NO831075L - Synkroniseringsinnretning for en digital-demultipleks-innretning - Google Patents

Description

Synkroniseringsinnretning

for en digital-demultipleksinnretning

Oppfinnelsen angår en synkroniseringsinnretning for en digital-demultipleksinnretning, omfattende

en mottagningskobling som inneholder en demultiplekser, en kobling som er innrettet til å identifisere et rammemarkeringsord inneholdt i det mottatte multiplekssignal,

og en synkroniseringsinnretning som utgangssignalet fra identifikasjonskoblingen tilføres, og som tjener til å overvåke synkronismen og.til å styre demultiplekseren og en taktgenerator.

Ved digitalsignal-demultipleksere blir på sendesiden flere ankommende signaler - også betegnet tributaries eller kanaler - sammenføyet bitvis til et multiplekssignal. På mottagningssiden må den ankommende datastrøm, dvs. multiplekssignalet, fordeles på flere kanaler ved bitvis oppdeling i en demultiplekser. Ved høyere overføringshastigheter er det vanlig å foreta en sammenfatning resp. oppdeling på fire og fire kanaler. For å gjøre det mulig på mottagningssiden å foreta en riktig tilordning av bitene til de f.eks. fire kanaler, blir der på sendesiden føyet inn et rammemarkeringsord i multiplekssignalet ved begynnelsen av hver pulsramme.

På mottagningssiden blir dette rammemarkeringsord anvendt til synkronisering av demultiplekseren. Da første bit etter rammemarkeringsordet er tilordnet første kanal, annet bit annen kanal osv., er det nå mulig å fordele det ankommende multiplekssignal korrekt pa kanalene. Videre er det nød-vendig at der foreligger synkronisme mellom mottagningssidens taktgenerator og det mottatte multiplekssignal. Således lar det seg gjøre å.fastslå rammemarkeringsordet såvel som spesielle bits som benyttes for særformål, i den i og for seg anonyme datastrøm.

I ikke-synkron tilstand blir der ved hittil kjente synkroniseringsinnretninger første gang et rammemarkeringsord konstateres, påvirket en taktgenerator som nå markerer de tidspunkter da de ytterligere rammemarkeringsord kan ventes. Denne taktgenerator frembringer alle arbeidstakter som be-høves til oppdeling og tolkning av det mottatte multiplekssignal. En slik demultipleksinnretning er beskrevet i DE-AS 28 56 565. Her blir det mottatte multiplekssignal fordelt på flere skiftregistre som arbeider med en lavere taktfrekvens enn mottagningsskiftregisteret. Herved blir det oppnådd at størstedelen av koblingen klarer seg med en lavere arbeids-hastighet. I DE-OS 30 38 316 er der beskrevet en ytterligere synkroniseringsinnretning hvor det mottatte multiplekssignal likeledes blir fordelt på flere skiftregistre som arbeider med lavere frekvens enn mottagningsskiftregisteret. Rammemarkeringsordet blir fire ganger - svarende til de fire mulige fasestillinger - utsortert av OG-porter tilkoblet utgangene fra de paralleltarbeidende skiftregistre. Etter at riktig fasestyring er fastslått, blir det allerede oppdelte multiplekssignal via multipleksere gjennomkoblet til de enkelte kanaler.

Disse anordninger har generelt den følgende ulempe: Blir overføringen av et multiplekssignal forstyrret av støy-skurer (bursts), kan flere enn tre rammemarkeringsord bli forfalsket. Der blir da.innledet en søkeprosess hvor taktgeneratoren i tilfellet av et forespeilet rammemarkeringsord feilaktig blir aktivert på den beskrevne måte. Frem til avsluttet synkroniseringsprosess foregår der derfor en feilaktig tilordning av taktgeneratoren til det mottatte multiplekssignal. De mottatte bits blir ikke satt korrekt sammen til dataord, de på sendesiden innføyde tilleggsbits, f.eks. fyll-r og fyllmarkeringsbits blir ikke korrekt identifisert, og samtlige bits kan dessuten bli feilaktig fordelt på kanalene.

Først etter at forstyrrelsen av multiplekssignalet er opphørt, blir den synkrone tilstand gjenopprettet ved hjelp av synkroniseringsinnretningen og en uforstyrret mottagning muliggjort.

Oppfinnelsens oppgave er å gi anvisning på en synkroniseringsinnretning som i tilfellet av. forstyrrelser av det mottatte multiplekssignal opprettholder demultipleksinn- retningens synkronisme og gjør det mulig å unngå unødige synkroniseringsprosesser.

Denne oppgave blir løst ved at der til synkroniseringsinnretningen er koblet en ekstra pulsrammeteller som blir synkronisert av hvert mottatt rammemarkeringsord, og at synkroniseringsinnretningen er utformet slik at taktgeneratoren og demultiplekseren først etter mottagning av flere suksessive rammemarkeringsord blir synkronisert.

Ved forstyrrelser av det mottatte multiplekssignal eller ved tap av synkronismen av demultipleksinnretningen blir der via den ekstra pulsrammeteller forsøksvis gjennom-ført en synkroniseringsprosess. Denne blir godtatt som vellykket bare hvis rammemarkeringsordet flere ganger etter hverandre blir. mottatt på det ventede tidspunkt. I- så fall blir demultiplekseren og taktgeneratoren tilsvarende synkronisert. Blir der derimot ikke mottatt flere suksessive rammemarkeringsord, så skjer der heller ingen unødig synkroniseringsprosess. Inntil en ny synkronstilling blir fastslått, forblir demultiplekserens og taktgeneratorens virkemåte uforandret.

Det er hensiktsmessig at synkroniseringsenheten inneholder en telleinnretning som etter at rammemarkeringsord flere ganger etter hverandre ikke er.konstatert på de ventede tidspunkter, signaliserer tilstanden "synkrontap",, og som etter flere gangers suksessiv mottagning av.rammemarkeringsordene på de ventede tidspunkter avgir en synkroniseringspuls til taktgeneratoren og signaliserer tilstanden "synkronisme".

Det er mulig å nøye seg med en eneste telleinnretning. Ved synkronisme kontrollerer telleinnretningen om der på de ventede tidspunkter i flere på hinannen følgende pulsrammer ikke opptrer rammemarkeringsord eller slike bare blir mottatt i forkrøblet form. Foreligger ingen synkronisme, blir de riktig konstaterte rammemarkeringsord vurdert.

Det er gunstig som telleinnretning å benytte et skiftregister, at der til kipptrinnutganger fra skiftregisteret er koblet innganger til en første portkobling, hvis utgang er forbundet med en første inngang til et synkront kipptrinn og signaliserer flere mottatte rammemarkeringsord, at kipptrinnutgangene er forbundet med inngangene til en annen portkobling hvis utgang signaliserer flere ikke-konstaterte rammemarkeringsord og er forbundet med en annen inngang til synkronkipptrinnet, at der til skiftregisterets taktinngang er koblet en omkoblingsinnretning som styres av synkronkipptrinnet, og som til enhver tid gjennomkobler en synkronpulsutgang fra den ekstra pulsrammeteller eller en synkronpulsutgang fra taktgeneratoren, og at skiftregisterets datainngang er forbundet med utgangen fra identifikasjonskoblingen.

Denne koblingsanordning gjør bruk av et. skiftregister som telleinnretning. Synkronkipptrinnet angir om der hersker synkronisme eller synkrontap. I samsvar med dette blir der av taktgeneratoren eller av den ekstra pulsrammeteller på det ventede tidspunkt for.mottagning av et rammemarkeringsord,

avgitt synkronpulser som styrer skiftregisteret.

Det er hensiktsmessig at synkroniseringsenheten inneholder en første telleinnretning som styres av taktgeneratoren og etter flere ganger suksessiv uteblivelse av rammemarkeringsord angir synkrontap som driftstilstand, at der finnes en annen telleinnretning som styres av den ekstra pulsrammeteller og etter flere gangers suksessiv mottatning av rammemarkeringsord angir synkrondriftstilstand og: avgir en synkroniseringspuls til.taktgeneratoren.

Anvendelsen av en annen telleinnretnning forkorter synkroniseringstiden i tilfellet av synkrontap. Det blir ikke nødvendig først å vente til driftstilstanden synkrontap er konstatert, men synkroniseringsprosessen kan sette inn straks takket være den ekstra pulsrammeteller.

Ytterligere gunstige utforminger av oppfinnelsesgjen-standen er angitt i øvrige patentkrav.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere ved utførelses-eksempler under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et prinsippkoblingsskjerna for synkroniseringsinnretningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en variant av synkroniseringsinnretningen. Fig. 3 viser en variant av en mottagningsinnretning hos synkroniseringsenheten. Fig. 4 viser en telleinnretning hos en anvendt synkroniseringsenhet. Fig. 5 viser prinsippkoblingsskjemaet for en ekstra pulsrammeteller, og

fig. 6 viser et tidsdiagram over pulsrammetellerens funksjon.

Ved inngangen 1 til synkroniseringsinnretningen ifølge prinsippkoblingsskjemaet på fig. 1 opptrer det mottatte multiplekssignal som kommer til en mottagningsinnretning 2 inneholdende et skiftregister 21 og en demultiplekser 22. Demultiplekseren sørger for riktig fordeling av multiplekssignalet på fire kanaler 221-224. Til utgangene 210-21n fra skiftregisteret 21 er der koblet en identifikasjonskobling 3 for rammemarkeringsordet. Utgangen 31 fra identifiserings-koblingen 3.er forbundet med en synkroniseringsenhet 4. En første styreutgang 4 4 fra synkroniseringsenheten 4 styrer demultiplekseren.22, og ytterligere utganger 42/43 og 31/41 fra synkroniseringsenheten 4 synkroniserer henholdsvis en taktgenerator 6 og en ekstra pulsrammeteller 5. Taktgeneratoren oppviser taktutganger 601-60m, hvor der opptrer arbeidstakter for demultipleksinnretningen. En synkronpulsutgang 61 fra taktgeneratoren er forbundet med en annen inngang til synkroniseringsenheten 4. Den ekstra pulsrammeteller 5 har likeledes en synkronpulsutgang 51 som er forbundet med en tredje inngang til synkroniseringsenheten 4.

Der skal førs.t kort gjøres rede for synkroniserings-innretningens funksjon.. Det mottatte multiplekssignal kommer først inn på skiftregisteret 21 hos mottagningsinnretningen 2. Demultiplekseren 22 sørger for korrekt fordeling av de mottatte data på de fire kanaler 221-224. Identifikasjonskoblingen 3 består av et portnettverk som ved mottagning av et rammemarkeringsord avgir en puls ved sin utgang 31. Ved driftstilstanden synkrontap' synkroniserer det mottatte rammemarkeringsord den ekstra pulsrammeteller 5, hvis telletid nøyaktig tilsvarer en multiplekspulsramme....Pulsrammetelleren

5 avgir hver gang etter nøyaktig ett pulsrammetidsrom en synkronpuls til sin synkronpulsutgang 51 på det tidspunkt da et ytterligere rammemarkeringsord ventes. Er et tredje rammemarkeringsord mottatt til riktig tid, synkroniserer synkroniseringsenheten demultiplekseren 22 og taktgeneratoren 6. Til formålet blir taktgeneratoren 6 koblet til en bestemt tellestilling. Synkroniseringsenheten 4 overtar tellingen av ikke-konstaterte rammemarkeringsord og av riktig konstaterte rammemarkeringsord. Tolkningen skjer ved synkronisme ved

hjelp av synkronpulsen fra taktgeneratoren.6. Hvis derimot synkronismen mangler>skjer tolkningen av de ikke-identifiserte rammemarkeringsord ved hjelp av synkronpulsen fra den ekstra pulsrammeteller 5. I tilfellet av uforstyrret synkronisme stemmer de to synkronpulser overens.

På fig. 2 ses en variant av synkroniseringsinnretningen. Ved høyere overføringshastigheter av multiplekssignalet er det kjent å anordne en annen mottagningsinnretning hvor bare et fåtall koblingselementer behøver å dimensjoneres for høyeste hastighet. Den viste variant av mottagningsinnretningen 2' inneholder et forkortet skiftregister 21', en annen demultiplekser 23 og en skiftregisterblokk 24 av fire paralleltarbeidende skiftregistre. Utgangene fra disse skiftregistre er betegnet med 220-22p... I tillegg behøves en kanalsynkroniseringsenhet 20 som via synkroniseringsenheten 4 styrer den annen demultiplekser 23. Ved denne løsning er det som allerede nevnt mulig å minske arbeidshastigheten for de fleste koblingselementer. Til formålet tjener en frekvens-deler:.2.5 som i samsvar med antall kanaler dividerer inngangs-takten ved taktinngangen 11 med fire. Arbeidstakten ved utgangen 12 fra frekvensdeleren 25 blir tilført de øvrige koblinger.

Denne variant av synkroniseringsinnretningen arbeider for vesentlige delers vedkommende på akkurat samme måte som synkroniseringsinnretningen på fig. 1. For kanalsynkroniseringsenheten 20, identifikasjonskoblingen 3 og skiftre-gisterblokken 4 er mange varianter tenkelige. Her er det antatt at oppdelingen av det mottatte multiplekssignal i fire datastrømmer skjer ved hjelp av den annen demultiplekser 23. Identifikasjonskoblingen 3 behøver igjen bare å utsortere rammemarkeringsordet. Via kanalsynkroniseringsenheten 20 blir annen demultiplekser 23 i tilfellet av tap av synkronisme omstilt, så lenge til det ønskede rammemarkeringsord blir mottatt av identifikasjonskoblingen 31. Først deretter skjer synkroniseringen av demultiplekseren 22 og taktgeneratoren 6 på den allerede beskrevne måte. Den kronologiske sammenheng mellom demultipleksér 22 og taktgenerator er antydet ved en stiplet linje i synkroniseringsenheten 4 både på fig. 1 og fig. 2.

En annen variant 2 av mottagningsinnretningen er vist på fig. 3. Mottagningsskiftregisteret 21' består av fire kipptrinn. Til hvert av disse kipptrinn er der koblet ett og ett ytterligere skiftregister 241-244 med fire kipptrinn hver. Mottagningsskiftregisteret 21" får via taktinngangen 11 tilført en raskere arbeidstakt svarende til multiplekssignalet. Skiftregistrene 241-244 arbeider derimot med en langsommere arbeidstakt svarende til en divisjonsfaktor 4. Tilordningen av takter forblir uforandret. På grunn av de her mulige frihetsgrader er rammemarkeringsordet svarende til de fire mulige fasestillinger utsortert fire ganger ved hjelp av portene 211-214. Synkroniseringsenheten.4 tolker korrekt fasestilling og tilordner via sin utgang 4 4 og en tilordnings-innretning 30 de opptredende data til de riktige kanaler 221-224. Tilordningsinnretningen består her av vanlige multipleksere. Den koblingsanordning som er beskrevet her, svarer i det vesentlige til den som er beskrevet i DE-OS 30 38 360.

På fig. 4 ses synkroniseringsenhetens telleinnretning. Den inneholder et skiftregistér 400 bestående av fire kipptrinn 4.01-404. Utgangene fra de tre første kipptrinn 401-403 er forbundet med inngangene til en første portkobling 405 hvis utgang er betegnet med 42. Utgangen fra porten 405 er forbundet med første inngang J til et synkronkipptrinn 40 7 hvis utgang er betegnet med 43. Utgangene 401-404 fra skiftregisteret 400 er forbundet med en annen portkobling 406, hvis utgang er forbundet med en annen inngang K til synkron kipptrinnet 407. Som første portkobling 405 benyttes en OG-port, som annen portkobling 406 en NOR-port. Datainngangen til skiftregisteret 4 00 er forbundet med utgangen 31 fra identifikasjonskoblingen 3. Foran taktinngangen 411 til skiftregisteret 401-404 sitter en ELLER-port 410 hvis innganger er forbundet med en annen OG-port 408 og en tredje OG-port 409. Inngangen til OG-porten 408 er forbundet med utgangen 4 3 fra synkronkipptrinnet 407, og den annen inngang til denne OG-port er forbundet med synkroniseringspulsut-gangen 61 fra taktgeneratoren 6. Tredje OG-port 4 09 har tre innganger.. Første inngang er forbundet med den inverterende utgang fra synkronkipptrinnet 407, annen inngang med synkron-pulsutgangen 51 fra pulsrammetelleren 5, og tredje inngang 12 med utgangen fra frekvensdeleren 25, som også er koblet til

taktinngangen til synkronkipptrinnet 407.

Ved tap av synkronisme blir rammemarkeringsord. som ikke er blitt konstatert med synkronpulsen fra taktgeneratoren 6, innført som logiske nuller i skiftregisteret 400 og tolket med NOR-porten 406. Herved blir synkronkipptrinnet 407 stilt tilbake når fire suksessive rammemarkeringsord mangler eller er forkrøblet, hvorved skiftregisteret 400 først får arbeidstakten tilført og så etter første identifiserte rammemarkeringsord den med arbeidstak.ten sammenknyttede synkronpuls fra pulsrammetelleren 51 via porten 409. I tilfellet av tre korrekt mottatte rammemarkeringsord blir synkronkipptrinnet 407 igjen innstilt via OG-porten 405_. og taktgeneratoren 6 ettersynkronisert.

Virkemåten av pulsrammetelleren 5 vil bli nærmere forklart under henvisning til prinsippkoblingsskjemaet på fig. 5 og de tilhørende tidsdiagrammer på fig. 6. Pulsrammetelleren 6 består , i det vesentlige av en binærteller 500 hvis telletid nøyaktig tilsvarer multiplekspulsrammen. Benyttes en synkroniseringsinnretning i samsvar med fig. 2, får man selvsagt også å ta hensyn til divisjonsfaktoren for frekvensdeleren 25. Binærtelleren,500 har programmeringsinn-ganger 520-527, hvormed den kan settes i en vilkårlig stilling. Denne stilling er.utsortert ved hjelp av en. ytterligere portkobling 501. Portkoblingen 501 er til dette formål forbundet med binærtellerens utganger 510 og 511. Binærtelleren har en setteinngang (set enable) 513 som aktiveres synkront med arbeidstakten ved taktinngangen 512. Utgangen fra den ytterligere portkobling 501 er via OG-porten 502 ført til setteinngangen 513. OG-porten 502 har en annen inverterende inngang som er tilkoblet utgangen 31 fra identifikasjonskoblingen. Når binærtelleren sin synkronpuls-tellestilling, blir der avgitt et logisk 1 fra den ytterligere portkobling 501.. Hvis nå et logisk 1 mangler ved utgangen 31 fra identifikasjonskoblingen 3, siden et rammemarkeringsord ikke blir mottatt, opptrer,det logiske 1 ved utgangen fra portkoblingen 502. Binærtelleren blir således med neste arbeidstakt satt i sin synkronpuls-tellestilling resp. fast-holdt i denne tellestilling. Opptrer derimot et logisk 1 ved utgangen 31 fra identifikasjonskoblingen 3, så forblir til-bakesetningsinngangen 513 til binærtelleren 500 på logisk 0, og telleren kommer med neste arbeidstakt i sin neste tellestilling.

Dette er anskueliggjort på ny.i tidsdiagrammet på fig. 6. Ved synkrontap opptrer, til å begynne, med stadig arbeidstakter ved inngangen til skiftregisteret 4 00. Dette oppnås idet der med utgangen 51 fra portkoblingen 5 01 på ny blir gjennomført en OG-sammenknytning med arbeidstakten 12.-, Blir der nå avgitt et rammemarkeringsord fra identifikasjons-koblsingen 3, blir.kipptrinnet 401 innstilt, og binærtelleren 500 kommer i neste tellestilling. Herved blir logisk 0 avgitt av dens ytterligere port 501, og neste arbeidstakt for skiftregisteret 401-404 opptrer først etter varigheten av en pulsramme.

Taktgeneratorens binærteller kan prinsipielt styres på lignende måte. Alt etter anvendt koblingsteknikk kan der imidlertid også tenkes andre muligheter for synkroniseringen. Som antydet prinsipielt, kan man for innstilling av binærtelleren gjøre bruk avjutgangen 42 fra første portkobling 405 sammen med utgangen 4 3 fra synkronkipptrinnet 407..Inn-stillingen skjer innen det tidsområde da utgangen 42 . fra

Claims (1)

1. portkoblingen 405 allerede er på logisk 1, men utgangen 43 fra synkronkipptrinnet 407 ennå ikke befinner seg på logisk 0.

   1. Synkroniseringsinnretning for en digitalsignal-demultipleksinnretning, omfattende

   en mottagningskobling (2) inneholdende en demultiplekser (22),

   en identifikasjonskobling (3) som er tilkoblet mottag-ningskoblingen (2) og tjener til å identifisere et rammemarkeringsord inneholdt i det mottatte multiplekssignal,

   samt en synkroniseringsenhet (4) som får utgangssignalet fra identifikasjonskoblingen (3) tilført, og som tjener til å overvåke synkronismen og til å styre demultiplekseren (22) og en taktgenerator (6),

   karakterisert ved

   at der til synkroniseringsenheten (4) er koblet en ekstra pulsrammeteller (5) som synkroniseres av hvert mottatt rammemarkeringsord,

   og at synkroniseringsenheten (4) er utformet slik at taktgeneratoren (6) og demultiplekseren (22) bare etter mottagning av flere suksessive rammemarkeringsord, blir synkronisert.

   2. Synkroniseringsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved .at synkroniseringsenheten (4) inneholder en telleinnretning som etter flere på hinannen følgende gangers manglende identifikasjon av rammemarkeringsord på de ventede tidspunkter signaliserer tilstanden "synkrontap", og som etter flere på hinannen følgende gangers mottagning av rammemarkeringsordene på de ventede tidspunkter avgir et synkroniseringspuls til taktgeneratoren (6) og signaliserer tilstanden "synkronisme".

   3. Synkroniseringsinnretning som angitt i krav 2, karakterisert ved

   at der som telleinnretning er anordnet et skiftregister (400) ,

   at der til kipptrinnutganger (401-403) fra skiftregisteret (400) er koblet inngangene til en første portkobling (405) hvis utgang er forbundet med en første inngang (J) til et synkronkipptrinn (407) og signaliserer flere mottatte rammemarkeringsord,

   at kipptrinnutgangene (401-404) er forbundet med inngangene til en annen' portkobling (406) hvis utgang signaliserer flere ikke-identifiserte rammemarkeringsord og er forbundet med en annen inngang (K) til synkronkipptrinnet (407) ,

   at der foran taktinngangen til skiftregisteret (400) er innskutt en omkoblingsinnretning (408, 4 09, 410) som styres av synkronkipptrinnet, og som til enhver tid gjennomkobler en synkronpulsutgang . (51) fra den ekstra pulsrammeteller (5) eller en synkronpulsutgang (61) fra taktgeneratoren,

   og at skiftregisterets (400) datainngang er forbundet med utgangen (31) fra identifikasjonskoblingen (3).

   .4. Synkroniseringsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved

   at synkroniseringsenheten (4) inneholder en første telleinnretning som styres av taktgeneratoren (6) og etter flere på hinannen følgende gangers manglende identifikasjon av rammemarkeringsord angir synkrontap som driftstilstand,

   og at der er anordnet en annen telleinnretning som styres av den ekstra pulsrammeteller (5) og etter flere på hinannen følgende gangers mottagning av rammemarkeringsord angir en synkron driftstilstand og avgir en synkroniseringspuls til taktgeneratoren (6).

   5. Synkroniseringsinnretning som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved . at pulsrammetelleren (5) har en synkronsetteinngang.

   6. Synkroniseringsinnretning som angitt i krav 5, karakterisert ved at pulsrammetelleren (5) settes i den tellestilling hvori den avgir en synkronpuls.

   7. Synkroniseringsinnretning som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at der som taktgenerator er anordnet en binærteller med synkron tilbake-setningsinngang.

   8. Synkroniseringsinnretning som angitt i et av kravene 1-7, karakterisert ved at den er oppbygget i integrert koblingsteknikk.