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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung zusätzlicher
Informationen, insbesondere von Dienstgesprächen oder Fernwirksignalen in einem
mit Pulsmodulation, insbesondere Pulscodemodulation arbeitenden Nachrichtenübertragungssystem,
bei dem das Frequenzspektrum der Pulsmodulation wenigstens teilweise in dem Frequenzbereich
der Dienstgespräche oder sonstigen zusätzlich zu übertragenden Signale liegt. Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf eine vorteilhafte Schaltung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei Nachrichtenübertragungssystemen, beispielsweise solchen, die der
Übertragung einer größeren Anzahl von Telefoniekanälen dienen, ist es in der Praxis
erforderlich, außer den Telefoniekanälen wenigstens einen sogenannten Dienstgesprächskanal
oder wenigstens einen zusätzlichen Kanal für die Übertragung von Fernwirksignalen
od. dgl. vorzusehen. Derartige Nachrichtenübertragungssysteme bedürfen nämlich der
ständigen Überwachung und Wartung, und dies kann mit vernünftigem Aufwand nur dann
realisiert werden, wenn für die im Zusammenhang mit der Überwachung und Wartung
erforderliche Informationsübermittlung in dem System selbst eine entsprechende Kanalkapazität
zur Verfügung steht. Bei herkömmlichen Pulsmodulationssystemen ist dies durch eine
zusätzliche Amplituden-oder Frequenzmodulation des hochfrequenten Trägers, dem die
Pulsmodulation aufgeprägt ist, relativ einfach möglich, weil sich das Frequenzspektrum
der Amplitudenmodulation, die die zusätzlichen Informationen enthält, und das Frequenzspektrum
der Pulsmodulation praktisch nicht überschneiden. Bei gewissen Arten von Impulsmodulation,
vor allem der Pulscodemodulation, ist indes das Frequenzspektrum über einen Bereich
verteilt, der sich von tiefsten Frequenzen, die nur wenig von der Frequenz »Null«
verschieden sind, bis zu sehr hohen Frequenzen erstreckt. Dieses Frequenzspektrum
würde daher bei Übertragung der zusätzlichen Information mittels Amplitudenmodulation
oder Frequenzmodulation das Frequenzspektrum der zusätzlichen Information überdecken
und damit eine Auswertung in der bisher üblichen Weise unmöglich werden. In der
Praxis wird daher bei derartigen Pulsmodulationssystemen die zusätzliche Information
bisher in der Weise übertragen, daß in dem Pulsrahmen des Pulsmodulationssignals
ein Pulsmodulationskanal ausschließlich für die Übertragung der zusätzlichen Information
freigehalten und benutzt wird. Dieser Kanal ist damit für den eigentlichen Bestimmungszweck
des überiragungssystems verloren. Außerdem ist es bei dieser Art der Übertragung
von zusätzlichen Informationen schwierig, die Nachricht in das System einzuschleusen,
weil für jede Ein- und Ausschleusung auf die Kanalebene demoduliert werden müßte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Nachrichtenübertragungssystem
mit Pulsmodulation einen Weg aufzuzeigen, der es ermöglicht, auch in dem Fall die
zusätzlichen Informationen zu übertragen, in dem sich das Frequenzspektrum der zusätzlichen
Informationen teilweise mit dem Frequenzspektrum des Pulsmodulationssignals überschneidet.
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Bei einem Verfahren zur Übertragung zusätzlicher Informationen, insbesondere
von Dienstgesprächen oder Fernwirksignalen in einem mit Pulsmodulation, insbesondere
Pulscodemodulation arbeitenden Nachrichtenübertragungssystem, bei dem das Frequenzspektrum
der Pulsmodulation wenigstens teilweise in dem Frequenzbereich der Dienstgespräche
oder sonstigen zusätzlich zu übertragenden Signale liegt, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
entweder dadurch gelöst, daß sendeseitig dem Pulsmodulationssignal die zusätzliche
Information additiv überlagert wird und daß empfangsseitig von dem mit der zusätzlichen
Information überlagerten Impulssignal ein durch Begrenzung und/oder Regeneration
auf konstante, im Wert entsprechende Amplitude gebrachtes Pulssignal subtrahiert
und das Differenzsignal als die zusätzliche Information weiter verarbeitet wird,
oder dadurch gelöst, daß sendeseitig dem Pulsmodulationssignal die zusätzliche Information
als Amplitudenmodulation aufgeprägt wird, daß die empfangenen, mit den zusätzlichen
Informationen amplitudenmodulierte Impulsfolge zunächst von Gleichspannungsanteilen
befreit wird, daß dann dieses gleichspannungsfreie Signal in der Weise umgeformt
wird, daß sämtliche Halbwellen gegenüber einem Grundpotential die gleiche Polarität
aufweisen, insbesondere durch Polaritätsumkehr aller negativen Halbwellen, und dieses
polaritätseinheitliche Signal als die zusätzliche Information weiterverarbeitet
wird.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Regenerationseinrichtung zur Verbesserung
der Auswertung das der zusätzlichen Information entsprechende Signal entweder gegenphasig
zugeführt oder die Auswerteschwellen gleichphasig mitgeführt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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In der F i g. 1 ist ein Sender schematisch dargestellt, dessen Modulator
M außer dem Pulscodemodulationssignal PCM, das eine Vielzahl, z. B. 24 Pulscodemodulationskanäle
umfaßt, noch eine Dienstgesprächsinformation DG über eine Dienstkanalleitung
DL zugeführt wird. Es handelt sich bei diesem Modulator um einen Amplitudenmodulator,
der die von einem Trägergenerator G stammenden Zwischenfrequenzschwingungen, die
sich in einer Frequenzlage von etwa 100 MHz befinden, in der Amplitude moduliert.
Das amplitudenmodulierte Zwischenfrequenzsignal ZF wird dann in üblicher Weise mittels
einer weiteren Frequenzumsetzungsstufe U in die für die Übertragung erforderliche
Radiofrequenzlage RF gebracht.
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Empfangsseitig wird das empfangene Radiofrequenzsignal in ein Zwischenfrequenzsignal
rückumgesetzt und das so gewonnene Zwischenfrequenzsignal ZF in üblicher Weise mittels
eines Amplitudendemodulators AD demoduliert. Im Eingang des Amplitudendemodulators
AD steht eine Zwischenfrequenzspannung, die beispielsweise den in der F i
g. 2 gezeigten Hüllkurvenverlauf H hat. Hierbei ist angenommen, daß das Dienstgespräch
bzw. die zusätzliche Information dem PCM-Signal additiv überlagert ist. Durch Gleichrichtung
dieser Zwischenfrequenzspannung wird eine Spannung erhalten, die z. B. den in der
F i g. 3 gezeigten Verlauf hat. Die Ausgangsspannung des Amplitudendemodulators
AD enthält somit die durch die Pulscodemodulation übertragene Information
und die zusätzlich übertragene Information, deren Frequenzspektren sich bei entsprechenden
Impulsfolgen zwangläufig überdecken. Die Zusatzmodulation mit den weiteren Informationen
und Pulsmodulation stören sich damit gegenseitig in der Auswertung und können auch
durch Filtereinrichtungen
nicht mehr voneinander getrennt werden.
Vom Amplitudendemodulator AD wird ein Anteil der Ausgangsspannung entnommen
und einem Amplitudenbegrenzer B zugeführt. Durch die Amplitudenbegrenzung wird eine
Pulsmodulationsspannung erhalten, die praktisch frei von der Modulation mit der
zusätzlichen Information ist, die aber weitgehend der Pulsmodulationsspannung in
dem gemischten Ausgangssignal entspricht. Die gemischte Ausgangsspannung AS des
Amplitudendemodulators AD und des Begrenzers B werden in einer Subtraktionsstufe
Difj gegenphasig zusammengeführt unter entsprechender Angleichung der mittleren
Pulsamplituden, so daß am Ausgang der Subtraktionsstufe Diff weitgehend störungsfrei
wieder die zusätzliche Information als Niederfrequenzspannung DG zur Verfügung steht.
Die Pulsmodulationsspannung kann für die weitere Verwertung mit Vorteil hinter dem
Amplitudenbegrenzer abgenommen werden, dem gegebenenfalls eine Impulsregenerierungsschaltung
in an sich bekannter Weise zugeordnet wird, die auch an die Stelle des Amplitudenbegrenzers
B treten kann.
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An Stelle dieser Gegenschaltung eines durch Amplitudenbegrenzung gewonnenen
reinen Pulsamplitudenmodulationssignals ist auch eine Halbwellenumkehr in Weiterbildung
der Erfindung anwendbar. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die zusätzlichen
Informationen dem PCM-Signal nicht, wie in F i g. 2 und 3 angedeutet, additiv, sondern
multiplikativ, d. h. als Amplitudenmodulation im üblichen Sinne aufgeprägt werden.
Das Zwischenfrequenzsignal hat damit den in F i g. 5 angedeuteten Hüllkurvenverlauf.
In diesem Fall wird, wie in F i g. 4 gezeigt, am Ausgang des Amplitudendemodulators
AD über einen Kondensator C die pulsierende Wechselspannung gleichspannungsfrei
entnommen. Diese gleichspannungsfreie Wechselspannung wird dann einer üblichen Zweiweg-Gleichrichterschaltung
ZW zugeführt, die bekanntlich die Eigenschaft hat, daß sie, bezogen auf einen Mittelwert
der Wechselspannung W, beispielsweise negative Halbwellen in der Polarität umgekehrt
und sozusagen eine Art Frequenzverdoppelung vornimmt. Im Ausgang des Zweiweg-Gleichrichters
ZW steht damit eine Ausgangsspannung, wie sie in der F i g. 6 angedeutet ist. Für
diese Ausgangsspannung W ist es ausreichend, wenn ihr störende höhere Frequenzanteile,
die durch Lücken zwischen den einzelnen Halbwellen des Pulsmodulationssignals vorhanden
sein können, mittels eines Tiefpaßfilters entzogen werden. Das eigentliche Pulsmodulationssignal
kann im vorstehenden Fall, wie bereits erwähnt, einem Impulsregenerator oder Amplitudenbegrenzer
vorher entnommen werden.
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Bei den bisher geschilderten Ausführungsbeispielen erfolgt die übertragung
mittels Amplitudenmodulation eines Radiofrequenzträgers RF. An die Stelle des Radiofrequenzträgers
kann auch ein übliches Leitungssystem treten, d. h., die Impulsfolge, der die zusätzliche
Information mittels Amplitudenmodulation additiv oder multiplikativ hinzugefügt
ist, kann unmittelbar mittels eines Leitungssystems übertragen und am Bestimmungsort
entsprechend ausgewertet werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird noch an Hand des
in der F i g. 7 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Im Sender wird dem als
pulsierende Gleichspannung angelieferten Pulscodemodulationssignal PCM die zusätzliche
Information DG in der Amplitude additiv oder auch multiplikativ überlagert. Dieses
Basisbandsignal BB wird dann einem Frequenzmodulator Mod zugeführt und mittels Frequenzmodulation
entweder unmittelbar oder über einen Radiofrequenzträger zum Empfangsort übertragen.
Erfolgt die übertragung über einen Radiofrequenzträger, so wird das radiofrequente
Signal zunächst, wie üblich, bis in die Zwischenfrequenzebene abbereitet und dann
so, wie in der F i g. 7 gezeigt, dem Diskriminator D des Empfängers zugeführt. Im
Ausgang des Diskriminators D steht damit die pulsierende Gleichspannung zur Verfügung,
der die zusätzliche Information in der Amplitude überlagert ist. Dieses Signal entspricht
dem Basisbandsignal BB für die gesamten zu übertragenden Informationen.
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Die vom Empfangsdiskriminator D ankommenden Signale werden verstärkt
und gelangen über eine Weiche F sowohl zum PCM-Regenerator Reg als auch zu einem
Tiefpaß TP 1, der beim Beispiel eine Grenzfrequenz von etwa 10 kHz hat. In
dem Tiefpaß TP1 wird das PCM-Spektrum auf einen Wert frequenzmäßig begrenzt, der
weit unter der oberen Grenzfrequenz der Frequenzbandbegrenzung im übertragungssystem
liegt. Der gleiche Vorgang geschieht mit dem Spektrum, das dem PCM-Regenerator Reg
zu Vergleichszwecken über den Tiefpaß TP2 entnommen wird, der gleichartig zu TP
1 ist, so daß die Bandbegrenzung der Modulationsspektren an beiden Zweigen
gleichförmig erfolgt. Im übertragungszweig I ist noch ein Laufzeitglied L vorgesehen,
um eventuell geringfügige Laufzeitunterschiede, die im PCM-Regenerator Reg bei Verwendung
von an sich bekannten »Timinig«-Kreisen auftreten können, auszugleichen. Damit ist
es möglich, dem Kompensator K sämtliche störende Frequenzen des PCM-Signalspektrums
aus I und des Vergleichsspektrums aus 1I phasen- und amplitudenrichtig zuzuführen
und durch Phasenumkehr in dem Kompensator K eine weitgehende Auslöschung der von
dem PCM-Signal herrührenden Störgeräusche im Dienstkanal DG zu
erzielen, der
sich an den Ausgang K anschließt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, der Auswerteeinrichtung im PCM-Regenerator
Reg die im Kompensator K gewonnenen niederfrequenten DG-Signale gegen- oder gleichphasig
zu den ankommenden DG-Signalen zur Erleichterung der PCM-Regeneration zuzuführen;
gegenphasig dann, wenn das DG-Signal vor der PCM-Signalauswertung unterdrückt, und
gleichphasig dann, wenn die Auswerteschwelle des PCM-Regenerators mit den DG-Signalen
mitgeführt werden sollen. In der F i g. 7 ist dies durch die Kompensationsleitung
KL angedeutet.
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In der F i g. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
gezeigt. Die Darstellung dieses Beispiels beschränkt sich auf den Teil der Gesamtschaltung,
der sich, bezogen auf F i g. 7, an den Ausgang des Diskriminators D anschließt.
Dort stehe ein Signal in Form einer pulsierenden Gleichspannung, das einen Verlauf,
wie in der F i g. 3 angedeutet ist, habe. Dieses Signal wird in einem Verstärker
V in der Amplitude angehoben. Dieser Verstärker habe zwei Ausgänge, von denen der
eine zu einer Regenerierungsschaltung Reg für das PCM-Signal führt. Dem Regenerator
Reg wird das PCM-Signal in an sich bekannter Weise entnommen und steht am Anschluß
PCM für die weitere Verarbeitung zur Verfügung. Dem Ausgang des Regenerators Reg
wird dieses PCM-Signal noch für die Kompensation in einem
Kompensator
K entnommen, der dem Kompensator K in F i g. 7 entspricht. Das im Geräusch zu kompensierende,
sowohl die PCM-Signale als auch die zusätzlichen Informationen enthaltende Signal
wird dem zweiten Ausgang des Verstärkers V entnommen. Beim Ausführungsbeispiel ist
weiterhin angenommen, daß aus Gründen der Verbesserung des Geräuschabstandes im
Gesamtsystem eine Frequenzbandbeschneidung mit Tiefpaßcharakter vorgesehen ist.
Da diese Frequenzbandbeschneidung im Signalübertragungsweg bis zum Diskriminator
des Empfängers größeren Streuungen unterworfen sein kann, jedoch die Geräuschkompensation
im Kompensator K eine gleichförmige Bandbegrenzung sowohl bei dem ankommenden als
auch bei dem vom PCM-Regenerator abgeleiteten Kompensationssignal verlangt, muß
eine weitere Bandbegrenzung mit einer wesentlich tieferen Grenzfrequenz wie im Signalübertragungsweg
vorgesehen werden. Diese weitere Frequenzbandbeschneidung geschieht mittels eines
Tiefpasses TP mit einer Grenzfrequenz von z. B. 15 kHz in dem die zusätzlichen Informationen
noch enthaltenden übertragungsweg. Das Signal des PCM-Regenerators enthält noch
Frequenzanteile, die sich bis weit oberhalb der durch TP festgelegten Frequenzgrenze
von beispielsweise 15 kHz erstrecken, und deshalb wird auch in der Zuleitung vom
Regenerator Reg zum Kompensator K ein gleichartiger Tiefpaß TP' eingeschaltet, also
ein Tiefpaß, der beim Beispiel ebenfalls eine Grenzfrequenz von 15 kHz hat. An den
Punkten A und B stehen damit zwei frequenzmäßig nach höheren Frequenzen hin gleich
begrenzte Signale an, von denen das in B nur das Polscodemodulationssignal und das
in A hierzu zusätzlich noch die Signale der weiteren Informationen enthält. Im Ausgang
C des Kompensators tritt daher bei Amplitudengleichheit der PCM-Signalteile in
A und B praktisch nur mehr das Signal der zusätzlichen Informationen
auf. Diese zusätzlichen Informationen werden über einen Tiefpaß TP" von beispielsweise
3,4 kHz Grenzfrequenz über die Dienstgesprächsleitung DL als DienstgegesprächDG
zur weiteren Verarbeitung abgenommen.
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Die Amplitudengleichheit der PCM-Signale in A und B ist indes in der
Praxis wegen der möglichen Schwankungen des Eingangssignals des Empfängers nur selten
für die gesamte Betriebszeit gegeben. Aus diesem Grunde ist beim Ausführungsbeispiel
eine Amplitudenregelung für das nach A geführte Signal vorgesehen.
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Eine wesentliche Schwierigkeit bei einer solchen Amplitudenregelung
über einen Regelverstärker RV besteht darin, daß die Dienstgesprächsanteile bzw.
die Signale der zusätzlichen Information nicht in dem Signal in B enthalten sind
und damit ein exakter Amplitudenvergleichzwischen dem Signal in A und B unmöglich
ist. Aus diesem Grunde werden beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 8 die den
zusätzlichen Informationen entsprechenden tieferen Frequenzanteile bis zu einer
Grenzfrequenz von etwa 4 kHz mittels je eines Hochpaßfilters H und H' unterdrückt.
Dem Amplitudenvergleicher AV werden damit zwei Signale zugeführt, die praktisch
das gleiche Frequenzspektrum aufweisen, das sich über einen Frequenzbereich von
4 bis 15 kHz erstreckt. Aus dem Amplitudenvergleicher AV wird eine Regelspannung
entnommen, die ihre Polarität bzw. Amplitude so verändert, daß mittels des Regelverstärkers
R V die Signalamplitude im Ausgang von H bzw. in A möglichst exakt
der Signalamplitude im Ausgang von H' bzw. in B entspricht.
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Aus dem Ausgang C werden für den ImpulsregeneratorReg noch in an sich
bekannter Weise die Signale der zusätzlichen Informationen entnommen, um, wie oben
beschrieben, die PCM-Regeneration zu erleichtern. Diese Zuführungszuleitung ist
mit KL analog zur F i g. 7 gezeichnet.
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Um eventuelle Laufzeitunterschiede in dem übertragungsweg V-Reg-TP'-B-K
bzw. V-RV-TP-A-K auszugleichen, ist noch ein Laufzeitausgleichsglied L vorgesehen.