DE1208345B - PCM-System - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/12

Nummer: 1208 345

Aktenzeichen: St 22129 VIII a/21 al

Anmeldetag: 16. Mai 1964

Auslegetag: 5. Januar 1966

Die Erfindung betrifft ein Pulsccde-Modulations-System, das im folgenden nur als PCM-System bezeichnet wird.

In diesem PCM-System werden die abgetasteten Werte einer Signalwelle in einem Binärcode mit beschränkter Disparität übertragen. Es soll zusätzlich noch ein weiteres unabhängiges Binärsignal als zusätzliche Stelle zu dem Code für die Signalwelle übertragen werden. Der Ausdruck »beschränkte Disparität« wird gebraucht, um einen Binärcode zu definieren, bei dem jede Kombination aus 1- und O-Schritten besteht und in dem die Differenz zwischen der Zahl der 1- und O-Schritte in jeder Kombination einen bestimmten, konstanten Wert nicht überschreitet. So wird z. B. ein 8stelliger Code als Code mit beschränkter Disparität bezeichnet, wenn die Zahl der 1-Schritte in jeder Kombination z. B. drei oder vier beträgt, während in einem 9stelligen Code mit Einer-Disparität die Zahl der 1-Schritte vier oder fünf betragen muß. Im Gegensatz dazu wird ein 8ziffriger Code, in dem die Zahl der l-Schritte nur viei- beträgt, als Code mit Null-Disparität bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein PCM-System zu schaffen, bei dem die Dis23arität durch die Kombination mit dem zusätzlichen Binärsignal nicht vergrößert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Code für die Signalwelle in Originalform übertragen wird, wenn das zusätzliche Binärsigiial einen ersten Wert hat, und in Komplementärform, wenn das Binärsignal einen zweiten Wert hat, und daß der Wert der zusätzlichen Binärziffer den Wert des entsprechenden Binärsignals angibt, und weiterhin, ob die restlichen Codeziffern in Original- oder Komplementärform sind.

Die Erfindung wird nun an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Darin zeigt

E i g. 1 Zeitdiagramme von verschiedenen Codes,

E i g. 2
Senders für ein PCM-System und

E i g. 3 ein Blockdiagramm eines Teiles eines Empfängers für ein PCM-System.

Für das zu beschreibende System wird angenommen, daß die zu übertragende Information abgetastete Werte einer Sprachwelle enthält, die quantisiert und in einem 8ziffrigen Code mit beschränkter Disparität codiert sind. Dabei hat jede Codekombination drei oder vier 1-Schritte. Es wird weiter ein unabhängiges Binärsignal übertragen, das z. B. den Zustand einer Teilnehmerleitung darstellt, d. h., ob eine Verbindung aufrechterhalten wird oder nicht. Dieses unabhängige Binärsignal wird als zusätzliche Ziffer zu dem 8ziffrigen PCM-System

ein Blockdiagramm eines Teiles eines Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:
Kenneth William Cattermole,
Harlow, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 24. Mai 1963 (20 847)

Code des Sprachsignals übertragen, man erhält so eine vollständige Codekombination von neun Stellen, die über den PCM-Kanal übertragen wird.

Aus dem Diagramm der F i g. 1 läßt sich erkennen, daß die Zeit für eine vollständige 9zifFrige Codekombination in neun Perioden t_x bis t₉ aufgeteilt ist und den neun Stellen entspricht. Das unabhängige Binärsignal S (F i g. 1 a), das den Zustand der Teilnehmerleitung darstellt, ist entweder ein positives oder ein negatives Signal. Es sei angenommen, daß ein positives Signal S anzeigt, daß eine Verbindung noch aufrechterhalten wird, auf jeden Fall über die Periode I₁ hinaus.

Der abgetastete Sprachwert, der quantisiert und codiert wurde, kann entweder eine Codekombination von drei 1-Schritten und fünf O-Schritten, wie z. B. die Wellenform V₃ in F i g. 1 b, oder eine Codekombination von vier 1-Schritten und vier O-Schritten sein, wie z.B. die Wellenform F₄ in Fig. lc. In beiden Fällen werden die acht Stellen, die die Codekombination darstellen, in den Perioden t₂ bis t₉ übertragen.

Während der Periode I₁ ist eine zusätzliche Stelle zu der Codekombination hinzugefügt worden, die das Binärsignal 5¹ darstellt. Wenn diese Ziffer ein 1-Signal ist, um anzuzeigen, daß S positiv ist, dann ist die resultierende Codekombination 101010110, wenn mit dem Signal V₁ addiert ist. Hat die zusätzliche Stelle jedoch das Signal Null, um anzuzeigen, daß S negativ ist, dann ergibt sich als resultierende Codekombination 001010010, wenn mit dem Signal F₃ addiert ist. Man kann daraus erkennen, daß der resultierende 9stellige Code drei bis fünf 1-Schritte haben kann. Der Code hat deshalb eine mögliche Disparität von zwei.

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In der Praxis ist es jedoch wünschenswert, einen entgegengesetzter Polarität hat. Das Ausgangssignal S

Code zu haben, der eine Disparität hat, die so niedrig hat denselben Signalwert wie das Eingangssignal S

wie möglich ist, da ein Code mit großer Disparität ein und das Ausgangssignal 5 den zum Eingangssignal S

unsymmetrisches Signal darstellt, d. h. daß das Ver- entgegengesetzten Signalwert. Die Sprachwelle wird

hältnis von 1-Schritten zu O-Schritten über eine Zeit- 5 in einem Coder 2 abgetastet, quantisiert und in einen

periode so unsymmetrisch ist, daß das Signal zu dieser 8stelligen Code mit der Disparität 1 codiert. In der

Zeit übermäßig anfällig für Interferenzen ist und damit Praxis ist dieser Coder so aufgebaut, daß er einen

für Fehler. Ein symmetrisches oder nahezu symme- 9ziffrigen Code abgibt, von dem die erste Stelle in der

trisches Signal kann leichter übertragen und empfangen Periode (Z₁) ständig das Signal 1 ist, und die übrigen

werden, und das Risiko von Fehlern im Signal ist io acht Stellen in den Perioden t₂ bis t₉ den 8ziffrigen

reduziert. Code darstellen, der die Disparität 1 hat.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Disparität Das 9stellige Ausgangssignal V vom Coder 2 wird des Codes auch dann, wenn eine neunte Stelle hinzu- an den Eingang eines Differentialverstärkers 3 angefügt wird, auf einen Wert beschränkt bleiben, der gelegt, der wiederum zwei Ausgangssignale von nicht größer ist als der des ursprünglich 8ziffrigen 15 gleicher Amplitude, aber von entgegengesetztem Codes. Man erreicht dies durch Übertragen des Signalwert abgibt. Das Ausgangssignal V hat den 8ziffrigen Codes entweder in Original- oder Korn- gleichen Signalwert wie das Eingangssignal F und plementärform, abhängig vom Wert der hinzugefügten das Ausgangssignal ψ den entgegengesetzten Signalneunten Ziffer. wert wie das Eingangssignal V. Daraus ergibt sich,

Wie in F i g. 1 dargestellt, kann das binäre Signal 20 das ψ in Wirklichkeit das Komplement des vom zwei Werte haben, entweder den Wert S, der positiv Coder 2 erzeugten Code's F ist. Entsprechend dem ist, oder den Wert S, der negativ ist. Auch die Codes V₃ Signalwert des binären S wird dann entweder das und F₄ können eine von den zwei Formen haben, Ausgangssignal F oder das Ausgangssignal ψ übernämlich F₃ lind F₄, die den originalen Code darstellt, tragen.

oder Y₃ und V₁, die den komplementären (invertierten) 25 Um dieses zu erreichen, werden die Ausgangs-Code darstellt. signale S und 5 an die Torschaltungen 4 und 5

Der komplementäre Code V₁ oder T^ kann einfach angelegt, die nur öffnen, wenn ein positives Signal

durch die Verwendung eines Differentialverstärkers entweder bei S oder 5 erscheint und wenn gleichzeitig

erhalten werden, wie es noch weiter unten beschrieben ein Zeitimpuls während der Periode I₁ anliegt. In den

wird. Der_Zustand S wird durch das Zeichenl und der 30 als Kreis dargestellten Torschaltungen gibt die Zahl 2

Zustand 5 durch das Zeichen 0 dargestellt, wie es an, daß zwei Signale anliegen müssen, um die Tor-

oben beschrieben war. schaltung zu öffnen. Die abgegebenen Signale steuern

Es werden jetzt die möglichen Kombinationen von dann die Flip-Flop-Schaltung 6. Das Ausgangssignal S mit V₃ und F₄ betrachtet. Es sind die folgenden der Flip-Flop-Schaltung 6 steuert eine der Tor-Kombinationen möglich: 35 schaltungen 7 und 8 und wählt dabei den entsprechen-

a) Wenn das Signal S einen Wert 1 hat, werden die Jen 9stelligen Code F oder V, der über die ODER-übrigen acht Ziffern von F₃ und F₄ in der Ori- Schaltung 9 als Signal W übertragen wird,
ginallage übertragen, und der 9stellige Code wird ^{Wenn das} unabhängige Bmärsignal 5 einen posi-

vr^ immmin j tiven Wert hat, dann veranlaßt das positive Ausgangs-

³ ! 40 signal S des Verstärkers 1 den Flip-Flop 6, den

mit F₄ 101010110. Zustand 0 und 1 einzunehmen, wie er in der Zeich-

b) Wenn das Signal S anliegt, das durch eine 0 nung dargestellt ist. Dadurch wird weiterhin verangekennzeichnet ist, werden die restlichen acht laßt, daß das Ausgangssignal F vom Verstärker 3 Ziffern von F₃ und F₄ in der Komplementärform über die Torschaltung 7 als Signal W ausgesendet übertragen, und der 9stellige Code wird dann 45 wird.

mit V 010101101 und Wenn jedoch das unabhängige Binärsignal S einen

m> τ? mmrnnm negativen Wert hat, dann ist 5 das positive Ausgangs-

^{1 K}* ^ulUiUiUU1- signal vom Verstärker 1, und die Flip-Flop-Schal-

Man erkennt, daß von den 9stelligen übertragenen tung 6 stellt sich in den Zustand 10 ein, der dem

Codes diejenigen vier 1-Schritte haben, die die 50 Dargestellten entgegengesetzt ist. Es wird so das

Signale V₃ und ^rV_i enthalten, während die Signale, die Ausgangssignal ψ vom Verstärker ausgewählt und

das Signal ~V₃ und F₄ enthalten, fünf 1-Schritte haben. als Signal W übertragen.

Der resultierende 9ziffrige Code hat also immer noch Man kann aus obigem entnehmen, daß, wenn die

eine Disparität 1. Weiterhin ist es am Empfänger nur erste Ziffer in der Periode I₁ den Komplementärwert

notwendig, den Zustand — 1 oder 0 — der zusätzlichen 55 einnimmt, d. h.₃ wenn entsprechend dem Wert des

neunten Stelle festzustellen, die als erste in der binären Signals von 1 nach 0 invertiert wird, dann

Periode I₁ übertragen wird, um die restlichen acht Ziffern ebenfalls in den Komple-

1. den Wert von S festzustellen und mentärzustand gebracht, d. h. invertiert werden. Dies ~ _f ^ ^ „ , j. _v, ,on · geschieht in Übereinstimmung mit den Vorgangen,

2. festzustellen ob die restlichen acht Stellen m _{6o die} an Hand der F i g. 1 erläutert wurden,
normaler oder komplementärer Form über- _{Bei dem in Fig}. 3 _dargestellten Empfänger wird tragen wurden. _{das empfan}g_{ene signa}i ψ _an den Differentialver-

Ein Sender für ein PCM-System, das einen solchen stärker 10 angelegt, der die Ausgangssignale W und 9ziffrigen Code verwendet, wie er oben beschrieben W abgibt. Diese werden an die Torschaltungen 11

wurde, ist in der F i g. 2 dargestellt. 65 und 12 angelegt, die während der Periode I₁ geöffnet

Das unabhängige binäre Signal S¹ bildet das Ein- werden, und steuern dann die Flip-Flop-Schaltung 13 gangssignal für einen Differentialverstärker 1, der entsprechend. Die Flip-Flop-Schaltung 13 zeigt den zwei Ausgangssignale von gleicher Amplitude, aber Signalzustand S an und steuert ebenfalls die Tor-

schaltungen 14 und 15, die das entsprechende Signal W oder W auswählen. Die Signale W oder W laufen über die ODER-Schaltung 16 als richtiger Code V zu einem Decoder.

Wenn in dem empfangenen Signal W die erste Stelle den Wert 1 hat, öffnet die Torschaltung 11 während der Periode I₁ und steuert die Flip-Flop-Schaltung, wie es dargestellt ist. Deshalb gibt das Ausgangssignal vom Flip-Flop an, daß das Binärsignal positiv ist und daß das Signal W dem Ursprung- to liehen Code V entspricht.

Wenn die erste empfangene Ziffer jedoch den Wert 0 hat, dann wird die Flip-Flop-Schaltung gekippt, und das Ausgangssignal dieser Schaltung zeigt dann aji, daß das binäre Signal negativ ist und daß das Signal W zum Decoder übertragen werden soll, da der originale Code in komplementärer Form übertragen wurde und deshalb wieder in die ursprüngliche Form invertiert werden muß.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. PCM-System, in dem die abgetasteten Werte einer Signalwelle in einem binären Code mit beschränkter Disparität übertragen werden und in dem zusätzlich ein weiteres, unabhängiges binäres Signal als zusätzliche Stelle zu dem Code für die Signalwelle übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Code für die Signalwelle in Originalform übertragen wird, wenn das zusätzliche Binärsignal einen ersten Wert hat, und in Komplementärform, wenn das Binärsignal einen zweiten Wert hat, und daß der Wert der zusätzlichen Binärziffer den Wert des entsprechenden Binärsignals angibt und weiterhin, ob die restlichen Codeziffern in Original- oder Komplementärform sind.

2. PCM-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Signal an der ersten Stelle übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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