DE2015813B2 - Verfahren und vorrichtung zur kodierung von zweiwertigen signalen zur datenuebertragung - Google Patents

Description

oder »Schrittes« der Dauer T. Die Übeftragungssysteme leiten diese Signale entweder in Originalform oder durch Modulation einer Trägerwelle weiter. Beim synchronen Betrieb erfolgen die übergänge immer zu Zeitpunkten, die durch Intervalle vom Vielfachen von T getrennt sind. Im Gegensatz dazu gibt es beim asynchronen oder ungleichmäßigen Bitrieb kein absolutes Kennzeichen für den Zeitpunkt der Übergänge. Der Orundvorteil des synchronen Betriebes liegt darin, daß auf Grund der Ver-Wendung von Einrichtungen zum Regenerieren der Signale sehr beträchtliche Verzerrungsspielräume zugelassen sind, die beinahe 100" ο erreichen. Dagegen ist dieser Betrieb sehr starr und arbeitet nur bei einer gegebenen Geschwindigkeit, was bei vielen Anwendungen stören kann. Der ungleichmäßige Betrieb ist dagegen viel anpassungsfähiger. Man kann die Systeme häufig bei verschiedenen Geschwindigkeiten ohne Änderung der Geräte arbeiten lassen. Sie entsprechen ebenfalls den Einsatzfällen, die man to sehr häufig antrifft. Aber andererseits können die durch den Übertragungskanal hervorgerufenen Verzerrungen nicht integral kompensiert werden, und die Arbeitsspielräume sind viel stärker reduziert. Die »Transparenz« von Systemen, d. h. ihre Fähigkeit. »5 die Telegrafierübergänge an ihrem Platz unabhängig von diesem Platz wiederherzustellen, läuft allgemein darauf hinaus, eine fortlaufende Änderungsmöglichkeit der Lage dieser Übergänge sicherzustellen. In dieser Hinsicht haben die transparenten Einrichtungen trotz der Quantifizierung ihrer Amplitude einen »analogen« Charakter.

Es ist femer bereits ein Verfahren zum Kodieren zweiwertiger Signale zur Datenübertragung bekannt, bei dem die Wertigkeit des zu übertragenden Signals durch Probeentnahmen ermittelt wird. Zur Ermittlung eines Übergangs von einem Signal zum anderen sind bei dem bekannten Verfahren jedoch drei Impulse erforderlich, was die praktische Realisierung des Verfahrens erschwert und die Fehlermöglichkeiten erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren deT eingangs genannten Art zu schaffen, das eine besonders hohe Fehlersicherheit aufweist und einfach realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zeit in eine erste Folge untereinander gleicher Grundintervalle und diese Grundintervalle in eine ganzzahlige zweite Folge untereinander gleicher Feinintervalle unterteilt wird, wobei die Dauer der Grundintervalle derart gewählt wird, daß stets wenigstens ein Grundintervallende zwischen zwei Signalübergängen liegt, daß jedem Feinintervall innerhalb des Grundintervalls eine Ordnungszahl zugeordnet ist und daß diese Ordnungszahlen als Kennzeichen der zu kodierenden Signale dienen.

Vorzugsweise erhält die Kodierung für den Fall, daß ein Intervall eine gleichbleibende Wertigkeit ohne Übergang besitzt, eine diese Wertigkeit kennzeichnende Ordnungszahl.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der numerische Wert einer Ordnungszahl in Form einer mit langsamerem Takt als die Entnahme ablaufenden Reihe von Impulsen geliefert, die bewertet und über das dieser Ordnungszahl folgende Intervall gleichmäßig verteilt sind.

Vorzugsweise wird die Registrierung einer während eines verflossenen Intervalls gleichbleibenden Wertigkeit zwischen dem letzten Entnahmeimpuls des verflossenen Intervalls und dem ersten Eritnahmeimpuls des folgenden Intervalls durchgeführt.

Eine weitere Ausführungsform des erfittdungsgemäßen Verfahrens, bei dem der für die Ordnungszahlzuordnung verwendete Kode der rückbezügliche Binärkode mit k binären Ziffern ist, zeichnet sich dadurch aus. daß die die Feirtintervatle abgrenzenden Entnahmeimpulse von 2 bis 2* 3 numeriert sind, daß die Kombination 2* 2 dazu dient, eine während eines verflossenen Intervalls gleichbleibende Wertigkeit zuzuordnen, daß die Kombination 2*-l dazu dient, die während eines verflossenen Intervalls gleichbleibende andere Wertigkeit zuzuordnen und daß die Kombinationen 0 und t für die Ordnungszahlzuordnung nicht verwendet werden.

Zweckmäßigerweise wird die Synchronisation des Kodes durch die Identifizierung der Kombination des den höchsten numerischen Wert (2* 1) besitzenden Kodes gewährleistet, der der einzigee ist bei dem eine binäre Ziffer des Wertes 1 gefolgt von k 1 binären Ziffern des Wertes 0 zugelassen ist.

Eie Kodierer für einen derartigen Kode zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus. daß er in funktk/fielier Verbindung aufweist

eine Schaltungsanordnung zur Entnahme von Proben durch Taktimpylse H in regelmäßiger Taktfolge und eine weitere Schaltungsanordnung zum Vergleich der Wertigkeit von zwei aufeinanderfolgenden Proben,
einen Zähler mit k binären Stufen, der die Taktimpulse zwischen einer minimalen Ordnung und einer maximalen Ordnung zählt, und zwar rückläufig beim Fortschreiten um η Schritte im Verlaufe eines einheitlichen Intervalls der gleichartigen Dauer H. die kürzer ist als die kürzestmögliche Dauer T einer unveränderten Wertigkeit in dem zu kodierenden Signal, wobei die Entnahmeimpulse durch Feinintervalle «' gleich w η voneinander getrennt sind,
eine Übertragungsschaltung, die in einen Speicher mit * binären Ziffern den Zustand des Zählers unter der Stetierung eines Befehls übertragen kann, der durch die Vergleichsschaltung bei Vorhandensein einer Wertigkeitsdifferenz zwischen den beiden verglichenen Proben ausgesandt wird.

Zweckmäßigerweise besitzt dieser Kodierer einen Parallel-Serien-Umsetzer, und zwar vorzugsweise ein Schieberegister, das aus dem Speicher die k binären

Ziffern bei einem gleichförmigen Takt von π = -=-

unter der Steuerung der Impulse H' entnimmt, die mit den Impulsen H synchronisiert werden.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen eines Kodierers gemäß der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ein besonders vorteilhafter Dekodierer für nach dem erfindursEgemäßen Verfahren kodierte Signale zeichnet sich dadurch aus, daß er in funktioneller Verbindung aufweist:

am Eingang einen Serien-Parallel-Umsetzer, und zwar vorzugsweise ein Schieberegister, Schaltungsanordnungen zur Übertragung und zum Speichern, einen Zähler mit k Stufen, der die Impulse empfängt, die mit den zur Basistakt-

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folge H erhaltenen Impulsen synchronisiert sind, k Vergleichsschaltungen mit zwei Eingängen, von denen einer mit dem Speicher und der andere mit dem Zähler verbunden ist, ein UND-Gatter mit k Eingängen, die mit den Ausgängen def Vergleichsschaltungen verbunden sind, und eine Ausgangskippstufe, die mit dem Ausgang der UND-Schaltung verbunden ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Dekodierers sind in den weiteren Unteranspriichen angegeben.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Information vollständig und zur Identifizierung ausreichend kodiert ist. es wird aber auch gleichzeitig erreicht, daß die Lage eines Übergangs mit einer von vornherein festgesetzten Genauigkeit bestimmbar ist. So geht z. B. mit sechs Kodierimpulsen die Verzerrung nicht über * 1.5· ο hinaus, und zwar unabhängig von den Verformungen der Kodesignale (solange sie noch identifizierbar bleiben). Bis zum Erreichen der t 'nterscheidungsschwelie ist die Leistungsfähigkeit unabhängig vom Verhältnis Signal Rauschen. Man kann den Kode ohne zusätzlichen Verlust durch eine Vielzahl von in Kaskade geschalteten übertratungswegen übertragen. Da die Verzerrung gleichbleibt, liegt der Foleranzbereich in der Nähe von 10O⁰Ii. vorausgesetzt, der Kode ist identifizierbar und dem Intervall zurechenbar. dem er zugeteilt ist. Außerdem ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße System vollständig transparent ist und bei jeder Telegrafiergeschwindigkeit arbeitet, die unterhalb derjenisen 1::2\. &c der Dauer de-. Interva'N entspricht.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. I eine Signaifolge. die in Abschnitte aufgeteilt ist. die die Dauer eines Intervalls haben.

F · g. 2 einen Teil der F i g. 1 im größeren Maßstab mit der Identifizierung eines Überganges in einem Feinintervall.

F i g. 3 im noch größeren Maßstab den Übergang von einem Intervall zum folgenden Intervall und die entsprechenden Zählv erfahren.

F i g. 4 eine Tabelle des rückbezüglichen Binärkodes oder GRAY-KoJes. der für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet wird,

F i g. 5 die kodierten Impulse für die Zuordnung der Ordnungszahlen zu den übergängen des Signals der Fig. 1,

F i g. 6 ein Schema einer Ausführungsform eines Kodierers gemäß der Erfindung und

F i g. 7 ein Schema einer Ausführungsform des zugehörigen Dekodierers.

Fig.l zeigt eine Folge willkürlicher, zweiwertiger Signale, wie sie bei einer Telegrafiesendung oder einer beliebigen Aussendung von numerischen Daten vorkommen. Die einzige gemachte Annahme besteht darin, daß das gesamte Signal einer gegebenen Wertigkeit (positiv oder negativ) eine Dauer besitzt, die größer oder gleich einer bekannten Dauer T ist.

Die zu übertragende Signalfolge Λ/ ist in gleiche Elementarintervalle von der einheitlichen Dauer θ < T aufgeteilt, die unbegrenzt aufeinanderfolgen, wobei der Anfang der Intervallzeiten vollständig beliebig ist, d. h.. der Anfang jedes Intervalls weist keine Korrelation mit den Übergängen des Signals auf. In Fig. 1 sind die dargestellten Intervalle mit /,, /,. I₃, /₄. I. numeriert. Es handelt sich dabei um einen Auszug aus einer Folge, die nach beiden Seiten verlängert werden kann. Beispielsweise nimmt man an, daß es sich um eine Telegrafieübertragung mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von 1500 Baud handelt, d. h., daß das Telegrafiezeichen eine Dauer von 666 [is besitzt: dies ist die obenerwähnte Dauer T. Unter diesen als Beispiel gegebenen Bedingungen wählt man für die Dauer eines Abschnitte* 600 ms.

to Nachfolgend werden Betrachtungen über die Wahl des H für ein gegebenes 7 entwickelt.

Es liegt ein tibergang ( *■■) Λ, im Abschnitt /, vor. ein Übergang ( * )A_t im Abschnitt /,. kein Übergang /„. ein Übergang ( —) Λ₄ im Abschnitt /₄.

ein Übergang ( ^L ) Λ₅ im Abschnitt /_s.

Gegenüber jedem Abschnitt ist eine Zahl angegeben: 21 gegenüber von Λ,. 27 gegenüber von Λ_ν 40 gegenüber von Λ₄. 47 gegenüber von Λ_β. Gegenüber von /,. in dem kein Übergang erfolgt, ist ein ge-

ao setzt, das tatsächlich die gleichbleibende Wertigkeit des Abschnittes Z₁ darstellt

Die Zahl, die gegenüber einem Übergang steht, stellt die Ordnung des Entnahmeimpulses dar. der dazu dient, eine Probe des Signals M zu entnehmen.

«5 das unmittelbar dem übergang folgt. Diese Definition wird nachfolgend mit Bezug auf F i g. 2 genauer festgelegt.

In F i g. 2 ist im größeren Maßstab der Abschnitt /, der F i g. I dargestellt.

Dieser Abschnitt ist in 60 Feinintervalle f)' mit einer einheitlichen Dauer von 10 us aufgeteilt. Diese Intervalle mit der Dauer «' werden durch kurze Probe.,npulse bestimmt, die in Fig. 2 durch dünne senkrechte Striche gekennzeichnet sind, l'nter kurzem Impuls versteht man einen Impuls, der viel kürzer ais das Intervall H' ist. z. B. von einet Dauer, die zwischen 0.5 und 0.8 tis liegt. Die ersten Impulse, die dem Niveau der Wertigkeit ( -) entsprechen, sind niedrig. Die anderen, die dem Rechteck der Wertigkeit (-¹-) entsprechen, sind hoch. Die Impulse, die zu den Zeitpunkten lOrt'. 20«'. 30 W. 40 H'. 50«'. 60 H' auftreten, sind mit Punkten gekennzeichnet. Diese Zahlenwerte stellen im allgemeinen nicht die Ordnungszahlen der Impulse dar: es liegt lediglich eine Verschiebung um eine Einheit vor. Die Erklärung dafür ist aus F i g. 3 ersichtlich.

Der Übergang Λ, erfolgt zwischen dem IQ. und dem 20. Impuls. Er tritt auf durch Polaritätsumkehrung der durch den 20. Impuls entnommenen

so Probe gegenüber der Polarität der durch den 1 °. Impuls entnommenen Probe. Der 20. Tmpuls trägt die Ordnungszahl 21.

Der Übergang Λ, ist mit 21 bezeichnet: diese übertragung des Zahlenwcrtes 21 durch binär kodierte Serienimpulse stellt die Übertragung des Zeitpunktes des Überganges dar. Was den Richtungssinn betrifft, se ist er selbstverständlich bekannt, wenn die vorausgehende Polarität bekannt ist.

Man sieht, daß das Verfahren eine große Sicherheit gegen Polaritätsfehler besitzt.

Da die Anzahl der verschiedenen zuordenbaren und zu übertragenden Zahlenwerte zwischen 32 und 64 liegt, handelt es sich um eine Kodierung mit sechs binären Ziffern mit einer maximalen Kapazität

von 63.

Die sechs binären Ziffern, die einen zuzuordnenden Wert darstellen, werden der Reihe nach im Laufe eines Intervalls in Form von Impulsen abgegeben.

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die gemäß ihrer Ordnung bewertet sind; für eine vollständige Information bilden Impulse eine gleichförmige Abstandseinheit

χ = 100 μβ.

F i g. 3 zeigt im noch größeren Maßstab die Überangszone /wischen einem Abschnitt T_t und dem feilenden Abschnitt/*.,. Der letzte Entnahmeimpuls Abschnittes I_t ist mit 61 gekennzeichnet; der voretzte. zu einem um K) ?is früheren Zeitpunkt, ist mit $0 bezeichnet, der vorausgehende mit 59 usw. Der

irste Entnahmeimpuls des Abschnittes l_k ., trägt die Üffer 2. der zweite die Ziffer 3 usw.

Das vorletzte Feinintervall des Abschnittes I₁. ist init S_M bezeichnet, das letzte mit S_M, das erste Fein-

titervall des Abfschnittes /_t., mit .V₁. das zweite mit ₂ usw.

Das erste Feinintervall S₁ ist durch Impulse des Ranges 62. 63. 1. 2 in vier Segmente einer einheitlichen Dauer W" gleich 2.5 us unterteilt. Die Zu-•tände 62. 63. 1 werden durch Hilfsimpulse geliefert, der Zustand 2 wird durch einen normalen Entnahme-Impuls dargestellt. Der Zustand 0 wird nicht gebildet (s. die nachfolgende F i g. 6).

Ist im Laufe des Intervalls I₁. ein Übergang aufgetreten, so überträgt man an den bonder die Kodekombination, die diesen Übergang kennzeichnet. Wenn in dem Inten all /_t kein Übergang aufgetreten kt. wird kein Impuls übertragen, wenn der Impuls Nr. 61 auftritt. In diesem Falle überträgt man entsprechend der Polarität des Signals die Kombination 62 (positive Wertigkeit) oder die Kombiniation 63 (negative Wertigkeit). Die Werte 62 und 63 sind übertragbar Im Gegensatz dazu sind die Werte 0 und 1 nicht übertragbar. Der erste übertragbare Wert nach 63 i«: 2 (erster Wert des Abschnittes /»,,). Der Grund dafür ist au> F i g. 4 ersichtlich.

F i g. 4 ist eine Tabelle der Zahlenvverte von 0 bis 63. die mit dem rückbezüglichen Binärkode, auch GRAY-Kode genannt, kodiert sind.

Bei der Beschreibung einer Ausführungsform sieht man. daß die Kodierung der Ordnung eines Überganges mit Hilfe eines die Entnahmeimpulse zahlenden Zählers ausgeführt wird, der am Anfang jedes Intervalls auf Null gestellt ist und dessen Inhalt beim Auftreten eines Überganges entnommen und übertragen wird. Aus nachfolgend dargelegten Gründen Setzt man an die Stelle des durch den Zähler direkt gelieferten natürlichen Binärkodes den rückbezüglichen Binärkode, bei dem sich zwei nebeneinanderliegende Zahlen nur durch eine Binärziffer unterscheiden. Tatsächlich können die Eigenschaften dieses rückbezüglichen Binärkodes dazu ausgenützt werden, nicht nur die Ordnung von Übergängen in einem L.tervall anzugeben, sondern in gleicher Weise die Polarität des Signals und den Beginn der Abschnitte (Synchronisation der Kodeelemente). Diese verschiedenen Informationen sind unentbehrlich, damit der Empfänger das durch den Sender kodierte Signal richtig wiederherstellen kann.

Die Tabelle der Fig.4 gibt die Kombinationen des rückbezüglichen Binärkodes an, wobei die zunehmende Numerierung von 0 bis 63 geht (für den beispielsweise gewählten Fall von sechs binären Ziffern: aber die verwendeten Eigenschaften sind absolut allgemein und direkt übertragbar, welche Anzahl von Ziffern des Kodes auch immer verwendet wird).

Nach dem beschriebenen Verfahren dienen zur Verwendung des Kodes folgende Regeln:

a) Von den 64 verfügbaren Kombinationen werden nur 60 dazu verwendet, die 60 Feinintervalle von S₂ bis S₆₁ nach F i g. 3 zu bezeichnen. Die Übertragung einer dieser Kombinationen gibt an, daß ein Polafitätswechsel (Übergang) in dem vorausgegangenen Intervall stattgefunden hat.

b) Die Kombination 0 (000000) wird nicht gebildet; die Kombination 1 (000001) wird gebildet, aber nicht übertragen. Damit weist unter den übertragenen Kombinationen nur die Kombination 63 fünf aufeinanderfolgende Nullen auf.

c) Die Kombination 62 (100001) gibt das Fehlen eines Überganges in dem vorangegangenen Intervall mit einer Polarität an, die z. B. positiv ist (permanent positiv).

ao d) Die Kombination 63 (100000) gibt ein Fehlen eines Überganges in dem vorausgehenden Intervall mit negativer Polarität (permanent negativ) an.

_a. Bei einer unbestimmten Folge von Kodekombinationen, die regelmäßig und ohne Trennung aufeinanderfolgen, ist die Kombination 63 (»permanent negativ«, mindestens in dem betrachteten Intervall) ohne eine Zweideutigkeit erkennbar, wodurch der Kode beim Empfang synchronisiert werden kann. d. h.. es kann die erste Ziffer jeder Gruppe von sechs binären Ziffern, die einen Kode bilden, erkannt werden: tatsächlich ist außer der Kombination 63 keine Folge vorhanden, die aus einer »1« besteht, die von min-

-, destens fünf Nullen gefolgt ist.

Um dies zu zeigen, werden die verschiedenen möglichen Fälle betrachtet.

Erster Fall:

Zwei aufeinanderfolgende übergänge in zwei benachbart liegenden Intervallen.
Da die Dauer des Intervalls nach der Annahme unterhalb der kürzesten liegt, die zwei aufeinanderfolgende Übergänge trennt, folgt daraus, daß die Ordnung des Überganges des Intervalls /„ , zwangläufig über der Ordnung des Überganges des Intervalls /„ liegt; oder anders ausgedrückt, aus der Tabelle ist ersichtlich, daß eine Folge von zwei Kennzahlen mit aufsteigenden Ordnungszahlen nicht mehr als vier Nullen °° aufweisen kann: beispielsweise 3-4. 3-5. 7-8

usw. In diesem ersten Fall ist es also unmöglich, eine Folge anzutreffen, die aus einer »K und folgenden fünf Nullen besteht.

Zweiter Fall:

»Permanent« positiv kann von zwei beliebigen Kombinationen umfaßt sein. Da der Kode 62 mit »1« beginnt und endet, ist es unmögl.ch. fünf aufeinanderfolgende Nullen vorzufinden.

Dritte- Fall:

»Permanent« negativ kann von zwei beliebigen Kombinationen umfaßt sein. Man findet offensichtlich nur fünf Nullen in der Folge einer »1« für die Kombination 63 selbst vor.

Man sieht, daß diese Zuordnung es erlaubt, die Polarität des Signals bei Fehlen eines Übergangs zu

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bestimmen und diese jedesmal zu bestätigen, wenn eine der Kombinationen 62 oder 63 ausgesandt ist. Dazu ist die Synchronisierung des Kodes jedesmal gesichert und bestätigt, wenn man ein fntervall negativer Polarität antrifft, das keinen Übergang aufweist: dieser mögliche Fall tritt sehr bald auf, selbst wenn die negativen Signale alle eine minimale Dauer aufweisen, da das Intervall kurzer als das gesamte E'ementarsignal ist und da keine Synchronisation zwischen der Zeitbasis der Probe und dem analysierten Signal erfolgt.

Es ist offenbar, daß die Verwendung eines dem beschriebenen Verfahren zugeordneten GRAY-Kodes bemerkenswerte Erleichterungen für die Synchronisation des auf Wortstufe empfangenen Kodes bietet. Jedoch ist das Verfahren auch mit einem anderen Kode durchführbar, was jedoch eine Erhöhung des Gerateaufwandes und einen Verlust an Übertragungskapazität bedeutet.

Ftg. 5 zeigt symbolisch und mit einem regelmäßigen Abstand zwischen den die verschiedenen Wertigkeiten kodierenden Impulsen die charakteristischen aufeinanderfolgenden Kode des Signals der Fig. 1. Die tatsächlich übertragenen Impulse sind durch senkrechte Linien gekennzeichnet; die binären Stellen ohne Impuls sind durch Punkte markiert.

Das oben beschriebene Prinzip ist allgemein, da die Anzahl der binären Elemente des Kodes nicht eingeht. Begnügt man sich z. B. mit einem Kode mit vier binären Elementen, so läßt man die beiden Kombinationen 0 (0000) und 1 (0001) nicht zu. und man reserviert die Kombinationen 14 (1001) und 15 (1000) zur Identifizierung von Intervallen ohne Übergang, die eine gegebene Polarität besitzen. Das Grundintervall ist dann in 12 Feinintervalle eingeteilt. Wodurch die systematische Verzerrung auf ungefähr ±8° η begrenzt werden kann. Die Kombination 15 Ist die einzige, die drei Nullen besitzt, die auf eine »1« folgen, und folglich kann das gleiche Verfahren zur Synchronisation des Kodes verwendet werden.

bestimmung des Intervalls H

Das vorangegangene Beispiel bezieht sich auf einen Fall mit geringer Verzerrung: für eine Nenndauer des Telegrafieschrittes von 666 us ist zugelassen, daß die wirkliche Dauer immer deutlich in jedem Fall über 600 \is bleibt.

Im allgemeinen Fall kann es möglich sein, daß die Intensität von möglichen Störungen wesentlich größer ist, und dies zwingt dazu, ein wesentlich kleineres Grundintervall vorzusehen. Es kann also vorteilhaft sein, als Grundintervall ein Intervall zu nehmen, das gleich der Hälfte des Nennzeichenschrittes oder sogar noch ein wenig kürzer ist.

Aber dies geht auf Kosten der Bandbreite, die dann umfangreicher sein muß.

In dem vorausgegangenen Beispiel erfolgt die Übertragung der Information tatsächlich in Form von sechs binären Positionen in 600 iis. was im großen und ganzen eine Bandbreite in der Größenordnung von 1OkHz ergibt. Teilt man die Dauer des Intervalls durch zwei, um dreißig Feinintervalle pro Intervall zu bekommen, so hat man fünf binäre Positionen pro Intervall zu übertragen, was fünf Impulsen in 300 us oder zehn Impulsen in 600 us entspricht:

die Bandbreite ist in diesem Fall mit —— zu multi-

plazieren.

Fig. 6 zeigt einen Logik-Schaltplan beispiels weise eines Kodierers, der eine Kodierung von Übergängen gemäß dem vorgenannten Verfahren liefert

11, 12 und 13 sind bistabile Kippstufen;

14, 15 und 16 sind monostabile Kippstufen; M und 15 geben eine Verzögerung von 2,5 us; lfi gibt eine Verzögerung unter 6 jts; 21, 22, 23 sind UND-Schaltungen mit zwei Eingangen;

24. 25. 26 sind ODER-Schaltungen:

41 ist eine »Modulo 2«-Schaltune ode^r Tuch eine EXKI.USIV-ODKR-Schaituiig;

42 ist ein Oszillator, der am Ausgang Taktimpulse // liefert; bei dem Beispiel ist die für die Impulse// gewählte Frequenz 100 kHz.

43 ist eine Schaltungsanordnung, die nach den Impulsen // eine unbestimmte Impulskette Ff synchronisiert, deren Taktfrequenzen niedriger als die der

Impulse ff sind, wobei die Rolle dieser Schaltungsanordnung nachfolgend erklärt wird. Ip dem vorliegenden Fall ist die Schaltungsanordnung 43 ein einfacher Teiler durch 10.

44 ist ein Binärzähler mit sechs Binärziffern; 45 ist ein Dekodieier. der die Zustände 61. 62. 63 des Zählers 44 dekodiert; 46 ist ein Speicher, in den der Zustand des Zählers 44 unter der Steuerung eines an D am Ausgang der UND-Schaltung 26 auftretenden Impulses übertragen wird; 47 ist ein natürlichbinär-rückbezüglich-binär Kodeumwandlcr. der den Inhalt des Speichers 46 erhält: Cl; unkodiertcn Signale werden an das Ausgangs-Schieberegister 49 durch UND-Schaltungen 48 unter der Steuerung eines bei F am Ausgang der monostabilen Kippstufe

16 erscheinenden Impulses übertragen.

Die Impulse //' werden zur Vorrückleitung des

Schieberegisters 49 geleitet. Die bewerteten Zuordnungsimpulse werden an einer Klemme 5 erhalten.

Die Funktionsweise ist folgendermaßen: Der Zähler verarbeitet die Zustände 2 bis 61 unter der Steuerung von Impulsen //. die einen abstand von 10 us haben und durch 24 übertragen werden. Der Zustand 61. der durch 45 dekodiert wird, erzeugt einen Impuls, der die monostabile Kippstufe 14 steuert, welche

einen um (■) — 2.5 us verzögerten Ausgangsimpuls liefert (Fig. 3). Dieser Impuls wird dem 7^vMer44 durch 24 wieder zugeleitet und veranlaßt ihn zum Vorrücken bis 62.

Der Ausgangsimpuls von 14 wird aufs neue durch 15 mit einer Verzögerung von Θ' = 2.5 us weitergeleitet: der Ausgangsimpuls von 15 gelangt seinerseits durch 24 in den Zähler, der auf 63 weiterrückt. Der Ausgangsimpuls von 15 wird mit einer Verzögerung von 2.5 us durch 16 weitergeleitet; an F tritt ein Impuls auf, der den Zähler wieder auf 1 setzt. Der Zustand 0 wird durch den Zähler nie angezeigt. Dies ist der Grund dafür, daß die Position in F i g. 3 ausgelassen ist.

Das zu übertragende Signal M wird bei E dem Eingang der Kippstufe 11 zugeleitet: die eine Rekopierkippstufe ist und außerdem die Taktimpulse H empfängt. Der Ausgangszustand A von 11 wird nach 41 geführt, und zwar ebenso wie der Ausgangszustand der Kippstufe 12, die einerseits A erhält, und andererseits die Taktimpulse H. Der Aufbau 11. 12. 41 dient dazu, die Polaritäten von zwei aufeinanderfolgenden und im Takt H durchgeführten Entnahmen des Signals M zu vergleichen.

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Wenn ein PolaritiUswechsel (Übergang) auftritt, äßt ein Ausgangsimpuls von 41, eier nach D durch 26 übertragen wird, den Zustand des entsprechenden Wählers in den Speicher 46 gelangen. Ebenso setzt der Impuls D die Kippstufe 13 auf 0, die demzufolge nicht über 23 nach 26 und D in dem Fall überträgt, wenn in dem Intervall ein übergang aufgetreten ist.

Ist in dem Intervall kein Übergang aufgetreten, wenn der Zustand 61 des Zählers erscheint, so befindet sich die Kippstufe 13 in Arbeitsstellung. Die UND-Schaltung 23 ist folglich durchlässig. Einer der durch 25 übertragenen Zustände 62 oder 63 wird dann nach D übertragen. Der Zustand 62 wird durch 21 für A = I (positive Polarität) übertragen, während der Zustand 63 durch 22 für A = 1 (negative Polarität) übertragen wird.

Der Impuls F setzt die Kippstufe 13 am Ende jedes Intervalls wieder in Arbeitsstellung. Die bewerteten Impulse verden in Serie durch das Ausgangsregister 49 mit einem Takt H' abgesetzt, der niedriger ist als der Entnahmetakt. Beim PCM-Verfahren ist es umgekehrt: die bewerteten Impulse werden mit einem Takt abgegeben, der höher als die Entnahme ist.

F i g. 7 zeigt ein Schaltbild eines Empfängers, der die von einem Empfänger vom Typ nach F i g. 6 empfangenen Signale dekodiert.

Die im rückbezüglichen Binärkode kodierten Signale, die an einer Klemme E' ankommen, werden in einem Schieberegister 51 empfangen, das einerseits mit einem Dekodierer 52 der Zustände »62« und »63« und andererseits mit einem rückbezüglich-Binärkode-natürlichen-Binärkode-Kodewandler 53 in Verbindung steht. Der Inhalt des Kodowandlers 53 kann durch eine Einheit von sechs UND-Gattern 54 in einen Speicher 55 übertragen werden. Eine Gruppe von sechs Komparatoren 56 (»Modulo 2«-Schaltungen oder auch »exklusives ODER«) dient dazu, die gespeicherten Zeichen mit den Zuständen der Kippstufen eines Zählers 57 der Kapazität 63 zu vergleichen, der an seinem Eingang Taktimpulse H der gleichen Frequenz wie die der Impulse H des Kodierers erhält (Fig. 6). die erhalten werden, wie es nachfolgend beschrieben wird.

58 ist ein Zähler mit der Kapazität 5, der mit einem Dekodierer 59 der Position Null in Verbindung steht. Der Zähler 58 erhält Impulse H' der gleichen Frequenz wie die Impulse //' des Kodierers (Fig. 6).

71 ist eine Schaltung zur Synchronisation des örtlichen Taktes, die einen Generator für Taktimpulse und an sich bekannte Mittel zum Abstimmen der Ta'rUimpulse (Frequenz If)OkHz) auf die an E' ankommenden Impulse aufweist. Von der Schaltungsanordnung 71 gehen die obenerwähnten Impulse U ab. die durch den Zähler 57 gezahlt werden. Mit 72 ist eine Schaltungsanordnung bezeichnet, die idcntisch zu der Schaltungsanordnung 43 (F i g. 6) ist. Sie liefert die Impulse H' mit einer geringefeti Taktfolge als die von H; die Impulse H' werden durch den Zähler 58 empfangen.

73 ist eine UND-Schaltung mit sechs Eingängen, die einen Steuerimpuls an eine mit einer Ausgangsklemme S' versehene Ausgangskippstufe 74 überträgt, an der das Signal wieder erscheint, das durch die Steuerung der sechs Komparatorschaltungen 56 übertragen wird. 6g

Die Ausgangsklemme »63« des Dekodierers 52 ist mit einem Eingang »Setzen auf Null« des Zählers 58 verbunden. Diese Klemme ist in gleicher Weise mit einer Klemme A' »Setzen auf 1« der Ausgangskippstufe 74 verbunden.

Die Ausgangsklemme »62« des Dekodierers 52 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 75 verschaltet, dessen anderer Eingang ein Signal des Dekodierers 59 der Position Null erhält. Der Ausgang dieses UND-Gatters ist mit einem Eingang Y »Setzen auf Null·: der Ausgangskippstufe 74 verbunden.

Das Ausgangssignal des Dekodierers 59 wird in gleicher Weise, nur mit einer durch eine monostabile Kippstufe 76 gegebenen leichten Verzögerung an den Eingang der sechs UND-Gatter 54 und an die Klemme »Setzen auf Null« von fünf Stufen des aus sechs Stufen bestehenden Zählers 57 übertragen, wodurch auf diese Weise ein Setzen auf 1 des Zustandes des. Zählers ausgeführt wird.

76 ist eine monostabile Kippstufe, die dazu dient, die Übertragung des Ausgangssignals des Dekodiererb 59 um die für die Aubreitung in den Organen 53, 54 notwendige Zeit zu verzögern.

Die Arbeitsweise ist folgendermaßen: Die Schaltungsanordnung 71 führt die Synchronisation au!" dem Niveau der Probeentnahme durch. Der Zähler 57 ist ein Zähler der Entnahmezeit, und der Dekodierer 59 führt die Synchronisation auf dem Niveau des Wortes mit sechs Zeichen durch.

Bei jedem Durchgang durch Null des Zählers 58 sendet der Dekodierer 59 ein Signal aus, das, durch 76 verzögert, auf die UND-Gatter 54 übertragen und zum Zurücksetzen des Zählers 57 in den Zustand 1 verwendet wird.

Die in dem Register 51 gespeicherten Kodeimpulse werden durch den Kodewandler 53 von dem rückbezüglichen Binärkode in den natürlichen Binärkode und dann durch die UND-Gatter 54 an das Speicherregister 55 am Anfang des Intervalls übertragen, das dem Erscheinen der vollständigen Kombination des Kodes folgt. Der Zähler 57, der im Rhythmus der Impulse H weiterrückt, verarbeitet die 60 Zahlen von 2 bis 61, und der Komparator 56 stellt Binärziffer für Binärziffer fest, welcher Zahl der gespeicherte Kode zugehörig ist. Zu dem Augenblick, zu dem der Zähler die Kombination gemäß dem gespeicherten Kode erreicht, wird der Zustand der Ausgangskippstufe 74 gewechselt, wodurch zum vorgeschriebenen Zeitpunkt die Regeneration des TeIegrafieüberganges erfolgt.

Wenn ein Zustand 63 (permanent negativ) auftritt, wird ein Signal zum Rückstellen auf 1 direkt der Kippstufe 74 zugeführt.

Wenn ein Zustand 62 (permanent positiv) gleichzeitig mit einer durch den Dekodierer 59 (Synchronismus erreicht) dekodierten Null auftritt, wird ein Signal zum Rückstellen auf Null direkt durch das Gatter 75 zur Kippstufe 74 geleitet.

Der Zähler 57 gelangt nie in die Zustände 62, 63 und 0.

Die Einrichtung kann nach einem Kode arbeiten, der von dem rückbezüglichen Binärkode verschieden ist, z. B. im natürlichen Binärkode. Aber in diesem Fall wird die Synchronisation des Dekodierers wesentlich schwieriger und kostet wesentlich mehr Übertragungskapazität. Die Verwendung des rückbezüglichen Binärkodes, wie er hier eingesetzt ist, erlaubt es, den größten Nutzen aus dem beschriebenen Verfahren zu ziehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

.ind die von den Zwischeiuibzweigiingen empfan- des Zustande* Null zugeordnet ist,,der an ut jenen Impulse den Zähler von 2* -3 nach 2*-2 Übertragungsschaltungen einen Ubertvagungs- bzw. von 2*-2 nach 2*-I weiterschalten. befehl und einen Befehl zum Zurückstellen des 14. Kodierer nach Anspruch 13, dadurch ge- ersten Zählers mit k binären Stufen auf I Meiern kennzeichnet, daß er Logikelemente aufweist, um 5 kann, einen Befehl zur Übertragung in den Speicher 22. Dekodierer nach Anspruch 21, dadurch ge- zur Anwendung kommen zu lassen, und zwar kennzeichnet, daß er Schaltkreise zum Zurück- entweder herrührend von der Vergleichsschaltung setzen der Ausgangskippstufe auf Null unter der oder von der Ausgangsklemme 2*-1 oder von Wirkung der Koinzidenz der Dekodierung Null der Ausgangsklemme 2* -2 des Dekodierers des iq durch den zweiten Zustandsdekodierer und der Zustandes, wobei diese Steuerung durch das Aus- Dekodierung des Zustandes »2* —2« durch den gangssignal der bistabilen Rekopierkippstufe oder ersten Zustandsdekodierer enthält, seines, Komplementes erfolgt. 23. Dekodierer nach Anspruch 21 ,dadurch ge- 15. Kodierer nach Anspruch 14, dadurch ge- kennzeichnet, daß eine monostabile Kippstufe am kennzeichnet, daß er Logikelemente zum Sperren 15 Ausgang des zweiten Zustandsdekodierers eingejeder Steuerung der Übertragung durch die de- fügt ist, die bei der Übertragung des Übertrakodierten Zustände 2*-2, 2*-l aufweist, wenn gungsbefehles und des Befehles zur Rückstellung die exklusives-ODER-Schaltung im Laufe eines des Zählers mit k Stufen auf 1 eine Verzögerung Intervalls einen Übertragungsbefehl ausgesandt von wenigstens gleich der Laufzeit der Signale in hat. 20 den Schaltungen herbe:führt. 16. Dekodierer für einen Kode gemäß dem Verfahren nach Anspruch 6, der /ii Verbindung mit einem Kodierer nach den Ansprüchen 7 bis 15 arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß er in funk- tioneller Verbindung aufweist: 25 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kodierung am Eingang einen Serien-Parallel-Umsetzer, von zweiwertigen Signalen zur Datenübertragung, bei und zwar vorzugsweise ein Schieberegister, dem die Wertigkeit des zu übertragenden Signals Schaltungsanordnungen zur Übertragung und durch Probeentnahmen mittel·., kurzer Impulse ermitzum Speichern, einen Zähler mit k Stufen, 30 te)t wjrcj. Ferner umfaßt die Erfindung eine Vorrichder die Impulse empfängt, die mit der zur tung zur Durchführung des Verfahrens. Basistaktfolge// erhaltenen Impulsen syn- Bei dem bekannten PCM-Modulationsverfahren chronisiert sind, k Vergleichsschaltungen mit werden in regelmäßigen Intervallen Proben des zu zwei Eingängen, von denen einer mit dem übertragenden Niederfrequenzsignals entnommen Speicher und der andere mit dem Zähler 35 und bezüglich eines Wertegitters bewertet, und zwar verbunden ist, zweckmäßigerweise auf binärer Basis mit beispielsein UND-Gatter mit k Eingängen, die mit wejse j" Werten. Damit wird eire Folge von /1 Imden Ausgängen der Vergleichsschaltungen pulsen'erhalten, von denen jeder entsprechend der verbunden sind, und eine Ausgangskippstufe, jewei1s festgestellten Ordnung/ ein Gewicht von 21 die mit dem Ausgang der UND-Schaltung 40 besitzt Das pcM-Verfahren ist also im wesentlichen verbunden ist. ejn Verfahren zum numerischen Kodieren des be- 17. Dekodierer nach Anspruch 16, dadurch ge- werteten Augenblickswertes und zur Übertragung des kennzeichnet, daß er in Verbindung mit dem Ein- Kodes in Form von Impulsen, die am häutigsten in gangsregister einen Dekodierer der Zustände Form einer Serienimpulskette vorliegen. Uie UDer-2*-2und2*-l aufweist. 45 tragung erfolgt mit Mitteln, die dazu dienen, die 18. Dekodierer nach Anspruch 16, dadurch ge- aufeinanderfolgende Werteproben kodierenden Ketkennzeichnet, daß er in Verbindung mit dem Ein- ten zu trennen und auf diese Weise die Wertigkeit gangsregister eiren rückbezüglich-binär-natürlich- jedes Impulses einer Kette durch seine Ordnung in binär Kodeumwandler aufweist. der Kette zu identifizieren. 19. Dekodierer nach Anspruch 17. dadurch 50 Bei den Telegrafiesystemen und den Systemen zur gekennzeichnet, daß die Vorrückleitung des Übertragung von numerischen Daten liegen die biSchieberegisters Impulse des Taktes H' empfängt, gnale im allgemeinen in Form von zweiwertigen WeI-die durch empfangene Impulse der Basistakt- len vor, deren Polarität sich periodisch ;m Rhythmus folge H synchronisiert sind. der Modulation ändert. Die zu üoertragenrie Infor- 20. Dekodierer nach den Ansprüchen 16 bis 55 mation liegt also in Form von Rechtecksignalen vor, 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang deren logischer Wert eine 1 darstellt, deren Dauer »2*-l« dieses Dekodierers des Zustandes mit veränderlich und deren Verteilung unbestimmt ist einem Eingang »Rückstellen auf 1« der Aus- und die durch Stufen vom logischen Wert 0 getrennt gatlgskippstufe verbunden ist. sind. Der Anfang eines Rechtecks bftdet einen Uber- 2L Dekodierer nach Anspruch 20, dadurch ge- 60 gang 0-1 (oder -+) und das Ende einen Übergang kennzeichnet, daß er Schaltungsanordnungen zum 1-0 (oder + -). Die übertragung f ^ derajtigett Synchronisieren entsprechend den binären Ord- Information, in mimenscher Form lauft darauf hin- nungszahten aufweist, wobei diese Schaltungs- aus, den Zeitpunkt jedes Überganges und seine Rich- anordnungen einen zweiten Zähler mit k Posi- tung zu übertragen. _ ttonen enthalten, der Impulse mit dem Takt W 65 Bei den meisten gebräuchlichen Fallen ist die erhält, durch die Kodierung des Wertes 2*-1 Dauer der verschiedenen Signale, die einen gegebenen durch den Dekodieret des Zustandes auf Null Wert besitzen (0 oder 1 oder auch negativ oder posi- eestellt wird und der einem zweiten Dekodierer tiv), ein Vielfaches eines elementaren Zeitintervall» Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kodierung von zweiwertigen Signalen zur Datenübertragung, bei dem die Wertigkeit des zu übertragenden Signals durch Probeentnahmen mittels kurzer Impulse ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit in eine erste Folge untereinander gleicher j ο Grundintervalle und diese Grundintervalle in eine ganzzahlige zweite Folge untereinander gleicher Feinintervalle unterteilt wird, wobei die Dauer der Grundintervalle derart gewählt wird, daß stets wenigstens ein Grundiniervallende zwischen zwei Signalübergängen liegt, daß jedem Feinintervall innerhalb des Grundintervalls eine Ordnungszahl 7'igeordnet ist und daß diese Ordnungszahlen als Kennzeichen der zu kodierenden Signale dienen. ao

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung im Falle, daß ein Intervall eine gleichbleibende Wertigkeit ohne Übergang besitzt, eine diese Wertigkeit kennzeichnende Ordnungszahl erhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der numerische Wert einer Ordnungszahl in Form einer mit langsamerem Takt als die Entnahme ablaufenden Reihe von Impulsen geliefert wird, die bewertet und über das dieser Ordnungszahl folgende Intervall gleichmäßig verteilt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierung einer während eines verflossenen Intervalls gleichbleibenden Wertigkeit zwischen dem letzten Entnahmeimpuls des verflossenen Intervalls und dem ersten Entnahmeimpuls des folgenden Intervalls durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei d;m der für die Ordnungszahlzuordnung verwendete Kode der rückbezügliche Binärkode mit k binären Ziffern ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Feinintervalle abgrenzenden Entnahmeimpulse von 2 bis 2* —3 numeriert sind, daß die Kombination 2* —2 dazu dient, eine während eines verflossenen Intervalls gleichbleibende Wertigkeit zuzuordnen, daß die Kombination 2* -1 dazu dient, die während eines verflossenen Intervalls gleichbleibende andere Wertigkeit zuzuordnen und daß die Kombinationen 0 und 1 f dr die Ordnungszahlzuordnung nicht verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation des Kodes durch die Identifizierung der Kombination des den höchsten numerischen Wert (2* - 1) besitzenden Kodes gewährleistet wird, der der einzige ist, bei dem eine binäre Ziffer des Wert» 1 gefolgt von k—l binären Ziffern des Werte»0 zugelassen ist.

7. Kodierer für einen Kode gemäß dem Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er in funktionell Verbindung aufweist:

eine Schaltungsanordnung zur Entnahme von Proben durch Taktimpulse H in regelmäßiger Taktfolge und eine weitere Schaltungsanordnung zum Vergleich der Wertig keit von zwei aufeinanderfolgenden Proben; einen Zähler mit k binären Stufen, der die Taktimpulse zwischen einer minimalen Ordnung und einer maximalen Ordnung zählt, und zwar rückläufig beim Fortschreiten um /i Schritte im Verlaufe eines einheitlichen Intervalls der gleichartigen Dauer Θ, die kürzer ist als die kürzestmögliclu Dauer T einer unveränderten Wertigkeit in dem zu kodierenden Signal, wobei die Entnahmeimpulse durch Feinintervalle & gleich Θ/η voneinander getrennt sind;
eine Übertragungsschaltung, die in einen Speicher mit k binären Ziffern den Zustand des Zählers unter der Steuerung eines Befehls übertragen kann, der durch die Vergleichschaltung bei Vorhandensein einer Wertigkeitsdifferenz zwischen den beiden verglichenen Proben ausgesandt wird.

8. Kodierer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Parallel-Serien-Umsetzer aufweist, und zwar vorzugsweise ein Schieberegister, das aus dem Speicher die k binären Ziffern b.i einem gleichförmigen Takt von

π = -,- unter der Steuerung der Impulse H' entnimmt, die mit den Impulsen H synchronisiert werden.

9. Kodierer nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Schaltungen zum Erzeugen von drei aufeinanderfolgenden Impulsen während eines Feinintervalls zwischen dem letzten Entnahmeimpuls eines vergangenen Intervalls und dem ersten Entnahmeimpuls des folgenden Intervalls und durch Schaltungen zum Leiten der beiden ersten der drei Impulse zur Zählscbaitung und zum Einsetzen des dritten als Befehl zum Rückstellen des Zählers auf 1.

10. Kodierer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er einen natürlich-binär-rückbezüglich-binär Kodeumwandler zwischen dem Speicher und dem Umsetzer besitzt.

11. Kodierer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er Übertragungsschaltungen aufweist, um den umkodierten Inhalt des Speichers in den Umsetzer zu übertragen, und zwar einmal pro Intervall der Dauer ti, vorzugsweise unter der Steuerung des Impulses zur Rückstellung des Zählers auf 1.

12. Kodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen drei Ausgänge aufweisenden Dekodierer der Zustände 2^k -3, 2*-2, 2* —1 des Zählers besitzt, wobei der erste Ausgang des Dekodierers mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung der

Gesamtverzögerung unter —verbunden ist, die

einen den Impuls zum Zurückstellen des Zählers auf 1 liefernden Ausgang und zwei Zwischenabgriffe besitzt.

13. Kodierer nach den Ansprüchen 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zwischenabgriffe mit dem Eingang des Zählers über Logikelemente verbunden sind, die ebenfalls die Impulse H empfangen, wobei der erste Impuls H eines Intervalls den Zähler von 1 auf 2 weiterschaltet und die anderen von 2 auf 1 + m=2*~3,