-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur
Informationsübertragung nach einem Zeitmultiplex mit variablen Strukturen, das zur
Übertragung an Teilnehmervorrichtungen pro Sekunde mindestens einen Frequenzkanal
verwendet, um aus nt binären Elementen gebildete NT Übertragungspakete zu
übertragen, zugeteilt an Teilnehmervorrichtungen, die wiederum pro Sekunde 1/TS
Informationspakete aus ns binären Elementen liefern, wobei das System mindestens
einerseits eine Zeitmultiplexschaltung zum Multiplexen der von den
Teilnehmervorrichtungen herrührenden Informationen und die Bildung des besagten
Zeitmultiplex, und andererseits eine Demultiplexschaltung zur Verteilung der
Information eines Zeitmultiplex an die Teilnehmervorrichtungen aufweist.
-
Ein solches System wird in der Patentanmeldung EP-A 0 261 127
beschrieben. Dieses bekannte System ermöglicht die Übertragung von
Informationspaketen verschiedenen Formats. Es ist folglich möglich, sich an die
verschiedenen Paketinformationsformate der Sprachcodierer-/decodierer anzupassen, die
derzeit im Handel erhältlich sind.
-
Die Erfindung schlägt ein System dieser Art vor, das zusätzlich die
Möglichkeit der Anpassung an die Datenrate der verschiedenen Sprachcodierer-
/decodierer bietet, und es zusätzlich ermöglicht, Daten auf derselben Verbindung zu
unterschiedlichen Datenraten zu übertragen, ohne dafür viele Vorrichtungen zu
benötigen.
-
Ein derartiges System ist dahingehend bemerkenswert, da Vorrichtungen
zur Kopplungsverflechtung mit der Multiplexschaltung vorgesehen sind, um in ein
zugeteiltes Übertragungspaket die binären Elemente verschiedener Informationspakete
geben zu können, die einem einzigen Teilnehmer zugeteilt sind, und Vorrichtungen für
die Kopplungsentflechtung mit der Multiplexschaltung vorgesehen sind, um mit der
Verflechtungsvorrichtung den gegenteiligen Vorgang vornehmen zu können.
-
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist, daß ein einem Übertragungspaket
zugrundeliegendes Fehlerpaket aufgrund der Verflechtung über mehrere
Informationspakete erkannt wird, da diese mit fehlerkorrigierenden Codes codiert sind
und die Informationen somit weitaus leichter wiederhergestellt werden, da die Fehler
erkannt und somit herausgenommen werden. Somit ist die Fehlerkorrekturcodierung
jedes Paketes leistungsstärker.
-
Die folgende, von den Zeichnungen begleitete, ausschließlich als Beispiel
und ohne Eischränkung gegebene Beschreibung wird eine mögliche
Durchführungsform der Erfindung leicht verständlich machen.
-
Abbildung 1 zeigt ein Informationsübertragungssystem laut der Erfindung.
-
Abbildung 2 zeigt die beim Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex verwendeten
Frequenzspektren.
-
Abbildung 3 zeigt die Organisation des Mehrfachzugriffs im
Zeitmultiplex.
-
Abbildung 4 zeigt die für die Übertragung der Übertragungspakete
verwendete Kanalaufteilung.
-
Abbildung 5 zeigt die Multiplexschaltung im Detail.
-
Abbildung 6 zeigt, wie die Verflechtung der Pakete erreicht wird.
-
Abbildung 7 zeigt, wie die Verflechtung der binären Elemente pro Paket
erreicht wird.
-
Abbildung 8 zeigt, wie die Adressenschaltung für die Paketverflechtung
aufgebaut ist.
-
Abbildung 9 zeigt, wie die Adressenschaltung für die Verflechtung der
binären Elemente pro Paket aufgebaut ist.
-
In Abbildung 1 wurde ein der Erfindung entsprechendes
Übertragungssystem dargestellt. Aus Gründen der Vereinfachung wurden drei
Empfangs-Sende-Vorrichtungen abgebildet, jeweils 1, 2 und 3 bezeichnet, während in
der Praxis eine Vielzahl solcher Vorrichtung Teil eines derartigen Systems sein können.
Die Vorrichtungen 2 und 3 werden in diesem Beispiel als mobil betrachtet, während die
Vorrichtung 1 als festes Gerät oder Basis betrachtet wird.
-
Die drei Vorrichtungen sind untereinander mit Zwei-Richtungs-
Verbindungen verbunden, z.B. vom Typ eines Funkgeräts, die einerseits die
Vorrichtung 1 mit der Vorrichtung 2 und die Vorrichtung 1 mit der Vorrichtung 3 in
der durch Pfeil A bezeichneten Richtung, und andererseits die Vorrichtung 2 mit der
Vorrichtung 1 und die Vorrichtung 3 mit der Vorrichtung 1 verbinden, in Richtung des
Pfeils R.
-
An jede der Vorrichtungen ist eine bestimmte Anzahl Teilnehmer
angeschlossen, SA1, SA2, ..., SAm an die Vorrichtung 1, SB1, SB3 (nicht abgebildet)
..., SBn an die Vorrichtung 2 und SB2 an die Vorrichtung 3. Diese Teilnehmerstellen
können Telefonapparate sein, wie die Stellen SA1, SAm, SB2 und SBn, und sie sind mit
den Vorrichtungen 1 bis 3 über jeweilige Sprachcodierer-/decodierer SPA1, SPAm,
SPB2 und SPBn verbunden, oder auch Faxübertragungsgeräte usw. SA2, SB2, mit den
Vorrichtungen 1 und 2 über Schnittstellenschaltungen CIA2 und CIB1 verbunden.
Ungeachtet der Teilnehmerstelle sind die an ihrem Ausgang abgegebenen Daten binären
Typs, damit die Übertragung zwischen den Vorrichtungen 1 und 3 mit numerischem
Zeitmultiplex vom Typ Mehrfachzugriff verlaufen kann, wobei jede der Vorrichtungen
mit Möglichkeiten zur Einfügung oder Entnahme der Multiplexinformationen versehen
ist.
-
Das Multiplexen wird mit einer Multiplexschaltung 10 erreicht, die Teil
der Vorrichtung 1 ist, die die aus den Codierern/decodierern herrührenden
Informationen der Schnittstellenschaltung SAP1, CIA2, ..., SPAm. multiplexiert. Zu
den multiplexierten Daten werden die binären Elemente für die Steuerung des Pakets
und des Multiplex mit einer Insertionsschaltung 12 hinzugefügt. Dann verwendet ein
Modulator 14 die von Schaltung 12 gelieferten binären Elemente und sendet alle zwei
binären Elemente ein Symbol (Modulation mit zwei binären Elementen pro Symbol).
Ein Sender 15 sendet diese Symbole mit einer Sendeantenne 17 in Richtung der
Vorrichtung 2 im Sinne von A.
-
Die von der Vorrichtung 2 herrührenden Informationen werden im Sinne
von R übertragen und von der Empfangsantenne 20 empfangen. Eine an diese Antenne
angeschlossene Empfangsschaltung 22 liefert diese Signale einem Demodulator 24. Die
von diesem Demodulator wiederhergestellten binären Elemente werden von einer
Entnahmeschaltung 26 verarbeitet, die die binären Steuerelemente entfernt. Ein
Demultiplexer 28 verteilt die Informationen zu den verschiedenen Decodierern und die
Schnittstellenschaltung SPA1, CIA2 ..., SPAm. Für die Übertragung per Funk benötigt
der Mehrfachzugriff im Zeitmultiplex um eine Trägerfrequenz ausgerichtete
Frequenzkanäle.
-
Dazu ist für die Vorrichtung 1 ein Schalter vom Typ PABX 29
vorgesehen, der die Herstellung der Kommunikation zwischen den mobilen, hier den
Vorrichtungen 2 und 3 ermöglicht.
-
In Abbildung 2 wurden um zwei Trägerfrequenzen FPA und FPR
ausgerichtete Frequenzkanäle dargestellt, denen je eine Übertragungsrichtung A und R
zugeteilt sind. Die hier um diese Trägerfrequenzen in Betracht gezogene Bandbreite BP
beträgt 25 kHz. Die Trägerfrequenzen sind zwischen einem Frequenzband von etwa
400 MHz-900 MHz enthalten.
-
Abbildung 3 zeigt die Organisation dieses Mehrfachzugriffs im
Zeitmultiplex, gebildet aus einer Multiverbindung MTR, die aus M Verbindungen TR
gebildet wird, die je aus T Intervallzeiten TCHi (i = 1...T) und einer Intervallzeit
XCCH gebildet werden. Das Intervall XCCH wird für die Organisation des Multiplex
verwendet, während die Intervalle TCHi für die Übertragung des Nutzverkehrs
verwendet wird. Jedes der Intervalle TCH&sub1; bis TCHT enthält neb binäre Intervalle.
-
Für einen zwischen 1 und 6 Kanälen wechselnden Zeitmultiplex hat man
somit:
-
M = 60 Verbindungen pro Multiverbindung,
-
T = 19 Zeitintervalle TCH pro Verbindung, also mit dem Intervall XCCH insgesamt
20 Intervalle,
-
neb = 190 binäre Elemente, wovon 46 zur Rückgewinnung der 144 binären
Verkehrselemente und die Steuerung der Kommunikation dienen (Synchronisation,
Zustand der Teilnehmervorrichtung - belegt oder frei...).
-
Im Rahmen des beschriebenen Beispiels, mit 200 Intervallzeiten in 1
Sekunde übertragenen Nutzverkehrs, verfügt die Gesamtheit der Verkehrskanäle über
28,8 keb/s.
-
Da sich der Zeitmultiplex an verschiede Sprachcodierer anpassen muß
(2,4 keb/s, ... 13 keb/s), ist es erforderlich, zwischen 1 und 6 Verkehrskanälen
anzubieten. Abbildung 4 zeigt die Organisation dieses Multiplex für eine Anzahl von 4
Kanälen.
-
Die vier Kanäle CHO bis CH3 entsprechen jeweils einer
Teilnehmervorrichtung und werden zur Übertragung eines Paketes mit neb binären
Elementen verwendet, von denen 144 für den Anwender verfügbar sind. Die
Verbindung TR1 wird aus 19 Zeitintervallen ITO bis IT18 und einer 60 Verbindungen
entsprechenden Multiverbindung zusammengestellt.
-
In einer Verbindung werden die Zeitintervalle
-
ITO, IT4, ..., Kanal CHO zugeteilt,
-
IT1, IT5, ..., Kanal CH1 zugeteilt, und
-
IT3, ..., IT15 Kanal CH3 zugeteilt.
-
Die im Detail in Abbildung 5 dargestellte Multiplexschaltung 10 ist um
einen Speicher 30 aufgebaut, in dem die von den Sprachcodierern SPA1, ..., SPAm
erzeugten Pakete gespeichert werden. Dieser Speicher wird der Reihe nach mit einem
regelmäßigen, vom einem Zeitgeber 31 erzeugten Signal HO auf Schreib- und
Leseposition gebracht. Die Sprachpakete verlaufen jeweils durch die Stapelspeicher
LIF1 bis LIFm, die die binären Elemente nacheinander speichern und nacheinander
wieder abgeben. Die Ausgänge dieser Speicher LIF1 bis LIFm sind über einen
Multiplexer 32 zum Dateneingang des Speichers 30 verbunden. Der Ausgang des
Speichers 30 ist mit der Schaltung 12 verbunden.
-
Die Adressierung dieses Speichers erfolgt über zwei Leitungseinheiten
FCH und FBT. Die Leitungen FCH übertragen einen Code relativ zum Kanal und
betreffen folglich die von den Codierern herrührende Informationen. Diese Leitungen
werden folglich beim Schreiben in den Speicher 30 zur Auswahl der verschiedenen
Codierer verwendet. Dafür wird ein Decodierer 35 verwendet, der bedingt durch den
von der Leitungseinheit FCH übertragenen Code eine einzige der m Leitungen seines
Ausgangs aktiviert, die jeweils die Signale RDY1, ..., RDYm übertragen. Diese Signale
werden einerseits zur Einleitung einer folgenden Konvertierung den Decodierers SPA1
bis SPAm, und andererseits den Toren ET A1 bis Am zugeführt.
-
Die Ausgangssignale dieser Tore wirken auf den Adressierungsindex der
Stapelspeicher LIF1 bis LIFm, um diese Speicher zu leeren, wenn sie aktiv sind. Zur
Füllung dieser Speicher werden dem Adressierungsindex direkt von den Codierern
SPA1 bis SPAm herrührende Signale zugeführt.
-
Für die Adressierung des Speichers 30 wird eine Adressierschaltung 40
verwendet, deren Ausgänge mit der Gesamtheit der erwähnten Leitungen FCH und FBT
verbunden sind, und von der ein Ausgang BO an ein im Ausgang des Zeitgebers 31
eingefügtes Tor 42 und einen der Eingänge der Tore A1 bis Am verbunden ist. Dieses
Signal am Ausgang BO ermöglicht es, die Leerung der Stapelspeicher LIF1 bis LIFm
zu blockieren, indem die der Nachkalkulation des Adressierindexes des entsprechenden
Stapelspeichers zugeteilte Tür gesperrt wird.
-
Dieser Speicher wird über einen Zähler 41 adressiert, der die Impulse des
Zeitgebers 31 zählt.
-
Die Erfindung schlägt die Angleichung dieses Multiplex an die
verschiedenen Anforderungen der Teilnehmer an.
I - FALL DER DATENÜBERTRAGUNG
-
Jedes binäre Datenelement ist nach einer Codierrate 1/2 codiert (d.h., den
zu übertragenden binären Elemente werden andere binäre Elemente zur Vorkehrung
eines Codierdetektors und/oder eines Fehlerkorrigierers beigefügt).
-
Die folgende Formel gibt die möglichen Kanalaufteilungen:
-
(1x9600) + (kx4800) + (jx2400) + (ix1200)≤14400 eb/s,
-
wobei 1 die Anzahl Übertragungskanäle bei 9600 eb/s ist,
-
k die Anzahl Übertragungskanäle bei 4800 eb/s ist,
-
j die Anzahl Übertragungskanäle bei 2400 eb/s ist, und
-
i die Anzahl Übertragungskanäle bei 1200 eb/s ist.
II - FALL DER CODIERTEN SPRACHÜBERTRAGUNG IN NUMERISCHER
FORM
II - 1 Betrachtung der Codierer
-
Zur Sprachübertragung sind verschiedene Sprachcodierer-/decodierer im
Handel erhältlich. Die weiter unten aufgeführte Tabelle I zeigt die Merkmale einiger
davon, mit der Referenz A bis K. Diese Codierer liefern Pakete mit binären
Informationselementen: z.B. 48 für den Codierer-Decodierer A alle 20 ms, was eine
Datenrate von 2,4 keb/s darstellt. Zur Veranschaulichung entspricht der Typ G einem
Modell MATRA, und der Typ J einem Modell MOTOROLA.
TABELLE I
Codierer
Datenrate keb/s
Periode ms
Paketgröße
-
Es ist interessant, anzumerken, daß es im Rahmen unseres beschriebenen
Beispiels möglich ist, folgende, in Tabelle II aufgeführten Verbindungen zu erhalten,
wobei DU für Duplexverbindungen, und H.DU für eine Wechselverbindungen steht.
TABELLE II
Codierer
Anzahl
Verbindung
-
Die Angleichung der verschiedenen Codierer wird sowohl für die
Datenrate wie für die Paketstruktur dank der Kombination der Verbindungsstruktur
erreicht, die die Angleichung in bezug auf Datenrate und in bezug auf
Verflechtungsvorrichtungen mit der Angleichung in bezug auf Paketstrukturen
bewerkstelligt.
-
Die Adressierung des Speichers 30 zur Durchführung der beschriebenen
Angleichung wird um FCH und FBT vorgenommen, wobei die Merkmale von der
Anzahl Kanäle und dem Verflechtungsschema bestimmt werden.
II - 2 Betrachtungen der Konzepts der Adressierschaltung
1) Bestimmung der Anzahl Kanäle
-
Die Höchstanzahl Kanäle ist bei dem beschriebenen Beispiel auf 6
begrenzt, was 3 Leitungen für die Gesamtheit FCH entspricht. Die Anzahl C dieser zu
verwendenden Kanäle wird durch folgende Formel gegeben:
-
C = INT (DU/Df)
-
wobei
-
INT() = Gantzeil der zwischen Klammern gebrachten Menge,
-
DU = 28,8 keb/sDatenrate der binären, vom Multiplex übertragenen
Nutzelemente,
-
Df = Nutzdatenrate des Sprachcodierers mit Fehlerkorrekturcodierung.
2) Bestimmung der Verflechtungsfaktoren
-
Die zu bestimmenden Verflechtungsfaktoren sind m1 und m2. Sie müssen
folgendem Verhältnis entsprechen:
-
(Df.Ts) x m2/m1≤Du/NT
-
wobei
-
Df.TS für die Anzahl binärer Elemente der vom Codierer gelieferten Pakete steht,
-
NT für die Anzahl Zeitintervalle pro Sekunde steht, in dem beschriebenen Beispiel
NT = 200, d.h. Du/NT = 144.
-
Nachstehende Tabelle III gibt die Verflechtungsfaktoren für die
verschiedenen in Betracht zu ziehenden Codierer.
TABELLE III
Anzahl Kanäle C
Anzahl jedem Kanal erteilte Zeitimpulse
Verflechtung Codierer (m1, m2)
N definiert die Verflechtungstiefe : je größer N, je größer ist die Erkennung und die
Wirkung der Fehlerkorrekturcodes.
-
Es können verschiedene Verflechtungsarten in Betracht kommen.
III - VERFLECHTUNG
III - 1 Paketverflechtung
-
Das Prinzip kann anhand von Abbildung 6 erklärt werden, die eine
Tabelle aufweist, in der die verschiedenen, von i = 0 bis m&sub2;-1 numerierten Leitungen
m&sub2; aufeinanderfolgende, von einem Codierer gelieferte Informationspakete aufweisen.
Jedes der Pakete ist in m&sub1; Unterpakete aufgeteilt, wie in Abbildung 6 mit den
Referenzen j = 0, 1, 2, ..., m&sub1;-1 dargestellt. Jedes dieser m&sub1; Unterpakete wird aus L
binären Elementen gebildet.
-
Das Ergebnis der Verflechtung ist eine Serie PPO bis PPm&sub1;-1 Pakete mit
m&sub2; x L binären, aus den spaltenweise gelesenen Unterpaketen geformten Elemente.
-
So wird das Paket PPO aus L ersten binären Elemente der m&sub2;
Informationspakete geformt, und das Paket PP1 aus den binären Elementen L bis 2L-1
der m&sub2; Informationspakete.
-
Die Anzahl binärer Elemente der Unterpakete muß weniger als oder
gleich der Anzahl binärer Elemente der Übertragungspakete sein. Bei Bitsminderzahl
werden in die Übertragungspakete Füllungen eingefügt, und das Signal BO sperrt die
Tür 42.
III - 2 Verflechtung binäres Element - Paket
-
Dies wird anhand von Abbildung 7 erläutert. Genau wie bei der
Paketverflechtung wurde eine Tabelle dargestellt, in der die verschiedenen, i = 0 bis
m&sub2;-1 numerierten Leitungen dargestellt sind, die für die m&sub2; Informationspakete stehen,
die jeweils in m&sub1; Unterpakete L binärer Elemente aufgeteilt sind.
-
Das Ergebnis dieser Verflechtung ist eine Paketserie PBO bis PBM&sub1;-1. In
der Abbildung ist nur das Paket PBO dargestellt. Dieses Paket wird aus den ersten
binären Elementen gebildet, nacheinander den Paketen i = 0, i = 1, i = m&sub2;-1
entnommen, und dann aus den zweiten binären Elementen usw., was für alle binären
Elemente des Unterpakets zutrifft. Das zweite Paket PB1 wird für die L binären, den L-
1. folgenden Elementen auf dieselbe Art gebildet.
-
Die Adressiertabelle kann unter Berücksichtigung der nachstehend
aufgeführten Betrachtungen einfach erstellt werden.
-
Es sind zwei Phasen zu betrachten : eine Speicherschreibphase, und eine
Lesephase.
IV - KONZEPT DER ADRESSIERTABELLE
IV - 1 Paketverflechtung (siehe Abbildung 8)
a) Schreibphase
-
Die einzelnen Binärelemente jedes Informationspakets werden für jeden
aktiven Codierer nacheinander in den Speicher geschrieben.
-
Mit Verweis auf Abbildung 8 erfolgt die Eintragung also
folgendermaßen:
-
für i = 0 jedes von SPA1 bis SPAn herrührende Paket wird eingetragen, dann
für i = 1 wird von vorne begonnen usw.
b) Lesephase
-
Diese Phase besteht aus dem Ablesen des Speichers 30 aus der Füllung
der Übertragungspakete.
-
Das Zeitintervall ITO wird nacheinander aus den Unterpaketen j = 0, den
Paketen i = 1 und i = m&sub2;-1 gefüllt,
dies alles rührt vom Codierer SPA1 her, und eventuell der binären Füllelemente STF.
Dann wird derselbe Vorgang für jeden Codierer SPA2 bis SPAm durchgeführt.
Dann werden für die Zeitintervalle ITm die Unterpakete j = 1 der Pakete i = 0 bis
i = m&sub2;-1 eingefügt usw.
IV - 2 Verflechtung binäres Paketelement (siehe Abb. 9)
a) Schreibphase
-
Identisch zu der weiter oben beschriebenen.
b) Lesephase
-
Es werden alle ersten binären Elemente der m&sub2; Pakete (i = 0, ..., m&sub2;-1 in das
Zeitintervall ITO gegeben, dann die zweiten. So werden auf Abbildung 9 alle ersten
binären Elemente in denselben Zeitabschnitt ITO gegeben, dann die zweiten binären
Elemente der (i = 0, ..., m&sub2;-1) Unterpakete j = 0, bis zur Erschöpfung der binären
Elemente der Unterpakete j = 0. Der selbe Vorgang wird für alle Codierer SPA1 bis
SPAm vorgenommen.
-
Dann fährt man beim Zeitintervall ITm, das den binären Elementen des
Codierers SPA1 zugeteilt wird, mit allen weiteren binären Elemente der (i = 0, ..., m&sub2;-
1) der Unterpakete j = 1 usw. fort.
V - ENTFLECHTUNG
-
Das ist der umgekehrte Vorgang des Verflechtungsvorgangs, und jeder
Fachmann ist dazu in der Lage, die Entflechtung nach der hier beschriebenen
Verflechtung vorzunehmen.