DE1931698C - Übertragungssystem mit Pulscode modulation - Google Patents

Description

E(x) = ^

hat.

Darin beoeutet

χ / T

/T = normierte Frequenz, variable Frequenz. Taktperiode der Codeelemente.

S|v_eM = Leistungsdichte des vorgegebenen PCM-Nutzsignals am Eingang des Streckenabschnitts,

S_nJx) = geforderte L^istun^dichte des PCM-Nutzsignals ai.i Ausgang des Streckenabschnitts unter Beri jksichtigung der in den Streckenabschnitt einbezogenen Entzerrer.

Dämpfungsfaktor des Kabels, ubersprechfaktor des Nahnebensprechens. Anzahl der störenden PCM-Signale.

A(x)

A_n(X)

η =

Die Erfindung betrifft ein übertragungssystem mit Pulscodemodulation, bei dem der in beiden Ubertragungsrichtungen ausgenutzte, wenigstens zwei unerwünscht miteinander koppelnde Ubertragungsl>;itungen enthaltende übertragungsweg in vorzugsweise mehrere Streckenabschnitte unterteilt ist, die über mit Entzerrern versehene Regeneratoren verbunden sind und bei dem gegebenenfalls im einzelnen Streckenabschnitt die Signalart und oder Signalform durch die dem einzelnen Regenerator beigeordneten Entzerrer geändert wird.

Bei der übertragung von PCM-Signalen auf Leitungen ist die Länge eines Streckenabschnitts durch systembedingte Übertragungseigenschaften begrenzt. Die gesendeten Impulse werden durch die frequenzabhängige Dämpfung und Phasenlaufzeit des Kanals verzerrt, was zu Überlappungen benachbarter Impulse führen kann. Es ist also in gewissen Abständen dafür Sorge zu tragen, daß das Signal wieder in seine ursprüngliche Form gebracht wird. Dies erreicht man mittels Regeneratoren und beigeordneten Entzerrern, die man, wie in »Bell System Technical Journal«, 1966, S. 1007, angegeben, am Anfang und/oder am Ende eines Streckenabschnitts anordnet. Eine Entzerrun« im Verlaufe des Streckenabschnitts selbst hat sich weaen der ungenügenden Nahnebensprechdampfunü als unaünstis erwiesen. Bisher bekannte Systeme zur~ übertragung von PCM-Signalen über Kabel * sind bezüglich des Störabstandes der übertragenen Nachricht noch nicht optimal ausgelegt. Gerade bei der Mehrfachausnutzung von Ortsleitungen, wo die PCM-Signale in beiden" Richtungen auf mehreren Leitungen, die in einem Kabel enthalten si: ± über-

tragen werden, treten Störungen durch das Nahnebensprechen in besonders starkem Maß auf. Line \ ererößerunü des vorhandenen Störabstandes zwischen Nachricht und Störung ist also hier von großem Nutzen.

ι ς Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur übertragung von PCM-Signalen auf Leitungen anzugeben, welches es gestattet, die Summe der aus der nicht exakten Leitungsentzerrung and einer infolge des Nahnebensprechens entstandenen Stb-

?n rung auf einfache Weise möglichst klein zu halten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der dem einzelnen Streckenabschnitt zugeordnete Entzerrer zur Behebung des durch die unerwünschte Kopplung verursachten Nahnebenspre-

chens einen Übertragungsfaktor £(x) gemäß der Gleichung

SsJx) A(X)

hat.

Darin bedeutet

x = /T = normierte Frequenz, / = variable Frequenz, T = Taktperiode der Codeelemente, S_nJx) = Leistungsdichte des vorgegebenen PCM-Nutzsignals am Eingang des Strecker abschnitts,

SnoM = geforderte Leistungsdichte des PCM-Nutzsignals am Ausgang des Streckenabschnitts unter Berücksichtigung der in den Strekkenabschnitt einbezogenen Entzerrer, A(x) = Dämpfungsfaktor des Kabels, A_N(x) - ubersprechfaktor des Nahnebensprechens. η = Anzahl der störenden PCM-Signale.

Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß in der Gleichung für den Ubertragungsfaktor des Streckenabschnitts der Quotient

in einen Formänderungsfaktor

und in einen Artänderungsfaktor

[T (r\~l

aufgeteilt werden kann. Unter der Formänderung wird hierbei die Änderung der Impulsform, bezogen auf Eingang und Ausgang des Streckenabschnitts verstanden, beispielsweise also die Verformung eines am Eingang des Streckenabschnitts vorhandenen Rechteckimpulses in einen Impuls mit etwa sinusförmigem Verlauf. Unter der Artänderung wird ver-

standen, wenn sich die Impulsart zwischen Eingang und Ausgang de·, Streckenabschnittes unterscheidet, nenn also beispielsweise am Eingang mit einem binären Impulssignal gesendet wird und am Ausgang tin quasitemäres Impulssignal zur weiteren Aus«-Triune'vorliegt. Fun solches übertragungssystem Aare dann beispielsweise ein sogenanntes biternares im Sinne der in einer Veröffentlichung in der NTZ !965. jj_ef[ ; ν 141 bis !44 \erwendeten Ausdrueksv.-ji-.e. Damit ersehen sich für die übertragung der charakteristischen Signalmerkmale vier grundsätzliche Möglichkeit

ρ ·> Sisinal wird möglichst unec-u'irt und uiv.cr-.; i.-rt übertragen
ι;_:. bedeutet

Γ -S\,i-vi

1 .

S.,

2. Das Signal wird zwar in seiner Form, nicht jedoch in seiner Art, im Verlaufe der übertragung verändert; so kann z.B. ein binäres Signal mit rechteckförmiger Signalform im Verlaufe der übertragung in ein gleichartiges mit sinusförmiger Signalform verwandelt werden. Auch hier \\ erden die digitalen Merkmale nicht verändert. Pas bedeutet

. IXl

Das Signal wird in seiner Art und damit in seinen digitalen Merkmalen verändert; z.B. wird aus einem binären Signal im Verlaufe der übertragung ein pseudoternäres oder ein biternares. Ϊ nter einem pseudoternären Signal, das auch verschiedentlich als bipolares Signal bezeichnet wird, wird ein solches verstanden, bei dem eine pseudoternäre Null aus einer binären Null hervorgeht, während aus der binären Eins abwechselnd plus Eins und minus Eins erzeugt werden. Inter einem biternären Signal, das auch verschiedentlich als suobinäres Signal bezeichnet wird, wird ein solches verstanden, bei dem eine biternäre Null aus einer binären Null hervorgeht, während aus der binären Eins eine Eins besonderen Vorzeichens folgt, dessen Wechsel dann und nur dann ausgelöst" wird, wenn eine ungerade Anzahl aufeinanderfolgender Nullen dazwischenliegt.
Das bedeutet

fm dies /u \erdeutlichen, werden .'.unächst die Optimierung für den Fall 1 und dann für die Fälle 2 bis 4 behandelt. Dabei werden folgende Definitionen verwendet Is. hier/u F ig. 11.

.v --■ / T aul die Bi'.folgeperiode normierte

Frequenz.

.S\_ivi — Leistungsdichte des IK M-Nut/signals ...in Kabelcingang 1.

.S\,. = 2 j .s\_t.(.vid.x Gesamtleistung des PC M-Si-

enals am Kabelemganü I.
.-li.x) = Dämpfungsfaktor des Kabels.

L - Kabellänge /wischen den Verst.trkerpunk-

ten I und 11.

/:!.x) = t'bertragungsfaktor lies Lnt/errers. -S_K,.I\) = Leistungsdichte eines störenden IVM-

Signals, am Kabeleingang 11. η = Anzahl der störende PCM-Signale.

A_s{x) = übersprechfaktor des Nahnebensprechens. S_Va(x) = Leistungsdichte des PCM-Nutzsignals hinter dem Entzerrer,

S_NA = 2 \S_sJx)dx Gesamtleistung des PCM-

(I

Nutzsignals hinter dem Entzerrer. SrJx) = Leistungsdichte der störenden PCM-Signale hinter dem Entzerrer.

S_R< = 2 S_Ra(x)dx Gesamtleistung aller Störn

signale hinter dem Entzerrer, Sy_A — Verzerrungsleistung (mittlerer quadratischer Fehler des Nutzsignals hinter dem Entzerrer).

SRYA ⁼ gesamte Störleistung.
1, 2, 3 ... m = Adernpaare bzw. Leitungen im Kabel. (Sämtliche Faktoren beziehen sich auf die Leistung, sämtliche Leistungen auf die Amplitude 1.)

Optimierung unter Beibehaltung von Signalart und -form

Entsprechend der unter Punkt 1 genannten Möglichkeit soll S_Vo ^ Sse werden, wobei S_RA + S_VA = S_RVA möglichst klein sein soll. Mit obigen Definitionen wird die Nutzleistung

30

35

40

S_S

= 2Js_Se

(x) -A(x) ■ £(.x)dx

4. Kombination von 2 und 3; das Signal wird im

Verlaufe der übertragung sowohl in seiner Art _{und di(}, _Ven:errungsleistung als auch in seiner Form verändert.

Das bedeutet

1:

Sy_A

2 js_Nr{x) · (1 -

dbc. (2)

If 'Jf

Es ist also die Möglichkeit gegeben, einen Faktor Unter der Voraussetzung, daß η hinreichend groß

im Ubertragungsfaktor E(x) des Entzerrers abzu- ist, addieren sich die Leistungen der einzelnen Störer;

spalten, wodurch sicii eine wesentlich vorteilhaftere 65 es wird ,

Dimensionierung des Systems, insbesondere auch „ , f „

hinsichtlich des sich «un ergebenden Entzerrers, er- *ra- -■ "J *ReW ' A_s(x) ■ b(x)üx (JJ

reichen läßt. 0

Die Leistungsdichte der Signale ist in beiden Richtungen zwar gleich; da aber zwischen Störsignal und Nutzsignal keine Korrelation besteht, wird

>RVA —

[n · A_N{x) ■ E(X) + (1 -

dx. (4)

Der Ubertragungsfaktor des Entzerrers E(x) soll nun so gewählt werden, daß S_KVA ein Minimum wird. Das ist erfüllt für

Em - - ^A{xl -, (51

^£(X)- [AiX)+ n-A_n(X)? ^l)

Gleichung (S) zeigt, daß der optimale Entzerrer unabhängig von der Leistungsdichte des Signals, sondern nur abhängig von den Kabeldaten und der Zahl der störenden Signale ist. Die gesamte Störlcistung wird hiermit

zogenen Entzerrer zurückgewonnenen Signals S_Na bestimmt wird.

Es läßt sich zeigen, daß es gleichgültig ist, ob der Entzerrer an den Kabeleingang oder -ausgang gelegt oder auf beide Seiten verteilt wird; keinesfalls darf er jedoch im Verlaufe des Kabels angeordnet werden. Insbesondere kann man den Entzerrer nach Gleichung (8) auch aufspalten in die durch die beiden Quotienten gegebenen Faktoren und die Wirkung des

■ο ersten Faktors an den Kabeleingang legen. Das läuft aber wiederum auf den Fall hinaus, daß von vornherein mit S_n, gesendet wurde.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Diagrammen zu einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert.

Als ein Anwendungsbeispiel wird die übertragung von POM-Signalen eines Zeitmultiplexsystems mit 32 Fernsprechkanälen auf einer Ortslcitung mit 0,6 mm Durchmesser untersucht. Den frequenzabhängigen Faktoren A (x) und A_N(x) im Ubertragungsfaktor E(x) wurden folgende Formeln zugrunde gelegt:

S*_VA - 2J S_Nr(x) am ₊ „:A_n(X) ^dx'

die gesamte Nutzleistung

(6)

E(X) =

S_%mix)

A{x) [A(X) + η

18)

womit auch hier fur Stör- und Nutzleistung die Gleichungen (6) und (7) mit der Einschränkung gehen, daß Sj,_m statt S_n, einzusetzen ist. Geht man von der Voraussetzung S„_f % S,, aus, kann man grundsätzlich sagen, daß bei Vereng eines optimalen Entzerrers der Signal-Geräuscb-Abstand nkbt von der Signalart und -form des gesendeten Signab S_He. sondern des am Ausgang des Streckenabschnitts unter Berücksichtigung der in den Streckenabschnitt etnbe- A(X)

(L = Län

25 <W \'x ♦ IJix)

in km).

Es zeigen in der F i g. 2 die Kurven 1 bis 4 eine logarithmische Darstellung der Übertragungsfunktion E(x) des Entzerrers für die folgenden Fälle:

Ist η ■ A_N(x) < A(x\, so geht der Quotient in Gleichung (6) gegen Null, der Quotient in Gleichung (7) gegen Eins. Ist dagegen η - A„(x) > A(x\, so geht der Quotient in Gleichung (6) gegen Eins und der Quotient in Gleichung (7) gegen Null. Obwohl der optimale Entzerrer unabhängig, von der Leistungsdichte des Signals ist, wird S_KVA um so kleiner und S_SA um so größer, je mehr sich die Leistungsdichte S_Sr(x) in Frequenzbereichen konzentriert, in denen η-A^x) ■c A(x) ist. In der Praxis bedeutet das, Signalart und -form so zu wählen, daß die Leistungsdichte mit zunehmender Frequenz rasch abklingt.

Optimierung bei sich ändernder Signalart und/oder -form

Entsprechend den Möglichkeiten der Änderung von Signalart und/oder -form soll S_Na £ S_n, werden mit der Einschränkung, daß S_Sa wiederum ein Signal ergibt, welches charakteristische Merkmale des Signals enthält.

Die OptimieTungsbedingttng ist jetzt erfüllt durch

30

Kur ve

Signa lan

gleichbleibend gleichbleibend Binär in Biternär Binär in Pseudoteraär

Signalform

gleichbleibend Rechteck in Sinus Rechteck in Sinus Rechteck in Sinus

In F i g. 2 ist mit Kurve 1 der Frequenzgang der Entzerrerfunktion für das Beispiel L= 2,4 km und π = 40 bei gleichbleibender Signalart und -form aufgetragen. Soll durch die Entzerrung außerdem der übergang von der Rechteck- in die Sinusform bewirkt werden, so ist sie nach Kurve 2 auszulegen. Hier liegt das Maximum und damit die Grenzfrequenz etwas tiefer. Kurve 3 ergibt den übergang vom binären zum biternären Signal. Hier liegt die erste Nullstelle des Entzerrers schon bei χ = 0.5. Der übergang vom bi-

nären zum pscudoteraären Signal ist mit Kurve4 dargestellt. Hier ergibt skh eine NuOsteOe für χ = 0, dtL, der niederfrequente Anteil des binären Signah wird vollkommen weggedämpft. Diese Möglichkeil bietet den Vorteil, ubertra^er mit einer relativ hohen

_s5 unteren Grenzfrequenz verwenden zu können. Außerdem werden alle in dieses Frequenzgebiet fallenden Störungen (z. B. Wählgeräusche) von den Eingängen der Regeneratoren ferngehalten. Die Einsparung an Verstärkung gegenüber dem Fall, daß Signalart und

te -form beibehalten wird, beträgt hier außerdem I2db Hinsichtlich der schaltungstechnischen Ausbildung der Entzerrerschahungen ist zu sagen, daß sich die üblichen, z. B. auch in der einleitend genannten Literaturstelle angeführten Formen eignen und diese durch

6$ besondere Bemessung entsprechend den geforderten Übertragungseigenschaften angepaßt werden können

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. I 931 698

   Patentanspruch:

   übertragungssystem mit Pulscodemodulation, bei dem der in beiden fbertra-iunii^nchiunscn ausgenutzte, wenigstens zwei unerwünscht miteinander koppelnde übertragungsleitungen enthaltende übertragungsweg in vorzugsweise mehrere Streckenabschnitte unterteilt ist. die über mit Entzerrern versehene Regeneratoren \erbundcn ;ind und bei dem gegebenenfalls im einzelnen Streckenabschnitt die Signalart und oder Signalform durch die dem einzelnen Regenerator beigeordneten Entzerrer geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der dem einzelnen Streckenabschnitt zugeordnete Entzerrer zur Behebung des durch die unerwünschte Kopplung verursachten Nahnebensprechens einen überiragungsfaktur F; \ ι gemäß der Gleichung