DE19743779A1

DE19743779A1 - Verfahren für eine höherwertige Pulsdauercodierung

Info

Publication number: DE19743779A1
Application number: DE19743779A
Authority: DE
Inventors: Josef Dirr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 1998-08-20
Also published as: US6072829A

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 Auswertungsfehler 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 folgendes 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 JP 1 bis 6 betrachten. Den Codierwechselstrom kann man auch unmittelbar als Sendewechselstrom verwen den. Die Stufen können verschieden bewertet werden. Im Beispiel der Fig. 2 durch die Zahl der Perioden 2, 3, 4, und 5. 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 Luninanzsignalabgriffe 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 dem 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, bei 5 Stufen mit 5 Stel len erhält man 3125 Kombinationen. 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 eine Speicherung des jeweiligen Nutz codewortes erforderlich. Zeitlich und 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 doch reduziert werden, wenn man als Codierwechsel ströme 2 um 90° phasenverschobene, die für die Übertragung addiert werden, vorsieht. Kombiniert man z. B. 3 Stufen vom einen Codierwechselstrom mit 3 Stufen des anderen Codierwechselstromes, so erhält man insgesamt 9 Stufen.

Bei dieser QAM-Methode ist ein Synchronwechselstrom, mit dessen Hilfe auf der Empfangsseite beide Codierwechselströme wieder getrennt werden kennen. Für diesen Zweck kann man auch die Phasenlage eines der beiden Codierwech selströme vorsehen, indem man diesen in einer Übertragungslücke wie z. B. den Burst beim Farbfernsehen, sendet. Insbesondere bei niedrigeren Fre quenzen wird man die QAM einsetzen.

Es ist auch zweckmäßig, wie bereits erläutert, eine hohe Redundanz zu er zeugen durch eine höhere Stufen und/oder Stellenzahl. Man kann die Nutz kombinationen so wählen, daß die Periodenzahlen nahe beieinanderliegen.

Zusätzlich zu den Dauerimpulsstufen kann man noch eine oder mehrere Amplitu denstufen vorsehen. Das Patent DE 43 26 997 beinhaltet eine solche Codierung.

Claims

1. Verfahren für eine höherwertige Pulsdauercodierung, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stufen durch verschieden große Pulsdauern in der Wei se dargestellt werden, indem den Pulsdauern eine vorbestimmte Zahl von Halbperioden oder Perioden eines Wechselstromes gleicher Frequenz, in un unterbrochener Folge gesendet, zugeordnet werden, wobei eine Stufenän derung durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Halbperioden oder Perio denzahl erfolgt (Fig. 2 Puls JP1 = 4 Perioden Puls JP2 = 5 Perioden also Vergrößerung um eine Periode), die Pulsunterscheidung erfolgt dabei durch Verkleinerung oder Vergrößerung der Amplitude des Wechselstromes.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stu fen positive oder negative Halbperioden oder Periodendifferenzen gegenü ber einer Bezugshalbperioden oder Periodenzahl vorgesehen werden.

3. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vervielfachung der Stufen 2 Codierwechselströme gleicher Fre quenz vorgesehen werden die um 90° gegeneinander phasenverschoben sind und für die Übertragung addiert werden, oder daß die beiden Codierwech selströme gleiche Phasenlage besitzen und für die Übertragung 2 um 90° phasenverschobenen Trägern aufmoduliert werden, die für die Übertragung ad diert werden.

4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierwechselstrom zugleich als Sendewechselstrom vorgesehen wird.