DE2850129A1

DE2850129A1 - Schaltungsanordnung zur umwandlung von binaeren digitalsignalen in pseudoternaere wechselimpulse

Info

Publication number: DE2850129A1
Application number: DE19782850129
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Leinweber
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1978-11-18
Filing date: 1978-11-18
Publication date: 1980-06-04
Also published as: FR2441968A1; US4346367A; JPS5573162A; CA1134046A; SE7907523L; GB2038143A

Description

TE KA DE Feiten & Guilleaume Den 15-11.1978 Fernmeldeanlagen GmbH P 78 378

Schaltungsanordnung zur Umwandlung von binären Digitalsignalen in pseudoternäre Wechselimpulse

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung von binären Digitalsignalen mit Bitfolgefrequenz in pseudoternäre Wechselimpulse.

In vielen Fällen sind in der Übertragungstechnik Sende- und Empfangssteile durch Trägerfrequenzfernkabel verbunden. Dieses besteht beispielsweise aus einem Koaxialpaar und aus einer Anzahl symmetrischer Doppeladern, die um das Koaxialpaar angeordnet sind. Dabei bilden jeweils die sechzehn Doppeladern einen Stamm und jeweils zwei Stämme sind zu einem Sternvierer verbunden. Durch Mittelanzapfung der Stammübertrager ist eine Phantomkreisbildung der acht Sternvierer möglich.

Die acht Phantomkreise sind wegen der schlechten Nebensprecheigenschaften zwischen Phantom- und Stammleitungen nur für niederfrequente Übertragungen, beispielsweise für Niederfrequenz-Tonleitungen oder Dienstleitungen ausgenützt.

Für den Aufbau eines digitalen Übertragungsnetzes sollen als Übertragungsmedien die vorhandenen Trägerfrequenz-Fernkabel verwendet werden. Bei gleichzeitiger Übertragung von analogen, trägerfrequenten Signalen auf Stamm-

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leitungen und digitalen Signalen auf Phantomkreisen im selben Frequenzbereich werden wegen der schlechten Nebensprecheigenschaften des Kabels vor allem die trägerfrequenten Analogsignale durch die Digitalsignale gestört. Verschiebt man die zu übertragenden Digitalsignale aus diesem Frequenzbereich in eine Frequenzlage oberhalb des durch das Trägerfrequenzsystem ausgenützten Frequenzbereichs, so wird dieser Nachteil vermieden.

Dabei muß ein Kompromiß zwischen der mit der Frequenz zunehmenden Kabeldämpfung und der notwendigen Pegelverringerung im tieferen Frequenzbereich gefunden werden.

Aufgrund der übertragungstechnischen Eigenschaften des oben erwähnten Trägerfrequenzkabels ist eine ungestörte Führung eines Trägerfrequenzsystems auf den Stammleitungen und eines digitalen Übertragungssystems, z.B. des Datenübertragungssystems PCM 30D, auf den Phantomkreisen dann möglich, wenn das Sendeleistungsdichtespektrum eines 2048-kbit/Sek.-PCM-Signals von dem Frequenzbereich 0 bis 2 MHz der Basisbandlage in den Frequenzbereich 1 bis 3 MHz verlagert wird.

Verwendet man für das aus der Basisbandlage von dem höheren Frequenzbereich frequenzumgesetzte PCM-Signal beispielsweise ein pseudoternäres Digitalsignal, so weist dieses bei der halben Bitfolgefrequenz 1024 kbit/s ein ausgeprägtes Maximum auf. Unter pseudoternär versteht man die Ersetzung eines binären Signalelements, das zwei diskrete Werte annehmen kann durch Impulse, die drei diskrete Werte aufweisen. Die Bitfolgefrequenz entspricht der Schrittgeschwindigkeit eines isochronen Binärsignals der Signalelemente bezogen auf die Zeit.

Die Frequenzumsetzung des Digitalsignals kann durch Amplitudenmodulation mit der halben Bitfolgefrequenz geschehen. In der deutschen Offenlegungsschrift 23 39 806 ist eine Schaltungsanordnung zur Modulation eines pulscodemodulierten und pseudoternär codierten Signals beschrieben. Dabei wird als Träger ein Rechteckpuls mit der halben Bitfolgefrequenz

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aus der Bitfolgefrequenz des digitalen Signals abgeleitet. Die Ableitung der notwendigen Trägerfrequenz aus der Bitfolgefrequenz des digitalen Signals wird mit Hilfe eines Frequenzteilers vorgenommen. Wird dem Doppelgegentaktmodulator am ersten Klemmenpaar das pseudoternär codierte Signal mit Bitfolgefrequenz und dem zweiten Klemmenpaar . das rechteckförmige Trägersignal mit dem Taktverhältnis 1:2 und der halben Bitfolgefrequenz des pseudoternären, digitalen Signals zugeführt, so ist das Ausgangssignal ein ebenfalls pseudoternär codiertes Signal. Dazu muß das ankommende pseudoternär codierte Eingangssignal zunächst in zwei unipolare Impulsfolgen, die jeweils nur der positiven bzw. negativen Amplitude der Impulse des Eingangssignals entsprechen, aufgespalten werden. Aus dem recht- eckförmigen Trägersignal muß das dazu invertierte recht- ;- eckförmige Trägersignal abgeleitet werden. Außerdem müssen die Nulldurchgänge der Impulse des digitalen Signals und des Trägers um 90° gegeneinander verschoben sein. Das bedeutet, daß Mittel zur Erzielung einer definierten Phasenlage des digitalen Signals bezüglich des Trägers erforderlich sind. Schließlich müssen Mittel zur pseudoternären Codierung des digitalen Signals vorhanden sein, da digitale Signale üblicherweise binär codiert vorliegen.

Es ist erkennbar, daß die beschriebene Frequenzumsetzung eines pseudoternär codierten Signals einen erheblichen Aufwand an Mitteln erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist eine Verringerung des Aufwands an Mitteln zur Umwandlung eines binär codierten digitalen Signals in ein pseudoternär codiertes Signal mit Wechselimpulsen.

■ Die Frequenzumsetzung des Digitalsignals kann nicht nur durch die oben beschriebene Amplitudenmodulation, sondern auch durch eine dazu äquivalente Codierungsvorschrift für das Digitalsignal erreicht werden. Die Codierungsvor-

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schrift wird dabei so gewählt, daß in einem Zuge die Umwandlung eines binär codierten Signals mit Bitfolgefrequenz in das entsprechende um die halbe Bitfolgefrequenz versetzte, pseudoternär codierte Signal durchgeführt werden kann. Für die Umwandlung ist im vorliegenden Fall eine Codiervorschrift von W.K.Weber in den 'Proceedings of the Zürich-Seminar 1974' (F7) angegeben. Ein binärer Impuls mit einer bestimmten Bitdauer wird zu einem pseudoternären Wechselimpuls mit positivem und negativem Halbimpuls umgewandelt. Unter Halbimpuls versteht man dabei einen Impuls halber Bitdauer. Die Anfangspolarität des Wechselimpulses ändert sich nur, wenn der Wechselimpuls von seinem vorhergehenden durch eine ungeradzahlige Anzahl von Nullen getrennt ist. Bei geradzahliger Nullenfolge bleibt die Anfangspolarität gleich der Anfangspolarität des vorhergehenden Wechselimpulses. Die Nullen des binären Signals bleiben Nullen im pseudoternären Signal. Das pseudoternäre Signal kann durch Gleichrichtung in ein binäres Signal umgewandelt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Impulsformerstufe mit einem Signaleingang und einem Takteingang vorgesehen ist, daß ein erster Ausgang der Impulsformerstufe mit einer Torschaltung in Verbindung steht, daß ferner ein zweiter Ausgang der Impulsformerstufe mit einem Steuersignaleingang einer Steuersignaleinheit verbunden ist und daß die Steuersignaleinheit über einen Steuersignalausgang die Torschaltung so ansteuert, daß am Signalausgang ein pseudoternärer Wechselimpuls hervorgerufen wird.

Die Schaltungsanordnung zeichnet sich durch ihre Einfachheit und Übersichtlichkeit aus. Der Aufbau läßt sich mit Hilfe der bekannten, marktgängigen Schaltglieder durchführen.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.

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Es zeigt:

Fig.1 ein Blockschaltbild der Schaltunganordnung nach der Erfindung,

Fig.2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltunganordnung und

Fig.3 einen Phasenplan der Anordnung nach Fig.2.

. Die Schaltunganordnung nach Fig.1 enthält eine Impulsformerstufe I, eine Steuersignaleinheit II und eine Torschaltung III. Die Impulsformerstufe I ist einerseits unmittelbar mit ihrem ersten Ausgang A und andererseits mit ihrem zweiten Ausgang mittelbar über die Steuersignaleinheit II mit der Torschaltung III verbunden. Dem Signaleingang S wird ein binäres Signal und dem Takteingang T eine binäre Reckteckimpulsfolge zugeführt. B und C sind Steuersignaleingang und Steuersignalausgang der Steuersignaleinheit Am Signalausgang F der Torschaltung III steht ein Wechselimpuls mit bezüglich der Taktfrequenz höherer Frequenzlage zur Verfügung.

Die Impulsformerstufe I nach Fig.2 enthält eine bistabile Kippstufe 1 und zwei Antivalenzschaltglieder 2, 3. Der Signaleingang S ist mit einem ersten Eingang der Kippstufe 1 und der Takteingang mit einem Takteingang der Kippstufe 1 verbunden. Die beiden ersten Eingänge der beiden Antivalenzschaltglieder 2 und 3 sind ebenfalls mit dem Takteingang T unmittelbar verbunden. Für die beiden zweiten Eingänge der Antivalenzschaltglieder 2 und 3 ist jeweils eine Quelle mit binärer Eins bzw. binärer Null vor- ^: gesehen. Der erste Ausgang A der bistabilen Kippstufe 1 ist unmittelbar mit den ersten Eingängen zweier NAND-Schaltglieder 8, 9 des aus den beiden NAND-Schaltgliedern 8, 9 zwei weiteren Antivalenzschaltgliedern 6, 7und einem Ausgangsübertrager 10 bestehenden Torschaltung III angeschaltet. Dem zweiten Ausgang der bistabilen Kippstufe 1 ist ein NAND- Schaltglied 4, der aus dem NAND-Schaltglied

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einer weiteren Kippstufe 5 bestehenden Steuereinheit II nachgeschaltet. Die beiden Ausgänge der beiden Antivalenzschal tglieder 2 und 3 sind mit den beiden ersten Eingängen der Antivalenzschaltglieder 6 und 7 verbunden. Der zweite Eingang des NAND-Schaltglieds 4 ist mit dem Ausgang des Antivalenzschaltglieds 3 verbunden. Das Ausgangsignal des NAND-Schaltglieds 4 ist direkt dem Takteingang der bistabilen Kippstufe 5 zugeführt. An die beiden zweiten Eingänge der Antivalenzschaltglieder 6 und 7 ist ein erster Ausgang C der bistabilen Kippstufe 5 angeschaltet. Der zweite Ausgang der bistabilen Kippstufe 5 ist auf den ersten Eingang der bistabilen Kippstufe rückgekoppelt. Die beiden Ausgänge der beiden Antivalenzschaltglieder 6 und 7 sind mit den beiden zweiten Eingängen der NAND-Schaltglieder 8 und 9 verbunden. Auf die Anschlußstellen D, E der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 10 sind jeweils der Ausgang der NAND-Schaltglieder 8, 9 angeschaltet. Das frequenzumgesetzte Signal kann am Ausgang P des Ausgangsübertragers 10 abgegriffen werden.

Im Phasenplan nach Fig.3 sind die für das Verständnis der Wirkungsweise einer Anordnung nach Fig.1 bzw. Fig.2 erforderlichen Zeitdiagramme untereinander aufgetragen. Das binäre Digitalsignal am Signaleingang S, das Taktsignal am Takteingang T, das Ausgangssignal A der Impulsformerstufe, das Steuersignal am Steuersignalausgang C, die hieraus sich ergebenden Eingangssignale an den Anschlußstellen D₁ E des Ausgangsübertragers und das Ausgangssignal am Ausgang F des Ausgangsübertragers.

Zum Verständnis der Wirkungsweise sei vorausgesetzt, daß zum Zeitpunkt t nach Fig.3 eine logische "0" am Ausgang F des Ausgangsübertragers 10 anliegt. Dem Takteingang T der Kippstufe 1 wird ein Taktsignal mit der Bitfolgefrequenz zugeführt. Mit der bistabilen Kippstufe 1 wird die notwendige Phasenbeziehung zwischen dem Taktsignal und dem binären Digitalsignal bzw. dem invertierten Digitalsignal hergestellt und die am Eingang S anstehende Information wird mit

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der positiven Flanke des Taktes in die Kippstufe 1 übernommen. Die beiden streng zueinander phasentreuen Halbimpulse mit positiver bzw. negativer Amplitude werden im Übertrager 10 zu einem Wechselimpuls mit abwechselnd positiver oder negativer Polarität zusammengefaßt. Die Aufspaltung in Halbimpulse wird durch die Verwendung der zueinander invertierten Schaltzustände am ersten bzw. zweiten Ausgang der bistabilen Kippstufe 1 und an den beiden Ausgängen des Antivalenzschaltglieds 2, 3 erreicht. Die Ausgangszustände an A und B ändern sich gleichzeitig. Dazu wird den beiden ersten Eingängen der Antivalenzschaltglieder 2 und 3 ebenfalls der Takt zugeführt. Die fest angelegte logische 1 am zweiten Eingang des Antivalenzschaltglieds 2 sorgt für die Invertierung des Taktsignals und wegen der fest angelegten logischen 0 am zweiten Eingang des Antivalenzschaltglieds 3 ist das Taktsignal am Ausgang nicht invertiert.

Die Antivalenzschaltglieder 2 und 3 sind erforderlich, um eine Übereinstimmung der Nulldurchgänge der Taktschwingung und des dazu invertierten Takts zu erreichen. Bei Verwendung eines Inverters würden bereits durch die Gatterlaufzeit bedingt unnötig große Phasenunterschiede zwischen Takt und invertiertem Takt auftreten. Weiterhin sind zur Vermeidung von Phasenunterschieden zwischen Takt und invertiertem Takt die beiden Antilvalenzschaltglieder 2, 3 vorzugsweise auf demselben Substrat einer integrierten Schaltung angeordnet. Takt und invertierter Takt erscheinen also um die gleiche Gatterlaufzeit verzögert jeweils am Ausgang der Antivalenzschal tglieder 3 und 2,

Der pseudoternäre Wechselimpuls am Signalausgang F wird durch zwei Impulsfolgen mit fester Phasenbeziehung zueinander hervorgerufen. Die Forderung, übereinstimmende Zeitpunkte der Nulldurchgänge beider Signale wird ebenfalls durch die Verwendung von Antivalenzschaltgliedern 6, 7, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet, erfüllt.

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Für eine Anzahl von logischen Nullen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einsen am Signaleingang S der Kippstufe 1 erscheint für jede Null in der Impulsfolge des binären Digitalsignals am Ausgang des NAND-Schaltglieds 4 ein Impuls. Diese Impulse werden in der Kippstufe 5 gezählt. Der Schaltzustand am Ausgang C der Kippstufe 5 entspricht nur dann der logischen 1, wenn die Anzahl der vorangehenden Nullen geradzahlig war. Für eine ungeradzahlige Anzahl von Nullen erscheint am Ausgang C der Kippstufe 5 der invertierte Schaltzustand, d.h. eine logische 0. Diese Information bewirkt über die zweiten Eingänge der Antivalenzschaltglieder 6 und 7, daß der an den ersten Eingängen anstehende invertierte bzw. nicht invertierte Takt entweder ohne Invertierung an die Ausgänge weitergegeben wird oder invertiert wird.

Wie ein Vergleich der zugehörigen Diagramme nach Fig.3 erkennen läßt, werden die zueinander invertierten Schaltzustände am Ausgang der Antivalenzschaltglieder 2 und 3 mit dem Ausgangssignal am Steuersignalausgang C verknüpft und mit Hilfe des umzusetzenden binären Digitalsignals am Ausgang A der Impulsformerstufe 1 wird die Information •gerade Anzahl an Nullen¹ bzw. 'ungerade Anzahl an Nullen¹ am Steuersignalausgang C wieder ausgeblendet.

Das Ausgangssignal A der Impulsformerstufe 1 schaltet über 5 die ersten Eingänge der beiden NAND-Schaltglieder 8 und 9 die an den zweiten Eingängen liegenden, ein halbes Bit breiten Impulse phasenrichtig auf die Eingänge D und E des Übertragers 10 durch. Im Ausgangsübertrager 10 werden die jeweils zwei zu einem Bit gehörenden halben Impulse zu einem Wechselsimpuls mit abwechselnd positiver oder negativer Polarität zusammengefaßt. Die Anfangspolarität des Wechselimpulses hängt dabei nur von der Anzahl der vorangehenden Nullen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einsen des frequenzumgesetzten Signals ab.

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Claims

TE KA DE Feiten & Guilleaume Den 15.11.1978

Fernmeldeanlagen GmbH P 78378

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Patentansprüche

Schaltungsanordnung zur Umwandlung von binären Digital-Signalen mit Bitfolgefrequenz in pseudoternäre Wechselimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulsformerstufe (I) mit einem Signaleingang (S) und einem Takteingang (T) vorgesehen ist, daß ein erster Ausgang (A) der Impulsformerstufe mit einer Torschaltung (III) in Verbindung steht, daß ferner ein zweiter Ausgang der Impulsformerstufe mit einem Steuersignaleingang (B) einer Steuersignaleinheit (II) verbunden ist und daß die. Steuersignaleinheit (II) über einen Steuersignalausgang (C) die Torschaltung (III) so ansteuert, daß am Signalausgang (F) ein pseudoternärer Wechselimpuls hervorgerufen wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsformer3tufe (I) eine bistabile Kippstufe und zwei Antivalenz-Schaltglieder enthält, daß hierbei der Signaleingang (S) mit einem ersten Eingang der Kippstufe, der Takteingang (T) mit einem Takteingang der Kippstufe, mit einem ersten Eingang des einen und mit erstem Eingang des anderen Antivalenz-Schaltglieds verbunden ist, daß für einen zweiten Eingang des einen eine Quelle mit binärer Ί¹ und für ^k

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einen zweiten Eingang des anderen Antivalenz-Schaltglieds eine Quelle mit binärer ¹O¹ vorgesehen ist, daß ein erster Ausgang (A) der bistabilen Kippstufe an die ersten Eingänge zweier NAND-Schaltglieder der aus beiden NAND-Schaltgliedern, zwei weiteren Antivalenz-Schal tgliedern und einem Ausgangsübertrager bestehenden Torschaltung (III) angeschaltet ist, daß einem zweiten Ausgang der bistabilen Kippstufe ein NAND-Schaltglied der aus dem NAND-Schaltglied und einer weiteren Kippstufe bestehenden Steuersignaleinheit (II) nachgeschaltet ist, daß der Impulsformerstufe (i) am Ausgang des einen Antivalenz-Schaltglieds ein erster Eingang des ersten Antivalenz-Schaltglieds und am Ausgang des anderen Antivalenz-Schaltglieds sowohl ein erster Eingang des zweiten Antivalenz-Schaltglieds der Torschaltung (III) als auch ein Eingang des NAND-Schaltglieds der Steuersignaleinheit (II) nachgeschaltet ist, daß in der Steuersignaleinheit (II) ein Ausgang des NAND-Schaltglieds mit einem Takteingang der bistabilen Kippstufe verbunden ist, ein erster Eingang (C) sowohl auf einen zweiten Eingang des ersten als auch auf einen zweiten Eingang des zweiten Antivalenz-Schaltglieds der Torschaltung (III) angeschaltet und ein zweiter Ausgang unmittelbar auf einen ersten Eingang der bistabilen Kippstufe rückgekoppelt ist, daß in der Torschaltung (III) ein Ausgang des ersten und ein Ausgang des zweiten Antivalenz-Schaltglieds jeweils mit einem zweiten Eingang des ersten und des zweiten " NAND-Schaltglieds verbunden ist und daß die Ausgänge des ersten und zweiten NAND-Schaltglieds jeweils mit einem Anschluß D bzw. E der Primärwicklung des Ausgangsübertragers verbunden ist.

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