專利名稱：具有邏輯的可分配信道和比特率的數(shù)字多路復(fù)用器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可邏輯的分配數(shù)據(jù)信道和比特率的數(shù)字多路復(fù)用器-多路分解器。
所謂的智能大樓，工廠和校園設(shè)施已需要適應(yīng)以如表1所示的各種比特率的數(shù)據(jù)傳輸。
表1比特率的例子比特率應(yīng)用1kb/s插板接入控制數(shù)據(jù)總線2kb/sHVAC數(shù)據(jù)總線19.2kb/sRS-232個人計算機網(wǎng)絡(luò)B=64kb/sPBX數(shù)字電話/數(shù)據(jù)C=16kb/sBBX數(shù)據(jù)/控制B+D=144kb/sBBX和ISDNDS1=1.54Mb/s電話/數(shù)據(jù)中繼線2.5Mb/sArcnet LAN網(wǎng)10Mb/s以太(Ethernet)LAN網(wǎng)16Mb/sIBM令牌傳送LAN網(wǎng)這些不同的比特率必須由這樣設(shè)施中的網(wǎng)絡(luò)支持，因為它們將提供智能的設(shè)備互連到設(shè)施。多路復(fù)用器-多路分解系統(tǒng)典型地用在傳遞數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)中，這種網(wǎng)絡(luò)必須能支持寬范圍的比特率，并能迅速構(gòu)成，以及以最低的費用適應(yīng)這種變化。
通常使用三種類型的多路復(fù)用器-多路分解器。它們是同步的，異步的和異步高速過取樣多路復(fù)用器-多路分解器。已知有許多變型，但是表2概述一些有代表性的系統(tǒng)的主要特征。
多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的多路復(fù)用器用于通過復(fù)用取樣的數(shù)據(jù)信號并以串行比特流傳送它們來組合出現(xiàn)在輸入信道的一些數(shù)據(jù)信號。多路分解器從該比特流中提取樣值并將它們送到相應(yīng)于輸入信道的輸出信道。然后重建原始數(shù)據(jù)信號并作為輸出信號提供。
表2多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)多路復(fù)用器-多關(guān)鍵特性路分解器系統(tǒng)1.時鐘頻率提供給數(shù)據(jù)信號源2.數(shù)據(jù)信號具有相同的比特率同步的3.數(shù)據(jù)信號是同相的4.多路復(fù)用取樣是同步地進行的1.數(shù)據(jù)信號比特率低于規(guī)定的工作比特率異步2.比特填充用于使該數(shù)據(jù)比特率與規(guī)定的工作比特率相符3.多路復(fù)用取樣是同步地進行的
1.多路復(fù)用取樣率比數(shù)據(jù)信號比特率高10倍以上異步高速2.數(shù)據(jù)信號可以有不同的比特率而且不同過取樣相3.多路復(fù)用取樣是異步進行的到同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)信號通常具有相同的比特率，而且在該復(fù)用器的輸入端它們都是同步的。為此目的，由多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)提供的唯一時鐘頻率用于產(chǎn)生該數(shù)據(jù)信號。
然后數(shù)據(jù)信號順序地多路取樣并且該取樣的比特作為TDM(時分復(fù)用)信號的串行比特流被發(fā)送。
多路分解器通過分出每個數(shù)據(jù)樣值，恢復(fù)其多路復(fù)用取樣操作，并將重建的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)于該復(fù)用器輸入信道的輸出信道。
對于異步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)，到該復(fù)用器的輸入數(shù)據(jù)信號的比特率通常稍低于同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)，輸入信號規(guī)定的工作比特率。
通過比特填充操作，數(shù)據(jù)信號的比特率被調(diào)整為規(guī)定的工作比特率，該比特率填充操作插入足夠量的空白比特使該數(shù)據(jù)信號比特率與規(guī)定的工作比特率一致。數(shù)據(jù)信號時鐘頻率與包括一個比特填充電路和一個填充比特指示器電路的電子電路用于實現(xiàn)這種比特率的一致。
如果數(shù)據(jù)信號時鐘頻率是不可用的，則使用一個時鐘恢復(fù)電路來再生該頻率。為了在多路分解器識別并除去該填充比特，即識別被傳送到該分解器作為TDM比特流的一部分的填充比特。
在多路分解器，包括填充比特的同步發(fā)送的數(shù)據(jù)信號樣值被多路分解到相應(yīng)于輸入信道的輸出信道。填充比特被除去而重建的數(shù)據(jù)信號以原始的比特率提供給輸出信道。為了提供再生原始比特率所必須的時鐘頻率，使用一個跟蹤時鐘發(fā)生器。
異步高速過取樣多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)根據(jù)高速轉(zhuǎn)換器(commutator)和反轉(zhuǎn)換器的原理工作。數(shù)字信號由一個電子轉(zhuǎn)換器以該數(shù)據(jù)信號最高比特率的10倍或更高的速率進行多路取樣。一個電子的反轉(zhuǎn)換器與該轉(zhuǎn)換器同步使得在多路復(fù)用數(shù)據(jù)信道和多路分解數(shù)據(jù)信道之間能一一對應(yīng)。
應(yīng)注意，在同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信道可用作異步高速過取樣信道，提供的數(shù)據(jù)信號的比特率是該數(shù)據(jù)信道規(guī)定的工作比特率的1/10或更低。
由于數(shù)據(jù)信道的固定工作比特率，所在大多數(shù)的同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)不能適應(yīng)如智能大樓的設(shè)施中要求的寬范圍的數(shù)據(jù)比特率。
如果該數(shù)據(jù)信道用作異步高速過取樣數(shù)據(jù)信道，由于未充分利用總的傳輸能力，所以該系統(tǒng)的費用效益明顯地受到影響。
為適應(yīng)數(shù)據(jù)信道工作比特率和/可數(shù)據(jù)信道數(shù)目的變化而重建的一個同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)涉及系統(tǒng)中的重大修改，或在大多數(shù)情況下完全替換該系統(tǒng)。這樣重建的費用是太高的。
大多數(shù)的異步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的情況可以說是一樣的。
由于工作比特率已經(jīng)超過100Mb/s，所以異步高速過取樣多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)不可能有很多高比特率的數(shù)據(jù)信道。這樣的比特率要求高費用的射極耦合邏輯(ECL)和砷化鎵(GaAs)集成電路，而且該系統(tǒng)的費用效益大大地降低了。
理想地，對于如智能大樓的設(shè)施的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)應(yīng)支持的比特率范圍，對LAN(局域網(wǎng))如以太網(wǎng)是從DC接點閉合到10Mb/s以上。
本發(fā)明是一種具有多路復(fù)用器和相應(yīng)的多路分解器的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)，它能夠多路復(fù)用傳送具有寬范圍的不同比特率的多個數(shù)據(jù)信號;可以同步地和/或異步地和/或以異步高速過取樣的方法進行應(yīng)用。
它具有多個SDM(空分多路復(fù)用)數(shù)據(jù)信道，每個SDM數(shù)據(jù)信道包含很多TDM(時分多路復(fù)用)子信道。一條或多條SDM數(shù)據(jù)信道可以經(jīng)適當(dāng)分配給數(shù)據(jù)信號源的TDM子信道傳送來自多個數(shù)據(jù)信號源的信號。這些數(shù)據(jù)信號的比特是不必相同的。
從單個數(shù)據(jù)源來的信號也可以在一條或多條SDM數(shù)據(jù)信道上多路復(fù)用傳送。
接口卡用于提供數(shù)據(jù)信號源與SDM數(shù)據(jù)信道之間的連接，以便于多路復(fù)用傳輸具有不同比特率的寬范圍的數(shù)據(jù)信號。
根據(jù)一個給定信號源要求的傳輸比特率，通過在接口卡插座的連接、或者通過接線連接、或者通過在接口卡上適當(dāng)?shù)娜斯せ蛱幚砥鞑僮鞯拈_關(guān)，本發(fā)明提供選擇一條或多條SDM數(shù)據(jù)信道的靈活性。
根據(jù)一個給定信號源要求的傳輸比特率，利用通過接線連接，或通過在接口卡上適當(dāng)?shù)娜斯せ蛱幚砥鞑僮鞯拈_關(guān)所加的一組電邏輯信號，本發(fā)明還提供選擇一條或多條TDM子信號的靈活性，這些子信道或者是在相同的SDM數(shù)據(jù)信道上，或者是分散在很多SDM數(shù)據(jù)信道上。
上面說明的連接和開關(guān)可以用于以固定的方式，或者是人工地或電子地選擇SDM和/或TDM子信道。在使用兩組多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)來建立一個全雙向傳輸系統(tǒng)的情況下，由一個處理器進行遠(yuǎn)端電子選擇也是可能的。
為了遠(yuǎn)端自動電子選擇(即分配)SDM數(shù)據(jù)信道和/或TDM子信道，通過使用電存儲器可以在該接口卡上提供一個唯一的電識別碼。通過使用該識別碼，數(shù)據(jù)信號源或者連接到該接口卡的數(shù)據(jù)接收機的傳輸比特率可自動地適應(yīng)。接口卡插座的位置(即插座號)電識別碼也可提供電存儲器，用于管理由一群多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。
通過由兩組多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)組成的全雙工傳輸系統(tǒng)中的一條TDM子信道，接口卡的唯一識別碼和插座號碼可傳送到控制SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道選擇的遠(yuǎn)端處理器。
因此選擇信道和比特率以及改變它們的能力可被減少到僅僅改變一組開關(guān)的開關(guān)閉合，或者替換接口卡，或者由一個遠(yuǎn)端處理器如微處理機或個人計算機控制開關(guān)的閉合。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一個多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)包括一個空分多路復(fù)用器和多路分解器，其每一個都有多條輸入SDM和輸出SDM數(shù)據(jù)信道，每條SDM數(shù)據(jù)信道適于以第一時鐘速率傳送第一數(shù)量的TDM子信道;和多路復(fù)用器的下列裝置用于對從外部信號源來的數(shù)據(jù)信號以與第一時鐘速率同步地多路取樣到SDM數(shù)據(jù)信道的裝置;用于從第一時鐘速率產(chǎn)生第二時鐘速率系列的裝置;用于選擇一條或多條TDM子信道的裝置;用于對從外部信號源來的數(shù)據(jù)信號以與第二時鐘速率系列的一個時鐘速率同步地多路取樣到一條或多條所選擇的TDM子信道上的裝置;用于從多路取樣的數(shù)據(jù)信號加到一條或多條SDM數(shù)據(jù)信道上的裝置;和多路分解器的下列裝置恢復(fù)和產(chǎn)生第一時鐘速率的裝置;從產(chǎn)生的第一時鐘速率產(chǎn)生第二系列時鐘速率的裝置;在多路分解器上引入和保持該系列的第二時鐘速率和TDM子信道與在多路復(fù)用器的時鐘速率和TDM子信道同步的裝置;用于選擇與SDM數(shù)據(jù)信道或在多路復(fù)用器選擇的信道相一致的一條或多條SDM數(shù)據(jù)信道的裝置;用于選擇與在多路復(fù)用器選擇的TDM子信道相一致的一條或多條TDM子信道的裝置;用于從該SDM數(shù)據(jù)信道或信道和/或TDM子信道提取一個或多個取樣多路復(fù)用的數(shù)據(jù)信號的裝置;用于再現(xiàn)該數(shù)據(jù)信號或信號的裝置;因而數(shù)據(jù)信號可被加到任意一條多路復(fù)用器輸入SDM數(shù)據(jù)信道并被多路復(fù)用傳輸?shù)较鄳?yīng)的輸出SDM數(shù)據(jù)信道并再生為原始的數(shù)據(jù)信號，和/或數(shù)據(jù)信號可被加到在一條或多條輸入SDM數(shù)據(jù)信道上的一條或多條TDM子信道并且被多路復(fù)用傳輸?shù)皆谙鄳?yīng)的輸出SDM數(shù)據(jù)信道或信道上的相應(yīng)的TDM子信道上，并再生為原始數(shù)據(jù)信號。
本發(fā)明可用作一個同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)。例如，具有比特率相應(yīng)于第一時鐘速率或該系列的第二時鐘速率的一個或多個比特率的數(shù)據(jù)信號可以被多路復(fù)用同步地傳送通過該系統(tǒng)。
通過使用如比特填充的公知電子方法，本發(fā)明也可用作一個異步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明也可用作一個異步高速過取樣多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)。
參看下面的詳細(xì)敘述，結(jié)合下面的附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明在多路復(fù)用器的SDM數(shù)據(jù)信道的方框圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明在多路復(fù)用器的子多路復(fù)用的TDM子信道的方框圖;
圖3是說明圖2實施例的方框圖，用附加的器件說明產(chǎn)生同步信號以允許在多路分解器系統(tǒng)識別TDM子信道的方法;
圖4是可用于構(gòu)成圖3實施例一部分的一個電路圖;
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明在多路分解圖的SDM數(shù)據(jù)信道和同步方案的方框圖;
圖6A和6B是用于使在多路分解器的TDM子信道與該復(fù)用器的TDM子信道一一對應(yīng)的電路圖;
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明在多路分解器的TDM子信道的方框圖;
圖8是說明用于同步地子多路復(fù)用1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖9是可用于構(gòu)成圖8的實施例的一部分的多路復(fù)用取樣電路的電路圖;
圖10是說明用于多路分解1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖11是可用于構(gòu)成圖8的實施例的一部分的多路分解取樣電路和數(shù)據(jù)信號重建電路的電路圖;
圖12是說明同步地方多路復(fù)用2.50Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖13是可用于構(gòu)成圖12的實施例的一部分的多路復(fù)用取樣電路的電路圖;
圖14是說明用于多路分解2.50Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖15是可用于構(gòu)成圖14的實施例的一部分的多路分解取樣電路和數(shù)據(jù)信號再現(xiàn)電路的電路圖;
圖16是說明用于同步地子復(fù)用5.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖17是可用于構(gòu)成圖16實施例的一部分的多路復(fù)用取樣電路的電路圖;
圖18是說明用于多路分解5.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖19是可用于構(gòu)成圖18的實施例的一部分的多路分解取樣電路和數(shù)據(jù)信號再現(xiàn)電路的電路圖;
圖20是說明用于同步地子多路復(fù)用4比特并行的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖21是可用于構(gòu)成圖20的實施例的一部分的多路復(fù)用取樣電路的電路圖;
圖22是說明用于多路分解比特并行的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖23是可用于構(gòu)成圖22的實施例的一部分的多路分解取樣電路和數(shù)據(jù)信號再現(xiàn)電路的電路圖;
圖24是說明用于同步地子多路復(fù)用10Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖25是說明用于多路分解10Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖26是說明用于子多路復(fù)用異步的1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;圖27是說明用于多路分解1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖28是說明通過異步高速過取樣用于子多路復(fù)用DC至125Kb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖29是說明用于多路分解DC至125Kb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖30是說明利用先解串(deserializing)該數(shù)據(jù)信號，同步地子多路復(fù)用20Kb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖31是說明通過串行化重建，多路分解20Mb/s數(shù)據(jù)信號的接口卡的方框圖;
圖32是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明使用一組開關(guān)分配SDM數(shù)據(jù)信道的多路復(fù)用器的方框圖;
圖33是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例說明使用一組開關(guān)分配SDM數(shù)據(jù)信道的多路分解器的方框圖;和圖34是說明通過識別接口卡的類型，并同時登記接口卡插座的插座號從遠(yuǎn)程點可以自動地分配SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道的方法的方框圖。
圖34A和34B是圖34的放大部分。
參見圖1，3和5，圖中描述的本發(fā)明一個實施例的一個例子是一個提供10條SDM(空分多路復(fù)用)數(shù)據(jù)信道的數(shù)字多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)，其每條信道提供8條TDM(時分復(fù)用)子信道。這里所選的SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道數(shù)分別為10和8只是為了說明的目的，而不意味著限制本發(fā)明的范圍。
通過適當(dāng)?shù)慕泳€，接點或開關(guān)可以選擇10條SDM數(shù)據(jù)信道。8條TDM子信道是通過TDM方案建立的可尋址的時隙。這8條TDM子信道時隙也可以通過利用適當(dāng)?shù)慕泳€，接點或開關(guān)的電邏輯尋址進行選擇。
為簡化起見，假定每條SDM數(shù)據(jù)信道同步地接收具有10Mb/s比特率的數(shù)據(jù)信號。因此，這8條TDM子信道的每條信道同步接收數(shù)據(jù)信號的比特率為(10Mb/s)/8＝1.25Mb/s因為多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的總的數(shù)據(jù)信號比特率是[10Mb/s)/SDM數(shù)據(jù)信道)]×10SDM數(shù)據(jù)信道＝100Mb/s因為在一條SDM數(shù)據(jù)信道上可有8條TDM子信道，所以一條SDM數(shù)據(jù)信道可被多達(dá)8個數(shù)據(jù)信號源共用。而且，根據(jù)該數(shù)據(jù)信號源要求的信號比特率，單個數(shù)據(jù)信號源可以選擇許多TDM子信道，而這些TDM子信道可以位于相同的SDM數(shù)據(jù)信道上，或者分散在很多SDM數(shù)據(jù)信道中。
借助于電邏輯編址選擇一條或多條TDM子信道，具有寬范圍的不同比特率的很多數(shù)據(jù)信號源可被復(fù)用到作為100Mb/s比特流的一部分的單條傳輸線上。
這得到了可通過適當(dāng)?shù)慕泳€，接線或開關(guān)的電邏輯編址選擇的總數(shù)為(10SDM數(shù)據(jù)信道)×(8TDM子信道)/(SDM數(shù)據(jù)信道)＝80TDM子信道。結(jié)果，多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)可以從很多數(shù)據(jù)信號源接受寬范圍的數(shù)據(jù)比特率，并且通過單條傳輸線發(fā)送它們，而由多路分解器再生。
目前在市場上有很多高速TDM數(shù)字多路復(fù)用器集成電路。ADM(AdvancedMicroDevices公司)TAXLchip(透明異步發(fā)射器-接收器接口芯片)Model(型號)AM7968就是這樣的一個例子。
AM7968有10個輸入數(shù)據(jù)信道，每個信道可接受的數(shù)據(jù)比特率范圍為3.2Mb/s到10Mb/s。最大的總的數(shù)據(jù)比特率為100Mb/s。用于多路分解的內(nèi)務(wù)處理和信息要加25Mb/s，給出的最大工作比率為125Mb/s。
相應(yīng)的多路分解集成電路AM7969型在10條輸出數(shù)據(jù)信道上再生提供給多路復(fù)用器的10數(shù)據(jù)信號。該集成電路對AM7968和AM7969可用于構(gòu)成由固定時鐘速率操作AM7968的一個10信道同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)。
這里的同步多路復(fù)用是指輸入到多路復(fù)用器數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)信號必須以數(shù)據(jù)進行多路取樣的相同時鐘速率(如10MHz)出現(xiàn)。另外，數(shù)據(jù)信號必須與多路取樣的信號同相。
本發(fā)明使用一個提供并行輸入和輸出數(shù)據(jù)信道的同步多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)。在多路復(fù)用器輸入數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)信號被同步地多路取樣并傳送到多路分解器，在該分解器它們被多路分解到相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)信號。這樣的系統(tǒng)可以在諸如AM7968和AM7969對的集成電路中找到。
為了說明起見，選擇具有10條數(shù)據(jù)信道且每條信道具有10Mb/s的NRZ(不歸零)數(shù)據(jù)比特率的一個系統(tǒng)。
空分多路復(fù)用電路這10條數(shù)據(jù)信道可看成是在物理空間出現(xiàn)的而且外部數(shù)據(jù)源可用的信道。換句話說，實際上它們是SDM(空分多路復(fù)用)信道，每條信道工作在10Mb/s比特率。
如圖1所示，以帶圓圈的號碼1至10表示的10條SDM數(shù)據(jù)信道的每條信道共同接到PC(印刷電路)板插座100A到100N，而且又接到SDM多路復(fù)用器102。SDM多路復(fù)用器102具有傳送多路復(fù)用數(shù)據(jù)信號的一條輸出信道104。
10MHz時鐘連接到SDM多路復(fù)用器102作為同步地控制10Mb/s的10個SDM數(shù)據(jù)信道的每條信道的參考時鐘。
當(dāng)將外部數(shù)據(jù)源接到多路復(fù)用器系統(tǒng)的印刷電路板型式的接口卡插入插座100A至100N時，該PC板接點或跳線接到該PC板的接點，或轉(zhuǎn)換連接到該PC板的接點，而實際地接到一條或多條特定的SDM數(shù)據(jù)信道。
根據(jù)具體的應(yīng)用，由于每條SD數(shù)據(jù)信道具有許多可用的TDM(時分多路復(fù)用)子信道。所以一條SDM數(shù)據(jù)信道可由許多接口卡共用。
時分多路復(fù)用電路如圖1所示，10MHz時鐘106也接到一個同步計數(shù)器108，該計數(shù)器108同步地分頻10MHz時鐘信號并產(chǎn)生時鐘信號系列C5＝5.00MHzC2.5＝2.50MHzC1.25＝1.25MHz這些時鐘信號是該規(guī)定頻率的RZ(歸零)信號的數(shù)字比特流。它們與10MHz時鐘信號一起通過帶圓圈號碼的11至14的電路線加到插座100A至100N。
利用由同步計數(shù)器108產(chǎn)生的時鐘信號系列，在每條SDM數(shù)據(jù)信道上建立TDM子信道。為了說明起見，選擇8TDM子信道(即時隙)的例子。這意味著TDM子信道工作在比特率(10Mb/s)/8＝1.25Mb/s由于有10條SDM數(shù)據(jù)信道，每條數(shù)據(jù)信道又有8條TDM子信道(即時隙)，所以該多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)有80條可用的TDM子信道。
如上面所述，一條TDM子信道是以1.25Mb/s工作，而通過選擇適當(dāng)?shù)腡DM子信道的組合，則可以發(fā)送多倍的這個比特率。其最高的組合比特率是由總的SDM數(shù)據(jù)信道容量設(shè)定的，它是100Mb/s。
諸如用于同步SDM多路復(fù)用器102和SDM多路分解器的內(nèi)務(wù)處理信號被加到這100Mb/s比特流，因而最終的比特率是125Mb/s。但是，為了簡化，在下面的段落中認(rèn)為總的比特率是100Mb/s。
TDM子信道(即時隙)的時隙安排示于圖2這8個TDM子信道時隙可以用3比特二進制碼識別。為了實現(xiàn)TDM方案，3比特二進制碼地址以時間的等級順序出現(xiàn)，該地址中的最低，中間和最高等級位是分別由時鐘信號C5，C2.5和C1.25的邏輯電平設(shè)定的。此外，最低時鐘速率C1.25由除法器200分成兩半以提供0.625MHz的時鐘C0.625，其應(yīng)用將在后面敘述。該地址序我列連續(xù)地重復(fù)以建立TDM方案。
從可用的8個時隙中選出單個TDM子信道時隙是通過將規(guī)定的TDM子信道時隙的3比特二進制碼加到一個3比特二進制比較器，該比較器將該碼與時鐘信號C5.，C2.5和C1.25的邏輯電平進行比較而獲得的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)相符時，一個啟動脈沖與時鐘信號C10同步地產(chǎn)生，并加到多路取樣該數(shù)據(jù)信號的鎖存電路。
總之，多路復(fù)用器系統(tǒng)具有被多路復(fù)用到100Mb/s數(shù)據(jù)比特流的十條10Mb/sSDM數(shù)據(jù)信道。每條SDM數(shù)據(jù)信道的8個TDM子信道時隙是由提供8個TDM子信道時隙地址的3比特二進制碼識別。這意味著一條10Mb/sSDM數(shù)據(jù)信道被子多路復(fù)用為八條1.25Mb/s的TDM子信道。
TDM子信道時隙連續(xù)地重復(fù)。一個或多個特定的TDM子信道時隙可由接口卡用于將數(shù)據(jù)信號子多路復(fù)用到一條特定的SDM數(shù)據(jù)信道上。如上所述，3比特二進制碼比較器和鎖存電路用于將數(shù)據(jù)信號子多路復(fù)用到一個或多個特定的TDM子信道時隙上。
為了在多路分解器明確地識別在每條SDM數(shù)據(jù)信道上的TDM子信道時隙的地址，并在多路復(fù)用器和多路分解器的TDM子信道時隙之間產(chǎn)生一一對應(yīng)，必須由多路復(fù)用器提供一個同步信號。圖3表示了說明產(chǎn)生這個同步信號的方框圖，而圖4是表示圖3的關(guān)鍵部件的電路圖。
TDM子信道時隙識別符同步信號是0和1邏輯電平的交替碼型。它被放置在TDM子信道時隙000＝0中。這個地址是由3比特二進制碼比較器300使用設(shè)定在邏輯電平0，0和0的3比特二進制碼輸入304識別碼。
比較器300將地址與C5，C2.5和1.25時鐘信號比較。當(dāng)三個時鐘信號的邏輯電平與地址000的邏輯電平相符時，產(chǎn)生一個與C10時鐘信號同步的啟動脈沖并提供給鎖存電路302。
在鎖存電路302，從比較器300來的兩個輸入C1.25和C0.625與啟動脈沖組合產(chǎn)生一個1.25b/sNRZ(不歸零)TDM子信道時隙同步信號，因為實際上C0.625時鐘信號是由C1.25時鐘信號取樣的，該同步信號是在邏輯電平0和1之間交變。這個同步信號由導(dǎo)線連接加到帶圓圈號1標(biāo)明的SDM數(shù)據(jù)信道上。
在多路分解器系統(tǒng)同步信號交替碼型用作000＝0TDM子信道時隙識別符，該多路分解器系統(tǒng)在帶有圓圈號1標(biāo)明的SDM數(shù)據(jù)信道上尋找這個碼型。所有其它的TDM子信道時隙都參考這個000＝0地址。
空分多路分解電路圖6和7表示SDM多路分解器的方框圖。圖7是圖5的再現(xiàn)，但修改了用于說明的各種時鐘信號和TDM子信道時隙。100Mb/s多路復(fù)用數(shù)據(jù)信號被接到SDM多路分解器502的輸入，該分解器502是SDM多路復(fù)用器102的對應(yīng)裝置。SDM多路分解器502具有帶圓圈號1至10標(biāo)明的10條SDM數(shù)據(jù)信道作為輸出，每條數(shù)據(jù)信道的具有10Mb/s的比特率。在多路分解系統(tǒng)的SDM數(shù)據(jù)信道是與多路復(fù)用器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信道一一對應(yīng)的。
每條SDM數(shù)據(jù)信道共同接到PC(印刷電路)板插座500A至500N。與在多路復(fù)用器插入的接口卡對應(yīng)的PC板式的接口卡被插入到插座500A至500N。外部的數(shù)據(jù)接收機通過這些接口卡接到多路分解器。
當(dāng)接口卡插入插座500A至500N中的任一插座時，PC板接點，或跳線接到該PC板的接點，或轉(zhuǎn)換接到PC板的接點，而實際地連接到了一條或多路SDM數(shù)據(jù)信道，該數(shù)據(jù)信道相應(yīng)于在多路復(fù)用器對應(yīng)的接口卡使用的數(shù)據(jù)信道。
根據(jù)特定的應(yīng)用，因為每條SDM數(shù)據(jù)信道具有8條可用的TDM(時分多路復(fù)用)子信道，所以一條SDM數(shù)據(jù)信道可由很多接口卡共用。
該接口卡被加上一個C10＝10NHz的時鐘信號，該時鐘信號是由SDM多路分解器502中的時鐘恢復(fù)電路恢復(fù)的。該10MHz時鐘信號還加到一個同步計數(shù)器508，它產(chǎn)生同步時鐘信號;
C5＝5.00MHzC2.5＝2.50MHzC1.25＝1.25MHz通過插座500A至500N這些時鐘信號被提供給該插口卡。根據(jù)它們的特定應(yīng)用由該接口卡使用這些時鐘信號。
時分多路分解電路為了使TDM子信道時隙與在多路復(fù)用器的TDM子信道時隙同步，該同步計數(shù)器508由TDM子信道時隙同步比特檢測器501來的一個信號控制。
圖6A表示同步比特檢測器510的電路，該檢測器510檢測TDM子信道時隙是否與多路復(fù)用器的TDM子信道時隙已達(dá)到一一對應(yīng)。在這個檢測過程中也使用3比特二進制碼比較器512。檢測是通過在具有圓圈號1的SDM數(shù)據(jù)信道的8個TDM子信道時隙上尋找交替重復(fù)的0和1邏輯電平的TDM子信道時隙而實現(xiàn)的。這樣的TD信道時隙是在多路復(fù)用器系統(tǒng)建立的具有000＝0地址的子信道時隙。
為了檢測這個重復(fù)0和1邏輯電平的碼型，在具有圓圈號1的SDM數(shù)據(jù)信道的一個TDM子信道時隙中的比特被取樣，并被保持以用于與隨后的第8TDM子信道時隙進行比較。
當(dāng)3比特二進制碼比較器512將000地址與時鐘信號C1.25，C2.5和C5比較并檢測邏輯電平的一致性時完成這個比較。然后，與C10時鐘信號同步，一個邏輯脈沖信號被發(fā)送給TDM子信道時隙同步比特檢測器電路510。
這時，多路復(fù)用器和多路分解器系統(tǒng)的TDM子信道時隙之間是否已取得同步是不明白的。在多路復(fù)用器的TDM子信道時隙000和多路分解器的TDM子信道時隙000之間可能有區(qū)別。因此，上面選擇的子信道時隙可能不是正在尋找的正確時隙。
TDM子信道時隙同步比特檢測器將認(rèn)為是在具有圓圈號1的SDM數(shù)據(jù)信道上的TDM子信道時隙000的2個連續(xù)的邏輯電平存儲入了由兩個D觸發(fā)器電路514構(gòu)成的移位寄存器中。如果存儲的邏輯電平是0和0，或者是1和1，則發(fā)送一個邏輯電平1到同步計數(shù)據(jù)器508，其電路示于圖6B。這個邏輯電平1是同步不好(Not-OK)信號。使用一個異或非門516發(fā)送這個同步不好信號。
另一方面，如果存儲的邏輯電平是0和1，或者是1和0，則發(fā)送邏輯電平0到同步計數(shù)器508作為同步好(OK)信號，它經(jīng)異或非門516發(fā)送。
在同步計數(shù)器508，如果同步檢測器510來的邏輯電平是1，則保持同步是Not-OK，計數(shù)器508從0到14計數(shù)并復(fù)位。由于計數(shù)是1，小于16，則時鐘信號C1.25，C2.5和C5根據(jù)和相對于10MHz時鐘信號移位1比特。因此，由3比特二進制比較器512檢測的000TDM子信道時隙對于通常是16比特(即2×8TDM子信道時隙二進制16TDM子信道時隙)的計數(shù)周期也移1個TDM子信道時隙。
應(yīng)該注意，同步計數(shù)器的計數(shù)周期是設(shè)定在16而不是8，因為在000地址中的二個相連的比特必須進行比較。在下頁的表3中說明實現(xiàn)同步的過程，通過這個過程TDM子信道時隙地址相對于10MHz時鐘信號每次移位1比特。
如圖3所示，1比特移位被繼續(xù)直到同步檢測器510來的邏輯電平是0為止，0表示同步是OK。當(dāng)同步計數(shù)器508收到這個信號時，該計數(shù)器從0到15計數(shù)16比特復(fù)位。
表3多路復(fù)用器多路分解器多路分解器多路分解器TDM子信道TDM子信道TDM子信道TDM子信道時隙地址時隙地址時隙地址時隙地址同步之前的2步驟同步之前的1步驟事先同步------------011101100011100110101100101111110101110111110111→000←111001→000←→000←010001→000←001011010001010100011010011101100011100110101100101111110101110111110111→000←111001→000←→000←010001→000←001011010001010100011010011101100011100110101100101111110101110111110111→000←111001→000←→000←010001→000←001011010001010100011010--------
結(jié)果，如果時分復(fù)用于信道時隙000的邏輯電平連續(xù)地重復(fù)…，0，1，0，1，…的模式，則由3比特二進制碼比較器檢測的000地址就變得與由多路復(fù)用器建立的地址一樣。通過在具有圓圈的參考數(shù)字1作為參考點的空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道上使用時分復(fù)用于信道時隙000，時鐘信號和在該多路分解器上的時分復(fù)用子信道時隙實現(xiàn)了同步，并且以這種方式與在多路復(fù)用器中的上述時隙分別一一對應(yīng)。
一旦實現(xiàn)同步，同步計數(shù)器508被置位，以產(chǎn)生和連續(xù)地重復(fù)如圖2和7中所示的時鐘信號模式。
總之，多路復(fù)用器系統(tǒng)建立8個具有地址000至111的時分復(fù)用子信道時隙。為了實現(xiàn)多路復(fù)用子信道時隙。為了實現(xiàn)多路復(fù)用器和多路分解器的時分復(fù)用子信道時隙之間的一一對應(yīng)，給具有帶圓圈的參考數(shù)字1的空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道上的時分子信道時隙000提供一個同步信號，該同步信號在0和1邏輯電平之間連續(xù)交替地變化。在多路分解器系統(tǒng)中，重復(fù)的0，1模式由同步比特檢測器510檢測并實現(xiàn)同步。直到這種情況發(fā)生，才通過一個一個的移位搜索地址(如表3所示)開始執(zhí)行對0，1模式的搜索。
100Mb/s的多路復(fù)用數(shù)據(jù)流，被分解成10個空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道，每個具有10Mb/s的比特速率。一個10Mb/s空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道的時分復(fù)用子信道時隙由提供8個時分子信道時隙地址的一個3比特二進制進行識別。這些地址被循環(huán)地重復(fù)。在一指定時分復(fù)用子信道時隙中的數(shù)據(jù)由一個鎖存電路提取(即多路復(fù)用分解)，當(dāng)時分復(fù)用子信道時隙地址的指定二進制碼被3比特二進制碼比較器檢測到時，在該鎖存電路中被提供一個啟動信號。
應(yīng)用接口卡這里描述的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)提供10個空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道以及為每個空分復(fù)用信道提供的8個時分復(fù)用子信道。因此，總共有80個時分復(fù)用子信道可以使用。每個時分復(fù)用子信道以1.25Mb/s的比特速率同步接收數(shù)據(jù)信號，和/或每個空分?jǐn)?shù)據(jù)信道能夠以10Mb/s的比特速率同步接收數(shù)據(jù)信號。
根據(jù)應(yīng)用要求，可以設(shè)計多個接口卡以選擇多個時分復(fù)用子信道和/或空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道。通過連接接口卡PC板的接點可以對空分復(fù)用數(shù)據(jù)道進行選擇，該PC板插在100A至100N，或500A至500N的一個插座中。當(dāng)然，如果應(yīng)用中需要一個10Mb/s的數(shù)據(jù)信道，例如以太局域網(wǎng)的情況，則空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道中的一個可以提供給它使用。
應(yīng)該注意到，因為每個空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道具有8個時分復(fù)用子信道可以供不同的數(shù)據(jù)信道可以由多個數(shù)據(jù)信號源使用。所以一個單獨的空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道可以由多個數(shù)據(jù)信號源共享。而且，一個數(shù)據(jù)信號源也可以使用多個時分復(fù)用子信道，這取決于該數(shù)據(jù)信號源的比特速率。時分復(fù)用子信道可以選自一個空分復(fù)用信道，或在多個空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道中擴展。
1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路復(fù)用圖8是一個接口卡800的方框圖，該接口卡800把來自一外部數(shù)據(jù)源802的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號子多路復(fù)用到具有圓圈參考數(shù)字2的空分復(fù)用數(shù)據(jù)信道上，并且圖9示出了相應(yīng)于該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖。用于子多路復(fù)用的被選時分復(fù)用子信道時隙是010＝2，即8循環(huán)時隙序列中的第三時隙。
時分復(fù)用子信道時隙的邏輯電平010＝2可以經(jīng)一組機械開關(guān)804例如DIP(雙列直插封裝)開關(guān)提供，或來自一個電子源例如一個微控制器。
3比特二進制碼比較器300接收該邏輯地址010＝2，并且把它與來自同步計數(shù)器108的時鐘信號C5，C2.5和C1.25的邏輯電平進行比較。
當(dāng)檢測到比特模式010時，一個啟動脈沖以與時鐘信號C10同步的方式被傳給一個鎖存電路806。然后，來自數(shù)據(jù)信號源802的輸入1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號被取樣用于多路復(fù)用，并被放置到具有帶圓圈的參考數(shù)字2的空分?jǐn)?shù)據(jù)信道上。
注意，多路取樣信號具有脈沖寬度等于一個NRZ10Mb/s信號的寬度。這種情況可以被認(rèn)為是下面應(yīng)用例子中討論的所有多路復(fù)用取樣信號的情況。
由于1.25Mb/s的數(shù)據(jù)信號必須與鎖存電路的定時同步，所以C1.25時鐘信號被提供給數(shù)據(jù)信源802作為參考。
1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路分解圖10示出了一個接口卡1000的方框圖，該接口卡1000對1.25Mb/s的數(shù)據(jù)信號進行子多路分解，而圖11示出了相應(yīng)于方框圖的關(guān)鍵部分的電路圖。該接口卡是上述接口卡800的對應(yīng)物。它恢復(fù)在具有帶圓圈的參考數(shù)字2的空分復(fù)用數(shù)據(jù)被多路復(fù)用的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號，和多路復(fù)用器的時分復(fù)用子信道時隙010＝2。
如前面的子多路復(fù)用情況，3比特二進制碼比較器1002把3比特TDM子信道時隙地址碼010與獲得的如參考圖5，6A和6B所描述的時鐘信號C5，C2.5和C1.25進行比較，當(dāng)然，這一地址可以經(jīng)一組機械開關(guān)1004例如DIP(雙列直插封裝)開關(guān)提供，或來自一個電子源例如一個微控制器。
當(dāng)檢測到比特模式010時，一個啟動脈沖以與時鐘信號C10同步的方式方式被送到鎖存電路1004，該鎖存電路提取屬于原始1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的取樣比特，再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)信號比特并把它提供給線路1006。重復(fù)操作再生原來的信號。
2.50Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路復(fù)用圖12是一個接口卡1200的方框圖，該接口卡1200子多路復(fù)用來自一外部數(shù)據(jù)源1202的2.5Mb/s數(shù)據(jù)信號至具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上，圖13示出了相應(yīng)于該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖。用于子多路復(fù)用的被選TDM子信道時隙是X11＝3和7，即8循環(huán)時隙序列中的第4和第8時隙。這里X用來代表被忽略的最高位比特。如上所述，參考圖2中的TDM子信道時隙表，11的二進制值發(fā)生在時隙3和7上。
由于一個單一時隙是一個接受1.25Mb/s速率數(shù)據(jù)的TDM子信道，所以兩個這樣的TDM子信道將接受一個1.25Mb/s×2＝2.50Mb/s的數(shù)據(jù)信號。
如前面的例子，TDM子信道時隙地址的邏輯電平11可以經(jīng)一組機械開關(guān)1204如DIP(雙列直插封裝)開關(guān)提供，或來自一個電子源例如一個微控制器。
2比特二進制碼比較器1206接收邏輯地址11，并把它與來自同步計數(shù)器108的時鐘信號C5和C2.5的邏輯電平進行比較。
當(dāng)檢測到比特模式11時，一個啟動脈沖以與時鐘信號號C10同步的方式被送到鎖存電路806。然后，來自數(shù)據(jù)信號源1202的輸入2.50Mb/s的數(shù)據(jù)信號被多路取樣，并被放置到具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上。
由于2.50Mb/s的數(shù)據(jù)信號必須與鎖存電路的定時同步，所以C2.5時鐘信號被提供給數(shù)據(jù)信號源1202作為參考。
2.50Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路分解圖14示出了一個接口卡1400的方框圖，該接口卡1400子多路分解一個2.50Mb/s的數(shù)據(jù)信號，而且圖15示出了相應(yīng)于該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖。該接口卡是上述接口卡1200的對應(yīng)物。它恢復(fù)在具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上被多路復(fù)用的2.50Mb/s數(shù)據(jù)信號，和多路復(fù)用器的TDM子信道時隙X11＝3和7。
如前面的子多路復(fù)用情況，2比特二進制比較器1402把2比特TDM子信道時隙地址碼11與來自同步計數(shù)器508的時鐘信號C5和C2.5比較。
當(dāng)然，這一地址可以經(jīng)一組機械開關(guān)1404例如DIP開關(guān)提供，或來自一個電子源例如一個微控制器。
當(dāng)檢測到比特模式11時，一個啟動脈沖以與時鐘信號C10同步的方式被送到鎖存電路1404。該鎖存電路提取屬于原始2.50Mb/s數(shù)據(jù)信號的取樣比特，再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)信號比特并把它提供給輸出線路1406，重復(fù)操作再生原來的信號，以這種方式，在具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上被子多路復(fù)用成TDM子信道時隙X11＝3和7，的數(shù)據(jù)信號被子多路分解。
5.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路復(fù)用圖16是一接口卡1600的方框圖，該接口卡1600子多路復(fù)用來自一外部數(shù)據(jù)源1602的5.00Mb/s的數(shù)據(jù)信號至具有圓圈參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上，圖17示出了相應(yīng)于該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖。用于子多中路復(fù)用的被選TDM子信道時隙是XX1＝1，3，5和7，即8循環(huán)時隙序列中的第2，第4，第6和第8時隙。
由于一個單一時隙是一個接受1.25Mb/s速率數(shù)據(jù)的TDM子信道，所以四個這樣的TDM子信道將接受一個1.25Mb/s×4＝5.00Mb/s的數(shù)據(jù)信號。
如前面的例子，TDM子信道時隙地址的邏輯電平1可以經(jīng)一組機械開關(guān)1604例如DIP開關(guān)提供，或來自一個電子源例如一個微控制器。
1比特二進制碼比較器1606接收邏輯地址1，并把它與時鐘信號C5的邏輯電平比較。當(dāng)檢測到比特模式1時，一個啟動脈沖以與時鐘信號C10同步的方式被送到鎖存電路806。然后，來自數(shù)據(jù)信號源1602的輸入5.00Mb/s的數(shù)據(jù)信號被多路取樣，并被放置到具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上。
由于5.00Mb/s的數(shù)據(jù)信號必須與鎖存電路的定時同步，所以C5時鐘信號被提供給數(shù)據(jù)信號源1602作為參考。
圖18是一個接口卡1800的方框圖，該接口卡1800對5.00Mb/s的數(shù)據(jù)信號進行子多路分解，圖19示出了相應(yīng)于該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖，該接口卡是上述接口卡1660的對應(yīng)物。已恢復(fù)在具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上被多路復(fù)用的5.00Mb/s數(shù)據(jù)信號，和多路復(fù)用器的TDM子信道時隙XX1＝1，3，5和7。
如前面的子多路復(fù)用情況，1比特二進制比較器1802把1比特TDM子信道時隙地址碼1與來自同步計數(shù)器508的時鐘信號C5比較。當(dāng)然，這一地址可以經(jīng)一組機械開關(guān)1804例如DIP開關(guān)提供，或來自一個電子源例如微控制器。
當(dāng)檢測到比特模式1時，一個啟動脈沖以與時鐘信號C10同步的方式被送到鎖存電路1004。該鎖存電路提取屬于原始5.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的取樣比特，再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)信號比特并把它提供給輸出線路1806。重復(fù)操作再生原來的信號。以這種方式，在具有帶圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上被子多路復(fù)用成TDM子信道時隙XX1＝1，3，5和7的數(shù)據(jù)信號被子多路分解。
1.25Mb/s4比特并行數(shù)據(jù)信號的子多路復(fù)用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號并不總是具有串行比特流的形式。在許多情況下，個人計算機遇到的是例如用于打印機的并行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
圖20示出了接口卡2000這個一個實例的方框圖，該接口卡2000子多路復(fù)用來自一外部數(shù)據(jù)源2002的1.25Mb/s4比特并行數(shù)據(jù)信號。圖21示出了該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖。
除在1的位置上使用4個并聯(lián)鎖存電路2204外，接口卡2000的設(shè)計和工作與用于對如圖8和9所示的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號子多路復(fù)路的情況所使用的接口卡的設(shè)計和工作類似。
圖22示出了一個接口卡2200的方框圖，該接口卡2200對來自外部數(shù)據(jù)源2002的1.25Mb/s4比特并行數(shù)據(jù)信號子多路分解，圖23示出了相應(yīng)于該方框圖關(guān)鍵部分的電路圖，該接口卡是上述接口卡2000的對應(yīng)物。
除在1的位置上使用4個并聯(lián)鎖存電路2204外，接口卡2200的設(shè)計和工作與用于對如圖10和111.25Mb/s數(shù)據(jù)信號子多路分解的情況所使用的接口卡的設(shè)計和工作類似。
所在前面的應(yīng)用實例都在SDM數(shù)據(jù)信道上使用了TDM子信道時隙。一個SDM信道也能夠被用于同步地多路發(fā)送10Mb/s的數(shù)據(jù)信號。圖24示出了一個接口卡2400的方框圖，該接口卡同步地多路復(fù)用一來自外部數(shù)據(jù)源2402的10Mb/s的數(shù)據(jù)信號。
鎖存電路2404以與SDM數(shù)據(jù)信道的10Mb/s比特速率同步的方式對來自外部數(shù)據(jù)源2402的10Mb/s數(shù)據(jù)信號取樣，并把多路取樣放置到具有帶圓圈的參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上。多路取樣數(shù)據(jù)被作為100Mb/s比特流的一部分在SDM多路復(fù)用器102的輸出線上傳送出去。
由于10Mb/s數(shù)據(jù)信號必須與鎖存電路2404的定時同步，所以C10時鐘信號被提供給數(shù)據(jù)信號2402作為參考。
10Mb/s數(shù)據(jù)信號的多路分解圖25示出了接口卡2500的方框圖，該接口卡2500對10Mb/s多路復(fù)用數(shù)據(jù)信號進行多路分解，它是上述接口卡2400的對應(yīng)物。它恢復(fù)在具有帶圓圈的參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上被多路復(fù)用的10Mb/s數(shù)據(jù)信號。鎖存電路2504提取原始10Mb/s數(shù)據(jù)信號，并把它提供給輸出端2506。
異步1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路復(fù)用所有前面的應(yīng)用實例都涉及了同步多路復(fù)用，其中數(shù)據(jù)信號是同相的，并且與鎖存電路的多路取樣的同步的。
相應(yīng)于時鐘速率如1.25MHz，2.50MHz，5.00MHz和10MHz的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的異步比特率數(shù)據(jù)信號，如果它們的比特速率被調(diào)整得與可以使用的時鐘速率中的一個速率相匹配，則仍能夠被同步地多路復(fù)用發(fā)送。異步的1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的多路復(fù)用發(fā)送將在下面進行討論。
圖26示出了一個接口卡2600的方框圖，該接口卡2600把來自一外部數(shù)據(jù)源2602的1.00Mb/s的異步數(shù)據(jù)信號多路復(fù)用到該多路復(fù)用器的具有帶圓圈的參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上的TDM子信道時隙010＝2。
公知的包括諸如時鐘恢復(fù)，比特填充和緩沖電路的電子電路2607的組合被用于從外部數(shù)據(jù)源2602的1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號中恢復(fù)時鐘頻率，并把附加的填充比特加到原始的1.00Mb/s信號中，以把該數(shù)據(jù)信號比特速率調(diào)整到1.25Mb/s。該調(diào)整級的數(shù)據(jù)信號然后被同步多路取樣進入具有圓圈的參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上的TDM子信道時隙010＝2。
通過使用公知的包括多個電子電路2607的電路，填充比特由填充比特指示器信號來識別，這引些指示器信號經(jīng)具有圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上的TDM子信道時隙010＝2被多路同步地發(fā)送。
除了僅使用2個而不是4個鎖存電路外，同步多路復(fù)用電路，3比特二進制比較器1002和鎖存路，3比特二進制碼比較器1002和鎖存電路2604與圖20和21中的相應(yīng)電路完全一樣。
異步1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的子多路分解圖27示出了一個接口卡2700的方框圖，該接口卡2700對1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號進行子多路分解，它是圖26所述接口卡2600的對應(yīng)物。該接口卡恢復(fù)在具有圓圈的參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上被多路復(fù)用到TDM子信道時隙010＝2的1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號，并把該被恢復(fù)的信號放置在輸出線2706上。
接口卡2700還在具有圓圈的參考數(shù)字3的SDM數(shù)據(jù)信道上被多路復(fù)用到TDM子信道時隙010＝2的1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號，并把被恢復(fù)的時鐘信號放置在輸出線2708上。
鎖存電路2704提取屬于具有填充比特的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號的取樣比特，再現(xiàn)1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號并把它提供給電子電路2707。鎖存電路2704還提取1.25Mb/s填空比特指示器信號并把它提供給電子電路2707。
通過使用公知的電路組合，諸如包括在電子電路2707中的比特去填充器，緩沖器和跟蹤時鐘發(fā)生器，填充比特由填充比特指示器信號識別，并從要被轉(zhuǎn)回到原始1.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的1.25Mb/s數(shù)據(jù)信號中除去。跟蹤時鐘發(fā)生器被用于再生原來的1.00MHz時鐘信號，該時鐘信號也被作為輸出提供到輸出線2708上。
除了使用2個而不是4個鎖存電路外，同步多路分解電路，3比特二進制碼比較器2702和鎖存電路2704與圖22和23的相應(yīng)電路完全一樣。
高速過取樣的異步子多路復(fù)用圖28示出了一個接口卡2800的方框圖，該接口卡2800把來自外部數(shù)據(jù)源2802，其可能具有分布在從DC到125Kb/s范圍內(nèi)比特速率的數(shù)據(jù)信號異步子多路復(fù)用到該多路復(fù)用器的具有圓圈參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上的TDM子信道時隙010＝2。
多路復(fù)用是通過以1.25Mb/s的高速過取樣來實現(xiàn)的。除了不向數(shù)據(jù)信號源提供時鐘信號C1.25外，電路的設(shè)計和工作與圖8和9相應(yīng)的電路完全一樣。
高速過取樣信號的異步子多路分解圖29示出了一個接口卡2900的方框圖，該接口卡2900的方框圖，該接口卡2900對DC(直流)至125Kb/s的數(shù)據(jù)信號進行子多路分解，它是圖28中所述接口卡2800的對應(yīng)物。它恢復(fù)在具有圓圈參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上被多路復(fù)用到TDM子信道時隙010＝2的DC至125Kb/s的數(shù)據(jù)信號，并把該被恢復(fù)的信號放置在輸出線1006上。
各電路的設(shè)計與工作與圖10和11中的相應(yīng)電路完全一樣。
利用解串子多路復(fù)用一個20Mb/s的數(shù)據(jù)信號比特率比SDM數(shù)據(jù)信道的10Mb/s比特速率高的數(shù)據(jù)信號也可以通過解串該數(shù)據(jù)信號，將其多路復(fù)用成并行比特流。圖30示出了一個接口卡3000的方框圖，該接口卡300把來自一外部數(shù)據(jù)源3002的20Mb/s信號子多路復(fù)用到具有圓圈參考數(shù)字2和3的該多路復(fù)用器SDM數(shù)據(jù)信道上。
通過一個解串器3004，20Mb/s數(shù)據(jù)信號首先被解串成2個并行10Mb/s信號。為了這個目的，利用信頻器電路3006將一個20MHz時鐘信號提供給解串器3004。然后，該并行10Mb/s信號被放置到具有圓圈參考數(shù)字2和3的SDM數(shù)據(jù)信道上。這樣，被子多路復(fù)用的并行10Mb/s信號作為100Mb/s的多路復(fù)用比特流的一部分被發(fā)送出去。
由于解串的10Mb/s數(shù)據(jù)信號必須與SDM數(shù)據(jù)信道的10Mb/s比特速率的定時同步，所以20MHz時鐘信號被提供給數(shù)據(jù)信號源3002作為參考。
利用復(fù)串子多路分解一個20Mb/s的數(shù)據(jù)信號圖31示出了一個接口卡3100的方框圖，該接口卡3100對2個并行10Mb/s數(shù)據(jù)信號進行子多路分解，它是圖30中所示接口卡3000的對應(yīng)物。該接口卡恢復(fù)被多路復(fù)用到具有圓圈參考數(shù)字2的SDM數(shù)據(jù)信道上的2個并行10Mb/s數(shù)據(jù)信號，把它們串行到原來的20Mb/s數(shù)據(jù)信號，并把該被恢復(fù)的信號放置到輸出線3006上。為了這一操作信頻器電路3106將一個20MHz時鐘信號提供給串行器。
SDM信道的電子選擇在多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)中，SDM數(shù)據(jù)信道的選擇既能夠在PC板插座上通過接口卡PC板的連接器部分上的接點實現(xiàn)，也可通過與接點的導(dǎo)線連接，或通過機械開關(guān)與接點連接，或者通過電子電路(即空間的)轉(zhuǎn)換與接點連接實現(xiàn)。
圖32和33示出了分別在多路復(fù)用器和多路分解器中用于開關(guān)選擇SDM數(shù)據(jù)信道的一種設(shè)置。與圖16和18的實施例類似，該實例用于對5.00Mb/s數(shù)據(jù)信號的同步子多路復(fù)用和子多路分解。
一個SPST(單刀單擲)機械開關(guān)3202和3302(例如DIP開關(guān))的矩陣可以被用來在分配10個SDM數(shù)據(jù)信道中提取靈活性。
為了搖控選擇，可以使用一系列電子繼電器，但是更特別地是可以使用一個包含在一個例如由Siliconix有限公司制造的型號為DG535的單個集成電路中的電子控制半導(dǎo)體開關(guān)矩陣。來自微控制器、微處理器或個人計算機的電子邏輯信號能夠被用于控制這些半導(dǎo)體開關(guān)。
應(yīng)該注意到，對于開關(guān)矩陣來說，開關(guān)的速度不是一個問題，因為一旦開關(guān)閉合，在應(yīng)用的持繼時間內(nèi)它將保持閉合。
TDM子信道時隙的電子選擇TDM子信道時隙的選擇可以僅通過把二進制碼的必要邏輯電平導(dǎo)線連接到二進制碼器來實現(xiàn)?？商鎿Q地，TDM子道時隙的選擇可以通過一組與DG535類似的半導(dǎo)體開關(guān)電子地實現(xiàn)。例如那些在圖8、10、12、14、16、18、20、22、26、27、28、29、32和33中指定TDM子信道時隙的開關(guān)可以用這種半導(dǎo)體開關(guān)所取代。
作為另一種選擇TDM子信道時隙的方法，送給產(chǎn)生TDM子信道時隙選擇驅(qū)動脈沖的二進制碼比較器的邏輯地址信號可以由微控制器、微處理器或個人計算機提供。
接口卡的遠(yuǎn)程標(biāo)識及SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道時隙的選擇當(dāng)一個接口卡被插入上述多路復(fù)用-多路分解器系統(tǒng)時，該卡的功能性遠(yuǎn)程標(biāo)識，以及PC板插座(即圖1、3、5和8中編號100A至100N和500A至500N)的號碼(即位置)將使一批如網(wǎng)絡(luò)一樣的系統(tǒng)管理變得簡化。
而且，一批上述構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道時隙的遠(yuǎn)程分配將使如網(wǎng)絡(luò)一樣的系統(tǒng)的總體管理變得容易。
圖34示出了在由多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)3401和3403組成的一個全雙向多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)中接口卡的遠(yuǎn)程標(biāo)識和SDM數(shù)據(jù)信道及TDM子信道時隙分配的方框圖。圖34A和34B分別示出了兩個系統(tǒng)3401和3403的方框圖。一個方向的多路復(fù)用傳送由一組SDM多路復(fù)用器3411和SDM多路分解器3409執(zhí)行，而相反方向的多路復(fù)用傳送由一組SDM多路復(fù)用器3410和SDM多路分解器3412來執(zhí)行。
具有RS-232C數(shù)據(jù)線的個人計算機3408用于監(jiān)視接口卡標(biāo)識和分配SDM數(shù)據(jù)信道以及TDM子信道時隙。具有RS-232C數(shù)據(jù)線接口3407的接口卡3400被用于在接口卡3402上的微控制器與個人計算機3408之間建立一條全雙工通信線。
RS-232C數(shù)據(jù)線接口和TDM子信道選擇器3407使用具有圓圈參考數(shù)字1的SDM數(shù)據(jù)信道，和在SDM數(shù)據(jù)信道上的合適的TDM子信道時隙，該SDM數(shù)據(jù)信道作為在個人計算機3408和微控制器3406之間全雙工通信線的一部分。
在接口卡3402上的TDM子信道選擇器3404和3405成為個人計算機3408和微控制器3406之間的全雙工通信線。
PC板插座號碼識別符由在插座100A的插座接點上的一組4比特二進制邏輯電平3409，3410，3411和3412提供。利用導(dǎo)線連接合適的邏輯電平來提供邏輯電平。如圖34所示，第一插座(即100A和500A)可以被標(biāo)號為0001，相鄰的插座由一個唯一的4比特二進制碼依次標(biāo)識。
二進制碼0000被提供給微控制器3406，該微控制器3406經(jīng)RS-232C數(shù)據(jù)線把該二進制碼傳送給個人計算機。以這種方式，不論接口卡何時被插入，它的位置都能由遠(yuǎn)程個人計算機3408所知。
一旦獲悉接口卡的信道要求，遠(yuǎn)程個人計算機3408可以把適當(dāng)?shù)臄?shù)字指令經(jīng)RS-232C數(shù)據(jù)線發(fā)送給微控制器，并把二進制碼指令3413和3414提供給諸如圖32和33所示的那些電子控制半導(dǎo)體開關(guān)(即開關(guān)3202，3302，1604和1804)，并完成SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道時隙的分配。
以上描述的實施例提供了一種能夠多路復(fù)用傳送具有不同比特速率的寬范圍數(shù)據(jù)信號的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)?，F(xiàn)有的另一種可選擇的方案是TDM子子多中路復(fù)用一個已經(jīng)被子多路復(fù)用的TDM子信道。通過這種重復(fù)多次的子子多路復(fù)用，很寬范圍的低比特速率數(shù)據(jù)信號可以被多路復(fù)用地傳送。
該多路復(fù)用傳送能夠同步、異步地完成以及通過異步高速過取樣地完成。注意，這三種方案能夠在同一時刻使用，并且具有不同比特速率的數(shù)據(jù)信號也能夠在同一時刻被多路傳送。
這里描述的多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的適應(yīng)性取決于提供給每個接口卡的多個SDM信道和TDM子信道時隙的利用率，以及取決于隨著需要的增加分配這些信道的自由度。通過遠(yuǎn)程控制分配這些信道的可能性，進一步提高了這種多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)的適應(yīng)性。
理解本發(fā)明的人員可以想出可替換的結(jié)構(gòu)和實施例，或者上述內(nèi)容的變型。所有落入本發(fā)明申請權(quán)利要求書范圍內(nèi)的那些變化都被認(rèn)為是本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)多路復(fù)用器-多路分解器系統(tǒng)，包括(a)具有第一數(shù)量的空分SDM(空分多路復(fù)用)數(shù)據(jù)信道的空分多路復(fù)用器，每個信道適合于按一個第一時鐘速率傳送一個第二數(shù)量的時分的TDM(時分多路復(fù)用)子信道；(b)用于從所述的第一時鐘速率中產(chǎn)生一組第二時鐘速率信號的裝置；(c)通過使用所述第二時鐘速率，其組合和其倍數(shù)的至少一種，選擇至少一個所述的TDM子信道的裝置；(d)按所述的第二時鐘速率，其組合和其倍數(shù)的至少一種，選擇并多路取樣至少一個被接收或由外部信號源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號的裝置，該裝置把所述被選擇的至少一個多路取樣數(shù)據(jù)信號放置到所述選擇的至少一個TDM子信道上；(e)用于選擇施加有所述被選擇的至少一個多路取樣數(shù)據(jù)信號的SDM數(shù)據(jù)信道的裝置；(f)用于把所述被選擇的至少一個多路取樣數(shù)據(jù)信號施加于所述至少一個被選擇的SDM數(shù)據(jù)信道的裝置；和(g)當(dāng)需要時用于把所述第二時鐘速率、其組合和其倍數(shù)的至少一種提供給一個或多個外部信號源的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括(a)具有第二數(shù)量的空分SDM數(shù)據(jù)信道的空分多路分解器，該第二數(shù)量的空分SDM數(shù)據(jù)信道與所述第一數(shù)量的空分SDM數(shù)據(jù)信道數(shù)量相等，所述第二數(shù)量的SDM數(shù)據(jù)信道與所述空分多路復(fù)用器的SDM第一數(shù)量的數(shù)據(jù)信道一一對應(yīng)，每個所述的第二數(shù)量的SDM數(shù)據(jù)信道適于按所述第一時鐘速率傳送所述第二數(shù)量的時分TDM子信道;(b)用于恢復(fù)所述第一時鐘速率的裝置;(c)用于從所述被恢復(fù)的第一時鐘速率中產(chǎn)生一個進一步的第二時鐘速率信號系列的裝置;(d)使所述進一步的第二時鐘速率信號系列和使所述具有所述空分多路復(fù)用器的一組第二進鐘速率信號的TDM子信道進入和保持同步的裝置;(e)相應(yīng)于在所述多路復(fù)用器中選擇的所述SDM數(shù)據(jù)信道，進一步在所述第二的SDM數(shù)據(jù)信道中選擇至少一個信道的裝置;(f)使用所述的系列第二時鐘速率或其組合或其倍數(shù)的一種或多種，在所述被選擇的TDM子信道中選擇至少一個信道的裝置;(g)利用所述的系列第二時鐘速率或其組合或其倍數(shù)的一種或多種，通過多路分解取樣從所述至少一個被選擇的TDM子信道中提取至少一個多路復(fù)用了數(shù)據(jù)信號的取樣(h)用于從所說的被多路分解取樣的一個或多個數(shù)據(jù)信號中重建一個或多個原始數(shù)據(jù)信號的裝置;因此，從至少一個外部信號源來的或獲得的信號可以被提供給空分多路復(fù)用器的一個或多個SDM數(shù)據(jù)信道，并被多路取樣，所得樣值由在空分多路復(fù)用器的一個或多個SDM數(shù)據(jù)信號上的一個或多個TDM子信道傳送，并被傳送到空分多路分解器的相應(yīng)的TDM子信道和SDM數(shù)據(jù)信道上，并從所述的多路取樣數(shù)據(jù)信號中再生所述的數(shù)據(jù)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括(a)按所述第一時鐘速率或其倍數(shù)對從外部信號流來的和/或獲得一個或多個數(shù)據(jù)信號進行選擇和多路取樣的裝置;(b)用于在施加有所述至少一個多路取樣數(shù)據(jù)信號的所述后面的SDM數(shù)據(jù)信道中選擇至少一個信道的裝置;(c)用于把所述多路選擇和取樣的數(shù)據(jù)信號或多個信號施加到所述被選擇至少一個后面的SDM數(shù)據(jù)信道或多個信道上的裝置;和(d)用于從所述的一個或多個SDM數(shù)據(jù)信道中恢復(fù)所述的一個或多個取樣數(shù)據(jù)信號，并重建原始信號的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的系統(tǒng)，其中用于選擇所述的一個或多個TDM子信道的裝置至少是一個開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的系統(tǒng)，其中用于選擇所述至少一個SDM數(shù)據(jù)信道的裝置至少是一個開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)由人工操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)是由人工操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)被機電式地操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)被機電式地操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)被電子式地操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)被電子式地操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)由一個處理器從一個遠(yuǎn)程位置進行電控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述的開關(guān)由一個處理器從一個遠(yuǎn)程位置進行電控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的系統(tǒng)，其中接口卡插座被用于得以使用所述的SDM數(shù)據(jù)信道。
15.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中卡插座的識別碼被提供給插在所述插座內(nèi)的所述接口卡上的一個處理器存儲器。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中對TDM子信道和SDM數(shù)據(jù)信道的要求被預(yù)先記錄在所述接口卡上的一個處理器存貯器中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述SDM數(shù)據(jù)信道和TDM子信道的分配由處理器根據(jù)作為信息存貯在所述接口卡板上的所述處理器中的要求搖控執(zhí)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述的插座識別碼由一個遠(yuǎn)程處理器監(jiān)視。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述SDM數(shù)據(jù)信道和所述TDM子信道的使用由一個遠(yuǎn)程處理器監(jiān)視。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)多路復(fù)用器系統(tǒng)包括一個具有多個空分(SDM)輸入信道的空分多路復(fù)用器，每個SDM信道適于按第一時鐘速率傳送第一數(shù)量的時分TDM信道；至少一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源；按數(shù)據(jù)源的時鐘速率產(chǎn)生從第一時鐘速率獲得的一個第二時鐘速率的裝置；以與第二時鐘率同步的方式從一個數(shù)據(jù)源選擇數(shù)據(jù)的裝置；和把所選擇的數(shù)據(jù)施加到至少一個SDM信道上的裝置。
文檔編號H04J3/22GK1082792SQ9310611
公開日1994年2月23日 申請日期1993年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月17日
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