DE857818C

DE857818C - Communication system with signals divided into quanta

Info

Publication number: DE857818C
Application number: DEW5780A
Authority: DE
Inventors: Cassius Chapin Cutler
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1950-06-29
Filing date: 1951-05-11
Publication date: 1952-12-01
Also published as: NL162094C; FR1041772A; BE504176A; GB686583A; CH315755A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Breitbandübertragungssysteme und insbesondere auf Verbesserungen an Übertragungssystemen mit unterteilten Signalen.The invention relates to broadband transmission systems and, more particularly, to improvements on transmission systems with subdivided signals.

Bei den typischen derzeitigen Nachrichtensystemen, bei denen eine Unterteilung der zu übertragenden Signalwelle verwandt wird, ist es üblich, einen konstanten Wert für die einzelnen Signalquanten zu verwenden, d. h. eine bestimmte Anzahl von Pegeln von Signalquanten zu gebrauchen, um die gerade vorhandene Amplitude der Signalwelle anzunähern. Da jedoch eine Nachrichtenwelle im allgemeinen eine veränderliche Amplitude besitzt, kann man Vorteile erreichen, wenn man den Wert der einzelnen Quanten von dem augenblicklichen Charakter der Nachrichtenwelle abhängig macht. Zum Beispiel kann man die Nachrichtenwelle an den Stellen, wo ihre Amplitude klein ist, genauer messen, d. h. genauer annähern, wenn man den Wert der einzelnen Quanten klein macht. Wenn andererseits die Amplitude der Nachrichtenwelle groß ist, kann man sie genügend genau messen bzw. annähern, wenn man den Wert der einzelnen Quanten ziemlich groß macht. Daher bietet ein System, das Quanten mit kleinen Werten verwendet, wenn solche gebraucht werden, und Quanten mit großen Werten, wenn diese zur Messung der Signalwellenamplitude ausreichen, d. h. ein System, bei dem die Größe jedes Quants der Amplitude der Nachrichtenwelle angepaßt ist, offensichtlich die Möglichkeit, beträchtlich an Kanalkapazität, die zur richtigenIn the typical current messaging systems in which a subdivision of the Signal wave is used, it is common to use a constant value for the individual signal quanta, d. H. to use a certain number of levels of signal quanta in order to convert the currently existing one To approximate the amplitude of the signal wave. However, since a wave of news is generally a If the amplitude has a variable amplitude, one can obtain advantages if one considers the value of the individual quanta depends on the current character of the news wave. For example, you can use the Measure the message wave more precisely at the points where its amplitude is small, d. H. more closely approximate, if the value of the individual quanta is made small. On the other hand, if the amplitude of the message wave is large, it can be measured or approximated with sufficient accuracy if one considers the value of each Makes quanta pretty big. Hence, a system using quanta with small values provides if such are needed, and quanta with large values if these are used to measure the signal wave amplitude sufficient. H. a system in which the size of each quant is the amplitude of the message wave is adapted, obviously the possibility of considerable channel capacity, which at the correct

Übertragung der Nachrichtenwelle erforderlich ist, einzusparen.Transmission of the message wave is required to save.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Wirkungsgrad von Nachrichtensystemen mit unterteilten Signalen dadurch zu verbessern, daß die Unterteilung gemäß den gerade vorliegenden Erfordernissen des Signals veränderlich gemacht wird.The main object of the present invention is to improve the efficiency of communication systems to improve subdivided signals in that the subdivision according to the requirements at hand of the signal is made variable.

Es ist erfindungsgemäß jedoch nicht notwendig zurAccording to the invention, however, it is not necessary for

Durchführung der Erfindung, die Unterteilung in veränderliche Quanten mit der an anderer Stelle offsnbarten Technik der Unterteilung in Differentialquanten zu verbinden.Implementation of the invention, the subdivision into variable quanta with that disclosed elsewhere Linking technique of subdivision into differential quanta.

Bei der Differentialquantenunterteilung wird der Wirkungsgrad der Übertragung von unterteilten Signalen dadurch erhöht, daß statt der Pegel selbst die Änderungen der Pegel von aufeinanderfolgenden Signalen übertragen werden. Am Empfänger wird dann jede der empfangenen Differenzen zu den entsprechenden vorhergehenden Pegeln addiert, so daß ao das ursprüngliche Signal wieder zusammengesetzt wird. Der Einfachheit halber wird der Ausdruck Differential benutzt. Dieser Ausdruck bezeichnet das Verhältnis der Differenz der Quantenpegel zur Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Abschnitten. Wenn Differentialunterteilung dieser Art in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung an Stellen verwandt wird, wo das ursprüngliche Signal sich langsam ändert, ist die Änderung des Signalpegels zwischen aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten klein. Sie kann daher mit kleinen Quanten genauer gemessen werden. Andererseits werden große Quanten genügen, um ein sich schnell änderndes Signal zu beschreiben.With the differential quantum subdivision, the efficiency of the transmission of subdivided Signals increased by the fact that instead of the level itself the changes in the level of successive Signals are transmitted. At the receiver, each of the received differences becomes the corresponding one previous levels added, so that ao reassembled the original signal will. For the sake of simplicity, the term differential is used. This term denotes the ratio the difference in the quantum level at the time between the successive sections. if Differential subdivision of this type is used in connection with the present invention in places where the original signal changes slowly is the change in signal level between successive ones Periods of time are small. It can therefore be measured more precisely with small quanta. on the other hand large quanta will be enough to describe a rapidly changing signal.

Bei dieser vorzugsweisen Ausführung, bei der die Vorteile sowohl der Differential- als auch der veränderliehen Quantenunterteilung vereinigt sind, durchquert das Eingangssignal ein Subtraktionsglied, geht durch einen Pegelregelkreis und gelangt dann an ein Unterteilungsglied. Die stufenförmige Ausgangswelle des Unterteilungsgliedes geht durch einen zweiten Pegelregelkreis, dessen Wirkung auf die Amplitude der des ersten Pegelregelkreises reziprok ist. An dieser Stelle teilt sich der Weg des Signals; ein Zweig geht zu einem Integrator und dann zurück zu dem Subtraktionsglied am Anfang. Im anderen Zweig wird das Signal so verzögert, daß es den Pegelregelkreis während der nach-' folgenden Periode regelt. Das Ausgangssignal für das Verschlüsselungsglied und den Sendekreis erhält man vom Unterteilungsglied. Im Empfänger geht das Signal durch einen weiteren Pegelregelkreis, der in gleicher Weise von seinem eigenen Ausgangssignal geregelt wird. Von da aus gelangt es zu einem Integrator, der ein Abbild des ursprünglichen Signals wiederherstellt.In this preferred embodiment, in which the advantages of both the differential and the variable Quantum subdivisions are combined, the input signal passes through a subtracter, goes through a level control loop and then arrives at a subdivision element. The stepped output shaft of the Subdivision element goes through a second level control loop, the effect of which on the amplitude of the first level control loop is reciprocal. At this point the path of the signal splits; a branch goes to one Integrator and then back to the subtracter at the beginning. In the other branch the signal is delayed so that it regulates the level control loop during the following period. The output signal for the The encryption element and the transmission circuit are obtained from the subdivision element. This works in the receiver Signal through a further level control loop, which in the same way from its own output signal is regulated. From there it goes to an integrator, which makes an image of the original signal restores.

Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß, die veränderliche Unterteilung sowohl bei Systemen mit gerader Unterteilung als auch bei solchen mit Differentialunterteilung anzuwenden. In gleicher Weise ist die Erfindung auch bei der Technik der Vielfachdifferentialunterteilung anwendbar.Of course, it is according to the invention, the variable subdivision both in systems with even subdivision as well as those with differential subdivision. In the same way is the invention can also be used in the technique of multiple differential subdivision.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung gewisser Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beigegebenen Zeichnungen leichter verständlich werden:The invention will be explained on the basis of the following detailed description of certain exemplary embodiments in conjunction with the enclosed Making drawings easier to understand:

Fig. ι stellt eine einfache vorzugsweise Ausführungsform des Übertragungssystems mit veränderlicher Unterteilung gemäß der Erfindung dar;Fig. Ι represents a simple, preferably embodiment of the transmission system with variable Subdivision according to the invention;

Fig. 2 zeigt gewisse Wellenformen an verschiedenen Stellen des Systems der Fig. 1;Figure 2 shows certain waveforms at various points in the system of Figure 1;

Fig. 3 zeigt als Beispiel eine Anordnung eines Pegelregelkreises, der bei der Ausführung der Erfindung Verwendung finden kann;Fig. 3 shows, by way of example, an arrangement of a level control loop used in carrying out the invention Can be used;

Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel für eine Anordnung eines Pegelregelkreisc-s, dor bei der Ausführung der Erfindung verwandt werden kann.Fig. 4 shows another example of an arrangement of a level control circuit c-s, dor in the execution of the Invention can be used.

Die Anordnung in Fig. 1 stellt die Anwendung der Erfindung bei der Differentialunterteilung dar. Es ist klar, daß die vorliegende Erfindung ebensogut bei Systemen mit gerader Unterteilung angewandt werden kann; da aber die hauptsächlichsten Vorteile der Erfindung erkennbar worden, wenn sie in Verbindung mit der Differentialunterteilung verwandt wird, erscheint das in Fig. 1 gezeigte vorzugsweise Ausführungsbeispiel für eine kurze Erklärung der vorliegenden Erfindung am besten geeignet. In dem in Fig. 1 dargestellten System gelangt ein Eingangssignal 11, das aus Sprache, Musik, Fernsülisignalen usw. bestehen kann, an das Subtraktionsglbd 12, wo ein anderes Signal 13 von ihm subtrahiert wird. Um die Erklärung der Arbeitsweise der Erfindung zu vereinfachen, sei angenommen, daß das Eingangssignal 11 die aufeinanderfolgenden Amplituden a, b, c, d und e besitzt (s. Fig. 2) und daß das Ausgangssignal 14 des Subtraktionsgliedes die entsprechenden Amplituden u, v, w, χ und y zu entsprechenden Zeiten aufweist. Das Subtraktionsglied 12 kann in Übereinstimmung mit der Erfindung aus einer der zahlreichen Schaltungen bestehen, die in der Technik zur Durchführung von Subtraktionen (d. h. zur Bildung der Differenz der Amplituden zweier Signale) bekannt sind. Es kann z. B. einfach eine Widerstandsschaltung sein. In Fig. 2 stellt die Wellenform A ein Beispiel eines typischen Eingangssignals dar, während die Wellenform B das typische Ausgangssignal des Subtraktionsgliedes bei einem solchen Eingangssignal zeigt.The arrangement of Figure 1 illustrates the application of the invention to differential subdivision. It will be understood that the present invention can be applied to even subdivision systems as well; but since the main advantages of the invention have become apparent when it is used in connection with the differential division, the preferred embodiment shown in FIG. 1 appears best suited for a brief explanation of the present invention. In the system shown in Fig. 1, an input signal 11, which may consist of speech, music, television signals, etc., reaches the subtraction element 12, where another signal 13 is subtracted from it. In order to simplify the explanation of the method of operation of the invention, it is assumed that the input signal 11 has the successive amplitudes a, b, c, d and e (see FIG. 2) and that the output signal 14 of the subtraction element has the corresponding amplitudes u, v , w, χ and y at corresponding times. The subtracter 12 in accordance with the invention may be any of the numerous circuits known in the art for performing subtractions (ie, taking the difference in the amplitudes of two signals). It can e.g. B. simply be a resistor circuit. In Fig. 2, waveform A shows an example of a typical input signal, while waveform B shows the typical output signal of the subtracter for such an input signal.

Das Differenzsignal 14 geht zu dem Pegelregelkreis 16, wo ein Signal 17 mit den Amplituden pu, qv, rw, sx und ty entsteht. Die Bedeutung der Werte p, q, r, s und t wird klar werden, wenn der restliche Teil des Systems geschildert wird. Die Arbeitsweise des Pegelsteuerkreises 16 wird ebenfalls an einer späteren Stelle der Beschreibung des Systems verständlich werden. Das Ausgangssignal 17 des Pegelregelkreises gelangt zu einem Stückelungs- und Unterteilungsglied i8, wie es in der Technik der Impulskodemodulation bekannt ist. Durch dieses Glied erhält man ein unterteiltes Signal 19 mit den aufeinanderfolgenden Amplituden pu', qv', rw', sx', ty'. Diese Signale 19 gelangen dann zu einem zweiten Pegelregelkreis 21, dessen Arbeitsweise zu der des Pegelregelkreises 16 reziprok ist. Infolgedessen hat das Ausgangssignal 22 dieses Pegelregelkreises zu den entsprechenden Zeiten die Amplituden u'_s v', w', χ und y'. In Fig. 2 C ist das Ausgangssignal 17 des ersten Pegelregelkreises, in Fig. 2 D das Ausgangssignal 19 des Unterteilungsgliedes und in Fig. 2E das Ausgangssignal 22 des zweiten Pegelregelkreises dargestellt. Ein Teil des Signals 22 wirdThe difference signal 14 goes to the level control circuit 16, where a signal 17 with the amplitudes pu, qv, rw, sx and ty is generated. The meaning of the values p, q, r, s, and t will become clear as the remainder of the system is described. The operation of the level control circuit 16 will also be understood later in the description of the system. The output signal 17 of the level control loop arrives at a division and subdivision element i8, as is known in the art of pulse code modulation. This element provides a subdivided signal 19 with the successive amplitudes pu ', qv', rw ', sx', ty '. These signals 19 then reach a second level control loop 21, the mode of operation of which is reciprocal to that of the level control loop 16. As a result, the output signal 22 of this level control loop has the amplitudes u ' _s v', w ', χ and y' at the corresponding times. In FIG. 2 C the output signal 17 of the first level control loop is shown, in FIG. 2 D the output signal 19 of the subdivision element and in FIG. 2E the output signal 22 of the second level control loop is shown. Part of the signal 22 becomes

an den Integrator 23 gelegt. Das sich hier ergebende Signal 13 wird dann, wie oben beschrieben, vom Eingangssignal π subtrahiert, so daß man ein Differentialsignal erhalt. Di? in Fig. 1 dargestellt.? Ausführungsform dor vorliegenden Erfindung enthält jedoch auß Td -m ein Verzögerungsmittel 24, mit dessen HiIL-ein Teil des Signals 22 um einen Betrag verzögert wird, der in diesem Ausführungsbeispiel gleich einer Unt-Tt ^ilungspenode ist. Das verzögerte Signal 26 wird für die P 'gelregelkr -ise ib und 21 verwandt. Der P\fe;-Ireg.-lkras ib arbeitet in der Weise, daßplaced on the integrator 23. The resulting here Signal 13 is then, as described above, from the input signal Subtract π so that a differential signal is obtained. Di? shown in Fig. 1.? Embodiment However, the present invention includes besides Td -m a delay means 24, with its HiIL-a Part of the signal 22 is delayed by an amount which in this embodiment is equal to one Unt-Tt ^ ilungspenode is. The delayed signal 26 is used for the level control crisis ib and 21. Of the P \ fe; -Ireg.-lkras ib works in such a way that

— t χ - t χ

usw. = η etc. = η

ist. Das heißt, die ]^:aktorcn p, q, r, s und t, mit denen das Signal 14 im Pegelregelkreis 16 multipliziert wird, sind umgekehrt proportional dem Absolutwert des vorhergehenden Unterteilungsstückes. Es ist offensichtlich, daß bei ruhenden Perioden p, q, r, s und t einen minimal·-n Wert annehmen müssen, der mit m bezeichii't werden soll. Das heißtis. That is, the] ^: aktorcn p, q, r, s and t, with which the signal 14 is multiplied in the level control loop 16, are inversely proportional to the absolute value of the preceding subdivision. It is obvious that for periods of rest p, q, r, s and t have to assume a minimally -n value, which is to be denoted by m. This means

p, q, r, s und t > tu . p, q, r, s and t> tu.

Um eine größtmögliche. Vereinfachung der Darstellung zu erreichen, sind in Fig. 2 sowohl m als auch η gleich ι gesetzt, d. h. m = η = ι.To the greatest possible. To simplify the representation, both m and η are set equal to ι in FIG. 2, ie m = η = ι.

Es ergibt sich ohne weiteres, daß die aufeinanderfolgenden Amplituden des Signals ig dargestellt werden können durchIt can readily be seen that the successive amplitudes of the signal ig are represented can through

\ η 1 \ ν J \ w ) \ χ . J\ η 1 \ ν J \ w) \ χ. J

In dem einfachen in Fig. 2 gezeichneten Fall, wo m = η -■ ι ist, werden die Amplituden 19In the simple case shown in FIG. 2, where m = η - ■ ι, the amplitudes 19

w'w '

Also ist jedes Unterteilungsstück durch einen Faktor, der dem vorangehenden Unterteilungsstück proportional ist, oder durch einen konstanten Faktor, in diesem Fall eins, dividiert. Da die vorangehenden Stücke Differentiale des ursprünglichen Eingangssignals 11 darstellen, ergibt sich als Wirkung dieser Art von Unterteilung, daß ein sich langsam änderndes Signal im Vergleich zur Unterteilungsperiode sehr gut definiert ist, d. h. seine Teilstücke sind klein, während ein sich schnell änderndes Signal nicht so gut definiert ist. Ein sich schnell änderndes Signal erfordert zur Übertragung eher größere Teilstücke als mehr Pegel.So each subdivision is proportional to the previous subdivision by a factor is, or divided by a constant factor, in this case one. Since the previous Pieces of differentials of the original input signal 11 are produced as the effect of this Kind of subdivision that a slowly changing signal compares very well with the subdivision period is defined, d. H. its portions are small, while a rapidly changing signal is not as well defined is. A rapidly changing signal requires larger sections rather than more levels for transmission.

Wenn man andererseits bei der Betrachtung von der Amplitude des Differentialsignals 14 ausgeht, so sieht man, daß der Quantenwert eine Funktion der Signalamplitude ist, wobei kleine Quantenwerte bei kleinen Amplituden und große Quantenwerte bei großen Amplituden entstehen.If, on the other hand, when considering the amplitude of the differential signal 14, then so it can be seen that the quantum value is a function of the signal amplitude, with small quantum values at small amplitudes and large quantum values arise with large amplitudes.

Die Arbeitsweise des Pegelregelkreises 21 ist, wie oben erwähnt, reziprok zu der des Pegelregelkreises 16, so daß das Ausgangssignal 22 des Pegelregelkreises 21 angenähert ein" unterteilte Darstellung des Differentialsignals 14 am Subtraktionsglied 12 bildet. Wie bereits oben festgestellt, geht das Signal 22 an einen Integrator 25, dessen Ausgangssignal 13 die aufeinanderfolgenden Amplituden 11', u -f- v', 11 + ν' + ΐΐ', χι -f- ν' ~ w' -ή- χ', u' -j- v' + w' + λ;' -f- y' usw. besitzt. f)as Signal 13, das in Fig. 2 F dargestellt ist, wird im Subtraktionsglied 12 vom ursprünglichen Eingangssignal 11 mit den Amplituden a, b, c, d, e usw. subtrahiert, wie oben bereits erwähnt. Das Subtraktionsglied liefert das Signal 14 mit den Amplituden u, v, w, x, y usw., so daß folgende Beziehungen entstehen: The mode of operation of the level control loop 21 is, as mentioned above, reciprocal to that of the level control loop 16, so that the output signal 22 of the level control loop 21 approximately forms a "subdivided representation of the differential signal 14 at the subtraction element 12. As already stated above, the signal 22 goes to one Integrator 25, the output signal 13 of which is the successive amplitudes 11 ' , u -f- v', 11 + ν ' + ΐΐ' , χι -f- ν '~ w' -ή- χ ', u' -j- v ' + w ' + λ;' -f- y 'etc. f) The signal 13, which is shown in Fig. 2F, is subtracted in the subtraction element 12 from the original input signal 11 with the amplitudes a, b, c, d, e etc., as above The subtraction element supplies the signal 14 with the amplitudes u, v, w, x, y , etc., so that the following relationships arise:

a — ο = u a - ο = u

b -■■- u — ν b - ■■ - u - ν

c — (u' -f v') = w c - (u ' -f v') = w

d ■■- (»' -f- i¹' -f- w') = χ d ■■ - (»'-f- i ¹ ' -f- w ') = χ ^5^ 5

Daraus ergibt sich leichtIt emerges easily from this

κ ^ a ^ u' κ ^ a ^ u '

ν £^ /; — u ^. v' 1,' ^ c — b ^ ic' ν £ ^ /; - u ^. v ' 1,' ^ c - b ^ ic '

γ C\3 // /" CO Y^/ γ C \ 3 // / "CO Y ^/

-t —_ Ll L Λ -t —_ Ll L Λ

y °^ e — d °^ y' usw. y ° ^ e - d ° ^ y ' etc.

Zur bequemeren Darstellung ist angenommen, daß das Signal 14 vor der Zeit, die η entspricht, die Amplitude Null hat. Es ist daher vollkommen klar, daß ohne Rücksicht darauf, wie die Pegelregelkreise arbeiten, vorausgesetzt, daß sie reziprok wirken, die zuletzt angegebenen Beziehungen richtig sind und daß das Signal 14 ein Differentialsigna] ist.For the convenience of illustration it is assumed that the signal 14 has zero amplitude before the time corresponding to η. It is therefore perfectly clear that regardless of how the level control loops operate, provided that they are reciprocal, the relationships given last are correct and that signal 14 is a differential signal.

Gemäß der hier an Hand der F"ig. 1 geschilderten Ausführungsform der Erfindung ist das für die Übertragung an die Empfangsstelle vorbereitete Signal 19 ein solches Differentialsignal, das außerdem veränder-Hch unterteilt ist. Der Umfang der Erfindung umfaßt jedoch auch die Verwendung eines Doppel-, DreifachoderMehrfachdiff erentialsignals oder sogar eines gerade unterteilten Signals. Da aber bei der Durchführung der Erfindung em Differentialsignal verwandt wird, um die veränderliche Unterteilung zu regeln, ist es zweckmäßig, dieses Differentialsignal zu senden und dabei alle durch die Differentiation erzielten Vorteile auszunutzen.According to what is described here with reference to FIG An embodiment of the invention is the signal 19 prepared for transmission to the receiving station such a differential signal, which is also divided variable-Hch. The scope of the invention includes however, also the use of a double, triple or multiple differential signal or even a straight one divided signal. Since, however, a differential signal is used in the implementation of the invention, in order to regulate the variable subdivision, it is useful to send this differential signal and to take advantage of all the advantages achieved by the differentiation.

Kurz zusammengefaßt kann gesagt werden, daß der Pegelregelkreis 16 jedes Nachrichtenstück mit einem F"aktor multipliziert, der umgekehrt proportional dem Absolutwert des unmittelbar vorangehenden Stückes ist. Dann wird dieses veränderlich multiplizierte Signal 17 unterteilt. Dann wird das unterteilte Signal 19 zum Pegelregelkreis 21 geführt, der es mit einem Faktor multipliziert, welcher der reziproke Wert des Multiplikationsfaktors des Pegelregelkreises 16 ist. Das Signal gelangt dann nach Verzögerung durch das Verzögerungsmittel 24 zu den Pegelregelkreisen 16 und 21, um die Multiplikation des unmittelbar nachfolgenden Teilwertes zu regeln. Bei der vorzugsweisen Ausführung, die hier beschrieben wurde, ist das Nachrichtenstück, auf das die Pegelregelkreise einwirken, nicht die ursprüngliche Nachrichtenwelle, sondern statt dessen das von ihr abgeleitete Differentialsignal.Briefly summarized it can be said that the level control loop 16 each message piece with a F "actuator multiplied, which is inversely proportional to the absolute value of the immediately preceding piece is. Then this variably multiplied signal 17 is divided. Then the split signal becomes 19 to the level control circuit 21, which multiplies it by a factor, which is the reciprocal value of the Multiplication factor of the level control loop 16 is. After being delayed by the delay means 24, the signal then reaches the level control loops 16 and 21 to be the multiplication of the immediately following To regulate partial value. In the preferred embodiment described here, the message piece is on which the level control loops act, not the original message wave, but instead the differential signal derived from it.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, aber nicht notwendig zur Durchführung der Erfindung, das Ausgangssignal 19 in einer Verschlüsselungseinrichtung 25, für die eine der in der Technik der Impulskodemodulation bekannten Arten gewählt werden kann, zu ver-It is also according to the invention, but not necessary for carrying out the invention, to convert the output signal 19 in an encryption device 25 for which one of the types known in the art of pulse code modulation can be selected.

schlüsseln und das verschlüsselte Signal 27 an eine Empfangsstation zu übertragen. In der Empfangs station wird das Signal in einer Entschlüsselungs einrichtung 28 entschlüsselt, für die ebenfalls eine der in der Technik bekannten Arten verwandt werden kann. Das entschlüsselte Signal wird dann zu einem Pegelregelkreis 31 und dann zu einem Verzögerungsmittel 32 geführt. Diese Einrichtungen arbeiten genau in der gleichen Weise wie der Pegelregelkreis 21 und das Verzögerungsmittel 24 im Sender. Es ergibt sich ein Signal 33, das nicht mehr veränderlich unterteilt ist, das aber immer noch ein Differentialsignal ist. Es wird deshalb zu einem Integrator 34 geführt, um ein Signal 36 zu erhalten, das ein Abbild des ursprüngliehen Eingangssignals 11 ist. Es ist klar, daß da: Signal 29 im Empfänger das gleiche ist wie das Signal 19 im Sender (dargestellt in Fig. 2 D). Ebenso ist das Signal 33 im Empfänger gleich dem Signal 22 im Sender (Fig. 2 E).
»ο Mit Ausnahme der Pegelregelkreise i6, 21 und 31 sind alle genannten Elemente, die zur Durchführung der Erfindung verwandt werden, alt und in der Technik bekannt, obgleich ihre Zusammenschaltung in der gezeigten Weise neu ist. Die Pegelregelkreise sind offensichtlich nichts anderes als Verstärker mit geregelter Verstärkung, wobei die Verstärkung nicht von dem zu verstärkenden Signal, sondern von einem anderen Signal abhängig ist. Obgleich derartige Verstärker nicht neu sind, ist doch ein Beispiel, das bei der Durchführung der Erfindung zu verwenden ist, in Fig. 3 dargestellt. Offensichtlich soll die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 3 darin bestehen, daß ein Signal 41 (hier mit e_y bezeichnet), welches symbolisch eins der Eingangssignale (z. B. 14 und 19 im Sender der Fig. 1), die an die verschiedenen geregelten Verstärker bzw. Pegelsteuerkreise gelegt werden, darstellt, durch ein anderes Signal 42 (hier mit e₂ bezeichnet) dividiert wird, welches symbolisch eins der Eingangssignale des entsprechenden Pegelregelkreises (den Absolutwert des Signals 26 zum Beispiel) darstellt, die ebenfalls an die verschiedenen geregelten Verstärker gelegt werden.encrypt and transmit the encrypted signal 27 to a receiving station. In the receiving station, the signal is decrypted in a decryption device 28, for which one of the types known in the art can also be used. The decrypted signal is then fed to a level control loop 31 and then to a delay means 32. These devices work exactly in the same way as the level control circuit 21 and the delay means 24 in the transmitter. The result is a signal 33 which is no longer subdivided in a variable manner, but which is still a differential signal. It is therefore fed to an integrator 34 in order to obtain a signal 36 which is an image of the original input signal 11 . It is clear that there: Signal 29 in the receiver is the same as the signal 19 in the transmitter (shown in Fig. 2D). Likewise, the signal 33 in the receiver is the same as the signal 22 in the transmitter (FIG. 2 E).
With the exception of the level control loops i6, 21 and 31, all the elements mentioned, which are used to carry out the invention, are old and known in the art, although their interconnection in the manner shown is new. The level control loops are obviously nothing more than amplifiers with regulated amplification, the amplification not being dependent on the signal to be amplified, but rather on another signal. While such amplifiers are not new, an example to be used in practicing the invention is shown in FIG. Obviously, the operation of the circuit according to FIG. 3 should consist in that a signal 41 (here designated e _y ), which symbolically is one of the input signals (z. B. 14 and 19 in the transmitter of FIG. 1), which are sent to the various Regulated amplifier or level control circuits are placed, is divided by another signal 42 ( denoted here by e ₂ ), which symbolically represents one of the input signals of the corresponding level control circuit (the absolute value of signal 26, for example), which is also sent to the various regulated Amplifiers are placed.

Wenn angenommen wird, daß die Verstärkercharakteristik μ des symbolischen Regelverstärkers 43 im wesentlichen die Phase Null und konstante Amplitude im interessierenden Frequenzbereich hat, dann ist innerhalb dieses Frequenzbandes μ einfach eine reelle Zahl. Es soll ferner angenommen werden, daß der Multiplikationskreis 44 eine Verstärkung in bezug auf das Signal 46 (Ausgangssignal des Verstärkers 43, hier mit e³ bezeichnet) besitzt, die gegeben ist durchIf it is assumed that the amplifier characteristic μ of the symbolic control amplifier 43 has essentially the phase zero and constant amplitude in the frequency range of interest, then within this frequency band μ is simply a real number. It should also be assumed that the multiplication circuit 44 has a gain with respect to the signal 46 (output signal of the amplifier 43, here denoted by e ³ ) which is given by

ß=k(V₀-e_t),ß = k (V ₀ -e _t ),

wobei k eine Konstante des Multiplikationskreises und V₀ eine geeignet gewählte Vorspannung 47 ist. Ein Ringmodulator, wie er in der Elektronik bekannt ist, kann z. B. so ausgeführt werden, daß er in der dargestellten Art arbeitet. Es ist dann leicht, zu zeigen, daß
60 where k is a constant of the multiplication circuit and V _{0 is} a suitably selected bias voltage 47. A ring modulator, as it is known in electronics, can e.g. B. be carried out so that it works in the manner shown. It is then easy to show that
60

Erfindungsgemäß kann die Vorspannung V₀ gleich ■According to the invention, the bias voltage V _{0 can be} equal to ■

μ hμ h

gemacht werden, so daß e₃ einfach gleich , wird.can be made so that e ₃ just becomes equal to.

Dies ist die gewünschte Beziehung der Divisionsschaltung, da e₂ das Signal ist, durch das die Pegel in den Kreisen 16 und 21 (im Sender der Fig. 1) geregelt werden. Die Spannung e₂, die Eingangsspannung für die Verstärkungsregelung, kann so gewählt werden, daß sie den Absolutwert der vorhergehenden Differentialamplitude darstellt, wie es bei der Anordnung nach Fig. 1 verlangt wird einfach indem ein Doppelweggleichrichter 48 vorgesehen wird, an den das Signal 26 angelegt wird und der das Signal 42 (e₂) liefert, das den Absolutwert darstellt.This is the desired relationship of the divider circuit since e _{2 is} the signal by which the levels in circuits 16 and 21 (in the transmitter of FIG. 1) are regulated. The voltage e ₂ , the input voltage for the gain control, can be chosen to represent the absolute value of the previous differential amplitude, as required in the arrangement of FIG. 1, simply by providing a full wave rectifier 48 to which the signal 26 is applied and which supplies the signal 42 (e ₂ ) which represents the absolute value.

Es ist zu bemerken, daß bei dem oben beschriebenen Ausführungsbgispiel die Verstärkung der SchleifeIt should be noted that in the embodiment described above, the gain of the loop

μβ — ι — f^ke₂ μβ - ι - f ^ ke ₂

ist, so daß ein positiver Rückkopplungsfaktor 1 vorhanden ist, wenn e₂ = 0 ist, und daß der Verstärker 43 das Signal 41 (^₁) unendlich verstärkt. Wenn μ}ιε₂ negativ wird, ist μβ positiv und größer als 1. Würde es sich um ein isoliertes System handeln, würde der Kreis unter dieser Bedingung unstabil und würde dazu neigen, wegzulaufen. Wenn jedoch der Kreis ein _go zwischengeschalteter Teil eines gesa.mten Netzwerkes ist, das den Kreis dazu zwingt, sich richtig zu benehmen, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dann kann die oben beschriebene Anordnung für jeden Wert von μ^ε₂ verwandt werden. gjso that there is a positive feedback factor 1 when e ₂ = 0, and that the amplifier 43 amplifies the signal 41 (^ ₁ ) infinitely. If μ} ιε ₂ becomes negative, μβ is positive and greater than 1. If it were an isolated system, the circle would become unstable under this condition and would tend to run away. However, if the circuit comprises a _go intermediary part is a gesa.mten network which forces the circuit to behave correctly, as in the embodiment of the invention, the arrangement described above, for each value of μ ^ ε ₂ are used. gj

Eine andere Anordnung, die für die reziproke Verstärkungsregelung gemäß der Erfindung verwandt werden kann, ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser Kreis ist ähnlich aufgebaut wie der Kreis in Fig. 3, mit Ausnahme davon, daß das Vorspannungssignal 47 (F₀) weggelassen ist, und daß ein Übertragungskreis 49 mitAnother arrangement that can be used for reciprocal gain control in accordance with the invention is shown in FIG. This circuit is constructed similarly to the circuit in FIG. 3, except that the bias signal 47 (F ₀ ) is omitted and a transmission circuit 49 with

einer Übertragungscharakteristik dem Multiplikationskreis 44 (hier mit β_λ bezeichnet) parallel geschaltet ist. Es kann leicht gezeigt werden, daß hier die gewünschte Gesamtbeziehung. vorhanden ist. Dieser Kreis ist in der Praxis etwas einfacher zu verwirklichen als der Kreis in Fig. 3, da es bei dieser Anordnung nicht erforderlich ist, daß die Übertragungscharakteristik μ im Frequenzband phasenfrei und konstant ist. Es ist bereits ausreichend, wenn in dem parallel zum Multiplikationskreis 44 liegenden Übertragungskreis 49 der reziproke Wert von μ angenähert eingehalten wird.a transmission characteristic of the multiplication circuit 44 (denoted here by β _λ ) is connected in parallel. It can easily be shown that this is the overall desired relationship. is available. This circuit is somewhat easier to implement in practice than the circuit in FIG. 3, since with this arrangement it is not necessary for the transmission characteristic μ to be phase-free and constant in the frequency band. It is already sufficient if the reciprocal value of μ is approximately maintained in the transmission circuit 49 lying parallel to the multiplication circuit 44.

Um auf das System mit veränderlicher Unterteilung selbst zurückzukommen, so ist offensichtlich, daß ein Fehler bei der Signalübertragung auf die folgenden Unterteilungsstücke übertragen wird. Dieser Fehler bewirkt eine Änderung der Amplituden des wiedergegebenen Signals, die bis zur nächsten ruhenden Periode fortdauert, d.h. bis der untere Grenzwerte der Pegelregelungsmultiplikationsglieder sowohl im Sender als auch im Empfänger erreicht ist. Der Arbeitsvorgang ist trotz eines Fehlers in der Signalübertragung normal, abgesehen von der zeitweiligen und nicht schwerwiegenden Störung im System.Going back to the system with variable subdivision itself, it is evident that a Error in signal transmission is carried over to the following dividers. This mistake causes a change in the amplitudes of the reproduced signal, which is dormant until the next Period continues, i.e. until the lower limit of the level control multiplier both in the Sender as well as in the receiver is reached. The operation is in spite of an error in the signal transmission normal, except for the intermittent and non-serious disturbance in the system.

Selbstverständlich sind die oben beschriebenen Änderungen nur Beispiele für die Anwendung des Prinzips der Erfindung. Zahlreiche andere Anordnungen können durch den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann vorgeschlagen werden, ohne sich dabei vom Geist und Umfang der Erfindung zu entfernen.Of course, the ones described above are Changes are only examples of the application of the principle of the invention. Numerous other arrangements can be suggested by those skilled in the art without thereby departing from the spirit and scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Communication system with divided into quanta Signals in which the subdivision changes with the degree of change in signal amplitude so that the number of quanta increases with rapidly increasing signal amplitude and at relatively constant successive instantaneous signal amplitudes, thereby decreasing characterized in that a level control loop multiplies each message piece by a factor which essentially inversely proportional to the absolute value of the immediately preceding piece is, and thus variably multiplied pieces, that provides a means of subdividing the said multiplied pieces derived from these variably subdivided pieces, which are called modulated Code pulses are sent.

2. System according to claim i, characterized in that the signal to be sent to a means is applied to the denomination of the signal and the pieces are applied to a means provided by derives them differential pieces that are dependent on the time of the change in the signal, and that the differential signals are applied to the level control loop.

3. System according to any one of the above claims, characterized in that the means in one are arranged in a closed circuit, to whose input the signal is applied and from whose Exit from the variably subdivided pieces to an encrypting transmission means, wherein the level control loop consists of a first level control loop to which the input signal is applied is, and from a second level control loop, to which the variably subdivided pieces reach, so that each variably subdivided piece is multiplied by a factor that of the The absolute value of the previous piece is dependent, and thus the variable multiplied Pieces are derived, wherein a delay means is connected in the circuit to the changeable multiplied pieces of the second level control loop by the time of a division interval to delay, and wherein the delay means delayed pieces at the first and the second Level control loop supplies.

4. System according to any one of the above claims, characterized in that each level control loop is a variable gain amplifier whose gain for each signal piece by the Absolute value of the immediately preceding piece is regulated.

5. System according to claim 3, characterized in that the first level control loop is a variable The amplification circuit is whose amplification for each signal piece is essentially through the reciprocal of the reciprocal of the absolute value of the immediately preceding one Piece is controlled, and that the second level control loop is a variable gain loop, its gain for each signal piece by the absolute value of the immediately preceding one Piece is regulated.

6. System according to any one of the above claims, characterized in that the means are variable subdivided signals transmitted to a receiving station and means in the receiving station restore an image of the signal from the transmitted variably subdivided signals.

1 sheet of drawings

5518 U.