DE2018315A1

DE2018315A1 - System zur Synchronisation digi taler Ubertragungseinnchtungen

Info

Publication number: DE2018315A1
Application number: DE19702018315
Authority: DE
Inventors: Roger Franklin Arlington Heights 111 Salava (VStA) M
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1970-04-16
Publication date: 1971-03-25
Also published as: IL34234A; IL34234A0; US3586776A; DE2018315B2; GB1253944A; DE2018315C3; ZA702187B

Description

PATENTANWALT DlPL-ING. LEO FLEUCHAUS 2018315

8M0MCHEN7,

M.I*lor_ttriB. 42 * " MtIn Ztlchtn:

M98P-357

Motorola, Inc.

9401 Vest Grand Avenue

Franklin Park, Illinois

V.St.A.

System zur Synchronisation digitaler Übertragungseinrichtungen

Die Erfindung betrifft ein System zur Synchronisation digi- . taler Übertragungeeinrichtungen, wobei ein sendeseitig erzeugtes und empfangsseitig empfangenes erstes digitales Synchronisatlonesignal Verwendung findet·

? Ein wesentliches Problem bei der Synchronisation digitaler .; Obertragungseinrichtungen 1st die Feststellung des Beginne » eines 3rachronlaationssignals bei der Anwesenheit von OerauecH Der sogenannte Barker-Synchronisationskode und ähnlich aufge-^ baute Synchronisationskode müssen für die praktische Anwen*- * dung Terhaltniemäßig kurz sein und selbst dann benötigen dim kurzen Synchronisationekode stabile Integratoren und Schwell* vertdetektoren_t die die Kosten bei der Verwendung dieser Synchronisatibiistechnik erheblich erhöhen. Diese Systeme sinl

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auch in ihrer Wirkungsweise nicht völlig zufriedenstellend, da bei digitalen Systenen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit 10 bis 20 oder mehr Bits eines Synchronisationskodes durch Schwund oder Rau3chimpulse im viesentlichen ausgelöscht werden können. Dies*ist insbesondere bei fahrbaren Übertragungseinrichtungen der Fall, die in Umgebungen mit hohem Geräuschpegel arbeiten oder Bereiche mit besonders hohen Schwund durchfahren.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein System zur Synchronisation digitaler Übertragungseinrichtungen au schaffen, das diese Schwierigkeiten überwindet und insbesondere beim Einsatz in fehrbaren übertragungseinrichtungen eine sichere ^Synchronisation auch beim fehlendem Empfang der sendeseitig abgestrahlten Synchronisationssignale gewährleistet. Dieses Synchronisationssystem soll automatisch ar» beiten und auch bei einem verhältnismäßig hohen. Geräuschpe- ; gel sowie beim Auftreten von Schwund eine einwandfreie Syn- φ;, chronisation gewährleisten* ,··- .·£

Diese Aufgabe wird für ein System zur Synchronisation digitaler ÜbertragungBeinrichtungen erfindungsgemäß dadurch gelögji, au2 die empfangsseitige Synchronisationseinrichtung einen | Kode-Generator sur Erzeugung eines »weiten digitalen Synchron nisationsaignals aufweist, das mit dem ersten digitalen Synchronisationssignal identisch ist, daß mit dem Kode-Generator eine Vergleichsstufe gekoppelt ist, die das erste und zweite Synchronisationssignal empfängt und einerseits ej.n erstes mit» dem zweiten Synchronisationssignal übereinstimmendes Aus gengasignal und andererseits ein sveltes Auegangesignal liefert, :; welches Tom zweiten Synchronisationssignal verschieden ist,. · daß eine Integrationsstufe das erste Auegangssignal aufaddieflt und das zweite Ausgangesignal subtrahiert, um dadurch ein ■". Steuersignal zu erzeugen, und daß ein Fegeldetektor mit der ' Integrationsstufe gekoppelt ist, der auf das Steuersignal anspricht und einSyncbronisationssteuersignal erzeugt, wenn dai Steuersignal großer als ein bestimmter Amplitudenwert let·

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Weitere Merkrcale und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von üriteransprüchen.

In besonders vorteilhafter Weise findet die Erfindung bei einem System zur Synchronisation digitaler Übertragungseinrichtungen Verwendung, bei welchem ein Synchronisationeeig- . hai aus einem Pseudo-Zufallskode sendeseitlg erzeugt und au einer empfangeseitigen Synchronisationseinrichtung übertragen wird. Diese empfangsseitige Synchronisationseinrichtung um- ^ faßt ein Schieberegister, das mit einer Rückkopplung zur Er-I zeugung eines identischen Pseudo-Zufallskode als Synchroni- ₍ sationsGignal (pseudo-random synchronisation code) versehen ** ist. Das übertragene Synchronisationssignal wir-d über eine | Schalteinrichtung an den Eingang des Schieberegisters über- } tragen und durch die einzelnen Stufen des SchieberegistorB^ \ weiterg83chaltet. Das Ausgangasignal der Sc;u.ieberGgistfcrrüek4 kopplung wird mit dem eingangsseitigen Kode verglichen und | führt, wenn beide Kodes identisch sind, zu einem Ausgangssig4 nal, das an eine Integrationsstufe angelegt und ,zu der in dei?. Integrationsßtufe bereite gespeicherten Größe addiert wird. | ' Wenn die beiden miteinander verglichenen Kodes unterschiedlich sind, findet keine Addition au der in der Integrations- \ stufe gespeicherten Größe st^t*, vielmehr wird die gespeichert te Größe verkleinert. Sobald die gespeicherte Große in der \ Integrationsstufe einen bestimmten Pegelwert erreicht, spricht ein Pegeldetektor auf das Ausgangssignal an. Damit wird die * Schalteinrichtung betätigt, so daß das empfangene Synchroni- *. ι. sationssignal vom Schieberegister ferngehalten und das ßchiebjaregister lediglich mit dem eelbsterzeugten Synchronisationesignal geapeiet wird. Solange somit das empfangene Synchroni^ aationssignal korrekt lot, wird die in der Integrationeatufe

gespeicherte Größe aufgebaut, so daß die empfängereeitig daβ eigene Synchronisationssignal erzeugende Schaltung arbeitet, ohne von falschen Kodeaignalen beeinträchtigt zu werden. Sobald dae ankommende Synchronisedons3ignal ausfällt bzw.

- 3 - Fehler ,

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Fehler aufgrund von Geräusch enthalt, baut sich die in der Integrationsstufe gespeicherte Größe ab. Wenn Jedoch zuvor eine einwandfreie Synchronisation vorhanden war, verringert sich die in der Integrationsstufe gespeicherte Große zunächst nicht soweit, daß der Pegeldetektor anspricht, wodurch die Synchronisation weiter aufrecht erhalten wird. Am Ende des Synchronisationskode befindet sich in Jeder Stufe des Schieberegisters eine bestimmte Bit-Information, Wenn das Ausgangssignal des Pegeldetektors das Vorhandensein einer Synchronisation angibt, wobei eine bestimmte Information in Jeder Stufe des Schieberegisters gespeichert ist, wird ein Synchronisationssteuersignal erzeugt, das an die nachfolgende übertragungseinrichtung angelegt wird, welche auf die übertragenen digitalen Nachrichtensignale ansprechen soll.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Fig.1 eine Blockschaltung zur Erzeugung eines digitalen Synchronisationssignales wie sie sendeseltig in Übertragungseinrichtungen Verwendung findet;

Fig.2 ein BJ ockdiagramm eines Systems zur empfangsseitl-' gen Synchronisation digitaler Ubertragungseinrichtungen.

Die in Fig.i dargestellte sendeseitige Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Synchronisationaaignals uafaßt ein aus eiotr Vielzahl von Stufen aufgebautes Schieberegister IO4 das von einem Taktgenerator 11 in der Weise angesteuert wird} daß bei jeden Taktsignal das Bit einer Stufe in die nächst- ·* folgende Stufe verschoben wird. Mit einer Mehrzahl dieser Stufen dee Schieberegisters ist eine Addierstufe 12 ver-

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bunden, welche diein. diesen Stufen gespeicherte Information verbindet und ein Signal erzeugt, das zur ersten Stufe des Schieberegisters 10 zurückgeführt wird· Diese allgemein bekannte Technik dient der Erzeugung eines Pseudo-'Zufallkodes,, der als Synchronisationssignal verwendet werden.kann. Da in dem vorliegenden Beispiel jede Stufe des Schieberegisters eine Bit-Information enthalten kann, stellt dieses sich ergebende Signal eine binäre Zahl dar. Die Länge des Kodes wird von der Anzahl der Stufen des Schieberegisters, der Startziffer des Schieberegisters und der Rückkopplung bestimmt. Das Ausgangssignal der Addierstufe 12 stellt den Synchronisationskode dar, der in bekannter Weise zur Empfangsseite übertragen wird.

In Fig. 2 ist die Synchronisationseinrichtung auf der Empfangsseite einer digitalen übertragungseinrichtung dargestellt. Das von dem Sender empfangene Synchronisationssignal wird einem Exklusiv-Oder-Gatter 25,einen Und-Gatter 17 und eine« Taktgenerator 20 zugeführt. Der Taktgenerator 20 erzeugt synchron zum empfangenen digitalen Signal ein fäkts5.gnal, das an das Schieberegister 19 zur Portschaltung desselben angelegt wird. Der Taktgenerator 20 enthält eine Schaltung zur Erzeugung eines eigenen Taktsignals, so daß das Fehlen des Synchronisationssignals während einer kurzen Zeitdauer keinen Einfluß auf die Erzeugung eines exakten Taktsignals hat. .

Dae Synchronisätionssignal wird ebenfälle über dad Und-Gatter 17 und ein Oder-Gatter 18 an den Eingang des Schieberegisters 19 angelegt· Das Taktsignal voa Taktgenerator 2Ö schaltet dieees empfangene Synchronisationssignal schrittweise durch dasSchieberegister19, von dem eine Vielzahl von Stufenmit einer Addieratufe verbunden ist, die ein zu einem Und-Gatter 24 zurückgekoppeltes eigenes Synchronisationssignal erzeugt. ,

* - 5 - Dieae

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Diese Rückkopplungsanordnung ist in derselben Weise wie die Rückkopplungsanordnung in der sendeseitigen Synchronisationseinrichtung aufgebaut, so daß, wenn keine fehlerhafte Synchi'onisationssignale empfangen werden, der Kode dee digitalen Synchronisationssignale von der Addierstufe 22 identisch gleich dem Kodesignal ist, das vom Schieberegister 10 und der Addierstufe 12 "iffczeugt wird.

Beim Beginn des Anliegens des Synchronisationssignals an die Und-Gatter 17 und 24 wirkt dieses derart, daß das Und-Gatter 24 gesperrt und das Und-Gatter 17 durchgeschaltet ist, und damit das zum Schieberegister 19 zunächst übertragene Signal das empfangene digitale Synchronisationssignal ist· Solange kein fehlerhaftes Synchronisationssignal empfangen wird, ist das von der Addierstufe 22 ausgangsseitig gelieferte Signal identisch gleich dem ankörnenden Synchronisationssignal. Dieses Ausgangssignal der Addierstufe 22 wird auch an das Exklueiv-Oder-Gatter 25 angelegt, das einerseits ein erstes Ausgangssignal liefert, wenn beide eingangsseitig angelegten Signale identisch sind und andererseits ein zweites Ausgangssignal liefert, wenn die beiden eingang»» seltig angelegten Signale unterschiedlich sind. Dieses erste Ausgangssignal wird an eine Integrationsstufe 27 übertragen und xu der in der Integrationsstufe 27 gespeicherten Größe addiert. Nach den Empfang einer bestimmten Anzahl korrekter digitaler Synchronisationssignale erreicht die in der Integrationsstufe 27 gespeicherte Größe einen bestimmten Wert, der von dem nachgeschalteten Pegeldetektor 28 sur Erzeugung eines Steuersignals festgestellt wird. Dieses Steuersignal wird einer Verzogerungsstufe y\_y dem Und-Gatter 24- und ein·« Inverter 29 zugeführt· Dieses Steuersignal «acht das Und-, Gatter 24 leitend und nach der Umwandlung im Inverter 29 . das Und-Gatter 17 nichtleitend. Zu diese« Augenblick wird ' der Pseudo·* Zufallskode von der Addier stufe 22 an den Eingang der Schieberegisters 19 gekoppelt. So wirken das Schiebe-

- 6 - register

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register 19 und die Addierstufe 22 zusammen, um das Synchro-* nisationssignal mit dem korrekten Kode zu erzeugen, so daß alle fehlerhaften Kodeelemente, die in dem empfangenen Synchroninationssignal enthalten sein können, nicht am Schieberegister 19 wirksam lerden.

Wenn das Und-Gatter 24 leitend und des Und-Gatter 17 nichtleitend ist, wird das Ausgangssignal der Addierstufe 22 immer noch in dem Exklusiv-Oder-Gatter 25 mit dem empfangenen Signal verglichen, das ein erstes bzw. zweites Ausgangssignal liefert, je nachdem ob durch Addition oder Subtraktion In der Integrationsstufe 27 die gespeicherte Große vergrößert bzw. verkleinert wird. Die Integrationsstufe 27 kann z.B. aus einem RC-Netzwerk bestehen, das aufgeladen wird,, wenn ein Signal bestimmter Amplitude anliegt und sich entlädt, wenn ein Signal einer davon verschiedenen Amplitude wirksam 1<?Λ.. Das ftusgangssignal des Exklusiv-Oder-Gatte> j 25 hat zvs^i unterschiedliche Amplituden, je nachdem ob die angelegten Synchronisationssignale einander gleich oder voneinander verschieden sind. Wenn somit eine Synchronisation über eine verhältnismäßig große Anzahl von Kodesignalen gegeben ist und zu einem bestimmten Zeitpunkt di^ empfangenen Kodesig- ■ nale fehlerhaft werden, wird die in der Integrationsstufe ; 'A 27 gespeicherte -große yerriT>*"^rt, jedoch kann die Verringe- _:'\ rung der Große auereichend gering sein, so daß die Große ■".; nicht unter den Pegel abiällt, der vom Pegeldetektor 28 feet*;"i gestellt wird. Damit wird die empiangeseitige Synchronise- ' ;'^! tionaeinrichtung in die,Lage versetzt weiter Synchronisations^ signale zu erzeugen, wodurch die Enpfangeaelte synchronieiert, bleibt, obwohl die empfangenen Synchronisationasignale für ^· elne gegebene Zeitdauer ausgefallen sind.

Wenn die fehlerhaften Synchronisatlonsslgnale einen solchen Wert annehmen, daß die Synchronisation ausfällt, wird auch das Ausgangssignal des"l3t³ld6tektors 28 kleiner, wodurch

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dos Und-Gatter 24 nichtleitend und das Und-Gatter 1? leitend wird. Damit wird das ankommende Öynchrcnisationesignal wieder an das Schieberegister 19 angekoppelt und die empfangenen SynchronißationEsignale direkt an das Schieberegister sum Aufbau der Synchronisation, angelegt· Bei einem speziellen Anwendungsfall , bei welchem das zuvor beschriebene System zur Synchronisation von fahrbaren Teledruckern mit einer nentralen Sendestation benutzt wurde, lies sich eine zuverlässige Synchronisation mit einem Schieberegister aus sieben Stufen bei der Erzeugung eines 127 Bit-Synchronisatlonskodes erzielen. Ea ergab sich, daß während dieser Synchronisationsperiode das System dreimal dan Aufbau einer Synchronisation versuchen kann, und die Synchronisation sogar aufrechterhalten kann,, wenn zwanzig oder mehr Bits des Synchronisationakodes itrasgelöscht sind. · . . - *

Das Ausgangseignel des Pegeldetektors 28 wird auch an ein

Und-Gatter 33 und die Verzögerungsstufe 31 angelegt* Am Und- ," Gatter 33 liegt ferner auch die Ausgangsseite der VerzÖgerungpstufe 31· Die Verzögerung dient dem Zweck eine Synchroni- ' sation unmittelbar nach dem Virksamwerden des Pegeldetektors ^ 23 zu verhindern, so daß vor dem Erreichen der Synchronise- '\ tion eine bestimmte Größe in der Integrationeetufe 27 aufge- * baut werden muß« \

Jede der einzelnen Stufen des Schieberegisters 19 let mit ..-■% dem Und-Gatter^ j verbunden, so daß sobald ein bestimmte· ./.-£ Kodemuster im Schieberegister 19 vorhanden 1st, da· Und- ''■■■'.* Gatter 33 wirksam^ wird und ein Ausgangesignal liefert, da· den Beginn der Synchronisation anzeigt. So kann s.B. bei dam ·.' fahrbaren Teledrucker der Beginn dea Synchronlsationaeignals·*: zum Einschalten verschiedener Schaltkreise benutzt werden, '* mit denen die Adresse und die Datansignale sum Ausdrucken empfangen werden.

- 8 r Vorauastehand

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Vorausgehend wurde ein System zur Synchronisation digitaler übertragungseinrichtungen beschrieben, bei welche» ein Schieberegister in der empfangsseitigen Synchronisationseinrichtung eine Rückkopplung benutzt, um einen digitalen Kode zu erzeugen und diesen digitalen Kode-mit dem empfange· nen Kode signal zum Aufbaj einer Synchronisation zu vergleichen. Dem Schieberegister wird anfänglich das ankommende Synchronisationssignal zugeführt. Wenn das empfangene und das in der Synchronisationseinrichtung erzeugte eigene Kodesignal miteinander übereinstimmen, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das in einer Integrationsstufe aufaddiert wird, Venn die beiden Kodesignale nicht miteinander übereinstimmen, wird das erzeugte Ausgangssignal von der in der Integrations·· stufe gespeicherten Große subtrahiert. Sobald das in der Intfegrationsstufe gespeicherte Signal einen bestimmten Wert er- ' reicht, erfolgt eine umschaltung, wodurch das Ausgangssignal' des Schieberegisters zum Eingang zurückgekoppelt wird und so*· alt ein eigenes Synchronisationssignal erzeugt wird. Durch ^ diese Erzeugung des eigenen Synchronisationssignals werden « Fehler im ankommenden Synchronisationssignal nicht zum Schieberegister durchgekoppelt.

- 9 - Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

mJ System zur Synchronisation digitaler Obertragungseln-P richtungen, wobei ein sendeaeitig erzeugtes und empfangeseltig empfangenes erstes digitales Synchronisationssignal Verwendung findet, dadurch gekennzeichnet, daß die eaipfangeseitlge Synchronisationseinrichtung einen Kode-Generator zur Erzeugung eines zweiten digitalen Synchronisationssignals aufweist, das alt dem ersten digitalen Synchronisationssignal identisch ist, daß mit den Kode-Generator eine Vergleichsstufe gekoppelt ist, die das erst· und zweite Synchronisationssignal empfingt und einerseits ein erstes Bit des zweiten Synohronisationasignap. übereinstimmendes Auagangssignal und andererseits ein «weites Ausganges!gnal liefert, welches * tob zweiten Synchronisationssignal verschieden ist, daß eine Integrationsstufe das erste Auegangssignal auf- _ addiert und das zweite Ausgangssignal subtrahiert, ma dadurch ein Steuersignal zu erzeugen, und daß «in Fegeldetektor mit der Integrationsstufe gekoppelt ist, der auf das Steuersignal anspricht und ein Synchronisationssteuersignal erzeugt, wenn das Steuersignal größer als ein bestimmter Amplitudenwert ist.

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Synchronisationsslgnal über eine Eingangestufe an den Kode-Generator anlegbar ist und diesen steuert, und daß die Eingangs ε txife gleichzeitig auf das Synchronisationssteuersignal anspricht, um den Kode-Generator vom ersten Synchronisationssignal zu entkoppeln.
3- System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kode-Generator ein Schieberegister mit einer Vielzahl von Stufen sowie eine Addierstufe umfaßt, die an zumindest zwei Stufen des Schieberegisters angekoppelt ist und auf im Schieberegister gespeicherte Daten anspricht, um das zweite ßynchronisationssignal zu erzeugen, und daß der Ausgang der Addierstufe mit der Vergleichsstufe gekoppelt ist, um das zweite Synchronisationssignal an diese anzulegen.
4. System nac"h. den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich*^ net, daß |ti% dem; Pegeldetektor Schalteinrichtungen vei-»-.;; bunden eind, die das erste Synchronisationssignal normalerweise, mit der Eingangsseite des Schieberegisters .'/<

verbinden und die auf das Synchronisationasteuersigna^ '■ ansprechend das zweite Synchronisationssignal an den -~'& Eingang des Schieberegisters anlegen und das erste Syn-Y chronisationseignal von diesem fernhalten. ■■ _{

5« System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, j dadurch gekennzeichnet, daß mit des Pegeldetektor ein _.*.' Uod-Oatt»r verbunden ist das ferner mit allen Stufen ' dee Schieberegisters in Verbindung steht und auf b^e- ■:■ stimmte im Schieberegister gespeicherte Daten anspricht, um zusammen mit diesen und dem Synchronieationssteuersignal ein Startsignal zu erzeugen.

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L e e r s e ί t e