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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1
und einen Schalter gemäß dem Oberbegriff
des beigefügten
Anspruchs 5 zum Ausführen
eines Schaltens mit Ein-Bit-Auflösungsvermögen.
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Bei
digitalen Übertragungssystemen
werden Daten in einem aufeinanderfolgenden Strom von Bits oder Symbolen
in Zeitschlitzen übertragen,
in welchen eine vorbestimmte Anzahl von Bits, typischerweise 8 Bits, übertragen
werden. Bei herkömmlichen PCM-Systemen
sind diese Bits in einem Zeitschlitz alle für einen Kanal reserviert. Bei
dem europäischen 2048
kbit/s Grundmultiplexsystem (bei welchem die Rahmenlänge 32 Zeitschlitze,
das heißt
256 Bits, beträgt)
können
auf diese Weise insgesamt 30 Sprachkanäle, die jeweils eine Übertragungsrate
von 64 kbit/s aufweisen, gesendet werden (das entsprechende System
der Vereinigten Staaten weist 24 Kanäle auf, wobei die Rate 1544
kbit/s ist).
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Heute
sind jedoch hochentwickelte Sprachcodierverfahren zum Verbessern
der Übertragungskapazität verfügbar. Die
Kapazität
des vorangehenden 2048 kbit/s Grundsystems kann beispielsweise auf
60 oder 120 Sprachkanäle
vergrößert werden.
In einem derartigen Fall müssen
die Informationen in den Sprachkanälen in einer Kompressionskarte
codiert werden.
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Unter
Berücksichtigung
derartiger Codierverfahren belegt ein Sprachkanal folglich nur einige
der Bits in dem Zeitschlitz, beispielsweise 4 oder 2 Bits von 8.
Es sind auch Kompressionskarten verfügbar, mit welchen beispielsweise
ein Band von 7 kHz übertragen
werden kann, indem 6, 7 oder 8 Bits pro Zeitschlitz eingesetzt werden,
das heißt
durch Beanspruchung von 48, 56 oder 64 kbit/s der Kapazität des Grundmultiplexsystems.
Derartige Ansätze
ermöglichen,
dass Unterkanäle,
wie beispielsweise Datenkanäle,
in einen Zeitschlitz gepackt werden, da weniger als 8 Bits pro Zeitschlitz
zum Übertragen
des tatsächlichen
Kanals benötigt
werden.
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Als
ein Ergebnis der zuvor beschriebenen Entwicklung entstand ein Bedarf,
mit Ein-Bit-Auflösungsvermögen zu transferierende
Informationen zu schalten, anstatt dass Byte für Byte (das heißt jeweils ein
Wort) geschaltet wird. Derartige mit Ein-Bit-Auflösungsvermögen arbeitende
bzw. operierende Schalter wurden normalerweise unter Verwendung
von Schaltspeicherschaltungen mit einer Breite von einem Bit ausgeführt. Das
mit einem derartigen Ansatz einhergehende Problem besteht jedoch
dahingehend, dass die Anzahl von Speicherschaltungen im Verhältnis zu
der Anzahl von Kanälen
quadratisch zunimmt. Konsequenterweise stellen die Speicherschaltungen
in der Praxis eine Begrenzung der Kapazität des Schalters dar, da die
physische Größe und auch
der Energieverbrauch des Schalters sehr schnell unausführbar zunimmt,
wenn die Anzahl von Kanälen
zunimmt.
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Dieser
Nachteil geht auch mit dem Schalter einher, der in der PCT-Anmeldung
WO 93/16568 offenbart ist. Diese Veröffentlichung veröffentlicht
einen Schalter, welcher auf Bitniveau schaltet und als Hilfe für einen
Schalter dient, der auf Byteniveau arbeitet. Bei diesem Schalter weist
das Schalten zwei Phasen auf eine derartige Weise auf, dass zuerst
die gewünschten
Bytes ausgewählt
werden und danach die gewünschten
Bits aus diesen Bytes ausgewählt
werden. Die hereinkommenden Bytes (Wörter) in den Hilfsschalter
werden zuerst in Sprachspeichern mit einer Breite von einem Byte
geschrieben, wobei deren Anzahl gleich der Anzahl von Bits in einem
Byte ist. Unter der Steuerung eines ersten Steuerspeicherblocks
wird ein Byte aus jedem Sprachspeicher ausgewählt, und dieses Byte wird in
einem entsprechenden Bytespeicher gespeichert. Daher ist die Anzahl
von Bytespeichern gleich der Anzahl von Sprachspeichern. Danach
wird unter der Steuerung eines zweiten Steuerspeicherblocks aus
jedem Bytespeicher ein Bit zur Speicherung in einem Bitspeicher ausgewählt. Auf
diese Weise wird ein neues PCM-Wort als die Ausgabe des Speichers
gebildet.
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Der
mit der vorangehenden Lösung
einhergehende Nachteil ist jedoch weiterhin die Tatsache, dass eine
relativ große
Anzahl von Speicherschaltungen benötigt wird, da die Anzahl von
Kopien jedes hereinkommenden Bytes gleich der Anzahl von Bits in
dem Byte sein muss. Als ein Ergebnis sind auch die physische Größe und der
Energieverbrauch des Schalters noch relativ hoch. Darüber hinaus
beabsichtigt diese Lösung
neben einem ein byteorientiertes Schalten durchführenden Schalter als ein kleiner Hilfsschalter
zu dienen, und ist nicht als ein unabhängiger (Hochkapazitäts-) Schalter
beabsichtigt beziehungsweise gedacht.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung bei einem unabhängigen Schalter
mit Ein-Bit-Auflösungsvermögen zur
Verfügung
zu stellen, um eine beträchtlich
effizientere Speicherschaltungsverwendung zu gestatten. Diese Aufgabe
wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung
gelöst,
welche dadurch gekennzeichnet ist, was in dem kennzeichnenden Teil
des beigefügten
Anspruchs 1 offenbart ist. Der Schalter gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs
5 offenbart ist.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen Schalter auf die
nachfolgend beschriebene Weise auszuführen. Eingangsanschlüsse des Schalters
sind in Multiplexer gruppiert, welche die Eingangssignale des Schalters
in eine kleinere Anzahl von seriellen Signalen mit höherer Rate
ineinander verschachteln. Diese Signale werden durch Schreiben der
Bits der seriellen Signale an denselben Speicherort mit einer Breite
von mehreren Bits gespeichert. Dies wird vorzugsweise auf eine derartige
Weise ausgeführt,
dass einander entsprechende Bits (das heißt, in demselben Schreibzeitschlitz
auftretende Bits) an einem Speicherort gespeichert werden. Bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht
ein Speicherort in der Breite der Anzahl von Multiplexern. Ein Auslesen
aus dem Speicher wird in zwei Schritten ausgeführt, wobei zuerst das richtige
Byte aus dem Speicher ausgewählt
wird und danach aus diesem Byte das gewünschte Bit ausgewählt wird.
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Aufgrund
der Lösung
gemäß der Erfindung ist
es möglich,
Daten sehr effektiv in den Speicher des Schalters zu packen. Mit
anderen Worten kann der Schaltspeicher mit einem Minimum an Speicherschaltungen
ausgeführt
werden, was folglich einen niedrigen Energieverbrauch und eine kleine
physische Größe des Schalter
ermöglicht.
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Nachfolgend
werden die Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf Beispiele gemäß der beiliegenden
Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 einen Schalter gemäß der Erfindung,
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2a und 2b zwei hereinkommende Signale in den
in 1 gezeigten Schalter,
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2c ein in dem in 1 gezeigten Schalter zu
speicherndes Signal,
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3 ein Speichern in einen
in 1 gezeigten Schaltspeicher,
und
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4 einen umfangreicheren
Schalter, der aus vier einzelnen Schaltern zusammengesetzt ist.
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1 zeigt einen Schalter gemäß der Erfindung
mit Ein-Bit-Auflösungsvermögen. Bei
diesem als Beispiel dienenden Fall sind N hereinkommende serielle
Zeitteilungsverbindungen oder -anschlüsse, welche durch Bezugszeichen
PCMin1 ... PCMinN bezeichnet
sind, mit dem Schalter verbunden. In jedem dieser hereinkommenden
Signale beträgt
die Rahmenlänge
K Bits und daher weist ein einzelnes Signal ein Maximum an K Kanälen gemäß dem Vorangehenden
auf.
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Ein
einzelnes hereinkommendes Signal kann beispielsweise das vorangehende
2048 kbit/s Signal gemäß den ITU-T
(früher
CCITT)-Empfehlungen G.703 und G.704 oder ein Signal mit einer Rate sein,
welche ein Vielfaches dieser Grundrate ist. Handelt es sich um ein
2048 kbit/s Signal, kann der Rahmen beispielsweise nur einen Kanal
mit einer Breite von 256 Bits oder 256 Kanälen mit einer Breite von einem
Bit aufweisen, oder eine Kombination dieser beiden extremen Fälle. Allgemein
umrissen, kann ein Rahmen von K Bits für ein einzelnes hereinkommendes
Signal 1 ... K Kanäle
umfassen, wobei jeder davon eine Breite von n Bits aufweist, und
n eine ganze Zahl ist, welche kleiner oder gleich K ist. Nachfolgend
wird anhand eines Beispiels eine Rate eingesetzt, welche gleich
oder zweimal so groß wie
die Grundrate ist, wobei jede hereinkommende Leitung eine 4096 kbit/s
(K = 512) serielle Verbindung bildet, 32 derartiger hereinkommender
Signale zur Verfügung
gestellt sind (N = 32), und daher eine Gesamtsumme von K*N = 512*32
= 16384 hereinkommenden "Ein-Bit-Kanälen" für den Schalter
vorhanden ist, die jeweils eine Kapazität von 8 kbit/s aufweisen. Alle Kanäle werden
folglich aus derartigen Ein-Bit-Kanälen oder Vielfachen davon gebildet.
Da jedoch der Schalter der Erfindung ein Schalten aller Kanäle jeweils
für einen
Einzelbit-"Unterkanal" durchführt, wird dieser
Ein-Bit-Kanal in diesem Zusammenhang ein Grundkanal beziehungsweise
Basiskanal genannt (auch wenn er nur einen Teil eines Kanals mit
hoher Rate bildet).
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Die
hereinkommenden Leitungen werden in Multiplexer A1 ...
Ax unterteilt, wobei X Multiplexer zur Verfügung gestellt
sind. Daher sind M = N/X ähnliche Signale
für jeden
Multiplexer vorhanden. Folglich weist das Verhältnis von hereinkommenden Signalen zu
Multiplexern (vorzugsweise) einen derartigen Wert auf, dass die
Signale zwischen den Multiplexern gleichmäßig aufgeteilt werden können. Jeder
Multiplexer verschachtelt die hereinkommenden Signale in serieller
Form, und daher beträgt
die Bitrate an dem Ausgang jedes Multiplexers N/X-mal die Bitrate
des hereinkommenden Signals. Die Anzahl X kann beispielsweise 4,
8 oder 16 sein; in dem Folgenden dient ein Fall als Beispiel, bei
dem X = 4 ist.
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2a und 2b veranschaulichen ein erstes und zweites
hereinkommendes Signal für
den ersten Multiplexer (A1), das heißt 2a zeigt ein hereinkommendes
Signal von dem Anschluss PCMin1, und 2b zeigt ein hereinkommendes
Signal von dem Anschluss PCMin2. Jedes Bit
wird mit x.y bezeichnet, wobei die Nummer x vor dem Punkt die fortlaufende
Nummer des hereinkommenden Signals oder Anschlusses in den Multiplexer
angibt, und die Nummer y nach dem Punkt die Folgenummer des Bits
innerhalb der Signalrahmenstruktur angibt (1 ≤ y ≤ K).
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An
dem Ausgang des ersten Multiplexers (A1)
wird ein Signal IN1 der in 2c gezeigten
Art erzeugt, wobei es zu anfangs das erste Bit von jedem hereinkommenden
Signal, danach das zweite Bit von jedem hereinkommenden Signal usw.,
und zuletzt das K-te Bit von jedem hereinkommenden Signal zeigt
(N/X hereinkommende Signale stehen zur Verfügung). Entsprechenderweise
verschachtelt jeder Multiplexer die hereinkommenden Signale in ein
einzelnes serielles Ausgangssignal. Daher ist eine Gesamtsumme von
X derartiger Ausgangssignale vorhanden, die in 1 als IN1 ... INX bezeichnet sind.
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Die
Ausgangssignale der Multiplexer werden in einem Schaltspeicher SM
gespeichert, der eine Gesamtsumme von (N*K)/X Speicherorten aufweist, die
jeweils eine Breite von X Bits aufweisen. 3 veranschaulicht ein Speichern in dem
Schaltspeicher. In jedem Zeitschlitz für die hereinkommenden Signale
(das heißt
von Ausgangssignalen des Multiplexers) wird ein Schreiben an denselben
Speicherort mit einer Breite von X Bits auf eine derartige Weise
ausgeführt,
dass die Daten in dem ersten Zeitschlitz des Rahmens an Speicherort
1, in dem zweiten Zeitschlitz des Rahmens an Speicherort 2, usw., und
in dem letzten Zeitschlitz des Rahmens an Speicherort (N*K)/X geschrieben
werden. (Es sollte erwähnt
werden, dass der Zeitschlitz in diesem Fall einem Grundkanal entspricht.)
Daher werden die Inhalte des Ausgangssignalrahmens des ersten Multiplexers
(A1) an Bitpositionen 1, die Inhalte des
Ausgangssignalrahmens des zweiten Multiplexers (A2) an
Bitpositionen 2 gespeichert, usw., und die Inhalte des Rahmens für den letzten
Multiplexer (AX) werden an der letzten Bittposition
(X) an den Speicherorten des Schaltspeichers gespeichert.
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Die
Schreibadressen werden in einem Schreibadressenzähler 12 erzeugt, welcher
(in Synchronisation mit dem Taktsignal auf der Schreibseite) kontinuierlich
von eins bis (N*K)/X (in diesem Beispielfall 4096) heraufzählt beziehungsweise
heraufsetzt. Die Schreiboperation wird mit von einem Zähler 12 erzeugten
Adressen zyklisch ausgeführt.
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Es
ist eine herausgehende gemultiplexte 8*4M-Leitung (das heißt 16 Standard-2M-PCM-Signale)
aus dem Schalter von 1 vorhanden.
In dem Steuerspeicher CM des Schalters steht für jedes an die Leitung ausgegebene
Bit ein Speicherort zur Verfügung,
das heißt
es gibt eine Gesamtsumme von N*K/X Speicherorten. Der Steuerspeicher
wird im Schritt mit einem Leseadressenzähler 13 gelesen. Der
Zähler
setzt kontinuierlich von eins bis N*K/X herauf. Jeder Speicherort
in dem Steuerspeicher CM ist auf eine derartige Weise zweiteilig,
dass der erste Teil CM1 die Leseadressen des Schaltspeichers SM speichert
und die Bits des zweiten Teils CM2 eine Auswahleinrichtung SEL steuern.
Die in dem ersten Teil jedes Speicherorts gespeicherten Daten zeigen die
Speicheradresse in dem Schaltspeicher des X-Bit-Worts an, dessen
Bitinhalt (das heißt
ein Kanal mit einer Grundrate von 8 kbit/s) zu dem relevanten Ausgangskanal
zu schalten ist.
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Daher
wird eine Verbindung zwischen zwei Kanälen aufgebaut, wenn der Steuerspeicher
CM bei von dem Zähler 13 erzeugten
Adressen zyklisch gelesen wird, und aus den Daten in dem Steuerspeicher wird
eine Leseadresse für
den Schaltspeicher SM erlangt. In dem Schaltspeicher wechselt ein
Schreiben in den Speicher konstant mit dem daraus Auslesen ab. Die
vorangehende Anordnung ist, wie sie ist, von byteorientierten Schaltern
bekannt.
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Mittels
der aus dem ersten Teil des Steuerspeichers erlangten Leseadresse
werden die Inhalte des entsprechenden Speicherorts (in dem Schaltspeicher)
in ein Register REG mit einer Breite von X Bits gelesen. Andererseits
wird mittels des aus dem zweiten Teil des Steuerspeichers erlangten
Steuerworts das korrekte Bit dieses Worts, welches in das Register
eingeführt
wurde, mit einer Auswahleinrichtung SEL ausgewählt. Daher wird für jedes
ausgegebene Bit ein Wort in das Register ausgelesen, und aus diesen
wird das korrekte Bit ausgewählt.
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Die
in dem Steuerspeicher gespeicherten Schaltinformationen werden von
einer (nicht abgebildeten) Verarbeitungseinheit CP erlangt, die
die Anlage steuert, welche die Informationen beispielsweise durch
das Signalisiernetzwerk empfangen haben kann, mit welchem die Anlage
verbunden ist. Da eine Aufrechterhaltung der Inhalte des Steuerspeichers auf
eine per se bekannte Weise stattfindet und sich nicht auf den tatsächlichen
erfinderischen Gedanken bezieht, wird sie in diesem Zusammenhang
nicht genauer beschrieben.
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Zuletzt
werden serielle Verbindungen für
die herausgehende Richtung aus seriellen Daten gebildet, die aus
der Auswahleinrichtung SEL auf eine per se bekannte Weise in einer
Demultiplexereinheit 14 erlangt werden. Da das Bilden der
herausgehenden Verbindungen nicht innerhalb des Geltungsbereichs des
tatsächlichen
erfinderischen Gedankens liegt, wird es in diesem Zusammenhang nicht
genauer beschrieben.
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Die
Anzahl von herausgehenden Verbindungen M des Grundblocks des zuvor
beschriebenen Schalters ist gleich N/X, mit anderen Worten ist sie gleich
der Anzahl von von einem Multiplexer gemultiplexten Verbindungen.
Die Anzahl von herausgehenden Verbindungen kann reproduziert werden,
indem Teile SM, CM, REG und SEL in 1 reproduziert werden.
In diesem Fall werden, wenn beispielsweise gemäß dem vorangehenden bevorzugten
Ausführungsbeispiel
eine 64 PCM*64 PCM Schaltmatrix (PCM bezeichnet ein Standard-2M-PCM-Signal) gewünscht ist,
vier parallele Schaltspeicher -Steuerspeicher -Register-Auswahleinrichtungsverbindungen
benötigt,
welche jeweils eine herausgehende 8*4M gemultiplexte Leitung schalten.
Während
der Schreibphase wird das 4-Bit 8*4M-Ausgangssignal der Multiplexer A1–A4 unter der Steuerung eines gemeinsamen Schreibadressenzählers gleichzeitig
in jedes der vier Schaltspeicher geschrieben. Während der Lesephase wird das
in dem Schaltspeicher entsprechend jeder gemultiplexten 8*4M-Leitung
gespeicherte Wort entsprechend dem gewünschten Schalten in dem Register
entsprechend der passenden Leitung gespeichert. Die der Leitung
entsprechende Auswahleinrichtung wählt unter der Steuerung des
Steuerspeichers das der gewünschten
Verbindung entsprechende Bit aus diesem Register. Dies ermöglicht ein
Schalten der gewünschten
Verbindung von den vier hereinkommenden gemultiplexten 8*4M-Leitungen
zu den vier herausgehenden 8*4M-Leitungen. Kann die Leserate des
Schaltspeichers SM auf das Vierfache im Verhältnis zu der Schreibrate erhöht werden,
muss der Schaltspeicher nicht reproduziert werden, sondern alle
vier Steuerspeicher -Register -Auswahleinrichtungskombinationen
können
einen Schaltspeicher gemeinsam verwenden.
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Erfindungsgemäß können hereinkommende PCM-Verbindungen
einfach zu der zuvor beschriebenen Kombination hinzugefügt werden,
ohne dass sie zu der tatsächlichen
Schaltanlage hinzugefügt
werden. Der zuvor beschriebene 64 PCM*64 PCM Schalter kann beispielsweise
einfach auf einen 256 PCM*64 PCM Schalter erweitert werden, indem
nur eine vierfache Anzahl von Eingangsmultiplexern eingesetzt wird,
und indem eine Speicherbreite von 16 Bits in dem Schaltspeicher
(den Schaltspeichern) vorhanden ist.
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Beispielsweise
wird auf die in 4 gezeigte Weise
entsprechend eine 256 PCM*256 PCM Matrix erlangt, indem vier 256
PCM*64 PCM Schalter SW1 ... SW4, wie zuvor beschrieben, parallel
eingesetzt werden. Alle Schalter werden von einer Steuerverarbeitungsrichtung
CP durch einen Steuerbus 42 gesteuert. Die Steuerverarbeitungseinrichtung
verteilt auch die notwendigen Taktsignale an alle Schalter. Jeder
Schalter (SW) verschachtelt hereinkommende serielle Signale PCMin1 ... PCMin4M zu
einem gemeinsamen Datenbus 42, welcher in diesem Fall eine Breite
von 4X-Bits aufweist, und aus jedem Schalter werden einige (in diesem
Fall ein Viertel) der Signale ausgegeben. Bei jedem Schalter werden
die Inhalte des Datenbusses in einen Schaltspeicher geschrieben,
welcher in diesem Fall vorzugsweise eine Breite gleich der Anzahl
von Signalen (4X) auf dem Datenbus 42 aufweist. Bei jedem
Grundschalter wird das Wort entsprechend dem gewünschten Kanal aus dem Schaltspeicher
ausgelesen, und aus diesem Wort wird von einer Auswahleinrichtung
das ausgewählte
Bit ausgewählt.
Der zuvor beschriebene ausgedehntere Schalter kann natürlich auch
mit einer physischen Einheit ausgeführt werden.
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In
jedem Fall bestimmt die zu schaltende Anzahl von seriellen Signalen
(PCM) und die Rate des eingesetzten Steuer-/Schaltspeichers, wie
viele Kopien des Schaltspeichers vorzunehmen sind.
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Auch
wenn die Erfindung zuvor unter Bezugnahme auf die Beispiele gemäß der beiliegenden Zeichnung
beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist, sondern innerhalb des Geltungsbereichs des erfinderischen Gedankens
modifiziert werden kann, welcher in dem vorangehenden und den beigefügten Ansprüchen offenbart
ist.