DE1291370B - Codierverfahren fuer Pulscodemodulation - Google Patents

Description

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Ein noch nicht endgültig gelöstes Problem in digi- triebene Oszillatoren verwendet werden. Die Oszillatalen Nachrichten-Systemen ist die Herstellung eines toren werden jeweils durch den die Rückflanke des genauen Analog-Digital-Umsetzers (Coder). Bei be- PWM-Impulses bzw. eines entsprechenden PPM-Imkannten Anordnungen wird die Eingangsinformation pulses angestoßen, und es wird dann der Schwinin Form einer bandbegrenzten amplitudenmodulier- 5 gungszustand der Oszillatoren zu einer vorgegebenen ten Welle einem Treppenwandler zugeführt, der eine Zeit festgestellt. Nach jeder Codierung braucht man Amplitudenquantisierung durchführt. Das Ausgangs- eine Erholungszeit für die Oszillatoren, signal von dieser Quantisierungsstufe wird dann mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

einer Frequenz, die zweimal der Informationsband- Codierverfahren für Pulscodemodulation, bei dem breite entspricht, abgetastet. Danach wird die quanti- io die getasteten pulsamplitudenmodulierten Signale sierte impulsamplitudenmodulierte Welle (PAM) in , (PAM) zunächst in impulsdauermodulierte Signale einem entsprechenden Coder in einen gewünschten ' und letztere durch einen iterativen Vergleich der pulscodemodulierten (PCM) Code umgewandelt, der Dauer des Signals mit der gegebenen Dauer des nach der Serienformung über die Übertragungs- Signals mit der gegebenen Dauer einer Reihe von leitung übertragen wird. . 15 Bezugsintervallen, die zur maximalen Modulations-

Die in Serienform vorliegende PCM-Information dauer und untereinander ganzzahlige Verhältnisse enthält die ursprüngliche Information, jedoch nur bis bilden, in pulscodemodulierte Signale umgewandelt zu einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, die durch werden, zu schaffen, das die Nachteile der zuletzt die Fehler gegeben ist, die in der Quantisierungsein- genannten Anordnung vermeidet und eine ausreirichtung hervorgerufen werden. Diese falsche Wellen- 30 chende Zeit für die Codierung gewährleistet. Dies form wird spezifiziert durch das Quantisierungs- wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das geräusch, das zu einem großen Teil durch eine Filte- Pulsraster und die Bezugsintervalle durch gegenrung unterdrückt werden kann. Ein Teil dieses Ge- seitig in starrer Phasenbeziehung zueinander stehende, räusches fällt jedoch in die Bandbreite der Original- ständig schwingende Oszillatoren erzeugt werden, information und kann nicht unterdrückt werden. 25 deren Synchronisation durch die Vorderkante des

Die Größe des Quantisierungsgeräusches ist abhän- pulsdauermodulierten Signals erfolgt, gig von der Zahl der Quantisierungsschritte, die ge- Die Erfindung wird nun an Hand des in den Zeichwählt sind. Das Quantisierungsgeräusch in Dezibel nungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher wird in etwa durch die Beziehung . erläutert. Es zeigt

SINq = 20 log η + 3 dB ³° Fig-l ^em schematisches Blockdiagramm eines

digitalen Nachrichtensystems, das mit einem Codierausgedrückt, wobei η die Zahl der Quantisierungs- verfahren gemäß der Erfindung arbeitet, schritte von Spitze zu Spitze des Signals ist. Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Form eines Co-

Für eine Breitband-Arbeitsweise, wie z. B. bei ders in diesem System,

Mehrkanal-Telefonie, muß dieses Geräusch ein einem 35 F i g. 3 Wellenformen an bestimmten Punkten der Pegel gehalten werden, der besser ist als +5OdB, Fig.2,

unter der Annahme einer Mmimalzahl von Quanti- F i g. 4 ein Blockdiagramm einer anderen Form

sierungsschritten in der Größenordnung von 500. des Coders nach diesem System, Eine Amplitudenquantisierung mit mehr als F i g. 5 Wellenformen an bestimmten Punkten der

100 Schritten wird sowohl aus wirtschaftlichen als 40 F i g. 4,
auch aus technischen Gründen schwierig. Fig. 6 ein Blockdiagramm einer anderen Form

Zur Codierung analoger Signale ist noch ein weite- des Coders,

rer Weg bekannt. Das PAM-Signal wird in ein puls- F i g. 7 Wellenformen an bestimmten Punkten der

längenmoduliertes (PWM) Signal umgewandelt und Fig. 6,

der Wert dieses PWM-Signals dann durch einen Ab- 45 F i g. 8 ein Blockdiagramm einer weiteren Form zählvorgang ermittelt und damit in der Zeit quanti- eines Coders und

siert. Dieser abgezählte Wert wird danach in den Fig. 9 Wellenformen an bestimmten Punkten in

entsprechenden Code umgewandelt bzw. kann direkt Fig. 8.

von einem als binäre Zählkette ausgebildeten Zähler Ein Signal, das durch eine amplitudenmodulierte

abgenommen werden. 50 Welle dargestellt ist, wird mit der Periode T abge-

Für diese Zählcodierung braucht man sehr schnelle tastet und in bekannter Weise in der Anordnung Pl Zähler, die in der Praxis sehr schwer zu realisieren umgesetzt in ein PAM-Signal. Es wird dann in besind, kannter Weise in P 2 in ein pulslängenmoduliertes

Aus der deutschen Patentschrift 824 067 ist ein (PWM) oder ein pulsphasenmoduliertes (PPM) Si-Codierverfahren bekannt, bei dem die pulslängen- 55 gnal und dann bei P 3 in ein PCM-Signal umgemodulierten Signale (PWM) eine Reihenschaltung wandelt.

von Verzögerungsleitungen geführt wird, von denen P 3 kann verschiedene Formen haben, wie es nach-

jede eine kürzere Verzögerung als die vorhergehende her noch beschrieben wird. Das PCM-Signal läuft hat. Die Genauigkeit dieses Verfahrens hängt dabei über die notwendige Zahl von bekannten Regenevon der Genauigkeit der Verzögerungsleitungen ab, 60 ratiwerstärkern, wie z. B. Rl und R2, zu einem Dedie durch Temperaturschwankungen usw. Änderun- coderDl, durch den das PCM-Signal wieder in die gen unterworfen ist. PPM- oder PWM-Form zurückverwandelt wird. Der

Eine Erhöhung der Genauigkeit ergibt sich, wenn Decoder Dl kann ebenfalls verschiedene Formen statt dessen in starrer Phasenbeziehung betriebene haben. Das PPM- oder PWM-Signal wird bei D 2 in Oszillatoren für die Erzeugung der Bezugsintervalle 65 bekannter Weise in ein PAM-Signal übergeführt, und verwendet werden, die dann Torschaltungen steuern. schließlich erhält man bei D 3 das ursprüngliche Aus der deutschen Patentschrift 830 067 ist eine An- amplitudenmodulierte Signal in bekannter Weise. Ordnung bekannt, die in starrer Phasenbeziehung be- Alle noch zu beschreibenden Formen von Codern

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haben die Aufgabe, eine Zeitquantisierung von einem wird an den Eingang der zweiten Stufe angelegt, und PPM- oder PWM-Signal durchzuführen, das ange- wenn der ursprüngliche Puls mehr als ³U T war, dann legt ist, und ein PCM-Ausgangssignal abzugeben. Die wird die zweite Ziffer durch das Ausgangssignal von Ableitung des digitalen PCM-Signals ist automatisch, , der Torschaltung 2 GA 2 registriert, usw.
und es wird angenommen, daß das benötigte Aus- 5 Wenn andererseits die Impulsdauer kleiner als ¹h T gangssignal die einfache Binärform haben soll. Das ist, wird die erste Ziffer als Null registriert, die Tor-PWM-Signal kann in Serien-oder Parallelform ange- schaltung 2 GB1 bleibt offen, und das Ausgangslegt sein. Entsprechend soll der Decoder ein PCM- signal von dem Verzögerungselement 2DLl wird an Signal mit einem einfachen Binärcode, der in Serien- die zweite Stufe angelegt. Das Ausgangssignal von und Parallelform angelegt wird, umwandeln, so daß io der Torschaltung 2 GA 2 registriert dann die zweite man am Decoderausgang ein PWM- oder ein PPM- Stelle und schließt die Torschaltung 2 GB 2, wenn der Signal erhält. ursprüngliche Impuls langer als ¹A T war, andererseits. In Fig. 2 ist eine Form eines Coders dargestellt, wird Null registriert, und die Torschaltung2GS2 in dem das Signal am Eingang 2 als PWM-Signal an bleibt offen usw. Es ist selbstverständlich, daß paseine Reihe von hintereinandergeschalteten Stufen an- 15 sende Verzögerungen eingefügt werden müssen, um gelegt wird. Der Coder enthält eine Anzahl von Stu- die Signale in die richtigen Zeitlagen für die 2., 3., fen, und zwar je Stelle des PCM-Signals eine Stufe. ..., n-te Ziffer zu bringen, um das PCM-Ausgangs-Jede Stufe enthält ein Verzögerungselement, wie z. B. signal vom Coder zu bilden.

2DLl, 2DL2 usw., sowie eine Koinzidenztorschal- Fig. 3 zeigt die verschiedenen Wellenformen bei

tung, wie z.B. 2GAl, 2GA2 usw., von denen ein 20 der Zeitquantisierung und Codierung eines PPM-

Eingang durch einen entsprechenden Teil des ange- Signals mit der Impulslänge von ¹³AeW (Fig. 3, ä),

legten PWM-Signals beeinflußt wird und bei denen die an verschiedenen Punkten der Fig. 2 anliegen,

der andere Eingang als Schalteingang durch einen wobei W die maximal mögliche Weite eines Signals

Rechteckwellenimpulsgenerator, wie z.B. 2 GENl in der Abtastperiode Γ ist.

und 2 GEN 2 usw., gesteuert wird. Das Ausgangs- 25 Die Torschaltung 2 GA1 ist für die erste Hälfte signal von jeder Torschaltung 2 GA wird an einen der Abtastperiode geschlossen und für den Rest der Ziffernoszillator, wie z. B. 2DOl, 2DO2 usw., und Periode offen (Fig. 3, b), gesteuert durch den Schaltebenfalls über eine Trenstufe, wie z. B. 2/51, 2/52, generator 2 GENl. Daraus ergibt sich, daß ein Iman den Eingang der nächsten Stufe und über einen puls von der Länge ⁵Ae W (F i g. 3, c) durch die Tor-Sperrimpulsgeber, wie z.B. 2BOl, 2BO2 usw., an 30 schaltung2GA1 fließt, um als Ausgangssignal den den Inhibitionseingang einer Torschaltung, wie z. B. Ziffer-1-Oszillator 2DOl zu betätigen. Das Aus- 2GBl, 2GB2 usw., angelegt. Ein Ziffernoszillator gangssignal fließt ebenfalls über die Trennstufe2/51 erzeugt für die zugehörige Stelle des Codes eine Fre- um den Sperrimpulsgeber 2 BOl anzustoßen, der quenz, wobei die Frequenzen für die verschiedenen dann die Torschaltung 2 GBl sperrt, so daß diese Stellen des Codes unterschiedlich sind. Diese Tor- 35 das Eingangssignal, das von der Verzögerungsanordschaltungen erhalten ihr Eingangssignal vom Ausgang nung2DLl nach einer Verzögerung von T/2 (W/2) der zugeordneten Verzögerungselemente 2DL. Auf- angelegt wird, nicht durchläßt. Dieses Eingangssignal einanderfolgende Sperrimpulsgeber 2501, 2502, ist das ursprüngliche PWM-Signal, das um T/2 ver- 2BO3 geben, wenn sie durch ein Ausgangssignal der zögert ist (Fig. 3, d). Das Eingangssignal, das an die entsprechenden Torschaltung 2 GA angestoßen wer- 40 zweite Stufe angelegt wird, ist deshalb ein Impuls von den, einzelne Sperrimpulse der Dauer T, T/2, T/4 an der Länge ⁵Ao W, dessen Vorderkante zur Zeit T/2 die entsprechenden Torschaltungen ab. Die Aus- auftritt, gemessen vom Beginn der Abtastperiode gänge der Ziffernoszillatoren 2DO sind in einer (F i g. 3, b). Die Torschaltung 2 GA 2 wird während Kombinationseinheit 2 CU zusammengefaßt, deren einer Abtastperiode durch den Generator 2 GEN2 Ausgang dann das PCM-Signal darstellt. Bei einer 45 so gesteuert, daß sie für die erste Periode W/4 ge-Abtastfrequenz von l/T werden die aufeinanderfol- schlossen ist, für die nächste Periode W/4 offen ist, genden Torschaltungen 2 GA1, 2 GA 2 usw. umge- dann wieder während der dritten Periode W/4 geschaltet unter Verwendung von fortlaufenden Wellen schlossen und während der letzten Periode W/4 wie- (CW) mit den Frequenzen 2/Γ, 4/Γ... 2N/T, die der offen ist (F i g. 3, /). Daraus ergibt sich, daß ein durch die Frequenz l/T des Generators 2 GEN O ge- 50 Teil des angelegten Eingangssignals von der vorhersteuert werden, wobei iV die Zahl der Stellen ist, die gehenden Stufe durch die Torschaltung 2 GA 2 hinin dem PCM-Signal benötigt wird. durchfließt, dieser Teil startet mit seiner Vorderkante

Die aufeinanderfolgenden Verzögerungselemente bei ¹²AbJP, vom Beginn der Abtastperiode aus ge-

2DLl, 2DL2 haben Verzögerungszeiten von T/2, sehen, und dauert W/16 (Fig. 3,g).DiesesAusgangs-

T/4...T/2N. Die Torschaltungen2GB1, 2GB2 55 signal von der Torschaltung2GA2 steuert den Zif-

usw. sind offen, um ein Eingangssignal, das von dem fer-2-Oszillator 2 DO 2 und wird ebenso über die

zugeordneten Verzögerungselement 2DL angelegt Trennstufe 2/52 an den Eingang der dritten Stufe

wird, durchzulassen, wenn kein Inhibitionssignal vom angelegt.

Ausgang der entsprechenden Torschaltung 2 GA an- Das Ausgangssignal von der zweiten Stufe, das

liegt. Sie sind geschlossen, wenn die entsprechende 60 aus dem Ausgangssignal von der ersten Stufe be-

Torschaltung 2 GA ein Ausgangssignal abgibt. steht, verzögert in der Verzögerungsanordnung

Die Zeitquantisierung und Codierung wird in der 2DL2 um die Zeit T/4 (W/4) (Fig. 3, K), wird

folgenden allgemeinen Weise durchgeführt. Wenn durch die Torschaltung 2 GB 2 nicht durchgelassen,

die Impulslänge des angelegten PWM-Signals mehr da diese durch den Sperrimpulsgeber 2 BO 2 gesperrt

als ¹ZzT ist, dann wird die erste Ziffer des PCM-Si- 65 ist. Das Eingangssignal für die dritte Stufe wird in

gnals durch den Ausgang der Torschaltung 2GA1 Fig. 3, i dargestellt. Die Torschaltung2GA3 wird

registriert und die Torschaltung 2 GB1 geschlossen. abwechselnd geschlossen und geöffnet, gesteuert

Das Ausgangssignal von der Torschaltung 2GAl durch den Generator 2 GEN 3 für Perioden von T/8

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(W/8) (Fig. 3, /) und ist geschlossen, wenn das Ein- 6G im Coder über entsprechende Verzögerungsgangssignal von der zweiten Stufe angelegt wird. Ent- elemente 6DLl, 6DL2 und über Trennstufen 6/51, sprechend gibt die Torschaltung 2 GA 3 kein Aus- 6IS 2 usw. mit den Sperroszillatorausgängen verbungangssignal ab (Fig. 3, k), so daß die dritte Ziffer als den, die die Torschaltungen 6G, mit denen sie verNull registriert wird. Die Torschaltung 2 GB 3 bleibt 5 bunden sind, sperren. Die Verzögerungsanordnungen offen, und das Eingangssignal zur dritten Stufe von 6DLlC usw. haben Verzögerungen von W 14, W/8 der Torschaltung 2 GA 2, das in der Verzögefungs- bzw. W 116. Jeder Sperroszillator 6SO wird abgeanordnung2DL3 um eine Periode von Γ/8 (W/8) schaltet, gesteuert durch den entsprechenden Generaverzögert ist, wird an die vierte Stufe angelegt tor 6GEN, nachdem ein einzelner Sperrimpuls von (Fig. 3, Z). ίο entsprechender Länge abgegeben wurde. Der restliche

Die Torschaltung 2G.44 wird abwechselnd ge- Stromlauf des Coders enthält entsprechende Verzöschlossen und geöffnet, gesteuert durch den Generator gerungselemente 6DLIB, 6DL2B, um die Stellen- 2GEN4 für Perioden von T/16 (W/16) (Fig. 3, m) ausgangssignale in die entsprechenden Zeitlagen des und ist geschlossen, wenn das Eingangssignal von der PCM-Ausgangssignals zu bringen und haben Verdritten Stufe angelegt wird. Entsprechend wird auch 15 zögerungen von W/16, W/32 bzw. W/64. Weiterhin die vierte Ziffer als Null registriert. sind die Stellenoszillatoren 6DOl, 6 DO 2 usw. und

' Man sieht, daß bei einem PWM-Signal, einer eine Kombinationseinheit 6CU vorhanden.
Dauer von ¹³/ie W, der Coder ein PCM-Ausgangs- Unter der Annahme, daß ein PWM-Signal von der

signal 1100 abgegeben hat, daß das einfache binäre Länge ¹³AePF (Fig. 5, a) an den Coder angelegt ist, digitale Äquivalent des originalen Signals ist. Durch 20 wird die Torschaltung 6Gl für die Zeit W/2 gesperrt Umwandlung kann jeder gewünschte Code erzeugt und dann für W/2 geöffnet, gesteuert durch den Gewerden. nerator6G£Wl (Fig. 5, b).
: Alle Elemente des Coders können passive EIe- Nach einer Periode von W/2 liefert also die Tormente sein, ausgenommen diejenigen, die die fortlau- schaltung 6Gl ein Ausgangssignal von einer PuIsfenden Wellenformen für die Steuerungen der Tor- 25 länge ⁵Ae W (F i g. 5, c). Die erste Ziffer ist als 1 schaltungen 2 GA erzeugen. Die Wellen können von registriert, da die Torschaltung 6 Gl ein Ausgangseinem einzelnen Multivibrator 2 GENO abgeleitet signal abgibt,
werden, der mit der Abtastfrequenz gekoppelt ist. Das ursprüngliche PWM-Signal, das in der Ver-

In dem Coder nach Fig. 2 ist das PWM-Signal zögerungsanordnung 6 DLIA um W/2 verzögert war, durch eine Zahl von Torschaltungen, die hinterein- 30 wird jetzt an die zweite Stufe angelegt (F i g. 5, O). andergeschaltet sind und abnehmende Impulsweiten Das Ausgangssignal von der Torschaltung 6Gl haben, in ein PCM-Signal codiert. Jede Torschaltung schaltet auch den Sperroszillator 6 SOl ein, der entscheidet, ob die Impulsweite einen gegebenen einen Impuls der Länge W/2 (F i g. 5, e) erzeugt. Bruchteil überschreitet oder nicht und gibt dann ein Dieser wird an allen anderen Torschaltungen 6 G 2 entsprechendes Zeichen 1 oder 0. Der Subtraktions- 35 usw. angelegt und verhindert, daß sie während der Vorgang wird fortgesetzt, bis die schmälste Impuls- Periode W/2 öffnen. Der Sperrimpuls von dem Oszilweite, die der letzten Ziffer entspricht, erreicht ist. Iator 6BOl wird ohne Verzögerung angelegt, um die

In Fig. 4 ist eine Form eines Coders dargestellt, Torschaltung 6G2 für eine Periode von W/2 zu sperin dem die PWM-PCM-Codierung durch Parallel- ren. Die Torschaltung 602 wird in Perioden von verbindung der Pulsweiten-Torschaltungen erreicht 40 W/4 abwechselnd geschlossen und geöffnet, gesteuert wird. Das PWM-Signal wird am Eingang6 an eine durch den Generator 6GEN2 (Fig. 5, f), aber sie Zahl von UND-Schaltungen angelegt, wie z. B. 6Gl, wird geschlossen, wenn der Sperrimpuls von 6BOl 6G2 usw. (je Stufe eine Torschaltung), die durch für die erste Hälfte der Periode W angelegt wird. Rechteckwellen W/2, W/4, W/8 usw. von den Gene- Entsprechend liefert also die Torschaltung 6 G 2 erst ratoren 6 GENl, 6 GEN2 usw. betätigt werden. Da- 45 ein Ausgangssignal nach ¹²Ao W vom Beginn der Peribei sind die Stufen untereinander über Verzögerungs- ode, in dem die zweite Stufe wirksam ist, und dieses elemente 6DL1A, 6DL2A usw. verbunden, die Ausgangssignal bleibt für W/16 (F i g. 5, g) bestehen. Verzögerungen von W/2, W/4, W/8 haben. Die zweite Ziffer wird auch als 1 registriert. Das ur-

Insoweit ist dieses ähnlich dem Coder nach F i g. 2. sprüngliche PWM-Signal wird dann nach einer weite-Mit parallelverbundenen Torschaltungen ist dieses 50 ren Verzögerung um W/4 durch die Verzögerungsnoch nicht ausreichend, um eine einzige Information anordnung 6 DL 2 A an die dritte Stufe angelegt zur Codierung des PWM-Signals zu erhalten. So wird (Fig. 5, K). Ein weiterer Sperrimpuls von dem Sperrz.B. ein langes PWM-Signal, das an eine Torschal- oszillator 6BO2 wird erzeugt, da die Torschaltung tung für einen kleinen Bruchteil angelegt wird, bei 6G2 ein Ausgangssignal an die Kippschaltung 6BO 2 jedem Zyklus der Rechteckwelle ein Ausgangssignal 55 abgibt. Deshalb liegt an der Torschaltung 6 G 3 ein abgeben, wenn beide Signale an der Torschaltung an- Sperrimpuls (Fig. 5, /) für eine Periode W/2 vom liegen. Um dem abzuhelfen, wird ein Sperrimpuls Sperroszillator 6SOl, der über das Verzögerungsvon der Pulstorschaltung, an der der größte Impuls- glied 6DLlC so verzögert ist, daß er bei W/2+ W/4 bruchteil anliegt und die offen ist, abgeleitet, der beginnt, d. h. in Koinzidenz mit dem Beginn des alle anderen Torschaltungen für eine Periode sperrt, 60 PWM-Signals, das an die dritte Stufe angelegt wird die der Pulsweite der offenen Torschaltung ent- und einem weiteren Sperrimpuls (F i g. 5, i) vom spricht. Sperroszillator 6 BO 2, der für eine Periode von W/4

Dieses wird mit den Sperroszillatoren 6BOl, wirksam ist und am Ende des Sperrimpulses von 6 SO 2 usw. erreicht, die so angeordnet sind, daß sie 6SOl beginnt. Obwohl die Torschaltung 6 G 3 abdurch ein Ausgangssignal von der Torschaltung 6 G 65 wechselnd geschlossen und geöffnet wird, gesteuert in der gleichen Stufe gestartet werden. Der Aus- durch den Generator 3 GEN 3 für Perioden von W/8 gang jedes Sperroszillators 6BO außer 6SOl (F i g. 5, k), ist die Torschaltung 6 G3 für die ganze ist mit allen aufeinanderfolgenden Torschaltungen Periode ¹³Ae W des PWM-Signals gesperrt. Die Tor-

schaltung6G3 (Fig. 5, Z) gibt kein Ausgangssignal ab, und die dritte Ziffer wird als Null registriert.

Das ursprüngliche PWM-Signal, das durch das Verzögerungselement 6DL3A weiterhin um W'/8 verzögert wurde, wird an die vierte Stufe angelegt (Fig. 5, m). An der Torschaltung 6O4 liegt ein Sperrimpuls (Fig. 5, o) von 6SOl, der noch einmal um W/8 durch das Verzögerungselement 6 DL 2 C verzögert ist, um in Koinzidenz mit dem Beginn des PWM-Signals zu beginnen, das an die vierte Stufe angelegt wurde, sowie ein weiterer Sperrimpuls von 6 BO 2, verzögert um W/8 durch das Verzögerungs- ' element 6 DL 2 C, um für W/4 nach dem Ende des ersten Sperrimpulses von 6BOl wirksam zu sein. Der Generator 6 GEN 4 steuert die Torschaltung 6G4 so, daß sie abwechselnd für Perioden von W/16 schließt und öffnet (F i g. 5, p). Die Torschaltung 6G4 ist aber für die gesamte Periode des angelegten PWM-Signals von der Dauer von ¹³/ibW gesperrt, und es wird kein Ausgangssignal abgegeben. Die vierte Ziffer wird deshalb als Null registriert. Auf diese Weise erzeugt der in Fi g. 4 dargestellte Coder durch Zeit-Quantisierung ein PCM-Signal 1100 für ein PWM-Signal von ¹³Ae W.

In dem in F i g. 6 dargestellten Coder enthält jede Stufe eine erste Koinzidenz-Torschaltung, wie z. B. 9GAl, 9GA2 usw., und eine zweite Koinzidenz-Torschaltung, wie z. B. 9 GB 1,9 GB 2 usw. Die Torschaltungen 9 GA werden geschaltet mit den fortlaufenden Wellen der Frequenzen T/2, T/4 usw. durch die entsprechenden Generatoren 9 GENl, 9 GEN 2 usw., und die Torschaltungen 9 GB werden ebenfalls durch die entsprechenden Generatoren mit der gleichen Frequenz gesteuert, aber mit einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber den Torschaltungen 9GA. Um diese Phasenumkehr zu erzeugen, sind die Inverter 9INl, 9 IN 2 usw. vorgesehen. Die Generatoren 9 GENl usw. werden von der Abtastfrequenz T des Generators 9 GENO gezogen. Die Trennstufen, wie z. B. 9IS1B, 9IS2B usw. und 9IS1A, 9IS2A, sind vorgesehen, um Rückkopplungen zwischen den Stufen zu verhindern. Das Ausgangssignal jeder Torschaltung 9 GA ist mit einem Flip-Flop-Kreis in der gleichen Stufe verbunden, wie z. B. 9FFl, 9FF2, wobei diese Flip-Flop-Kreise ein Ausgangssignal abgeben, wenn die entsprechende Torschaltung 9 GA ein Ausgangssignal abgibt und die zurückgestellt werden durch das Ausgangssignal eines Differentiators und Inverters 9 DI. Die Ausgangssignale der Flip-Flop-Kreise 9FF sind über Ziffernoszillatoren, wie z. B. 9POl, 9DO2 usw., mit einer Kombinationseinheit 9 CU verbunden.

Der in F i g. 6 dargestellte Coder arbeitet in Serienweise, und das PWM-Signal wird über den Eingang 9 und den Differentiator 9 D an die Torschaltungen 9 GB angelegt.

Der Impuls, der an der Vorderkante des PWM-Signals auftritt, wird zur Synchronisierung der Wellenformen für die Torsteuerung und der abgehenden digitalen Informationen gebraucht. Der Impuls, der am Ende des PWM-Signals auftritt (die PPM-Information), ist derjenige, der die PCM-Codierung festlegt.

Hat man ein PWM-Signal mit der Breite von ¹³AePF (Fig. 7, a), das an den Differentiator 9D angelegt wird, dann ist das Ausgangssignal des Differentiators 9D ein PPM-Signal, wie es in Fig. 7, b dargestellt ist. Dieses wird gleichzeitig an beide Torschaltungen 9 GA1 und 9GBl angelegt. Die Torschaltung 9GAl ist für die erste Periode W/2 geschlossen und für die zweite Periode W/2 offen (Fig. 7, c), während die Torschaltung9GB1 während der ersten Periode W/2 offen und während der zweiten Periode W/2 geschlossen ist (F i g. 7, d). Deshalb gelangt die differenzierte Hinterkante des Signals durch die Torschaltung 9 GA1, und die Torschaltung 9GAl gibt einen kurzen Ausgangsimpuls, um den Flip-Flop-Kreis 9FFl zum Zeitpunkt ¹³Ae W zu betätigen, und die Flip-Flop-Schaltung 9FFl gibt einen Ausgangsimpuls, der bis zum Ende der Periode anhält (Fig. 7, £?). Zu diesem Zeitpunkt wird er durch die differenzierte Vorderkante des nächsten PPM-Signals in der folgenden Abtastperiode zurückgestellt. Ein Ausgangssignal vom Flip-Flop 9FFl bei der Rückstellung veranlaßt, daß die erste Ziffer als eine 1 registriert wird.

Das Ausgangssignal der Torschaltung 9 GA1, das die PPM-Information ist, ist an die beiden Torschaltungen 9 GA 2 und 9O.S2 der zweiten Stufe angelegt. Diese Torschaltungen werden mit der Frequenz W/4 und einer 180°-Phasenverschiebung geschaltet, wie es in den Fi g. 7, / und 7, g dargestellt ist. Man sieht, daß die Torschaltung 9 GA 2 offen ist, wenn die PPM-Information angelegt wird, und daraus folgt, daß die Flip-Flop-Schaltung 9FF2 betätigt und zurückgestellt wird (F i g. 7, h) (entsprechend der Flip-Flop-Schaltung 9 FFl), so daß auch die zweite Stelle als 1 registriert wird.

In der gleichen Weise wird der PPM-Informationsimpuls an die Torschaltungen 9 GA 3 und 9 GB 3 angelegt, die mit einer Phasenverschiebung von 180° durch eine Frequenz von W/8 geschaltet werden, wie es in den Fi g. 7, i und 7, / gezeigt ist. In diesem Fall ist die Torschaltung 9 GB 3 offen und die Torschaltung 9 GA 3 geschlossen. Die Flip-Flop-Schaltung 9FF3 wird nicht betätigt (Fig. 7, k), und die dritte Ziffer wird als Null registriert.

Der PPM-Informationsimpuls wird dann über die Ausgangsleitung der Torschaltung 9 GB 3 an die Torschaltung 9 GA 4 und 9 GB 4 der vierten Stufe angelegt, die mit einer Phasenverschiebung von 180° gegeneinander mit einer Frequenz von W/16 gesteuert werden, wie es in F i g. 7,1 und 7, m dargestellt ist. Wie in der dritten Stufe, ist hier die Torschaltung 9 GB 4 offen und die Torschaltung 9 GA 4 geschlossen, so daß die Flip-Flop-Stufe 9 FF 4 (F i g. 7, ή) nicht betätigt wird und die vierte Ziffer als Null registriert wird. Das PCM-Signal ist deshalb 1100. Die Fig. 7, ο zeigt das Ausgangssignal von dem Differentiator und Inverter 9 DI, mit dem die Flip-Flop-Kreise 9FF zurückgestellt werden.

In dem in Fig. 8 dargestellten Coder, der sich durch einen einfachen Stromlauf und Wirtschaftlichkeit bei den Bauelementen auszeichnet, wird das Signal in Parallelform angelegt. Die notwendigen Elemente sind hierbei ein Differentiator UD, in dem ein PWM-Signal in ein PPM-Signal umgewandelt wird; Koinzidenztorschaltungen, wie z. B. 11 Gl, 11G 2 usw., von denen für jede Stelle eine vorhanden ist; weiterhin Flip-Flop-Schaltungen, wie z. B. UFFl, 11FF2 usw., auch hier wieder eine für jede Stelle; und Generatoren, wie z. B. 11 GENl, 11GEN2 usw., die von dem Generator 11GENO gezogen werden, der mit der Abtastfrequenz läuft. Für jede der Stellen ist einer dieser Generatoren vorgesehen, und diese Generatoren 9 GENl, 9 GEN 2 usw. schalten

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die entsprechenden Tore HG mit Frequenzen ent sprechendT/2, Γ/4 usw. Es ist weiterhin noch ein differenzierender Inverter UDI vorgesehen, der jede betätigte Flip-Flop-Schaltung HFF zurückschaltet, und es sind weiterhin Verzögerungselemente, wie z. B. 11 DLl, 11DL2 usw. vorgesehen, die Verzögerungen von 0, W/2, W/4 usw. haben, die dann über die Ziffernoszillatoren, wie z.B. HDOl, 11DO2 usw., mit einem Kombinationskreis HCU verbunden sind. ίο

Wenn ein PWM-Signal mit ¹³Ae W (Fi g. 9, a) über den Eingang 11 an den Differentiator Il D angelegt wird, erhält man ein PPM-Signal (Fig. 9), und die Hinterkante, die die PPM-Information enthält, wird gleichzeitig an alle Torschaltungen 11G angelegt.

Die Torschaltung 11 Gl ist für die erste Periode W/2 geschlossen und für die zweite Periode W/2 offen (Fig. 9, c). Deshalb wird der Flip-Flop HFFl betätigt und gibt ein Ausgangssignal für den Rest der Periode (Fig. 9,d) und die erste Ziffer wird als 1 registriert, wenn der Rückstellimpuls angelegt wird.

Die Torschaltung 11G 2 schließt und öffnet mit einer Frequenz von W/A (Fig. 9, e) und ist in dem Augenblick offen, an dem das PPM-Informationssignal anliegt, so daß der Flip-Flop 11FF2 betätigt wird, um ein Ausgangssignal bis zum Ende der Abtastperiode (F i g. 9, f) abzugeben. Die zweite Ziffer wird deshalb als 1 registriert.

Die Torschaltung 11G3 wird mit einer Frequenz von W/8 (Fig. 9, g) geschlossen und geöffnet und ist in dem betrachteten Augenblick geschlossen. Die Flip-Flop-Schaltung HFF3 wird nicht betätigt {F i g. 9, K), und die dritte Ziffer wird als 0 registriert.

Die Torschaltung 11G4 schließt und öffnet mit einer Frequenz von W716 (Fig. 9, z) und ist im betrachteten Zeitpunkt geschlossen, und die vierte Flip-Flop-Schaltung FF4 wird nicht betätigt (Fig. 9,/), und die Ziffer wird dann als 0 registriert. Die Flip-Flop-Schaltungen 11FF1 und 11FF2 werden am Ende der Periode durch die in Fig. 9, k dargestellte Wellenform zurückgestellt, die von dem differenzierenden Inverter 11D1 abgeleitet wird.

Das PCM-Ausgangssignal des Codes ist dann 1100. Man erkennt, daß man eine Vielzahl von verschiedenen Codes erzeugen kann, wenn man die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen auf verschiedene Weise lcombiniert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Genauigkeit, die man durch gleiche Quantisierungsschritte erreichen kann, nur ein Vorteil der Zeitquantisierung ist. Die extreme Einfachheit der Anordnungen ist ein anderer wichtiger Vorteil. Weiterhin hat man eine Wirtschaftlichkeit in den Grundschaltungen, die benötigt werden, um die Codierung durchzuführen. Unabhängig davon, ob eine Serien- oder Parallelanordnung verwendet wird, ist die Zahl der benötigten Flip-Flop-Schaltungen nur log η (η — die Zahl der Quantisierungsschritte) und nicht n, welches die Zahl ist, die man bei der bekannten Parallel-Codierung mit Amplituden-Quantisierung benötigt.

Ein anderer Vorteil besteht darin, daß man keine schnellen Zähler verwenden muß, die in der Praxis schwierig zu realisieren sind.

Eine Umwandlung von AM in PWM ist ein notwendiger erster Schritt bei der Verarbeitung, und eine Nichtlinearität in dieser Stufe muß auf jeden Fall verhindert werden. Ein sehr hoher Grad von Linearität kann durch verschiedene bekannte Maßnahmen mit negativer Rückkopplung erreicht werden.

Die Genauigkeit der Anordnung hängt im wesentlichen von der relativen Zeitpräzision ab, mit der die UND-Schaltungen betätigt werden können, und dies steht wiederum in Beziehung zur Kanalkapazität und zur Zahl der Pegel, die die Anordnung verarbeiten soll. Bei einer 60-Kanal-Übergruppe und Pegel ist die Zeit für das am wenigsten wichtigste Zeitbit 2 Nanosekunden. Da aber absolute Zeiten nicht interessant sind, beziehen sich die 2 Nanosekunden auf die Genauigkeit, mit der die Harmonischen mit den Frequenzen T/2, T/4 usw. synchronisiert werden können. Die Synchronisations-Information wird von der Vorderkante der PWM-Information abgeleitet. Da diese periodisch ist, kann sie genau erhalten werdenn, und die Synchronisation der CW-Wellen zur Torsteuerung ist deshalb kein Problem.

Durch Differentitation der Vorderkanten der PWM-Impulse erhält man eine Impulsfolge, durch die der erste mit der Abtastfrequenz l/T freischwingende Oszillator, z.B. 11GENO, zwangssynchronisiert wird. Die weiteren Oszillatoren werden durch die vorhergehenden Oszillatoren ebenfalls zwangssynchronisiert, da ihre Frequenz jeweils den doppelten Wert hat.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Codierverfahren für Pulscodemodulation, bei dem die getasteten pulsamplitudenmodulierten Signale (PAM) zunächst in impulsdauermodulierte Signale und letztere durch einen iterativen Vergleich der Dauer des Signals mit der gegebenen Dauer einer Reihe von Bezugsintervallen, die zur maximalen Modulationsdauer und untereinander ganzzahlige Verhältnisse bilden, in pulscodemodulierte Signale umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsrasterund die Bezugsintervalle durch gegenseitig in starrer Phasenbeziehung zueinander stehende, ständig schwingende Oszillatoren erzeugt werden, deren Synchronisation durch die Vorderkante des pulsdauermodulierten Signals erfolgt.

2. Codierverfahren für Pulscodemodulation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Phase moduliertes Eingangssignal (PPM) über eine von zwei je Stufe vorgesehenen, durch die die Bezugsintervalle erzeugenden Generatoren invers gesteuerten Torschaltungen '(9GAl, 9GBl in Fig. 6) an die jeweils nachfolgende Stufe angelegt wird und daß bei der Weitergabe des Signals durch eine der Torschaltungen (9GyIl) gleichzeitig eine Anordnung (9FFl) angesteuert wird, die ein entsprechendes Codezeichen abgibt.

3. Codierverfahren für Pulscodemodulation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Phase moduliertes Eingangssignal (PPM) parallel an alle durch die die Bezugsintervalle erzeugenden Generatoren gesteuerten Torschaltungen (11 Gl, 11G2 in Fig. 8) angelegt wird und daß das über eine geöffnete Torschaltung weitergegebene Eingangssignal eine Anordnung ansteuert, die ein entsprechendes Codezeichen abgibt.

4. Codierverfahren für Pulscodemodulation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse den Torschaltungen folgender Stufen mit einer Verzögerung (6DLlA in Fig. 4) zugeführt werden, die dem Zeitnormal der vorher-

gehenden Stufe entspricht und daß Ausgangssignale vorhergehender Stufen (Fig. 5,n, 5,o) die Durchführung von Schaltvorgängen in den nachgeordneten Stufen für die ihrem Zeitnormal entsprechende Dauer verhindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen