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Schaltungsanordnung zur Unterdrückung der Ger@usche, die auf einer
Des,ynchronisation eluesPCM-Systems beruhen.
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(Japanische Priorit@t : Tok 43-56543 v. 9.8.68) Die Erfindung bezieht
sich auf eine Schaltungsanordnung zur Unterdückung der Ger@usche, die in einem Zeitmultiplex-PCM-Nachrichtensystem
auf Grund einer Desynchronisation ("out of frame") des Zeitmultiplex-PCM-Nachrichtensystems
(nach@@ehend wird es kurz PCM-System genannt) am Empfangsende eines tibertragungskanals
auftreten.
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In einem PCM-System wird bei einer Desynchronisation ("out of frame")
nicht nur eine Zeitkanalversetzung (i!out of word") zwischen dem Sonde- und dem
Empfangskanal hervorgerufen und das eigentliche Gespr@ch unmöglich gemacht, sondern
es treten auch Geräusche am Ausgang des Decoder auf und auf der Ferns@rechleitung
werden demzufolge Geräusche hervorgerufen, die etwa dem maximalen Sprachsignalpegel
entsprechen. Da diese Geräusche fLir den Empfangsteiinehmer unangeneh@ sind, ist
es erwiinscht, diese Ger@usche zu unterdriicken. Beim bisher verwendeten Nah-24-Kanal-PCM-System
(PCM-24-System) ist zu diesem Zwecke die in Fig.1 gezeigte Schaltung zur Ger@uschunterdrückung
vorges@hen.
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In dieser Figur bedeuten: i. Decoder, dessen Ausgangsteil ein aus
Diodenschaltern und Tastwiderst@nden bestehendes Tastnetzewerk darstellt, dessen
Ausgangsimpedanz verh@ltnism@ßig hoch ist, 2. Dehner, 3. Kontakt eines Relais, das
nur bei der "Desynchronisation" kurzgeschlossen wird, 4. Element, das aus einem
Widerstand oder einer Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators
besteht,
5. Widerstand, 6. Positive oder negative Gleichstromquelle.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt: Sobald eine Desynchronisation
festgestellt wird1 wird der Kontakt 3 geschlossen und damit das Element 4,dessen
Impedanz gegeniiber der Ausgangsimpedanz des Decodere 1 niedrig genug gew@hlt ist,
dem Ausgang des Decoders parallel geschaltet, wodurch die Ger@usche unterdrückt
werden. Der Widerstand 5 und die Stromquelle 6 sind vorgesehen, um beim Öffnen des
Kontaktes 3 das Potential am Verbindungepunkt 7 auf einem wert zu halten, der ann@hernd
gleich dem Ausgangspotential des Decoders beim Nichtvorhandensein eines Sprachsignals
im normalen Zustand des PCM-Systems ist. Wenn diese Schaltungsteile (Widerstand
und Stromquelle) nicht vorgesehen sind, wird im Augenblick, in dem der Kontakt 3
geöffnet und geschlossen wird, die station@re Ladung des Kopplungskondenaators im
Dehner ge@ndert, so daß entsprechend starke stoßartige Geräusche hervorgerufen werden.
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Der Geräuschunterdrückungseffekt dieser bisher verwendeten Schaltung
wird durch das Verhältnis zwischen der Ausgangsimpedanz des-Decoders und der Impedanz
des Elementes 4 bestimmt, so daß, falle als Element 4 ein Widerstand verwend.t wird,
dieser Widerstand keine gehalten werden muß, um eine starke Geräuschunterdrückung
zu erzielen. In diesem Palle wird jedoch die Belastung der Stromquelle 6 entsprechend
groß.
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Wenn als Element 4 eine Paralleischaltung aus einem Widerstand und
einem Kondensator verwendet wird, kann zwar die Verbrauchsleistung verringert werden,
es muß dann aber ein Kondensator mit großer Kapazität vorgesehen werden, was aber
einen merklichen schaltungstechnischen Aufwand darstellt,
der um
so bedeutungsvoller wird, je tiefer die Ausganga-Erreichung impedanz des Decoders
z.B. zweckseiner hohen Geschwindig keit wird.
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Ferner ist bei der üblichen Schaltung der Ger@u@chunterdr@ckungsstromkreis
direkt an einer Stelle, über die @ir Anal@@signal gef@hrt wird, n@mlich am Ausgang
des Decodera, vorgeschen, so da(3 entsprechend der Schaltung dieses Stromkreises
in Form der Einführung oder Abzweigung Geräusche von @ußen leicht bervorgerufen
werden, was ein wesentliches unerwün@chtes Problem im norm len Zustand bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geräuschunterdrückungsatromkreis
darzubieten, der die obengenannten Nachteile vermeidet.
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Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung
von auf einer Desynchronieation beruhenden Gerhuechen in einem PCM-System dadurch
gekennzeichnet, da;3 eine vor dar Dekodierung der PCM-Worte in' diesen durchlliufene
digitale Verknüpfungsschaltung vorgesehen ist, die im Falle einer Desynchronisation
an Stelle der dabei auftretenden PCM-Worte jeweils ein PCM-Wort weitergibt, welches
einem als zul@ssig vorgegebenen Sprachpegel entspricht, vorzugsweise ein zumindest
angen@hert dem Fehlen eines Sprachsignals entsprechendes PCM-Wort Die Erfindung
eröffnet damit vorteilh@fterweise einen Weg, die Geräuschunterdrückung in einem
digitalen Stromkreis- i-n Zusemmenhang mit dem Decodierungsvorgang digital durchzuführen.
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Für die Dekodierung eines PCM-Signals ist eine Anordnung bekannt,
bei der die zeitlich in Seriendarstellung gelieferten PCM-Worte pro Kanal in Paralleldarstellung
umgesetzt und in einen Speicherkreis eingeführt werden, an dessen Ausgang ein Dekodierungskreis,
wie z.B. Dastnetzwerk, angeschlossen ist, von welchem dann ein Analogsignal wiedergegeben
wird.
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Beim Erfindungsgegenstand werden nun beim Dekodierungsvorgang die
auf der "Desynchronisation" beruhenden Ger@usche dadurch unterdrückt, daß ein digitaler
Stromkreis, der vor der Umsetzung des PCM-Signals ins Analogsignal verwendet wird,
in der angegebenen Weise gesteuert wird. Diols gilt auch dann, wenn das Eingangs-PCM-Signal
von vornherein aus parallelen Impulsen besteht, nur daß dann die Reihen-Parallel-Code-Umsetzung
fortgelassen wird.
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Der Ger@uschunterdrückungskreis gemäß der Erfindung bringt den Vorteil
mit sich, von den Bedingungen des Analogkreises unabhängig zu sein, keine un@rwünschten
Geräusche hervorzuvorteilhafterweise relativ leicht in integrierter Schaltung rufen
und / realisiert werden zu konnen. Nachstehend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
n@her erläutert werden.
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Dabei zeigen Pig. 2, 4 und 5 Schaltungsanordnungen zur Unterdrückung
der Geräusche als Ausführungsbeispiele der Erfindung, Fig. 3 ein Muster fur einen
binären Code, der durch einen sogenannten Faltcoder ("folding coder") erseugt wird.
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In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei
dem zur erleichterten Erläuterung angenommen ist, daß die durch einen sogenannten
Faltcoder ("folding coder") gewonnenen PCM-Worte jeweils 3 Bit umfassen; tats@chlich
werden die PCM-Worte jeweils ca. 7-10 Bit umfassen.
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In Figur 2 bedeuten@ In Eingangeklemme für das PCM-Signal,
N1---N4
Negationsglieder G0, G1, G2, --------G6 NAND-Glieder FF1, FF2, ---------FF6 Flip-Flop-Schaltung,
die aus NAND-Gliedern besteht, CL1, CL2, ------CL6 Eingangsklemme für den Taktimpuls
("clock pulse"), O1, O2, O3 Ausgangsklemme, S Schalter, der im normalen Zustand
geöffnet und im Falle einer Desynchronisation ("out of frame") selbstt@tig geschlossen
wird.
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Wenn ein PCM-Wort, das durch einen in der Vorstufe der Empfangseinrichtung
angeordnete Empfangsumsetzer entzerrt und verstärkt wird und dese.n Wellenform in
Form eines monopolaren Impuls@usters gegeben ist, über die Eingangsklemme In in
Seriendarstellung eingespeist wird, wird dieses Eingangs-PCM-Wort über die Verknüpfungsglieder
N1, G0, N2 geführt, in seiner Polarit@t usgekehrt und gelangt an den Punkt A. Wenn
der Schalter S geöffnet ist (normaler Zustand), wirkt das Gatter G0 für das PCM-Wort
als Negationsglied. Wenn dagegen der Schalter S geschlossen wird (bei "Desynohronisation"),
wird der Ausgang des NAND-Gliedos G0 auf den logischen Pegel 1 eingestellt. Das
über den Punkt A geftihrt Wort wird durch die NAND-Glieder G1, G2, G3 in Paralleldarstellung
umgesetzt und in den Flip-Flop-Schaltungen FF1, FF2, FF3 gespeichert.
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Wenn das dritte Bit des Eingangs-PCM-Worts in der Flip-Flop-Schaltung
FF3 gespeichert ist, wird iiber die Eingangsklemme CT. fiir den Taktimpuls ein Taktimpuls
gefiihrt, so daß die NAND-Glieder G4, G5, G6 geöffnet werden, wodurch das Eingangs-PCM-Wort
auf die Flip-Flop-Schaltungen FF4, FF5, FF6 übertragen wird Wenn diese Übertragung
beendigt wird, werden gleichzeitig die Flip-Flop-Schaltungen FF1, FF2, FF3 durch
den über die "clock terminal"-Klemme Cl4 geführten Taktimpuls rückgestellt, wodurch
die Aufnahme des PCM-Wortes des nachfolgenden Kanals vorbereitet wird. Das in den
Flip-Flop-Schaltungen FF4,FFs,FF6 gespeicherte Wort wird von den Klemmen O1,O2,O3
aus auf ein hier nicht dargestelltes Lastwiderstandsnetzwerk übertragen und in ein@entsprechendes
PAM-Signal dekodiert. Die "clock terminal"-Klemme CL6 stellt die Eingangsklemme
für den zur Rückstellung der Flip-Plop-Schaltungen FF4, PF5, FFs dienenden Taktimpuls
dr.
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Der obengenannten Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
liegen PCM-Worte gemäß dem in Fig.3 gezeigten, durch e-inen sogenannten Faltcoder
gewonnenen bin@ren Cnde zugrunde. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, stellt
das erste Bit das Vorzeichen der jeweiligen Sprachsignalprobe dar. Von dem zweiten
Bit bis zur untersten Stellenzahl (LSD) wird die umgekehrte Codereihe des Codes,
bei dem der absolute Wert des Eingangssignals durch dit: bin@re Zahl zum Ausdruck
gebracht wird, verwendet . Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht das Impulsmuster
111 eines PCM-Wortes dem Nichtvorhandensein eines Sprachsignals. Da es sich in dieser
Figur um ein 3-Bit-System handelt, w@rde der Quantisierungsfehler stark empfunden
werden, praktisch gibt es in dieser H@sicht jedoch keine Probleme, da tats@chlich
7 und mehr Bit je PCM-Wort verwendet werden. Beim Erfindungsgegenstand wird nun
bei Desynchronisation ("out of frame") ein
digitaler Stromkreis
vor der Umsetzung ins PAM-Signal gesteuert, Im die auf diesem "out of frame" beruhenden
Ger@usche zu unterdrücken; damit keine Geräusche, deren Pegel höher sind als ein
als zulässig vorgegebener Pegel, auftreten, wird im Falle einer Desynchronisation
("out of frame") dieser digitale Stromkreis ausgangsseitig im gleichen Zustand gehalten
wie beim Ankommen eines PCM-Wortes, das dem Nichtvorhandensein des Sprachsignals
entspricht Beim in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Form des verwendeten
Codes berficksichtigt und im Eingungskreis das NAND-Glied G0 verwendet, um ggf.
den gleichen Zustand wie beim Ankommen eines PCM-Wortes 111 von der Eingangsklemme
In zu erhalten; bei der Desynchronisation wird der Schalter S geschlossen und der
logische Pegel 0 zu dem unteren Eingang des NAND-Gliedes G0 geführt. Das Impulsmuster
111 des Eingangs-PCM-Worts wird über das Negationsglied N1 dem NAND-Glied G0 zugeführt,
so daß am Eingang des NAND-Gliedes G0, durch die Umkehrung bedingt, das Impulsmuster
000 und am Ausgang des NAND-Gliedes G0 das Impulsmuster 111 auftritt. Durch den
Kurzschluß des Schalters S gem@@ der Erfindung wird der Eingang des NAND-Gliedes
G 0 auf den logischen Pegel 0 eingestellt und damit der Ausgang des NAND-Gliedes
G0 unabh@ngig vom Signalzustand an den weiteren Eingangsenden des NAND-Gliedes G0
auf den logischen Pegel 1 eingestellt, so daß damit der Ausgangszustand des NAND-Gliedes
G0 der gleiche ist wie beim- Ankommen des dem Nichtvorhandensein eines Sprachsignals
entsprechenden PCM-Worts. Dabei werden die Ausgänge O1, O2, O3 alle auf den logischen
Pegel O eingsstellt und der Ausgang des Decoders wird auf den gleichen Zustand wie
beim Nichtvorhandensein eines Sprachsigna@s eingestellt. Somit treten also, wenn
es zu einer Desynchronisation ("out of frame") kommt und nicht richtig feetgestellt
werden
kann, zu welchem Kanal und zum Bit welcher Ordnungszahl ein Impuls des Eingangs-PCM-Signals
gehört, .tm Ausgang des Deooders keins Geräusche auf; die auf dem "out of frame
beruhenden Geräusche sind vielmehr unterdriickt worden. Grundgeräusche, wie thermische
Geräusche usw., treten zwar auf, sind jedoch sehr klein und werden/auch bei der
normalen Synchronisation bemerkt.
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In Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in Fig.2 ist fiir den durch
einen sogenannten Faltcoder gewonnenen binären Code vorteilhaft. Das Ausführungsbeispiel
gemäß Fig.4 ist bei einem PCM-System anwendbar, bei dem ein iiblicher binärer Code
oder ein durch einen Faltcoder gewonnener binHrer Code verwendet wird, bei dem um
Eingang -In das Nichtvorhandensein eines Sprachsignals durch da Impulsmuster O 1
1 dargestellt wird. Dieses Ausführungsbeispiel kann faner auch bei einem PCM-System
verwendet werden, das von einem durch den Faltcoder gewonnenen binären Code Gebrauch
macht, bei dem das Impulsmuster 111 am Eingang In das Nichtvorhandensein des Sprachsignals
darstellt. In diesem Falle wird das Negationsglied N2 weggelassen.
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Die Bezugszeichen in Fig.4 entsprechen denen in Fig.2.
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Wie aus der Pigur ersichtlich ist, sind anstatt der auf der Eingangsseite
vorgesehenen Steuerglieder Go, S, N2 in Fig.2 die ausgangsseitig angeordneten NAND-Glieder
G7, G8, G9 und Negationsglieder N5, N6, N7 vorgesehen. Hierdurch tritt unabhängig
davon, welches Signal der Eingangsseite zugeführt wird, auf der Auegangsseite ein
Ausgangasignal, dessen Impuismuster dem Nichtvorhandensein eines Spraohsignals entspricht,
auf, indem der Schulter S geschlossen wird,
Fig.5 zeigt ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Bezugszeichen denen in Fig.2 entsprechen.
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Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, wird durch das Schließen des Schalters
S vermieden, daß der Taktimpuls CL5 den Gattern G4, G5 und G6 zugeführt wird; dadurch
wird verhindert, daß er gespeicherte Inhalt der Flip-Plop-Schaitungen FFI, FF2 und
FF3 auf die Flip-Flop-Schaltungen FF4, FF5 und FF6 übertragen wird. Auf diese Weise
werden die Ausgnnge O1, O2, und O3 auf den gleichen logischen Pegel 0 wie beim Nichtvorhandensein
eines Sprachsignais eingestellt, wodurch wiederum die auf dem "out of frame" beruhenden
Geräusche unterdrückt werden.
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Dieses Ausführungsbeispiel kann, wie im Ausführungsbei spiel nach
Fig.4,sowohl bei einem PCM-Syatem, bei dem ein ttblicher binärer Code verwendet
wird, als auch bei einem PCM-System, bei dem ein durch den Faltcoder gewonnener
binnrer Code verwendet wird, angewandt werden; im letzteren Fall wird das Negationsgiied
N2 weggelassen. Wenn den iibertragenen PCM-Worten der Gray-Code zugrundeliegt, wird
in der Regel eine Umestzung in den üblichen binären Code oder in den durch den Faltcoder
gewonnenen binären Codd vorgenommen, und die derart umgesetzten Binärworte werden
dann dem Decoder zugeführt. Wenn nun nach Umsetzung in den Parallel-PCM-Code die
obengenannte Codeumsetzung durchgeführt wird, kann das dem Nichtvorhandensein des
Sprachsignals entsprechende Impuismuster auch bei Verwendung der Gray-Codes auf
111 oder 011 (bei einem 3-Bit-Wort) eingestellt werden. Deshalb können die bisher
erwähnten Ausführungsbeispiele auch in diesem Falle angewandt werden.
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In den obenerwähnten Ausführungsbeispielen herrscht/bei Desynchronisation
("out of frame") an den Ausgängen O1, O2 und O3 der gleiche Zustand wie beim Nichtvorhandensein
eines Sprachsign@ls. Es ist aber auch möglich, im Falle eines "out of frame" an
den Ausgängen O1, O2, O3 einen anderen
Signalzustand vorzusehen,
der einem anderen, für diesen Fall als zulässig vorgegebenem Geräusch pegel entspricht.
Geht man z.B. beim Ausführungsbeispiel nach Fig.4 davon aus, daß das dem Nichtvorhandensein
eines Sprachsignais entsprechende Eingangs-PCM-Wort in dem durch den Faltcoder gewonnenen
binären Code in.Form von 3 Bit durch das Impulsmuster @11 dargestellt w:Lrd, und
läßt man in der Schaltungsanor dnung nach Fig .4 das Negationsglied N2 weg, so wird
auf das gennnnte Eingangs-PCM-Wort 011 hin der Ausgang 01 auf 1 eingestellt, und
die Ausgänge 02 und 03 werden beide au 0 eingestellt.
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Durch ein Schließen en des Schalters S wird an den Ausgängen öl und
O3 dagegen der Signalzustand 000 hervorgerufen, der einem. Eingangs-PCM-Wort 111
entspricht, so daß sich das Ausgangssignal also gerade um einen Quantisierungsschritt
von dem Zustand beim Nichtvorhandensein eines Sprachsign is unterscheidet und somit
einem anderen, als zulässig vorgegebenen Gerouschpegel entspricht. Auch dann, wenn
d:i dem Nichtvorhandensein des Sprachsignals entsprechende Impulsmuster des Eingangs-PCM-Signals
geändert wird, wird der Geräuschunterdrückungseffekt beibehalten. Wenn aber der
Unterschied zwischen dem Signalzustand der Ausgänge C1, und und 0 beim Nichtvorhandensein
des Sprachsignals und dem beim out of frame" eingestellten Signalzustand der Ausgänge
zu groß ist, können unerwünschterweise große Übergangsgeräusche auftreten, da im
Augenblick, in dem der Schalter S geschlossen oder geöffnet wird, die Gleichstromkomponente
am Ausgangsende des decodierten PAM-Signals geändert wird (vgl. hierzu die oben
angegebene- Erl@uterung der bisher verwendeten Anordnung). In den obenerw@hnten
Ausfiihrungsbeispielen wird ggfs. an allen Ausgängen fiir die serien-parallel-umgesetzten
PCM-Informationen derjenige Signalzustand hervorgerufen, der sich dort beim Nichtvorhandensein
eines Sprachsignals einstellt. Falls aber der
Ger@uschunterdrückungseffekt
schon vorher in einem gewünschten Ausmäß erreicht wird, genügt es, wenn beim "out
of fram@" nur jn einem Teil der Ausgänge derjenige Signalzustand, der sich dort
beim Nichtvorhandensein des Sprachsignals einstellt hervorgerufen wird.
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Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht unr bein Zeitmultiplex-PCM-System,
sondern auch beim l-Kanal-PCM-System angewendet werden kann. Ferner ist bei den
obengenannten Ausführungsbeispielen zwar ein/als Arbeitskontakt ausgebildeter Schalter,
der beim "out of frame" geschlossen wird, verwendet, aber umgekehrt dazu kann auch
ein als Ruhekontakt ausgebildeter Schalter der ggf. geöffnet wird, verwendet werden.
Tn di@sem Falle kann dies dadurch realisiert werden, daß ein Negationsglied, an
dessen Eingangsende ein Ruhekont:tkt-SchH Iter geschaltet ist, anstatt des Arbeitskontakt-Schalters
in den obengenannten Ausführungsbeispielen verwendet wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnun6 ist es nicht erforderlich, den
Schalter S in der N@he des zu steuernden Stromkreises vorzusehen, wie dies bei der
üblichen Anordnung der Fal ist, bei der die analoge Menge direkt gesteuert wird.
W(nn eine Maßnahme gemäß der Erfindung zur Geräuschunterdrückung getroffen wird,
kann der Kontakt unsbh@ngig von seiner Entfernung von dem zu steuernden Stromkreis
vorgesehen werden, so daß die Toleranz für die Konstruktion einer Störungs alarmeinrichtung
vergrößert werden kann und es unnötig wird, ein Relais in der N<'be des zu steuernden
Stromkreises vorzusehen, wie dies bei der üblichen Anordnung, der-F;jll ist, Durch
ein Relais in der Alarmeinrichtung wird wie Fernsteuerung, wie z.B. die Steuerung
einer Signalleitung, ermöglicht.
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Wie oben erwähnt ist, können mit einer Schaltung gemäß der Erfindung
Nachteile der üblichen Anordnung vermieden werden.
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Dann, wenn vor allem be einer integrierten Schaltung die
Eingangsklemme
der überflüssigen Gatter oder die überflüssigen Gatter in einem Gehause benutzt
werden, kann der Zweck ohne Schwierigkeiten erreicht werden. Der dadurch erreichbure
Effekt ist sehr groß.
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2 Patentansprüche 5 Figuren