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Digitales Ubertragungssystem.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales Ubertragungssystem,
wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.
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Aus dem Stand der Technik sind digitale Ubertragungs systeme bekannt,
so z.B. ein solches mit Delta-Modulation für den mobilen Fernmeldedienst, wie es
im Telcom-Report 1 (1978), Heft 2, Seite 87-93 beschrieben ist.
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Bei einem solchen Obertragungssystem werden eine Anzahl Gespräche
gleichzeitig übertragen, und zwar indem die auf den einze-lnen Leitungen ankommenden
analogen Gesprächssignale mit einem Multiplexer in zyklischer Reihenfolge abgefragt
werden. Bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Gerät wird die bekannte
Delta-Modulation angewendet und das Gesamtaignal der einzelnen Sprachkanäle als
ein zusammengefaßtes Multiplex-Signal auf der abgehenden Leitung übertragen. An
der Empfangs stelle wird eine dementsprechende Wiederauffächerung dieses Multiplex-Gesamtsignais
in die einzelnen Gesprächskanäle durchgeführt, und zwar mit Hilfe eines entsprechenden
Demultiplexers. Bei diesem bekannten Übertragungssystem ist die Multiplex-Übertragung
von fünfzehn Kanälen und zuzüglich einem Synchronsignal-Kanal vorgesehen. Außer
den bereits erwähnten Gesprächen werden von diesem Ubertragungssystem auch die Wahlsignale
bzw. Datensignale übertragen.
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Bezüglich weiterer Einzelheiten zu einschlägigen Ubertragungssystemen
sei auf die obengenannte Druckschrift verwiesen, die hiermit auch zum Bestandteil
der Offen-
barung der vorliegenden Erfindungsbeschreibung gemacht
ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einschlägiges
Übertragungssystem, das auch für Hochspannungsnetze geeignet ist, anzugeben, in
dem eine besonders einfach realisierbare Synchronisierung der Multiplex-Ubertragung
zwischen den jeweiligen Endstellen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem digitalen Ubertragungssystem nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß mit den Mitteln des Kennzeichens
des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das Grundprinzip der Erfindung beruht nicht allein auf einer vorteilhaften
Kombination an sich in anderem oder höchstens ähnlichem Zusammenhang bekannter Einzelmaßnahmen
und Einzelmerkmalen, sondern ein weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung ist,
angepaßt zu der einem Merkmal der Erfindung gemäß vorgesehenen Zusammenfassung der
Signal- bzw. Datenkanäle mit Hilfe eines Unter-Multiplexers zu einem Signalkanal,
für den Synchronisierkanal ein solches Synchronisierwort vorzusehen, das die auigabengemäße,
ein einfacher. Weise realisierbare Synchronisierung des Unter-Multiplexers erreichen
läßt.
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Bei einem erfindungsgemäßen System sind auf der Sendeseite, d.h. auf
der Seite des Multiplexers des Systems, beispielsweise sechzehn Kanäle vorgesehen,
wobei das Gerät in an sich bekannter Weise so ausgelegt ist, daß zur Ubertragung
in den einzelnen Kanälen diese Kanäle eine solch große Bandbreite haben, daß in
jedem einzelnen
Kanal beispielsweise ein einzelnes Gespräch in
digitalisierter Form ohne weiteres übertragen werden kann.
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Von den beispielsweise sechzehn Kanälen sind vierzehn Kanäle für die
simultane Übertragung einzelner Gespräche vorgesehen und ein weiterer Kanal ist
in an sich bekannter Weise für die Ubertragung eines Synchronisierwortes reserviert.
Der in diesem Falle sechzehnte Kanal ist gemäß einem Merkmal der Erfindung für die
Übertragung eines bereits in Multiplexform umgesetzten Gesamtsignals der Datensignale
reserviert. Dieses Datensignal-Gesamtsignal wird mit Hilfe des Unter-Multiplexers
aus den in diesen Unter-Multiplexer eingehenden sechzehn Datensignal-Eingängen erzeugt.
Diese Datensignal-Eingänge sind z.B. die vierzehn Wahlsignale der vierzehn Gesprächskanäle
und zwei zusätzliche Datensignal-Kanäle.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung ist nun vorgesehen, daß
das Synchronisierwort genau die gleiche Anzahl Bits hat wie Datensignal-Eingänge
am Unter-Multiplexer vorhanden sind. Damit wird erreicht, daß bei jedem Multiplex-Abfragezyklus
sukzessive ein Bit des Synchronisierwortes und ein Bit des Gesamtmultiplex-Signals
des Unter-Multiplexers, d.h. der Datensignale, abgefragt wird. Das bedeutet, daß
bei dem erfindungsgemäßen System während des Multiplexer-Abtastens (bei diesem Beispiel
des mit sechzehn Kanälen ausgerüsteten Systems) beim Ablauf von sechzehn Abfragezyklen
gerade alle sechzehn Bits des Synchronisierwortes und auch gerade alle sechzehn
Datensignal-Kanäle jeweils einmal abgefragt worden sind. Bei der Erfindung ist somit
einem bestimmten Bit des Synchronisierwortes jeweils ein (bestimmter) Datensignal-Eingang
zugeordnet.
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Auf der Empfängerseite, d.h. der Demultiplexerseite, des erfindungsgemäßen
Systems erfolgt die entsprechende
Rückumsetzung des ankommenden
Multiplex-Signals, nämlich die Auffächerung in wieder sechzehn Kanäle, von denen
vierzehn Kanäle für die Gespräche vorgesehen sind, ein Kanal für den Empfang des
Synchronsignals mit den sechzehn Bits reserviert ist und der sechzehnte Kanal für
das tJnter-Multiplexer-Gesamtsignal der Datensignale bereitateht. Dieses Unter-Multiplexer-Signal
wird in dem Unter-Multiplexer dann in die sechzehn bereitstehenden Datensignal-Ausgänge
aufgefächert.
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Soweit die den Gesprächen entsprechenden Eingangssignale Analogsignale
sind, werden sie in dem erfindungsgemäßen System in an sich bekannter-Weise mit
Hilfe von Analog-Digital-Wandlern in Digitalsignale umgewandelt. Auf der Empfängerseite
erfolgt die entsprechende Rückumwandlung in Digital-Analog-Wandlern Für ein erfindungsgemäßes
System ist es völlig unproblematisch, asynchron eingehende Datensignale zu verarbeiten,
wie sie z.B. als Wahlsignale üblicherweise auftreten.
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Bei dem angegebenen Beispiel mit jeweils sechzehn Kanälen bzw. Eingängen
im Multiplexer bzw. Ausgängen im Demultiplexer ist eine Abtastfolge bzw. ein Taktraster
mit der Periodendauer T = 1, d.h. mit 64 kbit/s für 64 000 den einzelnen Kanal vorgesehen,
was zu einer Abtastfolge aller sechzehn Kanäle zusammengenommen mit 1024 kbit/s
führt. Die angegebene Abtastfolge 64 kbit/s für die einzelnen Gesprächskanäle gilt
auch für den sechzehnten Kanal des Unter-Multiplexer-Gesamtsignals.
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Im Unter-STultiplexer ist ein Taktraster mit 4 kHz für jeden einzelnen
Daten- bzw. Wahlsignal-Kanal vorgesehen.
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Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels eines wie erfindungsgemäßen Gerätes hervor.
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Fig.1 zeigt den Sendeteil des Gerätes.
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Fig.2 zeigt den Empfängerteil des Gerätes.
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Fig.1 zeigt mit 1, 2, 3 und 15, 16 sechzehn Eingänge des Multiplexers
21, wobei die elf weiteren Eingänge, die zwischen den Eingängen 3 und 15 liegen,
der Ubersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Mit 1 ist der Kanal für den
Synchronisier-Eingang bezeichnet. 2 bis 15 sind die Gesprächskanäle, denen jeweils
ein Analog-Digital-Wandler 22 vorgeschaltet ist, um entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung digitalisierte Gesprächssignale an den Gesprächs-Eingängen
2 bis 15 des Multiplexers 21 zu haben. Die Eingänge 1', 2', 3' bis 16' (von denen
wiederum die weiteren Eingänge zwischen dem Eingang 13' und dem Eingang 16' der
Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind) sind die Datensignal-Eingänge des
Unter-Multiplexers 23. Uber diese Eingänge werden z.B. die asynchronen Wahlsignale
zugeführt, und zwar am Eingang 2' das Wahlsignal, das zu dem Eingang 2 des Multiplexers
21 gehört, u.s.w. Die die Anzahl vierzehn übersteigenden Datensignal-Eingänge 1'
und 16' sind z.B. Reservesignal-Kanäle, die nicht für Wahlsignale der vierzehn Gesprächskanäle
benötigt werden.
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Im Multiplexer 21-erfolgt die zyklische Abtastung der Eingänge 1 bis
16 mit einem Taktraster von T = 641000 entsprechend 64 kbit/s für den einzelnen
Kanal. Die Abtastrate für alle sechzehn Kanäle beträgt dann 1024 kbit/s; d.h., daß
innerhalb einer 1 s in 1 024 000
zyklischer Folge nacheinander jeweils
ein einzelner der sechzehn Kanäle abgefragt wird.
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Erfindungsgemäß ist für die Synchronisation, d.h. für den Synchronisier-Eingang
1, ein Synchronisierwort mit sechzehn Bits vorgesehen.
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Im Unter-Multiplexer 23 wird jeder einzelne der Kanäle 1' bis 16'
in zyklischer Folge abgetastet, und zwar jeder einzelne Eingang 1' bzw. 2' usw.
für sich-genommen mit einem Taktraster von W s und die zyklische Abtastung von Kanal
zu Kanal 1', 2', 3' bis 16' erfolgt mit einem Taktraster von 64000 s. Dieses Taktraster
ist genau gleich dem Taktraster für den Kanal 16 des Multiplexers 21, über den das
Unter-Multiplex-Gesamtsignal aller sechzehn Datensignal-Eingänge 1' bis 16' zusammengefaßt
in den Multiplexer 21 gegeben wird.
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Bei der Erfindung liegt nun das -Prinzip vor, daß bei jedem einzelnen
Abtastzyklus (abgesehen von der Abtastung der Eingänge 2 bis 15) im Multiplexer
21 jeweils ein Bit des Synchronisierwortes, darauffolgend ein Datensignal-Eingang
(z.B. 1') abgefragt wird; darauffolgend wird das nächste Bit des Synchronisierwortes,
dann der nächste Datensignal-Eingang (z.B. 2'), dann das wiederum nächstfolgende
Bit des Synchronisierwortes und nachfolgend erst dann der nächste Datensignal-Eingang
(z.B. 3') abgefragt. Die Abfragung der Bits des Synchronisierwortes und der Taktsignal-Eingänge
1' bis 16' erfolgt somit in alternierender Folge, wobei bei einer jeden Folge außerdem
natUrlich die vierzehn Gesprächseingänge 2 bis 15 abgefragt werden. Das Gesamtmultiplex-Signal
dieses Eingangs-Endgerätes der Fig. 1 wird auf die Ubertragungsleitung 24 gegeben,
die z.B. hinter einem Wandler 25 für die Umwandlung eines elektrischen Signals in
ein
lichtoptisches Signal in einen Lichtwellenleiter 27 übergeht.
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Die Verwendung eines Lichtwellenleiters 27 ermöglicht die Ubertragung
in Hochspannungsnetzen, da hier - wie an sich bekannt - eine entsprechende galvanische
Entkopplung vorliegt.
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In dem Analog-Digital-Umwandler ist eine Umsetzung mittels Delta-Modulation
mit einer Bitrate von 64 kbit/s vorgesehen. Die elektro-optische Umformung des Multiplex-Signals
erfolgt mittels eines Siemens-Lichtwellenleitersystems A5/D10 und als Lichtsender
ist eine Burrus-LED-Diode vorgesehen, mit einer Lichtwellenlänge von 840 nm. Für
die Ubertragung auf den Leitungen 24 bzw. 27 bzw. 127 ist ein 20 MHz-Hilfsträger
vorgesehen und das zu übertragende Multiplex-Signal ist frequenzmoduliert. Der modulierte
Träger steuert dabei die Lichtintensität der LED-Sendediode.
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Das in Fig.2 dargestellte Empfangssystem ist im sendeseitigen Geräteteil
nach Fig.1 analog aufgebaut. Die dargestellten Einzelheiten der Fig.2 haben entsprechend
ihrer Analogie zu den Einzelheiten der Fig.1 Bezugszeichen, die-vergleichsweise
zur Fig.1 dreistellig sind, und zwar mit einer Ziffer 1 in der ersten Stelle.
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Der lichtoptische Empfänger 125 ist eine Avalanche-Fotodiode, und
es ist eine FM-Demodulation vorgesehen.
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Über die Leitung 124 wird das eingehende nunmehr elektrische Signal
dem Demultiplexer 121 zugeführt, der die entsprechende Auffächerung in sechzehn
Kanäle bzw.
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Ausgänge 101 bis 116 durchführt. Der Kanal 101 ist der Synchronsignal-Empfangskanal,
die Kanäle 102 bis 115 sind die Gesprächsausgänge und die Ausgänge 101?
bis
116' sind die Datensignal-Ausgänge des Unter-Multiplexers 123, der am Ausgang 116
des Demultiplexers 121 angeschlossen ist.
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Im Ausgangs-Endgerät der Fig.2 wird entsprechend dem Geräteteil nach
Fig.1 jeweils in alternativer Reihenfolge ein Bit der sechzehn Bits des Synchronisierwortes
und das Datensignal jeweils eines Ausgangs 101' bis 116' ausgegeben. Wie im Eingangsteil
nach Fig.1 erfolgt im Geräteteil nach Fig.2 im Verlauf von sechzehn aufeinanderfolgenden
Zyklen die Ausgabe aller sechzehn Bits des Synchronisierwortes und die Ausgabe der
Datensignale der aufeinanderfolgenden sechzehn Ausgänge 101' bis 116' des Unter-Demultiplexers
123.
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Während dieser zyklischen Ausgaben der einzelnen Bits des Synchronisierwortes
und der Datensignale der sechzehn Datensignal-Ausgänge erfolgt die Ausgabe der vierzehn
Gesprächsausgänge 102 bis 115, und zwar während der sechzehn Zyklen werden sechzehn
Bits eines jeden dieser Ausgänge 102 bis 115 ausgegeben. Die Bitrate in diesen Ausgängen
102 bis 115 beträgt also wieder .64 kbit/s.
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Die Frequenzsteuerung bzw. Steuerung der Bitrate der beiden Geräteteile
nach Fig.1 und Fig.2 erfolgt mit Hilfe eines in diesen Figuren nicht dargestellten
Mutterquarzes, was prinzipiell dem Stand der Technik entspricht.
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Wie bereits oben mehrfach erwähnt, haben die Kanäle 2 bis 15 Bitraten
von 64 kbit/s, während die Kanäle 1' bis 16t eine Bitrate von 4 kbit/s haben. Diese
Zahlenangaben sind Beispiele, wobei jedoch das Verhältnis der Bitrate der Kanäle
2 bis 15 zu der Bitrate (4 kbit/s)
der Kanäle 1' bis 16' gleich
der Anzahl der Eingänge des Multiplexers 21, nämlich die Zahl 16 ist.
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Im Sinne der Erfindung wird für die (Sprach-)Eanäle 2 bis 15 bzw.
102 bis 115 von solchen mit breitbandiger Ubertragugsmöglichkeit und entsprechend
im Sinne der Erfindung für die (Daten- bzw. Wahlsignal-)Eanäle 1' bis 15' bzw. 101'
bis 116' von solchen mit schmalbandiger Ubertragungsmöglichkeit gesprochen. Es sei
darauf hingewiesen, daß in einem Kanal mit breitbandiger Übertragungsmöglichkeit
nicht zwingend ein entsprechend breitbandiges Signal übertragen werden muß, Jedoch
übertragen werden kann.
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Die in Fig.1 und 2 als Beispiele für die vorliegende Erfindung beschriebenen
Geräteteile werden in der sogenannten "low power"-Schottky-SchaltungstechniR der
Halbleitertechnologie realisiert. Die Betriebsüberwachung erfolgt andauernd über
die durch den eigenen Multiplexkanal gegebene Verbindung. Sperrung der Kanäle erfolgt
bei Unterbrechung der Verbindung.
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Bei der Erfindung ist es nicht erforderlich, eine besondere Synchronisation
des Unter-Multiplexers 23 (123) vorzusehen, weil die erfindungsgemäße Übereinstimmung
von Bit-Anzahl des Synchronisierwortes und Anzahl der Eingänge (Ausgänge) des Unter-(De-)Multiplexers
23 (123) vorliegt. Es ist einem jeden Bit des Synchronisierwortes je ein bestimmter
Eingang 1' bis 16' bzw. Ausgang 101' bis 116' des Unter-Multiplexers 23 bzw. Unter-Demultiplexers
123 zugeordnet.
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5 Patentansprüche 2 Figuren
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