DE1762775C3 - System zur Übertragung analoger Signale mittels Pulscodemodulation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Übertragung analoger Signale mittels Pulscodemodulation und dabei zu verwendende Sender und Empfänger, bei dem der Sender mit einem Analog-Digital-Umsetzer versehen ist, der in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten die in Codierungseinheiten gemessene Größe des Analogsignals in Codegruppen mit einer Anzahl Impulse von unterschiedlichem Gewicht umsetzt, die durch ihre An- und Abwesenheit die Größe des Analogsignals in Codierungseinheiten kennzeichnen und der Sender zur Dynamikkompression weiter mit einem an den Analog-Digital-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregler versehen ist, während der Empfänger einen Digital-Analog-Umsetzer enthält, der die ihm zugeführten Codegruppen in die durch diese Codegruppen gekennzeichneten Signalwerte umsetzt, und weiter zur Dynamikexpansion mit einem an den Digital-Analog-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregler versehen ist. Beispielsweise zur Übertragung von Gesprächssignalen, Musiksignalen u. dgl.

Für Pulscodemodulationsübertragung werden in der Praxis im wesentlichen zwei Übertragungsweisen angewandt, wobei nach der einen Übertragungsweise das Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse in einer Codegruppe um einen Gewichtsfaktor 2 abnimmt, während bei der anderen Übertragungsweise das Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse in einer Codegruppe um einen Gewichtsfaktor 2 zunimmt. So kennzeichnen in aus 5 Impulsen bestehenden Codegruppen na-:h der ersten Übertragungsweise die aufeinanderfolgenden Impulse in Codierungseinheiten E einen Signalwert 2⁴E, 2³E, C²E, 2¹E, 2⁰E, während nach der zweiten Übertragungsweise die aufeinanderfolgenden Impulse einen Signalwert von 2⁰E₁ 2¹E, 2²E, 2³E, 2⁴E kennzeichnen. So wird beispielsweise ein Signalwert von 2⁴E nach der ersten Übertragungsweise durch die Anwesenheit der beiden ersten Impulse gekennzeichnet und bei der zweiten Übertragung~.weise durch die Anwesenheit der beiden letzten Impulse.

Bei Pulscodemodulation im allgemeinen entstehen infolge der Amplitudenquantisierung Abweichungen zwischen der empfangsseitig wiedergegebenen Signalspannung und der ursprünglichen Signalspannung, welche Abweichungen das sogenannte Quantisierungsrauschen verursachen; insbesondere bei einer verhältnismäßig niedrigen Signalspannung oder bei einem niedrigen Signalpegel ist dieses Quantisierungsrauschen störend merkbar, wobei außerdem wegen der Amplitudenquantisierung die Übertragung der niedrigen Signalpegel ungenau ist. Besonders zur Verringerung dieser Qualitätsbeeinflussung zu den niedrigeren Signalpegeln wird dabei in den heutigen Übertragungssystemen für Pulscodemodulation oft eine Dynamikregelung unter Verwendung von Dynamikreglern angewandt, die sendeseitig an den Analog-Digital-Umsetzer und empfangsseitig an den Digital-Analog-Umsetzer angeschlossen sind. Diese Dynamikregelung kann z. B. auf des Analoginforniationssignal eingreifen auf die Weise, wie ausführlich beschrieben worden ist in dem Artikel »Kompander mit hohem Kompressionsgrad für die

Pegelschwankungen in Fernsprechverbindungen« aus Philips technische Rundschau 26, 1965, Heft 9/10/11, Seiten 256—268.

Insbesondere wird dazu sowohl bei dem Kompressor als auch bei dem Expander eine Pegelregelung des Analoginformationssignals zustande gebracht, und zwar dadurch, daß einer Schaltung mit variabler Dämpfung ein Regelsignal zugeführt wird. Dieses Regelsigna) wird dadurch ϊ.-halten, daß ein Teil der Energie des Ausgangssignals des Kompressors abgegriffen wird und nach Verstärkung gleichgerichtet und geglättet. Dieses gleichgerichtete Signal wird sodann einem Tiefpaßfilter zugeführt, dessen Ausgangssignal das Regelsignal bildet. Je höher die Grenzfrequenz dieses Filters, desto schneller wird die Regelung den Pegeländerungen des Analoginformationssignals folgen.

In den modernen Übertragungssystemen für Pulscodemodulation wird aber momentane Kompressionsbzw. Expansionsrsgelung verwendet, was zu einer Vereinfachung der Apparatur führt. (Siehe z. B. H. Mann, H. M. Sträube und P. C. Viiiars »A companded coder for an experimental PCM terminal, Bell Systems Technical Journal 41, 1962, S. 173—226). Bei dieser Art von Dynamikregelung können sogar Netzwerke verwendet werdenmit einer Amplitudenkennlinie, deren Neigung bei bestimmten Signalwerten diskontinuierlich schwankt, einer sogenannten stückweise lineare Charakteristik.

Bei dieser zuletzt genannten Dynamikregelung soll aber einerseits zur Vermeidung nichtlinearer Verzerrungen darauf geachtet werden, daß über den ganzen Regelbereich von beispielsweise 30 dB die Amplitudenkennlinien dieser Netzwerke sende- und empfangsseitig untereinander genau reziprok verlaufen, während andererseits diese Dynamikregelung gegen Störungen in der Übertragungsstrecke äußerst empfindlich ist, wodurch die Störungsempfindlichkeit des ganzen Übertragungssystems vergrößert wird. So wurde beispielsweise bei eingehenden Störungsmessungen festgestellt, daß bei Störungsraten von 10-³ oder K)-² bereits eine deutlich wahrnehmbare Qualitätsbeeinflussung auftrat.

Die Erfindung bezweckt, eine andere Konzeption eines Übertragungssystems des eingangs erwähnten Typs und der dabei zu verwendenden Sender und Empfänger zu schaffen, bei dem zusammen mit einem äußerst einfachen Aufbau die störende Beeinflussung des Quantisierungsrauschens durch Steigerung des Kompressionsgrades in beträchtlichem Maße verringert wird, und bei dem trotz dieses hohen Kompressionsgrades die zu übertragenden Signale empfangsseitig genau wiedergewonnen werden, während weiter die Störungsempfindlichkeit verbessert und nichtlineare Verzerrungen vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Übertragungssystem weist das Kennzeichen auf, daß sendeseitig an den Analog-Digital-Umsetzer ein Pegelsignalgenerator zur Erzeugung eines den Pegel des zu übertragenden Signals kennzeichnenden Pegelsignals angeschlossen ist, wobei am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers und empfangsseitig am Eingang des Digital-Analog-Umsetzers ein Regelkreis mit einer darin aufgenommenen normalerweise gesperrten Torschaltung angeordnet ist, die im Rhythmus der Codegruppen, wenigstens während des Impulses mit dem größten Gewicht in den Codegruppen, freigegeben wird und weiter am Ausgang der Torschaltung ein Integrator zur Erzeugung eines Regelsignals angeordnet ist, welches Regelsignal sendeseitig über den Regelkreis für Dynamikkompression in Rückwärtsregelung dem an den Analog-Digital-Umsetzer. angeschlossenen Dynamikregler und empfangsseitig über den Regelkreis für Dynamikexpansion in Vorwärtsrichtung dem an den Digital-Analog-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregler zugeführt wird.

Bei der Anwendung der erfindungsge.mäßen Maßnahmen wird erzielt, daß die ausgesandten Codegruppen zwei Informationen enthalten und insbesondere kenn-ο zeichnen die gesamten Codegruppen den Verlauf der zu übertragenden Analogsignale und die Anzahl je Zeiteinheit auftretender Impulse mit dem größten Gewicht in den Codegruppen die angewandte Kompression, wodurch es trotz der Anwendung eines hohen Kompressionsgrades, der für eine optimale Verringerung der störenden Beeinflussung des Quantisierungsrauschens von primärer Bedeutung ist, ermöglicht wird, das zu übertragende Signal empfangsseitig genau wiederzugewinnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und F i g. 2 Blockschaltbilder eines bekannten Senders bzw. Empfängers für Pulscodemodulation,

2■) F i g. 3 und F i g. 4 Blockschaltbilder eines Senders bzw. Empfängers für Pulscodemodulation nach der Erfindung,

F i g. 5 einige Signal-Rauschkennlinien zur Erläuterung der im vorstehenden angegebenen Vorrichtungen,

j« F i g. 6 und F i g. 7 eine Variante des in F i g. 3 und Fig.4 dargestellten erfindungsgemäßen Senders und Empfängers,

Fig. 8 und Fig. 9 sowie Fig. 10 und Fig. 11 eine detaillierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Sen-

r> ders und Empfängers,

Fig. 12 und Fig. 13 einen erfindungsgemäßen Sender bzw. Empfänger für Zeitmultiplexübertragung.

Bei dem in F i g. 1 als Blockschaltbild dargestellten bekannten Sender für Pulscodemodulation zur Übertra-

4(1 gung von aus 7 Impulsen bestehenden Codegruppen werden die einem Mikrophon 1 entnommenen Gesprächssignale im Bereich von 300—3400 Hz über einen Differentiator 2 und einen Niederfrequenzverstärker 3 einer Abtastvorrichtung zugeführt, die im Rhythmus der

-i") Codegruppen, beispielsweise mit einer Frequenz von 8 kHz, durch Abtastimpulse eines Steuerimpulsgenerators 5 gesteuert wird.

Der Sender ist weiter mit einem durch eine Steuervorrichtung 6 gesteuerten Analog-Digital-Um-

ii) setzer 7 versehen, wobei die Steuervorrichtung 6 Steuerimpulse für den Analog-Digital-Umsetzer 7 liefert, die im Rhythmus der Impulse in einer Codegruppe auftreten und durch ihre Amplitude die Codierungseinheit E des Analog-Digital-Umsetzers

V) kennzeichnen. Die Steuervorrichtung 6 des Analog-Digital-Umsetzers 7 wird durch die Impulse von 8 kHz des Steuerimpulsgenerators 5 gesteuert, die gegenüber den Abtastimpulsen über einen geeigneten Zeitintervall verschoben sind.

Mi Beim jeweiligen Auftritt eines Abtastimpulses des Steuerimpulsgenerators 5 liefert die Abtastvorrichtung 4 eine Bemusterung des üu übertragenden Gesprächssignals, wobei die Bemusterung im Analog-Digital-Umsetzer 7 in eine aus 7 Impulsen bestehende Codegruppe

(Ti umgesetzt wird, deren Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse um einen Faktor 2 abnimmt, so daß die aufeinanderfolgenden Impulse in Codierungseinheiten E Signalwerte von 2⁶E, TE. 2⁴E... 2⁰E kennzeichnen.

Insbesondere wird im Analog-Digital-Umsetzer 7 die Größe des in Codierungseinheiten gemessenen Abtastwerts im Zeitpunkt des ersten Steuerimpulses mit dem Signalwert 2^bE verglichen, wobei für den Fall, daß der Abtastwert größer ist als der Signalwen 2⁶EeIn Impuls ausgesandt und der Signalwert 2^bE vom Abtastwert abgezogen wird, während für den Fall, daß der Abtastwert kleiner ist als der Signalwert 2^b£"kein Impuls ausgesandt wird; beim folgenden Steuerimpuls erfolgt auf dieselbe Weise ein Vergleich mit dem Signalwert 2⁵£fusw. bis nach dem 7. Steuerimpuls die vollständige Codegruppe aufgebaut ist.

Nach Verstärkung in einem Endverstärker 8 werden die auf diese Weise erzeugten Codegruppen über eine Übertragungsleitung 9 ausgesandt.

Fig. 2 zeigt einen mit dem Sender nach Fig. 1 zusammenarbeitenden Empfänger, bei dem die über die Leitung 9 eingetroffenen Impulse nach Pulserzeugung nach Form und Auftrittszeitpunkt in einem Impulsgenerator 10 einem Digital-Analog-Umsetzer 11 zugeführt werden, dem zugleich Steuerimpulse einer Steuervorrichtung 12 zugeführt sind, welche Steuerimpuls im Rhythmus der Impulse in einer Codegruppe auftreten und durch ihre Amplitude die Codierungseinheit des Digital-Analog-Umsetzers kennzeichnen. Die Steuervorrichtung 12 des Digital-Analog-Umsetzers 11 wird dabei durch die Impulse eines Steuerimpulsgenerators 13 gesteuert, der im Rhythmus der Codegruppen von 8 kHz synchronisiert wird, beispielsweise mittels eines mit den Codegruppen mitgesandten Synchronimpulses oder auf eine andere bekannte Weise; die Synchronisierung des Steuerimpulsgenerators 13 ist zum guten Verständnis der Erfindung unwichtig, weshalb darauf nicht näher eingegangen wird.

Beim jeweiligen Auftritt einer Codegruppe werden im Digital-Analog-Umsetzer 11 die in dieser Codegruppe vorhandenen Impulse ihrem Gewicht entsprechend zusammengefügt, und auf diese Weise entsteht am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 ein durch diese Codegruppe gekennzeichnetes Analogsignal, das zur weiteren Verarbeitung einer Abtastvorrichtung 14 zugeführt wird, die durch die Impulse des Steuerimpulsgenerators 13 gesteuert wird. Am Ausgang der Abtastvorrichtung 14 entsteht auf diese Weise nach jeder Codegruppe ein Abtastwert des am Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 auftretenden Signals, welche Abtastwerte nach Verstärkung in einem Verstärker 15 über einen Integrator 16 und ein Tiefpaßfilter 17 einer Wiedergabevorrichtung 18 zugeführt werden.

Für das bisher angegebene Übertragungssystem der Pulscodemodulation ist in Fig. 5 durch die Kurve a in dB-Skala das 5//?-VerhäItnis zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen in Abhängigkeit von der Signalpegel-Abnahme angegeben. Das Quantisierungsrauschen ist unabhängig vom Signalpegel und in absoluten Größe praktisch konstant, d.h. daß das Verhältnis zwischen dem Signalpegel und dem Quantisierungsrauschen von maximalem Signalpegel nach minimalem Signalpegel gehend praktisch linear abnimmt Für Pulscodemodulation gilt bei einem maximalen Signalpegel für das Verhältnis zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen in der dB-Skala die einfache Formel 6/7 + 2, wobei π die Impulszahl in einer Codegruppe darstellt, und sie beträgt somit bei aus 7 Impulsen zusammengestellten Codegruppen 44 dB.

Wie aus dem durch die Kurve a angegebenen Zusammenhang zwischen dem Signal-Quantisierungs-

rauschverhältnis S/Rund dem Signalpegel hervorgehen dürfte, wird bei niedrigem Signalpegel das Quaniisierungsrauschen besonders störend: so wird es beispielsweise bei einem restlichen Signal-Rauschverhältnis von etwa 15 dB für die Praxis als unzulässig betrachtet.

Zur Verringerung dieser störenden Beeinflussung der Qualität der niedrigeren Signalpegel durch das Quantisierungsrauschen ist im Sender nach Fig. 1 an den Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 7 und im Empfänger nach Fig. 2 an den Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 ein Dynamikregler 19 bzw. 20 angeschlossen, wobei diese Dynamikreglcr eine momentane Kompression bzw. Expansion der daran zugeführten Analogsignale verursachen. Gemäß den heute üblichen modernen Techniken werden dazu als Dynamikregler 19 bzw. 20 feste Netzwerke mit derartigen Amplitudenkennlinien verwendet, daß die Neigung bei bestimmten Signalwerten diskontinuierlich verläuft, wobei zugleich die Anforderung gestellt werden muß, daß die Amplitudenkennlinien beider Dynamikregler 19 bzw. 20 untereinander genau reziprok verlaufen, um nichtlineare Verzerrungen zu vermeiden. Zur Erläuterung ist in Fig. 1 durch 21 die Amplitudenkennlinie des Dynamikreglers 19 und in F i g. 2 durch 22 die des Dynamikreglers 20 schematisch dargestellt.

Von dieser bekannten Vorrichtung ist in F i g. 5 durch die Kurve b das Verhältnis S/R zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen in Abhängigkeit vom Signalpegel angegeben. Zu den niedrigeren Signalpegeln hin wird durch die Anwendung der Dynamikregler 19, 20 die störende Beeinflussung des Quantisicrungsrauschens beträchtlich verringert, aber diese Verbesserung der störenden Beeinflussung bei den niedrigeren Signalpegeln verursacht eine Verschlechterung des Quantisierungsrauschens bei den höheren Signalpegeln, insbesondere beim maximalen Signalpegel um etwa 13 dB, während außerdem diese Dynamikregelung gegen Störungen in der Übertragungsstrecke äußerst empfindlich ist.

Nach der Erfindung werden diese Unzulänglichkeiten in der bekannten Vorrichtung, unter anderem Verschlechterung des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen, die äußerst kritische Einsteilung der Amplitudenkennlinien beider Dynamikregler über den ganzen Dynamikregelbereich, sowie die große Störungsempfindlichkeit durch das in F i g. 3 und F i g. 4 dargestellte erfindungsgemäße Übertragungssystem ausgeschaltet, wobei F i g. 3 den Sender und F i g. 4 den Empfänger zeigt. Der Fig. 1 und 2 entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern angedeutet.

Insbesondere ist im Sender nach Fig. 3 an den Analog-Digital-Umsetzer 7 ein Pegeispannungsgenerator 23 angeschlossen, der zur Erzeugung eines den Pegel des zu übertragenden Gesprächssignals kennzeichnenden Pegelsignals dient, wobei am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 7 ein Regelkreis 24 mit einem darin aufgenommenen normalerweise gesperrten Tor 25, das im Rhythmus der Codegruppen während des Impulses mit dem größten Gewicht freigegeben wird, und weiter am Ausgang des Tores 25 ein Integrator 26 mit einer Grenzfrequenz in der Größenordnung der niedrigen Frequenzen des Pegelsignals, beispielsweise 20 Hz, zur Erzeugung einer Regelspannung angeordnet ist, wobei die Regelspannung über den Regelkreis 24 für Dynamikkompression in Rückwärtsregelung einem an den Analog-Digital-Umsetzer 7 angeschlossenen Dynamikregler 27 zugeführt wird.

In der dargestellten Ausführungsform wird der Dynamikregler 27 durch einen in den Steuerkreis 6 des Analog-Digital-Umsetzers 7 aufgenommenen Amplitudenmodulator gebildet, der die Amplitude der Steuerimpulse und somit die Codierungseinheit des Analog-Digi- ■-> tal-Umsetzers 7 steuert, während der Pegelspannungsgenerator 23 durch einen Gleichrichter 28 und ein Tiefpaßfilter 29 gebildet wird, dessen Ausgangsspannung nach Zusammenfügung mit den zu übertragenden Gesprächssignalen im Bereich von 300—3400 Hz in i< > einer Zusammenfügungsvorrichtung 30 über die Abtastvorrichtung 4 dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 7 zugeführt wird. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters beträgt beispielsweise 100 Hz.

Beim jeweiligen Auftritt eines Impulses mit dem ι j größten Gewicht in den Codegruppen wird das Tor durch die Impulse des Steuerimpulsgenerators 5, die als Torimpulse dem Tor 25 zugeführt werden, freigegeben und auf diese Weise entsteht durch Integration der dem Tor 25 entnommenen Impulse im Integrator 26 eine Regelspannung, die als Modulationsspannung dem Amplitudenmodulator 27 zugeführt wird, so daß die Steuerimpulse des Analog-Digital-Umsetzers 7 in Größe mit der erzeugten Regelspannung variieren werden. Für eine empfindliche Regelung ist es 2; vorteilhaft, daß die Amplitude der dem Amplitudenmodulator 27 entnommene Steuerimpuls der im Integrator 26 erzeugten Regelspannung praktisch proportional ist, welches Ziel auf einfache Weise dadurch erreicht wird, daß dem Amplitudenmodulator 27 über einen Widerstand 31 ebenfalls eine konstante Bezugsspannung als Modulationsspannung zugeführt wird, deren Größe derart eingestellt ist, daß beim Fehlen der Regelspannung 26 die Amplitude der Steuerimpulse größtenteils, beispielsweise bis auf 1 bis 2%, verringert ist. j >

Wird in der beschriebenen Vorrichtung dem Analog-Digital-Umsetzer 7 statt eines Gesprächssignals eine Gleichspannung in Form eines konstanten Pegelsignals mit einer Amplitude größer als der durch den Impuls mit dem größten Gewicht einer Codegruppe gekennzeichnete Amplitudenwert, so werden durch den aufeinanderfolgenden Amplitudenvergleich im Analog-Digital-Umsetzer 7 auf die bereits im obenstehenden erläuterte Weise die Codegruppen gebildet werden, wobei für den Fall, daß ein Impuls mit dem größten Gewicht auftritt, 4> dieser über das Tor 25 dem Integrator 26 zugeführt wird. Beim jeweiligen Auftritt eines Impulses am Integrator 26 nimmt die Regelspannung am Integrator 26 um einen bestimmten Wert zu und dementsprechend über den Amplitudenmodulator 27 ebenfalls die der v\ Regelspannung des Integrators 26 praktisch proportionale Codierungseinheit, bis bei der vergrößerten Codierungseinheit das konstante Pegelsignal kleiner ist als der durch den Impuls mit dem größten Gewicht in einer Codegruppe gekennzeichnete Signalwert. Der Impuls mit dem größten Gewicht in einer Codegruppe wird dann nicht mehr ausgesandt die Regelspannung des Integrators 26 sinkt und somit auch die Codierungseinheit, was sich so lange fortsetzt, bis bei dieser herabgesetzten Codierungseinheit der Impuls mit dem t>o größten Gewicht in einer Codegruppe einen Signalwert kleiner als das konstante Pegelsignal kennzeichnet wonach der Impuls mit dem größten Gewicht wieder ausgesandt wird und sich der oben beschriebene Vorgang wiederholt. b5

In den durch den Analog-Digital-Umsetzer 7 erzeugten aufeinanderfolgenden Codegruppen bei der Übertragung einer konstanten Pegelspannung ist dann der Impuls mit dem größten Gewicht wohl oder nicht vorhanden; insbesondere wird in den erzeugten Codegruppen die Anwesenheit eines Impulses durch eine 1 und die Abwesenheit durch eine 0 angedeutet, dann werden im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei den aus 7 Impulsen zusammengestellte Codegruppen ausgesandt werden und der erste Impuls in der Codegruppe das größte Gewicht aufweist, die Codegruppen (1000000) und (0111111) erzeugt werden, die in Codierungseinheiten Signalwerte von 64 bzw. 63 kennzeichnen. In Wirklichkeit ist durch die Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung erzielt worden, daß für den Impuls mit dem größten Gewicht in den Codegruppen der Analog-Digital-Umsetzer 7 zugleich einen Teil einer Schleife vom Pulsdeltamodulationstyp bildet, die weiter durch das Tor 25, den Integrator 26 und den Amplitudenmodulator 27 gebildet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird nämlich beim jeweiligen Auftritt des Impulses mit dem größten Gewicht in einer Codegruppe das Pegelsignal des Pegelsignalgenerators 23 im Analog-Digital-Umsetzer mit der den Amplitudenmodulator 27 entnommenen Codierungseinheit multipliziert mit einem konstanten - Faktor amplitudenmäßig verglichen, wobei abhängig von der Polarität des Spannungsunterschiedes bei diesem Amplitudenvergleich ein Impuls ausgesandt oder unterdrückt wird, welche Impulse zugleich über das Tor 25 dem I ntegrator 26 zugeführt werden.

Die beschriebene Schleife weist dabei die Neigung auf, den erwähnten Spannungsunterschied beim Amplitudenvergleich auf 0 zurückzubringen, wodurch das dem Integrator 26 entnommene Regelsignal und somit auch die dem Amplitudenmodulator 27 entnommene Codierungseinheit, abgesehen von einem konstanten Multiplikationsfaktor, eine quantitative Annäherung der Pegelspannung bildet. Anders gesagt und in einem Zeitdiagramm dargestellt, schwankt die um einen konstanten Faktor multiplizierte Regelspannung des Integrators 26 um die konstante Pegelspannung.

Wenn die Pegelspannung erhöht wird, wird dadurch die Regelspannung des Integrators 26 praktisch direkt proportional zu dieser Erhöhung der Pegelspannung variierend und somit auch die Codierungseinheit, während zur Erzeugung dieser erhöhten Pegelspannung die Anzahl pro Zeiteinheit dem Integrator 26 zugeführter Impulse ebenfalls zunehmen wird. Umgekehrt wird bei einer Senkung der Pegelspannung die Codierungseinheit praktisch direkt proportional zu dieser Senkung der Pegelspannung abnehmen, ebenso wie die Anzahl .pro Zeiteinheit dem Integrator über das Tor 25 zugeführter Impulse. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Codierungseinheit praktisch direkt proportional zur Pegelspannung variiert, während die Größe der Pegelspannung durch die Anzahl je Zeiteinheit durch das Tor 25 durchgelassener Impulse, die in den Codegruppen die Impulse mit dem größten Gewicht darstellen, gekennzeichnet wird.

Wird nun die durch das Pegelsignal im Frequenzbereich von 0—100 Hz gebildete Gleichspannung in der Zusammenfügungsvorrichtung mit einer Wechselspannung in Form eines Gesprächssignals im Frequenzbereich von 300—3400 Hz zusammengefügt so hat diese Wechselspannung praktisch keinen Einfluß auf die Größe der Regelspannung des Integrators 26 und somit auch nicht auf die Codierungseinheit während die Größe der Codierungseinheit, wie zuvor, durch die Anzahl je Zeiteinheit durch das Tor 25 durchgelassener Impulse gekennzeichnet wird. Der Umstand, daß die

Codierung mit einer Codierungseinheit erfolgt, die praktisch direkt proportional zu dem zu Gesprächssignal gehörenden Pegel ist, oder was auf dasselbe hinaus geht, die Kompression im Dynamikregelbereich sehr hoch ist, ergibt über den ganzen Dynamikregelbereich ^r> von beispielsweise 40 dB eine sehr genaue Codierung.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erzielt, daß die durch den Analog-Digital-Umsetzer 7 erzeugten Codegruppen zwei Informationen des zu übertragenen Gesprächssignals enthalten, denn die Codegruppen kennzeichnen nämlich den Verlauf des Gesprächssignals und die Anzahl je Zeiteinheit auftretender Impulse mit dem größten Gewicht in den Codegruppen den Pegel der Gespriichssignale, wodurch es ermöglicht wird, die zu übertragen- ι ^Γ> den Signale empfangsseitig mit großer Genauigkeit zu reproduzieren. Für die Einstellung des Analog-Digital-Umsetzers 7 ist an die Zusammenfügungsvorrichtung 30 noch eine einstellbare Gleichspannungsquelle 32 angeschlossen.

In dem in F i g. 4 dargestellten zusammenarbeitenden Empfänger werden die beiden Informationen der Codegruppen benutzt, um die zu übertragenden Gesprächssignale wiederzugewinnen. Die dem Impulsregenerator 10 entnommenen Codegruppen werden 2^r> einerseits dem Digital-Analog-Umsetzer 11 und andererseits einem Regelkreis 33 zugeführt, der zur Dynamikexpansion die Codierungseinheit des Digital-Analog-Umsetzers 11 in Vorwärtsregelung steuert. Der Aufbau des Regelkreises 33 entspricht dem des jo sendeseitigen Regelkreises 24, wobei der Regelkreis 33 insbesondere ein normalerweise gesperrtes Tor 34, das beim jeweiligen Auftritt eines Impulses mit dem größten Gewicht in einer Codegruppe durch einen Torimpuls des Steuerimpulsgenerators 13 freigegeben wird, einen r> Integrator 35 mit derselben Grenzfrequenz wie die des sendeseitigen Integrators 26, und einen in den Steuerkreis 12 des Digital-Analog-Umsetzers 11 ausgenomrnenen Amplitudenmodulator 36, dem über den Widerstand 37 zugleich eine konstante Bezugsspannung 4< > als Modulationsspannung zugeführt wird, enthält.

In der dargestellten Vorrichtung sorgen die durch das Tor 34 durchgelassenen Impulse mit dem größten Gewicht in den Codegruppen, deren Anzahl pro Zeiteinheit den durch das sendeseitige Tor 25 4·ί durchgelassenen Impulsen genau entspricht, nach Integration im Integrator 35 über den Amplitudenmodulator 36 für einen genauen Gleichlauf der Größe der empfangsseitigen Decodierungseinheit mit der Größe der sendeseitigen Codierungseinheit, welch letztere, wie ^r> <> im vorstehenden erläutert wurde, dem Pegel der zu übertragenden Gcsprächssignale praktisch proportional ist. Dadurch v.-ird nicht nur die Genauigkeit der Wiedergabe beträchtlich verbessert aber auch das störende Quantisierungsrauschen bei den niedrigeren Signalamplituden wird in beträchtlichem Maße verringert denn bei Verringerung des Gesprächspegels um einen bestimmten Faktor wird die Amplitude der Decodierungseinheit verhältnismäßig erniedrigt werden, was bedeutet daß die Amplitude des Quantisierungsrauschens ebenfalls um denselben Faktor abgenommen hat

In F i g. 5 ist das Verhältnis S/R zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen in Abhängigkeit vom Signalpegel für die Vorrichtung nach der Erfindung f>5 durch die Kurve c angegeben, welche die beträchtliche Verbesserung des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen gegenüber dem des bekannten Übertragungssystems nach Fi g. 1 und 2 am deutlichsten darstellt. So tritt beispielsweise im Vergleich mit dem Übertragungssystem nach F i g. 1 und 2 ohne Dynamikregier 19,20 (Kurve a)zu den niedrigeren Signalamplituden hin kein Abfall des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen auf, und im Vergleich mit dem Übertragungssystem mit Amplitudenreglern 19,20 (Kurve ty ist über dem ganzen Dynamikregelbereich eine Verbesserung um 13 dB realisiert. Gleichzeitig stellt es sich heraus, daß das erfindungsgemäße Übertragungssystem keine nichtlinearen Verzerrungen aufweist, und die Störungsempfindlichkeit wird sehr klein, wobei insbesondere eine Störungsrate von 10~² oder 10~³ in der Übertragungsstrecke keinen Einfluß auf die angegebene Dynamikregelung ausübt.

Unter Beibehaltung aller Vorteile, für Pulscodemodulationsübertragung werden die Nachteile weitgehend verringert, was eine bedeutende Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Pulscodemodulationsüb ertragung zur Folge hat. So bedeutet die Verbesserung um 13 dB im Verhältnis zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen gegenüber dem jetzt oft angewandten Übertragungssystem nach F i g. 1 und 2, daß die Anzahl Impulse in den Codegruppen zur Erhaltung desselben Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen wie bei der bekannten Vorrichtung um 2 verringert werden kann, wodurch einerseits die angewandten Analog-Digital-Umsetzer und die Digital-Analog-Umsetzer in bedeutendem Maße vereinfacht werden, was letzten Endes zu einer Apparaturvereinfachung führt, während andererseits bei Zeitmultiplexübertragung durch die Erniedrigung der Anzahl Impulse in den Codegruppen um 2, die Anzahl Zeitmultiplexkanäle und somit die Übertragungskapazität um 30 bis 40% vergrößert wird.

Bei einer anderen Anwendungsmöglichkeit stellt es sich heraus, daß es sogar möglich ist, mit aus 3 Impulsen zusammengestellten Codegruppen noch eine Gesprächsübertragung mit vorzüglicher Verständlichkeit zu verwirklichen, denn das Verhältnis S/R zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen beträgt nach der vorstehend erwähnten Formel 6n + 2, in diesem Fall 20 dB, welcher Wert über den ganzen Dynamikregelbereich praktisch konstant bleibt. Überraschend ist dabei die besonders einfache Verwirklichung dieser hervorragenden Verbesserung.

Im dargestellten Pulscodemodulationsübertragungssystem können der sendeseitige Integrator 26 und der empfangsseitige Integrator 35 aus nur einem aus einem Widerstand 38 bzw. 39 und einen Kondensator 40 bzw. 41 bestehenden Glied gebildet werden, wobei die Grenzfrequenz vorzugsweise in der Größenordnung der niedrigen Frequenzen im Pegelsignal, beispielsweise 20 Hz, ist Untersuchungen haben dabei gezeigt daß es für eine genaue Dynamikregelung vorteilhaft ist mit dem Integrator 38, 40 bzw. 39, 41 ein zweites Glied in Kaskade zu schalten, dessen Grenzfrequenz höher ist als die des ersten Gliedes aber höchstens den niedrigen Signalfrequenzen, beispielsweise 150 Hz, gleich ist, insbesondere wird dieses zweite Glied durch einen Längswiderstand 42 bzw. 43 und eine aus der Reihenschaltung aus einem Kondensator 44 bzw. 45 und einem Koppelwiderstand 46 bzw. 47 bestehende Querimpedanz gebildet Der Koppelwiderstand 46 bzw. 47 sorgt dafür, daß ein Teil der Ausgangsspannung des ersten Gliedes 38,40 bzw. 39,41 zusammen mit der am Kondensator 44 bzw. 45 auftretenden Integrationsspan-

nung zwischen den Ausgangsklemmen auftritt.

Eine günstige Bemessung der Elemente des obengenannten Doppelintegrators ist wie folgt:

Widerstand38,39:80OkQ; Kondensator 40,41:0,01 μΡ Widerstand 42,43:100 kfi; Kondensator 44,45:0,01 μΡ Widerstand 46,47:

Bei weiteren Untersuchungen des erfindungsgemäßen Puiscodemodulationssystems wurde noch der Einfluß untersucht, wenn außer dem Impuls mit dem größten Gewicht weitere Impulse aus den Codegruppen zur Dynamikregelung verwendet werden, insbesondere der Impuls mit dem zweitgrößten Gewicht. Dieses Ziel wird beispielsweise auf die in F i g. 3 und 4 durch gestrichelte Linien dargestellte Weise, und zwar dadurch erreicht, daß diese impulse, deren Gewicht um einen Faktor 2 kleiner sind als die Impulse mit dem größten Gewicht, mit Hilfe eines durch den Steuerimpulsgenerator 5 bzw. 13 gesteuerten Tores 48 bzw. 49 selektiert und über ein Dämpfungsnetzwerk 50 bzw. 51 mit einer Dämpfungszahl 2 dem Integrator 26 bzw. 35 zugeführt werden. Die Dynamikregelung erhält dadurch einen viel weniger steilen Verlauf, was in den Signal-Rauschkennlinien nach F i g. 5 zu dem durch die gestrichelte Kurve (/dargestellten Verlauf des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen führt, welche Kurve d zu den niedrigeren Signalpegeln hin abfällt. Zwar ist hier eine Verbesserung gegenüber den Kurven a und b der bekannten Vorrichtungen erhalten, aber die Verbesserung ist geringer als die des obenstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Übertragungssystems (Kurve c), bei dem ausschließlich der Impuls mit dem größten Gewicht verwendet ist. Bei Verwendung weiterer Impulse in den Codegruppen zur Dynamikregelung wird der Abfall des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen zu den niedrigeren Signalpegeln hin vergrößert.

Es ist bemerkenswert, daß hier ein optimaler Effekt mit einer einfachsten Ausführung der Apparatur einhergeht.

Vollständigkeitshalber sei hier noch bemerkt, daß die Regelung mit den beiden Impulsen mit dem größten Gewicht auch dadurch erfolgen kann, daß diese beiden Impulse im Tor 25 bzw. 34 selektiert und über einen Digital-Analog-Umsetzer für Codegruppen mit 2 Impulsen dem Integrator 26 bzw. 35 zugeführt werden.

F i g. 6 und 7 zeigen eine Abwandlung des in F i g. 3 und 4 dargestellten erfindungsgemäßen Senders bzw. Empfängers. Entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern angedeutet.

Der in F i g. 6 dargestellte Sender für Pulscodemodulation weicht in der Ausbildung des Pegelgenerators von dem in Fig.3 dargestellten Sender ab. Insbesondere werden die dem Niederfrequenzverstärker 3 entnommenen Gesprächssignale zur Erzeugung eines zweiweggleichgerichteten Gesprächssignals, das ohne Glättung über die Bemusterungsvorrichtung 4 dem Analog-Digital-Umsetzer 7 zugeführt wird, einem Zweiweggleichrichter zugeführt Deutlichkeitshalber ist in der Figur durch 53 das Ausgangssignal des Zweiweggleichrichters 52 angegeben.

Um die Polarität des Gesprächssignals auf den Empfänger zu übertragen wird das dem Niederfrequenzverstärker 3 entnommene Gesprächssignal nach Begrenzung in einem Begrenzer 54 einem durch den Steuerimpulsgenerator 5 gesteuerten Impulsmodulator 55 zugeführt, der beispielsweise nur bei einer positiven Polarität des Gesprächssignals einen Impuls liefert, der mit den durch den Analog-Digital-Umsetzer 7 erzeugten Codegruppen in einer Zusammenfügungsvorrichtung 56 zusammengefügt wird. Diese die Polarität der zu ϊ übertragenden Signale kennzeichnenden Impulse oder kurz die Polaritätsimpulse, werden jeweils vor den durch den Analog-Digital-Umsetzer 7 erzeugten Codegruppen übertragen.
In der dargestellten Vorrichtung wird durch die

K) Zweiweggleichrichtung im Zweiweggleichrichter 52 ein die zu übertragenden Gesprächssignale kennzeichnendes Pegelsignal erzeugt, das über die Bemusterungsvorrichtung 4 dem Analog-Digital-Umsetzer 7 zugeführt wird, der, wie bei der Vorrichtung nach Fig.3, mit

ι j einem durch ein Tor 25, einen Integrator 26 und einen in die Steuervorrichtung 6 des Analog-Digital-Umsetzers 7 aufgenommenen Amplitudenmodulator 27 gebildeten Regelkreis 24 versehen ist. Auf dieselbe Weise wie in F i g. 3 erläutert wurde, erfolgt in dieser Vorrichtung die Analog-Digital-Umsetzung in einem Analog-Digital-Umsetzer 7 mit einer dem Pegelsignal direkt proportionalen Codierungseinheit, während die Anzahl je Zeiteinheit auftretender Impulse mit dem größten Gewicht in den Codegruppen das Pegelsignal kennzeichnen.

F i g. 7 zeigt den mit dem Sender nach F i g. 6 zusammenarbeitenden Empfänger. In dieser Vorrichtung werden die im Impulsgenerator 10 regenerierten Impulse in Parallelschaltung den drei durch den

so Steuerimpulsgenerator 13 gesteuerten Toren 34, 57, 58 zugeführt, wobei das Tor 34 normalerweise gesperrt ist und nur dann freigegeben wird, wenn ein Impuls mit dem größten Gewicht der Kodegruppen auftritt; das Tor 57 ist normalerweise freigegeben und wird nur

i"> gesperrt beim Auftreten der Polaritätsimpulse, während das Tor 58 normalerweise gesperrt ist und nur bei den Polaritätsimpulsen freigegeben wird.

Über das Tor 57 werden die eintreffenden Codegruppen mit Unterdrückung der Polaritätsimpulse dem

■to Digital-Analog-Umsetzer 11 zugeführt, dessen Decodierungseinheit auf die Weise wie bei Fig.4 durch den mit dem Tor 34, dem Integrator 35 und dem Amplitudenmodulator 36 versehenen Regelkreis 33 in Vorwärtsregelung gesteuert wird. Am Ausgang des

4i Digital-Analog-Umsetzers 11 treten dabei die dem Eingang des sendeseitigen Analog-Digital-Umsetzers 7 zugeführten gleichgerichteten Signale 53 auf, die zur Wiedergewinnung der ursprünglichen Gesprächssignale an eine zwei Kontakte 60, 61 an denen das

■><> Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 11 mit entgegengesetzter Polarität auftritt, sowie einen Schalter 62, der in Abhängigkeit eines aus den Poiaritätsimpulsen erzeugten Schaltsignals entweder den Kontakt 60 oder den Kontakt 61 mit der Bemusterungsvorrichtung 14 verbindet enthaltende Umschaltvorrichtung 59 gelegt sind. Insbesondere wird das Schaltsignal mit Hilfe eines bistabilen Impulsgenerators 63 erzeugt, der bei Anwesenheit eines Polaritätsimpulses am Tor 58 den einen Gleichgewichtszustand einnimmt und bei Abwe-

bo senheit eines Polaritätsimpulses in einer Codegruppe durch einen Impuls des Steuerimpulsgenerators 13 in den anderen Gleichgewichtszustand gebracht wird.

Auf diese Weise wurde bei der in Fig.6 und 7 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

fa5 Übertragungssystems bei Anwendung eines Pegelsignalgenerators mit einem Zweiweggleichrichter 52 ohne Glättungsfilter die ursprünglichen Gesprächssignale wiedereewonnen. Beim erfinHiinpsppmäßpn I Jhfr-

tragungssystem ist die Anwendung eines an den Analog-Digital-Umsetzer angeschlossenen Hegelgenerators wesentlich der, wie bereits bei F i g. 3 und 6 erläutert wurde, von abweichendem Typ sein kann, aber im Rahmen der Erfindung sind noch andere Aasführungsformen möglich, so kann beispielsweise der Pegelsignalgenerator zur Erzeugung auf digitalem Wege des Pegelsignals in dem Analog-Digital-Umsetzer oder hinter demselben liegen.

Ebenfalls können im Rahmen der Erfindung statt der in den F i g. 3, 6 bzw. 4, 7 in die Steuerkreise 6 bzw. 7 aufgenommenen Amplitudenmodulatoren 27, 36 die Dynamikregler auf andere Weise ausgebildet werden. So können beispielsweise sendeseitig an den Ingang des Analog-Digital-Umsetzers 7 und empfangsseitig an den 1 -, Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 11 ein durch den Regelkreis 24 bzw. 33 gesteuertes einstellbares Dämpfungsnetzwerk oder ein einstellbarer Transistor angeschlossen werden. Gegebenenfalls kann zu diesem Zweck bei der Ausbildung des Analog-Digital-Umsetzers in Form eines Impulsdauermodulators mit einem nachfolgenden Digitalzähler der Art, wie diese beispielsweise in Hö 1 ζ 1 er und Holzwarth »Theorie und Technik der Pulsmodulation«, 1957, S. 452—455, beschrieben wird, die Dauer der im Impulsdauermodula- 2 > tor erzeugten Impulse abhängig vom Regelsignal des Regelkreises variiert werden.

F i g. 8 und 9 zeigen eine detaillierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Senders bzw. Empfängers unter Verwendung eines derartigen Analog-Digital-Umset- jii zers mit einem Impulsdauermodulator und einem in Digitaltechnik ausgebildeten Pegelsignalgenerator.

Bei der in F i g. 8 dargestellten Sendevorrichtung ist der Analog-Digital-Umsetzer 7 mit einem Impulsdauermodulator 158 in Form eines doppelseitigen Begrenzers j-> versehen, dem durch Integration von Impulsen vom Steuerimpulsgenerator 5 in einem gedämpften Kreis 159 eine sägezahnförmige Spannung zusammen mit Bemusterungen des zu übertragenden Gesprächssignals zugeführt wird. Abhängig von der Polarität und der Größe dieser Abtastwerte liefert der Impulsdauermodulator 158 in der Dauer variierende Impulse, die als Torimpulse für ein normalerweise gesperrtes Tor 160 dienen, dem zugleich Impulse zugeführt werden, die durch Frequenzvervielfachung in einer Frequenzver- 4ϊ vielfacherstufe 161 von den Impulsen des Steuerimpulsgenerators 5 erhalten sind. So wird beispielsweise bei positiver Polarität und maximaler Amplitude der Gesprächssignale der Ausgangsimpuls des Impulsdauermodulators 158 eine maximale Dauer aufweisen, und w es werden 15 Impulse des Frequenzvervielfachers 161 durch das Tor 160 durchgelassen werden, während bei negativer Polarität und maximaler Amplitude der Gesprächssignale die Dauer der Ausgangsimpulse minimal sein wird und keine Impulse des Frequenzver- y, vielfachers 161 durch das Tor 160 durchgelassen werden. Für die praktische Ausführungsform ist es vorteilhaft, die Impulse des Frequenzvervielfachers 161 über ein Tor 162 dem Tor 160 zuzuführen, welches Tor

162 nur während der maximalen Dauer der des wi Impulsdauermodulators 158 entnommenen Impulse geöffnet ist.

Zur Erzeugung der erwähnten Codegruppen v/erden die Ausgangsimpulse des Tcres 160 einem Binärzähler

163 mit vier Zählelementen 164—167, der also bis 2⁴ e.-> zählen kann, zugeführt, und die Stellung der 4 Zählelemente 164—167 wird unter Verwendung eines Leseimpulses von der Leitung 168 in ein Schieberegister 169 mit 4 Schieberegisterelementen 170—173 eingeschrieben, deren Inhalt mittels Schiebeimpulse, die durch Frequenzvervielfachung in einem Frequenzvervielfacher 174 von den Impulsen des Steuerimpulsgenerators 5 erhalten werden, weitergeschoben wird. Nachdem die Stellung des Zählers 163 in das Schieberegister 169 eingeschneben ist, wird der Zähler 163 durch einen Rückstellimpuls von der Leitung 168' wieder in die Anfangsstellung zurückgebracht.

Wie aus der untenstehenden Tabelle hervorgehen dürfte, werden durch die Übertragung der Stellung des Zählers 163 über das Schieberegister 169 die gewünschten Codegruppen ausgesendet Dabei stellt in der untenstehenden Tabelle die erste Spalte den Wert des zu übertragenden Signals X in Codierungseinheiten dar, die zweite Spalte die Anzahl Impulse Warn Ausgang des Tores 160, die dritte Spalte die Stellung Y der Zählelemente in der Reihenfolge 164,165,166,167 dar, wobei eine 0 den Ruhezustand eines Zählelementes und eine 1 den Arbeitszustand angibt, während die letzte Spalte noch näher erläutert wird.

X	N	Y	Z
+7,5	15	1111	1
+6,5	14	Olli	1
+5,5	13	1011	1
+4,5	12	0011	1
+3,5	11	1101	0
+2,5	10	0101	0
+ 1,5	9	1001	0
+0,5	8	0001	0
-0,5	. 7	1110	0
-1,5	6	0110	0
-2,5	5	1010	0
-3,5	4	COlO	0
-4,5	3	1100	1
-5,5	2	0100	1
-6,5	1	1000	1
-7,5	0	0000	1

Aus dieser Tabelle läßt sich bei einem bestimmten Signalwert X unmittelbar die Anzahl Ausgangsimpulse N des Tores 160 und die Stellung V der Zählelemente 164—167 ablesen; so beträgt beispielsweise bei einem Signalwert X zwischen +3,5 und +4,5 Codierungselementen E die Anzahl Ausgangsimpulse N11 und die Zählerstellung Y der Zählelemente 164, 165, 166, 167 des Binärzählers 163 in dieser Reihenfolge 1101, welche Zählerstellung Kdie Anzahl ausgesendete Impulse N in einem binären System kennzeichnet, denn die Zählerstellung 1101 stellt einen Zahlwert 1x2°+lx2¹+0x2²+lx2³=11 dar. So kennzeichnen die Zählelemente 164,165 166,167 des Binärzählers 163 in dieser Reihenfolge die Impulse mit zunehmendem Gewicht in den ausgesendeten Codegruppen, wobei die Stellung des letzten Zählelementes 167 des Zählers 163 die Polarität des zu übertragenden Signals darstellt, denn, wie aus dieser Tabelle hervorgehen dürfte, nimmt das Zählelement 167 bei einem positiven Signalwert X die Stellung 1 an und bei einem negativen Signalwert X die Stellung 0.

Abhängig von der Schieberichtung des Schieberegisters 169 lassen sich die Stellungen der Zählelemente 164, 165, 166, 167 in dieser oder in umgekehrter Reihenfolge aussenden, d. h. bei dieser Sendeeinrichtung hat man die volle Freiheit, Codegruppen

auszusenden, bei denen das Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse in einer Codegruppe zunimmt oder das Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse in einer Codegruppe abnimmt Dadurch, daß der Digital-Analog-Umsetzer 11 empfangsseitig b ssonders einfach wird für Codegruppen, bei denen das Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse zunimmt, wird im dargestellten Ausführungsbeispiel diese Art von Übertragung angewandt.

Zur Pegelregelung wird die Amplitude der vom Steuerimpuisgenerator 5 herrührenden dem Integrator 159 zugeführten Impulse in einem Amplitudenmodulator 175 durch die Ausgangsspannung des Integrators 26 gesteuert. Daher wird auch die dem Integrator 159 entnommene sägezahnförmige Spannung mit der Regelspannung für Dynamikkompression in Größe variieren und somit auch die Dauer der Ausgangsimpulse des Impulsdauermodulators 158, was eine Dynamikkompression der zu übertragenden Gesprächssignale bedeutet.

Beim dargestellten Sender, bei dem zusammen mit den Codegruppen zugleich ein die Polarität des Gesprächssignals kennzeichnender Polaritätsimpuls übertragen wird, wird dadurch ein besonders einfacher digitaler Pegelspannungsgenerator erhalten, daß an den Analog-Digital-Umsetzer 7 im Regelkreis 24 eine Selektionsschaltung in Form eines UND-Gatters 178 angeschlossen ist, welchem UND-Gatter in der Zeit zusammenfallend, der Polaritätsimpuls und der Impuls mit dem größten Gewicht in den Codegruppen jo zugeführt wird; insbesondere sind die Eingänge des UND-Gatters 178 an die Zählelemente 166, 167 des Binärzählers 163 angeschlossen, wobei die Zählelemente 166,167 nach jeweiligem Ablauf des Binärzählprozesses der Impulse des Gatters 160 durch ihre Stellung die js Polarität des zu übertragenden Gesprächssignals bzw. seinen größten Amplitudenwert kennzeichnen. In der Praxis stellt es sich als vorteilhaft heraus, an die Zählelemente des Binärzählers 166, 167 über die Spannungsumkehrstufen 179, 180 zur Erzeugung invertierter Spannungen ein zweites Selektionsgatter in Form eines UND-Gatters 181 anzuschließen, dessen Ausgang mit dem Ausgang des UND-Gatters 178 über eine Zusammenfügungsvorrichtung in Form eines ODER-Gatters 182 mit dem Gatter 25 verbunden ist, dies zur Erzeugung der zur Dynamikkompression dienenden Regelspannung durch Integration im integrierenden Netzwerk 26.

Mit den beiden UND-Gatter 178, 181 wird ein den Pegel des zu übertragenden Gesprächssignals kenn- w zeichnendes Impulssignal erhalten, wie nun an Hand der obenstehenden Tabelle näher erläutert wird. Betrachtet man nämlich die beiden letzten Zahlen in der Binärzahl Y, welche die Polarität d-;s zu übertragenden Gesprächssignals bzw. meinen größten Anipiiiudenwert Vi kennzeichnen, so stellt es sich heraus, daß beide Zahlen bei einem großen positiven Amplitudenwerl des zu übertragenden Signals durch eine 1 und bei einem großen negativen Amplitudenwert durch eine 0 gekennzeichnet werden, so daß falls beide Zahlen wi einander gleich sind ein hoher Signalpegel und falls beide Zahlen einander nicht gleich sind, ein niedriger Signalpegel auftritt.

Der obengenannte Effekt wird in der erwähnten Vorrichtung dazu angewandt, auf digitalem Wege das hi Pegelregelsignal zu erzeugen, denn falls beide Zahlen durch eine I gegeben werden, liefen das UND-Gatter 178 über das ODER-Gatter 182 dem Gatter 25 eine impulsformige Spannung positiver Polarität, während falls beide Zahlen durch eine 0 gegeben werden, das UND-Gatier 181 über das ODER-Gatter 182 eine impulsformige Spannung positiver Polarität abgibt In der Tabelle stellt Z die Ausgangsspannung des ODER-Gatters 182 dar, welche Ausgangsspannung, wie aus dieser Tabelle hervorgeht, bei einem hohen Signalpegel durch eine 1 und bei einem niedrigen Signalpegel durch eine 0 gekennzeichnet wird.

Wie erläutert wurde, wird dabei auf digitalem Wege ein Pegelsignal aufgebaut wobei zusammen mit dem durch den Steuerimpulsgenerator gesteuerten Gatter 25 Impulse erhalten werden, die durch Integration im Integrator 26 eine Regelspannung für Dynamikkompression enthalten, mit der auf genau dieselbe Weise wie in der Hauptanmeldung eine besonders wirkungsvolle Dynamikkompression erhalten wird.

In einer praktischen Ausführung läßt sich die genannte Vorrichtung noch weiter vereinfachen; insbesondere können die einzelnen Spannungsumkehrstufen 179, 180 fortgelassen werden, da den Ausgängen der Zählelementen 166, 167 des Binärzählers 163, die wie üblich durch bistabile Kippschaltungen gebildet werden, unmittelbar invertierte Spannungen entnommen werden können, während weiter ebenfalls das Gatter 25 dadurch eingespart werden kann, daß die Aufgabe des Gatters 25 in die UND-Gatter 178, 181 aufgenommen wird, was dadurch erfolgt, daß jedes der UND-Gatter 178, 181 mit einem dritten Eingang versehen wird, dem die Impulse des Steuerimpulsgenerators 5 zugeführt werden. Dabei läßt sich die beschriebene Einrichtung weitgehend in digitaler Technik ausbilden, so kann beispielsweise außer dem in digitaler Technik ausgebildeten Pegelsignalgenerator auch der Integrator 26 in digitaler Technik ausgebildet werden.

Bei einfachem Aufbau und weitgehender Ausbildung in digitaler Technik, was also eine weitgehende Integration in einem Festkörper-Bauelement ermöglicht, hat sich aus Untersuchungen herausgestellt, daß auf die niedrigeren Signalamplituden hinzu, dabei im Verhältnis zwischen dem Signal und dem Quantisierungsrauschen sogar eine Verbesserung erhalten wird.

F i g. 9 zeigt einen mit dem Sender nach F i g. 8 zusammenarbeitenden Empfänger, wobei die über die Leitung 9 eintreffenden Impulse nach Impulsgeneration im Impulsgenerator einem Digital-Analog-Umsetzer 11 vom »Shannon-Typ« zugeführt werden, der bekanntlich im wesentlichen durch einen Integrator mit einer derartigen Zeitkonstante gebildet wird, daß seine Ausgangsspannung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen einer Codegruppe bis zur Hälfte abgenommen hat.

Unter Verwendung eines Digital-Analog-Umsetzers vom »Shannon-Typ« ist der Dynamikregler äußerst einfach, insbesondere wird dieser durch einen Amplitudenmodulator 176 für die Ausgangsimpulse des Impulsregenerators 10 verwendet, dem als Modulation die Ausgangsspannung des Integrators 35 und zugleich die konstante Bezugsspannung über den Widerstand 37 zugeführt werden.

Auf diese Weise ändert sich die Amplitude der Ausgangsimpulse des Amplitudenmodulators 176 und daher auch die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers 11 vom »Shannon-Typ«, da dieser, wie bereits erwähnt, durch einen geeignet bemessenen Intergrator gebildet wird. Auf diese Weise ist die gewünschte Dynamikexpansion verwirklicht.

Außer dem Gesprächssignal tritt in diesem Digital-

Analog-Umsetzer 11 zugleich noch die Regelspannung auf, die meistens nicht störend ist, da ja die höchsten Frequenzen der Regelspannung unterhalb der niedrigsten Gesprächsfrequenzen liegen. Unter Umständen kann es jedoch vorteilhaft sein, diese Regelspannung zu unterdrücken, was sich auf einfache Weise dadurch verwirklichen läßt, daß die Modulationsspannung des Modulators 176 als Ausgleichsspannung angewandt wird, beispielsweise dadurch, daß diese Modulationsspannung über ein geeignet ausgebildetes Dämpfungs- ι ο glied 177 dem Verstärker 15 zugeführt wird.

Bei dem in F i g. 9 dargestellten Empfänger erfolgt die Dynamikregelung in dem Sender entsprechender Weise. Insbesondere werden im dargestellten Empfänger zur Erzeugung der Regelspannung für Dynamikexpansion die eingetroffenen regenerierten Codegruppen einem Schieberegister 183 mit 4 Schieberegisterelementen 184, 185, 186, 187 zugeführt, deren Inhalt synchron mit dem Inhalt des Schieberegisters 169 sendeseitig mit Hilfe von Impulsen eines durch Impulse des Steuerimpulsgenerator 13 gespeisten Frequenzvervielfachers weitergeschoben wird. Vor dem jeweiligen Auftritt, der nächsten Codegruppe wird das Schieberegister 183 mittels Rückstellimpulse des Steuerimpulsgenerators 13 in eine Anfangstellung zurückgebracht, wobei die Rückstellimpulse über die Leitung 189 dem Schieberegister 183 zugeführt werden.

Auf diese Weise werden dabei, wie bereits sendeseitig erläutert wurde, die Impulse in den Codegruppen, welche die Polarität des zu übertragenden Signals; und jo seinen größten Signalwert kennzeichnen, einerseits unmittelbar und andererseits über Spannungsumkehrstufen 190, 191 Selektionsgattern in Form von UND-Gattern 192,193 zugeführt, die über ein ODER-Gatter 194 mit dem durch den Steuerimpulsgenerator y-, 13 gesteuerten Gatter 34 verbunden sind.

Die Anzahl der pro Zeiteinheit durch das Gatter 34 durchgelassenen Impulse entspricht der durch das Gatter 25 sendeseitig durchgelassenen Anzahl Impulse und auf diese Weise erhält man durch Integration im Integrator 35 am Amplitudenmodulator 176 zur Expansionsregelung genau dieselbe Regelspannung wie zur Kompressionsregelung, wodurch ein geniiuer Gleichlauf der Expansionsregelung mit der Kompressionsregelung verwirklicht wird. In seiner Ausbildung ist der dargestellte Empfänger besonders einfach, wobei sich der genannte Empfänger, ebenso wie der Sender, weitgehend in digitaler Technik ausbilden läßt.

In ihrer Ausführung können die beiden UND-Gatter 178, 181, die beiden Umkehrstufen 172, 180 und die w ODER-Gatter an der Sendeseite und die damit übereinstimmende Einrichtung 190,191,192,193,194 an der Empfangsseite durch eine Modulo-2-Zusammenfügungsvorrichtung gebildet werden, was unmittelbar aus dem vorstehenden Text hervorgehen dürfte. Sind: die v-, beiden letzten Zahlen der Zählerstellung Y einander gleich, beispielsweise beide eine 1 oder eine 0, so liefert die Modulo-2-Zusammenfügungsvorrichtung einen 1 Impuls, während falls die beiden letzten Zahlen der Zählerstellung Y ungleich sind, die Modulo-2-Zusam- t>o menfügungsvorrichtung einen 0 Impuls liefert. Ganz entsprechend der Ausgangsspannung des sendeseitigen ODER-Gatters 182 oder der Ausgangsspannung des empfangsseitigen ODER-Gatters 194 wird auf diese Weise durch die Modulo-2-Zusammenfügungsvorrich- b^r> tung eine Ausgangsspannung erzeugt, die durch Zin der Tabelle angegeben ist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine detaillierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Senders bzw. Empfängers der im Blockschaltbild nach Fig.3 und Fig.4 dargestellten Art, die für Pulscodemodulationsübertragung mit aus 5 Impulsen zusammengestellten Codegruppan eingerichtet sind, wobei das Gewicht der auseinanderfolgenden Impulse in einer Codegruppe um einen Faktor 2 abnimmt Dabei sind in den Sender und in den Empfänger ein Analog-Digital-Umsetzer bzw. ein Digital-Analog-Umsetzer aufgenommen, die bereits in einer älteren niederländischen Patentanmeldung (vgl. hierzu auch DE-OS 17 62 723) beschrieben wurden. Der Fig.3 und Fig.4 entsprechende Elemente sind in F i g. 8 und F i g. 9 mit gleichen Bezugsziffern angedeutet.

Ebenso wie beim Sender nach Fig.3 werden beim Sender nach F i g. 10 die der Zusammenfügungsvorrichtung 30 entnommenen aus dem vom Mikrophon 1 herrührenden Gesprfichssignal und dem vom Pegelsignalgenerator 23 mit dem Gleichrichter 28 und dem Tiefpaßfilter 29 herrührenden Pegelsignal bestehenden Signale zur Weiterverarbeitung in einem Analog-Digital-Umsetzer der Abtastvorrichtung 4 zugeführt. Wie bereits in der genannten älteren Patentanmeldung (vgl. DE-OS 17 62 723) erläutert wurde, enthält der Analog-Digital-Umsetzer ein Netzwerk 64 mit einem Kondensator 65 und einem an den Kondensator 65 angeschlossenen Kettennetzwerk mit einem Abschlußwiderstand 66 und drei mit Reihenwiderständen 67, 68, 69 und Querwiderständen 70, 71 versehenen Gliedern, wobei die Dämpfungszahlen der aufeinanderfolgenden Glieder des Kettennetzwerkes Kondensator 65 untereinander gleich λ gemacht sind, was sich auf einfache Weise dadurch hat erzielen lassen, daß die Reihenwiderstände 67, 68, 69 sowie die Querwiderstände 70, 71 einander gleich gemacht sind.

An die Enden der Glieder des Kettennelzwerkes sind vier Parallelzweige 72, 73, 74, 75 mit einer in jeden der Parallelzweige aufgenommenen normalerweise gesperrten Stromquelle angeschlossen, die durch von einem durch den Steuerimpulsgenerator 5 gesteuerten Kommutator 76 herrührende Impulse über die Ausgangsleitungen 77,78,79,80 freigegeben wird, wodurch die Ladung des Kondensators 65 um eine bestimmte Ladungsmenge verringert wird. Wie für den Parallelzweig 72 detailliert dargestellt wurde, enthält die normalerweise gesperrte Stromquelle in jedem der Parallelzweige 72, 73, 74, 75 einen Transistor 81, wobei der Basiselektrode jedes Transistors Ul über einen Widerstand 82 eine Sperrspannung zugeführt wird und wobei zugleich eine der Ausgangsleitungen 77,78,79,80 des Kommutators 76 mit der Basiselektrode jedes Transistors 81 verbunden ist, während die Kollektorelektroden der Transistoren 81 an das Netzwerk 64 angeschlossen sind und alle Transistoren 81 einen gemeinsamen Emitterwiderstand 83 besitzen.

Weiter ist der Analog-Digital-Umsetzer mit einem Vergleichsspannungsgenerator 84 versehen, der einen durch einen Widerstand 85 überbrückten Kondensator 86 enthält, der über eine durch den Steuerimpulsgenerator 5 gesteuerte Abtastvorrichtung 88 an eine konstante Spannungsquelle 87 angeschlossen ist. In einem Differenzerzeuger 89 wird die Spannung des Kondensators 65, der über die Abtastvorrichtung 4 an die Zusammenfügungsvorrichtung 30 angeschlossen ist, mit der Vergleichsspannung des Vergleichsspannungsgenerators 84 in dem Differenzerzeuger 89 verglichen, und die auf diese Weise erzeugte Differenzspannung wird einem Impulsmodulator 90 zugeführt, dem zugleich

örtlich erzeugte Impulse zugeführt sind, die im Rhythmus der Impulse in den Codegruppen auftreten. Diese örtlich erzeugten Impulse werden einem an den Steuerimpulsgenerator 5 angeschlossenen Frequenzvervielfacher 91 entnommen.

In der dargestellten Vorrichtung werden die Bemusterungsvorrichtungen 4, 88 durch Impulse des Steuerimpulsgenerators 5 gleichzeitig freigegeben, wobei die Spannung des Kondensators 65 des Kettennetzwerkes mit der Ver^leichsspannung des Vergleichsspannungsgenerators 84 verglichen wird. Abhängig von der Tatsache, ob die Spannung des Kondensators 65 einen größeren oder kleineren Wert hat als die Vergleichsspannung und die dem Differenzerzeuger 89 entnommene Differenzspannung eine positive oder eine negative Polarität aufweist, wird der Impulsmodulator 90 freigegeben oder gesperrt, so daß der ihm zugeführte örtiiche Impuls des Frequenzvervielfachers 91 durchgelassen oder unterdrückt wird. Einerseits ./erden die Ausgangsimpulse des Impulsmodulators 90 für die weitere Übertragung über die Leitung 9 einem Ausgangsverstärker 8 und andererseits einem Kommutator 76 zugeführt, der beim Auftreten eines derartigen Impulses diesen über eine der Leitungen 77, 78, 79, 80 einem der Parallelzweige 72,73,74,75 zur Freigabe des in diesen Zweig aufgenommenen Transistors zugeführt, wodurch die Ladung des Kondensators 65 um eine bestimmte Ladungsmenge abnimmt.

Macht man nun in dieser Vorrichtung auf die in der älteren Patentanmeldung PHN. 2604 angegebene Weise jo die Dämpfungszahl α der aufeinanderfolgenden Glieder des Netzwerkes 64 gleich

wobei T\ der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen in einer Codegruppe, Q die Kapazität des Kondensator 65, R) der Eingangswiderstand des Kettennetzwerkes darstellen, und gleichzeitig die Zeitkonstante R₂C₂ des Vergleichsspannungsgenerators 84, wobei R₂ die Größe des Widerstandes 85 und C₂ die des Kondensators 86 angeben, derart, daß die Spannung des Kondensators 86 im Zeitabstand zweier aufeinanderfolgender Impulse in einer Codegruppe um einen Faktor ₄-,

abgenommen hat, so werden dem Ausgang des Impulsmodulators 90 die die zu übertragenden Gesprachsignale kennzeichnenden Codegruppen entnommen, deren Gewicht der aufeinanderfolgenden Impulse um einen Gewichtsfaktor 2 abnimmt. Dabei muß die Vergleichsspannung Vdes Vergleichsspannungsgenerators 84 beim Auftreten des ersten Impulses in einer ■-,-> Codegruppe der durch diesen Impuls über den Parallelzweig 72 verursachten Spannungsverringerung des Kondensators 65 gleich sein und diese Spannung V ist, wie bereits bei der genannten älteren Patentanmeldung angegeben wurde, in Codierungseinheiten E _b() gemessen, dem Gewicht eines Impulses mit dem größten Gewicht gleich. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die Codegruppen aus 5 Impulsen bestehen, beträgt diese Spannung Valso 2⁴ E

Nach der Erfindung ist bei dieser Vorrichtung auf die _h-> Art und Weise, wie bereits in Fig. 3 angegeben wurde, an den Ausgang des Impulsmodulators der Regelkreis 24 angeschlossen, der das Tor 25, das nur beim Auftreten eines Impulses mit dem größten Gewicht in einer Codegruppe durch den Steuerimpulsgenerator 5 freigegeben wird, und den nachfolgenden Integrator 26 zur Erzeugung der Regelspannunp, welche die Codierungseinheit des Analog-Digital-Umsetzers in Rückwärtsregelung steuert, enthält Im Steuerkreis des Analog-Digital-Umsetzers, nämlich im Kreis des Impulskommutators 76 und im Kreis der Glejchspannungs-Quelle 87 zu dem aus dem Widerstand 85 und dem Kondensator 86 gebildeten Netzwerk des Vergleichsspannungsgenerators 84 sind dazu Amplitudenmodulatoren 92, 93 angeordnet, die gleichzeitig durch die Regelspannung des Impulsgenerators 26 gesteuert werden. Über einen Widerstand 94, 95 wird jedem der Amplitudenmodulatoren 92, 93 eine konstante Bezugsspannung als Modulationsspannung zugeführt

Durch die beschriebene Maßnahmen ist erreicht, daß die Vergleichsspannung V des Vergleichsspannungsgenerators 84 beim Auftreten des ersten Impulses in einer Codegruppe und ebenso die durch diesen Impulse über den Parallelzweig 72 verursachte Spannungsverringerung des Kondensators 65 in Größe mit der Ausgangsspannung des Integrators 26 gleichläuft und somit auch die Codierungseinheit, da ja der erwähnte Spannungswert, wie im obenstehenden erwähnt wurde. gleich 2⁴EiSt.

Auf genau dieselbe Weise wie bereits bei F i g. 3 beschrieben wurde, erfolgt in dieser Vorrichtung die Codierung mit einer Codierungseinheit, die dem Pegelsignal praktisch direkt proportional ist, während die Anzahl je Zeiteinheit auftretender Impulse mit dem größten Gewicht in den Codegruppen das auftretende Pegelsignal kennzeichnen.

Bei der Empfangsvorrichtung nach Fig. 11 werden ebenso wie bei der in Fig.4 dargestellten Empfangsvorrichtung die dem Impulsgenerator 10 entnommenen Impulse einerseits dem Digital-Analog-Umsetzer und andererseits dem Regelkreis 33 zugeführt, der die Decodierungseinheit des Digital-Analog-Umsetzers in Vorwärtsregelung steuert.

Der dargestellte Digital-Analog-Umsetzer enthält ein Netzwerk 96 mit einem Kondensator 97 und einem daran angeschlossenen Kettennetzwerk mit einem Abschlußwiderstand 98 und vier mit Reihenwiderständen 99, 100, 101, 102 und Querwiderständen 103, 104, 105 versehenen Gliedern, wobei auf dieselbe Weise wie beim Sender nach Fig. 10 die Dämpfungszahlen der aufeinanderfolgenden Glieder zum Kondensator 97 hin untereinander gleich λ gemacht sind, dadurch, daß die Reihenwiderstände 99, 100, 101, 102 ebenso wie die Querwiderstände 103, 104, 105 untereinander gleich gemacht sind. Insbesondere ist die Dämpfungszahl <x der aufeinanderfolgenden Glieder gleich

_λ = 2 ■ eV«iC,

gemacht, wobei 71 der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen in einer Codegruppe, R\ der Eingangswiderstand des Kettennetzwerkes ist und Ci die Kapazität des Kondesators 97 darstellt.

An die Enden der Glieder des Kettennetzwerkes sind fünf Parallelzweige 106 107, 108, 109, 110 mit einer in jeden der Parallelzweige 106, 107, 108, 109, 110 aufgenommenen normalerweise gesperrten Stromquelle angeschlossen, die durch von einem durch den Steuerimpulsgenerator 13 gesteuerten Kommutator 111 herrührende Impulse über die Ausgangsleitungen 112, 113.114.115,116 freigegeben wird, wodurch die Ladung

des Kondensators 97 um eine bestimmte Ladungsmenge vergrößert wird. Dabei sind die Parallelzweige 106,107, 108, 109, 110 auf genau dieselbe Weise ausgebildet wie bereits beim Sender nach Fig. 10 beschrieben wurde, und insbesondere enthält jeder der Parallelzweige 106, 107, 108, 109, 110 einen Transistor, bei dem der Basiselektrode jedes Transistors über einen Widerstand eine Sperrspannung zugeführt ist und wobei zugleich eine Ausgangsleitung 112, 113, 114, 115, 116 des Kommutators 111 mit der Basiselektrode verbunden ist, während die Kollektorelektroden der Transistoren an das Netzwerk % angeschlossen sind und alle Transistoren einen gemeinsamen Emitterwiderstand 117 besitzen.

Wenn nun in dem bisher beschriebenen Digital-Analog-Umsetzer die Impulse der eintreffenden Codegruppen durch den Kommutator 111 über die fünf Ausgangsleitungen 112, 113, 114, 115, 116 verteilt werden, welche Impulse eine Freigabe der normalerweise gesperrten Stromquellen in den betreffenden Parallelzweigen 106, 107, 108, 109, 110 verursachen, wird dabei auf die bereits in der genannten anderen Patentanmeldung beschriebene Weise jeweils am Ende einer Codegruppe am Kondensator 97 eine Spannung auftreten, die das durch die betreffende Codegruppe gekennzeichnete analoge Signal darstellt und die zur Wiedergabe in der Wiedergabevorrichtung 18 der Bemusterungsvorrichtung 14 zugeführt wird. Die Decodierungseinheit wird dabei durch die Größe der über die Ausgangsleitungen 112, 113, 114, 115, 116 des Kommutators 111 den Parallelzweigen 106,107, 108, 109,110 zugeführten Impulse bestimmt.

Nach der Erfindung enthält der Regelkreis 33 dieser Vorrichtung auf die bereits bei F i g. 4 angegebene Weise das Tor 34, das nur beim Auftreten eines Impulses mit dem größten Gewicht in einer Codegruppe freigegeben wird, den nachfolgenden Integrator 35 zur Erzeugung der Regelspannung, die zur Steuerung der Decodierungseinheit einem im Steuerkreis des Digital-Analog-Umsetzers zum Kommutator 111 liegenden Amplitudenmodulator 118 zugeführt wird. Über den Widerstand 119 ist an den Amplitudenmodulator 118 noch eine konstante Bezugsspannung als Modulationsspannung angelegt.

Durch die beschriebenen Maßnahmen wird erreicht, daß die Größe der den Parallelzweigen zugeführten Impulse von der Größe der Ausgangsspannung des Integrators abweicht, und somit auch von der Decodierungseinheit, da die Decodierungseinheit durch die Größe der den Parallelzweigen zugeführten Impulse bestimmt wird. Auf diese Weise werden durch die Sendevorrichtung nach Fig. 10 durch Pulscodemodulation übertragene Gesprächssignale wiedergewonnen, wobei wie bereits bei Fig.4 beschrieben wurde, bei einer hervorragenden Wiedergabequalität das Quantisierungsrauschen gegenüber den bekannten Übertragungssystemen für Pulscodemodulation in bedeutendem Maße verbessert ist.

Wie bereits bei Fig.4 erläutert wurde, ist diese Verbesserung des Quantisierungsrauschens für Zeitmultiplexübertragung von besonderem Vorteil, so kann nämlich unter Beibehaltung desselben Quantisierungsrauschens die Übertragungskapazität in beträchtlichem Maße gesteigert werden, da ja zur Verwirklichung derselben Übertragungsqualität zwei Impulse je Codegruppe eingespart werden können. Außerdem geht diese Vergrößerung der Übertragungskapazität mit einer Vereinfachung des sendeseitigen Analog-Digital-Umsetzers und des empfangsseitigen Digital-Analog Umsetzers einher, was letzten Endes zu einei beträchtlichen ^pparaturvereinfachung führt.

Fig. 12 zeigt einen erfindungsgemäßen Zeitmulti plexsender und Fig. 13 einen mit diesem zusammcnar behenden Zeitmultiplexempfänger.

Der in Fig. 12 dargestellte Zeitmultiplexsender is eingerichtet für Zeitmultiplexübertragung einiger zehr Gesprächskanäle, von denen in der Figur nur zwe dargestellt sind, wobei jeder der Gesprächskanäle mii einem Mikrophon 120 bzw. 220, einem Differentiatoi 121 bzw. 221, einem Verstärker 122 bzw. 222, einen Pegelspannungsgenerator 123 bzw. 223 mit einerr Gleichrichter 124 bzw. 224 und einem Tiefpaßfilter 12ί bzw. 225, dessen Ausgangsspannung in einer Zusam menfügungsvorrichtung 126 bzw. 226 mit der Ausgangs spannung des Verstärkers 122 bzw. 222 zusammenge fügt wird, versehen ist. Jeder der Zeitmultiplexkanält wird dabei in Rhythmus der zu erzeugenden Codegrup pen, beispielsweise mit einer Wiederholungsfrequem von 8 kHz, mittels eines Kommutators 127 an der Eingang eines Analog-Digital-Umsetzers 128 angeschlossen, wobei die durch den Analog-Digital-Umsetzer 128 erzeugten Codegruppen einerseits nach Verstärkung in einem Endverstärker 129 über die Leitung 130 ausgesandt wird, und andererseits einerr Regelkreis 131, der die Größe der Codierungseinheil abhängig vom Pegel des Gesprächssignals im betreffenden Multiplexkanal in Rückwärtsregelung steuert.

Zu diesem Zweck enthält der Regelkreis 131 ein Toi 132, das beim jeweiligen Auftritt eines Impulses mit derr größten Gewicht in den Codegruppen durch Torimpulse freigegeben wird, einen Kommutator 133 zui Verteilung dieser Impulse über eine der Anzahl Gesprächskanäle entsprechende Anzahl Integratoren 134 bzw. 234, die über einen weiteren Kommutator 135 die betreffende Codierungseinheit im Analog-Digital-Umsetzer 128 steuert. Wie in der Figur dargestellt ist wird dieses Ziel durch einen in einen Steuerkreis 136 des Analog-Digital-Umsetzers 128 aufgenommenen Amplitudenmodulator 137, dem über einen Widerstand 138 als Modulation zugleich eine konstante Bezugsspannung zugeführt wird, erreicht.

Zur Gewährleistung eines genauen gegenseitigen Gleichlaufs der Kommutatoren 127, 133, 135 und der Freigabe des Tores 132 und der Analog-Digital-Umse'.-zungen werden diese Vorrichtungen von einem gemeinsamen Steuerimpulsgenerator 139 gesteuert Dabei werden die Torimpulse für das Tor 132 einem durch den Steuerimpulsgenerator 139 gespeister Frequenzvervielfacher 140 entnommen.

Fig. 13 zeigt den mit dem Sender nach Fig. 12 zusammenarbeitenden Empfänger.

Die in Zeitmuliplex übertragenen Codegruppen, die über die Leitung 130 eintreffen, werden nach Impulsgeneration im Impulsregenerator 141 einem Digital-Analog-Umsetzer 142 zugeführt, wobei die Ausgangssignale des Digital-Analog-Umsetzers 142 über einen Kommutator 143 über einige zehn Empfangskanäle verteilt wird, von denen in der Figur nur zwei dargestellt sind. Jeder dieser Empfangskanäle enthält einen Verstärker 144 bzw. 244, einen Integrator 145 bzw. 245 und ein Tiefpaßfilter 146 bzw. 246, dessen Ausgangssignale einer Wiedergabevorrichtung 147 bzw. 247 zugeführt werden.

Zugleich werden die dem Impulsgenerator 141 entnommenen Codegruppen einem Regelkreis 148 zugeführt, dies zur Steuerung der zum Signalpegel eines

betreffenden Zeitmultiplexkanals gehörenden Decodierungseinheit in Vorwärtsregelung. Der Regelkreis 148 ist dabei auf dieselbe Weis« ausgebildet wie der sendeseitige Regelkreis 131, insbesondere enthält der Regelkreis 148 ein Tor 149, das beim jeweiligen Auftritt eines Impulses mit dem größten Gewicht in den Codegruppen durch einen Torimpuls freigegeben wird, einen Kommutator 150, an den eine der Anzahlzeitmultiplexkanäle entsprechende Anzahl Integratoren 151 bzw. 251 angeschlossen ist, einei weiteren Kommutator 152, der mit einem in den Steuerkreis 153 des Digital-Analog-Umsetzers 142 aufgenommenen Amplitudenmodulator 154 verbunden ist, wobei im Amplitudenmodulator 154 zugleich über einen Widerstand 155 eine konstante Bezugsspannung als Modulationsspannung zugeführt wird. Ebenso wie beim Sender werden dabei Kommutatoren 143,150,152, der Steuerkreis 153 des Digital-Analog-Umsetzers 142 und das Tor 149 über einen Frequenzvervielfacher 156 von einem gemeinsamen Steuerimpulsgenerator 157 gesteuert, der auf bekannte Weise beispielsweise durch einen mitgesand-

ten Synchronimpuls mit dem sendeseitigen Steuerimpulsgenerator 139 in genauem Gleichlauf gehalten wird.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die Digital-Analog-Umsetzung im Digital-Analog-Umsetzer 142 jedes der Zeitmultiplexkanäle mit der zu diesem Kanal gehörenden Decodierungseinheit erfolgt, wobei für jeden Kanal ohne Vergrößerung der Störungsempfindlichkeit unter Vermeidung nichtlinearer Verzerrungen bei einer Verbesserung der Wiedergabequalität das Verhältnis zwischen Signal und Quantisierungsrauschen in beträchtlichem Maße verbessert wird. Dabei wurde in Fig. 10 und 11 dargestellt, auf welche einfache Weise die Erfindung in Zeitmultiplexapparatur eingeführt werden kann. Dabei sei bemerkt, daß es hier vorteilhaft sein kann, die Integratoren 134, 234 bzw. 151, 251 in digitalen Techniken auszubilden.

Schließlich sei noch bemerkt, daß sich das erfindungsgemäße Übertragungssystem durch eine Flexibilität unterscheidet, es können nämlich verschiedenartige Sender und Empfänger ohne Beeinträchtigung der Obertragungsqualität miteinander zusammenarbeiten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. System zur Übertragung analoger Signale mit Pulscodemodulation, bei dem der Sender mit einem Analog-Digital-Umsetzer versehen ist, der in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten die in Codierungseinheiten gemessene Größe des Analogsignals in Codegruppen mit einer Anzahl impulse von unterschiedlichem Gewicht umsetzt, die durch ihre An- und Abwesenheit die Größe des Analogsignals in Codierungseinheiten kennzeichnen und wobei der Sender zur Dynamikkompression weiter mit einem an den Analog-Digital-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregler versehen ist, während der Cmpfängor einen Digital-Analog-Umsetzer enthält, der die ihn zugeführten Codegruppen in die durch diese Codegruppen gekennzeichneten Analogsignalwerte umsetzt, und weiter zur Dynamikexpansion mit einem an den Digital-Analog-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregler versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig an den Analog-Digital-Umsetzer ein Pegelsignalgenerator zur Erzeugung eines den Pegel des übertragenen Signals kennzeichnenden Pegelsignals angeschlossen ist, wobei am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers und empfangsseitig am Eingang des Digital-Analog-Umsetzers ein Regelkreis mit einer darin aufgenommenen normalerweise gesperrten Torschaltung angeordnet ist, die im Rhythmus der jo Codegruppen, wenigstens während des Impulses mit dem größten Gewicht in den Codegruppen, freigegeben wird, und weiter am Ausgang der Torschaltung ein Integrator zur Erzeugung eines Regelsignals angeordnet ist, welches Regelsignal scndesei- r> tig über den Regelkreis für Dynamikkompression in Rückwärtsregelung dem an den Analog-Digital-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregier und empfangsseitig über den Regelkreis für Dynamikexpansion in Vorwärtsregelung dem an den Digital-Analog-Umsetzer angeschlossenen Dynamikregler zugeführt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (26, 35) durch ein einziges Glied gebildet wird, dessen Grenzfrequenz der 4^r> Größenordnung der niedrigen Frequenzen des Regelsignals ist (F i g. 6,7).

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (26, 35) ein mit dem erstgenannten Glied kaskadengeschaltetes zweites ■■>(> Glied enthält, dessen Grenzfrequenz höher ist als die des ersten Gliedes aber höchstens den niedrigen Frequenzen der zu übertragenden Analogsignale entspricht (F ig. 3,4).

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- >^r> net, daß der sendeseitige Dynamikregler (27) in einen die Codierungseinheit des Analog-Digital-Umwandlers steuernden Steuerkreis des Analog-Digital-Umsetzers aufgenommen ist (F i g. 3,6).

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- wi net, daß der empfangsseitige Dynamikregler (36) in einen die Decodierungseinheit des Digital-Analog-Umsetzers steuernden Steuerkreis des Digital-Analog-Umsetzers (11) aufgenommen ist (F i g. 4,7).

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch M gekennzeichnet, daß der Dynamikregler (27 bzw. 36) durch einen Amplitudenmodulator gebildet wird, dem zugleich eine konstante Bezugsspannung als Modulationsspannung zugeführt wird, welche die Codierungseinheit bzw. Decodierungseinheit auf einen Bruchteil ihres normalen Wertes reduziert (F ig. 3,6 bzw. 4,7).