DE2338846B2

DE2338846B2 - Sprachübertragungssystetn mit einem Übertragungskanal, bei dem die Verständigung zwischen zwei Teilnehmern in beiden Richtungen möglich ist

Info

Publication number: DE2338846B2
Application number: DE19732338846
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7531 Eisingen Smitka
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1973-07-31
Filing date: 1973-07-31
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2338846C3; FR2239824B3; DE2338846A1; FR2239824A1; BE818287A; ES428810A1; AU7177474A; GB1440047A

Description

Stand der Technik

Es sind Simplex- und Duplex-Sprachübertragungssysteme bekannt. Bei Simplexsystemen ist die Sprachübertragung jeweils nur in einer Richtung möglich, d. h. der eine Teilnehmer muß mit Sprechen warten, bis der andere ausgesprochen hat. Bei Duplexsystemep. erfolgt die Sprachübertragung dagegen gleichzeitig in beiden Richtungen auf zwei getrennten Frequenzen, wie beispielsweise im öffentlichen Fernsprechnetz.

Duplexsysteme bestehen immer aus zwei Simplexsystemen für entgegengesetzte Richtungen. Neben den Duplexsystemen gibt es noch Systeme, in denen die Nachrichten zeitmultiplex übertragen werden.

Bei Duplexsystemen wird im gemeinsamen Übertragungsmedium die doppelte Bandbreite wie in einem vergleichbaren Simplexsystem benötigt, und zwar sowohl Nutzbandbreite als auch Verlustbandbreite, wobei die letztere durch Selektionsmittel und Toleranzen bestimmt ist. Bei Zeitmultiplexsystemen wird ebenfalls die doppelte Nutzbandbreite, aber nur die

einfache Verlustbreite benötigt (DE-OS 2040401).

Die Nachrichtenverarbeitung im Menschen erfolgt jedoch meistens »simplex«. Bei gleichzeitigem Sprechen und Hören sinken die Denkleistung und die Verständlichkeit rapide. Hieraus ergibt sich eine »Simplex-Verhaltensweise«: Während der eine Teilnehmer spricht, wird der »Rückweg« nur manchmal benutzt, um z. B. zu widersprechen oder den Redefluß zu stoppen, weil eine Wiederholung gewünscht wird. Der sprechende Teilnehmer nimmt wegen seiner Sprechtätigkeit häufig nur das Vorliegen einer Rückfrage, nicht aber deren Inhalt voll wahr. Er kann dann unterbrechen, damit der andere Teilnehmer seine Rückfrage präzisieren kann, oder er kann weitersprechen. Jedenfalls kommt es praktisch nicht vor, daß beide Teilnehmer gleichzeitig sprechen können. Dies zeigt, daß bei den bekannten Duplex- und Zeitmultiplex-Systemen unnötig viel Frequenzbandbreite bzw. Kanalkapazität erforderlich ist.

Es sind auch Simplexsysteme mit sprachgesteuerter Richtungsumschaftung bekannt. Sie haben aber den Nachteil, daß unnötige Informationsübertragung nicht vermieden werden kann, weil es nicht möglich ist, den gerade sprechenden Teilnehmer zu stoppen oder zu unterbrechen.

Aus der US-PS 2952734 ist es bekannt, bei einem Telegraphieübertragungssystem für eine Übertragungsrichtung die Übertragungsstrecke je nach Bedarf einem oder mehreren Teilnehmern automatisch zur Verfügung zu stellen, und aus der DE-OS 2139402 ist es bekannt, bei einem Übertragungssystem für beide Übertragungsrichtungen Bandbreite für Steuersignale dadurch zu gewinnen, daß das Sprachsignal zeitkomprimiert übertragen wird.

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sprachübertragungssystem anzugeben, das weniger Bandbreite als die bekannten Duplexsysteme benötigt. Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Der Anspruch 2 enthält eine Ausführungsform für ein digitales Sprachübertragungssystem.

Beschreibung

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen für ein digitales Zeitmultiplexsystem für Funksprachübertragung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erste Station mit einem Blockschaltbild des Senders,

Fig. 2 eine zweite Station mit einem Blockschaltbild des Empfängers,

Fig. 3 das Zeitdiagramm eines ersten Beispiels für einen Gesprächsablauf und

F i g. 4 das Zeitdiagramm eines zweiten Beispiels für einen Gesprächsablauf.

Die Fig. 1 und 2 stellen die beiden Funkstationen einer Übertragungsstrecke dar. Sie sind gleich aufgebaut, deshalb sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Beide Figuren enthalten einen Sender/Empfänger 1/2, eine Antenne, 12, einen Sendeempfangsumschalter 16, der die Antenne 12 wahlweise mit dem Sender 1 oder mit dem Empfänger 2 verbindet, sowie eine Leitung 19, die vom Empfän_b5 gerausgang zum Sender führt.

Es sind Zeitabschnitte von je 50 ms zur Informationsübertragung vorgesehen. Zur Aufteilung dieser 50 ms auf die beiden Stationen sind - wie weiter unten

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erläutert wird - drei Möglichkeiten vorgesehen:

45 ms (langer Block) zur Informationsübertragung von A (Fig. 1) nach B (Fig. 2) und 5 ms zur Meldung von B nach A, daß B nicht spricht, oder

5 ms zur Meldung von A nach B, daU A nicht spricht und 45 ms (langer Block) zur Informationsübertragung von B nach A oder

25 ms (kurzer Block) zur Informationsübertragung von A nach B (kurzer Block) zur Informationsübel tragung von B nach A.

In der Fig. 1, die die erste Station zeigt und in der nur der Sender ausführlich dargestellt ist, werden die von einem Mikrofon 3 kommenden und in einem Verstärker 4 verstärkten Sprachsignale auf einen Sprachdetektor 6 gegeben. Das Ausgangssignal des Sprachdetektors bewirkt, daß eine Einheit 10, die einen Taktgeber und eine Präambel-Steuerung enthält, einen Schalter 11 mit vier Umschaltkontakten so steuert, daß die vom Verstärker 4 kommenden Sprachsignale abwechselnd in einem von zwei Analogspeichern 5.1 und 5.2 gespeichert werden. Der Taktgeber

10 liefert auch den Einspeichertakt // auf einer Leitung 13. Der Schalter 11 wird mit einem Takt /3 betrieben, dessen Frequenz so gewählt ist, daß der Schalter jeweils nach 50 ms umschaltet. Vom Ausgang des Speichers, in dem gerade nicht eingespeichert wird, werden die Signale des vorhergehenden Zeitabschnittes von 50 ms ebenfalls mit Hilfe des Schalters

11 zu einem Deltamodulator 7 übertragen. Die Übertragungszeit ist kürzer als 50 ms; sie beträgt-wie oben erwähnt - entweder 45 ms (langer Block) oder 25 ms (kurzer Block), jeweils abzüglich der für die Präambel erforderlichen Zeit. Zum Ausspeichern liefert der Taktgeber 10 auf einer Leitung 14 einen Takt /2, der abhängig von der Übertragungszeit zwei Werte annehmen kann.

Dem Deltamodulator 7 sind eine Präambel-Vorschaltung 8 und dieser der HF-Teil 9 nachgeschaltet. Der Taktgeber 10 schaltet über einen Schalter 16 den Deltamodulator 7 an eine Leitung 15, auf der eine Taktfrequenz /4 von 22,5 kbit/sec, die der Funkbitrate entspricht, auftritt. Außerdem wird mit einem zweiten Kontakt des Schalters 16 der HF-Teil eingeschaltet. Der dritte Kontakt des Schalters 16 ist der Sende-/Empfangsumschalterfür die Antenne 12. Der Schalter 16 ist in der Stellung »Senden« gezeichnet. Er wird mit einem Takt /5 geschaltet, der bewirkt, daß der Schalter während jedes Multiplex-Zeitabschnittes von 50 ms entweder 45 ms oder 25 ms oder 5 ms in Stellung »Senden« verbleibt.

Während der Sendezeit wandelt der Deltamodulator? die Sprache in digitiale Form um. Den so gebildeten Informationsblöcken wird vor dem Senden noch mit Hilfe der Präambelvorschaltung 8 eine Präambel, bestehend aus einigen Bits zur empfangsseitigen Bitsynchronisierung, einem Wort zur Erkennung des Blockanfangs und einem Wort oder einem Bit zur Blocklängen-Markierung vorangestellt. Die jeweilige Blocklängen-Markierung wird mit Hilfe eines Signals auf einer Leitung 17, die von der Präambel-Steuerung 10 zur Präambel-Vorschaltung führt, ausgewählt.

In der in Fig. 2 gezeigten zweiten Station ist der Empfänger 2 ausführlich dargestellt. Die vom Sender nach F i g. 1 über die Antenne 12 empfangenen Blöcke gelangen über den Sende-/Empfangsumschaltkontakt des Schalters 16 zunächst auf den HF-Teil 31 und von dort zu einer Einheit 33 zur Synchronisierung und Präambelerkennung. Der Synchronisierungsteil bewirkt in bekannter Weise die Synchronisierung des Empfängertaktes mit dem Takt der empfangenen Impulse. Gleichzeitig mit der Erkennung des Blockanfangs beginnt die Einspeicherung in einen von zwei Digitalspeichern 32.1 und 32.2, die von je einem Schaltkontakt eines Schalters 40 jeweils nach 50 ms (Takt /13) eingans- und ausgangsseitig umgeschaltet werden. Zwei andere Kontakte des Schalters 40 bewirken die Umschaltung von Eingabetakt ill auf der Leitung 38 und Ausgabetakt /12 auf der Leitung 39. Der Eingabetakt /11 kann zwei Werte einnehmen, je nachdem, ob die Präambel-Erkennung einen kurzen oder einen langen Block erkannt hat. Ein langer Block wird mit der Funkbitrate von 22,5 kbit/sec eingespeichert, während ein kurzer Block doppelt so schnell, nämlich mit 45 kbit/sec eingespeichert wird, wobei jedes Bit zweimal nacheinander gespeichert wird, so daß die gleiche Bitzahl wie bei einem langen Block vorhanden ist.

Vom Speicher, in den gerade nicht eingeschrieben wird, wird der jeweils vorhergegangene Block mit der Taktfrequenz /12 von 19,2 kbit/sec ausgegeben und einem Deltamodulator 35 zugeführt. Dieser wandelt den digitalen Datenstrom kontinuierlich ir. Sprachsignale zurück. Hierzu tastet er den digitalen Datenstrom mit einem über eine Leitung 41 zugeführten Takt /14 ab, der 19,2 kbit/sec beträgt, falls es sich um einen langen Block handelt und der 9,6 kbit/sec

J₀ beträgt, falls es sich um einen kurzen Block handelt. Im zweiten Fall wird also jedes zweite Bit, das ein »Füllbit« war, nicht ausgewertet. Die Umschaltung des Taktes /14 wird ebenfalls von der Präambel-Erkennung gesteuert. Die Sprachsignale werden in ei-

J5 nem Verstärker 36 verstärkt und einem Lautsprecher 37 zugeführt.

Anhand der Fig. 3 und 4 wird nun die Wirkungsweise der Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 beschrieben. Die an Eingängen und Ausgängen der Sender und Empfänger der Stationen A und B gleichzeitig auftretenden Signale sind untereinander gezeichnet. Das am Sendereingang der Station A auftretende Sprachsignal, das in 50-ms-Abschnitte eingeteilt ist, ist mit o, das Signal am Senderausgang von A bzw. am Empfängereingang von B mit b, das Signal am Empfängerausgang von B mit c, das Signal am Sendereingang von B mit d, das Signal am Senderausgang von B bzw. am Empfängereingang von A mit e und das Signal am Empfängerausgang von A mit / bezeichnet.

Die Blöcke sind entsprechend ihrer zeitlichen Dauer gezeichnet. Ein ausgefülltes Dreieck in der linken oberen Ecke bedeutet eine Blocklängenmarkierung »Langer Block« in der Präambel, ein nicht ausgefülltes Dreieck eine Blocklängenmarkierung »Kurzer Block« in der Präambel. Die Meldung »Keine Sprache«, d. h. nur Präambelübertragung ist als durchkreuztes Rechteck gezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Gespräch, bei dem der Teilnehmer in der Station A dauernd spricht und der Teilnehmer in der Station B nur kurzzeitig dazwischenredet.

Die bei A eingegebene Information wird jeweils in Blöcken A\, Al mit je 50 ms Echtzeit-Analog-lnformation zwischengespeichert (Zeile a). Nach Analog-Digital-Umsetzung werden die Blöcke Al, AZ (960 bit Deltamodulation zusammen mit Präambelmarkierung »langer Block«) in 45 ms zur Station B gesendet (Zeile b) und dort nach Zwischenspeiche-

rung verzögert ausgegeben (Zeile c), wobei die Blöcke Al, Al wieder lückenlos aneinander anschließen.

In dem der Übertragung eines Blocks folgenden Zeitabschnitt von 5 ms sendet B durch Übertragung der Präambel die Meldung nach A, daß B nicht spricht. Darauf sendet A einen weiteren 45-ms-Block mit Echtheit-Information von 50 ms.

Spricht der Teilnehmer in Station B (Zeile rf), wird seine Sprache in Zeitduplex mit verkürzten Blöcken zu A übertragen (Zeile e). Zu diesem Zweck bewirkt die Verdopplung der Augabegeschwindigkeit der sendeseitigen Zwischenspeicher eine schnellere Ausgabe an den mit konstanter Taktfrequenz arbeitenden Deltamodulator, der die Information damit in der halben Zeit verarbeitet, aber gröber quantisiert. Die in der Präambel jedes Blockes mitübertragene Information »kurzer Block« ermöglicht die entsprechende Behandlung auf der Empfangsseite: Die Information wird bei Station A zweifach in den Ausgabespeicher eingeschrieben (je ein Bit belegt zwei Speicherplätze), so daß der Speicher ebenso gefüllt ist wie beim Empfang »langer Blöcke«. Bei der anschließenden Ausgabe wird mit halbem Bittakt demoduliert, so daß die ursprünglichen Zeitverhältnisse wiederhergestellt werden (Zeile /).

Zudem wird sofort nach Empfang des ersten »kurzen Blockes« die Übertragung von A nach B auch auf »kurze Blöcke« umgestellt (Zeile b), so daß eine symmetrische Duplex-Zeitaufteilung 25/25 ms entsteht. Dieser Betriebszustand geht sofort wieder in den ursprünglichen über, wenn der Teilnehmer in der Station B nicht mehr spricht, wie Fig. 3 ebenfalls zeigt.

Fig. 4 zeigt ein Gespräch, bei dem der Teilnehmer in der Station A zu sprechen aufhört, kurz nachdem der Teilnehmer in der Station B zu sprechen begonnen hat. Man sieht aus der Figur, daß danach die Information von B nach A in langen Blöcken übertragen wird.

Die Übertragungsqualität ist in beiden Fällen nur kurzzeitig herabgesetzt.

In dem Fall, daß die Teilnehmer von beiden Stationen nicht sprechen, wird in beiden Richtungen nur die Präambel übertragen, wobei diese keine Blocklängenmarkierung enthält.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Pate ntansprüche:

1. Sprach übertragungssystem mit einem Übertragungskanal, bei dem die Verständigung zwisehen zwei Teilnehmern in beiden Richtungen möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Übertragungskanals etwa gleich der für eine Simplexübertragung erforderlichen Bandbreite ist, daß in bestimmten Zeitabständen to in beiden Richtungen Steuersignale übertragen werden, die bewirken, daß die Bandbreite einem der beiden Teilnehmer solange er allein spricht ganz und beiden Teilnehmern solange sie gleichzeitig sprechen, je zur Hälfte zur Verfügung gestellt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei digitaler Zeitmultiplex-Sprachübertvagung die Sprachsignale (α, d) abwechselnd in gleichen Zeitabschnitten in einen von zwei Analogspeichern (S. 1, 5.2) eingespeichert werden, von dort abhängig davon, ob nur einer oder beide Teilnehmer gleichzeitig sprechen, mehr oder weniger zeitgerafft einem Deltamodulator (7) zugeführt und anschließend als lange oder kurze Blöcke zur Gegenstation übertragen (b, e) werden, zusammen mit einer Präambel, die eine Markierung, ob ein langer oder kurzer Block folgt, enthält, und daß in der Gegenstation die Signale abwechselnd in einen von zwei Digitalspeichern jo (32.1, 32.2) abhängig von der Markierung mehr oder weniger zeitgedehnt eingegeben und anschließend einem Deltademodultor (35) zugeführt werden, an dessen Ausgang das Sprachsignal in der ursprünglichen Länge auftritt (c, /). j5

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn jedes Zeitmultiplexabschnittes jede Station unabhängig davon, ob eine Sprachübertragung erfolgt oder nicht, die Präambel aussendet.