DE1222119B - Verfahren und Anordnung zur UEbertragung elektrischer, der Sprache entsprechender Schwingungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int CL:

H04b

H04m

Deutsche Kl.: 21 a2- 36/22

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

J 25476 VIII a/21 a2
18. März 1964
4. August 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung elektrischer, der Sprache entsprechender Schwingungen und auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

In Sprachübertragungssystemen ist es erwünscht, die Störungen der in elektrische Schwingungen umgewandelten Sprachschwingungen durch Rauschen und andere unerwünschte Einflüsse möglichst klein zu halten und das zur Übertragung erforderliche Frequenzband zu reduzieren.

Dies kann grundsätzlich durch die Übertragung einer digital verschlüsselten Sprachschwingung und eine Entschlüsselung erreicht werden, die die Sprachschwingung wieder in analoger Form liefert. Die bekannten Lösungen dieses Problems können generell in zwei Kategorien eingeteilt werden: Erstens parametrische Kompression und zweitens Kompression durch Amplitudenbegrenzung.

In Systemen mit parametrischer Kompression wird das Eingangssignal zur Ableitung von Parametern zur Steuerung der Sprachsynthese analysiert. Die gewonnenen Parameter werden übertragen und empfangsseitig dazu benutzt, die Sprache künstlich zu erzeugen, z. B. in den sogenannten Vocodersystemen. Systeme dieser Art sind durch die Verarbeitung der Spektralfunktion der Sprache charakterisiert. Solche Systeme sind dadurch, daß die Sprache analysiert und empfangsseitig wieder künstlich erzeugt werden muß, sehr kompliziert aufgebaut, kostspielig und auch störanfällig.

In den Systemen mit Kompression durch Amplitudenbegrenzung werden Teile der Sprache, die einen geringen Einfluß auf die Qualität und Verständlichkeit haben, durch Verringerung des Dynamikbereiches oder durch Ausschließen bestimmter Bereiche des Sprachfrequenzbandes von der Übertragung nicht berücksichtigt. Systeme dieser Art sind durch das Verarbeiten der Zeitfunktion der Sprache gekennzeichnet. Systeme dieser Art sind nicht so intensiv entwickelt worden wie Systeme, die mit parametrischer Kompression arbeiten, da es schwierig ist, die Eigenschaften der Zeitfunktion auf gesprochene Wörter zu beziehen. Wegen der geringen Sprachqualität ist diese Technik für allgemeine Nachrichtenverbindungen nicht akzeptierbar. Sie hat jedoch den Vorteil, daß die Systeme nicht so kompliziert und weniger störanfällig sind wie mit parametrischer Kompression arbeitende Systeme. Es wäre daher vorteilhaft, Systeme mit Kompression durch Amplitudenbegrenzung zu benutzen, wenn es gelänge, die damit erreichbare Sprachqualität zu verbessern.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil für die Verar-

Verfahren und Anordnung zur Übertragung
elektrischer, der Sprache entsprechender
Schwingungen

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk,N.Y.(V.St.A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H.-E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Winslow Rodeck, Remley,
Bethesda,Md.(V.St.A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 18. März 1963 (265 890)

beitung amplitudenbegrenzter Signale besteht darin, daß die gesamte Energie in einem solchen Signal stets konstant ist, ohne Rücksicht auf den Pegel des ursprünglichen Signals. Da absolute Änderungen des Pegels verlorengehen, besitzt das übertragene Signal eine konstante Amplitude, wodurch es zwar noch verständlich bleibt, aber bei der Wiedergabe unangenehm und unnatürlich klingt.

Bekannte mit Amplitudenbegrenzung arbeitende Systeme übertragen daher auch die Pegelschwankungen eines Sprachsignals mit und gewinnen sie empfangsseitig zurück. In einem solchen System wird das Sprachsignal in. einen Frequenz- oder Phasenfaktor und in einen Amplituden- oder Hüllkurvenfaktor aufgespalten. Die beiden Faktoren werden in getrennten parallelen Übertragungswegen übertragen. In einem der Ubertragungswege erzeugt sendeseitig eine Begrenzerschaltung eine Rechteckimpulsfolge mit unterschiedlicher Impulsdauer und wechselnder Polarität. In den anderen Übertragungsweg liefert sendeseitig ein Gleichrichter die Amplitudeninformation des ursprünglichen Signals ohne Berücksichtigung der Phasen- und Frequenzmformation. Empfangsseitig wird das Phasensignal regeneriert, indem es das Umschalten einer Kippstufe steuert. Das Hüllkurvensignal

wird wiedergewonnen und dazu benutzt, die Ausgangsamplitude der Kippstufe zu modulieren und so eine angenäherte Kopie des ursprünglichen Sprach-

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signals zu erzeugen. Das modulierte Ausgangssignal relative Energieverteilung mit einer Genauigkeit von besteht aus scharfen Rechteckimpulsen, die Ver- einem Dezibel innerhalb eines sich über 25 Dezibel Zerrungen bedingen, so daß die erzeugte Sprache un- erstreckenden Bereiches beibehalten. Obwohl die angenehm klingt. Daher sind weitere Filterschaltun- relative Energieverteilung beibehalten wird, gehen gen zur Verbesserung der Qualität der erzeugten 5 absolute Veränderungen verloren, weil gerade durch Sprache erforderlich. Es ist somit ersichtlich, daß die die Eigenart des Begrenzungsvorganges die Gesamtbekannten Systeme sehr kompliziert sind. energie in dem begrenzten Signal stets gleich irgend-

Die Hauptschwierigkeit bei den bekannten mit einer Konstanten gehalten wird.

Amplitudenbegrenzung arbeitenden Systemen be- Daher können zwei Eigenschaften begrenzter Si-

steht darin, daß sie nicht in der Lage sind, die Am- io gnale kurz so zusammengefaßt werden: Erstens bleibt

plitude und die Frequenz einer Sprachschwingung zu die Gesamtenergie in einem begrenzten Signal kon-

einer reinen Zeitfunktion in Beziehung zu setzen. Da- stant ohne Rücksicht auf die Änderungen im Pegel

her rührt die Notwendigkeit, ein Hüllkurvensignal in des ursprünglichen nicht begrenzten Signals, und

einen besonderen Kanal zu übertragen, wie es bei zweitens wird die relative Verteilung der Energie auf

dem vorher erwähnten Beispiel der Fall war. 15 die verschiedenen Frequenzen des nicht begrenzten

Die erwähnten Nachteile werden bei einem Ver- Signals in dem begrenzten Signal ziemlich genau beifahren zur Übertragung elektrischer, der Sprache ent- behalten: Diese beiden Eigenschaften werden ausgesprechender Schwingungen veränderlicher Amplitude nutzt, um die Ziele der Erfindung zu erreichen,
mit ungleichen zeitlichen Abständen der Nulldurch- Gemäß der Erfindung wird ein Bezugssignal, z. B. gänge gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß 20 eine Sinuswelle, deren Frequenzbereich sich nicht mit zu einer zu übertragenden elektrischen, der Sprache dem Frequenzspektrum des Sprachsignals überentsprechenden Schwingung ein Bezugssignal mit schneidet, mit dem Sprachsignal kombiniert. Dann konstanter Amplitude, und mit einer außerhalb des wird das kombinierte Signal begrenzt, und das beFrequenzbereichs der zu übertragenden elektrischen, grenzte Summensignal wird zu einem Empfänger der Sprache entsprechenden Schwingung liegenden 25 übertragen. Fig. 5a, 5b und 5c stellen die Energie-Frequenz addiert und das entstehende Summensignal verteilung über der Frequenz in dem begrenzten durch-Amplitudenbegrenzung in einen bipolaren Im- Summensignal dar. Die Fig. 5a, 5b und 5c stellen pulszug mit Impulsen konstanter Amplitude umge- nur näherungsweise die Energiekurven dar und wandelt wird, dessen'Nulldurchgänge den Nulldurch- sollen diese nicht exakt wiedergeben. Der Teil m der gangen des Summensignals entsprechen, und daß nach 30 Kurven veranschaulicht den Energiebeitrag des der Übertragung dieses Impulszuges empfangsseitig Sprachsignals, das auf das Frequenzband/1 bis /2 das Bezugssignal und die elektrische, die Sprache ent- beschränkt ist. Der Teil η der Kurven stellt den sprechende Schwingung durch elektrische Filter von- Energiebeitrag des Bezugssignals der Frequenz/3 einander getrennt werden und der Pegel der der dar. Die Gesamtenergie in dem begrenzten Summen-Sprache entsprechenden elektrischen Schwingung in 35 signal ist gleich der Summe der Bereiche unter den Abhängigkeit von Energieschwankungen in dem ab- Kurven m und η in den Fig. 5a, 5b und 5c, die getrennten Bezugssignal beeinflußt wird. stets gleich einem konstanten Wert sein muß.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich . Weiterhin folgt die relative Energieverteilung in-

aus der nachfolgenden, eingehenderen Beschreibung nerhalb des Frequenzbandes/1 bis/2 (dargestellt

bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung in 40 durch Kurve m) des begrenzten Signals der relativen

Verbindung mit den Zeichnungen; von denen zeigt Energieverteilung des nicht begrenzten Signals. Da

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Sprachübertra- die absolute Energie des begrenzten Signals stets

gungssystems nach der Erfindung, gleich einem konstanten Wert sein muß, müssen nun

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Hüllkurven-De- der Energiebeitrag des Sprachsignals (Bereich unter codier-und Wiederherstelleinrichtung, die in Verbin- 45 Kurve m, Fig. 5a) und der Energiebeitrag des Bedung mit dem Sprachübertragungssystem nach Fig. 1 zugssignals (Bereich unter Kurven, Fig. 5 a) zuverwendet werden kann, .. sammen gleich diesem konstanten Wert sein. Wenn,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer anderen Hüll- wie in Fig. 5b, der Pegel der Sprache zunimmt,

kurven-Decodier- und Wiederherstelleinrichtung, die steigt auch sein Beitrag zu der Energie des begrenzten

in Verbindung mit dem Sprachübertragungssystem 50 Signals (Bereich unter Kurve m'). Daher muß der

nach Fig. 1 verwendet werden kann, Energiebeitrag des Bezugssignals (Bereich unter

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Hüllkurven-De- Kurve n') um einen proportionalen Betrag abnehmen,

codier- und Wiederherstelleinrichtung mit einer sta- damit die Summe des Energiebeitrags des Sprach-

bilisierenden Rückkopplungsschleife, signals (Bereich unter Kurve m') und des Energie-

Fig. 5a, 5b und 5c eine Reihe von Diagrammen, 55 beitrage des Bezugssignals (Bereich unter Kurve n')

die die relative Energieverteilung als Funktion der gleich dem konstanten Wert ist. Wenn, wie in

Frequenz der Anordnung nach Fig. 1 zeigen, Fig. 5c, der Energiebeitrag des Sprachsignals (Be-

F i g. 6 eine graphische Darstellung der zeitlichen reich unter m") kleiner wird, eventuell auf Null ab-

Spannungsverläufe A bis H, die die Wirkungsweise sinkt, muß der Energiebeitrag des Bezugssignals (Be-

der erfindungsgemäßen Anordnung erläutern. 60 reich unter n") zunehmen und erreicht immer dann

Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß für einen Maximalwert, wenn der Energiebeitrag des viele Signale die relative Energieverteilung auf die Sprachsignals auf Null absinkt,
verschiedenen Frequenzen und die relativen Phasen Die ursprünglichen Schwankungen des Pegels im bei jeder Frequenz nach Begrenzung des Signals Sprachsignal werden wiederhergestellt, indem das nahezu erhalten bleiben. Wenn das interessierende 65 Sprachsignal und das Bezugssignal aus der beFrequenzband so beschränkt wird, daß die obere grenzten Signalkombination herausgetrennt werden. Grenzfrequenz des Eingangssignals kleiner als das Der Pegel des wiederhergestellten Bezugssignals Dreifache der unteren Grenzfrequenz ist, wird die ändert sich umgekehrt proportional zu dem Pegel des

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ursprünglichen nichtbegrenzten Sprachsignals. Daher nen Begrenzung eine Verstärkung vorzunehmen, kann man durch Vergleich der Schwankungen in dem Sonst würde das begrenzte Signal das Aussehen der wiederhergestellten Bezugssignal mit einem vorher- starken Linie in Kurve C erhalten, gemäß der die bebestimmten konstanten Wert erreichen, daß sich der grenzte Spannung dem Summensignal (der dünnen Pegel des wiederhergestellten Sprachsignals umge- 5 durchgehenden Linie) eine kurze Strecke hindurch kehrt proportional zu dem wiederhergestellten Be- einschließlich jedes Nulldurchganges folgt und auf zugssignal ändert. Hierdurch können also die ur- diesem Verlauf eine endliche Neigung aufweist. Dann sprünglichen Pegelschwankungen am Empfänger wird das begrenzte Signal entweder weiterverarbeitet wieder eingeführt werden. oder zu einer Empfangsstation übertragen durch ein

Ein Sprachübertragungssystem gemäß der Erfin- io für das Medium, über welches das Signal übertragen dung ist in F i g. 1 dargestellt. Auf ©inen geeigneten werden soll, geeignetes Verfahren. In dieser Hinsicht Wandler 10, der Sprachsignale in elektrische Signale muß die Verarbeitungs- oder Übertragungseinrichumwandelt, folgt eine Pre-Emphasisschaltung 12, tung 24 so betroffen sein, daß nur die abrupten die ein Bandpaßfilter 14 speist, welches seinerseits Übergänge im Spannungsverlauf der Kurve D erden einen Eingang eines Summenverstärkers 18 15 halten bleiben, und es ist nicht erforderlich, große speist. Der andere Eingang des Summenverstärkers Amplituden zu übertragen. Nach der Verarbeitung 18 wird durch einen Bezugssignalgenerator 16 ge- oder Übertragung wird der ursprüngliche Spannungsspeist, der so "ausgelegt ist, daß er eine Sinuswelle verlauf in der Hüllkurven-Decodier- und Wiederkonstanter Amplitude erzeugt. Das Ausgangssignal herstellemrichtung 26 wiedergewonnen, und es entdes Summenverstärkers 18 speist eine Verarbeitungs- 20 steht der Spannungsverlauf H. Wenn am Eingang einrichtung 20, auf die ein Amplitudenbegrenzer 22 eine Pre-Emphasisschaltung 12 vorhanden ist, muß folgt. Das Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers eine De-Emphasisschaltung 28 vorgesehen werden, 22 wird dann einer durch den Block 24 dargestellten um den ursprünglichen Spannungsverlauf so zu re-Verarbeitungs- oder Übertragungseinrichtung züge- produzieren, wie er vor der Vorverzerrung aussah, führt. Das Ausgangssignal des Blocks 24 speist eine 25 Mit der Ausgangsspannung der De-Emphasisschal-Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstelleinrichtung tung 28 kann dann ein geeigneter Wandler 30 ge-26, deren Ausgangssignal durch die Schaltung 28 ent- steuert werden, der das elektrische Signal in ein hörzerrt wird. Die Ausgangsspannung der De-Emphasis- bares Signal umwandelt.

schaltung 28 steuert einen geeigneten Wandler 30, Durch die Begrenzung entstehen Modulationspro-

der elektrische Signale in hörbare Signale umwandelt. 30 dukte, die eine Verzerrung in der Sprache hervor-

Die Wirkungsweise der Schaltung von F i g. 1 wird rufen können, und diese Produkte können innerhalb nun an Hand der Spannungsverläufe von F i g. 6 be- des Sprachfrequenzbandes liegen. Daher kann es schrieben. Dabei handelt es sich um Verein- zweckmäßig sein, zuerst das Sprachsignal in der Frefachungen der tatsächlichen Spannungsverläufe, die quenzskala nach oben zu verschieben und die Benur der Veranschaulichung dienen. Ein komplexes 35 grenzung auf die frequenzgewandelte Spannung an-Sprachsignal wird in hörbarer Form in den Wandler zuwenden. Dann kann die Spannung frequenzmäßig 10 eingegeben, der das Signal in ein elektrisches Si- wieder in das ursprüngliche Frequenzspektrum vergnal umwandelt. Mit Hilfe einer Pre-Emphasisschal- schoben werden mittels eines Uberlagerungsdetektors. tung 12 werden höhere Frequenzen verstärkt, um Die Frequenzverschiebungseinrichtung kann sich sicherzustellen, daß die höheren Frequenzen die Null- 40 z. B. in der Verarbeitungseinrichtung 20 befinden, achse schneiden. Mit Hilfe eines Bandpaßfilters 14 und der Uberlagerungsdetektor kann z. B. in der können unerwünschte hohe Frequenzkomponenten Übertragungseinrichtung 24 enthalten sein.
entfernt werden, z.B. Rauchsignale außerhalb des Eine genaue Betrachtung der Kurve D von Fig. 6 brauchbaren Frequenzbandes. Die Ausgangsspan- läßt erkennen, wie die Energieschwankungen des urnung des Bandpaßfilters 14 ist auf der Zeitskala in 45 sprünglichen Signals in Kurve A durch Hinzufügung Kurve A der F i g. 6 dargestellt. Die Ausgangsspan- des in Kurve B gezeigten Bezugssignals verschlüsselt nung des Bezugssignalgenerators 16 ist in Kurve B werden. Hier muß jedoch darauf hingewiesen werden, von Fi g. 6 gezeigt. Die Ausgangsspannung des Band- daß nur deshalb ein Bezugssignal gewählt worden ist, paßfilters 14 und des Bezugssignalgenerators 16 dessen Amplitude größer als die des Sprachsignals werden in dem Summenverstärker 18 zueinander 50 ist, um deutlicher zu zeigen, wie die Pegel verschlüsaddiert, dessen Ausgangsspannung durch die dünne seit werden. Es ist nicht nötig, das Bezugssignal durchgehende Linie der Kurve C dargestellt wird. Die größer als das Eingangssignal zu machen, sondern es Ausgangsspannung des Summenverstärkers 18 kann kann auch eine Amplitude haben, die wesentlich weiterverarbeitet werden oder nicht, wie es durch die kleiner als die des Eingangssignals ist. Diese Bedin-Verarbeitungseinrichtung 20 dargestellt wird. Die 55 gung ist graphisch jedoch schwierig mit Hilfe des Ausgangsspannung des Blocks 22 wird dann durch zeitlichen Spannungsverlaufes darzustellen,
einen Amplitudenbegrenzer22 in der Amplitude be- Die in Fig. 1 gezeigte Hüllkurven-Decodier- und grenzt. Der Amplitudenbegrenzer hat die Aufgabe, Wiederherstelleinrichtung 26 kann verschiedene Foraus dem Summensignal eine amplitudenbegrenzte men haben. Eine ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 Spannung abzuleiten, in der jeder Nulldurchgang des 60 besteht die Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstell-Summensignals genau beibehalten ist, während jede einrichtung 26 aus einem Signalbandpaßfilter 34, das positive oder negative Abweichung durch einen recht- nur das Frequenzband des ursprünglichen Spracheckigen Spannungsteil fester Amplitude ersetzt ist. signals durchläßt. Der Ausgang des Signalbandpaß-Das Ergebnis dieses Begrenzungsprozesses wird durch filters 34 speist den Dividendeneingang einer DM-die KurveD der Fig. 6 dargestellt. Um einen mög- 65 dierschaltung38. Außerdem wird das Summensignal liehst rechteckigen Spannungsverlauf zu erzeugen, durch ein sogenanntes Bezugsbandpaßfilter 32 gekann es nötig sein, die Begrenzungsvorgänge meh- schickt, das nur das Frequenzband des Bezugssignals rere Male zu wiederholen und zwischen jeder einzel- durchläßt. Auf das Bezugsbandpaßfilter folgt ein

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Hüllkurvendetektor 36, bei dem es sich z. B. um einen spricht annähernd die durchgehend gezeichnete Kurve Vollweggleichrichter, dem ein Tiefpaßfilter nachge- des Impulsdiagramms E. Dieses Signal wird dem schaltet ist, handeln kann. Das Ausgangssignal des Hüllkurvendetektor 46 zugeführt, dessen Verlauf der Hüllkurvendetektors wird dem Divisoreingang der Ausgangsspannung durch die durchgehende Linie des Dividierschaltung 38 zugeführt. Das Ausgangssignal 5 Diagramms F dargestellt wird. Der Differenzverstärder Dividierschaltung 38 entspricht dem Ausgangs- ker 50 verstärkt nur die Differenz zwischen der Aussignal der Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstell- gangsspannung des Vergleichssignalgenerators 48 (bei einrichtung 26 von F i g. 1. der es sich z. B. um eine durch die gestrichelte Linie a

Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 2 ist im Diagramm F dargestellte Gleichspannung handeln folgende: Das begrenzte Summensignal wird am Ein- io kann) und der festgestellten Hüllkurve, die durch die gang der Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstell- durchgehende Linie im Diagramm F dargestellt wird, einrichtung 26 empfangen. Das Summensignal wird Daher steigt und sinkt der Verstärkungsfaktor des dem Si'gnalbandpaßfuter 34 'zugeführt, das nur. das- Regelverstärkers42 proportional der ermittelten Hüll-Frequenzband des ursprünglichen Sprachsignals kurve, wie es die oberste und die unterste gestrichelte durchläßt. Das. Ausgangssignal des Signalbandpaß- 15 Kurve im Diagramm H zeigen. Mit Zunahme der filters 34 wird durch die KurveG der Fig. 6 darge- Amplitude der ermittelten Hüllkurve des Diastellt. Das begrenzte Summensignal wird außerdem gramms F wird also der Verstärkungsgrad des Regeldem Bezugsbandpaßfilter 32 zugeführt, das nur das Verstärkers 42 verringert. Wenn die Hüllkurve des Frequenzband des Bezugssignals durchläßt. Die Aus- Diagramms F an Amplitude abnimmt, steigt der Vergangsspannung hat dann einen Verlauf, der an- 20 Stärkungsfaktor des Regelverstärkers 42 unter der nähernd der starken Linie in KurveI? der Fig. 6 Steuerung des Differenzverstärkers50. Daher folgt entspricht. Die Ausgangsspannung des Bezugsband- die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 42 sehr paßfilters wird dem Hüllkurvendetektor 36 zugeführt, genau der Form des ursprünglichen, nicht begrenzten dessen Ausgangsspannung durch die durchgehende Sprachsignals.

Linie in Kurve F dargestellt wird. Die Ausgangsspan- 25 Eine Ausführungsform der Hüllkurven-Decodiernung des Hüllkurvendetektors 36 ändert sich umge- und Wiederherstelleinrichtung 26 der Fi g. 1, die eine kehrt proportional zur. Hüllkurve des ursprünglichen stabilisierende Rückkopplungsschleife verwendet, ist Sprachsignals gemäß Kurvet. Dem Ergebnis der in Fig. 4 gezeigt. Die Ausgangsspannung der in Division der Kurve G durch die Kurve F in der Divi- Fig.l dargestellten Verarbeitungs- oder Übertradierschaltung 38 entspricht ungefähr die durch- 30 gungseinrichtung 24 wird dem Eingang des Regelgehende Linie in Kurve H. Das resultierende Signal Verstärkers 52 zugeführt, dessen Ausgangsspannung hat dieselbe Form wie das in F i g. A gezeigte ur- wiederum einem Signalbandpaßfilter 62 und einem sprüngliche Sprachsignal. Bezugsbandpaßfilter 54 zugeleitet wird. Die Aus-

Bei der Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstell- gangsspannung des Signalbandpaßfilters 62 wird einrichung26 in Fig. 1 kann es sich auch um die in 35 direkt der De-Emphasisschaltung28 der Fig. 1 zuge-Fig. 3 gezeigte Art handeln. In Fig. 3 wird das führt. Die Ausgangsspannung des Bezugsbandpaßdurch die KurvenformD (Fig. 6) dargestellte Aus- filters 54 gelangt zu einem Hüllkurvendetektor 56, gangssignal der Verarbeitungs- oder Übertragungsein- bei dem es sich um die in den Schaltungen von F i g. 2 richtung24 der Fig. 1 einem Signalbandpaßfilter40 und 3 verwendete Ausführungsform handeln kann, und einem Bezugsbandpaßfilter 44 zugeführt. Der 40 Die Ausgangsspannung des Hüllkurvendetektors 56 Ausgang des Signalbandpaßfilters 40 speist den Ein- wird dem einen Eingang des Differenzverstärkers 60 gang des Regelverstärkers 42, dessen Ausgangsspan- zugeführt, dessen anderer Eingang durch die Ausnung der Ausgangsspannung der Hüllkurven-De- gangsspannung eines Vergleichssignalgenerators 58 codier- und Wiederherstelleinrichtung26 der Fig. 1 gespeist wird. Das Ausgangssignal des Differenzverentspricht, welche der De-Emphasisschaltung 28 zu- 45 stärkers 60 steuert den Eingang zur Steuerung des geführt wird. Die Ausgangsspannung des Bezugs- Verstärkungsgrades des Regelverstärkers 52.
bandpaßfilters 44 wird dem Hüllkurvendetektor 46 Die Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstelleinzugeführt, der von der gleichen Art wie der Hüll- richtung von Fi g. 4 arbeitet wie folgt: Der durch die kurvendetektor 36 der Fig. 2 sein kann. Die Aus- Kurve des DiagrammsD der Fig. 6 dargestellte Imgangsspannung des Hüllkurvendetektors wird dem 50 pulszug wird durch den Regelverstärker 52 verstärkt, einen Eingang eines Differenzverstärkers 50 züge- Das Signalbandpaßfilter 62 läßt nur das Frequenzführt, dessen anderer Eingang mit dem Vergleichs- band des ursprünglichen Sprachsignals durch und signalgenerator 48 verbunden ist. Die Ausgangsspan- trennt daher das Sprachspektrum von dem Ausgangsnung des Differenzverstärkers steuert den Eingang zur signal des Regelverstärkers 52. Das Bezugsbandpaß-Steuerung des Verstärkungsgrades des Regelverstär- 55 filter 54 läßt nur das Frequenzband des ursprüngkers 42. liehen Bezugssignals durch und trennt daher das Be-

Die in Fig. 3 dargestellte Hüllkurven-Decodier- zugssignal von dem Ausgangssignal des Regelverstär-

und Wiederherstelleinrichtung arbeitet wie folgt: Der kers 52. Die Hüllkurve des abgetrennten Bezugs-

durch die Kurve D dargestellte übertragene Impuls- signals wird durch den Hüllkurvendetektor 56 festge-

zug wird durch ein Signalbandpaßfilter 40 geleitet, 60 stellt, der auf das Bezugsbandpaßfilter 54 folgt. Das

das nur das Frequenzband des ursprünglichen, nicht Ausgangssignal des Differenzverstärkers 60 ist die

begrenzten Sprachsignals durchläßt. Das Ausgangs- Differenz zwischen der Amplitude der Hüllkurve und

signal dieses Bandpaßfilters wird durch den Regelver- einer Spannung (die durch die gestrichelte Linie b des

stärker 42 verstärkt. Der Impulszug gemäß Kurve D Diagramms F dargestellt werden kann), welche durch

wird außerdem einem Bezugsbandpaßfilter 44 züge- 65 den Vergleichssignalgenerator 58 erzeugt wird. Durch

führt, das nur das Frequenzband des ursprünglichen, das Ausgangssignal des DifOerenzverstärkers 60 wird

nicht begrenzten Bezugssignals durchläßt. Dem Ver- der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers 52

lauf des Ausgangssignals dieses Bandpaßfilters ent- zwangläufig in einer solchen Richtung verändert, daß

er stets die Differenz zwischen der Hüllkurve und dem Vergleichssignal auf Null zu reduzieren sucht. Wenn z.B. im DiagrammF die Hüllkurve (dargestellt durch die durchgehende Linie) oberhalb der Kurve b (die das Vergleichssignal darstellt) liegt, verringert das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 60 den Verstärkungsgrad des Regelverstärkers 52. Die Amplitude des durch das Bezugsbandpaßfilter 54 abgetrennten Bezugssignals wird verringert, und ebenso wird die Amplitude der Hüllkurve des Signals des Hüllkurvendetektors 56 herabgesetzt, wodurch die Differenz zwischen der Hüllkurve und dem Vergleichssignal auf Null reduziert wird. Wenn die Hüllkurvenspannung das Vergleichssiignal unterschreitet, wird entsprechend durch die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 60 der Verstärkungsgrad des Regelverstärkers erhöht. Hierdurch wird die Amplitude der Hüllkurve vergrößert, wodurch wiederum die Differenz zwischen der Hüllkurve und dem Vergleichsignal auf Null reduziert wird. Da die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 52 sowohl das abgetrennte Sprachsignal als auch das Bezugssignal beeinflußt, wird das wiedergewonnene Sprachsignal in Abhängigkeit von den Änderungen in der Hüllkurve des Bezugssignals verändert.

Es kann also gemäß der Erfindung der Pegel eines Sprachsignals als Impulszug verschlüsselt werden, indem ein Bezugs- oder Steuersignal konstanter Amplitude zu der elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung addiert wird. Die Energieänderungen im Frequenzspektrum der komplexen Kurven bewirken umgekehrte Energieänderungen im Frequenzspektrum des Bezugssignals. Das Summensignal wird dann begrenzt. Gemäß den Merkmalen der Verarbeitung begrenzter Signale gehen absolute Energieänderungen verloren, aber die relative Energieverteilung zwischen Sprachsignal und Bezugssignal bleibt erhalten. Daher wird bei Abtrennung des Bezugseignais vom Sprachsignal das Verhältnis zwischen der Energie des wiederhergestellten Sprachsignals und der Energie des wiederhergestellten Bezugssignals gleich dem Verhältnis zwischen der Energie des ursprünglichen, nicht begrenzten Sprachsignals und der Energie des ursprünglichen, nicht begrenzten Bezugssignals. Da die Energie des ursprünglichen Bezugssignals bekannt ist, kann die Energie des wiederhergestellten Sprachsignals durch einen Vergleich der Energie des wiederhergestellten Bezugssignals mit der bekannten Bezugssignalenergie bestimmt werden, wobei die Größe der Energie des wiederhergestellten Sprachsigmals entsprechend gesteuert wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung elektrischer, der Sprache entsprechender Schwingungen veränderlicher Amplitude mit ungleichen zeitlichen Abständen der Nulldurchgänge, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer zu übertragenden elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung (A) ein Bezugssignal (J5) mit konstanter Amplitude und mit einer außerhalb des Frequenzbereichs der zu übertragenden elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung liegenden Frequenz addiert und das entstehende Summensignal (C) durch Amplitudenbegrenzung in einen bipolaren Impulszug (D) mit Impulsen konstanter Amplitude umgewandelt wird, dessen Nulldurchgänge den Nulldurchgängen des Summensignals entsprechen, und daß nach der Übertragung dieses Impulszuges empfangsseitig das Bezugssignal und die elektrische, der Sprache entsprechende Schwingung durch elektrische Filter voneinander getrennt werden und der Pegel der der Sprache entsprechenden elektrischen Schwingung in Abhängikeit von Energieschwankungen in dem abgetrennten Bezugssignal beeinflußt wird. (Fig. 1 und 6).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig der Pegel der wiedergewonnenen elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung umgekehrt proportional zum Pegel des wiedergewonnenen Bezugssignals beeinflußt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig der Pegel des wiedergewonnenen Bezugseignais mit einem Standardpegel verglichen wird, der in fester Beziehung zu dem bekannten Pegel des sendeseitigen Bezugssignals steht, und daß der Pegel der wiedergewonnenen elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung proportional zu den Abweichungen des wiedergewonnenen Bezugssignals von dem Standardpegel geändert wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Addition der elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung und des Bezugssignals in einem Summenverstärker (18) und die Umwandlung des Summensignals in einen bipolaren Impulszug in einer Amplitudenbegrenzerschaltung (22) erfolgt und daß zur Wiedergewinnung der ursprünglichen elektrischen, der Sprache entsprechenden Schwingung empfangsseitig eine sogenannte Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstelleinrichtung (26) dient (Fig. 1).

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangsseitige Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstelleinrichtung (26) einen ersten Bandpaß (34) für die elektrische, der Sprache entsprechende Schwingung und einen zweiten Bandpaß (32) für das Bezugssignal enthält und der Ausgang des ersten Bandpasses an den Dividendeneingang einer Divisionsschaltung (38) führt, an deren Ausgang die wiedergewonnene elektrische, der Sprache entsprechende Schwingung auftritt, während der Ausgang des zweiten Bandpasses mit einer Hüllkurven-Decodiereinrichtung (36) verbunden ist, deren Ausgang an den Divisoreingang der Divisionsschaltung führt (Fig. 2).

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven-Decodier- und Wiederherstelleinrichtung (26) einen ersten Bandpaß (40) für die elektrische, der Sprache entsprechende Schwingung und einen zweiten Bandpaß (44) für das Bezugssignal enthält und der Ausgang des ersten Bandpasses an den Eingang eines Regelverstärkers (42) führt, an dessen Ausgang die wiedergewonnene elektrische, der Sprache entsprechende Schwingung auftritt, und daß der Ausgang des zweiten Bandpasses über eine Hüllkurven-Decodiereinrichtung (46) mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers (50) verbunden ist, an dessen zweitem Eingang ein Vergleichssignalgenerator (48) angeschlossen ist,

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und daß der Ausgang des Differenzverstärkers mit dem Steuereingang des Regelverstärkers, über den der Verstärkungsgrad geregelt wird, verbunden ist (F i g. 3).

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der HüUkurven-Decodier- und Wiederherstellednrichtung (26) durch den Eingang eines Regelverstärkers (52) gebildet wird, dessen Ausgang einmal mit einem Bandpaß (62) für die elektrische, der Sprache ent-

sprechende Schwingung verbunden ist und zum anderen mit einem zweiten Bandpaß (54) für das Bezugssignal, dessen Ausgang über eine Hüllkurven-Decodiereinrichtung (56) mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers (60) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Vergleichssignalgenerators (58) verbunden ist, und daß der Ausgang des Differenzverstärkers mit dem der Verstärkungsregelung dienenden Eingang des Regelverstärkers verbunden ist (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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