
München-Neuaubing

empfangsseitigen Kanälen wiederum in seine einzelnen Kanäle aufgelöst wird, bei dem das Synchronisiersignal unter Verzicht auf einen zusätzlichen Kanal dadurch von der Sendeseite zur Empfangsseite übertragen wird, daß Impulse bestimmter Kanäle periodisch durch Synchronisierimpulse ersetzt werden, die hierbei eine digitale Kennzahl bilden, wird gemäß der Erfindung die Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzelnen Elemente der das Synchronisiersignal darstellenden digitalen Kennzahl in verschiedenen Kanälen verschiedener Pulsrahmen übertragen werden, und zwar derart, daß der Zeitabstand aufeinanderfolgender Kennzahlelemente konstant bleibt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine geringfügige Minderung der Qualität der zu übertragenden Nachricht zur Vermeidung einer zusätzlichen Übertragungsbandbreite dann ohne Beeinträchtigung der Eigenwerte des Systems in Kauf genommen werden kann, wenn einerseits der digitale Charakter der übertragenen Nachricht nicht verändert wird und andererseits innerhalb des Pulsrahmens keine komplizierten Teilungsverhältnisse nötig werden.

Durch die Ausbildung des Synchronisiersignals zu einer digitalen Kennzahl, die in ihren Elementen über die einzelnen Kanäle mehrerer Pulsrahmen verteilt ist, und zwar so, daß hierbei komplizierte Teilungsverhältnisse innerhalb des Pulsrahmens vermieden werden, läßt sich der vorgenannten Erkenntnis mit relativ einfachen technischen Mitteln in vorteilhafter Weise Rechnung tragen.

Es ist zwar bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1167 402 ein Synchronisierverfahren für ein Zeitmultiplexsystem bekannt, bei dem sich jeder

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8 Bit aufweisende Kanal aus einem die ersten 7 Bit aufweisenden Sprachkanal und einem aus dem 8. Bit bestehenden Signalkanal (Unterkanal) für besondere Signale, beispielsweise Ruf- oder Wahlsignale, zusammengesetzt ist und bei dem das Synchronisiersignal dadurch unter Vermeidung zusätzlicher Übertragungsbandbreite in den Unterkanälen mit übertragen wird, daß die Signalinformation jeweils über die gleichen Impulsstellen aller Kanäle jedes zweiten Pulsrahmens und die Synchronisierzeichen über die gleichen Impulsstellen in im voraus bestimmten Kanälen der übrigen Pulsrahmen übertragen werden. Dieses Verfahren unterscheidet sich vom Erfindungsgegenstand jedoch in wesentlichen Merkmalen, da das Synchronisierzeichen sich einerseits jeweils auf einen Pulsrahmen beschränkt und andererseits innerhalb dieses Pulsrahmens nur in wenigen, im voraus bestimmten Unterkanälen übertragen werden soll. Abgesehen von diesen unterschiedlichen Merkmalen, weist der Erfindungsgegenstand gegenüber dem bekannten Verfahren wesentliche Vorteile auf. Während beim bekannten Verfahren die Signalübertragung in allen Unterkanälen in jedem zweiten Pulsrahmen zugunsten der Übertragung der Synchronisierzeichen durch Ausfall gestört ist, wiederholt sich dieser Ausfall beim Erfindungsgegenstand in einem Unterkanal nur im Abstand einer größeren Anzahl von Pulsrahmen. Die durch die zusätzliche Übertragung der Synchronisierzeichen in den Unterkanälen bedingte Störung der hier primär zu übertragenden Signale kann somit in praktisch allen Anwendungsfällen vernachlässigbar klein gehalten werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zweckmäßig sämtliche Kanäle des Systems für die Übertragung der Kennzahl derart herangezogen, daß die hierdurch bedingte Störung in jedem Kanal gleich groß ist.

Um die Teilungsverhältnisse so einfach wie möglich zu gestalten, ist es sinnvoll, das erste Element einer Kennzahl in einem zeitlichen Abstand vom letzten Element der vorhergehenden Kennzahl zu übertragen, der gleich dem zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen ein und derselben Kennzahl ist.

Sofern die in den einzelnen Kanälen übertragenen Codezeichen mehr als ein Element aufweisen, ist es zweckmäßig, das jeweils in seiner Wertigkeit niedrigste Element durch ein Kennzahlelement zu ersetzen, weil dadurch der Informationsinhalt des Codezeichens die geringste Beeinträchtigung erfährt.

Bei Zeitmultiplexfernsprechsystemen sind die einzelnen Sprachkanäle in der Regel zur Übertragung von Ruf- oder Wahlsignalen um ein zusätzliches Bit erweitert. Da derartige Signale in ausgesprochenem Maße redundant sind, ist es vorteilhaft, die Kennzahlelemente hierbei in den je durch das zusätzliche Bit gebildeten Unterkanälen zu übertragen.

Bei einer bevorzugten Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist auf der Empfangsseite neben dem eigentlichen Demodulator und dem sich daran anschließenden Kanalverteiler eine die mitübertragene Kennzahl zur Synchronisierung des Kanalverteilers auswertende Suchschaltung vorgesehen. Diese Suchschaltung weist einen vom empfangsseitigen Grundtaktgenerator mittelbar über Frequenzteiler gesteuerten Kennzahlgenerator und eine Vergleicherschaltung auf, die das empfangene digitale Signal mit der vom Kennzahlgenerator erzeugten Kennzahl vergleicht

und bei Nichtübereinstimmung jeweils mittels eines auf eine Sperreinrichtung einwirkenden Sperrimpulses eine Verzögerung des gesamten empfangsseitigen Zeitablaufs und die Dauer eines Grundtaktimpulses herbeiführt.

Die Sperreinrichtung kann dabei in einfacher Weise aus einem Sperrgatter bestehen, über das der Grundtaktgenerator mit dem ersten, den Zeichentakt erzeugenden Frequenzteiler verbunden ist. An diesen

ίο ersten Frequenzteiler schließen sich sodann ein zweiter, den Kennzahltakt erzeugender und ein dritter, den Rahmentakt erzeugender Frequenzteiler an, von denen der zweite Frequenzteiler mit seinem Ausgang auf den Takteingang des Kennzahlgenerators arbeitet und der dritte Frequenzteiler zu Synchronisierzwecken ebenfalls mit dem Kennzahlgenerator in Verbindung steht. Der Ausgang des Kennzahlgenerators arbeitet seinerseits auf den einen Eingang einer Exklusiv-oder-schaltung, an deren zweitem Eingang der ankommende Pulsrahmen anliegt und deren Ausgang über eine Und-Schaltung an deren zweitem Eingang die Kennzahl anliegt und vorzugsweise ein Verzögerungsglied an den Sperreingang des Sperrgatters angeschaltet ist. Bei einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel eines Kennzahlgenerators besteht der Generator aus einer Und-Schaltung, deren beiden Eingängen der Kennzahl- und der Rahmentakt zugeführt sind.

Werden besondere Anforderungen an die Kürze der Suchzeit gestellt, dann wird als Kennzahl zweckmäßig ein Kettencode vorgesehen. Der zur Erzeugung einer solchen Kennzahl in der Suchschaltung benötigte Kettencodegenerator kann in einfacher Weise aus der Verbindung eines n-stelligen Schieberegisters mit einem Rückkopplungsnetzwerk bestehen. Für seine Anwendung in der empfangsseitigen Suchschaltung ist dem Kettencodegenerator ein Umschalter zugeordnet. Der Umschalter verbindet in seiner Ruhestellung den Eingang des Schieberegisters über seinen einen Wahlkontakt mit dem Ausgang des Rückkopplungsnetzwerks und in seiner Arbeitsstellung über seinen anderen Wahlkontakt mit dem ankommenden Pulsrahmen. Zur Steuerung ist der Umschalter mit einer Steuereinrichtung, vorzugsweise einer monostabilen Kippschaltung, verbunden, die eingangsseitig wenigstens mittelbar an den Ausgang der die Sperrimpulse liefernden Und-Schaltung angeschaltet und derart bemessen ist, daß sie den Umschalter mit jedem ausgelösten Sperrimpuls während der Dauer von η aufeinanderfolgenden Impulsen des Kennzahltaktes in seine Arbeitsstellung umsteuert. In diesem Falle weist der dritte, den Rahmentakt erzeugende Frequenzteiler einen Synchronisiereingang auf, über den er mit einem Steuerausgang des Rückkopplungsnetzwerke des Kettencodegenerators verbunden ist. An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung in seiner Anwendung bei einem Zeitmultiplexsystem,

F i g. 2 eine empf angsseitige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
F i g. 3 ein Zeitdiagramm nach der Erfindung,

F i g. 4 ein Kennzahlgenerator für eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 5 a eine tabellarische Zusammenstellung des Funktionsablaufs bei einer Anordnung nach F i g. 4,

F i g. 5 b eine Darstellung der von der Anordnung nach der F i g. 4 erzeugten Kennzahl,

F i g. 6 eine weitere Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 7 eine weitere schematische Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung in seiner Anwendung bei einem Zeitmultiplexsystem.

In der schematischen Darstellung nach der F i g. 1 sind mehrere Pulsrahmen R 1... R 9 für ein acht

Kanäle Kl K8 aufweisendes Zeitmultiplexsystem

mit Pulscodemodulation untereinander dargestellt. Hierbei sind die in den Kanälen übertragenen Nachrichten mit einem gewöhnlichen sieben Elemente 2°, 2¹.. . 2⁶ aufweisenden Code übertragen. Ferner ist angenommen, daß es sich bei den Kanälen Kl... K8 um Sprachkanäle mit einer Abtastfrequenz von 8 kHz handelt. Die Pulsrahmenperiode x_v beträgt somit 125 usee. Damit die Minderung der Qualität der in den einzelnen Kanälen übertragenen Nachrichten durch das Einfügen der das Synchronisiersignal darstellenden Kennzahl möglichst klein gehalten wird, sind die einzelnen Elemente der Kennzahl k einerseits über neun Pulsrahmen auf die acht Kanäle verteilt und andererseits jeweils an Stelle des wertniedrigsten Elementes 2° des Codes übertragen. Die Periode der Kennzahl erstreckt sich also über neun Pulsrahmen und die Periode seiner einzelnen Elemente jeweils über neun Codezeichen, so daß in den Pulsrahmen Rl... RS nur jeweils einer der Kanäle Kl... K 8 mit einem Kennzahlelement belastet ist. Dagegen ist der Rahmen R9 ohne Kennzahlelement, um auch zwischen dem letzten Element einer Kennzahl und dem nachfolgenden ersten Element der weiteren Kennzahl den gleichen zeitlichen Abstand von neun Codezeichen sicherzustellen. Damit ergibt sich für den Kennzahltakt eine Periode T₀ von

τ₀ = T_r + T_r/8 = 140 usee.

Bei dieser erfindungsgemäßen Verteilung der Elemente der Kennzahl auf sämtliche Kanäle wird somit in vorteilhafter Weise eine gleichmäßige Störung für alle Kanäle erreicht, und zwar ist jedes neunte Codezeichen jedes Kanals wegen eines Kennzahlelementes auf 6 Bits vermindert. Im Mittel entspricht dies einer praktisch vernachlässigbaren Qualitätseinbuße von 7 auf 6,88 Bit.

Die als Beispiele für Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den folgenden Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele sind mit Rücksicht auf eine möglichst einfache und anschauliche Darstellung ebenfalls für ein PCM-System mit acht Kanälen für einen gewöhnlichen binären 7-Elemente-Code ausgelegt. Die F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild für die Empfangsseite eines solchen PCM-Systems, bei dem von dem Verfahren nach der Erfindung Gebrauch gemacht wird. Das ankommende binäre Signal Si wird einerseits dem Demodulator 1 zur Demodulation der Nachrichtenkanäle und andererseits zur Synchronisation des Grundtaktgenerators auf den Grundtakt zugeführt. Der Grundtaktgenerator 2 liefert einen Grundtakt Tg einerseits über einen ersten Ausgang an den Demodulator 1 und andererseits über einen zweiten Ausgang und das Sperrgatter 3 an den ersten Frequenzteiler 4 mit einem Teilerverhältnis 7:1. Der damit gewonnene Zeichentakt Tz. wird zur Steuerung ebenfalls des Demodulators und des noch näher zu erläuternden Schieberegisters 5 benötigt. Ferner arbeitet der Frequenzteiler 4 mit seinem Ausgang auf den Eingang eines den Kennzahltakt To erzeugenden Frequenzteilers 6 mit dem Teilerverhältnis 9:1 und auf den Eingang des den Rahmentakt Tr erzeugenden Frequenzteilers mit dem Teilerverhältnis 8:1. Beide Takte werden zur Steuerung des die Kennzahl k erzeugenden Kennzahlgenerators KG benötigt. Ferner ίο dient der Rahmenkontakt Tr dem Schieberegister 5 als Fortschaltpuls. Der Ausgang des Kennzahlgenerators KG ist mit dem Eingang einer Exklusiv-oderschaltung 8 verbunden, an derem zweiten Eingang der ankommende Pulsrahmen anliegt. Die ExkIusiv-Oder-Schaltung 8 arbeitet ebenfalls mit ihrem Ausgang auf den einen Eingang einer Und-schaltung 9, an deren anderen Eingang der Kennzahltakt To anliegt. Der Ausgang der Und-schaltung 9 ist über ein Verzögerungsglied 10 mit dem Sperreingang des Sperrgatters 3 verbunden.

Das bereits erwähnte Schieberegister 5 weist acht Stufen auf, durch die die einzelnen Impulse des Rahmentaktes im Rhythmus des Zeichentaktes Tz hindurchgeschoben werden. Dieses Schieberegister stellt zusammen mit den von ihm gesteuerten Kanalschaltern si... s 8 den empfangsseitigen Kanalverteiler dar, während die aus dem Kennzahlgenerator KG der Exklusiv-oder-schaltung 8, der Und-Schaltung 9 und dem Sperrgatter 3 bestehenden Schaltungsteile die Suchschaltung für die Auswertung der von der Sendeseite her mitübertragenen Kennzahl für die Synchronisierung darstellen.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Erfindung nach der F i g. 2 sind in der F i g. 3 der Rahmentakt Tr und der Kennzahltakt To untereinander aufgetragen. Wie das Diagramm ohne weiteres erkennen läßt, fällt jeder zehnte Impuls des Rahmentaktes mit dem neunten Impuls des Kennzahltaktes zeitlich zusammen. Dieses Kriterium wird beim Kennzahlgenerator KG dazu ausgenutzt, um den Beginn der an seinem Ausgang auftretenden, die Kennzahl k darstellenden Impulsfolge festzulegen. Die empfangsseitig erzeugte Kennzahl k wird in der Suchschaltung dadurch mit dem ankommenden binären Signal Si verglichen, daß einerseits die Exklusiv-oder-schaltung 8 nur dann einen Impuls an den einen Eingang der Und-Schaltung 9 abgibt, wenn keine Übereinstimmung zwischen dem an den Eingängen der Exklusiv-oder-schaltung 8 anstehenden Impulsen besteht, und andererseits die Und-Schaltung 9 nur dann einen Sperrimpuls über das Verzögerungsglied 10 an den Sperreingang des Sperrgatters 3 abgibt, wenn ein am Ausgang der Exklusiv-oder-schaltung 8 auftretender Impuls zeitlich mit einem Impuls des Kennzahltaktes zusammenfällt. Das Auftreten des Sperrimpulses bedeutet mit anderen Worten, daß die vom Kennzahlgenerator KG erzeugte Kennzahl k nicht mit dem verglichenen digitalen Signal des ankommenden Pulsrahmens übereinstimmt. Jeder Sperrimpuls sperrt deshalb das zwischen dem zweiten Ausgang des Grundtaktgenerators 2 und dem Frequenzteiler 4 angeordnete Sperrgatter 3 für die Periode eines Grundtaktes. Dadurch wird erreicht, daß der gesamte empfangsseitige Zeitablauf um eine Periode des Grundtaktes verzögert wird. Dies geschieht so lange, bis an den Eingängen der Exklusiv-oder-schaltung 8 während der Öffnungszeit der ein Zeitfilter darstellenden Und-Schaltung 9 dauernd Übereinstimmung besteht.

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Da die Phasenlage des Rahmentaktes, die auch für die Phasenlage der Öffnungszeiten der Kanalschalter si... s 8 maßgebend ist, in einer strengen Zuordnung zur Phasenlage des Beginns der vom Kennzahlgenerator KG erzeugten Kennzahl k steht, ist somit bei Übereinstimmung der empfangenen mit der empfangsseitig erzeugten Kennzahl eine feste Zuordnung der ankommenden Kanäle zu den empfangsseitigen Kanälen gewährleistet.

Das Verzögerungsglied 10 in der Verbindung zwisehen dem Ausgang des Zeitfilters und dem Sperreingang des Sperrgatters ist so bemessen, daß der Sperrimpuls gerade den nächsten Impuls des Grundtaktes Tg unterdrückt. Unter der Annahme, daß im Rückkopplungskreis der Suchschaltung keine zusatzliehe Zeitverzögerung auftritt, muß das Zeitverzögerungsglied 10 entsprechend dem dem Ausführungsbeispiel zugrunde gelegten PCM-System eine Zeitverzögerung von 2,23 μ^ο aufweisen.

Der Kennzahlgenerator KG enthält im allgemeinen eine Matrixanordnung, die aus dem Rahmentakt Tr und dem Kennzahltakt To die Kennzahl k erzeugt. Im einfachsten Falle kann der Generator aus einer Und-Schaltung bestehen. Die Kennzahl k besteht in diesem Falle, wie in Zusammenhang mit den zur F i g. 3 bereits gemachten Angaben ohne weiteres verständlich ist, aus der binären Zahlenfolge

..00,10 000000,10..

Bei der Suchschaltung nach der Fig 2 müssen im ungünstigsten Falle alle 504 Impulse einer Kennzahlperiode abgesucht werden. Wird ferner angenommen, daß für die Erkennung einer Fehlsynchronisierung im Mittel drei Impulse nötig sind, so ergibt sich für eine maximale Suchzeit x_s die Beziehung

x_s = 504 · 3 · x₀ Ä 0,2 Sekunden.

Diese Suchzeit ist relativ groß und nimmt bei Systemen mit größerer Kanalzahl noch entsprechend größere Werte an. Eine wesentlich kürzere Suchzeit läßt sich erreichen, wenn der Suchvorgang bereits dann beendet werden kann, sobald die Kennzahl unabhängig von der Phasenlage einrastet. In diesem Falle brauchen dann nur alle Impulse innerhalb einer Periode des Kennzahltaktes abgesucht zu werden, so daß die Suchzeit in erster Annäherung auf ein Achtel verringert wird.

Bei der Realisierung einer dieses Prinzip verwendenden Suchanordnung ist zu bedenken, daß sich die Kennzahlelemente von den übrigen Signalimpulsen nur durch die periodische Wiederholung der sie darstellenden Kennzahl unterscheiden und diese Kennzahl in beliebiger Phase eintreffen kann. Es müssen alo mehrere aufeinanderfolgende Impulse ausgewertet werden, bis erkannt werden kann, daß diese nicht der Kennzahl angehören, erst dann darf der empfangsseitige Zeitablauf um eine Periode des Grundtaktes verschoben werden. Es ist daher zweckmäßig, in diesem Falle eine Kennzahl zu wählen, bei der die Entscheidung darüber, ob eine Fehlsynchronisation besteht, bereits bei einer geringen Anzahl von betrachteten Impulsen möglich ist, und daß auch die Kennzahlphase erkennbar bleibt.

Eine diese Voraussetzungen erfüllende Kennzahl läßt sich in einfacher und vorteilhafter Weise mittels einer Pseudo-Zufallsfolge mit der Periode 2"· darstellen. Eine solche Pulsfolge enthält sämtliche 2" Wortkombinationen von η aufeinanderfolgenden

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Elementen. Eine dieser Wortkombinationen genügt, um die Phase der Folge zu definieren. Zum Erkennen einer Fehlsynchronisation müssen jedoch η aufeinanderfolgende Impulse betrachtet werden, weil sämtliche η Wortkombinationen grundsätzlich auch in der eigentlichen, übertragenen Nachricht auftreten.

Folgen dieser Art werden von sogenannten Kettencodegeneratoren erzeugt. Solche Generatoren bestehen in allgemeinster Form aus einem Schieberegister mit η Stufen, dessen Ausgang über ein Netzwerk, das hierbei eine logische Schaltung darstellt, auf den Eingang des Schieberegisters zurückgekoppelt ist.

Für das den Ausführungsbeispielen zugrunde gelegte PCM-System mit acht Sprachkanälen eignet sich ein Kettencode mit der Periode 2" für η = 3. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel für einen solchen Generator ist in der F i g. 4 dargestellt. Das Schieberegister SR besteht hierbei aus drei Stufen I, II und III, denen als Takt der Kennzahltakt To zugeführt ist. Das Rückkopplungsnetzwerk RN besteht seinerseits aus einer Exklusiv-oder-schaltung 11, einer Weder-Noch-Schaltung 12 und einer weiteren Exklusiv-oder-schaltung 13. Dabei sind die Eingänge der Exklusiv-oder-schaltung 11 mit den Ausgängen A2, A3, der Schieberegisterstufen II und III und die Eingänge der Weder-Noch-Schaltung 12 mit den Ausgängen^ 1, A 2 der Schieberegisterstufen I und II verbunden. Die Exklusiv-oder-schaltung 11 und die Weder-Noch-Schaltung 12 arbeiten mit ihren Ausgängen auf die beiden Eingänge der Exklusiv-oderschaltung 13, deren Ausgang wiederum mit dem Eingang des Schieberegisters_iST? verbunden ist. Die den Kettencode darstellende Kennzahl k wird am Eingang des Schieberegisters abgenommen. Der Ausgang der Weder-Noch-Schaltung 12 liefert den Steuerausgang für den Synchronisiertakt Ts, der, wie an Hand der F i g. 6 noch zu erläutern sein wird, zur Synchronisation des empfangsseitigen Taktverteilers dient.

Die Arbeitsweise des Kettencodegenerators nach der F i g. 4 ist in der F i g. 5 a tabellarisch zusammengestellt. In dieser Tabelle sind die an den Ausgängen Al, A2, A3 des Schieberegisters dem Ausgang c der Exklusiv-oder-schaltung 11 auftretenden Zustände sowie der Synchronisiertakt Ts und die Kennzahl k in Abhängigkeit von Kennzahltakt To angegeben. Für einen Impuls steht in der Tabelle eine »1« und für keinen Impuls eine »0«. Bei der Tabelle ist angenommen, daß beim Auftreten des ersten Impulses des KennzahltaktesTo in allen drei Stufen des Schieberegisters eine »1« eingespeichert ist. Infolgedessen tritt beim ersten Takt am Ausgang c kein Impuls auf. In gleicher Weise ergeben sich für die Kennzahl k und den Synchronisiertakt Ts die Wertigkeit »0«. Die »0« am Ausgang der Exklusiv-oder-schaltung 13 wird in die erste Stufe des Schieberegisters eingespeichert, so daß beim zweiten ankommenden Impuls des Kennzahltaktes nur an den Ausgängen A 2, A3 eine »1« vorhanden ist. Da eine »1« an den beiden Eingängen der Exklusiv-oderschaltung 11 am Ausgang eine »0« ergibt und die »1« und die »0« an den Eingängen der Weder-Noch-Schaltung 12 an deren Ausgang ebenfalls eine »0« ergibt, wird in das Schieberegister wiederum eine »0« eingespeichert usw., bis nach Beendigung des achten Impulses des Kennzahltaktes (vgl. die mit 9 bezeichnete Spalte der Tabelle) wiederum der Aus-

gangszustand erreicht. Die Periode der Kennzahl k hat also die Folge

..01 1 1,000101 1 1,00..

In der Fig. 5b ist diese Folge nochmals in einem Zahlenschema dargestellt. Die oberste Zahlenreihe bildet hierbei die Kennzahl, während die im Schema mit CT bezeichnete Zahlenreihe die acht Codewörter des Kettencodes wiedergibt. Diese acht Codewörter können sich dadurch zustandegekommen gedacht werden, daß eine drei Stellen breite Blende längs der oberen Zahlenreihe jeweils um eine Stelle nach rechts verschoben wird.

Die Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild einer empfangsseitigen Sucheinrichtung nach der Erfindung, die von einem Kettencodegenerator, bestehend aus einem Schieberegister SR, einem Rückkopplungsnetzwerk RN entsprechend der Fig. 4, Gebrauch macht. Die Anordnung nach der Fi g. 6 unterscheidet sich von der Anordnung nach der Fi g. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß der Kettencodegenerator KG nur mehr vom Kennzahltakt To gesteuert wird, d. h., der den Rahmentakt Tr erzeugende Frequenzteiler 7 nicht mehr den Kennzahlgenerator synchronisiert, sondern umgekehrt der Kennzahlgenerator über den Ausgang der Weder-Noch-Schaltung 12 nach der F i g. 4 mittels des dort anstehenden Synchronisiertaktes Ts den Frequenzteiler 7 synchronisiert. Der Kettencodegenerator nach der Fig. 4 ist zum Kennzahlgenerator KG in der F i g. 6 durch einen Umschalter 14 erweitert. Der Umschalter 14 ist dabei dem Eingang des Schieberegisters SR vorgeschaltet und verbindet in Ruhestellung den Eingang des Schieberegisters über seinen einen Wahlkontakt mit dem Ausgang des Rückkopplungsnetzwerks RN und in Arbeitsstellung über seinen anderen Wahlkontakt mit den ankommenden binären Signal Si. Gesteuert wird der Umschalter mittelbar von den am Ausgang der Und-Schaltung 9 bei erkannter Fehlsynchronisation abgegebenen Sperrimpulsen über den monostabilen Multivibrator 15. Dieser Multivibrator ist derart bemessen, daß er mit jedem an seinem Eingang ankommenden Sperrimpuls den Umschalter 14 während drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Kennzahltaktes in die Arbeitsstellung umschaltet.

Wie bereits erwähnt wurde, wird der Frequenzteiler?, der den Rahmentakt für den empfangsseitigen Kanalverteiler liefert, vom Kennzahlgenerator durch den Synchronisiertaktri synchronisiert. Zu diesem Zweck wird bei erkannter Fehlsynchronisation und dem damit ausgelösten Sperrimpuls zunächst die Phasenlage des vom Kennzahlgenerator erzeugten Kettencodes dadurch festgelegt, daß vom ankommenden Signal während dreier aufeinanderfolgender Takte des Kennzahltaktes Signalimpulse in das Schieberegister eingespeichert werden. Im folgenden wird dann die vom Kettencodegenerator erzeugte Kennzahl mit der ihm auf die beschriebene Weise mitgeteilten neuen Anfangsbedingung wieder mit dem empfangenen Signal verglichen. Dies geschieht so lange, bis wiederum eine Fehlsynchronisation erkannt wird und damit ein neuer Sperrimpuls in der bereits an Hand der Fig. 2 beschriebenen Weise erzeugt wird. Der Synchronisiertakt Ts weist, wie aus der Tabelle der F i g. 5 zu ersehen ist, während einer Kennzahlperiode lediglich einen Doppelimpuls auf, mit dessen Hilfe die Phase des vom Frequenzteiler 7 erzeugten Rahmentaktes festgelegt wird. Damit ist

bei Synchronismus zwischen der vom Kennzahlgenerator erzeugten Kennzahl mit der übertragenen Kennzahl auch die Phasenlage des Rahmentaktes und damit die Phasenlage der die Kanalschalter steuernden Impulse im gewünschten Sinne bestimmt. Unter der Annahme, daß im Mittel nach drei Impulsen eine Synchronisierung erkannt wird, ergibt sich bei der Suchschaltung nach der F i g. 6 als maximale Suchzeit

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t_s = — 3 + 3) t₀«s53 msec.

In der Gleichung kommt die zweite 3 dadurch zustande, daß für die Festlegung der Anfangsbedingung des Kennzahlgenerators drei Perioden des Kennzahltaktes erforderlich sind.

In den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 bis 6 wurde dargelegt, wie mit einer Kennzahl unter Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung in Zeitmultiplexsystemen übertragene Sprachkanäle zwischen der Sende- und der Empfangsseite synchronisiert werden können. Grundsätzlich können auf diese Weise viele zueinander in fester Phasenbeziehung stehende Zeitmultiplexsysteme mit einer einzigen Kennzahl auf die beschriebene Weise ebenfalls synchronisiert werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist schematisch in der F i g. 7 dargestellt. Hierbei sind die acht Kanäle Kl... K8 eines Pulsrahmens, in denen Nachrichten in einem gewöhnlichen binären sieben Elementecode übertragen werden, um ein zusätzliches Bit zur Übertragung von den einzelnen Kanälen zugeordneten Signalen erweitert. In jedem Kanal sind dem auf diese Weise gewonnenen Unterkanal zwei verschiedene Signale Sl und Sl zugeordnet. Diese Signale werden im Rhythmus der aufeinanderfolgenden Pulsrahmen, und zwar im Pulsrahmen Rl das Signal 51, im Pulsrahmen R2 das Signal S 2, im Pulsrahmen R 3 wiederum das Signal Sl usw. übertragen. Die einzelnen Signale, die in ihrer

to Gesamtheit ein zweites Zeitmultiplexsystem darstellen, haben mit anderen Worten eine Periode, die gleich der doppelten Periode eines Pulsrahmens ist. Bei einem solchen System werden die Elemente der Kennzahl k in der bereits eingehend in der F i g. 1

(5 beschriebenen Weise wiederum übertragen. Dabei ist es sinnvoll, sie, wie das in der Fig. 7 angegeben ist, in diesen Unterkanälen zu übertragen. Im Unterschied zur F i g. 1 muß sich hier jedoch die Periode der Kennzahl über achtzehn Pulsrahmen erstrecken,

>o um eine eindeutige Synchronisation auch der Unterkanäle hinsichtlich der in ihnen wechselseitig übertragenen Signale Sl und 52 zu gewährleisten. Außerdem ist dadurch in außerordentlich vorteilhafter Weise, wie beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1, wiederum erreicht, daß die durch die Kennzahl bedingte Beeinträchtigung der Übertragungsqualität in sämtlichen Unterkanälen für beide Signale gleich groß ist. Die Signale 51 und 52 sind in der Regel in höherem Maße redundant, so daß der Ausfall einer Signalinformation eines Unterkanals im Rhythmus von neun Signalperioden hinsichtlich der Minderung der Übertragungsqualität praktisch noch weniger ins Gewicht fällt als beim System nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Der Vollständigkeit halber wird noch hinzugefügt, daß die Ausführungsbeispiele nach den F i g. 2, 4 und 6 bei einem System nach der F i g. 7 in prinzipiell gleicher Weise zur Anwendung gelangen können.

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Synchronisation der Sende- und Empfangsseite wenigstens eines digitalen Zeitmultiplexsystems, auf dessen Sendeseite aus den einzelnen Kanälen ein einen Summenkanal 5 darstellender Pulsrahmen geformt wird, der zur Empfangsseite hin übertragen und anschließend unter Einhaltung der Zuordnung zwischen den sende- und empfangsseitigen Kanälen wiederum in seine einzelnen Kanäle aufgelöst wird, bei dem das Synchronisiersignal unter Verzicht auf einen zusätzlichen Kanal dadurch von der Sendeseite zur Empfangsseite übertragen wird, daß Impulse bestimmter Kanäle periodisch durch Synchronisierimpulse ersetzt werden, die hierbei eine digitale Kennzahl bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente der das Synchronsiersignal darstellenden digitalen Kennzahl in verschiedenen Kanälen verschiedener Pulsrahmen übertragen werden, und zwar derart, daß der Zeitabstand aufeinanderfolgender Kennzahlelemente konstant bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kanäle des Systems für die Übertragung der Kennzahl derart herangezogen werden, daß die hierdurch bedingte Störung in jedem Kanal gleich groß ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element einer Kennzahl in einem zeitlichen Abstand vom letzten Element der vorhergehenden Kennzahl übertragen wird, der gleich dem zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen ein und derselben Kennzahl ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils in seiner Wertigkeit niedrigste Element der in digitaler Form in den einzelnen Kanälen übertragenen Nachricht durch ein Kennzahlelement ersetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ein binäres Zeitmultiplexsystem, bei dem die Nachrichtenkanäle zur Übertragung von den einzelnen Kanälen zugeordneten Signalen, z. B. Ruf- oder Wahlsignalen, um ein zusätzliches Bit erweitert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennzahlelemente in den je durch das zusätzliche Bit gebildeten Unterkanälen übertragen werden.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite neben dem eigentlichen Demodulator und dem sich daran anschließenden Kanalverteiler eine die mitübertragene Kennzahl zur Synchronisierung des Kanalverteilers auswertende Suchschaltung vorgesehen ist, die einen vom empfangsseitigen Grundtaktgenerator mittelbar über Frequenzteiler gesteuerten Kennzahlgenerator und eine Vergleicherschaltung aufweist, die das empfangene digitale Signal mit der vom Kennzahlgenerator erzeugten Kennzahl vergleicht und bei

Nichtübereinstimmung jeweils mittels eines auf eine Sperreinrichtung einwirkenden Sperrimpulses eine Verzögerung des gesamten empfangsseitigen Zeitablaufs um die Dauer eines Grundtaktimpulses herbeiführt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundtaktgenerator über ein die Sperreinrichtung darstellendes Sperrgatter mit einem ersten, den Zeichentakt erzeugenden Frequenzteiler verbunden ist, an den sich ein zweiter, den Kennzahltakt erzeugender und ein dritter den Rahmentakt erzeugender Frequenzteiler anschließen, von denen der zweite Frequenzteiler mit seinem Ausgang auf den Takteingang des Kennzahlgenerators arbeitet und der dritte Frequenzteiler zu Synchronisierzwecken ebenfalls mit dem Kennzahlgenerator in Verbindung steht, und daß der Ausgang des Kennzahlgenerators seinerseits auf den einen Eingang einer Exklusiv-oder-schaltung arbeitet, an deren zweiten Eingang der ankommende Pulsrahmen anliegt und deren Ausgang über eine Und-schaltung, an deren zweiten Eingang der Kennzahltakt anliegt und vorzugsweise ein Verzögerungsglied an den Sperreingang des Sperrgattes angeschaltet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennzahlgenerator aus einer Und-Schaltung besteht, deren beiden Eingängen der Kennzahltakt und der Rahmentakt zugeführt sind.

9. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennzahlgenerator einen aus einem «-stelligen Schieberegister und einem Rückkopplungsnetzwerk bestehenden Kettencodegenerator mit der Codeperiode als Kennzahl aufweist, bei dem dem Eingang des Schieberegisters ein Umschalter vorgeschaltet ist, daß ferner der Umschalter den Eingang des Schieberegisters in Ruhestellung über seinen einen Wahlkontakt mit dem Ausgang des Rückkopplungsnetzwerks und in seiner Arbeitsstellung über seinen anderen Wahlkontakt mit dem ankommenden digitalen Signal verbindet, und daß der Umschalter von einer Steuereinrichtung, vorzugsweise einer monostabilen Kippstufe, betätigt ist, die hierbei eingangsseitig wenigstens mittelbar an den Ausgang der Und-Schaltung angeschaltet und derart bemessen ist, daß sie den Umschalter mit jedem ausgelösten Sperrimpuls während der Dauer von η aufeinanderfolgenden Impulsen des Kennzahltaktes in seine Arbeitsstellung umsteuert.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte, den Rahmentakt erzeugende Frequenzteiler einen Synchromsiereingang aufweist, über den er mit einem Steuerausgang des Rückkopplungsnetzwerks des Kettencodegenerators verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1167 402.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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