DE2205474C3 - Bezugssignalgenerator für PuIs-Code-Modulation - Google Patents

Description

2. Bezugssignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung auf verschiedene Programme einstellbar ist

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Impulszähler vorhanden ist, um die dem ersten Impulszähler zugeführten Taktimpulse linear zu zählen, und daß am Impulszähler Ausgänge vorgesehen sind, um ihnen die Zeitfolgen von Codewörtern zu entnehmen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steueranordnung durch einen an den ersten Impulszähler angeschlossenen Decoder und eine Wählanordnung gebildet wird, die zwischen den Decoder und die Steuereingänge der Koppelelemente geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Decoder durch eine Reihe von Toren gebildet wird, die zwischen die Ausgänge einer Reihe von Zählstufen des ersten Impulszählers und einen Steuereingang der Wählanordnung geschaltet sind, und daß ein Steuereingang jedes Tors an einen gesonderten Ausgang der Wählanordnung angeschlossen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählanordnung durch eine multistabile Schaltung gebildet wird.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung durch einen an den zweiten Impulszähler angeschlossenen Decoder und eine Wählanordnung gebildet wird, die zwischen den Decoder und die Steuereingänge der Koppelelemente geschaltet ist

8. PCM-Decoder mit einer Anordnung entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Anordnung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandscodierungsnetzwerk vorhanden ist, das mit den Ausgängen der Wählanordnung und dem Signalausgang für die Signalelemente gekoppelt ist.

10. PCM-Coder mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Die Erfindung betrifft einen Bezugssignalgenerator zur Anwendung im Coder und/oder Decoder eines Puls-Code-Modulations-Informationsübertragungssystems mit nichtlinearer Codierung, zur gleichzeitigen

s Erzeugung von Zeitfolgen von Signalelementen mit quantifizierten Amplitudenwerten und von Zeitfolgen von Codewörtern, die die quantifizierten Amplitudenwerte der Signalelemente charakterisieren, mit einer Quelle von Taktimpulsen, einem Impulszähler mit einer

ίο Reihe von Zählstufen, einer Koppelanordnung, die zwischen der Quelle von Taktimpulsen und dem Impulszähler geschaltet ist welche Koppelanordnung mehrere Koppelelemente enthält die jeweils einer gesonderten Zählstufe des Impulszählers zum direkten

Koppeln der Quelle von Taktimpulsen mit der Zählstufe derart zugeordnet sind, daß letztere als erste Zählstufe wirksam ist und einem Widerstandscodierungsnetzwerk, das mit den Zählstufen des Impulszählers und mit einem Signalausgang für die Signalelemente gekoppelt ist

Der eingangs erwähnte Bezugssignalgenerator wendet zum Bilden des Codes das Prinzip der Impulszählung an. Die dieses Prinzip anwendenden Coder und Decoder werden ais Zählcoder bzw. Zähldecoder bezeichnet Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ausschließlich Coder und Decoder dieses Typs. In einem bekannten nichtlinearen Zählcoder wird der eingangs erwähnte Bezugssignalgenerator dazu angewendet die Signalproben in einem Code von beispielsweise 11 Bits linear zu

jo codieren. Nachdem der lineare Code bestimmt ist, wird in diesem bekannten Zählcoder mittels einer Code-Umsetzung der nichtlineare Code bestimmt welcher beispielsweise ein Code von 7 Bits ist Ein Nachteil dieses bekannen Zählcoders ist die hohe erforderliche Taktimpulsfrequenz: So ist beispielsweise für einen Fernsprechkanal als theoretisches Minimum eine Taktimpulsfrequenz von 8· 2¹¹ kHz = 16 MHz erforderlich. Infolgedessen wird in der Praxis in Systemen mit nichtlinearer Codierung das Zählprinzip nahezu aus schließlich in Kombination mit einer analogen Amplitu denregelung (Kompression, Expansion) angewendet Der Vorteil des Zählprinzips, nämlich die einfache Ausführung der Coder und Decoder in digitalen Schaltungen, geht hierbei teilweise verloren.

In der DE-OS 15 37 430 ist ein Bezugssignalgenerator angegeben mit einem Impulszähler, der aus einer Reihe von Zählstufen besteht, wobei eine dieaer Zählstufen wahlweise fest mit der Quelle von Taktimpulsen verbunden werden kann. Die zu wählende Zählstufe wird durch die Anzahl von Impulsen, die ein Segment der Kompressionskennlinie charakterisieren, bestimmt Die Anpassung der Quantisierungsstufenhöhe für die verschiedenen Segmente der Kompressionskennlinie wird jedoch mit einer Schaltung für Analogsignale erhalten.

In der DE-AS 1170464 ist ein A/D-Wandler angegeben, bei dem Signalproben einem Impulsdauermodulator zugeführt werden. Die Dauer der dadurch erhaltenen Impulse wird gemessen. Dazu ist eine

bo Zählvorrichtung vorhanden, der so viele Zählimpulsc eines Zählimpulsgenerators zugeführt werden, wie die Periode dieser Zählimpulse in der Dauer eines der Dauer nach modulierten Impulses enthalten ist Diese bekannte Anordnung enthält eine Steueranordnung

zum programmgemäßen Ändern der Periode der vom Zählimpulsgenerator herrührenden Zählimpulse, aber keine Koppelanordnung, die aus mehreren von einer Steueranordnung programmgemäß betätigten Koppel-

elementen besteht, wobei jeweils an eine gesonderte Zählstufe der Zählvorrichtung direkt der Zählimpuls-₆enerator angeschlossen wird, derart, daß die letztgenannte Zählstufe als erste Zählstufe wirksam ist

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Generator zu erhalten, der auf besonders einfache Weise völlig mit Digitalelementen aufgebaut werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß eine Steueranordnung für eine programmgemäße Betätigung der Koppelelemente vorhanden ist

Die Erfindung und ihre Vorteile werden anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Teil einer stückweise linearen Kompressionskennlinie,

F i g. 2 eine grundsätzliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bezugssignalgenerators,

F i g. 3 das Blockschaltbild eines Zählcoders, in dem der Bezugssignalgenerator nach F i g. 2 angewendet ist

F i g. 4 das Blockschaltbild eines Zähldecoders, in dem der Bezugssignalgenerator nach F i g. 2 angewendet ist

F i g. 5 das Blockschaltbild eines zweiten Zähldecoders, in dem der Bezugssignalgenerator nach F i g. 2 angewendet ist

Fig.6 und 7 eine vollständige stückweise lineare Kompressionskennlinie,

F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bezugssignalgenerators, der der Kompressionskennlinie nach F i g. 6 und 7 angepaßt ist

In PuIs-Code-Modulations-iPCMJ-Informationsübertragungssystemen werden quantifizierte Proben des Informationssignals in Form von Impulscodegruppen (PCM-Wörter) übertragen. Zur Kompression des Informationssignals vor dem Aussenden können ein Momentankompressor und ein linearer Coder verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Anwendung eines nichtlinearen Coders. Ein derartiger Coder quantifiziert und codiert die Signalproben entsprechend einer nichtlinearen Quantifizierungsskala, die in Wertbereiche eingeteilt ist die nicht alle gleich -to sind. Ein nichtlinearer Coder, der dieselbe Codierung des Informationssignals liefert wie em linearer Coder, dem ein Momentankompressor vorhergeht verursacht dieselbe Kompression des Informationssignals wie der Momentankompressor.

Fig. 1 stellt die Segmente K und K+\ einer stückweise linearen Kompressionskennlinie dar. Entlang der Horizonfalachse ist eine lineare Quantifizierungsskala LS aufgetragen, die in angrenzende gleiche Wertbereiche von der Größe A eingeteilt ist Entlang der Vertikalachse ist eine lineare Quantifizierungsskala NS' aufgetragen, die in angrenzende gleiche Wertbereiche von der Größe Eeingeteilt ist

Bei der Anwendung eines Momentankompressors mit der Kompressionskennlinie nach Fig. 1, gefolgt durch einen linearen Coder, wird die Amplitude einer Signalprobe durch den Kompressor vom Wert entlang der Horizontalachse in den entsprechenden Wert entlang der Vertikalachse umgesetzt Danach wird durch den Coder der quantifizierte Wert der Skala NS' bestimmt und ein PCM-Wort gebildet das den quantifizierten Wert charakterisiert Dieses PCM-Wort bildet den nichtlinearen Code der Signalprobe.

Das Wirkungsprinzip eines bekannten nichtlinearen Zählcoders wird anhand der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS erläutert die in F i g. 1 entlang der Horizontalachse aufgetragen ist. Diese Skala ist dadurch entstanden, daß die lineare Quantifizierungsskala NS' über die Kompressionskennlinie auf die Horizontalachse projiziert wird. Die Wertbereiche der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS sind untereinander nur gleich in den Segmenten dieser Skala, die mit den Projektionen der Segmente der Kompressionskennlinie auf die Horizontalachse zusammenfallen. In einem bekannten nichtlinearen Zählcoder wird eine Signalprobe entsprechend der linearen Skala LS quantifiziert und wird ein PCM-Wort erzeugt das diesen quantifizierten Wert charakterisiert Dieses PCM-Wort bildet den linearen Code der Signalprobe. Jeder Wertbereich der Skala LS entspricht einem Wertbereich der Skala NS, der durch dasselbe PCAf-Wort charakterisiert wird wie der ihm entsprechende Wertbereich der Skala NS'. Dieses PCM-Wort bildet den erwünschten nichtlinearen Code der Signalprobe. Das Bilden des den Wertbereich der Skala NS charakterisierenden PCM-Worts aus dem den Wertbereich der Skala LS charakterisierenden PCM-Wort erfolgt durch eine Code-Umsetzung. Bei besonderen stückweise linearen Konipressionskennlinien besteht ein einfacher Zusammenhang zwischen dem nichtlinearen Code und dem linearen Code der Signalprobe. Als Beispiel kann die stückweise lineare Kompressionskennlinie entsprechend der CEPT-Norm (Conf6rence Europeenne de Poste et Telecommunication) genannt werden. Der nichtlineare Code wird hierbei durch einen Teil des linearen Codes gebildet Die Code-Umsetzung besteht hier aus dem Auswählen eines Teils des linearen Codes.

Durch die Anwendung eines erfindungsgemäßen Bezugssignalgenerators kann ein nichtlinearer Zählcoder geschaffen werden, in dem die Signalproben direkt entsprechend der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS quantifiziert werden und in dem der zugehörige nichtlineare Code direkt erzeugt wird. Dieser neue Entwurf läßt sich bei einer Klasse von stückweise linearen Kompressionskennlinien anwenden, die nun definiert wird. Das Segment der Skala NS', das die Projektion des Segments K der Kompressionskennlinie ist umfaßt dt Wertbereiche £ Das Segment der Skala NS, das die Projektion des Segments K ist umfaßt die ■ 2^rk Wertbereiche A. Die erwähnte Klasse wird durch alle stückweise linearen Kompressionskennlinien mit m Segmenten gebildet wofür d-, und r» mit /=1, 2,.., m, ganze Zahlen sind. Im Beispiel nach F i g. 1 gilt daß A=*8, /*= 1 und d*₊i = 10, r*+i = 2 ist Wenn bei der nichtlinearen Codierung die quantifizierten Werte durch Binärzahlen von ρ Bits codiert werden, so ist die Anzahl von Wertbereichen E der Quantifizierungsskala NS' gleich 2p- 1, so daß für die erwähnte Klasse als Nebenbedingung gilt daß:

Ebenso gilt als Nebenbedingung, daß

wenn die quantifizierten Werte der Quantifizierungsskala LS durch Binärzahlen von q Bits codiert werden. Der dynamische Bereich entlang der Vertikalachse verläuft von Null bis 7rf, · £ und entlang der

Horizontalachse von Null bis £(/,<· 2 · ^Γ· ■ A, so daß der Kompressionsfaktor CMgegeben wird durch:

In F ι g. 2 ist das Prinzip einer Ausführungsform eines entsprechend dem neuen Entwurf wirkenden Bezugssignalgenerators dargestellt Die Klemme 200 ist eine Eingangsklemme für Taktimpulse und die Klemme 201 eine Ausgangsklemme für Signalelemente mit nichtline- ι ο ar quantifizierten Amplitudenwerten. Die Klemmen 202-1, 202-2, 202-3,..., 202-p sind die Ausgangsklemmen für die PCM-Wörter. Jedes dieser PCM-Wörter bildet den Code des nichtlinear quantifizierten Amplitudenwerts des Signalelements, das zugleich mil dem PCM-Wort auftritt Indem der Eingangsklemme 200 nacheinander Taktimpulse zugeführt werden, erscheint an der Ausgangsklemme 201 eine Zeitfolge von Signalelementen mit ansteigenden, nichtlinear quantifizierten Amplitudenwerten entsprechend der nichtlinear quantifizierten Amplitudenwerten entsprechend der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS nach Fig. i. Zugleich erscheint an der Gruppe von Ausgangsklemmen 202-1, 202-2, 202-3, .., 202-p eine Zeitfolge von PCM-Wörtern.

Der Bezugssignalgenerator nach F i g. 2 enthält einen binären Impulszähler 203 und ein mit diesem Impulszähler und der Ausgangsklemme 201 gekoppeltes Widerstandscodierungsnetzwerk 204. Der Impulszähler 203 enthält eine Reihe von q in Kaskaden geschalteten binären Zählstufen 205-0, 203-1, .., 205-fa-l). Die Ausgänge dieser Zählstufen sind über die Widerstände 205-0, 206-1,.., 206-ft-1) an ein Ende des Summierwiderstands 207 und an die Ausgangsklemme 201 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 207 ist geerdet Die Werte der Widerstände 206-0, 206-1, .., 206-fo-1) verhalten sich wie: 2° 2-' : ... : 2-_ft-'>. Der Widerstand 207 hat einen kleinen Wert in bezug auf den Widerstand mit dem kleinsten Wert: 206-ft-l). Die Ausgangsspannung einer binären Zählstufe ist in Abhängigkeit von der Stellung »0« oder »1«, in der sich die Zählstufe befindet gleich 0 Volt oder gleich

U-A ·— Volt Dabei ist angenommen, daß die

Wertbereiche der Größe A der Quantifizierungsskala LS nach F i g. 1 eine Breite von A Volt haben, daß der Widerstand 206-0 einen Wert von R Ohm und der Widerstand 207 einen Wert von rOhm aufweist An der Ausgangsklemme 201 erscheint eine Spannung, die in Einheiten von A Volt einen Wert hat, der gleich der Binärzahl ist die durch den Impulszähler angegeben wird. Ist der Ausgang jeder Zählstufe direkt mit dem Eingang der folgenden Zählstufe verbunden und werden die Taktimpulse dem Eingang der ersten Zählstufe 205-0 zugeführt so erhöht jeder Taktimpuls den quantifizierten Amplitudenwert des Signalelements an der Ausgangsklemme 201 um die Einheit von A Volt, so daß die Reihe von linear quantifizierten Amplitudenwerten der linearen Quantifizierungsskala LS bei der aufeinanderfolgenden Zufuhr von Taktimpulsen durchlaufen wird. Die diese Amplitudenwerte charakterisierenden PCM-Wörter werden durch die Binärzahlen gebildet die durch den Impulszähler angegeben werden.

Entsprechend der Erfindung sind bestimmten Zählstufen Koppelelemente zugeordnet, um dem Eingang der betreffenden Zählstufe direkt Taktimpulse zuzuführen. Diese Koppelelemente sind in Fig.2 als Schalter mit zwei Stellungen dargestellt die mit der Bezugsziffer 208-, gefolgt durch die Ordnungsnummer der Zählstufe, der das Koppelelement zugeordnet ist bezeichnet sind Die Zählstufen, denen ein Koppelelement zugeordnet ist, werden durch die Wahl der Kompressionskennlinie bestimmt Eine zu der erwähnten Klasse gehörige Kompressionskennlinie ist vollständig durch die Zahlenreihen di und η mit /—1, 2, ..,m, bestimmt deren Bedeutung im vorhergehenden beschrieben wurde. Die geltende Regel ist die, daß jeder Zählstufe, deren Ordnungsnummer gleich einer der η ist ein Koppelelement zugeordnet wird. Ohne vom allgemeinen abzuweichen, kann vorausgesetzt werden, daß wenigstens eine der η Null ist was bedeutet daß der kleinste Wertbereich der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS nach F i g. 1 gleich dem Wertbereich A der linearen Quantifizierungsskala LS ist In diesem Fall ist der ersten Zählstufe 205-0 immer ein Koppelelement zugeordnet Der zweiten Zählstufe 205-1 ist nur dann ein Koppelelement zugeordnet wenn wenigstens eine der r, eins ist Da dies nicht der Fall zu sein braucht, ist das Koppelelement 206-1 in F i g. 2 gestricheit dargestellt In Fig.2 sind noch die Koppeielemente wiedergegeben, die den Zählstufen 205-rfe 205-r_k+\ und 205-Λη zugeordnet sind in der Annahme, daß r_m> rjt+i > /i> 1 ist Wenn ebenso wie für die Kompressionskennlinien nach Fig.2 gilt daß />=1 und /vn = 2 ist so fällt die Zählstufe 205-r* mit der Zählstufe 205-1 zusammen und ist die Zählstufe 205-/>+i mit der Zählstufe 205-2 identisch. Jedes Koppelelement hat zwei Eingangsklemmen und eine Ausgangsklemme. Die in Fig.2 obere Eingangsklemme ist mit der Eingangsklemme 200 für die Taktimpulse und die in F i g. 2 untere Eingangsklemme mit dem Ausgang der vorhergehenden Zählstufe verbunden. Jedes Koppelelement hai ferner eine Steuerklemme zum Empfangen von Steuersignalen, die das Koppelelement in diese oder jene Stellung steuern.

Die Koppelelemente werden durch eine Steueranordnung programmgemäß gesteuert. Wenn der Impulszähler 203 die Zählstellung erreicht die den Anfang des Segments K markiert, in F i g. 1 auf der Skala LS durch Zk bezeichnet so wird das Koppelelement 208-r* in die gestrichelt dargestellte Stellung gesetzt und wird das in der gestrichelt dargestellten Stellung befindliche Koppelelement in die durchgezogen dargestellte Stellung rückgestellt Das Ergebnis ist daß die Taktimpulse direkt dem Eingang der Zählstufe 205-/> zugeführt werden. Jeder Taktimpuls erhöht nun die Zählstellunj um 2^r*, wodurch der Amplitudenwert des Signalelements an der Ausgangsklemme 201 um den Wert 2^r* ir Einheiten von A Volt zunimmt was einem Quantifizierungsschritt im Segment K der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS nach Fig. 1 entspricht Erreicht dei Impulszähler 203 die Zählstellung ZJt₊1, die den Anfang des Segments K+i markiert so wird das Koppelelement 208-/Ϊ+1 in die gestrichelt dargestellte Stellung gesetzt und das Koppelelement 208-/> in die durchgezogen dargestellte Stellung rückgestellt usw. für die anderen Segmente. Wird das Programm auf diese Weise ausgeführt anfangend bei Segment 1 und endend air Ende des Segments m, so entsteht an der Ausgangsklemme 201 eine Zeitfolge von Signalelementen, derer Amplitude die Reihe von nichtlinear quantifizierter Amplitudenwerten der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS durchläuft Die PCM-Wörter, die den Code dieser nichtlinear quantifizierten Amplitudenwerte bilden, können auf besonders einfache Weise durch die Anwendung eines Impulszähiers erhalten werden, der ü

F i g. 2 mit 209 bezeichnet ist, der die dem Impulszähler 203 zugeführten Taktimpulse auf lineare Weise zählt. Der Impulszähler 209 enthält ρ in Kaskade geschaltete binäre Zählstufen 210-1, 210-2, 210-3, ..., 210-p. Jeder Taktimpuls erhöht den quantifizierten Amplitudenwert des Signalelements an der Ausgangsklemme 201 um einen Quantifizierungsschritt auf den folgenden quantifizierten Amplitudenwert der nichtlinearen Quantitizierungsskala NS. Auf diese Weise entspricht jeder Taktimpuls einem Schritt entlang der Skala NS. Wird vom Anfang der Skala NS an die Anzahl der Schritte gezählt, so charakterisiert das Zählergebnis für jeden Wertbereich den dazugehörigen quantifizierten Wert. Die Binärzahlen, dit durch den Impulszähler 209 der Gruppe von Ausgangsklemmen 202-1,202-2,202-3,,, „ 202-p zugeführt werden, bilden dann direkt den Code der quantifizierten Amplitudenwerte der Signalelemente an der Ausgangsklemme 201. Während mithin unter Steuerung der Taktimpulse die Amplitude der Signalelemente an der Ausgangsklemme 201 die Reihe von quantifizierten Amplitudenwerten der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS durchläuft, erzeugt der Impulszähler 209 unter Steuerung der Taktimpulse die Reihe entsprechender PCM-Wörter.

Die Zeit, die erforderlich ist, um die Amplitude der Signalelemente alle quantifizierten Werte der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS durchlaufen zu lassen, ist die Zykluszeit der Anordnung nach Fig.2. Zum vollständigen Durchlaufen eines Zyklus sind gleichviel Taktimpulse erforderlich, wie die Anzahl von Schritten im Amplitudenwert Letztere Anzahl entspricht der Anzahl von Wertbereichen der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS, welche letztere Anzahl viel geringer ist als die Anzahl von Wertbereichen der linearen Quantifizierungsskala LS. Für eine bestimmte Zykluszeit kann die Wiederholungsfrequenz der Taktimpulse in der Bezugssignalanordnung nach F i g. 2 dementsprechend, d. h. im Verhältnis zwischen den Anzahlen von Wertbereichen der Skalen LS und NS, kleiner sein, als wenn die Signalproben erst entsprechend der Skala LS quantifiziert werden.

Die Steueranordnung zum Steuern der Koppelelemente kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. Zwei mögliche Ausführungsformen sind im Prinzip in F i g. 2 dargestellt Eine erste Möglichkeit ist die, an den Impulszähler 203 einen Decoder 211 anzuschließen, der die Zählstellungen Zi,.., Z*. Zt₊ 1,..., Z_m decodiert, die auf der linearen Quantifizierungsskala LS nach F i g. 1 jeweils den Anfang von Segment 1,.., Segment K, Segment K+\, .., und Segment m markieren. Die Zählstellung Z\ soll hierbei die Nullstellung des Impulszählers 203 sein. Eine andere Möglichkeit ist die, an den Impulszähler 209 einen Decoder 212 anzuschließen, der die Zählstellungen Z\,.., Z'h Z'_k+\, .., Z'_m decodiert, die auf der nichtlinearen Quantifizierungsskala NS nach Fig. 1 die Anfangspunkte der Segmente markieren. Die beiden Ausführungsformen wenden eine Wählanordnung 213 an. Diese Anordnung hat ebenso viele Eingänge £(—) wie Segmente vorhanden sind, und hat ebenso viele Ausgänge A(—), wie es unterschiedliche //gibt Wird die Wählanordnung durch den Ausgang Z_k des Decoders 211 oder durch den Ausgang Zt des Decoders 212 auf einen Eingang E(Zk) angesteuert, so wählt die Wählanordnung den Ausgang A(rjJ. Die Ausgänge der Wählanordnung 213 sind mit den Steuereingängen der Koppelelemente im Impulszähler 203 verbunden. Dabei ist der Ausgang A(n) mit dem Steuereingang des Koppelelements 208-r* verbunden. Wird der Ausgang /!(/>,) gewählt, so wird an diesem Ausgang ein Signal erzeugt, welches das Koppelelement 208-/> in die Arbeitsstellung umschaltet. Wird danach ein anderer Ausgang gewählt, so wird das Signal am Ausgang Afa) beendet, und das Koppelelement schaltet in die Ruhestellung zurück. In F i g. 2 ist angenommen, daß n=0 ist, so daß der Ausgang A(n) mit dem Steuereingang des Koppelelements 208-0 verbunden ist.

Das Programm der bisher beschriebenen Steueran-Ordnungen ist ein festes Programm, wodurch eine feste Kompressionskennlinie verwirklicht wird. Es ist jedoch möglich, die Wählanordnung 213 und den Decoder 211 oder Decoder 212 derart einstellbar auszuführen, daß eine Wahl aus mehreren Programmen bzw. mehreren

!5 Kompressionskennlinien möglich ist Letzteres kann

vorteilhaft sein für adaptive Übertragungssysteme, in

denen die Kompression den Übertragungsbedingungen angepaßt wird.

F i g. 3, 4 und 5 stellen in blockschematischer Form einen Zählcoder, bzw. einen Zähldecoder und noch einen Zähldecoder dar, in denen der Bezugssignalgenerator nach F i g. 2 angewendet ist Entsprechende Teile sind in den F i g. 2,3,4 und 5 mit denselben Bezugsziffern versehen.

In F i g. 3 ist die Klemme 300 eine Eingangsklemme für die Signalproben und 301 eine Eingangsklemme für die Taktimpulse. Die Eingangsklemme 300 und die Ausgangsklemme 201 des Codierungsnetzwerks 204 sind an verschiedene Eingänge eines Differenzerzeugers 302 angeschlossen. Der Ausgang des Differenzerzeugers 302 ist an einen Verstärker 303 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 303 ist an den Eingang eines Tors 304 angeschlossen, das zwischen der Eingangsklemme 301 und der Eingangsklemme 200 des Impulszählers 203 geschaltet ist Der Verstärker 303 reagiert auf die Polarität der Ausgangsspannung des Differenzerzeugers 302. Es sei angenommen, daß der Verstärker dann, wenn die Amplitude der Signalprobe größer ist als die Amplitude des Signalelements an der Ausgangsklemme 201, gesperrt und das Tor 304 geöffnet ist Die der Eingangsklemme 301 zugeführten Taktimpulse passieren das Tor 304 und erreichen die Eingangsklemme 200. Das Ergebnis ist, daß an der Ausgangsklemme 201 des Codierungsnetzwerks 204 eine Zeitfolge von Signalelementen mit ansteigenden quantifizierten Amplitudenwerten und an der Gruppe von Ausgangsklemmen 202-1,..., 202-p des Impulszählers 209 die Zeitfolge der entsprechenden PCM-Wörter erzeugt wird. In dem Moment, in dem die Polarität der Differenzspannung des Differenzerzeugers 302 umkehrt, wird der Verstärker 303 gesperrt und sperrt selbst das Tor 304. Das an der Gruppe von Ausgängen des Impulszählers 209 vorhandene PCM-Wort wird durch den Parallel-Serien-Umsetzer 305 zur Aussendung über die Ausgangsklemme 306 übernommen.

Im Decoder nach F i g. 4 werden die PCM-Wörter in Serienform an der Ausgangsklemme 400 empfangen und einem Serien-Parallel-Umsetzer 401 mit einem Zwischenspeicher zugeführt, der die PCM-Wörter in die Parallelform umsetzt, sie im Zwischenspeicher speichert und der Gruppe von Ausgangsklemmen 402-1, ..., 402-p zuführt Diese Gruppe von Ausgangsklemmen und die Gruppe von Ausgangsklemmen des Impulszählers 209 sind an verschiedene Gruppen von Eingangsklemmen eines Wortvergleichers 403 angeschlossen. Der Ausgang des Vergleichers 403 ist an einen Eingang eines Tors 404 und an einen Steuereingang einer Abtast- und Halteschaltung 405 angeschlossen. Das Tor 404 ist

zwischen einer Eingangsklemme 406 für die Taktimpulse und die Eingangsklemme 200 des Impulszählers 203 geschaltet. Die Abtast- und Halteschaltung 405 ist zwischen der Ausgangsklemme 201 des Codierungsnetzwerks 204 und einer Ausgangsklemme 407 für das ^r analoge Informationssignal geschaltet. In dem Moment, in dem der Vergleicher 403 eine Gleichheit zwischen dem empfangenen PCM-Wort und dem durch den Impulszähler 209 erregten PCM-Wort feststellt, liefert der Vergleicher ein Ausgangssignal, welches das Tor 404 sperrt und die Abtast- und Halteschaltung 405 in Betrieb setzt. Diese letztere tastet das an der Ausgangsklemme 201 auftretende Signalelement ab und führt der Ausgangsklemme 407 ein zeitlich verlängertes Signalelement zu, das denselben Amplitudenwert aufweist wie das abgetastete Signaleiement. Das Signa! an der Klemme 407 braucht nur noch gefiltert zu werden, um eine genaue Kopie von dem Informationssignal zu erhalten, das dem Coder angeboten wurde.

Der Decoder nach F i g. 5 unterscheidet sich von dem nach Fig.4 dadurch, daß der Wortvergleicher 403 weggelassen und der Impulszähler 209 durch einen an sich bekannten Impulszähler mit Voreinstellung und Zählung in Rückwärtsrichtung ersetzt ist. Das in Parallelform an der Gruppe von Ausgängen 402-1,..., 402-p des Serien-Parallel-Umsetzers 401 vorhandene PCM-Wori wird in den Impulszähler 500 eingeführt, um den Zähler in die dem PCM-Wort entsprechende Zählstellung einzustellen. Die Koppelelementsteueranordnung des Decoders nach F i g. 5 wird entsprechend der anhand von Fig.2 beschriebenen ersten Ausführungsform ausgeführt, d. h. unter Anwendung des an den Impulszähler 203 angeschlossenen Decoders 211. Da dem Impulszähler SOG nacheinander Taktimpulse zugeführt werden, zählt er von der voreingestellten Zählstellung aus zur Nullstellung zurück. Der Impulszähler 203 zählt normalerweise in Vorwärtsrichtung. In dem Moment, daß der Impulszähler 500 in die Nullstellung gelangt, hat das Signaleiement an der Ausgangsklemme 201 den quantifizierten Amplitudenwert erreicht, der durch das empfangene PCM-Wort charakterisiert wird. In diesem Moment liefert der Impulszähler 500 ein Signal, welches das Tor 404 sperrt und die Abtast- und Halteschaltung 405 in Betrieb setzt Für den Impulszähler 500 kann gegebenenfalls auch ein Zähler mit einer Zählung in Vorwärtsrichtung und einer Voreinstellung auf den Komplementärwert des empfangenen PCM-Worts angewendet werden.

In den Fig.6 und 7 ist die stückweise lineare Kompressionskennlinie entsprechend der Norm des CEPT vollständig dargestellt Diese Kennlinie besteht aus den acht Segmenten A, B, C, D, E, F, G und H. Die Segmente A, B, C und D sind deutlichkeitshalter auf einer größeren Skala in F i g. 7 noch einmal dargestellt. Entsprechend der erwähnten Norm ist es üblich, die Segmente A und B als gesonderte Segmente zu betrachten, obwohl sie auf demselben geraden Abschnitt liegen. Im folgenden werden die Segmente A und B als ein einziges Segment AB betrachtet Für die Kompressionskennlinie nach Fig.6 gilt unter Bezugnähme auf F i g. 1 und die dazugehörige Beschreibung, daß:

flj=7,p= 7, <7=11

r,= /-lvoor/=l,2,3,4,5,6,7

d_o=32, rf;= 16 voor J= 1,2,.., 6

In Fig.8 ist der Bezugssignalgenerator für die Kennlinie nach Fig.6 vollständig dargestellt Der Bezugssignalgenerator nach Fig.8 weicht von dem nach F i g. 2 im wesentlichen nur in der Ausführung der Koppelelementsteueranordnung ab. Letztere ist in Fig.8 mit der Bezugsziffer 800 bezeichnet. In Fig.8 sind die anderen Hauptteile auf entsprechende Weise bezeichnet wie in Fig.2. Der Impulszähler 203 nach Fi g. 8 enthält 11 Zählstufen (q=\\),und der Impulszähler 209 nach Fig.8 enthält 7 Zählstufen (p= 7). Entsprechend den erwähnten Werten der f ,ist jeder der

ersten 7 Zählstufen (205-0, 205-1 205-6) des

Impulszählers 203 nach Fig.8 ein Koppelelement

(208-0,208-1 208-6) zugeordnet Ferner ist in F i g. 8

eine Rückstelleitung 801 vorgesehen, um die Impulszähler 203 und 209 und die Steueranordnung 800 zu Anfang jedes Zyklus zurückzustellen.

Die Steueranordnung 800 enthält eine multistabile Schaltung 802 mit 7 stabilen Zuständen und für jeden stabilen Zustand einen Ausgang 803-1, 803-2, 803-3, 803-4,803-5,803-6 bzw. 803-7. Der Ausgang 803-1 ist an den Steuereingang des ersten Koppelelements 280-0 des Impulszähler 203, der Ausgang 803-2 an den Steuereingang des zweiten Koppelelements 208-1 angeschlossen, usw. Ferner ist der Ausgang 803-1 an den Eingang eines UND-Tors 804-1 angeschlossen, der zwischen den Ausgang der sechsten Zählstufe 205-5 des Impulszählers 203 und einen Eingang des ODER-Tors

805 geschaltet ist: Der Ausgang 803-2 ist an den Eingang eines UND-Tors 804-2 angeschlossen, der zwischen den Ausgang der siebten Zählstufe 205-6 und einen Eingang des ODER-Tors 805 geschaltet ist, usw, bis einschließlich Ausgang 803-6. Der Ausgang des ODER-Tors 805 ist an den Steuereingang 806 der multistabilen Schaltung 802 angeschlossen.

Zu Anfang eines Zyklus wird die multistabile Schaltung 802 durch das Rückstellsignal der Leitung 801 in den ersten stabilen Zustand versetzt In diesem Zustand liefert die multistabile Schaltung ein Signal an den Ausgang 803-1, welches Signal das erste Koppelelement 208-0 des Impulszählers 203 umschaltet und das Tor 804-1 betätigt Die sechste Zählstufe 205-5 des Impulszählers 203 schaltet beim Erreichen der Zählstellung Z= 32 von der Stellung 0 in die Stellung 1 um. Die Zählstellung Z= 32 markiert, wie aus F i g. 6 hervorgeht, den Anfang des Segments C Der 0-1-Übergang der sechsten Zählstufe 205-5 erzeugt über das betätigte UND-Tor 804-1 und das ODER-Tor 805 einen Impuls am Eingang 806 der multistabilen Schaltung 802, wodurch diese in den zweiten stabilen Zustand versetzt wird. In diesem Zustand liefert die multistabile Schaltung 802 in Signal am Ausgang 803-2, welches Signal das zweite Koppelelement 208-1 des Impulszählers 203 umschaltet und das Tor 804-2 betätigt Durch das Entfallen des Signals am Ausgang 803-1 wird das erste Koppelelement 208-0 des Impulszählers 203 rückgeschaltet und das Tor 804-1 gesperrt Die siebte Zählstufe 205-6 des Impulszählers 203 schaltet beim Erreichen der Zählstellung Z= 64 von der Stellung 0 in die Stellung 1 um. Diese Zählstellung markiert den Anfang des Segments D. Der 0-1-Übergang der siebten Zählstufe 205-6 erzeugt über das betätigte UND-Tor 804-2 und das ODER-Tor 805 einen Impuls am Eingang

806 der multistabilen Schaltung 802, wodurch diese in den dritten stabilen Zustand versetzt wird. Die hier beschriebene Wirkung wiederholt sich auf analoge Weise für die achte bis einschließlich elfte Zählstufe des Impulszählers 203, d. h. zu Beginn der Segmente E, F, G und H.

Durch die Quantifizierung der Amplitude der

Il

Signalproben entsteht ein Quantifizierungsfehler, eier maximal gleich einem Quantifizierungsschritt ist. Bei der Anwendung einer uneinheitlichen Quantifizierung entsprechend der in Fig.6 dargestellten, nichtlinearen Quantifizierungsskala NSnimmt der maximale Quantifizierungsfehler mit zunehmender Signalamplitude zu. Der relative maximale Quantifizierungsfehler ist für nahezu den ganzen Amplitudenbereich konstant. Im Coder nach F i g. 3 tritt der maximale Quantifizierungsfehler für die Signalamplituden auf, deren Wert etwas größer ist als ein quantifizierter Wert. Der kleinste Fehler wird bei Signalamplituden gemacht, deren Wert etwas kleiner ist als ein quantifizierter Wert. Der Quantifizierungsfehler hat immer dieselbe Richtung. Wenn von der ursprünglichen Signalamplitude die Hälfte von einem Quantifizierungsschritt abgezogen und danach codiert wird, entsteht nach der Decodierung eine Signalamplitude mit einem Quantifizierungsfehler, der positiv oder negativ ist mit einem Höchstwert von nur der Hälfte eines Quantifizierungsschritts. Statt daß die Hälfte eines Quantifizierungsschritts von der Signalamplitude abgezogen wird, kann zum Signalelement der Bezugssignalgenerator des Coders nach F i g. 3 die Hälfte eines Quantifizierungsschritts hinzugezählt werden. Um letzteres für alle Segmente der Kompressionskennlinie auf die richtige Art und Weise zu verwirklichen, kann der Bezugssignalgenerator nach F i g. 2 mit einem Codierungsnetzwerk 214 ergänzt werden. Dieses Netzwerk ist zwischen die Ausgänge der Wählanordnung 213 und eine Signalausgangsklemme 215 geschaltet, die über die gestrichelt abgestellte Leitung 216 mit der Signalausgangsklemme 201 des Codierungsnetzwerks 2ö4 verbunden ist. Der Summierwiderstand 207 des Codierungsnetzwerks 204 erfüllt hierbei zugleich die Funktion des Suminierwiderstands für das Codierungsnetzwerk 214. Die Ausgänge der Wählanordnung 213 sind über gesonderte Widerstände des Codierungsnetzwerks 214 mit der Ausgangsklemme 215 verbunden. Wenn beispielsweise der quantifizierte Amplitudenwert des durch das Codierungsnetzwerk 204 gelieferten Signalelements im Segment K liegt, so führt der Ausgang A(rt) der Wählanordnung ein Signal. Der im Codierungsnetzwerk 214 zwischen dem Ausgang Afc) und der Ausgangsklemme 215 geschaltete Widerstand und die Spannung des Ausgangs Α(η) können derart gewählt werden, daß das Codierungsnetzwerk 214 in diesem Fall ein Signaieiement mit einem Ampiitudenwert liefert, der gleich der Hälfte des Quantifizierungsschritts im Segment K ist, d. h. ein Wert von '/22^r* in Einheiten von A Volt Für die anderen Widerstände des Codierungsnetzwerks 214 gilt dasselbe.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Bezugssignalgenerator zur Anwendung im Coder und/oder Decoder eines Puls-Code-Modulations-Informationsübertragungssystems mit nichtlinearer Codierung, zur gleichzeitigen Erzeugung von Zeitfolgen von Signalelementen mit quantifizierten Amplitudenwerten und von Zeitfolgen von Codewörtern, die die quantifizierten Amplitudenwerte der Signalelemente charakterisieren, mit einer Quelle von Taktimpulsen, einem Impulszähler mit einer Reihe von Zählstufen, einer Koppelanordnung, die zwischen der Quelle von Taktimpulsen und dem Impulszähler geschaltet ist, welche Koppelanordnung mehrere Koppelelemente enthält, die jeweils einer gesonderten Zählstufe des Impulszähler zum direkten Koppeln der Quelle von raktimpulsen mit der Zühlsiufe derart zugeordnet sind, daß letztere als erste Zählstufe wirksam ist, und einem Widerstandscodierungsnetzwerk, das mit den Zählstufen des Impulszählers und mit einem Signalausgang für die Signalelemente gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steueranordnung für eine programmgemäße Betätigung der Koppelelemente vorhanden ist