DE3687894T2 - Zeitmultiplex-vielfachzugriffsuebertragungsendgeraet. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fernmeldeterminal mit Mehrfachzugriff (TDMA) im Zeitmultiplex für den Einsatz in einem Satellitenfunksystem.
• Das TDMA-Verfahren des Satellitenfunks ist anerkannte Praxis. Die Internationale Gesellschaft für den Betrieb von Nachrichtensatelliten (International Telecommunications Satellite Corporation = Intelsat) hat TDMA als Norm für den Betrieb im Intelsat-System anerkannt.
• Bei der TDMA-Übertragung erfolgt der Einsatz des oder der Zugriff auf den Satelliten-Transponder durch eine Reihe von Bodenstationen in einer geordneten zeitlichen Reihenfolge. Die Übertragungen sind zeitlich so getaktet, daß die mit Quadratur- Phasenumtastung (QPSK) modulierten HF-Träger auf derselben Frequenz am Satelliten ohne Überlappung ankommen. Die primären Vorteile des TDMA-Verfahrens für die kommerzielle Satelliten- Kommunikation sind effiziente Ausnutzung von Satelliten-Leistung und Frequenzspektrum und der Flexibilität bei der Rekonfiguration der TDMA-Datenkette und der Verkehrsmuster.
• Im allgemeinen muß ein TDMA-Nachrichtenterminal zwei Grundfunktionen ausführen. Erstens muß das Nachrichtenterminal aus einem stetigen Datenstrom eine Datenkette bilden und diese Daten mit einer Präambel zu einer bestimmten Zeit auf einer bestimmten Trägerfrequenz senden, so daß die Sender-Datenkette keine anderen Datenketten-Übertragungen stört, da alle Übertragungen über einen gemeinsamen Satelliten geleitet werden. Zweitens muß das Nachrichtenterminal Datenketten-Übertragungen, die für das Nachrichtenterminal bestimmt sind, empfangen, die stetigen Datenströme aus den empfangenen Datenketten wiederherstellen und die Daten an den richtigen terrestrischen Interface-Anschluß (Terrestrial Interface-Port = TIP) leiten.
• Dementsprechend adressiert bei bekannten herkömmlichen TDMA-Systemen das Nachrichtenterminal die Daten an Anschlüsse, empfängt die entsprechenden Daten von den adressierten Anschlüssen und assembliert die Daten für die TDMA-Übertragung in einem Datenketten-Format. Zur Unterbringung der Datenketten-Übertragung werden den Daten zusätzliche Kopfdaten vorangestellt. Die Kopfdaten einer jeden Datenkette enthalten Träger- und Bit- Takt-Aufnahmesignale, Ursprungskennungsinformationen, Überwachungs- und Steuerdaten und ähnliches. Die Datenkette wird dann zur Übertragung auf einen Träger moduliert.
• Im Empfangsmodus werden die modulierten Daten vom Modem empfangen und das vorstehend beschriebene Verfahren findet im wesentlichen in umgekehrter Folge statt, so daß Fortsetzungsdaten und Schreib-Adress-Signale an die entsprechenden TIPs gesendet werden können.
• Wie vorstehend beschrieben müssen modulierte Träger gleicher Frequenz am Satelliten-Transponder ohne Überlappung ankommen. Dementsprechend sind in einem TDMA-System teilnehmenden Stationen bestimmte Dattenkettenpositionen innerhalb eines TDMA-Rahmens zugeteilt, und jede Station muß ihre Übertragungen zeitlich so abstimmen, daß ihre Datenkette innerhalb des entsprechenden Intervals im TDMA-Rahmen am Satelliten ankommt. Weiter ist eine gemeinsame Rahmenbezugstaktquelle erforderlich, und jede Station synchronisiert ihre Datenketten-Übertragung mit diesem gemeinsamen Rahmenbezugstakt, basierend auf Satellitenbereichsinformationen.
• Bei bisher entwickelten TDMA-Systemen, das heißt, bis zur vorliegenden Erfindung, wird gleichzeitig nur ein Träger übertragen und von einem einzelnen Nachrichtenterminal empfangen. Mehrere Datenketten können zu unterschiedlichen Zeiten übertragen und empfangen werden, sie müssen jedoch ohne Überlappung getrennt auftreten. Siehe beispielsweise US-A-4355388.
• Vor kurzem entwickelte Comsat ein anderes Nachrichtenterminal, das auch wiederum mit nur einem einzigen Träger arbeitet (siehe R. Ridings, et al. "Verification tests of a prototype Intelsat TDMA/DSI terminal" Sitzungsberichte der sechsten Konferenz über digitale Satellitenkommunikation, 1983, Seiten 11-14).
• Eine Reihe weiterer Hersteller moderner TDMA-Ausrüstung hat in ähnlicher Weise Hochleistungssysteme entwickelt und getestet. Siehe beispielsweise Takuro Maratani, et al. "Satellite Field Tests of TDMA/DSI Terminals" Sitzungsberichte der sechsten Konferenz über digitale Satellitenkommunikation, 1983, Seite II-1. Die in diesen Berichten genannten Hersteller haben jedoch auch TDMA-Nachrichtenterminals hergestellt, die nur mit einzelnen, individuellen TDMA-Trägern betrieben werden können.
• Diese Einschränkung für den Betrieb mit nur einem einzigen Träger ist bedingt durch die Standard-Architektur des TDMA- Nachrichtenterminals. Dies stellt für Netze, in denen TDMA- Ausrüstung eingesetzt wird, eine ernsthafte Systemeinschränkung dar. Bei der Lösung mit einem einzelnen Modem muß auf sämtlichen Stationen die gleiche Datenketten-Bitrate installiert sein, was erheblich die Station- und Netz-Leistungsbegrenzung bestimmt.
• In einem neueren Aufsatz von Jabbari (Proceedings of the IEEE, Band 72, Nr. 11, November 1984, Seiten 1556-1563) wird ein Mehrfachträger-System mit Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex (Multicarrier Time Division Multiple Access = MC-TDMA) beschrieben. Bei diesem System wird ein einziger Träger zur Übertragung von einer terrestrische Station (oder einer Gruppe von Stationen) benutzt, wobei eine Station (oder eine Gruppe von Stationen) mehr als eine Trägerfrequenz empfangen kann. Es kann ein einziger Demodulator bereitgestellt werden, der die Empfangsfrequenz auf die zu empfangende Trägerfrequenz umschaltet oder es lassen sich zur Vereinfachung der Netzeigenschaften mehrere Demodulatoren einsetzen.
• Erfindungsgemäß wird ein Nachrichtenterminal mit Mehrfachzugriff (TDMA) im Zeitmultiplex mit mehreren terrestrischen Interface-Anschlüssen bereitgestellt, mit einem Modulator zum Modulieren von Kopf- und Anschlußdaten auf einen Träger, mit mehreren Demodulatoren zum Demodulieren von Daten vom Träger, mit einer gemeinsamen Bus-Anordnung, die die terrestrischen Interface-Anschlüsse, den Modulator und die Demodulatoren miteinander verbindet, und einem Steuergerät mit Fortschalteinrichtung zum sequentiellen Weiterschalten des Anschlußdatenstroms zum Modulator und zu den Demodulatoren über die gemeinsame Bus-Anordnung, gekennzeichnet durch mehrere Modulatoren zum Modulieren der Kopf- und der Anschlußdaten auf einem Träger, wobei die gemeinsame Bus-Anordnung die terrestrischen Interface-Anschlüsse, die Modulatoren und Demodulatoren vollständig verbindet und die Fortschalteinrichtung den Anschlußdatenstrom zu den Modulatoren und den Demodulatoren über die gemeinsame Bus-Anordnung weiterschaltet.
• Die vorliegende Erfindung stellt ein TDMA-Nachrichtenterminal bereit, das mehrere Modems unterstützen kann, insbesonders mehrere Modems, die über eine gemeinsame Busstruktur vollständig mit terrestrischen Interface-Anschlüssen verbunden sind.
• Das Steuergerät ermöglicht dem TDMA-Nachrichtenterminal den Betrieb mit mehreren, gleichzeitig arbeitenden TDMA-Modems.
• Mit einer solchen Anordnung können Stationen nach Bedarf mit der Anzahl Modems ausgerüstet werden, die erforderlich ist, um der tatsächlichen Verkehrsanforderung für dieses Nachrichtenterminal zu entsprechen. Auf diese Weise kann eine breite Mischung an Verkehrsanforderungen der Stationen wirkungsvoll erfüllt werden.
• Das Nachrichtenterminal kann zur Änderung der Anzahl unterstützter Modems und Anschlüsse seinen Betrieb dynamisch rekonfigurieren.
• Sämtliche Steuersignale, die für den Betrieb mit mehreren Trägern erforderlich sind, können über ein einziges, gemeinsames sequenzer-gestütztes Steuergerät und internen Bus bereitgestellt werden.
• Das Nachrichtenterminal kann mit Kombinationen von mehreren Modulatoren und Demodulatoren arbeiten.
• Das Nachrichtenterminal unterstützt die dynamische Online-Rekonfiguration des TDMA-Netzverkehrs. Dadurch kann das Netz die Ausnutzung der Satellitenleistungsfähigkeit optimieren, weil nur aktive Kanäle übertragen werden. Insbesonders läßt sich ein teilweise leerer Rahmen innerhalb eines kompletten Übertragungsrahmens dynamisch rekonfigurieren, um den Raum für zusätzliche Verkehr-Sub-Datenketten hinzuzufügen, abhängig von der Anzahl an Anschlüssen, die zu einer bestimmten Zeit über das Steuergerät übertragen werden.
• Das Steuergerät kann einen mikroprozessor-gesteuerten, programmierbaren Sequenzer aufweisen, der anhand verknüpfter Adressenlisten seinen Betrieb dynamisch rekonfiguriert, wobei die Rekonfiguration des Verkehrs erreicht wird durch die Modifikation der Adressenreihenfolge, die aus einem Steuer-RAM-Feld gelesen wird.
• Wie vorstehend angemerkt, spielt die Verkehrssynchronisation bei der Unterstützung des TDMA-Verkehrs eine Schlüsselrolle. Dies ist deshalb wichtig, da der Satellit ständig in Bewegung ist und sich deshalb die Entfernung, die der Verkehr zurücklegen muß und dementsprechend die Verzögerung zwischen Senden und Empfangen, ständig ändert.
• Die Synchronisation des Nachrichtenterminals mit empfangenen Daten läßt sich konstant dynamisch aktualisieren, so daß der Datenempfang mit dem Betrieb der empfangenen Anschlüsse synchronisiert wird.
• Das Nachrichtenterminal kann robuste Synchronisationsverfahren haben, die den Betrieb des Nachrichtenterminals in Satelliten-Netzen mit hohem Fading, wie es beispielsweise im KU- Frequenzband auftritt, erlaubt. Ein solcher Betrieb erfordert eine ständige Aktualisierung des Synchronisationsverfahrens, um die Apertur in die Nominalstellung zu steuern, relativ zum identifizierten eindeutigen Wort, das ein Teil der normalen Satelliten-Übertragungssequenz ist. Damit kann im erfindungsgemäßen Nachrichtenterminal die Fortschalteinrichtung die Anschlüsse und Modems wahlweise aktivieren, um aktuellen Verkehrsanforderungen gerecht zu werden. Dies läßt sich durch wiederholtes Anbieten von Taktsignalen und Anschluß-Adressensignalen an die Anschlüsse während jedes Übertragungsrahmens erreichen, um die Anschlüsse an den Bus zum Senden und Empfangen von Informationen während der zugeteilten Datenketten-Intervalle zu koppeln. Für die wahlweise Definition der Anschlüsse und Modems zur Kopplung an den aus werden die Datenketten von der Fortschalteinrichtung hinzugefügt oder gelöscht. Taktintervalle ("Phasen") werden der Adressierungssequenz hinzugefügt oder von dieser gelöscht, um den Takt des Übertragungsrahmens zu modifizieren; auf diese Weise wird der Rahmen relativ zur Sende- und Empfangsapertur zentriert, damit das Nachrichtenterminal vollständig mit der Informationsübertragung synchronisiert bleibt.
• Das Nachrichtenterminal unterstützt mehrere unterschiedliche Verfahren zur Synchronisation der Datenketten-Übertragung. Dadurch kann das Nachrichtenterminal in zukünftigen Satellitensystemen die eng gebündelten Strahlen verwenden. Diese Möglichkeit der Mehrfachmodems kann besonders nützlich sein bei der Übertragung mit eng gebündelten Strahlen, bei der die Sendestation nicht immer Bezugsrahmendaten empfangen kann, die für die Synchronisation verwendet werden. In einem solchen System kann eine zweite Station die Bezugsdatenkette empfangen und den Bezug wieder übertragen oder erneut senden.
• Damit kann das erfindungsgemäße Nachrichtenterminal mehrere interterrestrische Interface-Anschlüsse, mehrere Modems zum Modulieren von Kopf- und Anschlußdaten auf einen Träger und Demodulieren von empfangenen Daten, die über Satellit übertragen werden, vom Träger aufweisen, wobei die Interface-Anschlüsse und Modems über eine gemeinsame Bus-Anordnung vollständig miteinander verbunden sind, die Modems und Anschlüsse verbindet und mit einem Steuergerät, das Einrichtungen zur Steuerung der Übertragungs- (TX) und Empfangssequenz (RX) von Informationen über Anschlüsse und Modems aufweist. Insbesonders kann das Steuergerät eine Fortschalteinrichtung zur wahlweisen Aktivierung von Anschlüssen und Modems aufweisen, um aktuellen Verkehrsanforderungen gerecht zu werden. Dies läßt sich durch wiederholtes Anbieten von Taktsignalen und Anschluß-Adressensignalen an die Anschlüsse während jedes Übertragungsrahmens erreichen, um die Anschlüsse an den Bus zum Senden und Empfangen von Informationen während der zugeteilten Datenketten-Intervalle zu koppeln. Es lassen sich Einrichtungen in dieses Fortschaltesystem einbinden, zur Hinzufügung oder Löschung von Datenketten und zur wahlweisen Definition der Anschlüsse und Modems, die an den Bus gekoppelt werden. Weiter können Einrichtungen für die Hinzufügung oder Löschung von Taktintervallen ("Phasen") zur Adressierungssequenz bereitgestellt werden, um den Takt des Übertragungsrahmens zu modifizieren. Es können auch Einrichtungen für die Hinzufügung oder Löschung dieser Phasen bereitgestellt werden, um den Rahmen mit der Sende- und Empfangsapertur zu zentrieren, damit das Nachrichtenterminal vollständig mit der Informationsübertragung synchronisiert bleibt.
• Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei
• Fig. 1 den Datenstrom in typischen TDMA-Betriebsweisen darstellt;
• Fig. 2 eine typische Struktur einer TDMA-Datenkette und Sub-Datenketten zeigt, die an und von individuellen Anschlüssen in einem TDMA-Steuergerät übertragen werden;
• Fig. 3 eine herkömmliche TDMA-Nachrichtenterminal-Architektur mit mehreren Anschlüssen zeigt, die mit einem Steuergerät zur Übertragung über einen Bus mit einem einzigen TDMA-Modem gesteuert werden;
• Fig. 4 ein TDMA-Nachrichtenterminal zeigt, bei dem entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere Anschlüsse mit mehreren Modems über einen einzigen Bus unter Steuerung eines Nachrichtenterminal-Steuergeräts kommunizieren;
• Fig. 5 ein Blockschaltbild des Steuergeräts aus Fig. 4 zeigt;
• Fig. 6 ist ein vereinfachtes Ablaufdiagramm der im Nachrichtenterminal der Fig. 4 und 5 eingesetzten Software;
• Fig. 7 zeigt die Mikrosteuerungs-Wortfeldzuordnungen, die in dem Steuerungsmikroprozessor des Nachrichtenterminals der Fig. 4 bis 6 benutzt wird;
• Fig. 8 zeigt die Steuerungs-RAM-Verknüpfungslisten-Sequenz, die zur Bereitstellung der Steuerung der Sub-Datenketten in der Datenkettenstruktur des Nachrichtenterminals der Fig. 4 bis 7 benutzt wird;
• Fig. 9 ist ein Taktschaltbild des Sequenzers, der in dem Nachrichtenterminal der Fig. 4 bis 8 verwendet wird;
• Fig. 10 zeigt den Synchronisationsvorgang auf der Empfangsseite und
• Fig. 11 auf der Sendeseite, ausgeführt durch den Sequenzer des Nachrichtenterminals der Fig. 4 bis 9;
• Fig. 12 ist eine Variation des Sequenzers, der in Fig. 5 dargestellt ist;
• Fig. 13 zeigt eine Variation auf der Sequenzer-Liste für das Nachrichtenterminal der Fig. 4 bis 11;
• Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das die Interface-Signale eines alternativen Steuergerät-Subsystems zeigt; und
• Fig. 15 zeigt die Busarchitektur, die zur Übertragung der Signale zwischen den Modems und den mehreren TIPs durch den Prozessor des Nachrichtenterminals der Fig. 4 bis 11 benutzt wird.
• Im TDMA-Betrieb greifen mehrere Bodenstationen auf bestimmte Satelliten-Datenketten der HF-Energie in einer geordneten zeitlichen Abfolge zu. Jede Station, die in dieser Ausführung ein vollständiges TDMA-Nachrichtenterminal ist, sendet oder empfängt Daten als Datenketten der modulierten HF-Energie oder der Träger. Herkömmliche TDMA-Nachrichtenterminals sind zur Unterstützung eines einzigen Datenkettenträgers mit einem einzigen On-line-TDMA-Modem ausgerüstet. Es ist zu beachten, daß in solchen Systemen ein zusätzliches TDMA-Modem in der Tat zur Bereitstellung von Redundanz einem Nachrichtenterminal zugeordnet sein kann.
• Die Stationen in einem TDMA-Netz synchronisieren ihre Übertragungen so, daß die Signale innerhalb eines TDMA-Zeitrahmens alle an dem Satelliten in Reihenfolge ohne Überlappung ankommen. Damit kommt die Übertragung von Station eins als Verkehrsdatenkette T1 an; die Übertragung von Station zwei als Verkehrsdatenkette T2, etc. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann jede Station als eine Bezugsstation dienen, die die Bezugsdatenkette R sendet. Sämtliche Bodenstationen empfangen diese Datenkette, die die Signale mit dem Bezugsrahmen sowie sämtliche Verkehrsdatenketten T1-TN anzeigt. Der Bezugsrahmen, der periodisch von der Bezugsstation gesendet wird, signalisiert den Anfang eines jeden TDMA-Zeitrahmens. In der Anordnung aus Fig. 1 können sämtliche Stationen alle Abwärtsdatenketten vom Satelliten empfangen und die Position ihrer eigenen Datenkette T1, T2, TN in bezug auf die Bezugsdatenkette R in dem Empfangsrahmen messen, das heißt, seine Position in dem gesamten TDMA-Zeitrahmen.
• Offensichtlich ist es wesentlich, jede Station mit dem Rahmen so zu synchronisieren, daß die Station die Position des Verkehrs, den sie innerhalb des Rahmens empfangen soll, verstehen kann. Eine gebräuchliche Form der TDMA-Synchronisation ist die Rückschleifen-Synchronisation (loop back synchronisation), die beschrieben ist bei O.G. Gabberd, "Design of a Satellite TDMA Burts Synchronisation", IEEE Transactions of Communications Technology, Band COM-16, Nr. 4, August 1968, Seiten 589-596).
• Bei diesem Rückschleifen-Synchronisationsverfahren messen die Stationen individuell die Position ihrer eigenen Datenkette T1-TN und passen deren Position an, um sie in dem zugeordneten Zeitschlitz innerhalb des gesamten TDMA-Zeitrahmens zentriert zu halten. Weiterhin ist es wichtig anzumerken, daß die tatsächlichen Datenketten-Sendezeiten der Stationen von der Ausbreitungsverzögerung der Strecke von der Station zum Satelliten abhängt. Diese Verzögerung ist abhängig von der Position der Station und des Satelliten und ist eindeutig für jede Station. Dementsprehend muß jede Station ihre eigene eindeutige Aufzeichnung des Übertragungszeitrahmens und dessen Position zum Senden und Empfangen relativ zur Bezugsdatenkette R in diesem Zeitrahmen beibehalten und periodisch diese zeitliche Festlegung aktualisieren, um die Satellitenbewegung zu verfolgen. Dieser Vorgang ist bei herkömmlichen Nachrichtenterminals ähnlich wie beim TDMA-Nachrichtenterminal der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Nachrichtenterminal hat jedoch die zusätzliche Verantwortung diese Aufgabe für mehrere TDMA-Träger durchzuführen, von denen alle in Sub-Datenketten gesendet werden, die in den Datenketten des Zeitschlitzes der Station innerhalb des gesamten TDMA-Zeitrahmens enthalten sind. Bevor auf den Aufbau des TDMA- Nachrichtenterminals selber eingegangen wird, ist es aufschlußreich, die Struktur der TDMA-Datenkette darzulegen. Diese Struktur ist bei herkömmlichen TDMA-Nachrichtenterminals gleich wie bei den Ausführungen der vorliegenden Erfindung, der Unterschied ist die Fähigkeit, erheblich mehr Daten von einer größeren Anzahl von Kanälen innerhalb der Datenketten-Sequenz zu enthalten. Das Format einer typischen TDMA-Datenkette ist in Fig. 2 dargestellt. Die beiden Hauptteile der Datenkette sind die Kopf- und Daten-Bereiche. In dieser Anordnung enthält die Kopfdatenkette die Organisations- oder Overhead-Informationen für Nachrichtenterminal- und Netz-Betrieb. Es ist ein Teil von jeder Datenkette in dem gesamten TDMA-Zeitrahmen.
• In dieser Anordnung, die eine Standard-Anordnung ist, enthält die Kopfdatenkette die Organisations- oder Overhead- Informationen, die für Nachrichtenterminal- und Netz-Betrieb erforderlich sind, besonders zur Identifizierung des adressierten Anschlusses und zur Bereitstellung der erforderlichen Synchronisation zwischen Sende- und Empfangsseite des Nachrichtenterminals. Der Datenbereich der Datenkette ist eingeteilt in Sub-Datenketten, die einzelnen Anschlüssen zugeordnet sind. Die Funktionen der verschiedenen Elemente der Datenketten sind wie folgt beschrieben:
Synchronisations-Sequenz:
• Diese Sequenz muß am Anfang jeder Datenkette erscheinen (es wird daran erinnert, daß ein gesamter TDMA-Rahmen, von der Perspektive des Empfangssatelliten aus, eine Bezugsdatenkette und eine Sequenz von Verkehrsdatenketten aufweist). Was wir jetzt betrachten, ist das Format einer einzigen aus den Datenketten T1-TN. Diese Synchronisations-Sequenz ist erforderlich für die Erstellung des Bezugsträgers und der Taktung, was für die Rückgewinnung der empfangenen Daten erforderlich ist.
Eindeutiges Wort:
• Das eindeutige Wort ist eine spezielle Bit-Sequenz, die gute Erkennungs-Eigenschaften hat, das heißt, die Bits werden gewählt, weil sie sich an der Empfangsstation in einer Sequenz erkennen lassen, die eine hohe Wahrscheinlichkeit an genauer Erkennung hat. Das eindeutige Wort ist beschrieben in US-A-4355388 und ist eine Zeitmarke oder ein spezielles Synchronisationswort, das besonders verwendet wird, um die Empfangsseite ausgerichtet zu halten. Es setzt den Decoder in dem Steuergerät auf der Empfangsseite zurück und, wenn die Übertragungen an mehrere Anschlüsse in einem einzigen Nachrichtenterminal in einer einzigen Datenkette übermittelt werden, kann es benutzt werden, um dem Steuergerät die Verschiebung der Sequenzen der Sende- (TX) und Empfangsphasensignale (RX) zu ermöglichen, um eine genaue Synchronisation beizubehalten. Insbesonders zeigt die Erkennung dieses Worts durch den TDMA- Demodulator (Fig. 4) das Ende der Synchronisations-Sequenz und den Anfang der Erkennung der Datenketten-Informationen an.
Stations-Identifizierungs-Code (IDC):
• Diese Bit-Sequenz identifiziert die TDMA-Station eindeutig. Diese Informationen sind erforderlich für die Netz-Verwaltung, da, wie in Fig. 1 dargestellt, sämtliche Stationen alle Datenketten empfangen, aber eine Station nur ihre eigene Verkehrsdatenkette decodieren möchte.
Optionaler Signalisierkanal:
• Dies ist ein optionaler Teil der Datenkette, der zur Netz-Steuerung und -Wartung benutzt wird. Typischerweise wird der Signalisierkanal zur Steuerung der Netzverbindungen und für den Durchgang von Alarm- und Wartungsnachrichten benutzt. Dies ist der Grund für seine veränderbare Länge.
Voice Order Wire:
• Dies ist auch ein optionaler Teil der Verkehrsdatenkette. Der Voice-Order-Wire ist auch eine bekannte Signalisiersequenz, die in der Netz-Verwaltung benutzt wird.
Datenkette:
• Wie in Fig. 2 dargestellt, wird die Datenkette übertragen, um Informations-Sub-Datenketten oder -Sub-Pakete zusammenzufassen. Jedes dieser Sub-Pakete ist eindeutig identifiziert mit Bezug oder Lenkung auf bestimmte Sende- und Empfangsanschlüsse im Netz.
• Bei der Durchführung der für eine TDMA-Satelliten-Übertragung erforderlichen Operationen führt das TDMA-Nachrichtenterminal einige Grundoperationen durch. Diese Operationen werden von herkömmlichen TDMA-Nachrichtenterminals mit einer Schaltung durchgeführt, die im Blockschaltbild in Fig. 3 dargestellt ist.
• Herkömmliche TDMA-Nachrichtenterminals bestehen aus dem folgenden Hauptblock-Schaltungsbausteinen, von denen alle dem herkömmlichen Stand der Technik entsprechen: Anschlüsse I bis N, die mehrere modulare Einheiten sind;
• ein Anschluß-Interface-Bus 10 für den Durchgang der Taktdaten und Steuersignale zwischen dem Steuergerät, den Modulatoren und den Anschlüssen;
• einem einzigen TDMA-Modulator 12, einem einzigen TDMA-Demodulator 14; und einem TDMA-Nachrichtenterminal-Steuergerät 16.
• Im Gegensatz dazu ist das TDMA-Nachrichtenterminal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in seiner Funktionsweise durch die Schaltung in Fig. 4 dargestellt. Der zu erwähnende Unterschied besteht darin, daß das Nachrichtenterminal mehrere TDMA-Modulatoren und -Demodulatoren unterstützt, die über einen Steuerungsdatenbus 20, der ausführlich in Fig. 15 dargestellt ist, vollständig an den gemeinsamen Satz der Interface-Anschlüsse angeschlossen sind. Wie ausführlich nachstehend beschrieben, sind mehrere Modems 1-N in die grundlegende Konstruktion des Nachrichtenterminal-Steuergeräts 22 eingebaut. Ein Grundverständnis über den Unterschied zwischen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik ergibt sich aus dem folgenden Vergleich zwischen dem Betrieb eines herkömmlichen Nachrichtenterminals und eines TDMA-Nachrichtenterminals der vorliegenden Erfindung.
• Wie in den Blockschaltbildern der alten und neuen TDMA- Nachrichtenterminals in Fig. 3 und 4 dargestellt, erfolgt in beiden Fällen der Ein- und Austritt der Daten an den Nachrichtenterminals über die terrestrischen Interface-Anschlüsse I bis N oder 1 bis N. Darüberhinaus sind in beiden Konstruktionen diese TIPs modular und lassen sich erweitern, um Verkehrsanforderungen bis zum Kapazitäts-Grenz-Satz unterzubringen, der von den TDMA-Modems definiert wird. In der herkömmlichen Konstruktion ist diese Grenze eine einzige TDMA-Modem-Kapazitätsgrenze. Das heißt, der Einsatz von mehreren Modems 1-N im Nachrichtenterminal ermöglicht die Erweiterung der Kapazität des Nachrichtenterminals bis zur Kapazität mehrerer Modems.
• In beiden Konstruktionen enthalten die Anschlüsse Interface- und Speicherschaltungen, die Datenblöcke für die Datenketten-Operation mit Datenketten-Formation einer Datenkette TN bilden, wie im Übertragungsbeispiel in Fig. 1 dargestellt. Terrestrische Daten oder Verkehr erreichen oder verlassen diese Anschlüsse (TIP) in ununterbrochenen Bitströmen. Die Daten werden von den Anschlüssen gepuffert, das heißt, verdichtet (TX) oder erweitert (RX) zur Konversion von ununterbrochenen terrestrischen Quellen-/Senkdaten in TDMA-Datenketten. Entsprechende Kopfinformationen werden im Modem hinzugefügt.
• Im herkömmlichen Nachrichtenterminal werden für das Senden und den Empfang von Datenketten mit dem einzigen TDMA-Modem einzelne Anschlüsse sequentiell weitergeschaltet und nicht weitergeschaltet. Im Nachrichtenterminal werden mehrere Anschlüsse sequentiell weitergeschaltet und nicht weitergeschaltet und die Daten, die in Datenketten geformt werden sollen, werden in einer vollständig zusammengeschlossenen Anordnung über den einzigen Bus an mehrere TDMA-Modems geleitet, wie in der Zeichnung der Busarchitektur in Fig. 15 dargestellt. Das Verbinden der Anschlüsse mit den internen Sub-Systemen über eine interne Bus- Anordnung, ist eine gebräuchliche Anordnung. Dies ist in den beiden Fig. 3 und 4 dargestellt, wo der Bus sowohl die für den Betrieb erforderlichen Daten als auch Steuerungen abwickelt. In Fig. 3 und 4 sind die Anschlußdaten über den Bus mit den TDMA-Modulatoren und -Demodulatoren verbunden. Die Auswahl oder Adressierung der Anschlüsse für das Senden und Empfangen von Datenketten durch das Steuergerät erfolgt auch über die Busschaltung. Wie oben erwähnt, übernimmt der Bus die Leitweglenkung für mehrere Datenstrecken und Steuerungen, wie ausführlich gezeigt in Fig. 15.
• Die Funktion des TDMA-Modulators 12, 14 (Fig. 4) besteht in der Bildung der in Fig. 2 dargestellten Kopfdaten und Modulierung der Kopfdaten und Datenketten auf einen Träger zum Senden. Typischerweise beträgt die ZF des Trägers 70 MHz und die Modulierung erfolgt in Quadratur-Phasenumtastung (QPSK). Es gibt zwei Arten von Kopfdateninformationen. Feste Muster, wie beispielsweise Synchronisations-Sequenz und Stations-IDC, sind im allgemeinen im programmierbaren Festspeicher (PROM), der sich im Innern des Modulators befindet, gespeichert. Variable Daten, wie beispielsweise solche, die dem Signalisierkanal und Order-Wire zugeordnet sind, werden im allgemeinen dem Modulator vom Steuergerät 22 zur Verfügung gestellt. Das Steuergerät 22 leitet oder schaltet auch korrekt den Kopf- und Anschlußdatenfluß sequentiell weiter an den TDMA-Modulator 12. Der TDMA-Demodulator 14 führt die umgekehrte Operation durch. Der Demodulator 14 decodiert die empfangenen Träger, erkennt das eindeutige Wort (unique word = UW) und leitet die decodierten Daten (korrekt getaktet) an den Bus und die Anschlüsse. Der TDMA-Demodulator 14 demultiplexiert auch die Kopfdaten und leitet die variablen Bereiche der Kopfdaten an die entsprechenden Interfaces, die mit dem Nachrichtenterminal gekoppelt sind. Wie beim Modulator 12 erfordert die Taktung sämtlicher Demodulator-Vorgänge wiederum entsprechende Lenkung der Datenstrecken durch das Steuergerät 22. Die grundlegenden Operationen der TDMA-Modulierung und -Demodulierung sind bei herkömmlichen und Mehrpunkt-TDMA-Nachrichtenterminals zwar gleich, die Konstruktionen des Steuergeräts und die Busarchitekturen sind jedoch, wie in den nachstehenden Abschnitten beschrieben wird, verschieden, und diese Unterschiede ermöglichen dem Nachrichtenterminal-Steuergerät die Steuerung von mehreren Modems und Datenanschlüssen durchzuführen.
• Das Nachrichtenterminal-Steuergerät ist für die Unterstützung von Operationen mit mehreren TDMA-Trägern ausgelegt. Er steuert das Daten-Multiplexing und -Demultiplexing zwischen den terrestrischen Anschlüssen und mehreren TDMA-Modulatoren 12 und Demodulatoren 14. Er steuert auch die Interface-Schaltung zur Unterstützung der Signalkanaloperation anhand von Informationen, die im Innern des Steuergeräts entstehen und an den Modulator geleitet werden. Zur Erreichung dieser Funktionen stellt das Nachrichtenterminal-Steuergerät die Empfangs- und Sendetaktsynchronisation bereit, die für die Erreichung dieser miteinander verschachtelten Operationen erforderlich ist.
• Das Blockschaltbild eines Steuergeräts ist in Fig. 5 dargestellt. Die Grundelemente umfassen ein Sequenzer-Subsystem mit dem Steuerspeicher-RAM 30, seinen zugeordneten Puffern und Ausgangstreibern und Signalspeichern mit Ausgabepuffer 32, bidirektionalen MPU-Signalspeicher 34 und dem Sende-TX-Folgeadresse-Signalspeicher 36 und dem Empfangs-RX-Folgeadresse- Signalspeicher 38. Der Zugriff und die Nutzung der Daten im Steuer-RAM erfolgt mit dem Mikroprozessor 40, der ein in sich geschlossenes Mikroprozessor-Subsystem enthält, das nachstehend beschrieben wird. Zusätzlich ist ein MPU/Sequenzer-Interface zur Bereitstellung von Prioritäts-Interrupts 42 an den Mikroprozessor gekoppelt. Weiterhin gibt es einen einfachen Taktoszillator und Phasendecoder mit Zähldecoder 44, die zur Taktsteuerung der Sende- und Empfangssequenz, wie nachstehend beschrieben, auf das eindeutige Wort UW ansprechen. Der Betrieb wechselt normalerweise zwischen Sende- und Empfangsoperationen, die von den Steuerwörtern aus dem RAM 30 definiert werden, wobei die Adressen von den Sende- und Empfangs-Signalspeichern 36, 38 sequentiell zugeführt werden.
• Das Mikroprozessor-Subsystem des Steuergeräts ist in Fig. 5 dargestellt. Das Mikroprozessor-Subsystem 40 hat seine eigene periphere Schaltung und interne Bus-Anordnung, die unten in Fig. 5 dargestellt sind, einschließlich RAM und ROM 42, elektrisch löschbarem ROM 44 und seriellem und parallelem I/O 46, 48, die über einen Bus 50 verbunden sind. Insbesonders ist der Mikroprozessor eine, Motorola-68000-16-Bit-Schaltung. Der interne MPU-Bus 50 ist auf den Betrieb mit diesem Mikroprozessor abgestimmt und unterstützt mit dem 68000-Mikroprozessor einen 16-Bit-Parallel-Datenweg mit einem 2A-Bit-Peripher- und Speicheradressplatz. Der RAM 42 und ROM 43 stellen den intern arbeitenden Speicher des Mikroprozessors dar. RAM 42 übernimmt die temporäre Speicherung der Systemparameter und Variablen und der ROM 43 enthält das Betriebssystem, das zur Unterstützung der Betriebsroutinen erforderlich ist. Der Prioritäts-Interrupt- Resolver 41 ist bereitgestellt, weil der Sende- und Empfangs- Rahmentakt kritisch ist zur TDMA-Netz-Synchronisation. (Die hier gezeigten Signale stammen von der Empfangskarte und sind in Systemen des vorliegenden Typs typischerweise verfügbar).
• Interrupts, die das Auftreten dieser Ereignisse markieren, ermöglichen dem Nachrichtenterminal die Sende- und Empfangssignale richtig zu koordinieren. Aus diesem Grund ist der Zähldecoder 44, der auf den Detektor des eindeutigen Worts anspricht, verknüpft mit dem Mikroprozessor-Bus, da diese Einheit besonders zur Modifikation der Sende- und Empfangssequenz verwendet wird. Besonders durch das Ansprechen auf das eindeutige Wort UW kann sie dem Mikroprozessor mitteilen, daß eine Sende- oder Empfangsdatenkette auftritt - eine wichtige Information bei der Durchführung von Taktkorrekturen, wie nachstehend erläutert wird. Dieser Zähler 44 zählt auch die Phasen zum Senden und Empfangen aus. Die Operationen überschreiten sonst ohne Mikroprozessor-Intervention den Takt des Oszillators 45. Der Resolver wickelt die Takt-Interrupts und andere Interrupts auf einer Prioritätsbasis ab. Der EEDROM 44 behält Parameter bei, um dem Nachrichtenterminal bei einem Ausfall den erneuten Entritt in das TDMA-Netz zu ermöglichen. Die serielle Interface 46 wird für den Anschluß mit einem externen Prozessor oder Telefonmodem bereitgestellt, falls gewünscht. Die parallele Interface 48 ermöglicht dem Mikroprozessor die Durchführung eines Dialoges sowohl mit den internen als auch externen Subsystemen, die dem Nachrichtenterminal zugeordnet sind. Ein vereinfachter Ablaufplan, der den Betrieb der Mikroprozessor-Software zeigt, ist in Fig. 6 dargestellt.
• Der Mikroprozessor 40 führt den Nachrichtenterminal-Eigentest durch, ein Initialisierungsverfahren, das für die Startprozedur erforderlich ist. Diese stimmen alle mit den Normen überein, die sich, wie in den verwiesenen Artikeln beschrieben, in der Industrie gut durchgesetzt haben. Zusätzlich erfüllt der Mikroprozessor die erforderlichen Aufgaben zur Erfassungs- und Steady-State-TDMA-Synchronisation. Ein weiteres Hauptelement des Verfahrens ist die Verwaltung und Wartung des Nachrichtenterminalverkehrs. Dies umfaßt den Betrieb des Signalisierkanals und Verarbeitung, die der Netz-Rekonfiguration und der Alarm-Listenerstellung zugeordnet sind. Eine lokale und entfernte Betriebs- Interface zum Nachrichtenterminal wird auch durch eine Mikroprozessor-Dienstroutine und eine CRT/Tastatur-Interface bereitgestellt.
• Wie vorstehend erwähnt, basieren viele der vom Steuergerät durchgeführten Aufgaben auf gut entwickelten Technologien der Satellitenkommunikationsindustrie.
• In der vorliegenden Konstruktion erfüllt ein einziger, gemeinsamer RAM-gestützte Sequenzer sämtliche erforderlichen Steuerungen für den Betrieb von mehreren TDMA-Modulatoren und -Demodulatoren, die über mehrere Anschlüsse miteinander kommunizieren. Zwei Variationen der Sequenzerkonstruktion sind in dem folgenden Material beschrieben. Die erste Variation enthält die in Fig. 5 dargestellten Elemente. Der in dieser Figur gezeigte RAM-gestützte Sequenzer arbeitet mit der Takt-(Symbol)-Rate des TDMA-Nachrichtenterminals. Der Sequenzer geht schrittweise durch einen vorher festgelegten Satz an RAM- Adressen, eine pro Taktzeit. Bei diesem Vorgang wird ein separates oder unterscheidendes Ausgabe-Mikrosteuerungswort vom Sequenzer für jeden separaten Takt bereitgestellt. Diese Wörter werden unter Steuerung des Mikroprozessors 40 über den MPU/RAM- Quittungsbetrieb (handshake) 52 vom Steuerspeicher 30 genommen. Sie werden über den Ausgabepuffer 27 an den Bus übertragen, wie rechts oben in Fig. 5 dargestellt. Sequenzer-Mikrosteuerungswortformat oder -Struktur sind in Fig. 7 dargestellt. Es sind diese Wörter, die ,jeweils einzeln vom Steuerungs-RAM entnommen und über den Ausgabepuffer zur Bereitstellung erforderlicher Steuersignale über den Bus an die Anschlüsse übertragen werden. Wie gezeigt, sind die Felder des Mikrosteuerungswort die nächste Adresse, Anschlußadresse und Steuerungen. In diesem Augenblick geht es um die letzten beiden dieser Felder, die Funktion der Anschlußadresse besteht in der Wahl eines Sende- (TX) oder Empfangsanschlusses (RX) zum Senden oder Empfangen von Datenketten. Die Steuerungen werden gleichzeitig mit der Anschlußadresse als Ausgaben bereitgestellt und veranlassen den Eintritt verschiedener Ereignisse. Die Steuerungen weisen beispielsweise Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC)-Ein/Aus-Steuerung zur Bereitstellung von On-line-Betrieb eines optionalen FEC-Prozessors auf.
• Die Sprungsteuerungen, die auch in Fig. 7 dargestellt sind, werden zur Wahl der Trägerfrequenz bzw. des Transponders für die Datenkette benutzt. Das dritte wichtige Element des Sequenzer-Mikrosteuerungsworts ist das nächste Adressenfeld. Durch die Rezirkulation dieser nächsten Adresse über die Sende- und Empfangsadressen-Signalspeicher 36, 38 zurück über den Steuer- RAM 30 auf den Adressbus, ermöglicht dieses Feld dem Sequenzer als eine Verknüpfungsliste zu arbeiten.
• Wie in Fig. 8 dargestellt, geht der Sequenzer im Verknüpfungslistenbetrieb schrittweise in beliebiger Reihenfolge durch die Mikrosteuerungsspeicherzelle, wobei die nächste zu adressierende Speicherzelle im RAM definiert ist durch den nächsten adressierten Teil eines beliebigen Wortfelds. Fig. 8 zeigt die Grundeigenschaft der Verknüpfungslistenoperation. Die bei Speicherzelle 02 beginnende Sequenz schaltet schrittweise zu Speicherzelle 04; Speicherzelle 04 schaltet wiederum schrittweise zu Speicherzelle 25 und 25 zu 26. Speicherzelle 04 wiederum schaltet zu Speicherzelle 25 und 25 zu 26. An diesem Punkt wird Speicherzelle 26 als nächste adressiert und zeigt auf Speicherzelle 02, die das Verfahren von neuem beginnt. Wie in diesem Beispiel gezeigt, hat die Verknüpfungslistenlösung bei der Sequenzer-Steuerspeicherkonstruktion mehrere Vorteile. Zum einen ermöglicht diese Lösung die Programmierung der Mikrosteuerungswörter in den Mikrosteuerungsspeicher in beliebiger Reihenfolge. Dies ist aus Grundspeicher-Organisationsgründen wichtig. Bei der Verknüpfungslistenlösung läßt sich der Mikrosteuerungsspeicherplatz in beliebiger Folge zuteilen, ohne den tatsächlichen Takt des Eintretens des Mikrosteuerungsworts zu berücksichtigen. Die Verknüpfungslistenlösung ist auch wichtig für die Mikrosteuerungsspeicher-Neuschreibeoperationen, die bei der Rekonfiguration des Netzverkehrs auftreten. Mit einer Verknüpfungskette ist es einfach, Sub-Datenketten hinzuzufügen oder zu löschen (siehe Fig. 2, die Sub-Datenketten von verschiedenen Anschlüssen zeigt, die die variable Datenkettenlänge eines vollständigen Rahmens eines Nachrichtenterminals bilden), indem einfach eine Verküpfung in der Steuerkette hinzugefügt oder gelöscht wird. Dies hebt sich von einer Steuerspeicherorganisation ab, die positionsabhängig (Mikrosteuerungs-RAM-Adresse) ist. In einer positionsabhängigen Anordnung erzwingt eine Änderung am Anfang der Steuersequenz eine Neuschreibung der gesamten Sequenz. Dies ist eine zeitaufwendige Aufgabe und könnte die Fähigkeit des Nachrichtenterminals mit dynamischer Rekonfiguration zu funktionieren, verhindern oder stark begrenzen. Wie zuvor beschrieben, steuern der einzige gemeinsame Sequenzer und zugeordnete Bus tatsächlich mehrere TDMA-Modems 12, 14 und Anschlüsse 1-N. Die Art wie dies erreicht wird, ist ersichtlich aus der Durchsicht der folgenden Sequenztaktschaltung. Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer typischen Sequenzertaktanordnung. In diesem Beispiel unterstützt der Sequenzer drei separate TDMA-Modulatoren 12, das heißt, Sende- (TX) und drei separate TDMA-Demodulatoren, das heißt, Empfangs-(RX)-Einheiten. Dies wird erreicht durch Mehrphasentaktung.
• Der Zählerdecoder 44, der zuvor in der rechten Mitte in Fig. 5 gezeigt wurde, spricht auf den Oszillator 45 an, um die entsprechenden Taktphasen zu generieren, die auf der HS-Phasenleitung des gemeinsamen Buses 10 ausgegeben werden. Diese Phasensignale zusammen mit dem Bustakt selbst, der direkt vom Oszillator 45 ausgegeben wird, werden dem Bus zur Verbindung mit dem anderen Nachrichtenterminal-Subsystem, das heißt Modems und Anschlüsse angeboten.
• In dieser Anordnung spricht nur ein bestimmter TDMA-Modulator oder Demodulator 14 auf eine spezifische Phase an. Zu bemerken ist, daß im Taktschaltplan TX1 und RX1 auf Phase 1 ansprechen. Damit stellt die Bustaktung durch die Kombination von Zählerdecodern 44 und Oszillator 45 eine Auswahl für TX- und RX- Phasen von bestimmten Modulatoren oder Demodulatoren bereit.
• Anzumerken ist, daß die Sendeseite TX und die Empfangsseite RX, die Phase 1 zugeordnet sind, auf die Bustaktperioden 1 bzw.
• 2 ansprechen. Dies ist in Beibehaltung des Konzepts eines einzigen gemeinsamen Steuergeräts sowohl für TDMA-Sende- als auch für -Empfangsoperationen.
• Weiter ist der Vorgang wiederkehrend mit bestimmten TX- und RX-Einheiten, die bei jedem Buszyklus ausgewählt werden. In dem Beispiel aus Fig. 9 besteht ein Buszyklus aus 8 Bustaktperioden. Die Anschlüsse sind auch für alle Phasen adressierbar, wie in der Anschluß-Adressierungstaktsequenz in Fig. 9 dargestellt. In dem gezeigten Beispiel ist Ch 3 TX1 zugeordnet und Ch 7 ist RX1 zugeordnet. Auf diese Weise ist jeder TDMA-Modulator und -Demodulator vollständig mit allen Anschlüssen verbunden.
• In diesem Verfahren tritt während der Bustaktperioden 7 und 8 eine geringe Variation auf. Wie angezeigt, sind für diese Perioden keine TX- oder RX-Einheiten ausgewählt; stattdessen werden für diese Perioden den Anschlüssen keine Adressen angeboten. Dadurch wird der Buszugriff auf die Anschlüsse und die TX/RX-Einheiten (Modulator, Demodulator) wirkungsvoll gesperrt. Durch diese Sperrung können die zwei vollständigen Taktperioden aus jeweils acht für Mikrosteuerungs-RAM-Organisationsfunktionen benutzt werden. Während dieser Perioden kann der Mikroprozessor 40 auf den Mikrosteuerungs-RAM selbst zugreifen und dessen Inhalte ändern. Unter den während dieser Organisationsperiode durchgeführten Aufgaben sind Mikrosteuerungswort-Aktualisierungen und Sequenzertakt-Anpassungen. Die Sequenzertakt-Anpassung oder Mikrosteuerungswort-Aktualisierungen sind zur Änderung der Steuersequenz, das heißt, Hinzufügen oder Löschen von Verknüpfungen erforderlich. Das heißt, durch Ändern der Verknüpfungen lassen sich Sub-Datenketten von den Datenketten-Informationen eines vollständigen Rahmens hinzufügen oder löschen, wie in Fig. 2 dargestellt, oder der Nachrichtenterminalverkehr läßt sich dahingehend rekonfigurieren, daß verschiedene Kanalzuordnungen in bezug gestellt werden können mit verschiedenen Modems.
• Aufgrund der Bewegung des Satelliten relativ zur Erde sind Taktanpassungen inhärent zum TDMA-Betrieb. Diese Anpassungen sind erforderlich, damit der Sequenzer die Synchronisation im TDMA-Netz aufrecht erhalten kann. Bei der Verwendung für die Taktanpassung können zum wirkungsvollen Shiften des tatsächlichen (Echt-) Zeitereignisses einer TIP-Adressen-Sequenz, die Nullperioden entweder gelöscht oder wiederholt werden. Dies shiftet wiederum (verlangsamt oder beschleunigt) das tatsächliche Zeitereignis der TDMA-Datenketten-Übertragung. Zur kurzen Betrachtung wird auf Fig. 10 Bezug genommen, die die Art des Synchronisationsvorgangs auf der Empfangsseite darstellt. Durch diesen Synchronisationsvorgang hält der Sequenzer unabhängig sowohl die Empfangs- als auch die Sende-TDMA-Datenketten-Taktung aufrecht. Es ist diese Taktung, die auf die Erkennung des eindeutigen Worts anspricht, das als Teil jeder empfangenen Datenketten-Übertragung im Kopfdatenbereich dargestellt wird. Der Zählerdecoder spricht auf den Erkennungsimpuls des eindeutigen Worts an, der über den Bus den Takt-Schaltungen des Zählerdecoders innerhalb des Sequenzers angeboten wird. Wie in Fig. 5 gezeigt, setzt dieser Impuls den Phasengenerator in einen festgelegten Zustand zurück, wodurch in dem entsprechenden Platz die Hinzufügung, wo erforderlich, oder Löschung von zusätzlichen Null-Adressen veranlaßt wird. In Fig. 10 wird durch das Eintreten des eindeutigen Bezugswort-Erkennungsimpulses der Sequenzer-Phasenableich normalisiert. Dadurch wird wiederum der Takt auf der Empfangsseite normalisiert mit der Erkennungsapertur des eindeutigen Worts, zentriert mit Bezug auf das Auftreten des eindeutigen Worts.
• Fig. 11 zeigt das Synchronisationsverfahren auf der Sendeseite. Dies ist beispielsweise von einem Rückschleifen-Synchronisationsverfahren abhängig. Das Ziel dieses Verfahrens ist, den eindeutigen Wort-Erkennungsimpuls der eigenen Datenkette des Nachrichtenterminals in seiner richtigen Apertur zentriert zu halten. Die Position des eindeutigen Rückschleifen-Erkennungsimpulses und der Apertur sind im oberen Teil von Fig. 11 dargestellt. Wird der Impuls zentriert, wie in der Figur gezeigt, ist keine Korrektur erforderlich. Wird jedoch eine Impulsverschiebung verursacht, aufgrund von Übertragungsverzögerungen oder relativer Bewegung des Satelliten, durch einen Bus-Impulsschritt nach rechts (früh) oder links (spät) von der Apertur, erfolgt die Durchführung einer Übertragungsdatenketten-Taktkorrektur.
• Der eindeutige Wortdetektor 44 wird zur Aufrechterhaltung der System-Synchronisation eingesetzt. Die Breite des Rahmens ist definiert, so daß das eindeutige Wort immer innerhalb der Apertur liegt. Nominale Früh- und Spätpositionen der Sequenzer-Übertragungstaktung werden auch gezeigt. Die nominalen Früh- und Spätpositionen der Sequenzer-Übertragungstaktung sind in der unteren Hälfte von Fig. 11 gezeigt. Bei der Durchführung der Taktungskorrektur, wie zuvor beschrieben, wird der Sequenzer- Übertragungszyklus, in bezug auf die Empfangsseitentaktung verschoben, durch die Hinzufügung oder Löschung von Taktimpulsen zur Taktsequenz.
• Die zwei Sequenzen sind wesentliche unabhängige Listen und lassen sich in bezug aufeinander verschieben. (Ein voller Durchgang durch eine Liste und zurück zum Startpunkt legt den Rahmen fest). Die Verschiebung wird durch Löschung oder Hinzufügung von Taktphasen zur Übertragungsseite ohne Änderung der Empfangsseitenliste vom MPU 40 durchgeführt. Er führt dies aus, wenn er nach Empfang des eindeutigen Worts (UW), wie vom Decoder 44 angezeigt, erkennt, daß das eindeutige Wort auftritt, bevor oder nachdem es sich im Rahmen befinden soll.
• Diese Verschiebung wird während der Leerlauf-Steuerzeit auf der Sendeseite durchgeführt. Korrekturen werden auf der Sendeseite durchgeführt, so daß es keine Störungen mit der Kontinuität der Steuersignalübertragungen gibt. Eine Datenkette hat eine definierte Organisation; (Fig. 2) die Korrekturen sind jedoch zufällig, da sie sich typischerweise auf die Satellitenbewegung beziehen. Deshalb sind die zwei Korrekturbegrenzungen: keine Korrekturen während der Übertragung von Datenketten auf der Sendeseite oder solche, die den Betrieb auf der Empfangsseite beeinträchtigen. Die Verknüpfungslisten-Belegungsdauer "Datenkette ein" (Fig. 7) teilt dem System mit, wenn keine Korrekturen durchzuführen sind. Endet die Datenkettenübertragung, ergibt sich eine Schutzzeit, Fig. 9, (oder eine Bezugsdatenkettenzeit), in der Korrekturen vorgenommen werden können. Da der Sequenzer auf den Mikrosteuerungs-RAM Zugriff genommen hat, kann durch direkte Änderung der Übertragungsseite-Verknüpfungsliste eine Übertragungstaktverschiebung eingeleitet werden. Dies läßt sich erreichen über den MPU-Adress-Signalspeicher 53 und den Quittierbetrieb 52. Zur Vornahme dieser Taktungsmodifikation werden zusätzliche Null-Operationen eingefügt oder eine bereits vorhandene Null-Operation von der Liste gelöscht. Die Anzahl der eingefügten Null-Adressen und die Zeitdauer, die ihnen zum Verbleiben in der Liste eingeräumt wird, legt den Umfang der Korrekturen fest.
• Es ist eine Konstruktionsvariante verfügbar, die die Sequenzer-Speicher-Anforderung verringert. Im TDMA-Betrieb werden Anschlüsse und Modems für bestimmte Zeiträume ausgewählt. Diese Dauer entspricht typischerweise einer bestimmten Kapazitätseinheit oder vielleicht mehreren Kapazitätseinheiten. Zum Beispiel stellt ein 64 KBPS, PCM-modulierter Sprachkanal eine Industrienorm dar. Bei Nachrichtenterminals, die Sprachverkehr abwickeln, ist die Auswahl von Anschlüssen und Modems in äquivalenten 64-KBPS-Kanalschritten ganz natürlich. In diesem Beispiel, ausgehend von einer Rahmendauer von 20 Millisekunden, beträgt die tatsächliche Kapazitätseinheit 64 KBPS mal 20 Millisekunden oder 1280 Bits. Dies ist viel länger als die Taktungsauflösung, die in der ersten Konstruktion (zwei Bits) verfügbar ist. Die Grundkonstruktion des vorstehend beschriebenen Sequenzers erfordert ein Mikrosteuerungs-Wort, das vom Sequenzer in jeder Sequenzer-Taktdauer verarbeitet wird. Dies erfordert einen hohen Bedarf an Mikrosteuerungs-Speicher In dem vorstehenden Beispiel führt dies zu 1.280 Bits pro Kanal über zwei Bits pro Speicherzelle, was 640 Speicherzellen für einen Kanal entspricht. Die Antwort auf dieses Problem ist die Kompression des tatsächlich erforderlichen Mikrosteuerungs- Speicherplatzes, so daß zur Abwicklung einer Grundkapazitätseinheit nur ein Mikrosteuerungs-Wort erforderlich ist. Das Verfahren mit dem dies erreicht wird, ist im restlichen Teil dieses Abschnitts beschrieben. Fig. 12 zeigt detailliert einen Teil des Sequenzers, der in dieser Konstruktionsvariante modifiziert ist.
• In dieser alternativen Ausführung geht der Sequenzer 70 schrittweise von Anweisung zu Anweisung. Er tut dies einfach, damit eine kurze Liste mit Anweisungen (Fig. 13), gleich einer einzigen Kapazitätseinheit, ununterbrochen n mal reiteriert werden kann. Der Sequenzer 70 tritt in die Liste der Anweisungen aus Fig. 13 ein und folgt anhand des TX-Zyklus-Adress-Signalspeichers 72 der Liste, um die richtigen Anweisungen aus dem RAM 30 abzurufen. Die Phase und Anzahl ausgeführter Zyklen (da die Zyklen wiederholbar sind) werden vom Phasenzähler 74 und Zykluszähler 76 als Reaktion auf den Systemoszillator 78 gezählt.
• Gleiche Elemente sind für die Empfangsseite dargestellt, das heißt, Phasenzähler 74, Zykluszähler 76 und Zyklus-Adressenregister 78 zur Ausführung eines gleichen Satzes an Anweisungen für den Empfangsseitenbetrieb.
• Separate Sätze von Betriebselementen müssen bereitgestellt werden, da sich Operationen auf der Sende- und Empfangsseite relativ zu einander verschieben lassen, wie vorstehend beschrieben.
• Die Hauptsteuersignale, die auf dem Steuerbus geführt werden, sind in Fig. 15 dargestellt. Phasensteuerungen wählen zu einer beliebig vorgegebenen Zeit ein vorgegebenes Modul für die Sende- und Empfangsfunktion. Die Module sprechen nur während ihrer gewählten Phase auf die Steuersignale an. Der Bustakt stellt die Taktung für alle Daten sowie alle Steuerungswörter bereit. Die HS-Steuerungen (HS = high speed = Hochgeschwindigkeits..), die die Systemfunktionen steuern, sind in Fig. 11 dargestellt. Die TIP-Adresse ist eine eindeutige Adresse zur Adressierung eines jeden Kanals in einer terrestrischen Interface-Anschlußeinheit, wie beispielsweise in Fig. 15 dargestellt. Die Anwahl eines TIPs veranlaßt die Datenübertragung über eine Sendeeinheit oder das Öffnen eines Kanals auf der Empfangsseite eines TIPs zum Empfang von Daten, die vom Bus her aus einem Empfänger kommen. Der statische Steuerungsbus ist multigeplexte Daten und Adressen, die zur Durchführung von Hintergrund-Organisationsfunktionen (wie beispielsweise Überwachungsstatus und Einstellmodi in jedem Modul durch einen Mikroprozessor) verwendet werden. Die in Fig. 14 dargestellten Signale sind diejenigen, die normalerweise in Systemen dieser Art vorhanden sind, ausgenommen die "TX/RX-Auswahlphase", die, wie vorstehend beschrieben, zur Auswahl eines bestimmten Modems zum Senden und Empfangen zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendet werden.

Claims (12)

1. Nachrichtenterminal mit Mehrfachzugriff (TDMA) im Zeitmultiplex, mit mehreren terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI), einem Modulator (12) zum Modulieren von Kopf- und Anschlußdaten auf einen Träger, mit mehreren Demodulatoren (14) zum Demodulieren von Daten vom Träger, mit einer gemeinsamen Bus-Anordnung (20), die die terrestrischen Interface-Anschlüsse (TI), den Modulator (12) und die Demodulatoren (14) miteinander verbindet, und einem Steuergerät (22) mit einer Fortschalteinrichtung zum sequentiellen Weiterschalten des Anschlußdatenstroms zum Modulator (12) und zu den Demodulatoren (14) über die gemeinsame Bus-Anordnung (20), gekennzeichnet durch mehrere Modulatoren (12) zum Modulieren der Kopf- und der Anschlußdaten auf einem Träger, wobei die gemeinsame Bus-Anordnung die terrestrischen Interface-Anschlüsse (TI), die Modulatoren (12) und die Demodulatoren (14) vollständig verbindet und die Fortschalteinrichtung den Anschlußdatenstrom zu den Modulatoren (12) und den Demodulatoren (14) über die gemeinsame Bus-Anordnung (20) weiterschaltet.

2. Nachrichtenterminal nach Anspruch 1, zum Übertragen vollständiger TDMA-Datenketten mit zu den terrestrischen Interface- Anschlüssen (TI) gerichteten Sub-Datenketten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschalteinrichtung eine Einrichtung zum selektiven Aktivieren jedes einzelnen terrestrischen Interface- Anschlusses (TI) aufweist.

3. Nachrichtenterminal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschalteinrichtung jeden einzelnen terrestrischen Interface-Anschluß (TI) getrennt zum Senden und Empfangen aktiviert.

4. Nachrichtenterminal nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschalteinrichtung eine Einrichtung zum wiederholten Darstellen von Taktsignalen und Anschluß-Adressensignalen zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI) während jedes Übertragungsrahmens aufweist, so daß die terrestrischen Interface-Anschlüsse (TI) mit der gemeinsamen Bus- Anordnung (20) gekoppelt werden.

5. Nachrichtenterminal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschalteinrichtung eine Einrichtung aufweist, die während jedes Zeitrahmens Null-Adressen zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI) überträgt, und den Zugriff zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI) und Sende/Empfangseinheiten sperrt.

6. Nachrichtenterminal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschalteinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen getrennter Sende- und Empfangslisten von Steuer-Phasensignalen und eine Einrichtung zum Steuern der Zeit der Erzeugung der Phasensignale durch Erzeugen zusätzlicher Phasen-Zählsignale enthält.

7. Nachrichtenterminal nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoren (12) Kopf- und Anschlußdaten auf mehreren gleichzeitigen Trägern modulieren und die Demodulatoren (14) Daten von den mehreren gleichzeitigen Trägern demodulieren, daß die gemeinsame Bus-Anordnung (20) eine mehrphasige Taktung verwendet, und daß die Fortschalteinrichtung den Datenstrom zu den Modulatoren (12) und den Demodulatoren (14) unter Verwendung verschiedener Taktphasen weiterschaltet, so daß auf eine bestimmte Phase nur ein bestimmter Modulator (12) oder Demodulator (14) anspricht.

8. Nachrichtenterminal nach Anspruch 7 zum Übertragen vollständiger mehrfacher gleichzeitiger TDMA-Datenketten zu und von mehreren entfernten TDMA-Anschlüssen zum Demultiplexieren von Sub-Datenketten aus den empfangenen Gesamt-TDMA-Datenketten und zum Richten dieser Sub-Datenketten zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI), wobei die Fortschalteinrichtung eine Einrichtung zum selektiven Aktivieren jedes einzelnen terrestrischen Interface-Anschlusses (TI) und zum unabhängigen Zuordnen der verschiedenen terrestrischen Interface-Anschlüsse (TI) zu den verschiedenen Modulatoren (12) und Demodulatoren (14) zum Senden und Empfangen von Daten aufweist.

9. Nachrichtenterminal nach Anspruch 8, wobei die Fortschalteinrichtung jeden terrestrischen Interface-Anschluß (TI) getrennt und unabhängig selektiv aktiviert und eine bestimmte Busphase den zwischen einem bestimmten Modulator/Demodulator (12, 14) und einem Interface-Anschluß laufenden Daten zum Senden und Empfangen zuordnet.

10. Nachrichtenterminal nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Fortschalteinrichtung weiter eine Einrichtung zum wiederholten Darstellen der mehrphasigen Taktsignale und Anschluß-Adressensignale zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI) während jedes Senderahmens aufweist, so daß die terrestrischen Interface-Anschlüsse (TI) die Modulatoren (12) und die Demodulatoren (14) unabhängig und gleichzeitig mit der gemeinsamen Bus-Anordnung (20) koppeln.

11. Nachrichtenterminal nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Fortschalteinrichtung eine Einrichtung aufweist, mit der während jedes Zeitrahmens mehrphasige Adressen und Null-Adressen zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI) übertragen werden, wobei jede Null-Adresse zum Sperren des Bus-Zugriffs zu den terrestrischen Interface-Anschlüssen (TI) und den Sende/- Empfangseinheiten für bestimmte Busphasen benutzt wird.

12. Nachrichtenterminal nach Anspruch 11, wobei die mehrphasige Fortschalteinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen getrennter, gleichzeitiger und unabhängiger Sende- und Empfangs-Steuerphasensignale und eine Einrichtung zum Steuern der Zeit der Erzeugung einschließlich der gleichzeitigen Erzeugung mehrfacher derartiger Signale mit einer getrennten Gruppe unabhängiger Signale, die für jede Busphase erhältlich sind, aufweist.