DE2152280A1 - Sprach-Multiplex-Vorrichtung zur Mehrfachnutzung von Fernsprechkanaelen - Google Patents

Description

DR. R. POSCfIENRIEDER File 0189

DR. E. Hi'FITMER
DIPL-ING. ί S. '.. MJLLER _{Δ s /κ} 2 1 5 2 2 8

8 MUN(HtIM 80

Lucile-Grahn-Strdße 38

Telefon 475155

_as/k

ELECTRONIC COMMUNICATIONS, Inc., '1501 72nd Street North, St. Petersburg, Florida (y.St.A.)

Sprach-Multiplex-Vorrichtung zur Mehrfachnutzung von Fernsprechkanälen

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Mehrkanalbetrieb von Fernsprechkanälen, nämlich ein System zur Verminderung der für eine gegebene Sprachumwandlungsqualität erforderlichen Bitfolge je Kanal unter Verwendung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die im folgenden als VRAM (variable rate asynchronous multiplexing = asynchrone Mehrfachnutzung mit variabler Folge) bezeichnet wird.

Die Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit von Nachrichtenübermittlungssysterneη werden seit langem von Bandbreitenrücksichten beherrscht. Im Interesse einer wirtschaftlicheren Nutzung von Sprachübertragungsmedien sind bereits mehrere Verfahren zur Verminderung der für die Übertragung einer gegebenen gesprochenen Nachricht erforderlichen Bandbreite entwickelt worden. Es ist bekannt, die stillen Intervalle (Pausen) zu nutzen, die die Energieausbrüche im Geräusch der normalen Hede trennen. Bei bekannten Systemen nach diesem Vorschlag wird die gesprochene Nachricht in die stillen Intervalle interpoliert, so daß bei einer gegebenen Frequenzbandbreite mehr Nachrichten übermittelt werden können. Zwei Beispiele solcher Systeme zur Verminderung der Übertragungskanal-Bandbreite durch Redeinterpolation sind in den US-PSen 2 5^1 932 (A.E. Melhose, 13. Februar 1951) und 2 87Ο 26Ο

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(ii. Günther, 20. Januar 1959) beschrieben. Generell sind diese systeme unter der Bezeichnung T.A.o.X. (Time Assignment Speech Interpolation = Sprachinterpolation mit zeitlicher Zuordnung) bekannt.

Den bekannten Systemen des beschriebenen Typs zur Verminderung der Bandbreite ist gemeinsam, daü ein Energieausbruch in dem Sprachsignal eines Teilnehmers in eine Zeitspanne eingeschoben wird, die mit einem stillen Intervall oder Hiatus in dem bprachsignal eines anderen Teilnehmers zusammenfällt. Da die zeitlichen Lücken je Leitungsseite nahezu öO ,o der

fc verfügbaren Zeit darstellen - 50 ',j entfallen auf das Zuhören und 10 'p auf Intervalle zwischen Wörtern und Sätzen kann eine Anzahl von Übertragungskanälen zwischen zwei Punkten eine erheblich größere Anzahl von Teilnehmern versorgen. Die Sprachinterpolationssysteme vermindern daher den Bedarf an Bandbreite für den Nachrichtenübermittlungsdienst zwischen zwei Punkten, da bei herkömmlichen Sprachübertragungssystetnen die Zahl der Teilnehmer typischerweise die Anzahl der verfügbaren Kanäle nicht überschreiten kann. Anstatt dessen kann durch diesen Typ von Systemen eine kleinere Bandbreite je Kanal erzielt werden. Es ist jedoch offensichtlich, daß bei solchen Anordnungen für die Sprachinterpolation eine Wirtschaftlichkeit der Übertragung

ψ nur während der Zeitspannen verwirklicht werden kann, in denen die Anzahl der Teilnehmer die Anzahl der Kanäle überschreitet, denn nur in solchen Zeiträumen werden stille Intervalle genutzt. Gleichzeitig gibt dies Jedoch Anlaß zu momentanem"Ausfrieren" wenn die Nachfrage nach verfügbaren Kanälen groß ist.

Bei einem anderen Typ von Systemen zur Verminderung der Bandbreite wird die Handbreite auf Kosten jedes einzelnen Gespräches anstatt auf Gruppenbasis vermindert, so daß die Bandbreite ohne Rücksicht auf die Anzahl der sprechenden

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Teilnehmer in einem beliebigen Augenblick erhalten bleibt. Eines der ältesten Verfahren zur Verminderung der für die übertragung eines einzelnen Zwiegesprächs erforderlichen bandbreite ist in der Ub-PS 1 836 tizk (j.G. Steinberg, 15· Dezember 1931) offenbart. Diese Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Sprache aus zwei grundlegenden Geriiuschtypen, nämlich aus Selbstlauten und I-iitlauten besteht und daß das Sprachgeräusch eines Selbstlautes ein Energiespektrum hat, in dem im wesentlichen die ganze Energie durch Komponenten niedriger Frequenz übertragen wird, während andererseits ein Hitlaut ein Energiespektrum hat, in dem im wesentlichen die ganze Energie durch Komponenten hoher Frequenz übertragen wird. Da diese zwei Geräusche unterschiedlicher Frequenz nicht gleichzeitig auftreten, werden nach jteinberg diese beiden Geräuschtypen auf Zeitbusis getrennt, und eine Verminderung der Bandbreite wird dadurch erzielt, daß die Mxtlautkompoiienten niedriger Frequenz und die Selbstlautkomponenten hoher Frequenz ausgeschieden werden. Dieses System ist zwar wirtschaftlich, führt jedoch leider zu einer Qualitätsminderung der übertragenen Sprache.

Ein anderes System zur Verminderung der 13andbreite ist in US-PS J 158 69J (j.L. Flanagan, 2k. November I964) beschrieben, nach dem die Bandbreitenverminderung, wie bei T.a.o.I. auf der Tatsache beruht, daß aktive oprachausbrüche, die .Silben oder Wörter darstellen, nur einen Teil der Gesamtzeit einnehmen, während der liest des scheinbar fortlaufenden liedeflusses in Wirklichkeit aus stillen Intervallen besteht. Nach Flanagan wird die Bandbreite vermindert, indem die Sprachausbrüche in zwei Frequenzbänder, ein hohes und ein niedriges, zerlegt werden und von diesen das eine sofort übertragen und das andere verzögert wird und schließlich der \^organg am anderen Ende reversiert wird. Dieser Typus einer Anordnung erfordert

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jedoch häufig den Verzicht auf Teile des Frequenzbandes, die die erwarteten verzögerten Teile übei'schreiten, so daü die .jprachqualität leidet.

Der iir i'i ndui^ liegt die ^ufgabe zugrunde, diese angedeuteten .Nachteile herkümialicher ,jyisteme der beschriebenen Typen zu beseitigen,

Die iSri'iuclutifj -überwindet den hohen linndbroitenbedarj* Tür digitalisierte .jui^echlcaiiäle durch Yermindei'unü' der i'ür eine gegebene «.uulitut der jprachumwatidlurii; erforderlichen JJitfolge je kanal.

Die UrrituluTiii sch i'ft eine anordnung des angedeuteten Typs, die nicht von einer .jchwanlcuntj der Folge der !.fichrichtenüberiiiittluiifj abhänjt, d.h. die lirichrichtetiiibertragunijrjJ'oliin i'ür einen beliebigen Kanal ist konstant.

Dies wird geiiiäß der Erfindung mit einer Vorj'iclitung erzielt, die verbal tnisiui'ijiiy einfach und wirtschaft lieh ist und die aus herkomtalicheu und leicnt erhältlichen Duusteiuou zusammengesetzt ist«

Die Technik der asynchronen Üehrfachnutzunij mit variabler folge £jeinä;i der Erfindung unterscheidet sich von allen oben beschriebenen Techniken und beruht auf einer Ki,;eut.ünliehkeil. de·: ln.renden Iberischen, din in diesem Zusaunienhan_t; bisher nicht benerkt noch wirksaii -jenutzt worden ist. Im menschlichen ohr werden Gprausciischwingunyen in der Ohrmuschel ,^esamineIt und dann durch j/Ul't in dem (Jehi^;r,';an{, weitergeleitet. Das Trommelfell wird in ,jcliKingungeti versetzt, und fixe mechanischen -msleukun^eu worden durch kleinste, ijelenkio verbundene Knüchelchen zu einem Durchlaß an der asis der .schnecke übertragen, i.'oraui' die -jcliwin^uiijo üer iclmecke in (ion (.or tischen nr^an in _\ jrveuimpulse uri{je-

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wandelt werden, das eir Komplex von wahrnohmungszellen an der jjodennieinbran ist. Die geringfügigen schwingungen können wahrgenommen werden, wenn die Lymphe eine Verschiebung von kaum mehr als dein Durchmesser eines liasaerstoffatomes erfährt.

X)ie beschriebene Alisprechcharakteristik des menschlichen Ohres ist derart, dall beim Hören der gefilterten ;iekonstruktion einer- wellenform, von der Proben genommen wurden und mit einer schnell wechselnden Folge digitiert wurden, die Gehör-Gehirn-Kotabination der rekonstruierten Wellenform eine tQualität zuschi'eibt, die annähernd äquivalent dem Durchsclmitt der unterschiedlichen Qualitäten ist, die den verschiedenen Schrittfolgen der Probenahme zugeordnet sind.

Die im folgenden beschriebene Erfindung nutzt diese Eigenschaft des Gehörs, und dies führt zu einer Technik, die weit weniger kompliziert als die oben beschriebenen oy st eine ist und durch die X'ür die übertragung digitierfcer Jprache eine erhebliche itandbreitenverminderung erzielbar ist.

;J)(jesolien von ilen auffälligeren wirtschaftlichen Vorteilen dieser " \Λ I. ih"-Technik kraidct das System gemäß der Erfindung nicht an den Unzulänglichkeiten der bekannten jyateiiio, bei denen eine Interpolation in den ,.Jprechpausen vorgenoumen wird. Ein ,.rs Jrieren oder Beschneiden von i/örteru ider ./ätaen, zu now solche jysteue von Natur aus neigen, kann dort nur unter erhebJ.ichem jUifwand und unter erhöhter lloiMpliziertliel t vermieden worden. Die Gefahr (leu ,,.usf riereus besteht bei dem .jysleni gemüts der Erfindung nicht, und /örter und jjitzo v/er den niemals in nenneiiswortem hau be.itrhnifc ten, noch gehen Wort- oder .Jatzteiie bei iJulau tun,, verloren. Info Lgedossen erreicht das .iyutuiii

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gemäü der Erfindung eiiie Leistung mit hoher ^ualität in unkomplizierter Weise und ist daher wirtschaftlich und vorteilhaft gegenüber bekannten ^Systemen, die auf die gleiche liirkun^ abzielen.

Zur Erleichterung des Verständnisses der asynchronen liehr— "fachnutzung mit variabler öchrittfulge sei ein Jysteni mit "n" Kanülen angenommen, bei dem "n" Teilnehmer sprechen. ¹Ue erwähnt, werden normalerweise nur ^iO)ι der Zeit von einer sprechenden Person zum uusprecheu von Wörtern aufgewendet und erfordern die Umwandlung für die übertragung.

W Die restlichen 6ö,j nehmen Pausen zv/ischen den Wörtern und Silben sowie das Zuhören ein. Durchschnittlich sprechen also in Wirklichkeit nur O,h η Teilnehmerin einem gegebenen Augenblick,

In einem digitalisierten Jystem muß die Sprache jedee Teilnehmers in ein digitales Format umgewandelt v/erden, iiei dem jprechsysteru gemäii der Erfindung werden nun die Jtimmwandier nicht mit unveränderlicher .Jchrittfolge getaktet, sondern mit veränderlichen -Schrittgeschwindigkeiten, die genügend rasch wechseln, so dal) das menschliche uhr und Gehirn die einzelne Probenahmegeachwindigkeit nicht feststellen kann,sondern lediglich die Gruppen- oder üurch-

^ schnit t3qualität wahrnimmt. Ks hat sich gezeigt, tlaiJ eine Frobeiiahmegeschwiudigkei fc , die sich in Ze itabs tän>«eu von I i;i3 ändert, dew Wahrnehmungsvermögen ties Gehoi-— Gehirn-Komplexes bereits entzogen ist und dazu rührt, dal« d;i;i Mittel gebildet wird.

ileL deia "Vi^>.^i^I1-.jprech3ysteιa ist die !'robimahiiiegoschwinclig.— icoit für jeden liodulator eine Funktion dt?r ..iizalil dar Vc L Lriolu.ior in β ineu beliebigen gegel»enen _vu;;enh Lick. Iu

.iy.'iteia mi L IO Kauälon können von O bis K) Γο i. luehiaein i, die,· (!urrii.ic-Jmit t Lirlie .^UiuiliJ. (dir.· s i clj aii.J der

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iibj.jfMi Αν·Ίΐο1 οι·_;;χιιΐ) ist jod eh vier, ,'oiiti nur ein Toilneli'ifi* -3Pi¹Xf¹IiI., i.';t sein I,odulator¹ ι,ιίΐ einnr .jchritt^e — ■(M!\.'i.ndi,;icni ι getaktet, die deui ^«Siuaton J)a tetif IuU (tier itiil o), geteilt durcli 1 gleich ist. Dor Datenf luii ist. die wizalil der Hits je Sekunde, die für die ⁺ Umwandlung

aller die uruppe bildenden >preehkau<ile (in diesem .all K)) verfügbar ist, .Venn während eines nachfolgenden tilgen— lilickcs i.;'e i rir/eii X₁; acht l'ers'iuen sjirechen, so ist die j rotHMiahiio₀"c;>cl]-..'indi^koi"t fiir jeden der entsprechenden acht liodii La toron ilei¹ _t;oaauto ⁼)atonf luii ;;"ßteilt durch o.

·)..»■!'..ufl i»;\,i.:.-i" :;^;t-li j. Ur i-cm Za(¹InKiUTi, d.; > «lic l>.nn.Lle in μ L ο- U¹J^-Ti¹I: PtMi'i(Mi .ei la I; at .lud en «lurch jx.-j;ual.-/iJl'iih Ls cha!. Lunten

b :(!i.is(cl A.'criier. nüssen, uia festzustellen, wexche j\au-'i.le ^i eh in ¹VPiIUtZmIJ befiiiden. '..ie oben erwalmi-, situ! Xnter-Vi. 1.1c» von 1 i.i.; ausreichend* kurz, ui.i ein·· durchs huittIiehe . uaXitat ;u jnvahvlei·'?ten. ;Jie gleichen Intervalle -idntl iMicii (J₁OUU.,(Mul kurz, ui.i siolierzustcilen, daU keine beiieutsr.i.u» ipi'aclm.K^lu'it lit zwischen tien .ibtastvor^atigen verloren-

in dm* /i»if-iniuii£]; -sind Devorzu,:tfi ..uf?füiix-unjsf(iri.ien ler ivrfindimjj beisjvi oisveise dargestellt,

Ii₁V₁ la und Ib sind schomatisclie i'lückdiajjramne zur Ver.iu

ach.lulit'huug des \ ·,.,!.- -ouders xind uoa V. ...".» ;''ipi';;n;;crs iVPiitl·· eine·:¹, .-.usfulirun^sbeisiiiel <ier ..3--i'i n-.l

^it,*· ü ist ein schetintisclies Jlockdia^'au". fines digital konpaiuii ο Π on iJelta— -»i^jina— !,odulntors , der in dem iioi.roi'fenden Kästchen in i-'iij. 1 verwendet worden raun;

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Fig, 3 ist ein Schematisches Blockdiagramm eines stimmbetätigten Schalters zur Ver;^endung gemäß der Erfindung;

Fig. h veranschaulicht schematisch in Blockform einen einstellbaren Hingzähler zur Verwendung bei dem Sender gemäß Fig. 1a;

Fig· 5 ist eine Einzelheit der Formatregister zur Verwendung bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1a und 1b;

ψ Fig« 6 veranschaulicht schematisch einen digital kompandierten Delta-Sigma-Demodulator zur Verwendung in dem Empfänger gemäß Fig. Ib; und

Fig.7 veranschaulicht die Beziehung der logischen Zeitsteuerung zwischen T1 , T2, T'J, T^ und Cs in Fig. 1a und Fig. 1b.

Zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung wurde eine spezifische Schaltungsanordnung ausgewählt, die auf der Technik der digital kompandierten Delta-Sigma-Modulation beruht; es ist jedoch zu bemerken, daß die ^ dargestellten Anordnungen lediglich als Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform zu verstehen sind.

Gemäß Fig. 1a und 1b werden die Signale von Sprachquellen 1 bis N (nicht dargestellt) zunächst in zugeordnete Signalformerkreise 101 bis 1ON eingeführt, die in herkömmlicher Weise die Nachricht durch Eingangsvorverzerrung, Amplitudenbegrenzung und Filtern gesondert in dem gewünschten Frequenzbereich trennen. Die von den betreffenden Signalformungsschaltungen ausgehenden Signale werden den Analog-Digital-Konvertern 201 bis 2ON zugeführt. Bei der

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bevorzugten ü.usf ührurigsforni sind die Analog-Digital-Umsetzer Delta-oigiiici-Iiodulatoren vom digital kompandierten Typ, die durch Taktimpulse gesteuert sind, die vem einstellbaren ivingzühlez· _>O geliez'ert werden und an den be treffenden. Konvertern erscheinen.

Um zu bestimmen, welche Jprechsignalquellen sich iu liGtriüb beTinden, ist mit jedei.i Umsetzer ein 3timmbetütigter J cha It ei' ^Ol bis ^0i.^r verbunden. Es ist also zu aehen, da;.; bei diesem .aisführungsbeispiel die stiminbetiitigten schalter nicht direkt von der ankommenden welle steuerbar angeschlossen sind, sondern die Koriipandierungs schleife des Delta-.jigua-i-.odulators genutzt wird. Ein Beispiel eines solchen Modulators ist in Fig. 2 gezeigt, !.''ig. 2 zeigt einen Dulta—.Ügma-Hodulator, in dem ein Jpannutigapunkt (ei) besteht, der dex- durchschnittlichen ^tiplitude der .iprachhüllkurve Tolgt. Die Spannung au diesem l'unkt ist

zweiweggieichgerichtet, so daii sie eine ideale Spannung zuj' i.utzung bei der jJeStimmung des Vorhandenseins oder dea Fehlens eines οprachsignals darstellt. Der Jpannungspunkt (a) wird als Zapi'stelle ±"ür die opeisung eines stimmbetätigten Schalters veriirendet, von dem Fig. 'J ein lieispiel zeigt. Es handelt sich um eine herkömmliche .ichaltunordnung uit einem über einen Regelwiderstaud i!.. vorein^yes teilt en Schwellenwert. Die Spannung («α) wird eitlem .ichalter zugeführt, der aus Transistoren '.. und ·;■ sowie e ine in icC-Filter besteht. Dieser Typ einer behälterausbildung bietet von liatur aus den Vorteil, daß der ochalter infolge eines eingehenden Lärmgerliusches allein nicht eingeschaltet bleibt. Das Ausgangesignal einer logischen Vergleichsschaltung 'Jj ist in herkömmlicher Weise derart eingerichtet, daß es niedrig ist, wenn die spannung (a) den voreiliges teilten Schwellenwert überschreitet, wodurch angezeigt wird, daß ein :Jprachsignal voi'handeri is t.

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Die Ausgänge der stimmbetätigten Schalter (deren je einer jedem Umsetzer zugeordnet ist und), die als logische Ausgänge bezeichnet werden können, speisen die auslösbaren Speicher eines einstellbaren Kingzählers 'JO. Ein Beispiel eines solchen Kingzählers ist in Fig. 4 gezeigt. Einmal in jeder Millisekunde steuert ein Taktimpuls T1 die Speicherfallen 501 bis 5ON an und ermöglicht die Speicherung der ihnen von dem zugeordneten stimmbetätigten Schalter 401 bis 40N dargebotenen Nachricht. Der primäre Ausgang "Ci" der Speicher wird in herkömmlicher Weise durch negierte UND-Gatter η (NAND gates) zur Bildung eines .Ringzählers mit Flip-Flop-Schaltungen 601 bis 6ON genutzt, die den aktiven Kanälen entsprechen. Die dargestellte Anordnung ist ein herkömmlicher Kingzähler, der derart angeordnet ist, daß, wenn ein Speicher bzw. Schalter (latch) einen nicht aktiven Kanal anzeigt, die betreffende Flip-Flop-Schaltung 601 bis 6ON wirksam aus der Kinganordnung abgezogen wird, wie dies bei Betrachtung der Fig. k zu erkennen ist.

Zu Beginn jeder Millisekunde stellt ein Zeitsteuerungsbefehl T₁ sämtliche Flip-Flop-Schaltungen, des Ringes vor-ein. Vorzugsweise führt zu diesem Zeitpunkt der Zeitsteuerungsimpuls bzw. Taktimpuls T₉ einen "niedrigen" Zustand in die erste Flip-Flop-Schaltung des Kinges, beginnend von 6OI, ein, deren Speicher anzeigt, daß der zugeordnete Kanal sich in Tätigkeit befindet. Weitere Zeitsteuerungsimpulse T.. bewirken, daß der eingeführte niedrige Zustand der Keine nach durch die aktiven Stufen der Flip-Flop-Schaltungen 6OI...6ON hindurchgeführt wird. T.. erscheint mit der Schrittfolge des Systems, jedoch wird zu 'jedem P-ten Bitzeitpunkt ein Impuls ausgelassen. Dieser "fehlende" Impuls wird in der Pufferschaltung für die Unterbringung von Format- und Synchronnachrichten genutzt. Der andere Ausgang ti der Flip-Flop-Schaltungen gestattet die Anschaltung bzw. Aktivierung der Gatter "0" durch den "niedrigen" Zustand, die in

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herkömmlicher Weise die Zulieferung der Taktimpulse zu den zugeordneten aktiven Delta-Sigma-Modulatoren ermöglichen .

Um zu gewährleisten, daß die Delta-Sigma-Modulatoren bereit sind, auf die Sprachsignale anzusprechen, sind die Schalter bzw. Speicher 5Ο1···5ΟΝ derart angeordnet, daß, wenn ein Speicher anzeigt, daß der zugeordnete Delta-Sigma-Modulator kein Sprachsignal empfängt, dieser Modulator die Impulsfolge T empfängt, so daß er, wie angedeutet, ungefähr auf Erdpotential genullt bleibt.

Die Speicher bzw. Schalter des einstellbaren Ringzählers sind auch derart angeordnet, daß sie das Formatregister 31 speisen, das eingehender in Fig. 5 gezeigt ist. Das Formatregister 31 ist ein herkömmlicher Baustein vom Typ des Parallel-Serien-Schieberegisters für die Aufnahme der Nachricht über den Betriebszustand des betreffenden Kanals vom Kingzähler 30 bei Auftreten eines Befehlssignals von der Zeitsteuerungslog'ik 35· Das Synchronregister 32 ist ein weiterer herkömmlicher Baustein vom Typ des Parallel-Serien-Schieberegisters, der bei Auftreten eines Befehles von den Zeitsteuersignalen Tl und Cs einen "hart-gedrahteten" (hardwired) Synchronisierungscode empfängt^ der anschließend in dem Empfänger für Bildsynchronisierungszwecke verwendet wird. Die Format- und Synchrondaten werden bei Auftreten eines weiteren Befehls von der logischen Zeitsteuerungsschaltung zeitgerecht in die Kombinator-Pufferschaltung 33 eingeführt.

Der Kombinatorteil der Koiribinator- und Pufferschaltung 33 besteht aus herkömmlichen digitalen Schaltungsbausteinen einer Parallel-Serien—Gatteranordnung, bei der die Datenbits aus den aktiven Modulatoren (Analog-Digital-Umsetzern) in zeitlicher Reihenfolge in einem seriellen Datenfluß gebracht und anschließend der Pufferschaltung zugeführt

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werden. Die Pufferschaltung besteht aus zwei .Registern, in deren einem die aufeinander^olgeiiden Datenimpulse zusammengesetzt werden und in deren anderem die Foi-mat- und oynchrondaten zusammengesetzt werden. Diese beiden Datenblocks werden getaktet aus dem System herausgerührt, wobei vorzugsweise die üynchron- und Formatdaten den Daten des iLiialog-üigital-Umsetzers vorangehen. Diese Tätigkeit, die die herkömmliche wirtschaftliche Verfahrensweise der Umwandlung von Datenströmen einer Datenanordnung in einen jJatenstrom einer anderen Daterianordnung ist, verschiebt die ineinandergeschachtelte ,anordnung von .analog-Digital- und Format-Jynchrondateu in eine Datenblookan-

ψ ordnunj für die Übertragung. Die verschachtelte Anordnung ist ursprünglich erforderlich, um eine in vernünftigen Grenzen gleichmäßige Taktimpulsfolge zu den Analog-Digital-Umsetzern und somit eine Umsetzung guter Qualität aufrechtzuerhalten, Die format- und jynchrondaten, für deren Unterbringung durch Benutzung des P-ten Datenbits der Wellenform ¹VJ in der bereits beschriebeneu iieise gesorgt wurde, werden über die Puffers chaltun,·; derart umgeordnet, daß sie zeitlich vor den ^nalog-Digital-Unisetzerdatcn auftreten. Der Fachmann erkennt, daß der Empfänger durch diese Maßnahme in die Lage versetzt wird, die Formatdaten dazu zu verwenden, daß er sich der jeweiligen Kombination

k aktiver Kanäle des Übertragungssysteins anpaßt, bevor er die Kanaldaten empfängt. Die logische ZeitSteuerungsschaltung 35 ist eine herkömmliche Impulsformungsschaltung, die von dem Taktgeber 'j6 des Systems angetrieben ist. Die Beziehung zwischen den ..usgängen T1, T2, TD und Th dieser Schaltung ist in Fig. 7 veranschaulicht.

.joweit das beschriebene Oystem sich herkömmlicher liautoile bedient, deren jeder für sich zwar in herkömmlicher veise funktioniert, die jedoch derart angeordnet sind, daß sie

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In neuer .»rt gemäß tier Erfindung zusammenwirken, wurden die .Jchaltungen nicht eingehend erläutert, sondern es wurden geeignete ,'.eispiele von bauteilen der in Jiede stehenden Kategorie gezeigt. Jo zeigt Fig. 2 beispielsweise als bevorzugte Einrichtung zum Unisetzen der analogen opreclinachricht in Digitaldateu einen digital kompandierten Deita-Jigma-IIodulator.

Fig. 11) veranschaulicht, wie der Fachmann erkennt, die Xnverseschaltung oder* Etivpfangsschaltung zum i/iederumsetzen der ineinander verschachtelten, in die richtige zeitliche lieihenfolge gesetzten, digital konipandierten Delta-üigtnabignale in analoge Signale. Din ljeispiel eines digitalkominmdierteri Delta-;Jigma~Deinodulators zur Verwendung in einem Empi'änger gemäß der i^ri'indung ist in Fig. 6 gezeigt, ■tfie au erkennen, cirbeitet der Empfänge!" gemäß der Erfindung (VliAll-Empfänger) umgekehrt wie der ;3ender, die der lleihe nach eingehenden, verschachtelten Signale v/erden entflochten (dekoiiibiniert) und in der Puff einschaltung 4θ gesijeichert und den Demodulatoron 7Ο1···7Οΐν^Γ (in diesem Fall Digital-Analog-Umsetzern) zugeführt, wo sie den oignalforner -schaltungen 801... 8ON unter der Steuerung des einstellbaren Iiingzählers 'JO' und -Ormatregisters _)λ ' zugeführt Zierden. Die Einrichtungen, die so\iohl im fender als auch im Empfänger die Ereignisse in die richtige Reihenfolge bringou, bestehen aus dera Uystenitaktgeber, der logischen ZeitsteuerungS3chaltung und der Kombiun tor-(bzw. Uekoinbinator-) und l'uf f erschaltung. Diese Schaltungsanordnung besteht aus hei'icömialichen Zählwerken, Üecoctiererii bzw* Deriodulatoren und .Schieberegistern.

Wie der Fachiaann ebenfalls ei-lcGiml-, ist es erforderlich, den ijender und EiiplTmger auf horiizoi tbasis zu verriegeln. Die .jchal tungsanordnung hierfür besteht aus herkömmlichen .jynchronisieruugsschaL tungen sowohl für dif-Bilder als auch die Hits, die, wie in Fig. 1b gezeigt, in einer Schaltung angeordnet sind.

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Der Bitsynchronisator ,9 nimmt aus dem ankommenden Dateni'luiJ die bystemtaktsignale Cs auf. Eine solche Schaltungsanordnung wird in herkömmlicher Weise durch die Anwendung der normalen phasenstarren Schleifentechnik ergänzt. Der Bildsynchronisator 'JH ist aus herkömmlichen DigitaLvergleiehssehaltungen zusammengesetzt. Wenn das von dem Sender gesendete oynchronisierungscodewort durch den Bildsynchronisator hindurchgeht, zeigt die Digitalvergleichsschaltung das Vorhandensein des Synchronisierungswortes an, indem sie an die Zeitsteuerungslogik einen Impuls sendet, der den Empfänger auf der richtigen Zeitbasis festlegt. Sollte die

b Bildsynchronisierungsschaltung nach Abtastung einer bestimmten Zeitlücke während einer genügenden Zeitspanne das Synchronisierungscodewort nicht finden, verschiebt sie ihre Abtastzeit um eine Bitperiode, so daß eine Abtastung des Datenflusses erfolgt, die es der Bildsynchronisierungsschaltung gestattet, das aynchronisierungscodewort aufzufinden und sich darauf aufzuschalten. Außerdem enthält die Bildsynchronisierungsschaltung ^rj8 herkömlicherweise zusätzliche Digitalschaltungen zum Schutz gegen Fehlsynchronisierung (Aufschaltung auf zufällige Daten, die dem Synchroncodewort zufällig ähnlich sind) sowie Schaltungen zum Schutz gesen unerwünschten Synchronisierungsverlust (Verlust der Synchronisierung infolge von Geräuschen), die die Identifi-

W zierung des Synchrondecodewortes stören.

Fig. 7 veranschaulicht die Formen und die zeitliche Abstimmung. Es ist ersichtlich, daß T3 mit Cs mit der einzigen Abweichung übereinstimmt, daß im ersteren jeder P-te Impuls herausgenommen ist, um die Format- und Synchrondaten unterzubringen. Τ4 ist, wie gezeigt, ein Impuls mit zwei Pegeln; beim niedrigen Pegel gestattet τ4 das Einführen von Alctivitätsdaten in das Formatregister, während es auf dem hohen Pegel die Verschiebung der Daten in das Datenregister der Kombinator- und Pufferschaltung gestattet.

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oiiior typisolietj Betriebsweise würde die spräche jedes Teilnehmers durch den der betreffenden Jprachquelle zugeordneten digital—koinpandiorten Delta-digma-IModulator in ein Digitalf oi"iuat umgewandelt. Vie erwälrat, ist die .Jchritt — ;;eschwiniiiüi:ei( der l'i obenahme durch den Delta- ligma-Kodulator schnell veränderbar, und die „ualität der sprachumwandlung folgt dieser Schrittgeschwindigkeit. Je höher die Schrittgeschwindigkeit der Probenahme ist, um so besser ist die ;ualit«it. Wenn beispiels\\^reise die jchrittgeschvindigkoit dor Probenahme von hiilisekunde zu iiillisekunde zwischen

+
20 ki_!d uikJ _iO kiitl wechselt, betrügt die schrittgeschwiudigkoiu der Probenahme im Durchschnitt .0 k.Jd . Die '^uaiiliit, die das menschliche (lehür wahruii.itnt, würde ungefähr der '.ualitiit entsprechen, die ein i.odulator bei einer konstanten lieiifolje von JO ki.d. lieiert. Dies Λί;ιχΌ allerdings nur annähernd richtig, da die '.ualität des Loiiulators keine rein line;ire i-'uulction dor -jchrit t^eschv/indijkeir. der Px'obenahme

wenn augenomuen wii-d, dai> im Durrlischnitt vier Personen

»procheii, ist die durchschnittliche Schrittgeschwindigkeit deo.' l'robenahrie für einen beliebigen der Lodulatoren annähernd gleich der gesamten Datenfolge (die eine funktion der an den einstellbaren ringzähler angelegten .oiti-iebsimpulse ist) geteilt durch vier, ,veiin also die gesamte Datenfolge 120 kl j α beträgt, betx'ägt die dvirschnittliche Schrittgeschwindigkeit der Probenahme für die liodulatoren 120:4 = 30 kLd.

Die in J3enutzuiig befindlichen Kanüle werden durch die i'igiuilfühlschaltungeu in Abständen von jeweils 1 ms ermittelt. Um den Empfänger in die Lage zu versetzen, der .vbtasttätigkeit des .Benders zu folien, wird die jede Iiillisekunde erhaltene Uanalzustaiidsnachriclit (ob in Benutzung oder nicht) ebenfalls in jeder Lillisekunde einmal übertragen. Diese Kaualzustandsnaehricht wirrde aus einem i-^oruatbit für jeden Kanal zuzüglich einer beliebigen gegebenenfalls erforderlichen

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Codierung die von der uiiigebungsbedingten ^ehler'gei'alir abhängt, bestehen. Die i'"ort;iatbits bezeichnen den Zustand jedes Kanals (z.U. bedeutet 1 "in Benutzung" und U "i'rei"). Es werden also je liilliselcunde η Foruatbits zuzüglich der Codierungsbits gesendet. Zusätzlich würden in jeder liilliselcunde .J Synchronisierungsbits übertragen. Jird nun angenommen, daß 5 Codierungsbits für ein Jystein mit 10 lianlilen ausreichen und daß ¹J iiits für Jynchronisierungszi/ecke ausreichen, dann ist die gesamte .ausgangsbitfolge die .Juinme aus üatenfolge, Porniatbitf olge, Codierungsbitfolge und jynchronisierungsbitfolge, d.i. 120 + 10 + 5 + 5 = 1^0

Teilt man nun die gesamte Bitfolge von 1 ko ItDd durch die anzahl der Kanäle, so erhält man für jeden Kanal eine durchschnittliche .Schrittgeschwindigkeit von 14 kJBd. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß jeder Aanal etwa eine Qualität liefert, die annähernd gleichwertig derjenigen ist, die ein konipandierter Delta-oigma-Modulator beim Betrieb mit einer konstanten Schrittgeschwindigkeit von jö klM liefert. Es ist ferner zu ersehen, daß die augenblickliche Probenahmeschrittgeschwindigkeit für einen Kanal zu keinem Zeitpunkt unter 120/10 =12 kjjd sinkt und daher kein Ausfrieren bzw. kein absoluter Verlust an Daten zu befürchten ist.

Die obige Beschreibung ist rein beispielhaft und daher in keiner Weise beschränkend aufzufassen.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. _ ₁₇ _ 21522

   Patentansprüche

   ,1 .j Sprach-Multiplex-Vorrichtung bzw. Vorrichtung zur Mehrfachnutzung von Sprachkanälen zur Verwendung im Verein mit mehreren Spracheingangsquellen, gekennzeichnet durch

   a) eine mit den Spracheingangsquellen verbundene Einrichtung zum Ermitteln ihres Tätigkeitszustandes;

   b) eine Einrichtung zum Umwandeln der analogen Sprechwellenformen von den Quellen in digitale Daten;

   c) eine Einrichtung zum Erzeugen einer vorherbestimmten Datenbitfolge; und

   d) eine mit der Vorrichtung zum Erzeugen der Datenbitfolge und der Einrichtung zum Feststellen des Tätigkeitzustandes gekoppelte Einrichtung zum Aufteilen der vorherbestimmten Bitfolge in Abhängigkeit von den tätigen Sprechquellen und zum möglichst gleichmäßigen Verteilen der üatenbitzeiten auf die aktiven Kanäle.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

   a) eine Einrichtung zum Verschachteln der den einzelnen aktiven Quellen zugeordneten digitalen Daten in eine fortlaufende Impulsreihe;

   b) eine Einrichtung zum Erzeugen von Kennungen zur Identifizierung der aktiven Quellen; und

   c) eine Einrichtung zum Verschachteln der Kennungen in die fortlaufende Impulsreihe.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Empfänger mit mehreren Ausgängen mit je einer jedem Ausgang

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   zugeordneten Einrichtung zum WiederiunwatideIn digitaler Sprechwellenformen in analoge Daten und eine Einrichtung zum einzelnen Zuordnen der '.uiellen zu den Ausgängen in Abhängigkeit von den Kennungen.

   k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger ferner eine Einrichtung zum Verteilen der empfangenen fortlaufenden Impulsreihe an die Digital-Analog-Ums e t zungee inri chtungen aufwe is t.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verteilen der verfügbaren Datenbitzeiten auf die tätigen Kanäle folgende Teile aufweist: Einen Kingzähler, eine mit dem Hingzähler gekoppelte Einrichtung für die Impulsgabe an den Ringzähler mit der Datenbitfolge, eine Einrichtung zum Koppeln der Umsetzereinrichtung an die einzelnen Stufen des Zählers zum Takten desselben und eine Einrichtung zum Umgehen bzw. Überbrücken von Zähleretufen, die untätigen Umsetzern zugeordnet sind, so daß der Ringzähler zwischen den aktiven Quellen mit der Daten-bitfolge zirkuliert.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Umsetzer ein digital kompandierter Delta-Sigma-

   ψ Modulator ist,

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Feststellen des Tätigkeitszustandes der Sprechquellen je einen mit jedem der Delta-Sigma-Modulatoren und den Stufen des Ringzählers zum Steuern der Umgehung derselben gekoppelten, stimmbetätigten Schalter enthält.

   8. Vorrichtung zur Mehrfachnutzung von Sprechkanälen zur Verwendung im Verein mit mehreren Spracheingangsquellen,

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   gekennzeichnet durch

   a) eine mit den Quellen verbundene Einrichtung zum Feststellen des Tätigkeitszustandes; und

   b) eine mit der Einrichtung zum Feststellen des Tätigkeitszustandes gekoppelte Einrichtung für die Probenahme oder Abtastung mit variabler Schrittfolge und für die asynchrone Mehrfachschaltung der tätigen Kanäle, wobei die Abtastschrittfolge der einzelnen tätigen Kanäle von der Zahl der tätigen Kanäle abhängt.

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