DE1962759A1 - Vocoder - Google Patents

Description

PATENTANWALT DlpL-lng.Rudolf M5but _1QC<)UQ

741 Reutlingen/Wörtt. 1962/59

Htodenburgstr. OS -Telefon U7M

Anmelder;

1» Gilbert PERRIEU, 7 Rue du Clos Sourdry,

Bleyrea / Prankreich.

2ο Jean-Michel PERSON« Rue du Fare St₉ Jacques,

Perroa-Guirec / Frankreich

Vocoder

Die Erfindung betrifft ein als Vocoder bezeichnetes Sprachübertragungskanalsyatem, das in seiner tlbertra« gungastation einen. Tonhöhen-Detektorkreis zum Erzeugen von Tonhühen-Markierungsiinpulsen, deren Wiederholungen Periode gleich der Grundhöhenperiode T des zu übertragenden Gespräche ist, einen Sortierer für die Tonhöhen-Markierungeimpulee zum Eliminieren von unerwünechten Tonhöhen-Harkierungsiiapulaen, deren Wiederholungsperiode von der Grundhöhenperiode vm ciüiit. vo)?ge&&b«2&tt Prozentsatz der Grundhöhenperiodd abweicht» und Mittel

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Verschlüsseln der Tonhöhenperiode in PCM-Signale aufweist, und dessen Empfangsstation eine Einrichtung für die Gesprächsaynthese, einen Anregungssignalgenerator und einen Rauschgenerator enthält» Die Erfindung betrifft insbesondere Schmalbandsysteme dieser Art, wie der Spektrumkanal-Vocoder, der den Informationsgehalt von Breitband-Sprachwellen in Form einer Anzahl ton Schmalband-Steuersignalen überträgt«

Der Spektrumkanal-Vocoder arbeitet nach einer Methode der Gesprächsanalyse und Gesprächesynthese, bei welcher eine parametrische Bezeichnung dee Kurzseit-Sprachspektrums vorgenommen wird« Der Spektralumfang des Signals wird typischerweise durch to bis 20 Wertstufen oder Kanaleteuersignale dargestellt, die im Abstand voneinander auf der Frequenzachse liegen. Die Feinstruktur des Spektrums wird durch einen zusätzlichen Parameter darge= stellt, welcher die Grundhöhenfrequenz mißt, die für gesprochene Töne charakteristisch ist» Dieser Parameter ist gleich Hull für nichtgesprochene Tön» oder bei Ton° stille.

Spektrumkanal-Vocoder der bisher bekannten Art sind in einem Artikel von MUR₉ Schroeder "Vocoderss Analysis and Synthesis of Speech" in der Fachzeitschrift "Proceedings of the IEEE», Band 54, Hr. 5, Mai 1966, Seiten 723 bis 724, beschrieben. Bei diesen Systemen werden in der Einrichtung für die Gesprächssynthese die ursprünglichen Kanaleignale wiedergewonnen und zur Steuerung des Über-

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tragungsfrequenzganges eines zeitabhängig geregelten Filters verwendet, das aus Modulatoren und schmalen Band= paßfiltern besteht, die auf den am Analysator gemessenen Spektrumsbereich eingestellt sind« Der Eingang dieses zeitabhängig geregelten Filters wird mit einem linearen Spektrum-Anregungssignal mit der geeigneten Spektrum-Feinstruktur versorgt, das von einer Anregungsquelle erzeugt wird» Diese Anregungsquelle weist einen Rauschgenerator mit einem Spektrum für weißes Rauschen und einen durch das Tonhöhen-Steuersignal gesteuerten Impulsgenerator auf. Bei dem zuletzt genannten Generator handelt es sich um einen Impulsgenerator für veränderliche Frequenz, der einen Impuls pro Tonhöhenperiode erzeugte

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die als Vocoder bezeichneten Sprachübertragungskanalsysteme der bekannten Art hinsichtlich ihrer Wirkungsweise und der Wirksamkeit der Übertragung zu verbessern« Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anregungen Signalgenerator und der Rauschgenerator durch zwei Schieberegister gebildet sind, die eine ungleiche Stufenzahl M und N mit M<C N und zwei entsprechend mit den Schieberegistern verbundene abschließende ODER-Stufen aufweisen, deren Eingänge mit den letzten und vorletzten Stufen der Schieberegister verbunden sind, und von denen ein Eingang mit der ersten Stufe der Schieberegister verbunden ist, und daß eine Einrichtung zum Erzeugen von Impulsen mit einer gegebenen Wiederholungsperiode zum synchronen Weiterschalten der Schieberegister und

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eine Einrichtung sum Steuern und Angleichen der gegebenen Wiederholungsperiode auf T/(2 - 1) vorgesehen sindο Die Anregungsquelle wird also durch einen Generator für lineare binäre Folgen maximaler Länge gebildet, also durch das Schieberegister, das über eine abschließende ODER-Sehaltung in sich geschlossen ist. Es ist bekannt, daß die linearen binären Folgen maximaler Lange ρ obgleich determiniert, Eigenschaften haben, die ähnlich dsn©n des weißen Rauschens sind,, Die Vorteile der Verwendung von Generatoren für Maximallängen-Folgen linearer binärer Art als Anregungequelle für ein Vocodor-Systera werden nachfolgend erläuterts

Die Harmonische von der Größenordnung r des Ausgangs·= leiatunge^Spektrums sieh wiederholender kurzer Impulse mit einer Dauer θ und einer Wiederholungsperiode T ists

sin !■-** ^θ

P₁ (r) Volt² « 4 ¥² £j

r TT

wobei V die Amplitude der Impulse ist,

Das mittlere Laietungsdiente~Spektrum in den unteren Frequenzen ist:

Die Harmonische der Grüßenordnung r des Ausgangsleis tungs-Spektrums einer linearen binären Maximallängen= folge von N Bits ists

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P₂ (r) Volt² - &-+JL τ*] _—^ ('«)

wobei Ii =.; 2"' - ί die Ansiahl der Bits in einem Zyklus binären Pseudostreufolge, S die Dauer eines Bits und V/2 die Amplitude der positiven und negativen Bits (Gesamtamplitude der Binärfolge - f) sind»

Das mittlere Leistungsdichte-Spektrum in den niedrigen Frequenzen ists

ω ~ JLJLJL JC tj2 /λ\

Aus Gleichung (3) ergibt sich in Verbindung mit der Gleichung (1)» daß das Ausgangeleistungsspektriim für sich wiederholende kurse Impulse und binäre Pseudo=» streufolgen das gleiche iat, wenn angenommen wird, daß gilt:

Θ/Τ « (Γ/ii „ 1 (5)

Da3 Verhältnis des mittleren Leistungsdichte-Spektrums ist:

Wl)_{4 m} JJl±ALSJL·. ² 4LO²

und, aus (5) abgeleitet?

ι + Ϊ» »/ L ιc\

- —T^ T (6)

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Wenn man N « 7 setzt, ergibt sich für L/4 = 32, und die auf einem vorgegebenen Strahl des Spektruma zur Verfügung stehende Leistung ist 32mal im Falle einer binären Pseudostreufolge größer als im Falle sich wiederholender kurzer Impulse ο

_ Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daS ähnlieh ™ wie die Periode der sich wiederholenden kurzen Impulse gleich der Tonhöhenperiode gehalten wurde, die Periode L$* der Schieberegieterwerte gleich der Tonhöhenperiode gehalten wirdο

Me Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Figo 1 ein schematisches Blockschaltdiagramm eines

vollständigen Kanal-Vocoder-Systems, das die P Einrichtung gemäß der Erfindung einschließt;

Fig« 2 ein schematisches Blockschaltdiagramm der

Einrichtung zum Verschlüsseln der Kanalsteuersignale in PCM-Signalej

Figo 3 ein schematisches Blocksehaltdiagramm der

Einrichtung zum Entschlüsseln der PCM-Kanal-Steuersignale in Analogsignale;

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Fig» 4 ein. schematisches Blockschaltdiagramm des Tonhöhendetektors und Versehlüsslera;

7ig, 5 ein echematiechee Blockschaltdiagramm der Einrichtung zur Gesprächseynthese des Kanal-Vocoders 5

Fig« 6

lind 7 zwei zur Erläuterung der Erfindung dienende Spektrumdiagrainme.

Gemäß dem Blockschaltbild nach Figur 1 wird das Sprachsignal durch ein Mikrofon 1 erzeugt» Das Signal wird mittels eines Verstärkers 2 verstärkt und mittels Bandpaßfiltern 3* bis 3_n in η (beispielsweise ns 14) be» nachbarte Spektralbänder mit Bandbreiten zwischen 100 Hz und 400 Hz getrennt, welche Spektralbänder den Frequenzbereich von 200 Hz bis 3500 Hz einnehmen. Dieser für Telefonsignale typische Frequenzbereich erlaubt eine hohe Sprachdeutlichkeit und gute Qualität der Signale„ Der Ausgang eines jeden Filters ist mit einem Vollweg-Gleichrichter 4₁ bis 4_n und Tiefpaßfiltern 5-, bis 5_n verbunden«, Die Ausgänge der Tiefpaßfilter stellen die sich zeitlich ändernden Durchschnittssignalamplituden der Frequenzbänder dar. Zusammen bilden diese η Kanalsteuersignale die Umhüllende des Kurzzeitspektrums des Sprachsignale«

Die Kanalsteuersignale werden in PGM-Signale von 4 Bits

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mittels Verschlüsslern 6^ bis 6 verschlüsselt, die durch einen Zeitimpulsgenerator 7 gesteuert sind« Die digitalen Signale werden auf einen ebenfalls vom Zeitimpulsgenerator 7 gesteuerten Mehrfachkoppler 8 gegeben und über einen Übertragungskanal 9 mit verringerter Kapazität zur Em= pfangsstation R geleitet»

" Das vom Mikrofon 1 kommende Sprachsignal wird auch auf den Tonhöhendetektor und Verschlüssler 10 gegeben. Eine genaue Erläuterung der Betriebsweise und des Aufbaues des Tonhöhendetektors und Verschlüsslers 10 wird nachstehend im Zusammenhang mit Figur 4 gegebene

In der Empfangestation R leitet ein üblicher Mehrfachentkoppler 11 die verschlüsselten Kanalsteuersignale auf Entschlüssler 12^ bis 12^ die aus einer beliebigen be= kannten Schaltung zum Umformen von 4-Bit-Signalen in Analogsignale bestehen können₉ und leitet das Tonhöhensteuersignal zu der Einrichtung 13 für eine Gesprächs-) synthese des Kanal-Vocoders. Die analogen Kanalsteuersignale werden auf Modulatoren 14- bis 14_ und auf Paß= bandfilter 15-j bis 15_n gegeben. Die Modulatoren H₁ bis 14_ werden mit einem Anregungesignal versorgt _v das von der Einrichtung 13 für die Gesprächssynthese erzeugt wirdo Alle Paßbandfiltör 15^ bis 15_n sind parallel zu einem Verstärker 16 geschaltet, und mit dem Ausgang dieses Verstärkers ist ein Lautsprecher 17 verbunden. Aus diesem lautsprecher können die wiederhergestellten Sprechtöne gehört werden.

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Bin synchron mit den Generator 7 betriebener Zeitimpulsgenerator 18 steuert den Mehrfaohentkoppler 11 und die Entschlüssler Ia₁ bis 12_R.

Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, weist der Tonhöhendetektor und Verschlüssler 10 zwei Tonhöhendetektoren 101 und 101' auf, welche direkt oder über einen Inverter 100 mit dem Ausgang des Verstärkers 2 verbunden sind* Außerdem sind zwei Tonhöhen-Markierungsimpulssortierer und Verschlüssler 102 und 102' vorgesehen. Die Schaltungen 101 und 101' auf der einen Seite und die Schaltungen 102 und 102* auf der anderen Seite sind identisch miteinander, so daß nachstehend nur die Schaltkreise 101 und 102 näher beschrieben werden. Die Schaltungen 101 und 101° haben die Aufgabe, Tonfcöhen-Markierungsimpulse zu erzeugen» während die Schaltungen 102 und 102* unerwünschte Harkie» rungsimpulse durch Blockieren des Durchganges für diese Tonhöhen-Markierungsimpulse eliminieren sollen, welche einem vorangegangenen Tonhöhen-Markierungsimpuls innerhalb eines vorgegebenen Sperrzeitintervalle nachfolgenο

Der Tonhuhendetektor 101 weist zwei Schaltketten auf, eine Auewahlkette und eine Steuerkette. Die Auswahlkette besteht aus einem Verstärker 103 mit einer kleinen Aus·» gangeimpedanz, einem Kondensator 104, einem Widerstand 105, einem Transistor 106, einem Verstärker 107 und einer monostabilen Flip-Flop-Stufe 108. Der Kondensator 104 ist in Reihe mit dem Ausgang des Verstärkers 103 verbunden» Der Widerstand 105 und die Emitter/Kollektor-Strecke des

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I'r ans is tor a 106 sind parallel zueinander an die Leitungen gelegt, die gegenseitig die beiden Verstärker 10? und 107 miteinander verbinden« Der Auegang der Flip-Flop-Stufe 108 ist mit der Basis des Traneistors 106 verbunden«»

Die Steuerkette des Tonhöhendetektors 101 weist einen Schwellwert- und Differentialverstärker 109 und eine monostabile Flip-Flop-Stufe 110 auf» Der Ausgang der monoatabilen Flip-Flop-Stufe 110 ist mit der AGC-Klemme_g also der Klemme für die automatische Verstärkungsregelung des Verstärkers 107 der Auswahlkette verbunden_o

Die Wirkungeweise des Tonhöhendetektors ist folgende: der Verstärker 10? ist blockiert, wenn kein AGC-Signa! an ihn gelegt let, und seine Verstärkung ist sehr groß? wenn die AGG=Klemme einen Impuls von der Flip-Flop-Stufe 110 erhält«, Da der Verstärker 109 dem Sprachsignal eine Phasenverschiebung von TTf 2 erteilt und es festlegt ₉ erzeugt er ein Rechtecksignal, dessen vordere und hintere Flanken genau mit den positiven und negativen Spitzen des Sprachsignales zusammenfallen» Die den positiven Spitzen entsprechenden Flanken schalten die monostabile Flip-Flop-Stufe 110, welche dsn Verstärker 107 freigibt_o Wenn am Eingang des Verstärkers 107 ein Signal auftritt, betätigt dieser Verstärker die Flip-Flop-Stufe 108, die in ihrem Betriebszustand den Transistor 106 leitend macht, welcher den Kondensator 104 auflädt» Wem das Ausgangssignal des Verstärkers 10? dann größer ist als das ursprüngliche Ausgangssignal, wie es durch die Entladung des Konden-

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sators 104 über den Widerstand 105 wehrend der Tonhöhenperiode vermindert ist, wird an der Eingangsklemme des Verstärkere 107 ein positives Signal erzeugt. Tritt gleichzeitig ein Signal an der AGC-Klemme des Verstärkers 107 auf, wird die Flip-Flop -Stufe 108 betätigt. Wenn das Ausgangsslgnal des Verstärkers 103 kleiner ist als das ursprüngliche und durch die Kondensatorentladung verminderte Ausgangssignal, wird an der Eingangeklemme des Verstärkers 107 ein negatives Signal erzeugt, so daß die Flip-Flop-Stufe 108 in ihrer Ruhestellung bleibt, unabhängig davon, ob an der AGC-Klemme ein Signal auftritt oder nicht. Tonhöhendetektoren 101 und 101' erzeugen also Tonhöhen-Markierungeimpulse, welche entweder positiven Spitzen (bezüglich des Tonhöhendetektors 101) oder negativen Spitzen (bezüglich des Tonhöhendetektors 101") entsprechen, unabhängig davon, ob diese Spitzen periodisch auftreten oder nicht.

Die Werte des Kondensators 104 und des Widerstandes 105 sind so gewählt, daß die Entladung des Kondensators 104 während einer ,Zeit, die der oberen Grenze der Tonhöhen» Periode (16 ms) entspricht, kleiner 1st als die Amplitu= dendifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzen eines gesprochenen Tones«,

Der Tonhöhen-Marklerungslmpulssortierer und Verschlüssler weist einen Zähler 121 auf, auf dessen Eingangsklemme die vom Zeitimpulsgenerator 7 gelieferten Zeitimpulse gegeben werden. An seine RÜckstellklemme gelangen

«· 1P

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Tonhöhen-Markiarimgeirapulse„ die durch die monostabil® Flip-Plop-Stufa 108 erzeugt sind«. Der Sortierer und Ent= schlüsslet ist mit einem nishtlinearen Entschlüssler verbunden= Der nichtlineare Entschlüssler 122 hat vier Ausgangsklemmen 122₁ bis 122^. An den Klemmen 122₁₉ 1.22gι 122, erseheinen Wiederkehriiapulse , die den drei ersten Zeitimpulsen entsprechen!, die von dem Zeitimpulsgeber-= generator 7 kommen. An der Klemme 122, erscheinen aufeinanderfolgend© nichtperiodische Impulse, die voneinander sieh vergrößernde Abstände 5^ haben, für welche fol gende Basiehung gilt 3

Wenn T_Q - 2 ma beträgt, was einer Tonhöhenfrequenz von 500 Hz entspricht, welche praktisch die obere Grenze schriller Stimmen bedeutet, die Werte k « 63 und Tg, s 16 ms einer Tonhöhenfrequenz entsprochen,, die prak~ tisch die untere Grenze tiefer Stimmen bildet, dann ist νλ a 1_P033o

Ein Zähler 123 zählt die von den Ausgangsklemmen ^ des nichtlinearen Entschlüsslers 122 gelieferten Impulse, Die Ausgänge des Zählers 123 sind mit den Eingängen eines Registers 124 über ein UND-Gatter 125 und mit den Eingängen einer Vergleichestufe 126 verbunden» Die Aus= gänge Full und Eins der Vergleichsstufe 126 sind mit den Eingängen Null und Sins der Flip-Flop-Stufe 127 über 128 und 129 verbundene Der Null-Ausgang der

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Flip-Flop-Stufe 127 ist mit dem UND-Tor HO zusammen mit einer von 122» kommenden Leitung verbunden« Der Auegang des UND-Tores 140 steuert ein UND-Gatter 141» also einen Satz von UND-Toren, das zwischen ein Register 142 und ein nicht dargestelltes und mit dem Mehrfachkoppler 8 verbundenes Pufferregister eingefügt ist» Das Register 142 ist mit den Ausgängen des Zählers 121 über UND-Tore 145 verbunden.

Die wirkungsweise des Tonhöhen-Markierungsimpulssortierer β und Verschlüsslers ist folgendes % ^8ei die Periode des Zeitimpulsgebergenerators 7» dann sind im Zeitpunkt T die Vergleichesignale» Sins oder Null, in der Flip-Flop-Stufe 127 gespeichert« Im Zeitpunkt 2X ist der Inhalt des Registers 144 auf das Pufferregister durch öffnen der UND-Tore 141 übertragen» und der Inhalt des Zählers 123 ist in das Register 124 durch öffnen der UND-Tore 125 gelangt· Zum Zeitpunkt 3TT ist der Zähler 123 zurückgestellt und der Inhalt des Zählers 121 ist durch öffnen der UND-Tore 145 in das Register 144 übertragen. In jedem Pseudozyklus zwischen zwei Tonhöhen-Markierungeimpulsen wird die Dauer der vorangehenden Tonhöhenperiode in das Register 124 in einem nichtlinearen Kode zwischen einem Zeitpunkt 2 TT und dem nächsten Zeltpunkt 2 T eingeschrieben. Zwischen dem Zeitpunkt 3 T und dem nächsten Zeitpunkt 3 ^ wird die Vergleiohsstufe aus dem Zähler 123 gespeiet und es findet die Abgabe des Tonhöhensteuersignales auf den Mehrfaohkoppler statt, ausgenommen für unerwünschte Markie-

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D 0 % 8 1 5 / 1 S A L

rungsimpulse zur Zeit 2t.

Die Vergleichestufe 126 liefert die Bits des verschlüsselten Tonhöhensteuersignales von zwei aufeinanderfolgenden Pseudozyklen, mit Ausnahme des Bits für den unteren Wert« IDa das Bit für den unteren Wert ein Zeitintervall darstellt, das sich vergrößert, wenn sich das verschlüsselte Tonhöhensteuersignal in Folge der Expansion im nichtlinearen Entschlüssler 122 vergrößert, er» gibt sich, daß sich die vorgegebene und in der Beechrei bungseinleitung erwähnte Sperrzeit mit der Tonhöhenperi ode verstärkt.

Analog/PCM-Kompreesionsumformer oder Verschlüssler sind bereits bekannt. Bin solcher Verschlüssler 1st in Figur 2 dargestellt.

Bas Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 5^ (1^.14sß) wird auf die fiingangsklemme 60c des Verschlüsslere 6^ gegeben und in der Vergleichsstufe 61 mit einer Reihe von vorgegebenen Spannungswerten verglichen, die über einem Widerstand 601 mit Hilfe einer Matrix 610 erzeugt werden. Wenn das mit Kompression zu verschlüsselnde Signal größer 1st als die vorgegebenen Vergleichsspannungswerte, wird ein Vergleichssignal Sins auf die Flip-Flop-Stufe 602 gegeben. Der eine Ausgang der Flip-Flop-Stufe 602 öffnet das UND-Tor 603, und der Zähler 604 zählt Zeltimpulse, die von der Zeitbasie 605 erzeugt werden. Die Zaitbasia 605 ist durch den Zeitimpulsgebergenerator 7 synchroni-

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eiert. Die Ton Zähler 604 erzeugten Signale weisen 4 Bits auf» die entsprechend auf die vier Ausgangstore 611 bis 614 gegeben und in zwei Gruppen von 2 Sits geteilt werden, die jeweils auf Entschlüssler 606 und 607 geliefert werden.

Die vier Ausgänge des Entschlüsslere 607 sind mit den vier Zeilen der Matrix 610, und die vier Ausgänge des Entschlüsslere 607 sind mit den vier Spalten dieser Matrix verbunden. Die Kreuzungsstellen der Matrix sind durchlassende oder gesperrte Schalter, je nachdem, ob die Zeile und Spalte, welche einen gegebenen Kreuzungspunkt steuert, mit Strom versorgt werden oder nicht» Die Kreuzungsstellen weisen auch Widerstände auf, in welchen ein Strom fließt oder nicht, je nachdem, ob der Schalter geöffnet oder geschlossen istο Alle Spalten der Matrix 610 sind parallel zu dem Widerstand 601 geschaltet. Den Matrixwiderständen werden passende Werte gegeben, damit sie dem Kompressions» gesetz genügen.

Sobald das mit Kompression zu verschlüsselnde Signal kleiner ist als einer der vorgegebenen Vergleichsspannungswerte, wird ein Vergleichssignal Null auf die Flip-Flop-Stufe 602 gegebene Diese Flip-Flop-Stufe schließt das UND-Tor 605, wodurch der Zähler 604 gestoppt wird. Die UND-Tore 611 bis 614 werden dann örvcä die Zeitbasis 605 geöffnet_p und der Kode wird auf den Mehrfachkoppler 8 übertragen.

PCM/Analog-Expaneioneumformer oder Entschlüssler sind

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ebenfalls bekannt· und ein solcher Entschlüssler 1st in Figur 3 dargestellt.

Die rerechlüeeelten Kanalsteuersignale des Kehrfaehentkopplere 11 werden Über Klemmen 12O₁ bis 120* entsprechend auf Flip-Plop-Stufen 1211 bis 1214 des Bntschlüsslers 12^ gegeben, der ein digitales Dämpfungsglied 1200 steuert» das von einer Stromquelle 1201 mit Gleichstrom versorgt wird. Die Flip-Flop-Stufen werden durch den Zeltimpulsgebergenerator 18 über die Klemme 120g zurückgestellt, und die Analogsignale werden über die Klemmen 12Oj auf den Modulator H^ gegeben·

Der Schaltkreis 1? dient dazu» ein flaches Spektrumanregungssignal über die gesamte Sprechbandbreite su Ils» fern, das durch die Grundkomponenten der Sprache und ihrer Harmonischen im Falle von Sprachsignale gebildet 1st, während es im Falle nichtgesprochener Töne ein weißes Rauschsignal ist.

Der Generator 13 umfaßt zwei Schieberegister 130 und 131» von denen das erste aus sieben Flip-Flop-Stufen 1301 bis 1307 und das zweite aus elf Flip-Flop-Stufen 1311 bis 1321 besteht. Diese Schieberegister sind nach Art eines Ringzähler« über ewel abschließende ODER-Tor« 1300 und 1310 in sich geschlossen, welche bu gleicher Zelt die in der letzten und vorletzten Flip-Flop-Stufe des zugeordneten Schieberegisters enthaltenen Bits empfangen. Die Ausgänge der abschließenden ODER-Tore 1300 und 1310

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P 1089 - 17 -

sind jeweils alt einem Eingang von Uli D-T ore η 1381 und 1382 verbunden. Die Register 130 und 131 sind bereite als lineare binäre Maximallängen-Folge-Generatoren bekannt ο

Das Weiterachalten der Schieberegister wird durch die Flip-Flop-Stufe 132 bewirkt. Bei jedem Schaltschritt des Schieberegisters wechseln die in die Register ein» geschriebenen Worte» und das gleiche Wort wird nach L a 2⁷ = 1 α 127 Vorwärtsimpulsen im Falle des Kegleters 130 und nach L^ « 2 - 1 * 2047 Vorwärteirapulsen im Falle des Registers 131 erneuert. Das verschlüsselte Tonhöhensteuersignal mit 8 Bits wird über die Eingangsklemmen 1321 bis 1328 auf das Register 133 und das UND-Tor 134 gegeben. Vom Register 133 gelangt dieses Signal über UND-Tore 1361 bis 1368 auf einen Abwärtszähler 135* Der Abwärtszähler 135 weist acht Flip-Flop-Stufen 1351 bis 1358 auf, deren Ausgänge mit einem UND-Tor 137 verbunden sind. Der Ausgang dee UND-Toree 137 ist über einen Inverter 1383 mit dem einen Eingang der Flip-Flop-Stufe 132 verbunden. Der Abwärtszähler 135 wird durch die Zeitbasie 138 betrieben» welche Zeitimpulse hoher Geschwindigkeit, beispielsweise mit einer Frequenz von 2 MHa, erzeugt.

Der Ausgang des UND-Toree 134 ist über einen Inverter 1384 mit dem einen Eingang der Fllp-Flop-Stufe 139 und mit einem der Eingänge des UND-Toree 1385 verbunden. Die Ausgänge EINS und NULL· der Flip-Flop-Stufe 139 sind mit

0 0 I · 2 δ / 1 I 4 4 ORIGINAL INSPECTED

den zweiten Eingängen der UND-Tore 1381 und 1382 verbundene Die Zeitimpulse des Generatore 18 werden über die Klemme 13₁₀ auf das UND-Tor 1385 und auf die Flip-Flop-Stufe 139 zu deren Rückstellung gegebene

Sie Wirkungsweise der Anregungsschaltung 13 ist folgende: wie bei den vorstehenden Ausführungen angenommen worden " ist, beträgt die maximale Xonhöhenperiode Tg, » 16 ms und wird in Tonhöhensteuerzahlett von 8 Bits ausgedrückt. Daraue ergibt sich, daß das Bit mit dem unteren Wert dieser Zahl die GrQBe 1/256 von 16 ms hat, das sind ungefähr 64 (us. Die Dezimalübersetzung der Tonhöheneteuerzahl stellt T geteilt durch 64 <us bei einer Tonhöhenperiode von T s dar, das ist die Zahl 10 T/64, wobei T in Sekunden ausgedrückt ist. Die Multiplexperiode soll zu 25 ms angenommen werden, was einer Frequenz von 40 Hz entspricht»

Das verschlüsselte Tonhöhensignal oder die Tonhöhenzahl ) wird in einem noch später genannten Zeitpunkt auf den Zähler 135 gegeben, der bis auf Null herabzählt. Sie Zahl Null wird durch die Torstufe 137 festgestellt. Das Ausgangssignal des Tores 137 triggert die Flip-Flop-Stufe 132, welche die Tore 13O₁- 136_Q öffnet und die Schieberegister 130 und 131 um einen Schritt weit er β ehalte to Bin neues verschlüsseltes Tonhöhensteuaraignal wird in den Zähler 135 gegeben.

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Di· Zeit sum Herabsählen toh ΙΟ⁶ Τ/64 β bi· auf loll bei einer Geschwindigkeit von 2 HHs, welche die Period· 6 der Portechaltimpulse darstellt, beträgtt

6m 10⁶ T/64 x 210⁶ « T/128 β.

Da L₀ « 127 und L₁ «2047 sind, beträgt die Periode L₀ € des Schieberegisters 13Ot

und die Periode L₁ (T des Schieberegisters 131 beträgt:

ς . 2o^i - _1§

Bei T * T₀ * 2 mi ergibt dies:

1/£_o «. 64 kH«5 VL₀ ^₀ « 500 H*; 1/L₁ ^₀ « 31_f25 Hs

Bei T * Tg* * 16 ms ergibt dies:

1/ 6"₆₅ « 8 kH«; 1/L_O ^₆₃ « 62,5 Hs j 1/L₁ ^63^* Hs .

Das Spektrum der vom Schieberegister 130 gelieferten linearen binären Naximallängenfolge ist in Figur 6 dar gestellt. Das Spektrum der vom Schieberegister 131 gelieferten linearen binären Maximallangenfolge ist aus Figur 7 ersichtlich· Figur 6 seigt, daß das Spektrum

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to99 -20- 19 b 2 / 5 9

bis zn 3500 Hz gen» flach ist und alle 62,5 Hz eine Harmonische aufweist« Bas ergibt 53 Harmonische zwischen 200 und 5500 Hz. Bas in Figur 7 dargestellte Spektrum weist 16 aal mehr Harmonische auf als das Spektrum aer Figur 6, und wegen des geringen Abständea zwischen den Harmonischen ähnelt es einem weißen Häuschen*

mittlere Xtelstungsdichtespektrum ist das gleiche in den Figuren 6 und 7_f da die Gleichung (4) geschrieben werden kann als:

was bedeutet, daß B₂ praktisch unabhängig von L ist. Im Falle eines nichtgesprochenen Tones ist die Tonhöhen» frequenz null und die 8 Bits des Tonhöheneteueraignalee alle gleich Hull. Bas UNB~Tor 134 ist dann durchlässig und die Flip-Flop-Stufe 139 ist in ihre Stellung Eins gebracht, so daß das UNB~Tor 1385 beim nächsten Impuls ron der Klemme 15₁₀ geöffnet wird. Bie Flip-Flop-Stufe 139 * öffnet das Tor 1381 und schließt das Tor 1382 und bildet so das weiße Rauschsignal für die binäre Pseudoetreufolge. Bas UND-Tor 1385 dient dazu, das Sindringen einer Zahl mit acht Nullen in das Register 133 zu verhindern_o

- 2%

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Ale Vocoder bezeichnetes Sprachübertragungekanal= system, das in seiner Übertragungestation einen Tonhöhen-Detektorkreis zum Erzeugen von Tonhöhen-Markierungeimpulsen, deren Wiederholungsperiode gleich der Grundhöhenperiode T des zu übertragenden Gesprächs ist, einen Sortierer für die Tonhöhen-Markierungsimpulse zum Eliminieren von unerwünschten Tonhöhen-Markierungsimpulsen, deren Wiederholungsperiode von der Grundhöhenperiode um einen vorgegebenen Prozentsatz der Grundhöhenperio» de abweicht, und Mittel zum Verschlüsseln der Ton-= höhenperiode in PCM-Signale aufweist, und dessen Empfangsstation eine Einrichtung für die Gespräche = synthese, einen Anregungssignalgenerator und einen Bauschgenerator sowie eine Schalteinrichtung enthält, um entweder den Signalgenerator oder den Rauschgenerator mit der Einrichtung für die Gesprächesynthese zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anregungssignalgenerator und der Rauschgenerator durch zwei Schieberegister (130,131) gebildet sind, die eine ungleiche Stufenzahl M und N mit H<1N und zwei entsprechend mit den Schieberegistern verbundene abschließende ODER-Stufen (1300, 1310) aufweisen, deren Eingänge mit den letzten und vorletzten Stufen der Schieberegister verbunden sind und von denen ein Ausgang mit der ersten Stufe der

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   Si

   Schieberegister verbunden ist* und daß eine richtung zum Erzeugen von Impulsen mit einer ge« gebenen Wiederholungsperiode zum synchronen Weiterschalten der Schieberegister und eine Einrichtung zum Steuern und Angleichen der gegebenen Wie« derholungsperiode auf T/(2^m - t) vorgesehen sind.
2. 2. Vocoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung Organe zum Feststellen von Tonhöhenperioden mit dem Wert Null und zum Liefern des Ausgangesignales des Η-stufigen Schieberegisters auf die Einrichtung zur Gesprächssynthese aufweist♦ wenn die Tonhöhenperiode von Hull verschieden ist, und zum Liefern des Ausgangs« eignales des N-stufigen Schieberegisters auf die Einrichtung zur Gesprächssynthese, wenn die Ton« höhenperiode gleich Null ist.

   3ο Vocoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Weiterschaltimpulsen für die Schieberegister ein Regis» ter zum Speichern der Grundtonhöhenperiode T aufweist, die in einem Kode verschlüsselt ist, in welchem das Einer-Bit einen Zeitzuwaohs t darstellt, wodurch der Binärkode die Bezimalzahl T/i darstellt, und daß ein Abwärtszähler (135) vorgesehen ist, der mit einer Geschwindigkeit von r - (2^M - 1)/i von T/i auf Null herabsählt, und dieses Abzählen eine Zeltspanne von (T ■ T/(2 - t)

   ~ 24 ~

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   in Anspruch nimmt, und daS eine Einrichtung (137) zur Feststellung der Hull-Zählung dieses Abwärtszählers (135) wn& eine durch diese Feststelleinrichtung (137) gesteuerte Einrichtung (132) zum Erzeugen von Schiebeimpulsen mit der Periode 6" vorhanden sind.

   Vocoder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er die Werte i · 64ρ 10 β,

   W » 7 »

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   Leerserte