DE1537286C - Umsetzerschaltung fur mehrwertige Codesignale - Google Patents
Umsetzerschaltung fur mehrwertige CodesignaleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Umsetzerschaltung für mehrwertige Codesignale zur Übertragung eines
/?z-wertigen Eingangscodes in Form eines {m + l)-wertigen
polaritätssymmetrischen Codes ohne Gleichstromanteil.
Anwendungsgebiet der Erfindung sind Übertragungssysteme mit Zwischenverstärkerstationen, wo die Ubertragungssignale
jeweils verstärkt werden. Solche Verstärkerstationen können Gleichstromkomponenten in
einem mehrwertigen Codesignal nicht übertragen.
Verschiedene Untersuchungen über Übertragungssysteme mit Zwischenverstärkern fürMehrstufen-PCM-Signale
unter Verwendung von Koaxialkabeln u. dgl. sind bekanntgeworden. Insbesondere sind Möglichkeiten
zur Ausschaltung der Gleichstromkomponente bzw. zum Abgleich der Codeelemente untersucht worden,
wofür verschiedene Vorschläge gemacht worden sind. Ein Vorschlag ist in »IEEE Transactions on
Communication Technology«, September 1965, S. 366 bis 372 beschrieben, wonach der PST-Code unter Verwendung
des (+, —)-Modus benutzt ist und die Gleichstromkomponente durch Umwandlung jeweils eines
von zwei aufeinanderfolgenden Binärcodebits in zwei Ternärcodebits unterdrückt wird. Dieses Verfahren
mit der Kombinierung jeweils zweier aufeinanderfolgender Codewerte kann bei quaternären oder noch
mehrstufigeren Signalumwandlungen anwendbar sein. Ein schwerer Nachteil liegt jedoch darin, daß die
Ubertragungsleistung (das Verhältnis der möglichen Code-ÜbertragungsgeschwinJigkeit zu der tatsächlichen
Code-Übertragungsgeschwindigkeit) sehr gering ist. Andererseits ist ein weiteres Verfahren vorgeschlagen,
wo die Gleichstromkomponente durch Kombination von η aufeinanderfolgenden Codewerten zu einem Satz
ternärer oder höherwertiger Codewerte unterdrückt wird. Dieses Verfahren ist in einem Aufsatz in »Proceedings
of 1966 Joint General Meetings of Four Institutes of Electrical Engineers of Japan«, Bd. 4, Nr. 1670
und 1671, beschrieben. Dieses Verfahren erfüllt jedoch nicht immer die beiden Bedingungen zur Ausschaltung
der Gleichstromkomponente während kurzer Zeitintervalle und der Übertragungsleistung.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Umsetzerschaltung der genannten Art, wo zu einem m-wertigen
Code nur eine zusätzliche Wertstufe hinzugefügt wird, damit die Gleichstromkomponente über kurze
Zeitintervalle ohne Verschlechterung der Übertragungsleistung unterdrückt wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß η Speicherstufen zur Speicherung von
ti w-wertigen Eingangscodebits entsprechend den in
Werten unter Ausschluß des untersten eines {in -f- I)-wertigen
polaritälssymmetrischcn Code mit einer Summierschaltung zur Bildung der Gesamtstufensumme
der η Speicherstufen ziisammengeschaltet sind, daß
ein Codewandler, den Inhalt der Speicherstufen jeweils dann in ein {in | l)-wertiges Codewort mit positiver
Polarität, d. h. mit einer positiven oder verschwindenden Wertstufcnsumme und einer mit dieser Bedingung
verträglichen Anzahl, jedoch in jedem Fall einer untersten Wertstufe umwandelt, wenn der Ausgangswert
der Summierschaltung negativ ist, und daß eine den Inhalt der Speicherstufen jeweils übernehmende Polaritätsumkehrstufe
an eine Steuerschaltung angekoppelt ist, die die Polaritätsumkehrstufe und damit die Polarilätsumkchr
der (/// | l)-wertigen.Codewörter mit positiver
Polarität in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Summierschaltung steuert.
Innerhalb dieser Umsetzerschaltung werden zunächst ui Abhängigkeit von dem m-wertigen Eingangscode
{m + l)-wertige Codeworte positiver Polarität erzeugt. Im einzelnen werden jeweils η aufeinanderfolgende
w-wertige Codebits in η (ni -f- l)-wertigen Speicherstufen
gespeichert, wobei die jeweils unterste Wertstufe der Speicherstufen frei bleibt und die Codebits in die
höheren Wertstufen der Speicherstufen entsprechend ihrer Wertigkeit, eingeschrieben werden. Es wird die
ίο Summe der gespeicherten Codebits gebildet. Wenn
diese Summe negativ ist, erfolgt eine Codewandlung in ein 3-Bit-Codewort, in dem ein Bit die unterste Wertstufe
belegt und dessen Wertstufensumme positiv ist oder verschwindet. Solange die Bedingung für die
Wertstufensumme erfüllbar bleibt, können auch mehrere Bits die unterste Wertstufe belegen. Damit erhält
man ein Codewort positiver Polarität. Dadurch wird jedes fw-wertige Eingangscodebit in eine bestimmte der
η Stellen des {m -(- l)-wertigen Codeworts mit einer
verschwindenden oder positiven Wertigkeitssumme umgewandelt, nachdem das Codewort den ersten Teil
der Umsetzerschaltung durchlaufen hat.
■n | IH | 2 | A | B | 3 | A | B | A | B |
3 | 1 | 2 | 4 | 9 | 5 | 74 | |||
4 | 3 | 2 | 10 | 18 | 35 | 134 | |||
5 | 6 | 2 | 35 | 18 | 122 | 218 | |||
6 | 10 | 2 | 56 | 30 | 310 | 330 | |||
In Tabelle 1 sind Beispiele für die Anzahl der umzuwandelnden Codewörter in Spalte A und die entsprechenden
Anzahlen der aus den Codewörtern der Spalte A umgewandelten Codeworte in Spalte B angegeben.
Eine Codeumwandlung ist in dem Bereich A < B möglich, d. h. in dem Bereich η ^ 2
für m — 3, in dem Bereich η ^. 3 für m = 4 und
in dem Bereich «^4 für in = 5. In diesem Fall
wird jeweils der Kleinstwert für η benutzt werden. Man erkennt aus Tabelle 1, daß für m = 5 und m = 6 die
Erfindung innerhalb des Bereichs η ^. 4 nicht anwendbar
ist.
Die {in + l)-wertigen Codewörter positiver Polarität,
die in dem ersten Teil des Systems erzeugt sind, werden in dem zweiten Teil des Systems in der erforderlichen
Weise in der Phase umgekehrt. Ein Beispiel des Polaritätssteuerverfahrens wird beschrieben, wonach
die Polarität des Codeworts so gesteuert wird, daß die Gleichstromkomponente verschwindet, solange der
Integralwert der Wertigkeitssumme des polaritätsumgekehrten Codes innerhalb eines vorgegebenen Bereichs
liegt. Unabhängig von der Durchführung der Polaritätsumkehr kann das {in -f- l)-wertige Codewort positiver
Polarität auf der Empfangsseite wiedergewonnen werden, indem man lediglich die Polarität der Code-Wörter
mit negativer Wertigkeitssumme umkehrt, nachdem man eine entsprechende Wortsynchronisation
eingestellt hat.
Die Erfindung ermöglicht die übertragung eines mehrstufigen Codes mit hoher Ubertragungsleistung,
mit nahezu vollständigem Glcichstromabgleich und mit geringer Zeitverzögerung. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform wird ein ternürer oder mehrstufiger Eingangscode in jeweils {in | l)-wertige Codewörter
3 ' 4
positiver Polarität umgewandelt, worauf eine geeignete Permutation jeweils erhaltbaren Codewörter, ,entspre-Polaritätsumkehr
des Codes erfolgt. chen jeweils den Codewörtern der Spalte Bi.und dereit
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf Permutationen. Zum Beispiel entspricht der, Code
die Zeichnungen erläutert. ' (—1, 0, 0) dem Code (1, —2, 2), der Code (0, —1, 0)
Fig. la bis Ii sind Codediagramme zur Erläuterung 5 dem Code (—2,1,2) und der Code(0,0, — 1) dem Code
der Umwandlung eines »2-wertigen Codes in einen (—2, 2, 1). Der Codewandler 4 zur Zuordnung dieser
(ffj-f- I)-wertigen, gleichstromkompensierten CodeenU Entsprechung kann aus bekannten logischen Schaltsprechenddem
ÜbertragungssystemnachderErfindung; stufen aufgebaut sein, die zwischen den verschiedenen
F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungs- Codewörtern unterscheiden. Infolgedessen erhält man
form der Erfindung, io als Ergebnis der Ersetzung des Inhalts des Speichers 2
F i g. 3 ein Blockschaltbild einer abgewandelten die fünfwertige Codewortfolge y positiver Polarität
Ausführungsform der Erfindung und nach den Fig. Id und Ie. Gleichzeitig erhält man am
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Polaritätsumkehr- Ausgang der Summierschaltung eine Folge ν nach
stufe innerhalb des Systems nach der Erfindung. F i g. If und Wertstufensummen mit positiver Polarität.
Die Erfindung ist in der oben beschriebenen Weise 15 Die Codewortfolge y und die Wertstufensummenfür
ternäre oder noch mehrstufigere Eingangscode folge ν werden in den zweiten Teil des erfindungsgeanwendbar.
Im folgenden wird aus Gründen der Ver- mäßen Systems eingespeist, der aus einer Polaritätsumeinfachung
der Darstellung die Erfindung für den kehrstufe 5 und einer Steuerschaltung 6 besteht. Dieser
Fall m = 4, η = 3 erläutert. Die F i g. 1 a und 1 b Teil der Schaltung dient zur Umkehrung der Polarität
zeigen die Codeziffern und Wellenformen für ein 20 der Codewörter, damit die Gleichstromkomponente in
Beispiel einer quaternären Eingangscodefolge x. der Codewortfolge unterdrückt wird. Einzelheiten
Die an der Eingangskoppelstelle 1 der Schaltung dieser Schaltung sind in F i g. 4 dargestellt. Danach
nach F i g. 2 anliegende quaternäre Eingangswellen- liegt die mehrwertige Codewortfolge y mit positiver
form λ wird in eine Codewortfolge positiver Polari- Polarität an einer Koppelstelle 21 an und wird in getät
y mit η — 3 und m -[-1=4+1 = 5 Wertigkeits- 25 eigneter Weise in einer Codeumkehrstufe 23 in der
stufen in dem ersten Teil des erfindungsgemäßen Polarität umgekehrt. Die Wertstufensummenfolge ν
Systems umgewandelt, der die Schaltblöcke 2, 3 und 4 an der Koppelstelle 22 wird in einem Integrator 26
nach F i g. 2 umfaßt. Diese Umwandlung wird nun- über die Zeit integriert, nachdem sie durch eine weitere
mehr im einzelnen beschrieben. Zunächst werden Polaritätsumkehrstufe 27 gelaufen ist, deren Ausgangsjeweils
drei Signalstellen der Eingangscodefolge α in 30 spannungswerte in F i g. Ig gezeigt sind. Ein Schwellenden
drei jeweils fünfwertigen Speicherplätzen des : wertdetektor 25 erzeugt ein »+1«-Ausgangssignal w,
Speichers 2 gespeichert unter Verwendung von m Wer- solange die Ausgangsspannung des Integrators 26 einen
ten (2, 1, 0,-1) der m-\- 1 Wertigkeitsstufen unter bestimmten Pegel A0 (Fig. Ig) nicht überschreitet,
Ausschluß der untersten Werrigkeitsstufe. Der Spei- und ein »—1 «-Ausgangssignal, wenn die Integratorcher
2 besteht z. B. aus vielstufigen Schieberegistern 35 ausgangsspannung den Schwellenwert It0 überschreitet,
od. dgl. Eine Summierschaltung 3 bildet die Summe Ein Teil der Ausgangsspannung w, die in Fig. lh
aller Ausgangssignale der Speicherplätze, so daß man dargestellt ist, liegt an der Polaritätsumkehrstufe 27 an,
eine Wertstufensummenfolge nach F i g. leerhält. Von so daß der Integrator 26 nunmehr den negativen Wert
den Symbolen unter jedem Betrag der Wertstufen- integriert. Damit kann die Ausgangsspannung des
summe c bedeutet N eine negative Wertstufensumme, 40 Integrators 26 niemals den Schwellenwert A0 nach
die Symbole G, X und P beziehen sich nicht auf die F i g. Ig überschreiten.. Ein weiterer Teil der Ausgangs-Polaritätsumkehr.
Wenn der Ausgang der Summier- . spannung w des Schwellenwertdetektors 25 liegt an
schaltung 3 negativ ist, wird_ein Codewandler 4 erregt, einer weiteren Polaritätsumkehrstufe 23 an, wo er mit
der den Speicher sofort mit einem neuen Code füllt, der Codewortfolge y multipliziert wird, so daß ein
der nach dem obigen so aufgebaut ist, daß mindestens 45 mehrstufiger, symmetrischer Code ζ an der Ausgangseine
der drei Stellen mit der untersten Wertigkeits- koppelstelle 24 nach F i g. 4 abgegeben wird, die der
stufe (—2) besetzt ist und daß die Wertstufensumme Ausgangskoppelstelle 7 in F i g. 2 gleich ist..
jedes Codewortes verschwindet oder positiv ist. Wenn Da die Ausgangsspannung des Integrators 26 als
jedes Codewortes verschwindet oder positiv ist. Wenn Da die Ausgangsspannung des Integrators 26 als
nach Tabelle 1 m = 4 und η — 3 ist, beträgt die Anzahl Gleichstromkomponente des mehrwertigen, über die
der umzuwandelnden Codewerte zehn, wogegen für die 50 Ausgangskoppelstelle 24 auszusendenden Codes aufUmwandlung
18 neue Codewerte zur Verfügung stehen. gefaßt werden kann, kann der mehrwertige Ausgangs-•
Somit kann man zehn Codewerte aus den 18 Code- code unmittelbar in den Integrator 26 eingespeist
werten auswählen, die den zehn Codewerten der werden, wie in F i g. 4 in gestrichelten Linien einge-Spalte
A in entsprechender Zuordnung zugehören. Ein zeichnet ist. In diesem Fall sind die Schaltstufen 25
Beispiel der Code- und Polaritätsumwandlung ist in 55 und 27 entbehrlich.
Tabelle 2 angegeben. Neben der Ausführungsform der F i g. 2 ist auch
eine Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 3 dann anwendbar, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit der
Summierschaltung 3 und des Codewandlers 4 im Ver-60 gleich zu der Eingangstaktfreqiienz unzureichend ist.
Die Bezugsziffern 11 bis 17 in F i g. 3 entsprechen den
Bezugsziffern 1 bis 7 in F i g. 2. Zusätzlich sind ein Speicher 19 und eine Summierschaltung 20 eingefügt,
die den gleichen Aufbau wie der Speicher 12 und die (— 1, —1} — 1) · 1 I (2, — 2, 2) · I 65 Summierschaltung 13 haben, abweichend ist eine Ver
zögerungsschaltung 18 zur Verzögerung der Ausgangs-
Die Codewörter (—1, 0, 0),' (0, —1, —1) und spannung des Speichers 12 um einen Betrag gleich der
(1,-1, —1) in Spalte A sowie die sechs daraus durch Verzögerungszeit der Summierschaltung 13 und des
A | 0) | Tabelle | 2 | -2 | B | ■3 | |
0, | -1) | 2 | , 2) | •3 | |||
(-1, | -1, | -1) | •3 | (I,- | 2 | ,-2) | • 3 |
( o, | -1, | • 3 | (0, | ,-2) | |||
( 1, | • 3 | (t. | |||||
Codewandlers 14 vorgesehen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Speicher 2 und
die Summierschaltung 3 nach F i g. 2 für zwei Zwecke
ausgenutzt werden, die in der Schaltung nach F i g. 5 durch die Speicher 12 bzw. 19 und die Summierschaltungen
13 bzw. 20 erfüllt werden. Wenn im vorstehenden die Umwandlung von Codewörtern negativer
Polarität erläutert worden ist, so kann selbstverständlich auch ein Null-Code (CodeX in Fig. Ic), der
infolge des Synchronisationsprogramms des Verstärkersystems
nicht brauchbar ist, oder der Code mit einer sehr großen Wertstufensumme (z. B. der Code P in
Fig. Ic), der eine starke Wechselwirkung zwischen
den Codewörtern bedingt, durch den Codewandler 4 oder 14 in einen geeigneten positiven Code umgewandelt
werden. .
Claims (2)
1. Umsetzerschaltung für mehrwertige Codesignale zur Übertragung eines «»-wertigen (m
> 2) Eingangscode in Form eines (;«+ l)-wertigen polaritätssymmetrischen Code ohne Gleichstromanteil,
dadurch gekennzeichnet, daß η Speicherstufen (2, 12) zur Speicherung von
η «7-wertigen Eingangscodebits entsprechend den
m Werten unter Ausschluß des untersten eines (m -f- l)-wertigen polaritätssymmetrischen Code
mit einer Summierschaltung (3,13) zur Bildung der Gesamtstufensumme der η Speicherstufen zusammengeschaltet
sind, daß ein Codewandler (4,14) den Inhalt der Speicherstufen jeweils dann inein(m + I)-wertiges
Codewort mit positiver Polarität, d. h. mit einer positiven oder verschwindenden Wertstufensumme
und einer mit dieser Bedingung verträglichen Anzahl, jedoch in jedem Fall einer untersten
Wertstufe umwandelt, wenn der Ausgangswert der Summierschaltung negativ ist, und daß eine den
Inhalt der Speicherstufen jeweils übernehmende Polaritätsumkehrstufe (5, 15) an eine Steuerschaltung
(6, 16) angekoppelt ist, die die Polaritätsumkehrstufe und damit die Polaritätsumkehr der
(/« + l)-wertigen Codeworte mit positiver Polarität in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Summierschaltung
steuert.
2. Umsetzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine an
die Summierschaltung angekoppelte Polaritätsumkehrstufe (27), einen daran angeschalteten Integrator
(26) und eine Schwellenwertschaltung (25) für den Ausgang des Integrators umfaßt und daß
der Ausgang der Schwellenwertschaltung (25) den Polaritätsümkehrstufen (23, 27) für den Ausgang
der Speicherstufen und für den Ausgang der Summi;rschaltung
zugeführt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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