DE2211681C3 - Method and arrangement for reducing the probability of errors when transmitting code words with different weights of the bit positions of a code word by means of a multilevel code - Google Patents
Method and arrangement for reducing the probability of errors when transmitting code words with different weights of the bit positions of a code word by means of a multilevel codeInfo
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Description
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5555 umgesetzt und übertragen werden, daß auf der Empfangsseite bei zu geringem Störabstand nur die gedehnten Amplitudenstufen bzw. die daraus wiedergewonnenen höherwertigen Bitstellen der Wenigbit-Codewörter weiterverarbeitet und daraus nur eines aus ursprünglich mehreren Vieibit-Codewörtern und aus der langsamen Folge dieser VielbW-Codewörter ein ungestörtes Analogsignal geringerer Bandbreite gewonnen wird (Fig. 5),implemented and transmitted that on the receiving side only if the signal-to-noise ratio is too low expanded amplitude steps or the higher-value bit positions of the recovered from them Few-bit code words processed further and only one of the originally several four-bit code words and the slow sequence of these Multiple code words an undisturbed analog signal with a lower bandwidth is obtained (Fig. 5),
7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 6 zur Mehrpegelübertragung des zuvor pulscodemoduliertan Begleittones einer Fernsehübertragung in den Vertikalaustastlücken des Fernsehsignals.7. Application of the method according to claim 6 for the multilevel transmission of the previously pulse code modulated on accompanying tones of a television transmission in the vertical blanking gaps of the television signal.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern der Fehlerwahrscheinlichkeit infolge von Störungen beim Übertragen von Codewörtern mit unterschiedlichen Wertigkeiten der Bitstellen eines Codewortes durch einen Mehrpegelcode.The invention relates to a method for reducing the error probability as a result of interference when transmitting code words with different values of the bit positions of a code word by a multilevel code.
Außerdem betrifft sie eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.It also relates to an arrangement for carrying out such a method.
Mehrpegel-Übertragungsverfahren sind an sich bekannt. Um eine hohe Bit-Rate pro Einheit der Bandbreite zu erzielen, werden dabei mehrere Binärzeichenfolgen gleicher Takt- und Abtastiolge gemeinsam parallel als Mehrpegel-(Multilevel-)Signal übertragen. Auf der Senüeseite werden die in den verschiedenen Binärzeichenfolgen zur selben Taktzeit festgestellten Binärzeichen in einen aus einer Reihe von Amplitudenwerten umgesetzt und übertragen. Auf der Empfangsseite wird das empfangene Amplitudensignal wieder in die ursprünglichen, getrennten Binärzeichenfolgen zurückumgesetzt.Multi-level transmission methods are known per se. To get a high bit rate per unit of To achieve bandwidth, several binary strings of the same clock and sampling length are common transmitted in parallel as a multilevel signal. On the Senüeseite, those in the various Binary character strings detected at the same cycle time are converted into one of a series of amplitude values and transmitted. On the receiving side, the received amplitude signal is returned to the original, separated binary strings are converted back.
Zum gleichzeitigen Übertragen von π Binärzeichenfolgen müssen mindestens 2"-1 Amplitudenstufen vorgesehen werden.For the simultaneous transmission of π binary strings, at least 2 "-1 amplitude levels must be provided.
In der Fig.! ist eine bekannte Mehrpegelcodierung am Beispie! von n=3 zu übertragenden Bitzeichenfolgen mit 7 Amplitudenstufen schematisch dargestellt.In the figure! is a well-known multilevel coding on the example! of n = 3 to be transmitted bit strings with 7 amplitude levels shown schematically.
Wenn bei den bekannten Verfahren mehrere, z. B. π Binärzeic'/tenfolgen gleichzeitig als Mehrpegelsignal mit linearer Amplitudenstufung über eine gestörte Übertragungsstrecke übertragen werden, so sind diese Binärzeichenfolgen gleichmäßig und gleichzeitig in ihrer Empfangs-Aussage gefährdet, wenn die Störsignale den halben Abstand der Amplitudenstufen im Mehrpegelsignal übersteigen.If in the known method several, z. If, for example, π binary character sequences are transmitted simultaneously as a multi-level signal with linear amplitude steps over a disturbed transmission path, then these binary character sequences are evenly and at the same time endangered in their reception information if the interfering signals exceed half the distance between the amplitude levels in the multi-level signal.
Die größtmögliche Amplitude Am des Mehrpegelsignals ist bekannt und wird meist als Synchronsignal und Bezugsgröße in regelmäßigen Abständen übertragen. Der mit Rücksicht auf eine fehlerfreie Übertragung nicht zu überschreitende kritische Wert der Störsignale 5 ergibt sich dann alsThe largest possible amplitude Am of the multi-level signal is known and is usually transmitted as a synchronous signal and reference variable at regular intervals. The critical value of the interference signals 5, which must not be exceeded with regard to error-free transmission, then results as
AmAt the
I)I)
d. h., der Störabstand auf der Leitung muß für das zu übertragende Mehrpegelsignal bei gleichmäßiger Amplitudenstufung mehr als 2 (2"-1) betragen (siehe Fig-1).d. This means that the signal-to-noise ratio on the line must be more than 2 (2 "-1) for the multi-level signal to be transmitted with uniform amplitude steps (see Fig-1).
Es wurde verschiedentlich versucht, die hohen Anforderungen der Mehrpegel-Übertragungsverfahren an den Störabstand zu verringern, z. B. durch eine Codierung bzw. Decodierung in mehreren Stufen undVarious attempts have been made to meet the high requirements of the multilevel transmission method to reduce the signal-to-noise ratio, e.g. B. by coding or decoding in several stages and
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der Anwendung' von Phasenmodulationstechniken (PT-AS 14 37 534) oder durch die Verwendung symmetrisch aufgebauter Mehrpegelsignale klein zu halten(DT-ASt9 09 4l2),the application 'of phase modulation techniques (PT-AS 14 37 534) or by using to keep symmetrically structured multi-level signals small (DT-ASt9 09 4l2),
Das erfindungsgeniaße Verfahren hat die gleiche, bereits aus der Überschrift erkennbare Aufgabe, geht aber einen anderen Weg, der sicli &us der an s::h bekannten Auswirkung eines Bitfehlers von der Stellung des gestörten Bits innerhalb eines mehrstelligen, einer Binärzahl entsprechenden Codewoites, ergibt. Bei |0 einem pulscodemodulierten Sprachsignal, dessen beispielsweise 127 Amplitudenstufen durch je ein 7stelliges Codev/oii ausgedrückt werden, hat eine Verfälschung eines Bits, dem die höchste Codewertigkeit, also 64 Amplitudenstufen im Analogsignal, zugeordnet sind '5 (most significant), gegenüber der Verfälschung eines Bits, dem beispielsweise nur 2 der möglichen 127 Amplitudenstufen zugeordnet sind (low significant), einen erheblich höheren Einfluß auf die Übertragungsqualität des binär gewandelten Signals. zo The inventive method has the same task, already recognizable from the heading, but goes a different way, which results in the known effect of a bit error from the position of the disturbed bit within a multi-digit code word corresponding to a binary number. In the case of | 0 a pulse-code-modulated speech signal whose, for example, 127 amplitude levels are each expressed by a 7-digit Codev / oii, a corruption of a bit to which the highest code value, i.e. 64 amplitude levels in the analog signal, is assigned '5 (most significant), compared to the corruption of a bit to which, for example, only 2 of the possible 127 amplitude levels are assigned (low significant), has a significantly higher influence on the transmission quality of the binary converted signal. zo
Unter Bitstellen höherer Wertigkeit sollen demnach in Anlehnung an die angelsächsische Bezeichnungsweise (most significant bit) solche Bitstellen verstanden werden, die allgemein eine höhere Störsicherheit gegenüber den anderen Bitstellen erfordern, oder 1S speziell Bitstellen, die einen großen Amplitudenantul eines ursprünglich analogen Signals kennzeichnen.According to the Anglo-Saxon notation (most significant bit), bit positions of higher significance should be understood to mean those bit positions that generally require a higher level of immunity to interference compared to the other bit positions, or 1 S especially bit positions that characterize a large amplitude of an originally analog signal.
Die angelsächsischen Bezeichnungen sind auch als Abkürzungen MSB bzw. LSB in den Fig.2...5 verwendet.The Anglo-Saxon names are also used as abbreviations MSB and LSB in Figs. 2 ... 5.
Die Qualität einer mehrfach parallelen digitalen übertragung ist nach der vorhergehenden Betrachtung besonders von der Übertragungssicherheit der am höchsten bewerteten Bitstel'en (most significant bit) abhängig. Während bei einer seriellen digitalen Übertragung aus dieser bekannten Betrachtung keine Maßnahmen zur Verringerung der Störeinflüsse hergeleitet weiden können, ändert sich dies bei einer Parallel Übertragung in einem Mehrpegelcode, bei dem eine Sortierung der zu übertragenden Bits nach ihrer Cooewertigkeit möglich ist.The quality of a multiple parallel digital transmission is according to the previous consideration especially of the transmission security of the most significant bits dependent. While in a serial digital transmission from this known consideration none Measures to reduce the interference can graze, this changes with a Parallel transmission in a multilevel code in which the bits to be transmitted are sorted according to their Cooewertness is possible.
Voi aussetzung für las erfindungsgemäße Verfahren der Mehrpegelcodierung ist die OrdrJng der Bits nach ihrer unterschiedlichen Wertigkeit, d. h. der Aufbau der zu übertragenden Codewörter als mehrstellige Binärziffern. Anders aufgebaute Codewörter sind durch an sich bek«nnte Codeumsetzer in die erforderliche Form umsetzbar.The prerequisite for the multilevel coding method according to the invention is the ord r Jng of the bits according to their different valency, ie the structure of the code words to be transmitted as multi-digit binary digits. Code words with a different structure can be converted into the required form by code converters known per se.
Die Erfindung löst die Aufgabe der Verringerung der Fehlerwahrscheir.lichkeit beim Übertragen von Code-Wörtern mit unterschiedlichen Wertigkeiten der Bitstellen eines Codewortes durch ein?n Mehrpegelcode dadurch, daß die Amplitudenstufen des Mehrpegelsignals entspechend der Wertigkeit der verschiedenen Bitstellen unterschiedlich groli bemesse., und die Bitstellen höherer Wertigkeit gegenüber denen geringerer Wertigkeit durch eine großcie Amplitudenstufe unterschieden werden.The invention solves the problem of reducing the probability of errors when transmitting code words with different weights of the bit positions of a code word by a? n multilevel code in that the amplitude levels of the multilevel signal correspond to the valence of the different Measure bit positions of different sizes, and the bit positions of higher significance compared to those of lower value Valence through a large amplitude level can be distinguished.
Es wird damit eine besondere Art der Kompandierung des Mehrpegelsignals angestrebt, die sich von der bekannten Kompandierung von Analogsignalen in der Ausführung, von der Kompandierung bei der Umwandlung von Ana'og- in Digital-Signale (PCM-Kornpandierung) in der Zielsetzung unterscheidet Ein weiterer Unterschied gegenüber den genannten und bekannten Fällen der Anwendung einer Kompandierung besteht jedoch darin, daß in diesen Fällen größere Analogsignale oder Abtastwerte auf der Sendeseite gepreßt und auf der Empfangsseite gedehnt werden, jedoch umgekehrt bei der Kompandierung des Mefirpegelsignals höherwertige Binärzeichen auf der Sendeseite gedehnt und auf der Empfangsseite gepreßt werden.It becomes a special kind of companding of the multi-level signal, which differs from the known companding of analog signals in the Execution, from companding when converting ana'og to digital signals (PCM companding) Another difference compared to the mentioned and well-known differs in the setting of objectives However, in cases where companding is used, larger analog signals or samples are pressed on the transmitting side and stretched on the receiving side, but vice versa higher value when companding the Mefir level signal Binary characters are stretched on the sending side and pressed on the receiving side.
Die zum Durchführen des Verfahrens vorzusehenden Einrichtungen, Digital'Analog'Wandler auf der Sendeseite, Analog/Digital-Wandler auf der Empfangsseite und gegebenenfalls Serien/Parallel-Umsetzer auf der Sende- und Parallel/Serien-Umsetzer auf der Empfangsseite sind bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.The ones to be provided for carrying out the procedure Facilities, digital / analogue converter on the transmission side, Analog / digital converter on the receiving side and possibly serial / parallel converter on the Transmitting and parallel / serial converters on the receiving side are known and are not the subject of the Invention.
Die Überhöhung der Amplitudenstufen für höherwer· tige Bitsteilen kann es unter Berücksichtigung der Aussteuerungsgrenze des Systems notwendig v/erden lassen, zugleich die Amplitudenstufen für niederwertige Bitstellen zu verkleinern.The increase in the amplitude levels for higher-order bit parts can be achieved, taking into account the It is necessary to have the control limit of the system grounded, at the same time the amplitude levels for the low-order ones To reduce bit positions.
Den nachfolgenden Erläuterungen und Betrachtungen seien die verwendeten Formelzeichen mit ihren Erklärungen vorangestellt:The following explanations and considerations include the symbols used and their Preceding explanations:
Am Maximalamplitude bei linearer Stufung,
Ak Maximalamplitude bei kompandierter Stufung,
a Stufenhöhe bei linearer Stufung,
b kleinste Stufenhöhe bei kompandierter Stufung,
η Anzahl der Bitstellen eines Codewortes,
m Anzahl der höherwertigen Bitstellen eines Codewortes., At the maximum amplitude with linear gradation,
Ak maximum amplitude with companded gradation,
a step height with linear steps,
b smallest step height with companded steps,
η number of bit positions in a code word,
m Number of more significant bit positions of a code word.,
ρ Stellenwertanhebung, ρ increase in importance,
5 Grenzwert der zulässigen Störspannungen bei linearer Stiifung5 Limit value of the permissible interference voltages with linear support
c _ α
2 ' c _ α
2 '
Sk Gienzwert der zulässigen Störspannungen in nichtgedehnten Bereichen bei kompendierter Stufung, Sk Gience value of the permissible interference voltages in non-stretched areas with compensated gradation,
Sk = \ , Sk = \,
5k' Grenzwert der zulässigen Störspannungen im gedehnten Bereich bei kompandierter Stufung, 5k ' limit value of the permissible interference voltages in the stretched range with companded gradation,
SA' = (I + y) Sk = (I+y)~, SA '= (I + y) Sk = (I + y) ~,
y Überhöhungsmaß; (1 +y)= Überhöhungsfaktor,
V Verlustfaktor für den Grenzwert der Störspannungen im nichtgedehnten Bereich der Kompandierungskennlinie
gegenüber einer linearen Kennlinie, K Verbesserungsfaktor für den Grenzwert der
Störspannungen im gedehnten Bereich der Kompandieiungskennlinie
gegenüber einer linearen Kennlinie. y superelevation; (1 + y) = superelevation factor,
V loss factor for the limit value of the interference voltages in the unstretched area of the companding characteristic compared to a linear characteristic, K improvement factor for the limit value of the interference voltages in the stretched area of the companding characteristic compared to a linear characteristic.
Die Fig.2 zeigt beispielhaft eine gemäß dem beschriebenen Verfahren gebildete Kennlinie und ihre Zuordnung zu 2" /j-bit-Codewörlem und soll weiterhin klarer als in den nachfolgenden vereinfachten Beispielen die verwendeten Begriffe und Formelzeichen verdeutlichen. Diese Kennlinie wird nicht weiter betrachtet. Zu bemerken ist jedoch, daß das Überhöhungsmaß y nicht notwendig, wie in der Figur dargestellt, einheitlich gleich sein muß, vielmehr auch gestaffelt sein kann.FIG. 2 shows an example of a characteristic curve formed according to the method described and its assignment to 2 " / j-bit code codes and is also intended to clarify the terms and symbols used more clearly than in the following simplified examples. This characteristic curve is not considered any further It should be noted, however, that the degree of elevation y does not necessarily have to be uniformly the same, as shown in the figure, but can also be staggered.
Ausführlich betrachtet und verglichen mit dem Fall einer linearen Stufung nach Fig. 1 werden einfache Beispiele der Bemessung der Überhöhung der Amplitudenstufen, und zwar zunächst für den allgemeinen FallConsidered in detail and compared with the case of a linear gradation according to FIG. 1, simple ones become Examples of the dimensioning of the elevation of the amplitude steps, initially for the general case
von in Grenzen frei wählbaren Überhöhungsmaßen. Diese Überlegungen und Formeln gelten auch für den Fall von auf ungerade Zahlen begrenzten Überhöhungsmaßen y entsprechend geradzahligen Überhöhungsfaktoren.of cant dimensions that can be freely selected within limits. These considerations and formulas also apply to the Case of exaggeration measures y limited to odd numbers corresponding to even-numbered exaggeration factors.
Nimmt man in Anlehnung an die vorangegangene Betrachtung der linearen Stufung, den für einen quantitativen Vergleich übersichtlichen Fall an, daß die Stufenüberhöhung für m von π Bitstellen um ein Überhöhungsmaß y erfolgt, so können im Bereich der überhöhten Amplituden Störungen um den Faktor (y+1) größer sein, um in gleicher Weise schädlich zu sein wie bei der linearen Stufung.If, based on the previous consideration of the linear gradation, one assumes the case, which is clear for a quantitative comparison, that the step exaggeration for m of π bit positions takes place by an exaggeration amount y , then in the area of the exaggerated amplitudes disturbances by the factor (y + 1 ) must be larger in order to be harmful in the same way as with the linear gradation.
AkAk ϊ <ϊ <
verringert sich der Störabstand für die nichtgedehnten Stufen um einen Verlustfaktor V. Dieser ergibt sich aus dem Verhältnis der Störabstände, die wiederum gegeben sind als Verhältnis der Maximalamplituden zum Grenzwert der Störspannungen, demnach istthe signal-to-noise ratio for the unstretched stages is reduced by a loss factor V. This results from the ratio of the signal-to-noise ratios, which in turn are given as the ratio of the maximum amplitudes to the limit value of the interference voltages, which is accordingly
V =V =
AkISkAkISk AmISAmIS
AkISk = 2(2" - I -f y(2m AkISk = 2 (2 "- I -fy (2 m
V =-■V = - ■
2" - I + y(2m - I) 2"- I2 "- I + y (2 m - I) 2" - I
(2)(2)
3535
Für die gedehnten Stufen vergrößern sich die zulässigen Störspannungen um einen VerbesserungsfaktorFor the stretched steps, the permissible interference voltages are increased by an improvement factor
K AkISk ' Der Verbesserungsfaktor K ist dann gleich K AkISk 'The improvement factor K is then the same
(5)(5)
K =K =
1 +y ν 1 + y ν
(y+ I) (2"- I) (y + I) (2 "- I)
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(6)(6)
An einem Zahlenbeispiel mit /7=3, m=* 1 und y=3 wird deutlich, daß für eine einzige höherwertige Bitstelle (m=\) von insgesamt 3 zu übertragenden Bitstellen durch die Kompandierung der Grenzwert der zulässigen Störspannungen um den Faktor K=2,8 (etwa 9 db) vergrößert werden kann, während er sich für die übrigen 2 niederwertigen Bitstellen nur um den Verlustfaktor V= 1,43 (etwa 3 db) verkleinert.A numerical example with / 7 = 3, m = * 1 and y = 3 shows that for a single higher-order bit position (m = \) out of a total of 3 bit positions to be transmitted, the limit value of the permissible interference voltages by the factor K = 2.8 (approx. 9 db) can be increased, while it is only reduced by the loss factor V = 1.43 (approx. 3 db) for the remaining 2 low-order bit positions.
Diese durch das beschriebene Verfahren in seiner allgemeinen Form bei einem einfachen Beispiel erreichbaren Beziehungen sind als Kennlinie in der F ig. 3 dargestellt.This by the method described in his Relationships that can be achieved in a simple example are shown as a characteristic curve in the general form Fig. 3 shown.
Die zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens dienenden Anordnungen sind im Grunde auf der Sendeseite Digital/Analog-Wandler, die ein eingegebenes Codewort in einen entsprechenden Analogwert und auf der Empfangsseitc Analog/Digital-Wandler, dieThe arrangements used to carry out the method described are basically based on FIG Sending side digital / analog converter that converts an entered code word into a corresponding analog value and on the receiving side analog / digital converter, the einen empfangenen Analogwert in ein Codewort umsetzen. Handelsübliche und damit preisgünstige Wandler haben jedoch einen Kennlinienverlsui* entweder mit linearer Stufung oder mit einer nichtlinearen Stufung, bei der die Stufenhöhe bei höheren Werten abnimmt. Sie sind daher für das bisher beschriebene allgemeine Verfahren nicht verwendbar. Denkbar, aber aufwendig wären speziell auf das geforderte Überhöhungsmaß eingerichtete Wandler.a received analog value into a code word implement. However, commercially available and therefore inexpensive converters have a characteristic curve loss * either with a linear step or with a non-linear one Gradation, in which the step height decreases with higher values. They are therefore for what has been described so far general procedures cannot be used. Conceivable, but expensive, would be converters specially designed for the required degree of elevation.
Dagegen kann das beschriebene Verfahren mit handelsüblichen und preisgünstigen Wandlern mit linearer Amplitudenstufung durchgeführt werden, wenn dafür bestimmte Zugeständnisse gemacht werden können. Diese werden später genannt und erläutertIn contrast, the method described can be used with commercially available and inexpensive converters linear amplitude grading can be carried out if certain concessions are made be able. These are mentioned and explained later
Dabei sind zwei im grundsätzlichen gleiche, nur in den Vorteilen leicht unterschiedliche Ausführungsformen möglich. Diese werden nachstehend nur für die Sendeseite beschrieben; der sinngemäß umgekehrte Weg auf der Empfangsseite ist für den Fachmann selbstverständlich. Beiden Ausführungsformen gemeinsam ist die fallweise Erhöhung der die einzelnen zu übertragenden Codewörter darstellenden Binärzahlen abhängig von einem bestimmten Wert der höherwertigen Bitctelien.Two are basically the same, only in the Advantages slightly different embodiments possible. These are only given below for the Sending side described; the opposite way on the receiving side is for the expert Of course. Common to both embodiments is the case-by-case increase in the individual to transmitting code words representing binary numbers depending on a certain value of the more significant Bitctelien.
Bei der ersten Ausführungsform wird zu jeder ein mehrstelliges Codewort darstellenden Binärzahl eine dem Überhöhungsmaß/entsprechende Binärzahl dann addiert, wenn zumindest eine der höherwertigen Bitstellen den bestimmten Wert, in den Beispielen den Wert »1« hat. Hierzu dient ein dem Digital/Analog-Wandler vorgeschalterer Codewandler, der aus handelsüblichen logischen Schaltungen aufgebaut werden kann. Das Ergebnis solcher Codewandlung ist beispielhaft aus den Tafeln der F i g. 3 zu ersehen. Entsprechend dem Beispiel mit y=3 wird zu dem ursprünglichen Codewort die Binärzahl 11 addiert. Dabei entsteht zumindest für einen Teil der möglichen Codewörter ein Codewort größerer Stellenzahl.In the first embodiment, each binary number representing a multi-digit code word becomes one then added to the cant / corresponding binary number if at least one of the more significant Bit positions has the specific value, in the examples the value "1". A code converter, which is connected upstream of the digital / analog converter and constructed from commercially available logic circuits, is used for this purpose can. The result of such a code conversion is exemplified in the tables in FIG. 3 to be seen. Accordingly In the example with y = 3, the binary number 11 is added to the original code word. This creates A code word with a larger number of digits for at least some of the possible code words.
Für die späteren Betrachtungen zu beachten ist, daß für ungeradzahliges y der Überhöhungsfaktor geradzahlig ist.For the later considerations it should be noted that for an odd y the exaggeration factor is an even number.
Bei der zweiten Ausführungsform erfolgt das Überhöhen der Amplitudenstufen durch eine Stellen-'A'eriaühebüng der näfcerweriigen Biisieiien in den Codewörter darstellenden Binärzahlen gegenüber den niederwertigen Bitstellen durch Einfügen einer weiteren Bitstelle zwischen die höher- und die niederwertigen Bitstellen. Dabei entsteht an Stelle jedes n-bit-Codewortes ein um die Anzahl der Stellenwertanhebungen ρ verlängertes f/j+/7>bit-Codewort. Jedes Einfügen einer zusätzlichen Bitsteüe ist gleichbedeutend einem ÜberhöhungsmaßIn the second embodiment, the amplitude levels are increased by increasing the number of digits in the binary numbers representing the code words in relation to the lower-order bit positions by inserting a further bit position between the higher-order and lower-order bit positions. Instead of each n-bit code word, an f / j + / 7> bit code word is created which is lengthened by the number of increases in value ρ. Each insertion of an additional bit segment is equivalent to an excess amount
y = 2- y = 2-
für die höherwertigen Bitstellen.for the more significant bit positions.
In Fig.4 sind in die Reihe der im Beispiel angenommenen 3-bit-Codewörter die zusätzlichen Bitstellen (ZB) zwischen den höherwertigen (MSB-) und den niederwertigen (LSB-)Bitstellen zwischen Klammern eingefügt.In Fig. 4 are in the series of the example assumed 3-bit code words the additional bit positions (ZB) between the more significant (MSB-) and the lower-order (LSB) bit positions inserted between brackets.
Ak - 2" - 1 + yp = 2" - 1 + 2"~mp. Ak - 2 "- 1 + yp = 2" - 1 + 2 "~ m p.
Ferner folgt aus [7], daß y und, da ρ nur eine ganze Zahl sein kann, auch das Produkt yp immer eine geradeFurthermore, it follows from [7] that y and, since ρ can only be an integer, the product yp is always an even
und der Überhöhungsfaktor (\+y) immer eine ungerade Zahl ist.and the exaggeration factor (\ + y) is always an odd number.
Eine im Empfangswandler vorzusehende und in den F i g. 3 und 4 angedeutete Prüfschwelle PS mit einer Höhe bei beispielhaft nur einer überhöhten Stufe gleichOne to be provided in the receiving transducer and shown in FIGS. 3 and 4 indicated test threshold PS with a level in the case of, for example, only one excessive level the same
in der Mitte der überhöhten Stufe, kann bei geradzahligem y, wie immer bei der zweiten Ausführungsform, wahlweise bei der ersten Ausführungsform möglich, nicht mit normalen handelsüblichen Wandlern verwirklicht werden, da die Schwelle in der Mitte zwischen zwei normalen Stufen liegt.in the middle of the elevated step, with an even-numbered y, as always with the second embodiment, optionally possible with the first embodiment, cannot be realized with normal commercial converters, since the threshold lies in the middle between two normal steps.
Eine mit handelsüblichen Wandlern zu verwirklichende Prüfschwelle liegt außerhalb der Mitte der überhöhten Stufe. Es kann daher in die Vergleichsrechnung der Wert für das Überhöhungsmaß y für die höherwertigen Bitstellen nur mitA test threshold that can be implemented with commercially available converters lies outside the middle of the excessive level. The value for the degree of exaggeration y for the more significant bit positions can therefore only be included in the comparison calculation
(8)(8th)
eingesetzt werden. Die für die Pig.4 beispielhaft angenommenen Werte n-3, m—1, p-1 und ^=2"-' =4 aus [7] eingesetzt in [4] ergeben dann einen Verlustfaktor:can be used. The one for the Pig.4 is an example assumed values n-3, m-1, p-1 and ^ = 2 "- '= 4 from [7] inserted into [4] then result in one Loss factor:
V =V =
2"- 1 Der Verbesserungsfaktor2 "- 1 The improvement factor
kr >'+l mit (8) ergibt kr>' + 1 with (8) yields
2" ' OT - 1)2 "' OT - 1)
i/ i /
2"2 "
2"- I '2 "- I '
Mit dem irr. Beispie! weiterhin angenommenen Wert η = 3 ist für den Fall der Verwendung handelsüblicher Wandler für die höherwertigen Bitstellen der Verbesserungsfaktor K=2,55 (etwa 8 db) und für die niederwertigen Bitstellen der Verlustfaktor V= 1,57 (etwa 4 db).With the crazy. Example! The further assumed value η = 3 is the improvement factor K = 2.55 (approx. 8 db) for the higher-order bit positions and the loss factor V = 1.57 (approx. 4 db) for the lower-order bit positions for the case of using commercially available converters.
Mit denselben angenommenen Zahlenwerten, u.a. das geradzahlige y=4, jedoch ohne Rücksicht auf die Prüfschwelle, ergibt sich bei der ersten Ausführungsform nach [7] ein Verbesserungsfaktor /i«*3,18 (etwa 10 db) bei gleichem Verlustfaktor V" 1 ,57 (etwa 4 db).With the same assumed numerical values, including the even-numbered y = 4, but without taking the test threshold into account, the first embodiment according to [7] results in an improvement factor / i «* 3.18 (approx. 10 db) with the same loss factor V" 1, 57 (about 4 db).
Ein Vergleich der zwei mit handelsüblichen Wandlern zu verwirklichenden Ausführungsformen ergibt:A comparison of the two embodiments that can be implemented with commercially available converters shows:
Für beide Ausführungsformen werden Digital/Analog- bzw. Analog/Digital-Wandler mit zumindest einem Anschluß auf der Digitalseite über der Anzahl der Bitstellen der zu übertragenden Codewörter benötigtFor both embodiments, digital / analog or analog / digital converters are provided with at least one Connection required on the digital side over the number of bit positions of the code words to be transmitted
Die erste Ausführungsform erfordert auf der Sende- und auf der Empfangsseite je einen einfachen Codewandler. Dabei ist ein ungeradzahliges Überhöhungsmaß y möglich, wodurch in einfacher Weise eine Prüfschweile in der Mitte der überhöhten Stufe gebildet werden kann und ein etwas günstigerer Verbesserungsfaktor erreicht wird.The first embodiment requires a simple code converter each on the sending and receiving side. An odd-numbered excess amount y is possible, as a result of which a test interval can be formed in a simple manner in the middle of the elevated step and a somewhat more favorable improvement factor is achieved.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die zu übertragenden Codewörter ebenfalls umcodiert, diesIn the second embodiment, the code words to be transmitted are also recoded, this geschieht jedoch ohne besonderen Codewandler in besonders einfacher Weise dadurch, daß in den OlK- bzw. A/D-Wandlern zumindest ein Anschluß auf der Digitalseite nicht mit Zeichen belegt wird, vielmehr an einem festen Potential liegt Dabei ist nur ein geradzahliges Überhöhungsmaß möglich, eine in einfacher Weise gebildete Prüfschwelle liegt nicht in der Mitie der überhöhten Stufe, und der erreichbare Verbesserungsfaktor ist etwas kleiner.However, it happens without a special code converter in a particularly simple manner in that at least one connection on the digital side is not assigned characters in the OLK or A / D converters, rather it is at a fixed potential The test threshold, which is formed in a simple manner, is not in the middle of the excessive level, and the improvement factor that can be achieved is somewhat smaller.
ίο Das insoweit beschriebene und an einfachen Beispielen erläuterte Verfahren führt bei zu Übertragenden Vielbit-Codewörtern zu sehr hohen Maximalamplituden und/oder sehr niedrigen, schwer zu unterscheidenden Stufen.ίο The procedure described so far and explained using simple examples leads to the transferring party Multi-bit code words with very high maximum amplitudes and / or very low, difficult to distinguish Stages.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die Bitstellen mehrerer aufeinanderfolgender, in Serie einlaufender Vielbit-Codewörter vor dem Durchführen des Verfahrens derart umgeordnet, daß alle Bitstellen je eines der Vielbit-Codewörter an derselben Stelle einerAccording to a further development of the invention, the bit positions of a plurality of successive ones are in series incoming multi-bit code words rearranged before the method is carried out in such a way that all bit positions each one of the multi-bit code words in the same place one Mehrzahl von Wenigbit-Codewörtern liegen, wobei den Bitstellen der Wenigbit-Codewörter wieder unterschiedliche Wertigkeiten zugeordnet und die Wenigbit-Codewörter nacheinander nach dem beschriebenen Verfahren in Amplitudenwerte umgesetzt und übertraA plurality of little-bit code words lie, with the Bit positions of the little bit code words are again assigned different values and the little bit code words one after the other according to the one described Process converted into amplitude values and transmitted gen werden. Dabei erhalten die Vielbit-Codewörter als Ganzes unterschiedliche Wertigkeiten, und die gewonnenen Wenigbit-Codewörter ergeben nach dem Verfahren kleinere Maximalamplituden und/oder größere Stufen.be genes. The multi-bit code words are given as All of them have different values, and the few-bit code words obtained result in smaller maximum amplitudes and / or larger ones according to the method Stages.
Beispielhaft hierfür zeigt die F i g. 5 das Umordnen von drei aufeinanderfolgenden 12-bit-CodeWörtern, die aus den in der ersten Zeile 5.1 gezeigten analogen Abtastwerten A 1, A 2 bzw. A 3 durch eine Analog/Digital- Umsetzung entstanden sein sollen. In den vomFIG. 1 shows an example of this. 5 the rearrangement of three successive 12-bit code words which are supposed to have arisen from the analog sampled values A 1, A 2 and A 3 shown in the first line 5.1 by an analog / digital conversion. In the from Umsetzer seriell abgegebenen 12-bit-Codewörtern CW\, CW2 und CWZ in der zweiten Zeile 5.2 sind die zwölf Bitstellen ohne Wertangabe durch unterschiedliche Zeichensymbole, schräges Kreuz, waagrechtes Kreuz und leeres Feld, als einem bestimmten der dreiConverters of serially transmitted 12-bit code words CW \, CW2 and CWZ in the second line 5.2 are the twelve bit positions without a value indicated by different symbols, an oblique cross, a horizontal cross and an empty field, as a specific one of the three 12-bit-Codewörter zugehörig gekennzeichnet Die Werte der 3 · 12=36 Bitstellen der drei Codewörter CWl, CW2 und CW3 werden beispielsweise in Serie in einen Speicher eingeschrieben und aus dem gefüllten Speicher nacheinander die Werte von drei aus verschiedenen12-bit code words correspondingly identified The values of the 3 x 12 = 36 bit positions of the three code words CWl, For example, CW2 and CW3 are written in series into a memory and from the filled memory successively the values of three out of different ones Codewörtern stammende Bitstellen parallel ausgelesen. Diese drei Bitstellen bilden jeweils ein neues 3-bit-Codewort CWa... CWl, wie in Zeile 53 dargestellt Jedes der 3-bit-Codewörter enthält je eine Bitstelle aus jedem der 12-bit-Codewörter. In jedem der 3-bit-CodewörterBit positions originating from code words are read out in parallel. These three bit positions each form a new 3-bit code word CWa ... CWl, as shown in line 53 each the 3-bit code words contain one bit position from each of the 12-bit code words. In each of the 3-bit code words wird nur die aus dem ersten 12-bit-Codewort CWl stammende Bitstelle als höherwertig im Sinne des beschriebenen Verfahrens angesehen.only the bit position originating from the first 12-bit code word CWl is considered to be of higher value in the sense of described procedure viewed.
Allgemein ausgedrückt, entstehen durch das Umordnen der Bitstellen aus η /V-bit-Codewörtern Λ/Λ-bit-Co-In general terms, rearranging the bit positions from η / V-bit code words Λ / Λ-bit-Co- dewörter.words.
Die in dem in F i g. 5 dargestellten Beispiel angenommenen 12-bit-Codewörter sind geeignet, die Signale eines 12 kHz breiten Frequenzbandes und damit eines Tonfrequenzkanals mit Rundfunkqualität oder denThe in the in F i g. 5, assumed 12-bit code words are suitable for the signals a 12 kHz wide frequency band and thus an audio frequency channel with broadcast quality or the Begleitton einer Fernsehübertragung wiederzugeben. Dabei haben die Abtastwerte in der Zeile 5.1 eine Folgefrequenz von 24 kHz. Das beschriebene Verfahren in Verbindung mit der ebenfalls beschriebenen BU-stellenumordnung erlaubt es, im letztgenannten Fall denPlay the accompanying sound of a television broadcast. The samples in line 5.1 have a Repetition frequency of 24 kHz. The described procedure in connection with the also described BU position rearrangement allows in the latter case the
Begleitton in Übertragungslücken der Bildsignale in der sogenannten »Sound-in-Vision«-Technik einzufügen.Inserting accompanying sound in gaps in the transmission of the image signals using the so-called "sound-in-vision" technology.
Auf der Empfangsseite kann in regelmäßigen Zeitabständen, z.B. während der Dauer eines imOn the receiving side, at regular time intervals, e.g. during the duration of an im
703608/176703608/176
f#€i£5&emf # € i £ 5 & em
Anschluß an die Bezugsgröße übertragenen »Nullsignals«, die Störspannung gemessen und, falls diese einen Mindestwert gleich der Hälfte der ersten Amplitudenstufe überschreitet, die Auswertung der den niederwertigen Bitstellen entsprechenden Amplitudenstufen ver hindert werden.Connection to the "zero signal" transmitted to the reference variable, the interference voltage is measured and, if this has one Exceeds the minimum value equal to half of the first amplitude level, the evaluation of the amplitude levels corresponding to the lower-order bit positions ver be prevented.
Im Falle der Mehrpegelcodierung mit vorheriger Umordnung der Bitstellen von Vielbit-Codewörtern bedeutet dies, daß während des Auftretens von Störungen nur noch jedes it" Vielbit-Codewort auf der Empfangsseite ausgewertet und die Bandbreite der wiedergewonnenen Analogsignale auf den n«en Teil verringert wird. Die im empfangsseitigen /N-bit-)Digi-In the case of multi-level coding with previous rearrangement of the bit positions of multi-bit code words, this means that when interference occurs, only every it " multi-bit code word is evaluated on the receiving side and the bandwidth of the recovered analog signals is reduced to the n« en part in the receiving end / N-bit) digital
• '• ' '' y '' y
1010
tal/Analog-Umsetzer gewonnenen amplitudenmodulierten Impulse werden dann dem nachgesch&heten Tiefpaß nur noch mit einer Folgefrequenz gleich dem iftn Teil der sendeseitigen Abtastfrequenz zugeführt, - s und der Tiefpaß kann abhängig vom Feststellen von Störungen auf verschiedene Grenzfrequenzen umschaltbar sein.The amplitude-modulated pulses obtained from the tal / analog converter are then fed to the downstream low-pass filter only with a repetition frequency equal to the if tn part of the transmission-side sampling frequency, and the low-pass filter can be switched to different cut-off frequencies depending on the detection of interference.
Störungen sind daher nicht mehr als solche hörbar, vielmehr nur noch infolge der verringerten Bandbreite als Qualitätsminderung erkennbar. Dagegen wird bei nicht oder wenig gestörter Verbindung auf der Empfangsseite die volle, ursprüngliche Bandbreite abgegeben.Interferences are therefore no longer audible as such, rather, only recognizable as a reduction in quality due to the reduced bandwidth. Against this is no or little disturbed connection on the Receiving side surrenders the full, original bandwidth.
LL. "r"r
-J--J-
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722211681 DE2211681C3 (en) | 1972-03-10 | Method and arrangement for reducing the probability of errors when transmitting code words with different weights of the bit positions of a code word by means of a multilevel code |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722211681 DE2211681C3 (en) | 1972-03-10 | Method and arrangement for reducing the probability of errors when transmitting code words with different weights of the bit positions of a code word by means of a multilevel code |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2211681A1 DE2211681A1 (en) | 1973-09-20 |
DE2211681B2 DE2211681B2 (en) | 1976-07-01 |
DE2211681C3 true DE2211681C3 (en) | 1977-02-24 |
Family
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