DE19725173A1

DE19725173A1 - Verfahren für eine höherwertige Stufencodierung

Info

Publication number: DE19725173A1
Application number: DE1997125173
Authority: DE
Inventors: Josef Dirr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1998-12-17

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer höherwertigen Codierung von Information, insbesondere für die Übertragung über Leitungs- und Funk wege und über Lichtwellenleiter.

Stand der Technik

Höherwertige Codierungen sind bereits bekannt, z. B. die Amplitudentastung ASK (Amplitude Shift Keying), die Frequenztastung FSK (Frequency Shift Keying) und die Phasentastung PSK (Phase Shift Keying). Meistens wird die gegen Störungen am wenigstens anfällige PSK oder eine Kombination aus ASK und PSK in Form der Quadraturamplitudenmodulation QAM vorgesehen. Eingesetzt wird hauptsächlich wegen des kleinen Aufwandes das 4PSK-Verfahren. Um die 4 Phasenstufen zu erhalten, werden 2 um 90° phasenverschobene Wechselströme gleicher Frequenz jeweils um 180° umgetastet. Der Aufwand ist auch hier noch sehr erheblich.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren darzustellen, das mit noch klei nerer Hardware erzeugt werden kann als bisher und das eine störungs freie Übertragung ermöglicht. Dies wird damit erreicht, indem die Stufen durch verschieden große Impulsdauern dargestellt werden, wobei diesen ganz zahlige Halbperioden oder Perioden eines Wechselstromes gleicher Frequenz und Phasenlage zugeordnet werden. Die Stufen können dabei durch jeweils einen festen Zahlenwert, oder durch einen Differenzzahlenwert oder negativen und positiven Differenzzahlenwert oder Bezugszahlenwert dargestellt werden. Die Markierung des jeweils folgenden Impulses erfolgt durch eine Amplitudenän derung. Der Codierwechselstrom kann auch unmittelbar als Sendewechselstrom vorgesehen werden. Da jedes Codewort eine unterschiedliche Zahl von Halb perioden oder Perioden aufweisen kann sind bei einer synchronen Übertragung mit den Abgriffen Füllcodewörter nach den Abgriffscodierungen erforderlich. Man kann auf der Sende- und Empfangsseite auch Speicher vorsehen. Man kann dann z. B. die Zeit zwischen der codierten Übertragung und dem Zeilenende ebenfalls ein Füllcodewort einfügen. Die Übertragung erfolgt dann jeweils um eine Zeile versetzt. Will man noch mehr an Information mit nur einem Wechselstrom einer Frequenz übertragen, so müssen die Stufen auf 2 um 90° phasenverschobene Wechselströme gleicher Frequenz codiert werden. Diese Wechselströme werden dann für die Übertragung addiert (QAM).

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 Das Prinzip der 4 PSK,

Fig. 2 Codierstufen dargestellt durch Impulsdauern und Perioden eines Wechselstromes,

Fig. 3 Ein Blockschaltbild für Senden und Empfang gemäß der Erfindung,

Fig. 4 Eine codemultiplexe Codierung der Fernsehsignale,

Fig. 5 Eine Anordnung der Füllcodewörter.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Zum Vergleich wird zuerst nochmals das Prinzip der 4PSK an Hand der Fig. 1 erläutert. Die Codierung erfolgt mit den 4 Phasenstufen +45°, +135°, -45° und -135°. Diese werden mit 2 Wechselströmen u und v, die gegeneinander um 90° phasenverschoben sind, erzeugt, und zwar durch 180° Umtastungen. DV zeigt hierfür das Vektordiagramm. Da die Amplituden der beiden Wechselströme u/v gleich sind, erhält man bei der Addition beider Wechselströme die Stufen phasenlage bei immer gleicher Amplitude des Summenwechselstromes SU. Man sieht hieraus, daß die Erzeugung dieser Phasenstufen doch sehr aufwendig ist. Der Einschwingvorgang nach jeder Umtastung kann in Verbindung mit den Leitungseigenschaften zu Auswertungsfehlern führen.

In der Fig. 2 ist das Prinzip der Erfindung dargestellt. Die Codierungsstu fen werden durch verschieden große Impulsdauern JP1, 2, 3, 4, . . . gekennzeich net. Jeder Impulsdauer wird dabei eine vorbestimmte Zahl von Halbperioden oder Perioden eines Wechselstromes derselben Frequenz und Phasenlage zuge ordnet. In der Fig. 2 sind 4 Stufen mit 2, 3, 4 und 5 Perioden vorgesehen. Jedes folgende Codeelement wird mit einer Amplitudenänderung markiert, in der Fig. 2 mit A und A1 bezeichnet. Die Anordnung der Fig. 2 könnte man z. B. als ein Codewort mit 4 Stufen 2, 3, 4, 5 und 6 Stellen JP1 bis 6 betrachten. Den Codierwechselstrom kann man auch unmittelbar als Sendewechselstrom verwen den. Man kann auch z. B. die Differenz zu einer Bezugsperiodenzahl oder auch die negative oder positive Differenz zu einer Bezugsperioden oder Halbperiodenzahl vorsehen.

In der Fig. 3 ist ein Blockschaltbild dargestellt, bei dem der Codierwech selstrom zugleich als Sendewechselstrom verwendet wird. Im Oszillator Osc wird der Sendewechselstrom erzeugt. Die Information S wird dem Codierer Cod zugeführt und codiert. Mit diesem Code wird im Modulator Mo der vom Oszil lator angeschaltete Sendewechselstrom moduliert. Vom Modulator wird der Codierwechselstrom auf den Übertragungsweg gegeben. Im Empfänger wird der Codierwechselstrom im Demodulator DMo demoduliert und dem Decodierer DCod zugeführt. Nach der Decodierung kann an diesem wieder die Information S ab genommen werden.

Die Erfindung kann überall bei der Informationsübertragung angewendet werden, bei der Datenübertragung, bei der digitalen Sprach- und Ton übertragung oder bei der digitalen Fernsehsignalübertragung.

Ein Beispiel für die Verwendung bei der Farbfernsehsignalcodierung und Übertragung wird nachstehend angeführt. Die Luminanzsignalabgriffe werden mit 8 bit, die Farben rot und blau mit je 6 bit und der Ton und die sonsti gen Signale mit 3 bit codiert. In der Fig. 4 ist dies an Hand einer code multiplexen Codierung dargestellt. I, II, III, IV, V, . . . sind die Luminanzab griffe. Bei III wird auch rot und blau abgegriffen. Diese werden codiert und gespeichert. Dasselbe wird mit dem Ton- und den sonstigen Signalen vor genommen. Im Beispiel werden die binären Elemente von rot auf II + III und die von blau auf IV/V verteilt. Die Ton-und sonstigen Signale werden ent sprechend ihrem Vorkommen auf den Luminanzabgriff I gelegt. Für jeden Lu minanzabgriff sind dann jeweils 11 bit zu codieren. Es wird ein Impuls dauerperiodencode vorgesehen. Als Stufen werden 4, 5, 6, 7 und 8 Perioden ver wendet. 11 bit entsprechen 2048 Kombinationen, die bei 5 Stufen mit 5 Stel len 3125 Kombinationen ergeben. Die Redundanzkombinationen schaden nichts, da diese für aufwendige Kombinationen z. B. 88888 usw. vorgesehen wer den. Bei einer 5 MHz Abgriffsfrequenz für das Luminanzsignal und einem Periodenbedarf von 5 × 6 = 30 Perioden im Durchschnitt für ein Codewort, ergibt dies eine Sendefrequenz von 30 × 5 = 150 MHz. Man kann auf der Sende- und Em pfangsseite eine zeilenweise Speicherung vorsehen. Die je Zeile nicht erfor derlichen Perioden wird man dann mit einem Füllcodewort verbrauchen. Man kann auch eine unmittelbare Übertragung synchron mit den Abgriffen durch führen. Der Abgriff der Farbsignale ist dann bereits mit dem Luminanzab griff I oder II erforderlich. Da die Zeit eines Abgriffes 30 Perioden ent spricht, wird man die Codewörter so legen, daß je Abgriff weniger als 30 Perioden notwendig sind, so daß immer einige Perioden für ein Füllcodewort übrig sind. Beim Empfänger ist dann ein Speicherung des jeweiligen Nutz codewortes erforderlich. Zeitlich um einen Abgriff nacheilend werden dann die Abgriffswerte an die Bildröhre weitergegeben. In der Fig. 5 ist C1, C2, C3 ein 3-stelliges Codewort, FP ist das Füllcodewort und AP1, AP2, . . . sind die Abgriffsabstände.

Die Sendefrequenz kann noch reduziert werden, wenn man als Codierwechsel ströme 2 um 90° phasenverschobene, die für die Übertragung addiert werden, vorsieht. Kombiniert man z. B. 3 Stufen von einem Codierwechselstrom mit 3 Stufen des anderen Codierwechselstromes, so erholt man insgesamt 9 Stufen.

Bei dieser QAM-Methode ist ein Synchronwechselstrom, mit dessen Hilfe auf der Empfangsseite beide Codierwechselströme wieder getrennt werden können, notwendig. Für diesen Zweck kann man auch die Phasenlage eines der beiden Codierwechselströme vorsehen. So kann z. B. in einer Übertragungs lücke wie der Burst beim Farbfernsehen, dieser gesendet werden. Insbeson ders bei niedrigen Frequenzen wird man die QAM einsetzen.

Damit man kleine Schwankungen in der Zahl der Perioden zwischen Nutzcode elementen erreicht, kann man die Stufen-und/oder die Stellenzahl so erhö hen, daß man entsprechend viel Redundanzkombinationen erhält.

Da der Beginn eines Codeelementes bzw. eines Impulses durch eine Amplitu denerhöhung markiert wird, kann die Auswertung auf der Empfangsseite ein fach erfolgen. Es muß nur der Beginn eines Codewortes z. B. eines Paketes codiert übertragen werden. Da die Stellenzahl eines Codewortes immer die gleiche ist, kann man mit Hilfe der Amplitudenänderungen die Stellen und damit auch die Codewörter bestimmen und in der Folge decodieren.

Wie die Fig. 2 zeigt, kann man auch an Stelle der Dauer der Codeelemente die Zahl der Perioden hernehmen. Absolut- und Differenzwerte kann man dann ebenfalls verwenden.

Claims

1. Verfahren für eine höherwertige Stufencodierung, dadurch gekennzeich net, daß hierfür eine mehrstufige Pulsdauercodierung in der Weise erzeugt wird, indem die verschiedene Dauern durch eine geradzahlige Zahl von Perioden oder Halbperioden eines Wechselstromes gleicher Frequenz dargestellt werden und die Stufen durch Absolutzahlenwerte (Fig. 2, 4, 5, . . .) oder durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Perioden oder Halbperio denzahl gegenüber einem Bezugswert oder durch Differenzen gegenüber einem Bezugswert oder durch negative und positive Differenzen gegenüber einem Bezugswert dargestellt werden, der jeweils folgende Impuls wird dabei durch eine Amplitudenstufe markiert.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine un mittelbare oder mittelbare Synchronübertragung der Information dergestalt erfolgt, indem die Differenz der Summe der Halbwellen oder Perioden der Codewörter eines Kanales oder mehrerer Kanäle bis zur folgenden Synchron kennzeichnung z. B. PAM-Abgriff, ebenfalls als Codewort dargestellt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stu fen- und/oder Stellenzahl so gewählt wird, daß eine überhöhte Redundanzkom bination entsteht, so daß die Periodenzahlen der Codewörter nah aneinander liegen.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz lich eine oder mehrere Amplitudenstufen und eine Redundanzamplitudenstufe dergestalt vorgesehen werden, indem diese unmittelbar oder mittelbar durch die Summe oder Differenz von Amplitudenstufen unter Einbeziehung der Redun danzamplitudenstufe die Kennzustandsänderung markieren. (Patent DE 43 26 997).

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stu fenzahl in der Weise erhöht wird, indem die Codierung auf 2 um 90° phasen verschobene Codierwechselströme gleicher Frequenz übertragen wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer durch die Zahl der Perioden ausgedrückt wird.