DIGITAL TRANSMISSION SYSTEM FOR VIDEO SIGNALS OR PICTURE TELEPHONE SIGNALS

Abstract: 1. System for the digital transmission of video and/or videotelephone signals at the bit rate of a PCM quaternary system of 139.264 Mbit/s pursuant to CCITT G 703.9, with the analog video or vidotelephone signal being digitally coded to a bit rate of 135 Mbit/s and a multiplexer (sync-mux) is provided at the transmitting end which bundles, in synchronism, the coded video or videotelephone signal whose bit rate has been brought, by means of the plugging technique, to a whole number multiple of 64 kbit/s, together with synchronizing signals (syn), signalling signals (sign) and additonal narrowband signals and possibly also with justification signals for said additional narrowband signals, each at the bit rate of 64 kbit/s or a whole number multiple thereof, into a multiplex signal at the bit rate of 139.264 Mbit/s and a demultiplexing device (sync-demux) is provided at the receiving end which breaks up the multiplex signal into the individual signals in a correspondingly reversed manner, characterized in that the multiplex signal formed by the multiplexer (sync-mux) and received by the demultiplexer (sync-demux) has a frame having 2176 time slots, with each time slot comprising 10 bits.

Description: System zur digitalen Übertragung von Video- bzw. Bildfern sprechsignalen Die Erfindung betrifft ein System zur digitalen Übertragung von Video- bzw. Bildfernsprechsignalen gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Aufgabe der Hauptanmeldung war es, ein System zur digitalen Übertragung von Video- bzw. Bildfernsprechsignalen mit der Bitrate eines PCM-Quartärsystems anzugeben, das es er möglichcht, in unaufwendiger Weise ausser den Video- bzw. BiFe-Signalen zusätzliche Tonkanäle, einen Signalisierungskanal oder andere Signale für 64 kbit/sec-Raster in modularer bzw. nachprüfbarer Bauweise zu übertragen. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wurde in der Hauptanmeldung ein Synchronmultiplexer auf der Sendeseite und ein entsprechender Demultiplexer auf der Empfangsseite vorgeschlagen. Aufgabe der- vorliegenden Zusatzanmeldung ist es, für diesen synchronen Multiplexer bzw -Demultiplexer einen optimalen unaufwendigen Rahmenaufbau mit einer geeigneten Zeitschlitz länge anzugeben. Die Lösung erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln. Durch den erfindungsgemässen Multiplexrahmen mit 10-Bit Zeitschlitzen ergeben sich die Vorteile einer Geschwindigkeitsuntersetzung um den Faktor 10 gegenüber einem 1-Bit Zeitschlitz und dass bei der üblichen geschlossenen Codierung der Videoinformation keine zusätzliche Svnchronisationsinformation für den Digital-Analog-Wandler benötigt wird. Weitere Vorteile ergeben sich durch optimale Ausgestaltungen der Erfindung gemäss der Unteansprüche. Durch den matrixförmigen Aufbau des Multiplexrahmens in 32 Zeilen und 68 Spalten ergibt sich der Vorteil, dass jede Spalte einen transparenten 2-Mbit/sec-Kanal darstellt. Dadurch, dass zur Synchronisation äquidistant im Rahmen verteilte jeweils ein Sync-Wort enthaltende 10-Bit-Zeitschlitze vorgesehen sind, ergibt sich eine effektivere Synchronisation gegenüber 1-Bit-Synchronsiationszeitschlitzen. Durch die Zuordnung einer ersten Spalte für Synchronsiationssignalisierungszwecke, Stereotonkanäle und andere Zwecke sowie durch Zuordnung eine zweiten Spalte, die einen äquidistanten Abstand zur ersten Spalte von 33 Spalten aufweist, zu einem transparenten PCM-30-Kanal, ergibt sich für die Videoinformation, die in den 33 jeweils dazwischenliegenden Spalten enthalten ist, ein optimal kleiner Speicher. Durch die günstige Wahl der Bitfolge 111000100 für das Rahmensynchronisationswort ergibt sich eine sehr schnelle Synchronisation, weil diese Sequenz einschliesslich ihrer invertierten Version gute Autokorrelationseigenschaften aufweisen, die sich dadurch auszeichnen, dass bei Bitverschiebungen nur kleine übereinstimmungswahrscheinlichkeiten mit der übrigen Information sich ergeben. Durch die inverse Wahl des zweiten Synchronisationswortes ergibt sich ausserdem ein Synchronisationskomparator mit fast identischer Realisierung. Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren. Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungs gemässen Multiplexrahmen mit Zeitschlitzzuordnung. Die Fig. 2 und 3 stellen jeweils ein Blockschaltbild für ei ne optimale Grundausführung eines Multiplexers bzw. Demultiplexers dar. Die Fig. 4 schliesslich zeigt ein Ablaufdiagramm für einen von mehreren möglichen Algorithmen für die Rah mensynchronisation. In Fig. 1 ist der matrixförmige Aufbau des Rahmens mit 68 Spalten und 32 Zeilen erkennbar. Die Spalten 2 bis 34 und Spalten 36 bis 68 sind für die übertragung von Videoinformation vorgesehen, die Spalte 1 für die Übertragung der Rahmensynchronisation, (Stereo)Tonkanälen, Signalisierungsund sonstige Zwecke und die Spalte 35 für einen transparenten 2048 kbit/s-Kanal, z.B. PCM-30- oder 2 x Stereotonkanäle. In Spalte 1 ist das Rahmenkennungswort in jeder vierten Zeile , beginnend bei Zeile 1, untergebracht, wobei in Zeile 1 das Rahmenkennungswort R = 1111000100 und in den übrigen der genannten Zeilen die invertierte Information R untergebracht ist. In den geradzahligen Zeilen wird ein 1024-kbit/sec Stereotonkanal T übertragen, wobei in der letzten Zeile ein Tonstopfzeitschlitz ST untergebracht ist im Falle eines Positivstopfens. Die Tonstopfsignalisierung TS erfolgt in der dritten Zeile. Im Falle des negativen Stopfens für Ton ist der erste Zeitschlitz der elften Zeile vorgesehen (Tü). Mit dieser angegebenen Zuordnung sind maximale Abweichungen von Tonbitraten zu 6 10 2 zugelassen. In Zeile 7 erfolgt die Signalisierung für das Stopfen PS für einen 2,048-Mbit/sec-Kanal, beispielsweise PCM-30, wie er in der Spalte 35 (P) vorgesehen ist. Im Falle des Negativstopfens wird in der neunzehnten Zeile der ersten Spalte der überlauf PÜ übertragen, und im Falle des positiven Stopfens dient der letzte Zeitschlitz der Zeile 35 (SP). Für die Überwachung A ist ein Zeitschlitz in der fünfzehnten Zeile der ersten Spalte vorgesehen, und in der dreiuldzwanzigsten Zeile dieser ersten Spalte ist ein Zeitschlitz für beispielsweise Faksimileübertragung FX vorgesehen. Im siebenundzwanzigsten Zeitschlitz der Spalte 1 steht ein 64kbit/sec-Kanal F frei zur Verfügung, und im einunddreissigsten Zeitschlitz dieser ersten Spalte wird die Signalisierung S für die Bildfernsprechzeichengabe übertragen. Wie oben schon angedeutet, wird in den restlichen Spalten die Video- bzw. BiFe-Information übertragen, wobei zur Verminderung der Auswirkung von Burstfehlern die Bildstopfsignalisierung SKB in zwei weit voneinander entfernten Zeitschlitzen im Rahmen untergebracht ist. Zusammen mit der eigentlichen Stopfinformation, die in der zweiundzwanzigsten Zeile der vierundzwanzigsten Spalte untergebracht ist (SB), sind die Stopfkennungszeitschlitze äquidistant im Rahmen verteilt. Selbstverständlich kann auch, falls Kompatibilität mit dem PCM Rahmenkennungswort erwünscht ist, dieses im 1. Zeitschlitz und im 1. Teil des 2. Zetschlitzes übertragen werden. Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für eine optimale Grundausführung eines Multiplexers zur Übertragung von Bildinformation und zugehöriger Zeichengabe. Es ist ein 10-Bit-Bus erkennbar, an den eingangsseitig ein elastischer Speicher ES, ein 10-Bit-Schieberegister zur Aufnahme von Signalisierungsinformation, zwei Register zur Abgabe eines ersten Synchronisationswortes R bzw. eines zweiten inversen Synchronisa tionswortes R jeweils über Tristate-Register angeschlossen sind. Ausgangsseitig ist ein 10-Bit-Parallelserienwandler angeschlossen, an dessen seriellem Ausgang der Multiplex Bitstrom von 139,26 Mbit/s abgenommen wird. Von einer Taktversorgungseinheit werden alle benötigten Signale zur Steuerung des Busses und zur Abtastung des Videosignals erzeugt. Das Videosignal wird hier nach einer Tiefpassfilterung mit einem 9-Bit-Analog-Digitalwandler A/D geschlossen codiert und zusammen mit einem von einem Paritätsbit-Generator PB erzeugten Paritätsbit als 10-Bitwort in den elastischen Speicher im Takte der Abtastfrequenz, FA, die vorteilhafterweise 13,5 MHz beträgt, eingelesen. (SCHEIBE). Anstelle der geschlossenen Codierung kann selbstverständlich auch ein 135-Mbit/s-Bitstrom, der getrennt codiert ist, über Serien-Parallel-Wandler von 10 Bit Breite von dem elastischen Speicher ES aufgenommen werden. Der elastische Speicher wird mit der (LESE)Taktfrequenz von 13,9264 MHz während der Spalten 2 bis 34 bzw. 34 bis 68 ausgelesen, wobei er über eine Lesesteuerung angesteuert wird. Mittels eines Phasenkomparators werden die Phasen von Schreibetakt und Lesetakt des elastischen Speichers miteinander verglichen, wobei bei Erreichen bzw. Unterschreiten eines vorgebbaren Phasendifferenzwertes der Lesetakt bei der nächstmöglichen Stopfgelegenheit angehalten wird und entsprechend signalisiert wird, indem von dem Phasenkomparator ein 10-Bit-Register SKB angesteuert wird, das daraufhin die Kennung auf den Bus ausgibt. In Fig. 3 ist der dem Synchronmultiplexer nach Fig. 2 entsprechende Synchron-Demultiplexer auf der Empfangsseite dargestellt. Auch hier ist ein 10-Bit-Bus vorgesehen, an den eingangsseitig über ein 10-Bit-Latch ein 10-Bit-Schieberegister als Serienparallelwandler angeschlossen ist. Ausgangsseitig ist wiederum ein elastischer Speicher ES vorgesehen, ein 10-Bit-Schieberegister als Parallelserienwand- ler für die Signalisierung sowie Komparatoren für die Erkennung der Rahmensynchronisation R bzw. des invertierten Synchronisationswortes R. Weiterhin ist ausgangsseitig ein Komparator für die Erkennung der Stopfsignalisierung SKB angeschlossen. Eine Taktversorgungseinheit, die von dem Bittakt TEIN gesteuert wird, der vom eingehenden Multiplexstrom abgeleitet ist, erzeugt alle notwendigen übernahmesignale zur Steuerung der an den 10-Bit-Bus angeschlossenen Eingangsbzw. Ausgangsregister. Zur Rahmensynchronisation ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die von den beiden Synchronisationskomparatoren angesteuert ist und die beispielsweise nach dem Synchronisationsalgorithmus nach Fig. 4 arbeitet. Der ankommende serielle Bitstrom von 139,264 Mbit/s wird während der Spalte 2 bis 34 bzw. 35 bis 68 als 10-Bitwort mit dem (SCHREIB)Takt von 13,926 MHz in den elastischen Speicher ES eingeschrieben. Das Auslesen aus dem elastischen Speicher erfolgt mit Hilfe eines (LESE)Taktes, der dem mittleren Schreibetakt entspricht und durch einen Phasenregelkreis PC, VCO erzeugt wird. Das aus dem elastischen Speicher ausgelesene 10-Bitwort wird einem Digital-Analog-Wandler zugeführt, der von einer Fehlerverdeckungseinheit angesteuert wird, die aus einem weiteren Komparator und einer Paritätsbiterzeugung PB besteht, wobei der Komparator das durch den Paritätsbit-Generator erzeugte Paritätsbit mit dem im ausgelesenen Wort mitgelieferten Paritätsbit vergleicht. Im Nicht übereinstimmungsfall wird der mit dem Lesetakt getaktete Digital-Analog-Wandler D/A angehalten. Am Ausgang des Digital Analog-Wandlers ist ein Tiefpass angeschlossen, dem das übertragene Videosignal entnehmbar ist. Das in Figur 4 gezeigte Ablaufdiagramm für einen möglichen Algorithmus zur Rahmensynchronisation sieht eine 10-Bit Verschiebung um jeweils 1 Bit vor, solange keine überein- stimmung des empfangenen Wortes mit einem der Synchronisationsworte besteht. Sobald eine Übereinstimmung gefunden wurde, wird nach 4 Zeilen überprüft, ob eine weitere Über- einstimmung vorherrscht. Im Falle einer dreimaligen Über einstimmung nacheinander wird eine Spaltensynchronisation erkannt. Anschliessend erfolgt die Zeilensynchronisation, indem nach dem ersten Synchronisationswort, das den Rahmen einleitet, abgefragt wird. Falls dreimal hintereinander eines der Synchronisationsworte nicht gefunden bzw. nicht erkannt wurde, wird auf Nichtsynchronisation erkannt und ein neuer Synchronisationsvorgang eingeleitet.

Claims: Patentansprüche t. System zur digitalen Übertragung von Video- und/oder Bildfernsprech(BiFe)signalen mit der Bitrate eines PCM-Quartärsystems von 139,264 Mbit/sec gemäss CCITT G 703.9, wobei das analoge Video- bzw. BiFe-Signal auf eine Bitrate von 135 Mbit/sec digital codiert wird, wobei auf der Sendeseite ein Multiplexer (Sync-Mux) vorgesehen ist, durch den das codierte Video- bzw. BiFe-Signal, des sen Bitrate mittels Stopftechnik auf ein ganzes Vielfa ches von 64 kbit/sec gebracht ist, zusammen mit Synchro nisierungssignalen (Syn), mit Signalisierungs(Sign)- und mit zusätzlichen Schmalbandsignalen und gegebenenfalls auch mit Stopfsignalen für diese zusätzlichen Schmalbandsignale jeweils der Bitrate von 64 kbit/sec oder ganzen Vielfa chen davon zu einem Multiplexsignal der Bitrate von 139,264 Mbit/sec synchron gebündelt wird und wobei auf der Empfangsseite eine Demultiplexeinrichtung (Sync-De mux) vorgesehen ist, durch die das Multiplexsignal in ent sprechend umgekehrter Weise wieder in die einzelnen Si gnale zerlegt wird, nach Patentanmeldung P32 27 780.6 (BK 82/80), dadurch gekennzeichnet, dass das vom Multi plexer (Sync-Mux) gebildete und vom Demultiplexer (Sync Demux) empfangene Multiplexsignal einen Rahmen mit 2176 Zeitschlitzen aufweist, wobei jeder Zeitschlitz aus 10 Bit besteht. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen in 32 Zeilen und 68 Spalten aufgeteilt ist, wo bei jeder Zeitschlitz erstens durch seine Zeilen- und zweitens durch seine Spaltennummer (Z, S) gekennzeich net ist und wobei die übertragung zeilenweise seriell erfolgt. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitschlitze einer Spalte (35) zur übertragung eines 2,048 Mbit/sec-Bitstroms und die Zeitschlitze einer um 34 Spalten versetzten Spalte (1) zur Übertragung eines 1,024 Mbit/sec-Bitstromes und von Synchroisierung-, Si gnalisierung- und gegebenenfalls Stopfsignalen vorgese hen sind. 4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisation äquidistant im Rahmen verteilte, jeweils ein Synchronisationswort ent haltende Zeitschlitze vorgesehen sind, wobei einer (R) die invertierte Information der anderen (µ) trägt. 5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Rahmensynchronisationswort die Bitfolge 1111000100 (R) und die Bitfolge 0000111011 (µ) gewählt werden. 6. System nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurcn ge- kennzeichnet, dass der erste Zeitschlitz in jeder vierten Zeile, beginnend mit der ersten Zeile, das Rahmensyn chronisationswort enthält, dass die Zeitschlitze der Spal te 35 für die übertragung eines 2,048-Mbit/sec-Bitstroms (z.B. für PCM (P)) und bei im Plesiochronfalle notwendi gem Stopfen der erste Zeitschlitz der siebten Zeile für die Stopfsignalisierung (PS) und der erste Zeitschlitz der neunzehnten Zeile als Überlauf (Pü) vorgesehen sind, dass der erste Zeitschlitz der geraden Zeilen für die Über tragung eines 1,024-Mbit/sec-Bitstroms (z.B. für Stereo ton (T)) und bei im Plesiochronfall notwendigen Stopfen der erste Zeitschlitz der dritten Zeile für Stopfsignali sierung (TS) und der erste Zeitschlitz der elften Zeile für überlauf (TÜ) vorgesehen sind, dass der erste Zeit schlitz der fünfzehnten Zeile für die Übertragung eines Alarm- (A), überwachungs- oder sonstiger Signale vorgesehen ist, dass der erste Zeitschlitz der dreiundzwanzigsten Zei le für die übertragung eines Faksimilesignals (FX) vorge sehen ist, dass der Zeitschlitz der siebenundzwanzigsten Zeile für die übertragung eines synchronen 64-kbit/sec Bitstroms (F) oder eines asynchronen überabgetasteten Signals niedriger Bitrate vorgesehen ist, dass der erste Zeitschlitz der einunddreissigsten Zeile für die Übertra gung eines Signalisierungssignals für die BiFe bzw. Videozeichengabe (S) vorgesehen ist, und dass die Zeitschlitze der zweiten bis vierunddreissigsten und sechsunddreissigsten bis achtundsechzigsten Spalten für die Übertragung des BiFe- bzw. Videosignals vorgesehen sind, wobei der zweite Zeitschlitz der ersten Zeile und der sechsundvierzigste Zeitschlitz der elften Zeile die Stopfkennung (SKB) und der vierundzwanzigste Zeitschlitz der zweiundzwanzigsten Zeile die Stopfinformation (SB) enthalten. 7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronmultiplexer (Sync-Mux) einen 10-Bit-Bus, an den jeweils über Tristate-Register ein elastischer Speicher (ES), dem das codierte Video oder BiFe-Signal als 10-Bitwort parallel zugeführt wird, weitere Register zur Bereitstellung der Synchronisations wörter, der Stopfkennung und des Signalisierungswortes und als Ausgangsregister ein 10-Bit-Parallel-Serienwand ler angeschlossen sind, und eine Taktversorgung enthält, durch welche die am Bus angeschlossenen Tristate-Register in der dem Rahmenaufbau entsprechenden Zeitschlitzreihen folge angesteuert werden. 8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnnet, dass der Synchrondemultiplexer (Sync-De mux) einen 10-Bit-Bus, an den ein Serien-Parallel-Wand ler als Eingangsregister, ein elastischer Speicher (ES), dem das codierte Video- oder BiFe-Signal als 10-Bitwort parallel entnommen wird, Komparatoren für Synchronisations und Stopferkennung sowie ein Register für die Signalisie rung angeschlossen sind, eine Taktversorgung und eine Steuerungseinrichtung für die Synchronisation enthält.

Inventors: DE SANCTIS, MASSIMO, DOT.ING., SCHMIDT, WOLFGANG, DR-ING.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1983
Main classification: H04N7
IPC codes: H04N7