DE2818505A1

DE2818505A1 - Verfahren und vorrichtung zur paketuebertragung von sprache

Info

Publication number: DE2818505A1
Application number: DE19782818505
Authority: DE
Inventors: James Loton Flanagan
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-02
Also published as: FR2389281B1; JPS5915544B2; DE2818505C2; US4100377A; JPS53135502A; FR2389281A1

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEiM · KRAME ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger SUaBe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

WESTERN ELECTRIC COMPANY Flanagan -

INCORPORATED

NEW YORK N.Y. 10038 USA

Verfahren und Vorrichtung zur Paketübertragung von Sprache. .

Die Erfindung betrifft Multiplex-Signalübertragungssysteme und insbesondere die Paketübertragung von Sprache über solche Systeme.

Es ist bekannt, Sprachesignale einer Vielzahl von Signalquellen über eine kleinere Zahl von Kanälen zu übertragen. Das dabei angewendete Verfahren wird allgemein TASI-Verfahren (von Time Assignment Speech Interpolation) genannt. Bei einem solchen System werden Sprachsignale in Form von Sprachstössen bei ihrem Auftreten festgestellt und über irgendeinen freien und verfügbaren Kanal der Vielzahl von Kanälen übertragen. Da die normale menschliche Sprache eine große Zahl von RuheIntervallen zwischen Wörtern, Wortverbindungen und Sätzen aufweist, sowie auch Ruheinter-

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. · P. Hirsch Dip!.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl-Ing. · P. Borgen Dipl.-Ing. Dr. jut. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-!ng.

valle beim jeweiligen Zuhören, läßt sich eine beträchtliche Verbesserung des ¥irkungsgrades für die Ausnutzung der Übertragungseinrichtungen erzielen. So kann das Verhältnis der Zahl von Sprachquellen zur Zahl der Übertragungskanäle (der sogenannte TASI-Vorteil) unter den Wert zwei oder drei fallen. Ein solches TASI-System ist in der US-PS 2 957 946 beschrieben. Ein anderer Typ, ein sogenanntes "Ein-Mann"-TASI-System wird in der US-PS 3 158 693 erläutert.

Es ist bekannt, codierte Informationen über Übertragungseinrichtungen dadurch zu übertragen, daß die Informationen zu Paketen assembliert werden, die dann die gemeinsamen Übertragungseinrichtungen konkurrierend belegen, und zwar derart, daß das zuerst ankommende Paket zuerst bedient wird. Solche Pakete besitzen normalerweise Anfangsetiketten, die den Bestimmungsort des Pakets und in gewissen Fällen Wegleitinformationen angeben. Solche Paket-Übertragungssysteme sind bisher in erster Linie für die Übertragung von Digitaldaten und nicht für Sprachinformationen benutzt worden, weil nicht die Möglichkeit besteht, die Übertragung aller Signalpakete in der richtigen Reihenfolge und mit erträglicher Verzögerung zu garantieren. Ein solches System wird im US-Reissue-Patent 28 811 (11.5.1976) beschrieben.

Einer der einschränkenden Faktoren bei der Anwendung von TASI-Systemen ist das Erfordernis, einen neuen übertragungs-

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kanal praktisch sofort bei Beginn eines neuen Sprachstosses anbieten und schalten zu müssen. Dieses Erfordernis beschränkt die Belastung der gemeinsamen Übertragungskanäle, damit sichergestellt werden kann, daß ein freier Kanal für einen sehr großen Prozentsatz der Zeit verfügbar ist. Die Bedingung, daß immer ein verfügbarer Kanal vorhanden sein muß, beschränkt die Anzahl von Sprachsignalquellen, die an die gemeinsamen Kanäle angeschlossen werden können.

Bei Paketübertragungssystemen wird andererseits angenommen, daß alle Pakete ggf. an den vorgesehenen Bestimmungsort gebracht werden und daß der genaue Zeitpunkt des Eintreffens der Pakete für den richtigen Empfang nicht wichtig ist. Es ist Aufgabe des Empfängers, die ankommenden Pakete vor Wiederherstellung des Signals in die richtige zeitliche Reihenfolge zu bringen. Bei solchen Paketübertragungssystemen ist außerdem eine örtliche Zwischenspeicherung der Pakete während der konkurrierenden Belegung der gemeinsamen Übertragungseinrichtungen solange nötig, bis die Einrichtungen dem jeweiligen Paket zugeordnet werden.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Sprachsignale in der Länge von Sprachstössen festgestellt und codiert. Die codierten Sprachstösse werden in einem Kurzzeitspeicher gepuffert, wobei die RuheIntervalle zwischen den Sprachstössen weggelassen werden. Jedem Sprach-

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stoß ist ein "Zeitstempel" zugeordnet, der den Anfangszeitpunkt für den jeweiligen Sprachstoß angibt. Wenn eine genügende Anzahl von Sprachstössen unter Bildung eines Pakets optimaler Größe assembliert ist, konkurriert dieses Paket hinsichtlich einer Benutzung der gemeinsamen Übertragungseinrichtungen, die ihm dann zugeordnet werden, wenn sie verfügbar sind.

Auf der Empfangsseite der Übertragungseinrichtungen werden die Sprachstoßpakete wiederum zwischengespeichert. Unter Verwendung der Zeitstempel können die Sprachstösse dann vom Empfangspuffer zu Zeitpunkten abgegeben werden, die angenähert ihrer Erzeugung entsprechen. Die codierten Sprachstösse werden dann decodiert und einem Zuhörer als verständliche Sprache zugeführt.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung kann die Länge der Ruheintervalle und demgemäß der Abgabezeitpunkt jedes Sprachstosses über einen größeren Bereich geändert werden, ohne die Verständlichkeit der Sprache schwerwiegend zu beeinträchtigen. Dieser Spielraum für den Abgabezeitpunkt der Sprachstösse kann auf zweckmäßige Weise sowohl benutzt werden, um die Größe des empfangsseitigen Zwischenspeichers (Puffers) wesentlich herabzusetzen, als auch den Wirkungsgrad bei der Benutzung der gemeinsamen Übertragungseinrichtungen zu erhöhen.

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Weitere Verfahren, die sich auf ein Ubertragungsschema entsprechend dem mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Schema anwenden lassen, beinhalten adaptive digitale Codierverfahren, die nicht nur auf das zu codierende Signal, sondern auch auf die Belastung der gemeinsamen Übertragungseinrichtungen ansprechen. D.h., die Qualität der digitalen Codierung wird entsprechend den Bedienungsanforderungen für die Übertragungseinrichtung geändert. Schließlich können Sprachstoßpakete über die gemeinsamen Übertragungseinrichtungen mit einer Rate übertragen werden, die größer als im ursprünglichen Realzeitbereich ist, um den Wirkungsgrad der gemeinsamen Einrichtungen weiter zu erhöhen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild eines TASI-Systems, bei dem eine Paketübertragung von Sprache gemäß der Erfindung benutzt wird;

Fig. 2 ein genaueres Blockschaltbild des Sprachpaketgenerators, der im Sender des TASI-Systems gemäß Fig. 1 benutzt wird;

Fig. 3 ein genaueres Blockschaltbild der Sprachregenerierschaltungen, die im Empfänger des TASI-Systems gemäß Fig. 1 benutzt werden;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der codierten

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Sprache und des Anfangsetiketts für einen einzigen Sprachstoß ;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Sprachestösse, die digital zu Paketen codiert und zio-schengespeichert auf eine Übertragung warten, wobei diese Figur das Verständnis der Sprachepaket-Erzeugungsschaltungen gemäß Fig. 2 erleichtern soll;

Fig. 6 ein allgemeines Blockschaltbild eines gemischten Übertragungssystems, bei dem Sprachpakete und Datenpakete konkurrierend gemeinsame Übertragungseinrichtungen benutzen, wobei das Sprachpaket^verfahren nach der vorliegenden Anmeldung verwendet wird;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Sprachpaketgenerators in Verbindung mit einem Schleifenübertragungssystem.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines TASI-Systems unter Verwendung der Paketübertragung von Sprache nach der Erfindung dargestellt. Das TASI-System gemäß Fig. 1 weist einen Sender 10, einen Empfänger 11 und gemeinsame Übertragungseinrichtungen 12 auf. Das System ist für eine Sprachübertragung von einer Vielzahl von Eingangssignalleitungen 13 zu einer gleichen Zahl von entfernten Zuhörerleitungen 14 über eine geringere Zahl von Übertragungskanälen 15 ausgelegt. Die Eingangsleitungen 13 und die Zuhörerleitungen 14 können normale Fernsprechanschlüsse sein. Die gemeinsamen Übertragungseinrichtungen 15 können belie-

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bige Einrichtungen sein, die eine Anzahl von Übertragungskanälen bereitstellen können, die kleiner ist als die Anzahl von Eingangssprachleitungen 13. Die Einrichtungen 13 können also eine Vielzahl von Adernpaaren, eine Frequenzmultiplex-Übertragungseinrichtung oder eine Zeitmultiplex-Übertragungseinrichtung aufweisen und Koaxialkabel-, Mikrowellen-, Hochfrequenz- oder Satellitenkanäle enthalten. Eine übliche Anwendung von TASI-Systemen findet sich bei Unterwasqerkabeln, bei denen die Kosten je Kanal besonders hoch sind.

Die Gesamtfunktion eines TASI-Systems ist eine bessere Ausnutzung der Übertragungskanäle dadurch, daß einem Sprecher ein Kanal nur dann zugeordnet wird, wenn der Sprecher aktiv ist. Während der Ruheintervalle kann der Kanal dann einem anderen Sprecher zugeordnet werden und damit eine größere Zahl von Sprechern versorgt werden, als dies bei einer dauernden Zuordnung der Kanäle mögliche wäre.

In Fig. 1 weist der Sender 10 eine Vielzahl von Sprachpaketgeneratoren 20 auf, die entsprechend der nachfolgenden Erläuterung jeweils einen Sprachabschnitt zu einem digital codierten Impulsstoß assemblieren, der dann zu den Übertragungseinrichtungen 15 gegeben wird. Der Sender 10 weist ausserdem einen TASI-Schalter 21 und eine TASI-Übertragungssteuerschaltung 22 auf, die die Schalt- und Steuerfunktionen

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für einen fehlerfreien Sende- und Empfangsbetrieb mit den Impulsstössen durchführen. Der TASI-Schalter 21 und die TASI-Übertragungssteuerschaltungen 22 können im wesentlichen identisch mit den in den US-Patentschriften 2 957 946 und 4 002 841 beschriebenen Anordnungen sein.

Der Empfänger 11 weist einen TASI-Schalter 21, TASI-Empfangssteuerschaltungen yi und eine Vielzahl von Sprachregeneratoren 33 auf. Der Schalter 31 ergänzt die Verbindungen des Schalters 21 derart, daß Sprache von einer der Eingangsleitungen 13 zur entsprechenden Ausgangsleitung 14 übertragen wird. Die Empfangssteuerschaltungen 32 steuern diese Verbindungen und führen zahlreiche weitere Oberwachungsfunktionen aus. Der Schalter 31 und die Steuerschaltungen 32 können ebenfalls den in den vorgenannten US-Patentschriften beschriebenen Anordnungen ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt ein genaueres Blockschaltbild eines Sprachpaketgenerators, der in der TASI-Anlage gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. Bei dem Paketgenerator gemäß Fig. 2 erscheinen übliche Sprachsignale am Eingangsanschluß 40 und werden gleichzeitig an ein Abtastgatter 41 und einen Sprachdetektor 42 gegeben» Der Sprachdetektor 42 unterscheidet zwischen dem Vorhandensein und der Abwesenheit von Sprache am Anschluß 40 und erzeugt ein zweistufiges Ausgangssignal, das das Vorhandensein von Sprache am Anschluß 40 angibt.

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Dia digitale Codierqualität kann auf zwei Arten geändert werden. Zum einen kann die Abtastfrequenz des Eingangssprachsignals von einem Wert weit oberhalb der Nyquist-Frequenz bis etwa zur Nyquist-Frequenz (oder nicht wesentlich darunter) verringert werden, und zum anderen kann die Anzahl von Bits, die zur Quantisierung des Signals benutzt wird, verändert werden. Die erste Möglichkeit ist besonders zweckmäßig für eine kleine Anzahl von Bits bei der Quantisierung einschließlich der Delta-Modulation (eine Quantisierung mit einem einzelnen Bit). Die Änderung der Abtastfrequenz kann wie folgt durchgeführt werden. Das Abtastgatter 41 steht unter Steuerung eines Generators 43 mit variabler Abtastfrequenz, dessen Ausgangssignal nach einer Impulsteilung im Impulsteiler 44 an ein UND-Gatter 45 angelegt wird. Das Ausgangssignal des Sprachdetektors 42 gelangt ebenfalls zum UND-Gatter 45 und ermöglicht das Anlegen von Abtastimpulsen an das Abtastgatter 41.

Die Codiererschaltung 46 wird durch das Ausgangssignal des UND-Gatters 47 zeitlich gesteuert, das ebenfalls durch den Sprachdetektor 42 betätigt wird und Impulse variabler Frequenz vom Generator 43 liefert. Wegen der Einschaltung der Teilerschaltung 44 wird für je m zum Codierer. 46 gegebene Taktimpulse ein Impuls zum Gatter 41 geführt, so daß der Codierer 46 jeden Abtastwert entsprechend irgendeinem Standard-Codierverfahren in eine Vielbit-Pulscodegruppe codie-

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ren kann. Die zum Codieren verwendete Anzahl von Bits kann dabei, wie oben beschrieben, verändert werden, um eine von den in jedem Augenblick vorliegenden Anforderungen der Übertragungseinrichtungen abhängige Codierqualität zu erreichen.

Das Ausgangssignal des Codierers 46 wird unter Steuerung von Weiterschaltimpulsen, die vom IMD-Gatter 47 kommen, in ein Sprachstoßregister 48 eingeschoben. Die vom Codierer 46 erzeugten Impulse werden also in das Sprachstoßregister 48 eingeschoben und dort gespeichert.

Ein Anfangsetiketten-Register 49 mit der gleichen Anzahl von Speicherpositionen wie das Sprachstoßregister 48 speichert Anfangsetikett-Informationen, die jedem codierten Sprachstoß vom Sprachstoßregister 48 vorausgehen. Das Anfangsetikett ist natürlich wesentlich kurzer als die meisten Sprachstösse, und das Register 48 braucht keinen vollständigen Sprachstoß zu enthalten. Es wirkt vielmehr lediglich als Verzögerung, um die Einfügung eines Anfangsetiketts zu ermöglichen. Das Anfangsetikett wird im Register 49 durch das Gatter 50 assembliert, das durch die Vorderflanke des Ausgangssignals vom Sprachdetektor 42 bei auftretender Sprachaktivität betätigt wird. Das Gatter 50 führt dann die Codierungen in den Registern 51,52 und 53 zu einem Zeitpunkt in das Anfangsetikettenregister 49, der dem Beginn jedes Sprachstosses entspricht. Das Register 51 enthält einen Zeitstempelcode, der

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von den Zeitsteuerungsadern 54 abgeleitet ist. Die codierten Signale auf den Adern 54 ändern sich regelmäßig mit der Zeit und geben die augenblickliche Taktzeit an. Der Zeitsteuercode, der zum jeweiligen Zeitpunkt im Register 51 steht, wird vom Gatter 50.zu Beginn jedes Sprachstosses in das Anfangsetiketten-Register 49 geführt und gibt demnach die Zeit an, zu der der jeweilige Sprachstoß begonnen hat.

Ein Codestempelregister 52 spricht auf eine Systembelastungsanzeige auf der Leitung 55 an, die den Belastungspegel des Üb ertragungssystems angibt, in welchem der Paketgenerator gemäß Fig. 1■benutzt wird. Ein solcher Belastungsfaktor-Generator ist in der US-PS 3 466 398 beschrieben, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines sogenannten "Ausfrierbruchteil-"Signals offenbart, welche die Anzahl von Sprechern angibt, die aktiv sind und vom Übertragungssystem noch nicht bedient wurden. Dieses Signal ist daher ein Maß für die Belastung der Anlage und kann auf die Leitung 55 gegeben werden.

Jedes Sprachstoß-Anfangsetikett kann einen Bestimmungscode aus dem Register 53 enthalten, das den Bestimmungsort angibt, an den der jeweilige Sprachstoß adressiert ist. Dieser Code, der auf der Leitung 56 erscheint, wird im Register gespeichert und bei Betätigung des Gatters 50 zum Anfangsetiketten-Register 49 übertragen. Der Bestimmungscode kann

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an .jeden Sprachstoß individuell oder nur an jedes Paket angehängt werden, das eine Vielzahl von Sprachstössen enthält. Die Fähigkeit, einen Bestimmungscode an jeden Sprachstoß anhängen zu können, beinhaltet die Möglichkeit, einen einzigen Sprachstoß für jedes Paket anstelle von mehreren Sprachstössen zu verwenden.

Nachdem die Anfangsetiketten-Information im Register 49 assembliert ist, schiebt das Ausgangssignal des UND-Gatters 47 diese Anfangsetiketten-Information über ein ODER-Gatter 57 in das Paketregister 58. Gleichzeitig damit wird ein codierter Sprachstoß im Sprachstoßregister 48 assembliert. Da die Register die gleiche Größe haben, ist, wenn das Anfangsetiketten-Register 49 geleert worden ist, das Sprachstoßregister 48 gefüllt, so daß der Sprachstoß dem zugeordneten Anfangsetikett im Paketregister 58 unmittelbar folgt.

Das Paketregister 58 kann so groß sein, daß es einen einzelnen Sprachstoß oder eine beliebige Anzahl von Sprachstössen aufnimmt. In der Praxis ist die Größe des Paketregisters 58 so gewählt, daß sich optimale Übertragungseigenschaften auf den gemeinsamen Ubertragungseinrichtungen 12 (Fig. 1) ergeben. Diese optimale Größe ist eine Funktion der für die Übertragung zulässigen Verzögerung, des Verhältnisses zwischen der Anzahl von Signalquellen und den Ubertragungseinrichtungen sowie der Organisation in Verbindung mit der

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Verarbeitung der Anfangsetiketten-Information. Diese Größe ändert sich demgemäß für unterschiedliche Arten von Übertragungssystemen und für unterschiedliche Signalaktivität.

Man beachte, daß der Codestempel im Register 52 nach Durchlaufen des Gatters 50 an den Abtastfrequenzgenerator 43 und an den Decoder 46 gegeben wird. Dieser Codestempel wird im Generator 43 zur Einstellung der Abtastfrequenz benutzt, wodurch gleichzeitig die Qualität der codierten Sprache kurzzeitig verringert und die Belastung der Übertragungseinrichtungen erleichtert werden. Das Signal kann außerdem im Codierer 46 zur Einstellung des Codier-Algorhythmus zum gleichen Zweck benutzt werden, d.h., zur Verringerung der Belastung des Systems auf Kosten einer gewißen Verschlechterung des codierten Sprachsignals. Beide Steuermöglichkeiten oder jeweils eine von ihnen können zur Einstellung der Signalqualität benutzt werden, um eine Anpassung an eine größere Zahl von Signalen auf den gleichen Übertragungseinrichtungen bei starker Belastung zu ermöglichen.

Venn ein Paketregister gefüllt worden ist, so sperrt ein Signal auf der Leitung 59 ^das Gatter 57 und gibt eine Bedienungsanforderung an die TASI-Steuerschaltungen 22 in Fig. 1. Diese ordnen daraufhin dem Paketgenerator gemäß Fig. 2 einen bestimmten Übertragungskanal zu, führen die erforderlichen Umschaltungen durch und geben ein Kanal-

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Verfügbar-Signal auf der Leitung 60 zurück. Dieses Signal wird im UND-Gatter 61 mit einem Aussende-Taktsignal auf der Leitung 62 kombiniert, und das Ausgangssignal des Gatters 61 wird zum Aussenden des Pakets aus dem Paketregister 58 benutzt. Man beachte, daß die Aussende-Taktfrequenz völlig unabhängig von der Eingangsabtastfrequenz ist, so daß Sprachpakete mit einer Frequenz übertragen werden können, die größer ist als die, mit der die Pakete ursprünglich erzeugt worden sind. Diese Möglichkeit läßt sich ebenfalls benutzten, um die Belastung der Übertragungseinrichtungen herabzus e tz en.

In Fig. 3 ist ein genaueres Blockschaltbild eines Sprachregenerators dargestellt, der zweckmäßig in dem TASI-System gemäß Fig. 1 benutzt werden kann und dort als Sprachregenerator 33 bezeichnet ist. In Fig. 3 wird ein Sprachpaket an einen Eingangsanschluß 70 und gleichzeitig an einen Taktregenerator 71 sowie ein Paketregister 72 angelegt. Das Paketregister 72 stellt in Verbindung mit einem Anfangsetiketten-Register 75 genügend Speicherkapazität bereit, um wenigstens ein vollständiges Paket und unter Umständen eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Paketen zu speichern. Der Taktregenerator 71 erzeugt unter Verwendung des ankommenden Sprachpakets ein mit dem ankommenden Paket synchronisiertes Zeitsteuerungssignal. Dieses Signal wird benutzt, um das Sprachpaket in das Paketregister 72 einzu-

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führen. Wenn das vollständige Sprachpaket aufgenommen ist, so erscheint ein Signal auf der Leitung 73, das die Schaltung 74 mit variablem Schwellenwert betätigt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Anfangsetiketten-Information in das Anfangsetiketten-Register 75 weitergelaufen und der Zeitstempel wird vom Zeitstempeldetektor 76 festgestellt. Dieser Zeitstempel wird von einem Taktsignal auf der Leitung 77, das zu dem Zeitsteuerungssignal auf der Leitung 54 (Fig. 2) synchronisiert ist, in der Subtrahierschaltung 78 abgezogen. Die Differenz geht zur Schaltung 74 mit variablem Schwellenwert. Wenn die Differenz zwischen dem Zeitsignal und dem Zeitstempel den eingestellten Schwellenwert übersteigt, so wird ein Ausgangssignal auf der Leitung 79 erzeugt. Dieses Ausgangssignal betätigt einen Taktgenerator 80 mit variabler Frequenz, der wiederum Sprachstoßsignale vom Paketregister 72 an einen Decoder 82 weiterschaltet und gleichzeitig eine geeignete Zeitsteuerung für den Decoder 82 bereitstellt.

Der Generator 80 mit variabler Frequenz steht unter Steuerung des Codestempels aus dem Codestempeldetektor 83, der an das Anfangsetiketten-Register 75 angeschlossen ist. Der Codestempel stellt nach Feststellung durch den Detektor 83 die Frequenz des Generators 80 so ein, daß sie der durch den Generator 43 in Fig. 2 benutzten Frequenz entspricht. Dadurch kann die Sprache mit der gleichen Frequenz decodiert

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werden mit der sie sendeseitig codiert worden ist. Das Ausgangssignal des Codestempeldetektors 83 wird außerdem an den Decoder 82 angelegt, um den Codier-Algorhythmus (einschl. der Anzahl von Bits für die Quanti sierung) so einzustellen, daß er dem im Codierer 46 in Fig. 2 benutzten Algorhythmus entspricht.

Der Bestimmungscodedetektor 84 liefert ein Ausgangssignal auf der Leitung 85, das an die empfangsseitigen TASI-Steuerschaltungen 32 in Fig. 1 gegeben wird und zur Steuerung der weiteren Wegleitung der empfangenen Sprachsignale verwendet werden kann. Das Ausgangssignal des Decoders 82 wird einem Tiefpaßfilter 86 und dann einem Sprachausgangsanschluß 87 zugeführt.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 assembliert der Paketgenerator nach Fig» 2 jeden Sprachstoß in einen Codeblock, der einen Anfangsetikettenabschnitt und einen Sprachstoßabschnitt aufweist. Der Anfangsetikettenabschnitt enthält wiederum einen Bestimmungscode, einen Codestempel und einen Zeitstempel, die alle dem Sprachstoßcode zeitlich vorangehen. Die Sprachstoß-Codegruppen können entsprechend der Darstellung in Fig. 5 zu Sprachpaketen zusammengestellt werden, die mehr als einen Sprachstoß enthalten. Lediglich zur Erläuterung werden zwei Sprachstösse entsprechend der Kurvenform a) in Fig. 5 festgestellt, wie durch die Kurvenform

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b) gezeigt, und zu einem einzigen Sprachpaket assembliert, wie die Kurvenform c) angibt« Man beachte, daß das Ruheintervall zwischen dem ersten und zweiten Sprachstoß aus dem Sprachpaket gemäß Kurvenform c) beseitigt worden ist. Diese Beseitigung der Ruheintervalle vor der Übertragung verbessert den Wirkungsgrad bei der Ausnutzung der Übertragungseinrichtungen und ermöglicht außerdem die Zusammenstellung von Sprachpaketen optimalerer Größe. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig«, 5 sind nur zwei Sprachstösse zu einem Paket zusammengestellt worden₀ Es dürfte jedoch klar sein, daß jede Anzahl von aufeinanderfolgenden Sprachstössen auf entsprechende Weise assembliert und ein Sprachpaket scheinbar beliebiger Größe erzeugt werden kann. Es sei auch darauf hingewiesen, daß der zusätzliche Aufwand für das Anfangsetikett sehr klein ist, da dessen Länge im Mittel wesentlich kleiner als die Länge eines Sprachstosses ist.

In Fig. 6 ist eine weitere Anwendung des Sprachpaketgerierators gemäß Fig. 2 dargestellt. In Fig. 6 wird ein Sprachpaketgenerator 100 in Verbindung mit einem Datenpaketgenerator 101 benutzt, die sich eine einzige Übertragungseinrichtung 102 teilen. Sprachsignale auf der Leitung 103 werden dem Sprachpaketgenerator 100 zugeführt, der wie der Generator in Fig. 2 aufgebaut sein kann. Wenn ein Sprachpaket assembliert worden ist, so betätigt eine Bedienungs-

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anforderung auf der Leitung 104 einen Schalter 105, um das Sprachpaket auf die Übertragungseinrichtung 102 zu geben. In den Intervallen zwischen Anforderungen für eine Sprachbedienung wird die Übertragungseinrichtung 102 zur Übertragung von Datenpaketen benutzt, die im Datenpaketgenerator 101 aus Daten assembliert werden, die über die Eingangsleitung 106 geliefert werden. Der Schalter 105 verbindet normalerweise den Datenpaketgenerator 101 mit der Übertragungseinrichtung 102. Wenn ein Sprachpaket für die Übertragung bereit ist, so betätigt das Signal auf der Leitung 104 den Schalter 105, der dann die übertragung des Datenpakets unterbricht und gleichzeitig den Datenpaketgenerator 101 anweist, das unterbrochene Datenpaket erneut zu übertragen, wenn die Übertragungseinrichtung 102 wieder frei wird. Sprach- und Datenpakete werden daher ineinander geschoben und teilen sich die gleiche Übertragungseinrichtung. Auf diese V/eise haben die Sprachsignale Priorität gegenüber den Datensignalen und unterbrechen die Übertragung des Datensignals immer dann, wenn es erforderlich ist. In typischer Weise ist die Datenübertragungsfrequenz niedriger als die Sprachübertragungsfrequenz. Praktische Werte können bei 4,8 Kilobit/Sek. bzw. 24 Kilobit/Sek. liegen.

Empfangsseitig ordnet ein Sprachregenerator 103, der gemäß Fig. 3 aufgebaut sein kann, die Sprachsignale zeitlich neu und gibt sie an einen Schalter 108. Dieser Schalter steht unter Steuerung des Bestimmungscodesignals- auf der Leitung

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1G9ι das aus dem Anfangsetikett des ankommenden Pakets abgeleitet wird. Wenn ein Sprachpaket emfpangen worden ist, so spricht der Schalter 108 an und verbindet den Regenerator 107 mit dem Decoder 112 und dann mit der Sprachausgangsleitung 110. Zu allen anderen Zeiten ist der Regenerator 107 mit der Datenausgangsleitung 111 verbunden. Es ergibt sich demgemäß, daß das Multiplex-Übertragungssystem gemäß Fig. Sprach- und Datensignale gleichzeitig verarbeitet und daß sich eine wirtschaftliche Übertragung dadurch erreichen läßt, daß die Sprachsignale zu Paketen optimaler Größe assembliert werden, die zwischen die Datensignale eingeschoben werden.

In Fig. 7 ist eine weitere Anwendung des Sprachpaketgenerators gemäß Fig. 2 dargestellt. Sprachsignale auf einer Eingangsleitung 120 werden an einen Sprachpaketgenerator 121 gegeben, der das Sprachsignal entsprechend der obigen Erläuterung zu digital codierten Paketen assembliert. Diese Pakete können durch Anlegen an einen Zugriffsanschluß 123 auf ein Schleifenübertragungssystem gegeben werden. Ein solches System ist im US-Reissue-Patent 28 811 beschrieben. Bei diesem System wird der Zugriffsanschluß als "B-Station" identifiziert und ordnet Pakete der zur Verfügung stehenden Zeit auf einer gemeinsamen Übertragungseinrichtung 124 zu. ¥ie in dem genannten Reissue-Patent beschrieben wird, kann die Anfangsetiketten-Information benutzt werden, um Pakete über ein Mehrfachschleifensystem zum endgültigen Bestim-

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mungsoi't zu lenken. Auf diese Weise können Schleifenübertragungssysteme zur Übertragung von Sprachsignalen sowie von Datensignale η benutzt werden.

Die Sprachsignale können empfangsseitig mit brauchbarer Sprachqualität unter Verwendung der in den Anfangsetiketten des Pakets enthaltenen Zeitstempel wieder zusammengestellt werden. Darüber hinaus können Verzögerungen bei der Übertragung jedes Pakets dadurch kompensiert werden, daß die gleichen Zeitstempel benutzt werden, um die Sprachstösse in Realzeit mit vernünftiger Annäherung der Dauer für die Ruheintervalle wieder zusammen zu stellen. Die Dauer der Ruheintervalle kann jedoch in typischer Weise um + 50 % oder mehr verändert werden, wobei man trotzdem noch eine brauchbare Sprachqualität erhält. Tatsächlich ist es die Fähigkeit, die Dauer der Ruheintervalle im wiederhergestellten Signal abzuändern, die die Möglichkeit schafft, Sprache mit hohem Wirkungsgrad über Paketübertragungssysteme zu übertragen. Darüber hinaus vereinfacht die Möglichkeit zur Änderung der Ruheintervalldauer bei der Rekonstruktion die Anforderungen an die Zwischenspeicherung der Sprachpakete wesentlich.

Der Paketgenerator gemäß Fig. 2 ist nur aus Gründen der Verfnfachung mit einer analogen Sprachanzeige dargestellt worden. Es ist klar, daß Eingangssprachsignale zu Anfang codiert werden können und die Sprachanzeige mit Hilfe von

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digitalen Verfahren erreicht werden kann. Anstelle einer variablen Codierung der Sprachsignale können Standard-PCM-Codierungen wiederum unter Verwendung von Digitalverfahren in weniger redundante Codeformate für die Assemblierung in Pakete umgewandelt werden.

Schließlich können in Übertragungssystemen, bei denen die Veglenkung außerhalb der Signalwege durchgeführt wird, die Bestimmungscodierungen in den Anfangsetiketten weggelassen werden und die Weglenkung mit Hilfe anderer Mittel durchgeführt werden. Dieses Verfahren wird in den TASI-Systemen benutzt, die in den US-Patentschriften 2 957 946 und 4 002 841 beschrieben werden.

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Claims

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PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

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WESTERN ELECTRIC COMPANY Flanagan -

INCORPORATED

NEW YORK N.Y. 10038 USA

Patentansprüche

./Verfahren zum Übertragen von Digital signal en über eine MuItipiexübertragungsanlage von einer Vielzahl von Signalquellen, von denen wenigstens eine eine Sprachsignalquelle ist und bei der Sprachstösse festgestellt und von Ruheintervallen zwischen den Sprachstössen unterschieden werden,

dadurch gekennzeichnet, daß Sprachstösse in Pakete von einem oder mehreren Sprachstössen unter Weglassen der Ruheintervalle assembliert werden,

daß an den jeweiligen Sprachstoß ein dessen Anfangszeitpunkt angebendes Zeitsteuerungssignal angehängt wird, daß die Pakete zu entfernten Adressen übertragen werden, und daß die Sprachsignale am entfernten Ende der Übertra-

ORIGiNAL INSPECTED

München: R. Kramer Dipl.-Ing. ■ W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . P. Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr.jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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gungsanlage dadurch rekonstruiert werden, daß die Zeitsteuerungssignale zur Wiedereinfügung von Ruheintervallen benutzt werden, die den ursprünglichen Ruheintervallen mehr oder weniger entsprechen.

2. MuItipiexübertragungsanlage zur Übertragung von Digitalsignalen von einer Vielzahl von Signalquellen über gemeinsame Übertragungseinrichtungen entsprechend dem Verfahren gemäß Anspruch 1,

gekennzeichnet durch einen Sprachpaketgenerator zur Assemblierung wenigstens eines Sprachstosses in ein einzelnes Digitalpaket von Sprachinformationssignalen,

eine Einrichtung zum Anfügen eines Anfangsetikettenblocks an den Anfang jedes Digitalpaketes, wobei der Anfangsetikettenblock einen Zeitcode enthält, der den Zeitpunkt angibt, zu dem der zugehörige Sprachstoß begonnen hat, und eine Einrichtung zur Abgabe des Digitalpakets auf die MuItipiexübertragungsanlage.

j5. Übertragungsanlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Sprachpaketgenerator eine Einrichtung zum Assemblieren von wenigstens zwei Sprachstössen aufweist, die unmittelbar an die dazwischen liegende und weggelassene Ruheperiode angrenzen.

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4. Sprachpaketgenerator, insbesondere zur Verwendung in der Anlage nach Anspruch 2, mit einer Quelle für Sprachsignale, einem an die Quelle angeschalteten Sprachdetektor und einem über ein Abtastgatter an die Quelle angeschalteten Digitaleodierer,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Paketspeicher an den Codierer angeschlossen ist, daß eine auf den Sprachdetektor ansprechende Einrichtung den Codierer und den Eingang zum Speicher betätigt, daß ein Zeitstempelgenerator vorgesehen ist und ferner eine Einrichtung zum Einspeichern eines Zeitstempels aus dem Generator im Speicher und eine Einrichtung, die abhängig vom Inhalt des Speichers den Ausgang des Speichers betätigt.

5. Sprachpaketgenerator nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalcodierer eine Einrichtung zum Ändern der Codierqualität im Codierer aufweist.

6. Sprachpaketgenerator nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß eine variable Takterzeugungseinrichtung an das Abtastgatter angeschaltet ist.

7. Übertragungsanlage nach Anspruch 2 oder 3,

mit einer Vielzahl von Sprachquellen, einer gleichen Vielzahl von Signalverbrauchern und einer kleineren Zahl von

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Signalübertragungskanälen, die die Quellen mit den Verbrauchern verbinden, wobei der Paketgenerator eine Einrichtung zum Assemblieren der Sprachpaket-Informationssignale aus jeder der Quellen aufweist,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Pakete verfügbaren Übertragungskanälen für die Dauer der Pakete zuordnet, eine Einrichtung, die unter Ansprechen auf die Anfangszeitsignale die Ruheintervalle wieder einfügt und eine Einrichtung, die die Sprachinformationssignale mit den wieder eingefügten Ruheintervallen dem jeweils richtigen Verbraucher zuführt.

8. Übertragungsanlage nach Anspruch 7,

gekennzeichnet durch einen Generator mit variabler Sprachabtastfrequenz, eine Einrichtung, die abhängig von der Belastung der Anlage die Frequenz des Generators einstellt und eine Einrichtung, die abhängig von der Belastung den Sprachinformationssignalen ein Belastungspegelsignal zuordnet.

9. Übertragungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen variablen Sprachcodierer, der die Sprachinformationssignale entsprechend einem von einer Vielzahl von Codier-Algorithmen codiert, eine Einrichtung, die abhängig von der Belastung der Anlage einen der Codier-Algorithmen wählt und eine Einrichtung, die abhängig von

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der Belastung den Sprachinformationssignalen ein Belastungspegelsignal zuordnet.

10. Übertragungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9_f
dadurch gekennzeichnet, daß jede Einrichtung zur Assemblierung von Paketen ein Sprachstoßregister zur Speicherung von Sprachstössen in der Reihenfolge aufweist, in welcher sie durch die Sprachquellen erzeugt worden sind, ferner ein Anfangsetikettregister zur Speicherung der Anfangszeit der Signale und ein Paketregister zur Speicherung

des Inhalts des Anfangsetikettregisters und des Sprachstoßregisters nacheinander.

11. Übertragungsanlage nach Anspruch 2,

bei der die Digitalsignale Sprach- und Datensignale umfassen,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Assemblieren
von Paketen von Dateninformationssignalen und eine Einrichtung zur Übertragung der Pakete von Dateninformationssignalen immer dann, wenn die Pakete von Sprachinformationssignalen nicht übertragen werden.

12. Übertragungsanlage nach Anspruch 11,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum erneuten Übertragen von Paketen von Dateninformationssignalen, die
durch die Übertragung von assemblierten Paketen von Sprach-

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informationssignalen unterbrochen worden sind.

13. tJbertragungsanlage nach Anspruch 11,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung^edem der Sprachpakete und jedem der Datenpakete Bestimmungssignale zuordnet, und durch eine Einrichtung, die abhängig von den Bestimmungssignalen die Sprachpakete an einen anderen Bestimmungsort als die Datenpakete liefert.

14. Multiplex-Schleifenübertragungsanlage zur Übertragung von Sprachsignalen,entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Assemblieren von Paketen von Sprachinformationssignalen mit wenigstens einem weggelassenen Ruheintervall, eine Einrichtung zur Zuordnung eines Anfangszeitsignals zu den Sprachinformationssignalen, eine Schleifenübertragungseinrichtung zum Übertragen der assemblierten Pakete von Sprachinformationssignalen auf die Schleifenübertragungseinrichtung.

15. Multiplex-Schleifenübertragungsanlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die jedem der Sprachinformationspakete Bestimmungssignale zuordnet.

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