DE2131082C3

DE2131082C3 - Signal transmission system with pulse delta modulation

Info

Publication number: DE2131082C3
Application number: DE19712131082
Authority: DE
Inventors: Klaus Dieter Dr.-Ing. 7911 Ay Schenkel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1971-06-23
Publication date: 1981-05-14
Also published as: AU464061B2; DE2131082A1; AU4319772A; DE2131082B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Signalübertragungssystem mit Impulsdeltamodulation, bei dem der Sender mit einem Impulsgenerator versehen ist, dessen Impulse zwei unterschiedliche Zustände (0; 1) annehmen in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Eingangssignal und einem Vorhersagesignal, das durch einen im Sender enthaltenen örtlichen Empfänger, welcher die Impulse aufnimmt und in ein analoges Signal verwandelt, gebildet wird.The invention relates to a signal transmission system with pulse delta modulation, in which the transmitter with a pulse generator is provided, the pulses of which assume two different states (0; 1) in Dependence on the difference between the input signal and a prediction signal that passes through a local receiver contained in the transmitter, which picks up the pulses and converts them to an analog one Signal is transformed, formed.

Bei der Deltamodulation besteht jeder übertragene Wert nur aus einem einzigen Bit. Hierdurch ist eine Rahmensynchronisierung nicht erforderlich. Diesem Vorteil steht der Nachteil gegenüber, daß wegen der Quantisierung der Amplitudendifferenz eine obere Grenze der übertragbaren Signalsteigung durch die Höhe der Quantisierungsstufe vorgegeben ist. Hierdurch leidet die Übertragungsqualität.With delta modulation, each transmitted value only consists of a single bit. This is a Frame synchronization not required. This advantage is offset by the disadvantage that because of the Quantization of the amplitude difference is an upper limit of the transmittable signal slope through the The amount of the quantization level is specified. The transmission quality suffers as a result.

Zur Verbesserung der Dynamik ist es einerseits bekannt, die maximal übertragbare Steigung dadurch wesentlich zu erhöhen, daß nach einer vorgegebenen Anzahl isopolarer impulse, ausgehend von einer Grundwertigkeit, die Wertigkeit jedes weiteren isopolaren Impulses exponentiell erhöht wird. Bei einer Änderung der Impulspolarität wird dem neuen Impuls jeweils die Hälfte der Wertigkeit des vorhergehenden Impulses zugeordnet, bis schließlich wieder die Grundwertigkeit erreicht ist. Zur Vermeidung von Fehlern wird der Anstieg der Wertigkeit auf eine Maximalhöhe begrenzt. Dieses Verfahren hat bei einer Pulsrate von 20 kbit/s und einem analogen Eingangssignal der Frequenz 500 Hz denselben Dynamikbereich wie 7-Bit-Pulscodemodulation. Bei einem Eingangssignal von 2000 Hz ist der Dynamikbereich etwas kleiner als der von 6-Bit-Pulscodeniodulation. Bei fallender Impulsrate nimmt die übertragene Sprachqualität stark ab; eine Grenze ist bei etwa 15 kbit/s vorhanden.In order to improve the dynamics, it is known, on the one hand, to thereby use the maximum transmittable slope substantially increase that after a predetermined number of isopolar pulses, starting from one Basic valence, the valence of every further isopolar pulse is increased exponentially. At a If the pulse polarity is changed, the new pulse will each have half the value of the previous one Assigned to the impulse until the basic valence is finally reached again. To avoid mistakes the increase in value is limited to a maximum amount. This procedure has a pulse rate of 20 kbit / s and an analog input signal with a frequency of 500 Hz have the same dynamic range as 7-bit pulse code modulation. For an input signal of 2000 Hz the dynamic range is slightly smaller than that of 6-bit pulse code iodulation. With falling pulse rate the transmitted voice quality decreases sharply; there is a limit at around 15 kbit / s.

Aus der DE-AS 13 02 779 und der DE-OS 20 49 641 sind Verfahren bzw. Einrichtungen bekannt, die sich auf die Erhöhung des Amplitudenwertes des rückgeführten Signals entsprechend einer bestimmten mathematischen Funktion beziehen.From DE-AS 13 02 779 and DE-OS 20 49 641 methods and devices are known which relate to the increase in the amplitude value of the returned signal according to a certain mathematical Function.

Während bei dem Verfahren nach DE-AS I i 02 779 nur die Erhöhung des rückgeführten Amplitudenwertes dieser Funktion folgt, ist bei der Einrichtung gemäß DEOS 20 49 641 auch die Erniedrigung des Amplitudenwertes nach einem /weiten mathematischen Gesetz beschrieben, wobei hier das Ausgangssignal einen unteren Grenzwert enthält. Auch diese Verfahren bzw. Einrichtungen haben den Nachteil, daß bei fallender Impulsrate die übertragene Sprachqualität stark abnimmt. While in the method according to DE-AS I i 02 779 only the increase in the returned amplitude value If this function follows, the device according to DEOS 20 49 641 also reduces the amplitude value described according to a / wide mathematical law, with the output signal being a contains lower limit. These methods and facilities also have the disadvantage that when the Pulse rate the transmitted voice quality decreases sharply.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren schließt man aus der Anzahl der in ununterbrochener Reihenfolge auftretenden isopolaren Impulse auf den mittleren Pegel des iingangssignales.In another known method, conclusions are drawn from the number of in uninterrupted order occurring isopolar impulses to the mean level of the input signal.

Mit diesem Silbenpegel wird die Impulsamplitude bewertet und damit paßt sich die Höhe der Quantisierungsstufe dem jeweiligen mittleren Signalpegel an. Da die maximal übertragbare Signalsteigung nun vom Signalpegel abhängt, werden Sprungfunktionen verschiedener Amplituden jeweils gleich gut nachgebildet. Bei einer Impulsrate von 56 kbit/s wird angegeben, daß die Übertragungsgüte etwa der von 7-Bit-Pulscodemodulation entspricht. Bei einer Impulsrate von 16 kbit/s läßt sich noch eine brauchbare Wiedergabequalität von Sprachsignalen erreichen. Bei einer weiteren Reduzierung der Impulsfrequenz beobachtet man jedoch, daß aufgrund der quantisierten Veränderung des Silbenpegels dem Sprachsignal ein Störsignal überlagert ist, dessen Frequenz zwischen 300 und 1000 Hz liegt. Da dieses Störsignal nicht von der Sprachfrequenz, sondern von der Lautstärke abhängt, wird es als besonders störend empfunden.The pulse amplitude is evaluated with this syllable level and the level of the quantization level is adjusted accordingly the respective mean signal level. Since the maximum transmittable signal slope is now from Depending on the signal level, step functions of different amplitudes are simulated equally well. A pulse rate of 56 kbit / s indicates that the transmission quality is approximately that of 7-bit pulse code modulation is equivalent to. At a pulse rate of 16 kbit / s, a usable reproduction quality of Reach speech signals. If the pulse frequency is further reduced, however, it is observed that due to the quantized change in the syllable level, an interference signal is superimposed on the speech signal, whose frequency is between 300 and 1000 Hz. Since this interfering signal does not depend on the voice frequency, but Depending on the volume, it is perceived as particularly annoying.

Es war Aufgabe der Erfindung, ein Signalübertragungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die maximal übertragbare Signalsteigung größer ist als bei der normalen Deltamodulation, das jedoch bei niedrigen Impulsraten bessere Übertragungseigenschaften als die soeben genannten bekannten Systeme aufweist.The object of the invention was to create a signal transmission system of the type mentioned at the beginning, in which the maximum transmittable signal slope is greater than with normal delta modulation, that however, at low pulse rates better transmission properties than the known ones just mentioned Systems.

Die Erfindung besteht darin, daß die Impulse im Empfänger des Übertragungssystems und im örtlichen Empfänger in an sich bekannter Weise, ausgehend von einem Grundwert, fortlaufend mit einem exponentiell ansteigenden Wert gewichtet werden, wenn mehr als zwei isopolare Impulse in ununterbrochener Reihenfolge auftreten, und bei Änderung der Impulspolarität die Gewichtung um jeweils eine exponentielle Stufe gegenüber dem zuletzt erreichten Wert herabgesetzt wird, wobei jedoch der Grundwert nicht unterschritten wird; daß die Impulse vor oder nach der Gewichtung außerdem in an sich bekannter Weise mit einem Silbenpegelsignal, das aus der ausgesendeten Impulsfolge gewonnen wird, multipliziert werden; und daß die gewichteten, mit dem Silbenpegelsignal multipliziertenThe invention is that the pulses in the receiver of the transmission system and in the local Receiver in a manner known per se, starting from a basic value, continuously with an exponential increasing value are weighted if more than two isopolar impulses in uninterrupted sequence occur, and when the pulse polarity changes, the weighting increases by one exponential step is reduced compared to the last reached value, but not below the base value will; that the pulses before or after the weighting also in a known manner with a Syllable level signal obtained from the transmitted pulse train are multiplied; and that the weighted, multiplied by the syllable level signal

Impulse durch einen Integrator in das analoge Signal verwandelt werden.Pulses are converted into the analog signal by an integrator.

Die Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbejspiel anhand der Zeichnung erläutert Das analoge Eingangssignal gelangt vom Eingang JE" der -3 Schaltungsanordnung zu einem Eingang einer Subtraktionsschaltung 1. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung ist mit einem Modulator 2 verbunden, der die von einem ersten Impulsgenerator 3 gelieferten Impulse entsprechend dem Ergebnis der Subtraktion in der in Subtraktic.isschaltung 1 moduliert. Im gezeigten Beispiel besteht der Modulator aus einem einfachen Schalter, der entweder positive oder negative Impulse des Impulsgenerator zu einer Ausgangsklemme A durchschaltet. Die am Ausgang des Modulators 2 r> ankommenden Impulse werden einer Impulsmusterauswertungseinrichtung 4 zugeführt, die erkennt, in weither Weise die verschiedenen Impulse aufeinander folgen und in Abhängigkeit davon einen Schalter 5 steuert. Durch den Schalter 5 ist einer von vier Ausgängen eines zweiten Impulsgenerator 6 jeweils für die Dauer eines einzigen Impulses des Impulsgenerators 3 zu einem Multiplizierer 7 durchgeschaltet. Der Ausgang des Multiplizierers 7 führt über einen Integrator 8 zum zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung 1. Bei _^>r> Beginn einer Nachrichtenübertragung steht der Schalter 5 in einer derartigen Stellung, daß er den mit 1 bezeichneten Ausgang des Impulsgenerators 6 mit dem Multiplizierer 7 verbindet. Erscheint nun am Ausgang des Modulators 2 ein positiver Impuls, so wird ein 3u einziger Impuls des Impulsgenerators 6 zum Moduhtor 7 durchgeschaltet. Bei einem unmittelbar folgenden zweiten positiven Impuls wird wiederum ein Impuls zum Modulator 7 weitergeleitet. Folgt abermals ein positiver Impuls des Impulsgenerators 3, so schaltet nun die a Impulsmusterauswertungsschaltung 4 den Schalter 5 eine Stellung höher, so daß für den dritten vom Impulsgenerator 3 gelieferten Impuls zwei Impulse des Impulsgenerators 6 zum Modulator 7 gelangen.The invention is explained in the following in an exemplary embodiment with reference to the drawing Pulses are modulated according to the result of the subtraction in the Subtraktic.is circuit 1. In the example shown, the modulator consists of a simple switch that connects either positive or negative pulses from the pulse generator to an output terminal A. The pulses arriving at the output of the modulator 2 r> are fed to a pulse pattern evaluation device 4, which recognizes that the various pulses follow one another and, depending on this, controls a switch 5. One of the four outputs of a second pulse generator 6 is activated by the switch 5 for the duration of a single pulse of the Im pulse generator 3 connected to a multiplier 7. The output of the multiplier 7 via an integrator 8 to the second input of the subtracter 1. ^_>r> beginning of a message transmission is the switch 5 in such a position that it connects the output of the pulse generator 6 denoted by 1, with the multiplier. 7 If a positive pulse now appears at the output of the modulator 2, a single pulse from the pulse generator 6 is switched through to the modulator 7. In the event of a second positive pulse immediately following, another pulse is passed on to the modulator 7. Again followed by a positive pulse of the pulse generator 3, so now switches the switch 5 to a position higher, so that two pulses of the pulse generator 6 to the modulator 7 reach a pulse pattern evaluation circuit 4 for the third delivered by the pulse generator 3 Pulse.

Folgt abermals ohne Unterbrechung durch einen anders gepolten Impuls ein positiver Impuls des Impulsgenerators 3, so wird der Schalter 5 derartig umgeschaltet, daß nunmehr für den soeben genannten Impuls aus dem Impulsgenerator 3 vier Impulse des Impulsgenerators 6 dem Modulator 7 zugeleitet werden. Bei jedem negativen Impuls, den der Modulator 2 liefert, wird der Schalter 5 wieder um eine Stufe nach unten geschaltet. Durch diese exponentiell steigende Gewichtung der vom Impulsgenerator 3 gelieferten Impulse ist es möglich, auch relativ steile Flanken gut zu übertragen.Another positive impulse of the follows without interruption due to a differently polarized impulse Pulse generator 3, the switch 5 is switched so that now for the just mentioned Pulse from the pulse generator 3 four pulses from the pulse generator 6 are fed to the modulator 7. With every negative pulse that the modulator 2 delivers, the switch 5 is again down one step switched. This exponentially increasing weighting of the pulses supplied by the pulse generator 3 is it is possible to transfer relatively steep edges well.

Die am Ausgang /I der Schaltungsanordnung erscheinenden Impulse werden außerdem über einen Integrator 9 integriert, in einem Gleichrichter 10 gleichgerichtet und in einem Tiefpaß 11 geglättet. Die Ausgangsspannung am Ausgang des Tiefpasses 11 entspricht ungefähr dem Mittelwert eines relativ kurzen Zeitabschnittes des Eingangssignals und wird üblicherweise als Silbenpegelsignal bezeichnet. In einer Additionsschaltung 12 wird zum Silbenpegelsignal eine konstante Vorspannung U addiert; der Ausgang der Additionsschaltung 12 ist mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers 7 verbunden.The pulses appearing at the output / I of the circuit arrangement are also integrated via an integrator 9, rectified in a rectifier 10 and smoothed in a low-pass filter 11. The output voltage at the output of the low-pass filter 11 corresponds approximately to the mean value of a relatively short time segment of the input signal and is usually referred to as the syllable level signal. In an addition circuit 12, a constant bias voltage U is added to the syllable level signal; the output of the addition circuit 12 is connected to the second input of the multiplier 7.

Die Additionsschaltung 12 ist vorgesehen, um auch dann, wenn der Tiefpaß 11 keine Ausgangsspannungen liefert, durch eine Vorspannung sicherstellen zu können, daß die vom Impulsgenerator 6 stammenden Impulse zum Integrator 8 gelangen können. Damit lassen sich Instabilitäten der Schaltung verhindern.The addition circuit 12 is provided, even when the low-pass filter 11 does not have any output voltages supplies, to be able to ensure by a bias voltage that the pulses originating from the pulse generator 6 can get to the integrator 8. This can prevent instabilities in the circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Signal transmission system with pulse delta modulation, in which the transmitter is equipped with a pulse generator is provided, the pulses of which assume two different states (0; 1) depending on the difference between the input signal and a prediction signal generated by an in the transmitter included local receiver, which picks up the impulses and converts them to an analog signal transformed, is formed, characterized in that the pulses in the receiver of the Transmission system and in the local receiver in a known manner, starting from a Base value, weighted continuously with an exponentially increasing value, if more appear as two isopolar impulses in uninterrupted order, and when changing the Impulse polariläl the weighting by one exponential step compared to the last reached The value is reduced, but the basic value is not fallen below; that the impulses before or after weighting also in a manner known per se with a syllable level signal, that is obtained from the transmitted pulse train, are multiplied, and the weighted pulses multiplied by the syllable level signal by an integrator into the analog Signal to be transformed.

2. Signal transmission system according to claim 1, characterized in that the exponential Weighting of the transmitted pulses in the receiver is achieved by a second Pulse generator much higher pulse repetition frequency for each transmitted pulse one of the Valence of this pulse corresponding number of pulses is generated.