DE1762644A1 - Method for converting data signals - Google Patents
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,Patent attorneys Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. FiNCKE 1. t Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber ' } Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. FiNCKE 1. t Dipl.-Ing. FAWeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber '}
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Rochester. Η.γ. 14603/üSA möhlstrasse 22, rufnummer Rochester. Η.γ. 14603 / üSA möhlstrasse 22, phone number
Verfahren zur Umsetzung von DatensignalenMethod for converting data signals
Die Erfindung "betrifft die Datenübertragung, insbesondere ein Yerfahren zur umsetzung nicht synchroner Datensignale mit zwei Pegelwerten in nicht synchrone Datensignale mit mehreren Pegelwerten.The invention "relates to data transmission, in particular a method for converting non-synchronous data signals with two level values into non-synchronous data signals several level values.
Übertragungskanäle zeichnen sich durch zwei Eigenschaften aus, die die Übertragungsgeschwindigkeit für Daten bestimmen, nämlich die "Breite" des Frequenzbereichs in Hertz, d.h. die Bandbreite, und die "Höhe" der Leistung, die normalerweise duroh das "Signal-Rausch-Verhältnis" angegeben wird. Bekanntlich kann die Datenübertragungsgesohwindigkeit eines Kanals über den für binäre Daten möglichen Wert hinaus erhöht werden, wenn die Daten mit mehr als zwei Signalpegeln kodiert werden, woduroh die "Höhe" des Signale vergrößert und die "Höhe" des Kanäle ohne weitere Vergrößerung der BandbreiteTransmission channels are characterized by two properties that determine the transmission speed for data, namely the "width" of the frequency range in Hertz, ie the bandwidth, and the "height" of the power, which is normally specified by the "signal-to-noise ratio" . It is known that the data transmission speed of a channel can be increased beyond the value possible for binary data if the data is encoded with more than two signal levels, thereby increasing the "height" of the signal and the "height" of the channel without further increasing the bandwidth
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des Signals ausgenutzt wird. Dieses Verfahren wurde in jüngerer Zeit allgemein angewendet, da die Anforderungen an die Datenübertragungsgeschwindigkeit über diejenige der Binärwerte hinausgingen.of the signal is used. This method has recently been widely used because of the data transfer speed requirements went beyond that of the binary values.
Ein bekanntes Verfahren, das als Nyquist-Kodierung bekannt ist, besteht darin, daß ή Bits in 2n Signalpegel umgewandelt werden. Jeder Pegel stellt so eine Binärziffer dar, und der übertragene Pegel ist dadurch im Empfänger einheitlich dekodierbar. Durch Umwandlung der binären Datensignale in nicht binäre Datenzeichen ist es auch möglich, auf L Signalpegel zu kodieren, wobei L nicht gleich 2n ist. Diese Verfahren haben normalerweise einen Wirkungsgrad von weniger als 100 %, da im allgemeinem. Iteeine ganzen Zahlen m und η existieren, für die 2n gleich Rm und R eine andere Basis als 2 ist. Ein drittes Verfahren besteht darin, eine Korrelation zwischen den übertragenen Symbolen herbeizuführen, indem der übertragene Signalpegel nicht nur von dem oder den während eines vorgegebenen Zeitraumes zu übertragenden Bits, sondern auch von dem oder den während eines vorhergehenden Zeitraumes oder mehrerer Zeiträume übertragenen Bits abhängig gemacht wird· In diesem Falle Minnen die übertragenen Signalpegel im allgemeinem im Empfänger einheitlich dekodiert werden, jedoch müssen sie gespeichert und mit nachfolgenden Symbolen verglichen werden. In einigen Fällen können eich duroh riohtige Vorkodierung von binär auf binär tinheitlioh dekodierbare One known technique, known as Nyquist coding, is that ή bits are converted into 2 n signal levels. Each level thus represents a binary digit, and the transmitted level can therefore be uniformly decoded in the receiver. By converting the binary data signals into non-binary data characters, it is also possible to code at L signal levels, where L is not equal to 2 n . These methods usually have an efficiency of less than 100 %, as in general. There are integers m and η for which 2 n is equal to R m and R is a base other than 2. A third method consists in bringing about a correlation between the transmitted symbols in that the transmitted signal level is made dependent not only on the bit or bits to be transmitted during a given period of time, but also on the bit or bits transmitted during a preceding period or several periods of time In this case, the transmitted signal levels must generally be uniformly decoded in the receiver, but they must be stored and compared with subsequent symbols . In some cases calibrated precoding from binary to binary can be decodable
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Symbole mit mehreren Signalpegeln ergeben. Bin bekanntes Ausführungsbeispiel dieses letzteren Verfahrens ist das kürzlich entwickelte "duobinäre Datenübertragungssystem11,, das von Adam Lender in Communications and Electronics, Mai 1963» Seiten 214bis 218, beschrieben ist.Symbols with multiple signal levels result. A well-known embodiment of this latter method is the recently developed "duobinary data transmission system 11 " which is described by Adam Lender in Communications and Electronics, May 1963 »pages 214-218.
Alle vorstehend genannten Verfahren benötigen eine taktweise Unterteilung der binären Daten in. diskrete Zeitelemente, d.h. in Bits, so daß die Information entsprechend den Zuständen der individuellen Bits verarbeitet und kodiert werden kann, wozu die üblichen Verknüpf ungsschaltungen verwendet werden. Bisher wurde noch kein Verfahren zur Kodierung nicht getakteter,, d.h. nicht synchroner Zweipegelsignale, wie sie beispielsweise in Schwarz-Weiß-IFaksimilesystemen auftreten, entwickelt.All of the above procedures require a clocked Division of the binary data into discrete time elements, i.e. in bits so that the information can be processed and encoded according to the states of the individual bits, for which the usual logic circuits are used. So far no method for coding non-clocked, i.e. non-synchronous two-level signals such as occur, for example, in black-and-white I facsimile systems, developed.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, <ii© Datenübertragung derart zu verbessern, daß eine Kodienmg ungetakteter .Zweipegelsignale in Signale mit mehreren Pegeln - f möglich ist und engewendet werden-kann. Feraer soll die'ErfiMiffig eine Konzentration de? spektralen !©iste^gsiliGhte siiefet syncSiEOrtSff elektriscliea' Sigaale feei a.iGfeig©i?ea !Precpasaseii ers>c.gliefeQ£is.. iam eis© iaaiälieaTsig mi clio ^sieaowThe object of the invention is therefore to improve data transmission in such a way that coding of unclocked two-level signals into signals with several levels is possible and can be used. Feraer should die'ErfiMiffig a concentration de? spectral! © iste ^ gsiliGhte siiefet syncSiEOrtSff elektriscliea 'Sigaale feei a.iGfeig © i? ea! Precpasaseii ers> c.gliefeQ £ i s .. iam eis © iaaiälieaTsig mi clio ^ sieaow
mit zwei Pegelwerten in nicht synchrone Datensignale mit mehreren Pegelwerten bei der Datenübertragung löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß Komplementärsignale der Zweipegeldatensignale erzeugt werden und daß diese und die Zweipegeldatensignale wahlweise unter Zugrundelegung eines vorbestimmten Wahrscheinlichkeitsfaktors übertragen werden.The invention solves the problem with two level values in non-synchronous data signals with several level values during data transmission this task in that complementary signals of the two-level data signals are generated and that these and the two-level data signals optionally on the basis of a predetermined Probability factor are transmitted.
Die Erfindung sieht zur Durchführung dieses Verfahrens ferner ein Datenübertragungssystem vor, welches sich auszeichnet durch einen nicht synchrone Zweipegel-Datensignale abgebenden Signalsender, durch eine Einrichtung zur Erzeugung der diesen Datensignalen komplementären Datensignale und durch eine Einrichtung zur wahlweisen Übertragung beider Datensignale unter Zugrundelegung eines vorbestimmten Wahrscheinlichkeitsfaktors als Dreipegel-Datensignale mit einem vorbestimmten Leistungsdichtespektrum» welches in direktem Zusammenhang mit dem Leistungsdichtespektrum der Zweipegel-Datensignale steht.The invention also provides for performing this method a data transmission system, which is characterized by a non-synchronous two-level data signals emitting Signal transmitter, by a device for generating the data signals complementary to these data signals and by a device for the selective transmission of both data signals on the basis of a predetermined probability factor as three-level data signals with a predetermined power density spectrum »which is directly related with the power density spectrum of the two-level data signals stands.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:For a better understanding, the invention is described below with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Anordnung zur Duxohführung Fig. 1 shows the block diagram of an arrangement for Duxohführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 edji Funktionsdiagramm zum Verständnis der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,of the method according to the invention, Fig. 2 edji functional diagram for understanding the arrangement shown in Fig. 1,
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Fig.. 5 die Kurven für die relative Leistung verschiedener Datenübertragungssysteme, Fig. 5 shows the curves for the relative performance of different data transmission systems,
Pis. 4 die Kurven für die zu erwartende relative Leistung von Zweipegel- und Dreipegel-Datensignalen* Pis. 4 the curves for the expected relative power of two-level and three-level data signals *
Fig.^ 1 Signalverlaufefür verschiedene nicht synchrone Datensignale mit mehreren Signalpegeln, Fig. 1 signal curves for various non-synchronous data signals with several signal levels,
Fig. 6 ein "besonderes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 6 shows a "special embodiment of an arrangement for carrying out the method according to the invention,
Fig. 7 das Blockschaltbild zur Dekodierung der mit der Anordnung gemäß Fig. 6 erzeugten Signale, 7 shows the block diagram for decoding the signals generated with the arrangement according to FIG. 6,
Fig. 8 und 9 weitere Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 8 and 9 further exemplary embodiments of devices for carrying out the method according to the invention.
In Fig. 1 ist die Schaltung zur Erzeugung eines nicht synchronen "dibinären" Dreipegel-Signals aus einem nicht synchronen Zweipegel-Signal dargestellt. Das Zweipegel-Eingangssignal und Beim Negativbild, welches nicht lediglich die logische Invertierung darstellt,, sondern durch den Inverter und Spannungsverlagerer 12 erzeugt wird, werden den Übertragungsgattera 34 und 16 zugeführt, die durch die Entscheidungslogik 10 gesteuert werden* Bei jedem Übergang des ursprünglichen Datensignalverlaufs in positive Richtung bestimmt die Enteoheidungelogik 10 mit einer willkürlichen Wahrscheinlichkeit von z.B. 50 ia das jeweils anzusteuernde Übertragungsgatter· Dadurch ergibt sioh, daß jeder positive Teil des ursprünglichen Signalverlaufe mit gleicher Wahrscheinlichkeit positiv oder auoh negativ übertragen werden kann. Die Teile mit dem Signal-1 shows the circuit for generating a non-synchronous "dibinary" three-level signal from a non-synchronous two-level signal. The two-level input signal and the negative image, which is not just the logical inversion, but is generated by the inverter and voltage shifter 12, are fed to the transmission gates 34 and 16, which are controlled by the decision logic 10 positive direction is determined by the logic circuitry 10 with an arbitrary probability of, for example, 50 generally the transmission gate to be controlled. The parts with the signal
009827/066 5009827/066 5
' BAD ' BATH
pegel Null bleiben unverändert. Das Ausgangssignal besteht daher aus drei Signalpegeln, deren von Null verschiedene Teile in gleicher Weise positiv oder negativ sein können.level zero remain unchanged. The output signal exists therefore from three signal levels whose non-zero parts can be positive or negative in the same way.
In Fig. 2 sind die an verschiedenen Funkten der Schaltung gemäß Fig. 1 auftretenden Signalverläufe dargestellt. Fig. 2A zeigt den Signalverlauf am Eingang der Schaltung· Fig. 2B zeigt das Ausgangssignal des Inverters und Spannungsverlagerers 12, welches das Komplementärsignal gegenüber Fig. 2A, jedoch nicht lediglich die logische Invertierung ist. Fig· 2D und 2E zeigen die Ausgangssignale der Entscheidungslogik 10 entsprechend der vorstehend beschriebenen willkürlichen Wahrscheinlichkeit. Diese Signale werden den Übertragungsgattern 14 und 16 wahlweise zugeführt und erzeugen das in Fig. 2C dargestellte nicht synchrone Dreipegel-Datensignal·In FIG. 2, the signal profiles occurring at various points in the circuit according to FIG. 1 are shown. Figure 2A shows the waveform at the input of the circuit. FIG. 2B shows the output signal of the inverter and voltage shifter 12, which is the complementary signal with respect to FIG. 2A, but not just the logical inversion. Fig 2D and 2E show the output signals of the decision logic 10 corresponding to the arbitrary probability described above. These signals are selectively fed to the transmission gates 14 and 16 and generate the in 3-level non-synchronous data signal shown in FIG. 2C.
In Fig. 3 sind die Spektren beliebiger Signalverlaufe von Signalen mit versohledenen Fegelwerten dargestellt.. Haben die Signalübergänge· des Eingangssignals eine Poisson-Yerteilung, so ist das Leistungsdichtespektrum des Eingangssignaist In Fig. 3 are the spectra of arbitrary waveforms of Signals are represented with leveled values. If the signal transitions of the input signal have a Poisson distribution, so is the power density spectrum of the input signal
wobei a die durohsohnittliohe Zahl der Übergänge pro Zeiteinheit und CJ die Winkelgeschwindigkeit 2 7Tf ist· Unter denselben Bedingungen kann gezeigt werden, daß da· Leistunga-where a is the durohsohnittliohe number of transitions per unit time and the angular velocity CJ 2 is 7TF · Under the same conditions can be shown that there · Leistunga-
009827/0668009827/0668
dichtespektrum des Ausgangssignals ist:density spectrum of the output signal is:
4 (^a2 +U2J 4 (^ a 2 + U 2 J (2)(2)
Die Gleichung 1 entspricht einem Zweipegel-Signal, das symmetrisch zur Null-Linie v.erläuft. Pur ein Zweipegel-Signal, das nicht symmetrisch zur Null-Linie verläuft, würde in der Gleichung noch ein Gleichstromanteil auftreten. Dieser Anteil bleibt im folgenden der Einfachheit halber unberücksichtigt, da er für die Ergebnisse nicht von Wichtigkeit ist.Equation 1 corresponds to a two-level signal that runs symmetrically to the zero line v. Pure a two-level signal, that is not symmetrical to the zero line, would there is also a direct current component in the equation. For the sake of simplicity, this portion is not taken into account in the following, since it is not important to the results.
Nach Voraussetzung hat das Dreipegel-Signal keine Gleichstromkomponente. Die Gleichungen 1 und 2 sind in Pig. 3 in normierter Form dargestellt, um die relativen Leistungsdichtespektren von Zweipegel-Eingangssignalen und Dreipegel-Ausgangssignalen zu zeigen. Obwohl keines dieser Spektren theoretisch jemals die Leistung Null erreicht, kann man erkennen, daß das "dibinäre" Dreipegel-Signal bei jedem gegebenen Leistungswert die halbe Bandbreite des Zweipegel-Signals beansprucht. Diese Verringerung der Bandbreite verbessert theoretisch die Leistungsfähigkeit eines Übertragungskanals bei vorgegebener Datengeschwindigkeit oder ermöglicht eine Erhöhung der Datengeschwindigkeit bei vorgegebener Leistung. Da jedoch bei Erhöhung der Anzahl der Signalpegel die Leistungsreserve gegen Rauschen und Verzerrungen verringert wird, ist bei Signalen mit von Spitze zu Spitze gleicher Amplitude auch zu erwarten, daß unter be~According to the premise, the three-level signal has no direct current component. Equations 1 and 2 are in Pig. 3 shown in normalized form to show the relative power density spectra of two-level input signals and three-level output signals. Although none of these spectra ever theoretically When power reaches zero, it can be seen that the three-level "dibinary" signal is half that for any given power value Bandwidth of the two-level signal claimed. This reduction The bandwidth theoretically improves the performance of a transmission channel at a given data speed or enables the data speed to be increased for a given performance. However, as the number increases The signal level, the power reserve against noise and distortion, is reduced for signals with a peak at the peak of the same amplitude it is also to be expected that under be ~
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stimmten Bedingungen hinsichtlich des Übertragungskanals die Leistungsfähigkeit, d.h. die mögliche Datengeschwindigkeit, schlechter wird. Dieser !»all ist in Pig. 4 dargestellt.If the conditions regarding the transmission channel are correct, the performance, i.e. the possible data speed, gets worse. This one! »All is in Pig. 4 shown.
In Fig. 4 gilt der Bereich A für einen Kanal, in dem kein Spektrum verzerrt wird. Die Leistung für Zweipegel-Signale ist wegen des größeren Rauschabstandes besser. Der Bereich B gilt für einen Kanal mit merklicher Bandkantenverzerrung,In FIG. 4, area A applies to a channel in which no spectrum is distorted. The power for two-level signals is better because of the larger signal-to-noise ratio. Area B applies to a channel with noticeable band edge distortion,
^ die sich auf das Zweipegel-Signal, jedoch nicht auf das^ which refer to the two-level signal, but not to the Dreipegel-Signal auswirkt, da dieses ein schmaleres Spektrum hat. Das Dreipegel-Signal ergibt somit eine bessere Leistung. Der Bereich C gilt für einen Kanal, bei dem die Bandkantenverzerrung so stark ist, daß er beide Signalarten beeinträohtigt. Die Leistung des Zweipegel-Signals ist wegen des größeren Rauschabstandes wiederum besser, weshalb sich auch ein größerer Abstand gegenüber Verzerrungen ergibt. In vielen Übertragungskanälen fällt der Leistungswert jedoch in den Bereich B, der zeigt, daß Dreipegel-Signale bei ansteigender Bandkantenver-Three-level signal affects it as this has a narrower spectrum Has. The three-level signal thus gives better performance. Area C applies to a channel in which the band edge distortion is so strong that it affects both types of signal. The power of the two-level signal is because of the larger Signal-to-noise ratio, in turn, is better, which is why a larger one Distance versus distortion results. In many transmission channels, however, the power value falls within range B, the shows that three-level signals with increasing tape edge displacement
™ zerrung eine bessere Leistung ermöglichen.™ distortion enable better performance.
Vorstehend wurde der Zusammenhang der BasisbandUcodierung mit Tiefpaßspefetren und Tiefpaßkanälen beschrieben. Diese Zusammenhänge übertragen sioh auf Bandpaßspektren und Bandpaßkanäle, wenn die Basisband-Signalverläufe zur Modulation eines trägere verwendet werden. Allgemein ergeben sioh dieselben Vorteil·, d.h. die Informationsleistung ist stärker abhängig -von der Trägerfrequenz, die analog der 81 ei ohe tr om-Bezüge frequenzThe connection between baseband encoding and Low-pass parameters and low-pass channels described. These relationships are transferred to bandpass spectra and bandpass channels, when the baseband waveforms modulate a more sluggish be used. In general, they result in the same advantage, i.e. the information performance is more dependent on the Carrier frequency, which is analogous to the 81 ei ohe tr om references frequency
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des Basisbandsignals fungiert, womit die schädlichen Auswirkungen bestimmter Bandkantenverzerrungen verringert werden. the baseband signal acts, thus reducing the harmful effects certain tape edge distortions can be reduced.
Ein Dreipegel-Signal kann auch erzeugt werden, indem die Polarität eines binären Signalverlaufs bei jedem Übergang in positiver Richtung wahlweise umgekehrt wird. Diese Art von Signalverlauf kann beispielsweise als "erzwungener Wechsel" bezeichnet werden. Haben die Übergänge des Eingangssignals eine Polsson-Verteilung, so ergibt sich das Leistungsdichtespektrum des Dreipegel-Signals aus:A three-level signal can also be generated by the The polarity of a binary signal course is optionally reversed at each transition in the positive direction. This kind For example, the waveform can be referred to as a "forced change". Do the transitions of the input signal a Polsson distribution, the power density spectrum of the three-level signal results from:
S(CJ)S (CJ)
a (2a2 + ο 2)>a (2a 2 + ο 2 )>
[a2 + (a~o )2][a2 + (a +ω)2][a 2 + (a ~ o) 2 ] [a 2 + (a + ω) 2 ]
wobei die Parameter den bereite beschriebenen entsprechen· Dieses Spektrum, das gleichfalls in Fig. 4 gezeigt ist, weist eine Eaergieverschiebung in Eiohtung der Frequenz KUIl auf, jedoch ein Maximum bei oa. 0,145 der mittleren Übergangerate, statt bei Frequenzen nahe Null. Der Vorteil der Vermeidung von Bandkantenveraerrungen iet daher wahr-•cheinlioh nicht so grofl, jedooh ist die Verwirklichung dee Signalverlaufe einfacher. where the parameters correspond to those already described. This spectrum, which is also shown in FIG. 4, has an energy shift in relation to the frequency KUI1, but a maximum at the above. 0.145 of the mean transition rate, rather than near zero frequencies. The advantage of avoiding band edge distortions is therefore probably not that great, but the realization of the signal curves is easier.
ELn Signalvtrlauf mit mehr ale drei Pegelwerten kann erzeugt werden, wenn jeder positive Übergang eine Pegeländerung verureaoht und jeder negative Übergang eine ÄnderungA signal flow with more than three level values can be generated if every positive transition causes a change in level and every negative transition causes a change
009827/0565 bad origjnal009827/0565 bad origjnal
zum- nächsten Pegel treppenförmig verursacht, bis ein Grenzwert. . erreicht ist, bei dem die Richtung der Änderung umgekehrt wird. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der entgegengesetzte Grenzwert erreicht ist und wird dann wieder umgekehrt usw. Zwei Beispiele sind in den Pig. 5B und 5C für ein in Pig. 5A gezeigtes nicht synchrones Zweipegel-Signal dargestellt. In Pig. 5B ist ein nicht synchrones Fünfpegel-öignal und in Fig. 5C ein nicht synchrones Siebenpegel-Signal dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die ungeraden Fegelwerte den positiven Teilen des ursprünglichen Binärsignals entsprechen, während die geraden Pegelwerte den Nullwerten des ursprünglichen Signals entsprechen»to the next level in a stepped manner until a limit value. . is reached in which the direction of change is reversed. This process continues until the opposite limit is reached and then reversed again, and so on. Two examples are given in Pig. 5B and 5C for one in Pig. The non-synchronous bilevel signal shown in Figure 5A is illustrated. In Pig. 5B is a non-synchronous Fünfpegel- ö ignal and shown in Fig. 5C is a non-synchronous seven level signal. It can be seen that the odd Fegel values correspond to the positive parts of the original binary signal, while the even level values correspond to the zero values of the original signal »
Die in Fig. 6 gezeigte Sohaltung dient zur Erzeugung des duroh die oben angegebene Gleichung 2 vorgegebenen Spektrums» Das Zweipegel-Eingangssignal wird im Inverter 61 invertiert und den nachfolgenden Schaltungen über den Emitterfolger 62 zugeführt. Hat das Eingangssignal den Wert Null, so ist das inver-" tierte Signal positiv, und der Multivibrator 63 schwingt mit seiner natürlichen Frequenz von z.B. 50 kHz. Ist das Eingängesignal positiv, so ist da· invertiert« Signal BuIl9 und der Multivibrator 63 ist abgeschaltet. Das Flip-flop 64 wird duroh den Multivibrator 63 gesteuert und ist für ungerade Zählsohritte eingeschaltet, für gerade Zählsohritte ausgesohaltet. Am Ende eines Teiles des Eingangssignals mit dem Wert Null bleibt das Ilip-Flop 64 ein- oder ausgeschaltet, was davon abhängt, ob der Zählschritt ungerade oder gerade war· The hold shown in FIG. 6 is used to generate the spectrum given by Equation 2 given above. If the input signal has the value zero, the inverted signal is positive and the multivibrator 63 oscillates at its natural frequency of 50 kHz, for example. If the input signal is positive, the signal Buil is inverted 9 and the multivibrator 63 is The flip-flop 64 is controlled by the multivibrator 63 and is switched on for odd counting steps and released for even counting steps. At the end of a part of the input signal with the value zero, the ilip-flop 64 remains on or off, which depends on whether the counting step was odd or even
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- li -- li -
Das obere Gatter 65 erzeugt ein positives Ausgangssignal, wenn beide Eingänge mit dem Wert Null angesteuert werden, d.h. wenn das Eingangssignal positiv und das Flip-Flop 64 eingeschaltet ist. Das untere Gatter 66 erzeugt ein positives Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal positiv und das Flip-Flop 64 ausgeschaltet ist.The upper gate 65 generates a positive output signal if both inputs are driven with the value zero, i.e. when the input signal is positive and the flip-flop 64 is on. The lower gate 66 produces a positive Output signal when the input signal is positive and the flip-flop 64 is off.
Das Ausgangssignal des unteren Gatters 66 wird dann im Inverter 67 invertiert. Beide Ausgangssignale werden in einer nicht dargestellten Summierungsschaltung zur Erzeugung eines Dreipegel-Signals zusammengesetzt, welches beispielsweise einen Mittelwert von +9,5 Volt, einen positiven Wert von +14 Volt und einen negativen Wert von +5 Volt hat. Das Ergebnis ist ein Ausgangssignal von +14 Volt für ein positives Eingangssignal und einen ungeraden Zählschritt, angefangen vom Aus-Zustand, ein Ausgangssignal von +9,5 Volt für ein Eingangssignal Null und ein Ausgangssignal von +5 Volt für ein positives Eingangssignal und einen geraden Zählschritt, angefangen vom Aus-Zustand. Diese Spannungen stellen lediglich Beispiele dar, und es !tonnen auch andere Werte verwendet werden, ohne das Grundprinzip der Erfindung zu verlassen.The output of the lower gate 66 is then in the inverter 67 inverted. Both output signals are in a summing circuit, not shown, to generate a Three-level signal composed, for example, a mean value of +9.5 volts, a positive value of +14 volts and a negative value of +5 volts. The result is an output of +14 volts for a positive Input signal and an odd counting step, starting from the off state, an output signal of +9.5 volts for a Input signal zero and an output signal of +5 volts for a positive input signal and an even counting step, starting from the off state. These voltages are only examples and other values can be used without departing from the basic principle of the invention.
Diese Logik kann durch die folgende Tabelle dargestellt werden:This logic can be represented by the following table:
009827/0665009827/0665
LOGISCHE ZUSTÄNDE LOGICAL CONDITIONS
EingangssignalInput signal
Invertiertes Eingangssignal Multivibrator 63Inverted input signal multivibrator 63
Flip-Flop 64 . Ein Oberes Gatter 65 Ausgang + Unteres Gatter 66 Ausgang 0Flip-flop 64. An upper gate 65 output + lower gate 66 output 0
Inverter 67 +Inverter 67 +
ZusammengesetztesComposite
Ausgangssignal +14Output signal +14
0
Aus0
the end
Austhe end
+5+5
Ein/Aus 0 0On / Off 0 0
+9,5+9.5
Es sei bemerkt, daß die erforderliche Wahrscheinlichkeit für die Entscheidung der Polarität durch die Verwendung eines langen Zählschrittes bei hoher Taktgeschwindigkeit erreicht wird, d.h. bei ausreichend langem Zählen ist die Wahrscheinlichkeit für einen geraden Zählschritt gleich der Wahrscheinlichkeit für einen ungeraden Zählschritt. Es ist nicht erforderlich, das Flip-Flop für jeden Zählvorgang zurückzustellen, da bei ausreichend langem Zählen der Anfangs zustand unwichtig ist·It should be noted that the required probability for the decision of the polarity is achieved by using a long counting step at a high clock speed , i.e. if counting is long enough, the probability for an even counting step is equal to the probability for an uneven counting step. It is not necessary to reset the flip-flop for every counting operation, since the initial state is unimportant if counting is long enough
Fig. 7 zeigt die zur Dekodierung der nicht synchronen. Dreipegel-Signale erforderliche Schaltung, wenn diese Signale als Eingangssignale verwendet werden. Die Schmitt-Trigger 71 und 73 mit der bei der Datenübertragung verwendeten Spannung entsprechenden Fegelwerten, die im vorliegenden Falle 9,5 Volt betragen, dienen zur Umsetzung der Dreipegel- Fig. 7 shows the decoding of the non- synchronous. Three-level signals require circuitry when these signals are used as input signals. The Schmitt triggers 71 and 73 with the level values corresponding to the voltage used in the data transmission, which in the present case are 9.5 volts, are used to implement the three-level
009827/0565009827/0565
Informationssignale in ein Zweipegel-Informationssignal. Der Schmitt-Trigger 71 erzeugt ein Signal für jeden Signalwert, der geringer als 9,5 Volt ist, während der Schmitt-Trigger 73 ein Signal für jeden Eingangssignalwert erzeugt, der größer als 9,5 Volt ist. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 75 ist daher das ursprüngliche Zweipegel-Binärsignal·Information signals into a bi-level information signal. The Schmitt trigger 71 generates a signal for every signal value that is less than 9.5 volts during the Schmitt trigger 73 generates a signal for each input signal value that is greater than 9.5 volts. The output of the OR gate 75 is therefore the original two-level binary signal
Es sei jedoch bemerkt, daß "bei.nicht willkürlicher Verteilung der Eingangsdaten, d.h. bei einer Frequenz der Übergänge mit bestimmtem Zusammenhang zur Taktfrequenz, die Entscheidung für die Polarität nicht willkürlich wird und sich das erwartete Spektrum nicht ergibt. Dies kann bei der Faksimileübertragung auftreten, wenn eine Reihe vertikaler Zeilen mit gleichmäßigem Abstand horizontal abgetastet wird. Diese Erscheinung ist zu beobachten, wenn, getaktete Daten als Ein gangsdaten verwendet werden. Ea ist ungewiß, ob das Ausgangs- signal eines Abtasters, der grafische Zeilen abtastet, zur Erzeugung dieser Erscheinung ausreichend regelmäßig ist· Sie kann, jedooh wahrscheinlich verringert oder vermieden werden, indem die Taktgeschwindigkeit über das Genauigkeitsvermögen des Abtasters hinaus erhöht oder der Takt mit einem willkürlich verteilten Bauschen vermiaoht wird· It should be noted, however, that "if the input data are not randomly distributed, ie if the transitions are frequency with a certain relationship to the clock frequency, the decision for polarity will not be arbitrary and the expected spectrum will not result. This can occur with facsimile transmission, when a series of evenly spaced vertical lines is scanned horizontally. This phenomenon is observed when clocked data is used as input data. Ea is uncertain whether the output of a scanner scanning graphic lines is sufficient to produce this phenomenon is regular It can, however, probably be reduced or avoided by increasing the clock speed beyond the accuracy of the scanner or by adding an arbitrarily distributed bulk to the clock
In Pig. θ 1st ein« weitere Ausführungeform einer Anordnung sur Durchführung de· erfindungagemäßen Verfahren· dargestellt, dl· für bee-fcimte Signalmuiter nioht «mpfindlioh ist. Ein Rauschgenerator 80, deeeen AuegangMignal mit gleioher Wahr- In Pig. is θ 1st represented a "further Ausführungeform an arrangement sur performing de · erfindungagemäßen method · dl · for bee-fcimte Signalmuiter nioht" mpfindlioh. A noise generator 80, the output signal with the same truth
009827/0665009827/0665
BAD ORKMNALBAD ORKMNAL
-U--U-
scheinlichkeit positiv oder negativ ist, dient zum Setzen oder zur Rückstellung eines Flip-Flops 85, wenn ein Übergang des Eingangssignals in positiver Richtung auftritt· Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal des Rauschgenerators 80 über den Begrenzer 81 dem UND-Gatter 83 und über den Inverter 82 dem UND-Gatter 84 zugeführt wird. Ein nicht synchrones Zweipegel-Eingangssignal wird den Eingängen der UND-Gatter 83 und 84f wahlweise zugeführt, wobei diese UND-Gatter entsprefc chend den Rauschsignalen durohgeschaltet werden. Das Flip-Flop 85 wird entsprechend gesetzt und zurückgestellt« Das nicht synchrone Zweipegel-Eingangssignal wird dem UND-Gatter 87 und über den Inverter und den Spannungsverlagerer 86 dem Gatter 88 zugeführt, wobei diese Gatter wahlweise durchgeschaltet werden und damit die nicht synchronen Dreipegel-Ausgangssignale erzeugen, wie sie bereits anhand von Fig. 6 beschrieben wurden. Probability is positive or negative, is used to set or reset a flip-flop 85 when a transition of the input signal occurs in positive direction. This means that the output signal of the noise generator 80 via the limiter 81 to the AND gate 83 and via the inverter 82 is fed to AND gate 84. A non-synchronous two-level input signal is optionally fed to the inputs of the AND gates 83 and 84f, these AND gates being switched on according to the noise signals. The flip-flop 85 is set and reset accordingly. The non-synchronous two-level input signal is fed to the AND gate 87 and via the inverter and the voltage shifter 86 to the gate 88, these gates being optionally switched through and thus the non-synchronous three-level output signals as they have already been described with reference to FIG. 6 .
In Fig. 9 ist die zur Erzeugung dee Spektrums entsprechend der Gleichung 3 erforderliohe Schaltung für erzwungenen Weoheel dargestellt. Sie entspricht der in flg. 6 geseigten Schaltung mit dem Unterschied, daß der astabile Multivibrator fehlt und die Umkehrung der Bingangedaten direkt auf das Flip-Flop 93 geführt wird. Dae Zweipegel-Eingangssignal wird dem Inverter 91 und über den Emitterfolger 92 dem Eingang des NOR-Gatterθ 94» dem Eingang des Flip-Flop« 93 und einen Hingang dee NOR-Gatter« 95 zugeführt. Die Wirkungsweise entspricht derjenigen der Sohaltung aus Fig» 6 mit den Unter- In Fig. 9 is shown for generating the dee spectrum according to the equation 3 erforderliohe circuit for forced Weoheel. It corresponds to the geseigten in flg. 6 circuit, with the difference that the astable multivibrator is absent and the reversal of the Bingangedaten is fed directly to the flip-flop 93rd The two-level input signal is fed to the inverter 91 and via the emitter follower 92 to the input of the NOR gate 94 " the input of the flip-flop" 93 and an input of the NOR gate "95. The operation corresponds to that of Sohaltung of Figure "6 with the sub-
009827/0565009827/0565
6AD ORIGINAL6AD ORIGINAL
schied, daß das Flip-Flop 93 seinen Zustand bei Beginn eines jeden Signalteils des Eingangssignals mit dem Wert Hull ändert. Die den positiven Teilen des Eingangssignales entsprechenden Teile des Ausgangssignales ändern ihre Polarität, während der Nullpegel unverändert bleibt. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 95 wird über den Inverter 96 zusammen mit dem Ausgangssignal des NOR-Gatters 94 einem Summierungsnetzwerk zugeführt. Es ergibt sich das nicht synchrone Dreipegel-Signal mit einem Leistungsdichtespektrum entsprechend der oben angegebenen Gleichung 3·decided that the flip-flop 93 changes its state at the beginning of each signal part of the input signal with the value Hull. Those corresponding to the positive parts of the input signal Parts of the output signal change polarity during the Zero level remains unchanged. The output signal of the NOR gate 95 is via the inverter 96 together with the output signal of NOR gate 94 is fed to a summing network. The result is the non-synchronous three-level signal with a power density spectrum corresponding to that given above Equation 3
Vorstehend wurden Verfahren und Anordnungen zur Verschiebung des Leistungsdichtespektrums auf niedrigere Frequenzen beschrieben, wodurch ein in seiner Bandbreite begrenzter Kanal mit größerem Wirkungsgrad ausgenutzt werden kann. Die beschriebenen Schaltungen sind aus bestimmten logischen Verknüpfungseinheiten aufgebaut, die jedoch lediglich als Beispiel genannt wurden. Andere Schaltungen und Anordnungen können gleichfalls zur Durchführung der beschriebenen Funktionen verwendet werden. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen daher lediglich der Erläuterung der Erfindung dienen, jedoch nicht einschränkend verstanden werden.Methods and arrangements for shifting the power density spectrum to lower frequencies were described above, whereby a channel with a limited bandwidth can be used with greater efficiency. The described Circuits are made up of certain logical combination units, but only as Example were given. Other circuits and arrangements can also be used to perform the functions described be used. The exemplary embodiments described above are therefore only intended to explain the invention serve, but are not to be understood as limiting.
009827/0566009827/0566
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Legal Events
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |