DE2813338C2 - "Anordnung zum interpolierenden Umcodieren eines Deltamodulationssignals" - Google Patents

Description

— einen Analysator (31) für das Deltamodulationssignal zum aufeinanderfolgenden Bilden von Informationen, die je die Anzahl binärer Elemente zweier aufeinanderfolgender Reihen von ungleichen Binärelementen darstellen, wobei jede Reihe aus einem Binärelement oder aus einer Aufeinanderfolge mehrerer identischer Binärelemente besteht,

— einen Speicher (32) zum Einschreiben der erwähnten aufeinanderfolgenden Informationen,

— einen Kreis (33) zum Bilden einer Folge von Binärelementen, ausgehend von jeder aus dem Speicher (32) ausgelesenen Information, welche Folge aus λ-mal den zwei entsprechenden Reihen von Binärelementen mit einer Binärelementfrequenz gleich 2AFbesteht, wobei λ eine ganze Zahl größer als 1 ist und das Ende jeder Folge im Speicher (32) die Löschung der Information, welche die erwähnte Folge eingeleitet hat, sowie der Lesevorgang der folgenden Information steuert (Fig. 1, b).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede zwei Reihen entsprechende Information aus der Gesamtanzahl binärer Elemente der zwei Reihen (pi+ni) und aus der Anzahl binärer Elemente der einer von diesen Reihen (z. B. pi) besteht (F i g. 3).

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator (31) einen Detektor (35) für die positiven Übergänge und einen Detektor (36) für die negativen Übergänge, zwei Zähler (37,38) zum Zählen der Taktimpulse mit der Frequenz F, welche Zähler (37 bzw. 38) durch die detektierten positiven bzw. negativen Übergänge auf Null zurückgestellt werden, und schließlich Gatter (43, 44, 45) zum Einschreiben der Zahleninhalte der Zähler (37,38) in den Speicher (32) gerade vor der Nullrückstellung und des Zahleninhalts eines dieser Zähler (z. B. 37) gerade vor der Nullrückstellung des anderen Zählers (38) enthält (Fig. 1, b).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zahlen am Ausgang (47 bzw. 48) des Speichers beim Auftreten eines Leseimpulses an einen Eingang eines Gleichheitsdetektors (49 bzw. 50) gelangen, dessen anderer Eingang die in einem weiteren Zähler (52) gezählten Zahlen empfängt, welcher weitere Zähler (52) Eingangsimpulse mit der Frequenz 2 ■ λ ■ F erhält, wobei der von einem Gleichheitsdetektor (49) bei Gleichheit der Anzahlen an seinem Eingang gelieferten Impuls dazu benutzt wird, den Ausgang eines Flipflops (54) in einen ersten Zustand zu bringen, und der vom anderen Gleichheitsdetektor (50) gelieferte Impuls dazu benutzt wird, den Ausgang des erwähnten Flipflops (54) in einen zweiten Zustand zu bringen, um den weiteren Zähler

(52) auf Null zurückzustellen und schließlich um einen vierten Zähler (56) weiterzählen zu lassen, wobei die in diesem vierten Zähler (56) gezählten Zahlen einem Gleichheitsdetektor (57) zugeführt werden, dessen anderer Eingang die Zahl λ empfängt, und der von diesem letzten Gleichheitsdetektor (57) gelieferte Impuls als Nullrückstellimpuls für den vierten Zähler (56) und als Leseimpuls für den Speicher (32) benutzt wird, wobei das Ausgangssignal der Anordnung am Ausgang des. erwähnten Flipflops (54) erscheint (F i g. 1, b).

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum interpolierenden Umcodieren eines digitalen Signals, das aus binären Elementen besteht, die mit einer Frequenz F auftreten und durch die Codierung eines analogen Signals mittels Deltamodulation entstehen.

Bekanntlich liefert in einer Übertragungsanlage mit Deltamodulation der Sender eine Folge von Binärelementen, deren Werte sich aus Vergleichen ergeben, die zu Abtasvzeitpunkten mit der Frequenz Fzwischen dem

2) Wert des zu übertragenden analogen Signals und dem Wert des von einem örtlichen Decoder gelieferten Signal durchgeführt werden, welcher Decoder einen lntegrato^r enthält, dem ein von dem ausgesandten digitalen Signal abgeleitetes Signal zugeführt wird.

jo Im Empfänger wird, ausgehend vom ankommenden Signal, eine Folge von Binärelementen gleich denen aus dem Sender mit der gleichen Abtastfrequenz F regeneriert. Das so erhaltene digitale Signal wird in einem Decoder benutzt, der gleich dem des Senders zum

r> Steuern des einem Integrator zugeführten Signals ist. Dieser Integrator liefert ein Signal, das jeweils beim Auftreten eines Binärelementes mit einer positiven oder negativen Stufenhöhe geändert wird und eine angenäherte Rekonstruktion des ursprünglichen analogen

4n Signals darstellt. In den einfachsten Übertragungsanlagen ist die Größe dieser Stufenhöhe konstant. In den weiterentwickelten Übertragungsanlagen sind der Sender und der Empfänger an Anordnungen zur Kompression bzw. Expansion angeschlossen, die selbsttätig die

•13 Stufenhöhe so an die Dynamik des analogen Signals anpassen, daß die Abtastfrequenz F verringert werden kann. Jedoch enthält in allen Fällen das vom Integrator gelieferte und rekonstruierte Signal parasitäre Komponenten der Frequenz F, die eine verhältnismäßig

■ίο bedeutende Amplitude haben können und über ein Tiefpaßfilter entfernt werden müssen. Es ist allgemein bekannt, daß durch eine Erhöhung der Abtastlrequenz F die Amplitude der parasitären Komponenten herabgesetzt und somit das dem Integrator des Empfängers

■ι") nachgeschaltete Tiefpaßfilter vereinfacht werden kann.

Eine derartige Erhöhung der Abtastfrequenz ist jedoch mit einer entsprechend vergrößerten Bandbreite des Übertragungskanals verknüpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

W) Umcodierungsanordnung zu schaffen, die ohne Änderungen in den Kenndaten der Übertragungsanlage (Abtastfrequenz, Quantisierungssprungregelung) ermöglicht, am Ausgang des Integrators eines Deltamodulationsempfängers ein Signal zu erhalten, das nahezu die

hi Form des ursprünglichen analogen Signals hat und in dem insbesondere die Amplitude der parasitären Komponenten so stark verringert ist, daß das Filtern des Signals am Ausgang des Integrators erleichtert wird.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, durch eine geeignete Bearbeitung des Deltamodulationssignals ein Signal am Ausgang des Integrators im Empfänger zu erhalten, das sich aus einer Interpolation zwischen den Mitten aufeinanderfolgender Reihen von je einer oder mehreren identischen Stufen des in einem herkömmlichen Decoder rekonstruierten Signals ergibt

Die erfindungsgemäße Anordnung wird dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile enthält:

— einen Analysator für das Deltamodulationssignal zum aufeinanderfolgenden Bilden von Informationen, die je die Anzahl von Binärelementen zweier aufeinanderfolgender Reihen von ungleichen Binärelementen darstellen, wobei jede Reihe aus einem Binärelement oder aus einer Aufeinanderfolge mehrerer identischer Binärelemente besteht,

— einen Speicher zum Einschreiben der erwähnten aufeinanderfolgenden Informationen,

— einen Kreis zum Bilden einer Folgt von Binärelementen, ausgehend von jeder aus dem Speicher gelesenen Information, welche Folge aus Α-mal den zwei entsprechenden Reihen von Binärelementen mit einer Binärelementfrequenz gleich 2AFbesteht, wobei λ eine ganze Zahl größer als 1 ist und das Ende jeder Folge im Speicher die Löschung der Information, welche die erwähnte Folge eingeleitet hat, sowie der Lesevorgang der folgenden Information steuert.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in den Empfänger einer Übertragungsanlage mit Deltamodulation aufgenommen werden, wobei das von dieser Anordnung gelieferte Signal im Empfänger als das zu decodierende Signal benutzt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch in ein Gerät zum Umcodieren eines Deltamodulationssignals in ein PCM-Signal aufgenommen werden. In einem Umcodierungsgerät mit einem Zähler, der je nach dem Wert der binärelemente eines digitalen Signals vorwärts oder rückwärts zählt, sowie mit Mitteln zum Lesen des Inhalts des erwähnten Zählers bei der PCM-Abtastfrequenz, verwendet man als Steuersignal für das Vorwärts- bzw. Rückwärtszählen des erwähnten Zählers das von der erfindungsgemäßen Anordnung gelieferte digitale Signal.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in den Teilen la und Ib den Sender und den Empfänger einer Übertragungsanlage mit Deltamodulation und ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung im Empfänger,

F i g. 2 stellt Zeitdiagramme dar, welche die in einem herkömmlichen Sender bzw. Empfänger erhaltenen Signale sowie das Signal in einem Empfänger mit der erfindungsgemäßen Anordnung zeigen.

Fig. 3 zeigt Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung. Das Diagramm 3a ist das zu decodierende Deltamodulationssignal. Die Diagramme 3b bis 3e stellen interne Signale dar. Das Diagramm 3f zeigt das von der erfindungsgemäßen Anordnung gelieferte digitale Signal. Das Diagramm 3g stellt das mit dem digitalen Signal nach dem Diagramm 3f erhaltene decodierte Signal dar.

Fig. 1 zeigt eine Übertragungsanlagc für codierte Signale durch Deltamodulation, in deren Empfanger die Verarbeitungsanordnung nach der Erfindung für die Decodierung des ankommenden Deltamodulationssignals vorgesehen ist Für ein besseres Verständnis der Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung wird kurzgefaßt die Struktur und die Wirkungsweise einer herkömmlichen Übertragungsanlage mit Deltamodulation erläutert

Im Sender nach Fig. la gelangt das am Eingang 1 vorhandene zu übertragende analoge Signal an eine Subtrahierschaltung 2, in der ebenfalls ein Vergleichssignal über eine Vergleichsschaltung 3 in Verbindung mit einem örtlichen Empfänger 4 ankommt der eine Decoderschaltung 5 enthält die aus einem Integrator besteht. Entsprechend der Polarität der Ausgangsspannung der Subtrahierschaltung 2 erscheinen oder fehlen am Ausgang der Abtastanordnung 7 in einem Taktimpulsgenerator 6 erzeugte Impulse mit der Frequenz F. Der Ausgang der Abtastanordnung 7 ist an einen Impulsregenerator 8 angeschlossen, der beispielsweise aus einem Flipflop besteht, der beim Empfang der Impulse aus dem Generator 6 den Zustand ändern kann. Am Ausgang des Flipflops 8 empfängt man eine Folge von Binärelementen mit der Frequenz F, die das Deltamodulationssignal darstellt, das über die Leitung 9 auf den entfernten Empfänger übertragen wird. Im Ortsempfänger 4 erreicht dieses digitale Signal den Amplitudenmodulator 10, der beispielsweise zum Erzeugen eines Stromes mit einer konstanten Stärke für

die Dauer T= — jedes Binärelements zum Eingang F

des Integrators angeregt wird und entsprechend dem Wert dieses Binärelements die Richtung wechselt. Auf diese Weise erscheint am Ausgang des Integrators 5 ein Vergleichssignal in Form einer variierenden Spannung, die für die Dauer jedes Binärelements mit einer positiven oder negativen Steigung entsprechend dem Wert dieses Binärelements linear ist.

Die Zeitdiagramme nach F i g. 2a zeigen die Wirkung des Senders, der obenstehend beschrieben wurde. Im Diagramm 2a stellt die Kurve A das zu codierende analoge Signal, die Kurve B das vom Integrator 5 gelieferte Vergleichssignal dar. Im Diagramm 2b ist die Folge der Taktimpulse mit der Periode T aus dem Generator 6 dargestellt. Das Diagramm 2c zeigt die Reihenfolge der ausgesandten Binärelemente, wie sie vom Flipflop 8 geliefert werden. Gemäß diesen Diagrammen empfängt man zu jedem Zeitpunkt der Taktimpulse des Signals 2b, bei dem das Vergleichssignal R größer oder kleiner ist als das analoge Signal A, im digitalen Signal 2c ein Binärelement mit dem Wert »0« oder »1«. Daraus ergibt sich, daß für die Dauer Γ des Binärelements entsprechend jedem Abtastimpuls das Vergleichssignal B um eine Quantisierungsstufe h größer odei kleiner wird, wodurch dieses Binärelement den Wert »1« oder »0« bekommt.

Der Wert dieser Quantisierungsstufe ist in den einfachsten Übertragungsanlagen fest und variabel in den Anlagen, in denen der Sender und d?r Empfänger mit Anordnungen zur Kompression und Expansion der Dynamik versehen sind. Derartige Anordnungen sind beispielsweise in der französischen Patentanmeldung 21 98 686 beschrieben. Im Sender nach Fig. la erfolgt die Kompression mit Hilfe der Dynamikregelanordnung II, in der eine Analyse der Folge der ausgesandten Binärelemente gemäß einem in der erwähnten Anmeldung beschriebenen Kriterium durchgeführt wird, wobei diese Analyse aus einem Dynamikregelsigniil abgeleitet wird, das dem Amplitudenmodulator 10 zum

Regeln der Stärke des dem Integrator angelegten Stromes, also zur Regelung der Quantisierungsstufe h, zugeführt wird. Es sei bemerkt, daß im allgemeinen, insbesondere für die Übertragung der Sprechsignale, die Dynamikregelanordnung zum Einführen relativ leichter Schwankungen in der Quantisierungsstufe ausgelegt ist.

Der Empfänger nach Fig. Ib zum Empfangen des Signals aus dem Sender Xa enthält einen Regenerator 20, der das auf der Leitung 9 übertragene Signal empfängt und unter der Steuerung des Taktimpulsgenerators 21, der mit dem Generator 6 des Senders synchron läuft, ein digitales Signal liefert, das aus einer Folge von Binärelementen gleich der erzeugten Folge im Sender am Ausgang des Flipflops 8 besteht. In einem herkömmlichen Empfänger wird dieses digitale Signal genau so decodiert wie irn Decoder des scndcscitigcn Empfängers 4 zum Erzeugen eines Signals, das dem Vergleichssignal am Ausgang des Integrators 5 identisch ist. In einem herkömmlichen Empfänger gelangt also das am Ausgang des Regenerators 20 vorhandene Deltamodulationssignal zur Reihenschaltung des Amplitudenmodulators 22 und des Integrators 23, die identisch sind und die gleiche Rolle spielen wie die entsprechenden Schaltungen 10 und 5 im Sender. Wenn im Sender eine Dynamikregelanordnung 11 vorgesehen ist, ist der Empfänger mit einer entsprechenden Dynamikregelanordnung 24 versehen, die auf gleiche Weise mit Hilfe des Amplitudenmodulators 22 den Quantisierungsstufe im Ausgangssignal des Ausgangs des Integrators 23 regelt. Schließlich stellt in F i g. 2a die Kurve B das vom Integrator 23 in einem herkömmlichen Empfänger gelieferte rekonstruierte Signal dar; es ist eine angenäherte Form des in der Kurve A dargestellten analogen Signals. Dieses mittels Stufen rekonstruierte Signal zeigt eine winklige Form und enthält unerwünschte Komponenten, die eine bedeutende Amplitude mit der Abtastfrequenz Fhaben können. Zum Unterdrücken dieser Komponenten wird dieses rekonstruierte Signal einem Tiefpaßfilter 25 zugeführt, das die Lieferung eines geglätteten Signals ermöglicht, das eine gute Annäherung des ursprünglichen analogen Signals biidet. Es ist klar, daß man eine bessere Annäherung des mittels Stufen rekonstruierten Signals durch Erhöhen der Abtastfrequenz F erreichen kann. Jedoch tritt dabei der Nachteil auf, daß die Arbeitsfrequenz der Schaltungen im Sender und im Empfänger erhöht und daß die Bandbreite des übertragenen Signals vergrößert werden muß.

Eine bessere Annäherung ohne Erhöhung der Bandbreite erreicht die in F i g. Ib dargestellte, aus drei Teilen 31, 32 und 33 bestehende Anordnung 30. Insbesondere wird eine Annäherung des durch die Kurve A in F i g. 2a dargestellten Signals entsprechend der Kurve C erreicht, die sich als Grenzwert einer linearen Interpolation zwischen den Werten des in einem herkömmlichen Empfänger rekonstruierten Signals (Kurve B) ergibt, wenn diese Werte in der Zeitmitte der Binärelementreihen mit gleichem Binärwert genonunen werden. F i g. 2a zeigt deutlich, daß die Kurve C eine ausgezeichnete Annäherung der Kurve A darstellt

In der Anordnung 30 enthält der Analysator 31 zwei Schaltungen 35 und 36, die die positiven Obergänge (vom Wert »0« nach dem Wert »1«) bzw. die negativen Übergänge (von »1« nach »0«) des vom Regenerator 20 gelieferten Deltamodulationssignals detektieren. In Fig.3 zeigt das Diagramm 3a beispielsweise eine begrenzte Folge binärer Elemente mit der Dauer T= J_ . die dieses digitale Signal darstellt. Die

Diagramme 3b und 3c stellen die von den Schaltungen 35 bzw. 36 gelieferten Impulse dar, deren Vorderflanken ι mit den positiven Übergängen bzw. mit den negativen Übergängen des in 3a gezeigten Signals zusammenfallen.

Die Zähler 37 und 38 zählen die vom Taktgeber 21 gelieferten Impulse zu Zeitpunkten, die sich zum

ι» Beispiel in der Mitte der binären Elemente befinden, die das in 3a dargestellte Deltamodulationssignal bilden. Die Impulse zu diesen Zeitpunkten zeigt das Diagramm 3d. Den Nullriickstellklemmen 39 und 40 der Zähler 37 und 38 werden die von den Übergangsdetektionsschal-■ > tungen 35 bzw. 36 gelieferten Impulse zugeführt, wobei die Nuürückstellur.g auf dsr Rückflanke dieser Impulse erfolgt. Die von den Zählern 37 und 38 erreichten Zahlen erscheinen ununterbrochen an ihren Ausgängen 41 und 42 und werden mit Hilfe der Gatter 43,44 und 45 für die Dauer der von den Übergangsdetektorschaltungen 35 und 36 gelieferten Impulse in den Speicher 32 eingeschrieben. Das Gatter 43 ermöglicht das Einschreiben der Zahl des Zählers 38 in den Speicher 32 bei jedem Impuls aus dem Detektor 36 für die negativen

:j Übergänge; das Gatter 44 ermöglicht das Einschreiben der Zahl des Zählers 37 bei jedem Impuls aus dem Detektor 36 für die negativen Übergänge; schließlich ermöglicht das Gatter 45 das Einschreiben der Zahl des Zählers 37 bei jedem Impuls aus dem Detektor 35 für die

μ positiven Übergänge.

Es läßt sich daraus leicht feststellen, daß ein negativer Übergang zu einem Zeitpunkt i,(vgl. Diagramm 3a) das Einschreiben einerseits der Zahl n,+p, und zum anderen der Zahl p, an den entsprechenden Stellen im Speicher

Γι 32 bestimmt, wobei n, und p, die Anzahl binärer Elemente »0« bzw. die Anzahl binärer Elemente »1« der zwei aufeinanderfolgenden, von verschiedenen dem Zeitpunkt f, vorangehenden Binärelementen gebildete Reihen sind, wobei eine Reihe aus einem Binärelement

4(i oder aus einer Aufeinanderfolge mehrerer identischer Binärelemente besteht. Für den betreffenden Zeitpunkt r, gilt, daß n/=l, p/=4 und n,-t-p,—5. Nach dem Zeitpunkt f, ist also in den Speicher die Information der Anzahl der binären Elemente der erwähnten zwei

■» -5 Reihen eingeschrieben, wobei diese Information aus der Verbindung der Zahlen π,+Ρ; und p,· besteht Beim positiven Übergang nach einem negativen Übergang zum Zeitpunkt f,+ i wird in den Speicher die Zahl π,+1 +pi₊ 1 geschrieben, wobei ji,·+ ι und ρ,+1 eine n/und p,

so analoge Bedeutung haben, sich jedoch auf den Zeitpunkt r,+ i beziehen. Es ist klar ersichtlich, wenn n.-=n_/+j, daß beim Hinschreiben der Zahl Π;₊ι+ρ.>ι in den Speicher 32 gleichzeitig die Zahl p,· an einer entsprechenden Stelle zur Bildung der Zahl p,+ i neu eingeschrieben wird. Also ist nach dem Zeitpunkt i/+i in den Speicher 32 die Kombination der Zahlen n,+i +ρ,+ι und p;₊i eingeschrieben, welche Kombination die gewünschte Information betreffend die zwei Reihen vor dem Zeitpunkt i,+ i kennzeichnet Für den betreffenden Zeitpunkt f,+i ist ersichtlich, daß π;₊ι+ρ;+ι=6 und pi+i =4. Auf gleiche Weise sind zu den Zeitpunkten der

folgenden Übergänge die auf analoge Weise gebildeten Zahlenkombinationen eingeschrieben.

Die in den Speicher 32 eingeschriebenen Zahlenkombinationen werden mit Hilfe von an die Klemme 46 angelegten Leseimpulsen ausgelesen, die gemäß nachstehender Beschreibung gebildet werden. Die aasgelesenen Zahlenkombinationen erscheinen an den Ausgän-

gen 47 und 48 des Speichers, wobei die Zahlen /j,-t-p,am Ausgang 47 und die Zahlen p, am Ausgang 48 erscheinen. Jeder Leseimpuls bewirkt gleichzeitig im Speicher die Löschung der Zahlenkombination, die beim vorherigen Leseimpuls ausgelesen wurde. Die erforderliche Kapazität des Speichers 32 ist von der Konfiguration der binären Elemente im Deltamodulationssignal und insbesondere von der maximalen Anzahl identischer binärer Elemente, die aufeinander folgen können, abhängig. In der Praxis kann diese Kapazität verhältnismäßig gering sein und einer Speicherung von 5 bis 10 verschiedener Zahlenkombinationen von je 4 Binärelementen entsprechen.

Der dritte Teil 33 der Anordnung in Fig. Ib bearbeitet die an den Ausgängen des Speichers 32 erscheinenden Zahlenkombinationen und enthält zwei Schaltungen 49 und 50, die je die Gleichheit der an ihren zwei Eingängen gelegten Zahlen detektieren. Ein Eingang dieser Schaltungen 49 und 50 ist mit dem Ausgang 47 bzw. 48 des Speichers 32 verbunden. Der andere Eingang dieser Schaltungen ist an den Ausgang 51 des Impulszählers 52 angeschlossen, dem ununterbrochen die vom Impulszähler gezählten Zahlen zugeführt werden. Der Frequenzvervielfacher 53 bildet Impulse mit der Frequenz ÜF, die im Zählt"- 52 gezählt sind, durch Vervielfachung der Impulse mit der Frequenz F aus dem Taktgeber 21 mit 2Λ · λ ist eine ganze Zahl größer als eins. Wenn die zwei Zahlen an ihren Eingängen gleich sind, liefern die Schaltungen 49 und 50 einen Impuls. Diese Impulse dienen je zum Setzen des Flipflops 54 in einen bestimmten Zustand; beispielsweise bringt der Ausgangsimpuls der Schaltung 49 den Ausgang des Flipflops in den Zustand »0« und der Ausgar:gsimpuls der Schaltung 50 den Ausgang des Flip-flops in den Zustand »1«. Gleichzeitig gelangt der Ausgangsimpuls der Schaltung 50 an eine Klemme 55 des Zählers 52, um ihn auf Null zu stellen. Die Ausgangsimpulse der Schaltung 50 werden außerdem im Impulszähler 56 gezählt. Die erreichten Zahlen im Zähler erscheinen an seinem Ausgang, der an einen Eingang der Schaltung 57 angeschlossen ist, die die Gleichheit dieser Zahlen und die erwähnte feste Zahl λ detektiert. Wenn diese Gleichheit festgestellt worden ist, liefert die Schaltung 57 einen Impuls, der einerseits an die Klemme 58 des Zählers 56 zur Nullrückstellung und andererseits an die Klemme 46 für den Lesevorgang und für die Löschung im Speicher 32 gelegt wird. Bei dieser Anordnung bildet der Ausgang des Flipflops 54 den Ausgang 34 der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Wirkungsweise des Teiles 33 der erfindungsgemäßen Anordnung wird an Hand der Diagramme 3e und 3f erläutert Im Diagramm 3e stellen die horizontalen gestrichelten Linien den entsprechenden Pegel der Zahlen π,+p, und p,dar, die an den Ausgängen des Speichers 32 erscheinen und einem Eingang der Schaltungen 49 und 50 zugeführt werden. Die sägezahnförmige Kurve D stellt in ununterbrochener Form den Inhalt des Zählers 52 dar, wie er dem anderen Eingang der Schaltungen 49 und 50 zugeführt wird. Das Signal E im Diagramm 3f bezeichnet den Zustand des Ausgangs des Fläpflops 54. Als Zeitpunkt des Betriebsstarts wird der Zeitpunkt fo genommen, bei dem angenommen wird, daß am Eingang der Schaltungen 49 und 50, die Zahlen π,+ρί und p,- zum Zeitpunkt t,- des Diagramms 3a liegen. Zur Erleichterung des Vergleichs mit einem herkömmlichen Empfänger wird dieser Zeitpunkt Zo, der notwendigerweise in bezug auf f, nacheflt, in den Diagrammen 3e und 3f auf der Mitte eines beliebigen Binärelements »0«, das im Diagramm 3a dem Zeitpunkt t, vorangeht, getragen.

Man geht davon aus, daß zum Zeitpunkt to der Zähler 52 so auf Null zurückgestellt ist, daß die Kurve D bei Null startet und daß der Flipflop 54 den Zustand »1« annimmt, so daß das Signal E »1« wird. Nach dem Zeitpunkt to steigt der Inhalt des Zählers 52 (erste Flanke der Kurve D)und erreicht zunächst den Pegel p,; in diesem Augenblick wird das Ausgangssignal E des Flipflops 54 mit Hilfe der Schaltung 50 gleich Null und bleibt so, bis der Inhalt des Zählers 52 den Pegel π, + ρ, erreicht, was durch die Schaltung 50 zum Zeitpunkt Γο + γ detektiert wird. In diesem Augenblick wird der Zähler 52 auf Null zurückgestellt, der Flipflop 54 wird in den Zustand »1« gebracht und der Zähler 56, von dem angenommen wird, daß er auf Null steht, zählt einen ersten Impuls. Derselbe Vorgang wiederholt sich, bis der Inhalt des Zählers 56 die Zahl λ erreicht, die zum Zeitpunkt fi von der Schaltung 57 detektiert wird. Diese Detektion bewirkt die Nullrückstellung des Zählers 56, die Löschung der Zahlen η,+ρ, und p, im Speicher 32, die bis jetzt ausgenutzt wurden, und das Erscheinen der folgenden Zahlen n,₊ i Η-ρ,+ ι und ρ,., ι an den Ausgängen 47 und 48 dieses Speichers, welche Zahlen auf gleiche Weise für die Dauer eines neuen Zählzyklus des Zählers 56 bis zum Zeitpunkt h ausgenutzt werden. Der gleiche Vorgang startet erneut nach dem Zeitpunkt r₂.

Es ist klar ersichtlich, daß für die Dauer τ eines Zählzyklus des Zählers 52, zum Beispiel des zum Zeitpunkt tu startenden Zyklus, das vom Flipflop 54 abgegebene digitale Signal E durch eine Folge von η, + pi binären Elementen mit je einer Dauer von

——: gebildet wird, welche Folge als die in bezug auf

den Zeitpunkt r, im Diagramm 3a entsprechende Folge eine Reihe von p, aufeinanderfolgenden binären Elementen »1« und eine Reihe von n, aufeinanderfolgenden binären Elementen »0« enthält (p, = 4 und n,= 1 für die betreffende Folge); nur ist die Reihenfolge der zwei Reihen binärer Elemente geändert worden, aber dies ist nicht wesentlich wichtig, was sich aus nachstehender Beschreibung zeigen wird. Im Signal E ist die gleiche Folge λ-mal während des Zeitintervalls wiederholt, das von to bis fι läuft und einen Wert

2XF

IF

hat So wird auch während des Zeitintervalls von fi bis /2 eine andere Folge, die mit Hilfe der Zahlen π,+ ι+ρ,+ ι und p,₊ i gebildet ist, λ-mal wiederholt, wobei dieses Zeitintervall einen Wert

",+ I + Ρι+\

2F

hat.

Das Diagramm 3g zeigt die Verbesserung, die die erfindungsgemäße Anordnung für die Decodierung eines Deltamodulationssignals bewirkt Zum Vergleich diene die gestrichelte Kurve G als Wiedergabe für das Signal, das am Ausgang des Integrators 23 im Empfänger ankommt bei Verwendung einer festen Quantisierungsstufe, d. h. indem dem Amplitudenmodulator 22 das Deltamodulationssignal des Diagramms 3a zugeführt wird. Bei Verwendung der Anordnung nach F i g. Ib wird dem Amplitudenmodulator 22 das digitale Signal E nach Diagramm 3f zugeführt, und am Ausgang des Integrators 23 erscheint das mit der ausgezogenen Kurve dargestellte Signal H. Dieses Signal //wird durch

eine Aufeinanderfolge von Sägezahnen mit der gleichen Dauer τ gebildet, die je eine positive und eine negative Flanke aufweisen, die die gleichen Werte haben wie die der Kurve G. Das Verhältnis zwischen den Breiten der beiden Flanken eines Sägezahnes wird durch die Form "> des Signals E bestimmt. Zwischen den zwei Punkten P und Q(ür das Signal Hzu den Zeitpunkten to und /ι zeigt die Kurve Ηλ = 3 Sägezähne, die untereinander gleich sind, und es läßt sich leicht feststellen, daß sie sich mit dem Abschnitt /^»berührt«. So auch weist die Kurve H w für den Abschnitt zwischen dem Punkt <?und dem Punkt R für das Signal H zum Zeitpunkt f₂ drei weitere untereinander gleiche Sägezähne auf, die sich mit dem Abschnitt QR berühren. Im Diagramm 3g befinden sich die Sägezähne der Kurve //immer an der Oberseite der is mit den Abschnitten PQ, QR, usw. gebildeten Kurve, die im weiteren mit der Kurve PQR bezeichnet wird, weil jeder Sägezahn mit einer positiven Flanke anfängt. Durch die Einführung geringer Änderungen in die beschriebene Anordnung, die sich von einem Fachmann -'υ leicht verwirklichen lassen, kann man auch die Sägezähne an der Unterseite oder abwechselnd an der Ober- und Unterseite der Kurve PQR auftreten lassen. Dazu genügt, im digitalen Signal £die Reihenfolge der zwei Reihen von Binärelementen zu ändern, die jede Folge mit der Dauer τ bilden. Zur Vereinfachung der Zusammenstellung der Diagramme ist in der F i g. 3 für λ = 3 gewählt, aber es leuchtet ein, daß es sehr einfach ist, für λ einen höheren Wert, zum Beispiel 10 oder 20, so zu wählen, daß sich die Sägezahnkurve H praktisch jo äußerst wenig von der Kurve mit den Abschnitten PQR unterscheidet Das Diagramm 3g zeigt auch, daß die Kurve mit den Abschnitten PQR, begrenzt von der Kurve H, wenn λ groß genug ist, das Ergebnis einer linearen Interpolation zwischen den Mitten P, Q und R ι·> der Flanken der Kurve G des decodierten Signals ist, das man in einem herkömmlichen Empfänger erhalten würde. Also ermöglicht es die beschriebene Anordnung praktisch, ein interpoliertes Signal zu erzeugen, das in der F i g. 2 mit der Kurve Cdargestellt ist. Es ist klar, daß -to dieses interpolierte Signal eine verbesserte Annäherung des von der Kurve A dargestellten analogen Signals in bezug auf das am Ausgang des Integrators 23 in einem herkömmlichen Empfänger gewonnene und von der Kurve ^dargestellte Signal bildet

Das decodierte, mit Hilfe der beschriebenen Anordnung erhaltene Signal folgt genau den idealen interpolierten Signal in einer Übertragungsanlage, in der die Quantisierungsstufe fest ist In einer Obertragungsanlage mit Anordnungen zum Regeln der Quantisierungsstufen erhält man mit einer erfindungsgemäßen Anordnung ein decodiertes Signal, das nur geringfügig vom idealen interpolierten Signal abweicht. insofern die Quantisierungsstufe keine bemerkenswerten Schwankungen für die Dauer zweier aufeinanderfolgender Reihen von identischen binären Elementen im Deltamodulationssignal erfahren. Diese Bedingungen bedeutet nahezu keine Beschränkung im Gebrauch der erfindungsgemäßen Anordnung, da diese Bedingung in den meisten Deltaübertragungsanlagen mit variabler Quantisierungsstufe erfüllt wird.

Eine andere, besonders vorteilhafte Ausführungsform nach der Erfindung ermöglicht die Umcodierung eines durch Deltamodulation codierten Signals in ein digitalen PCM-Signal. Ein bekanntes Urncodierungägeräi ist beispielsweise im Artikel von 1. A. Deschenes und M. Villeret mit dem Titel »A continuous delta Modulator and a numerical converter for an integrated Telecommunication Network«, S. 7 — 27 ... 7—32 in der Veröffentlichung IEEE International Conference on Communications 1970 beschrieben. In einem derartigen Gerät dienen die binären Elemente des Deltamodulationssignals zum Auslösen eines Vorwärts- oder Rückwärtsvorgangs eines Zählers, je nachdem ihr Wert »1« oder »0« ist. Wenn die Quantisierungsstufe variabel ist, zählt der Zähler für jedes binäre Element vorwärts oder rückwärts mit einer variablen Zahl proportional der Stufengröße, die sich leicht aus dem Dynamikrege!- signal ableiten läßt. Beim Abtasten des Inhalts des Zählers mit der PCM-Abtastfrequenz erhält man Zahlen entsprechend den gewünschten PCM-Abtastwerten. Gemäß der F i g. 2 ist der beschriebene Vorgang einem Abtastvorgang an dem durch die Kurve B dargestellter. Signal gleichwertig, so daß die auf diese Weise erhaltenen PCM-Abtastwerten durch das Quantisierungsrauschen der Deltamodulation beeinflußt werden.

Es ist daher vorteilhaft, die erfindungsgemäße Anordnung in eine Umcodierungsanlage dieser Art aufzunehmen. Man benutzt also das von der erfindungsgemäßen Anordnung gelieferte digitale Signal zum Steuern des Vorwärts- oder Rückwärtsvorgangs des Zählers. Das Abtasten des Inhalts dieses Zählers ist also einer Abtastung des durch die Kurve C in Fig.2 dargestellten interpolierten Signal nahezu gleichwertig; es wird dadurch weitgehend vermieden, daß die erhaltenen PCM-Abtastwerten durch das Quantisierungsrauschen der Deltamodulation beeinflußt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum interpolierenden Umcodieren eines digitalen Signals, das aus binären Elementen besteht, die mit einer Frequenz F auftreten und durch die Codierung eines analogen Signals mittels Deltamodulation entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile enthält: