DE2622660C3 - Anordnung zur Übertragung binärer Signalströme - Google Patents

Anordnung zur Übertragung binärer Signalströme

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DE2622660C3
DE2622660C3 DE19762622660 DE2622660A DE2622660C3 DE 2622660 C3 DE2622660 C3 DE 2622660C3 DE 19762622660 DE19762622660 DE 19762622660 DE 2622660 A DE2622660 A DE 2622660A DE 2622660 C3 DE2622660 C3 DE 2622660C3
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • HELECTRICITY
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    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
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Description

mit γ -
2"*""" geniigen
"|k-y+2h "(k-y+JI.
3. Anordnung zur Übertragung von sich aus vier (n = 2) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Bitelemente ^index) der vier Folgen A I, A 2, A 3 und A 4 an den vier Ausgängen der Quasizufallsgeneratoren (QZGS, QZGE) der gegenseitigen zeitlichen Zuordnung
Ai: .. ■ "k· "(k+lh "(k+2h ■ · ■
/13:.. "(*-Jy + lh "lk-Jy+2h "Ik-Jy+Jh
A4: .. . 11(λ ~1y +1 1 * "(A -2y +2h "(k-2y+J>
Al: .. LIl J — y -f J ) i'|k-y+2h i((k-y UI
mit γ = 2
gelingen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Synchronisiersignal für den sende- (QZGS) und den empfangsseitigen Quasizufallsgenerator (QZGE) eine im zu übertragenden Signalfluß sowieso vorhandene regelmäßige Zeichenfolge ausgenutzt ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertragung von sich aus 2" (für n= + l oder +2) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen unter Anwendung eines sendeseitigen Verwürflers (scrambler) und eines durch eine zur Empfangsseite hin mit einer übertragenen Kennung synchronisierten empfangsseitigen Entwürflers descrambler), bei der der Verwürfler und der Entwürfler aus Modulo-2-Addierern und diese steuernden /V Schieberegistereinheiten (für N eine ganze positive Zahl) enthaltenden gleichen Quasizufallsgeneratoren bestehen und der Entwürfler zusätzlich einen Synchro- ο nisierzusatz für seinen Quasizufallsgenerator aufweist.
Anordnungen dieser Art sind beispielsweise durch die -Literaturstelle »Nachrichtentechnische Zeitschrift«, 27. Jahrg., 1974, Heft 12, Seiten 475 bis 479, bekannt Die Übertragung der binären Signalströme in verwürfelter Form hat hierbei den Zweck, dem Signalbitstrom unabhängig von seinem Signalinhalt einen möglichst quasizufallsförmigen Charakter zu verleihen, um auf diese Weise eine möglichst gleichmäßige Leistungsdichte des Spektrums über der Frequenz zu erzielen und eine zuverlässige Taktwiedergewinnung aus dem übertragenen Signal zu ermöglichen. In der erwähnten Literaturstelle ist auch das Verfahren zur Synchronisation des empfangsseitigen Entwürflers mit dem sendesoitigen Verwürfler beschrieben.
Bei binären Nachrichtenübertragungssystemen, die im Zeitmultiplex arbeiten, fallen sendeseitig in der Regel zwei und mehr zueinander parallele binäre Signalströme an. Diese Signalströme können in einem Multiplexer zu einem gemeinsamen Signalbitstrom entsprechend höherer Bitfolgefrequenz vereinigt und nach Modulo-2-Addition mit der Quasizufallsfolge eines Quasizufallsgenerators in dieser Form zur Empfangsseite hin übertragen werden. Da oftmals der hierfür erforderliche Bandbreitebedarf auf der Übertragungsstrecke nicht
j5 zur Verfügung steht, können die sendeseitig anfallenden, zueinander parallelen synchronen Signalbitströme auch zum Aufbau eines digitalen Mehrstufensignals verwendet werden, dessen Frequenzbandbedarf dann auf den Frequenzbandbedarf eines der zueinander parallelen synchronen Signalbitströme reduziert ist
In diesem Falle läßt sich die Verwürfelung der zueinander parallelen synchronen Signalbitströme im Hinblick auf ein optimales Übertragungsergebnis im angedeuteten Sinne nicht einfach dadurch herbeiführen, daß im Signalweg der Signalbitströme jeweils ein Modulo-2-Addierer vorgesehen ist, an dessen zweiten Eingang jeweils die Quasizufallsfolge eines sämtlichen Modulo-2-Addierern gemeinsamen Quasizufallsgenerators zugeführt wird. Im allgemeinen ist es hier vielmehr
to erforderlich, die sendeseitig anfallenden, zueinander parallelen synchronen Signalbitströme zunächst in einem Multiplexer zu einem Summensignalbitstrom mit entsprechend höherer Bitfolgefrequenz zusammenzufassen und diesen so gewonnenen Summensignalbit-
V-, strom mittels emer Quasizufallsfolge Modulo-2 zu addieren. Erst daran anschließend kann dann der Summensignalbitstrom mittels eines geeigneten Codewandlers in das für die Übertragung gewünschte digitale Mehrstufensignal umgewandelt werden. Der technische
M) Aufwand einer solchen Anordnung wird auch noch dadurch erheblich vergrößert, daß der Quasizufallsgenerator ebenfalls für die hohe Bitfolgefrequenz des Summensignalbitstromes ausgelegt sein muß. Bei Folgefrequenzen in der Größenordnung von 500 Mbit/s,
hl wie sie bei geplanten digitalen Breitbandsystemen
• erreicht werden, lassen sich Quasizufallsgeneratoren beim derzeitigen Stand der Technik nur unter außerordentlich großen Schwierigkeiten verwirklichen.
IO
15
20
25
An sich bestfinde zwar die Möglichkeit, die zueinander parallelen synchronen Signalbiiströme bei entsprechend niedrigerer Bitfolgefrequenz jeweils für sich mit in geeigneter Weise unterschiedlich bemessenen Quasizufallsfolgen zu verwürfein. Dies würde jedoch bedeuten, daß sowohl sende- als auch empfepgsseitig für jeden der zueinander parallelen synchronen Signalbitströme ein eigener Quasizufallsgenerator bereitgestellt werden müßte, was ebenfalls einen erheblichen technischen Aufwand bedeutet
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung der einleitend beschriebenen Art eine Lösung für die sendeseitige Verwürfelung und die empfangsseitige Entwürfelung von zu übertragenden binären Signalströmen anzugeben, bei der sende- wie auch empfangsseitig lediglich ein Quasizufallsgenerator erforderlich ist, der sich mit einem relativ geringen technischen Aufwand verwirklichen läßt
Ausgehend von einer Anordnung zur Übertragung von sich aus 2" (für ο eine ganze positive Zahl) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen unter Anwendung eines sendeseitigen Verwürfler^ (scrambler) und eines durch eine zur Empfangsseite hin mit einer übertragenen Kennung synchronisierten empfangsseitigen Entwürflers (descrambler), bei der der Verwürfler und der Entwürfler aus Modulo-2-Addierern und diese steuernde N Schieberegistereinheiten (für N eine ganze positive Zahl) enthaltenden gleichen Quasizufallsgeneratoren bestehen und bei der im Signalweg jedes der 2" binären Signalströme auf der Sende- und der Empfangsseite ein Modulo-2-Addterer zugeordnet ist der von einem der 2" Ausgänge des sendeseitigen bzw. empfangsseitigen Quasizufallsgenerators angesteuert ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die 2" gleichen Folgen an den 2" Ausgängen der Quasizufallsgeneratoren unter sich eine solche gegenseitige Phasenverschiebung haben, daß ihre bitweise Ineinanderverschachtelung in vorgegebener Reihenfolge zu einer Quasizufallsfolge mit gleichem Bildungsgesetz, jedoch η-fach höherer Folgefrequenz führen würde.
Durch die Literaturstelle »Siemens-Forschungs- und -Entwicklungsberichte«, Bd. 3,1974, Nr. 4, Seiten 218 bis 223, ist es bereits bekannt, daß die zeitliche Verschachtelung gleicher Quasizufallsfolgen einer vorgegebenen maximalen Wortlänge in einer vorgegebenen gegenseitigen Reihenfolge und in einer in der Reihenfolge vorgegebenen gegenseitigen Phasenverschiebung wiederum zu einer Quasizufallsfolge mit gleicher Wortlänge, jewoch entsprechend höherer Bitfolgefrequenz, führt. Durch die erfindungsgemäße Anwendung dieser Erkenntnis bei einer Anordnung zur Übertragung von sich aus 2" binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen in der angegebenen Weise wird bei außerordentlich geringem technischen Aufwand für den sendeseitigen Verwürfler und den empfangsseitigen Entwürfler erreicht, daß die Wortlänge der ursprünglichen Quasizufallsfolge für das digitale Mehrstufensignal auf der Übertragungsstrecke gewährleistet ist, d. h. die gewünschte quasizufallsmäßige Verteilung in dem durch <,o den Quasizufallsgenerator gegebenen Rahmen voll zur Auswirkung kommt
Durch die DE-OS 23 41 627 ist bereits eine sendeseitige Verwürfelung und eine empfangsseitige Entwürfelung von drei zueinander parallelen Signalbitströmen t>-> bekannt, bei der im Signalweg jedes der zueinander parallelen Signalbitströme ein Modulo-2-Addierer angeordnet ist, deren Eingänge die zueinander zeitver-
35 schobenen Quasizufallsfolgen eines ihnen gemeinsamen Quasizufallsgenerators zugeführt sind. Die gegenseitige Zeitverschiebung dieser untereinander gleichen Quasizufallsfolgen ist hier jedoch derart gewählt, daß das binäre Summensignal der anschließend in einem Parallelserienwandler zusammengefaßten verwürfelten binären Signalströme nicht die hohe Wortlänge der ursprünglichen Quasizufallsfolge aufweist Diesem Sachverhalt trägt die bekannte Anordnung offensichtlich dadurch Rechnung, daß die Wortlänge des Quasizufallsgenerators durch wahlweise Serienschaltung mehrerer über Exklusiv-ODER-Gatter rückgekoppelter Schieberegister veränderbar ist
Durch die DE-OS 25 10278 ist ferner ein binäres Übertragungssystem mit einem sendeseitigen Verwürfler und einem empfangsseitigen Entwürfler bekannt. Zwar werden auch hier zwei zueinander parallele binäre Signalströme gleichzeitig mit Hilfe eines einzigen Quasizufallsgenerators verwürfelt, jedoch sind die beiden hier verwendeten Quasizufallsfolgen nicht gegeneinander phasenverschoben, sondern es wird eine Folge und ihr Komplement verwendet Die bitweise Ineinanderschachtelung dieser beiden Folgen ergibt keineswegs eine Quasizufallsfolge, sondern es können nur Folgenzustände von höchstens zwei binären Einsen oder zwei binären Nullen auftreten, da jede binäre Zahl ihr Komplement zur Folge hat Das Ergebnis ist eine ungleichmäßige spektrale Leitungsdichte des Gesamtsignals.
Bei einer bevorzugten Anordnung zur Übertragung von sich aus zwei (n = 1) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen genügen gemäß der genannten Literaturstelle »Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte« die aufeinanderfolgenden Bitelemente a(i„dex) der beiden Folgen der gegenseitigen zeitlichen Zuordnung
Al: Al:
.. dk.
"(k-y+21·.
a{k _ ,
mit :· = 2(i
Bei einer weiteren bevorzugten Anordnung zur Übertragung von sich aus vier (n = 2) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen genügen die aufeinanderfolgenden Bitelemente a(index) der vier Folgen Ai, A2, A3 und Λ4 an den vier Ausgängen der Quasizufallsgeneratoren der gegenseitigen zeitlichen Zuordnung
50
/11:.. • "k- "(* + II< ''(1+2I · ■ ·
/13: .. «{k-.ly + ll- a(k-iy + 2l- «lk-.\y 1.11 ■
/14: .. uik-2r + i)' i'(k-2y+2l' cl(k-2yH]
/12: .. "(lc-y+21·. i'n- ν+Λ)
mit ;■ = 2'*-'1
Sinnvoll ist es ferner, als Synchronisiersignal für den sende- und empfangsseitigen Quasizufallsgenerator eine im zu übertragenden Signalfluß sowieso vorhandene regelmäßige Zeichenfolge auszunutzen.
An hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten
F i g. 1 die schematische Darstellung einer Anordnung zur Übertragung von «>rh aus zwei (n = I) binären
Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen nach der Erfindung,
F i g. 2 ein sendesemger Codewandler nach F i g. 1,
F i n 3 ein empfangsseitiger Codewandler nach Fig ή
F i g. 4 eine die Arbeitsweise der Gatterschaltung des sende- und empfangsseitigen Codewandler nach F i g. 2 und 3 beschreibende Tabelle.
In Fig. 1 ist mit SS die Sendeseite und mit ES die Empfangsseite der Übertragungsanordnung bezeichnet. Auf der Sendeseite SS fallen zwei zueinander parallele synchrone Signalbitfolgen sigi und sig2 an, die über jeweils einen Modul-2-Addierer MX und M 2 den Anschlüssen χ und y des sendeseitigen Codewandlers ClVS zugeführt werden. An den zweiten Eingängen der Modulo-2-Addierer Mi und M 2 sind die beiden Ausgänge des sendeseitigen Quasizufallsgenerators QZCS angeschaltet, deren Quasizufallsfolgen mit A 1 und A 2 bezeichnet sind. Die aufeinanderfolgenden Bitelemente a(i„dex) der beiden Folgen A 1 und A 2 genügen der gegenseitigen zeitlichen Zuordnung
Ai: Al:
«l.
t-7'+ii
mit ■■ = 2"
Die in dieser Weise verwürfelten binären Signalfolgen sigi und sig2 werden anschließend im sendeseitigen Codewandler CWS zu einem insgesamt vier Stufen aufweisenden digitalen Mehrstufcnsignal umgeformt und in dieser Form über die Strecke übertragen. Auf der Empfangsseite £S wird das mehrstufige digitale Signal im empfangsseitigen Codewandler CWE wiederum in zwei binäre Signalströme umgewandelt, die an dessen Ausgangsanschlüssen χ und y anstehen und nach Durchgang durch die Modulo-2-Addierer MX und M2 als binäre Signalströme sigi und sig2 in ihrer ursprünglichen sendeseitigen Form wieder zur Verfügung stehen. Die Entwürfelung mittels der Modulo-2-Addierer MX und M2 erfolgt im Zusammenhang mit einem zum sendeseitigen Quasizufallsgenerator QZGS gleichen empfangsseitigen Quasizufallsgenerator QZGE Die erforderliche Synchronisation des sende- und empfangsseitigen Quasizufallsgenerators erfolgt über Synchronisiersignalgeber SG. Diese erhalten die erforderliche Information zum Synchronisieren der Quasizufallsgeneratoren QZGE und QZGS von den Codewandlern. Das Synchronisieren kann z. B. durch Rücksetzen beider Quasizufallsgeneratoren in einen definierten gleichen Zustand erfolgen.
Die Synchronisierinformation kann sendeseitig in regelmäßigen Abständen in Form eines Synchronwortes in den binären Signalstrom eines oder beider binärer Signalströme sig 1 und sig2 in regelmäßigen Abständen eingeblendet werden. Dieses Synchronwort wird nicht verwürfelt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei auftretenden Obertragungsfehlem die Synchronisation in regelmäßigen Abständen kontrolliert und gegebenenfalls wiederhergestellt werden kann. Als Synchronwort kann eine im PCM-Sigrial sowieso schon vorhandene regelmäßig wiederkehrende Information dienen, z. B. ein Rahmenkennungswort oder Stopfbits.
Der sendeseitige Codewandler CWS kann beispielsweise nach F i g. 2 aufgebaut sein. Die Schaltung nacl F i g. 2 weist zwei Stromquellen Q X und Q 2 mit paralle geschalteten Innenwiderständen R X bzw. R 2 auf, die über die Schalter Sl und S 2 über einen gemeinsamer Widerstand R 3 gegen Bezugspotential geschaltet sind. Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Schalter Sl und S 2 mit dem Widerstand Λ 3 bildet zugleich den Ausgang des Codewandlers. Gesteuert werden die beiden Schalter Sl und S2 von den verwürfelten
in Signalbitfolgen, die an den beiden Eingangsanschlüssen x' und y' des Codewandlers anstehen. Die binäre Wertigkeit der binären Signalfolgen ist durch die Stromstärke der Stromquellen QX und Q 2 festgelegt. Danach hat die binäre Signalfoige am Anschluß αϊ 5 entsprechend dem Strom 2/<> die höhere Wertigkeit. Bei jeder binären Eins an den Steuereingängen der Schalter S1 und S 2 werden diese geschlossen. Demnach gibt es vier verschiedene Spannungsabfälle am Widerstand R 3, je nachdem ob kein Strom, der Strom I0 der Stromquelle
2i) Q 2, der Strom 2/o der Stromquelle QX oder der Summenstrom 3/0 beider Stromquellen fließt.
Die Aufschlüsselung des digitalen Mehrstufensignals auf der Empfangsseite im empfangsseitigen Codewandler CWE in die verwürfelten binären Signalströme an
2) den Anschlüssen χ und y zeigt F i g. 3. Der empf angsseitige Codewandler weist im wesentlichen drei Differenzverstärker DVX, DV2 und DV3 auf, die mit ihren Ausgängen mit den drei Eingängen der Gatterschaltung GS verbunden sind. Die beiden Ausgänge der
in Gatterschaltung CrS sind die beiden Ausgangsanschlüsse χ und y des empfangsseitigen Codewandlers. Das ankommende mehrstufige digitale Signal ist den einander parallelgeschalteten nicht invertierten Eingängen der drei Differenzverstärker zugeführt. Die drei
3-, Eingänge der drei Differenzverstärker sind jeweils über Gleichspannungsquellen mit eingeprägten Spannungen 2,5 U, 1,5 U und 0,5 U gegen Bezugspotential geschaltet Die Gatterschaltung GS ist so ausgelegt, daß sie bei Spannungen V entsprechend der Tabelle nach F i g. 4 ar
4(i den Ausgangsanschlüssen χ und y die dort angegebener binären Signale abgibt Wie ein Vergleich dieser Tabelle die die Schalterstellungen der Schalter Sl und S 2 des sendeseitigen Codewandlers mit umfaßt, mit der Schaltungen nach den Fig.2 und 3 deutlich macht erscheint am Ausgangsanschluß χ des empfangsseitiger Codewandlcrs jedesmal dann eine binäre Eins, wenn de: Schalter S1 des sendeseitigen Codewandlers geschlossen ist und eine binäre Null, wenn der betreffende Schalter geöffnet ist Entsprechendes gilt für die Binärfolge am Ausgangsanschluß y im Zusammenhang mit den Schließ- und Öffnungszeiten des Schalters Si des sendeseitigen Codewandlers.
Bei vier zueinander parallelen synchronen binärer Signalströmen (n = 2) ergeben sich für den sendeseiti gen Codewandler und den empfangsseitigen Code wandler entsprechend erweiterte Schaltungsanordnun gen. Die aufeinanderfolgenden Bitelemente a^noa) dei vier Folgen AX, A2, A3 und A4 an den gleicher Quasizufallsgeneratoren genügen dann der gegenseiti
bo gen Zuordnung, wie das im vorstehenden bereit! angegeben worden ist Für n>2 läßt sich, wie die genannte Literaturslelle »Siemens Forschungs- unc Entwicklungsberichte« ausweist, eine entsprechende Gesetzmäßigkeit angeben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Anordnung zur Übertragung von sich aus 2° (für η = +1 oder +2) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen unter Anwendung eines sendeseitigen Verwürflers (scrambler) und eines durch eine zur Empfangsseite hin mit einer übertragenen Kennung synchronisierten empfangsseitigen Entwürflers (descrambler), bei der der Verwürfler und der Entwürfler aus ModuIo-2-Addierern und diese steuernden, N Schieberegister (für N eine ganze positive Zahl) enthaltenden gleichen Quasizufallsgeneratoren bestehen und bei der im Signalweg jedem der 2" binären Signalströme {sig 1, sig2) auf der Sende- (SS) und der Empfangsseite (SE) ein Modulo-2-Addierer (MX, Af 2) zugeordnet ist, der von einem der 2" Ausgänge des sendeseitigen bzw. empfangsseitigen Quasizufallsgenerators (QZGS, QZGE) angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die 2" gleichen Folgen an den 2" Ausgängen der Quasizufallsgeneratoren unter sich eine solche gegenseitige Phasenverschiebung haben, daß ihre bitweise Ineinanderverschachtelung in vorgegebener Reihenfolge zu einer Quasizufallsfolge mit gleichem Bildungsgesetz, jedoch 2"-fach höherer Folgefrequenz führen würde.
2. Anordnung zur Übertragung von sich aus zwei (n = 1) binären Signalströmen aufbauenden mehrstufigen digitalen Signalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Bitelemente a(index) der beiden Folgen A X und Λ 2 an den beiden Ausgängen der Quasizufallsgeneratoren {QZGS, QZGE) der gegenseitigen zeitlichen Zuordnung
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