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Verfahren und Vorrichtung zur Uebertragung von Sprachsignalen Bei
der Uebertragung von Sprachsignalens insbesondere.in digitaler oder pulsamplitudenmodulierter
Form, über Sprachkanäle muss entweder der Uebertragungskanal so ausgelegt, abgeändert
oder beeinflusst werden, dass er einen hohen Inrormationsfluss bewältigen kann und/oder
der Informationsfluss durch Elimination von Redundanz der SprachinRormation reduzieren
werden.
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Die ErEindung betrifft ein Verfahren5sur Uebertragung von Sprachsignalen
über Uebertragungskanäle unter Verminderung der Redundanz der Sprachinformation.
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Bei einem ersten bekannten Verfahren dieser Art wird zur Redundanzverminderung
die statistische Abhängigkeit aufeinanderfolgender Momentanwerte der Sprachinformation
als Funktion der Zeit ausgenützt, indem nur solche Momentanwerte übertragen werden,
welche voneinander relativ unabhängig sind und ausserhalb eines bestimmten Toleranzintervalls
liegen.
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Hierzu muss für jeden zu übertragenden Momentanwert auf der Senderseite
bestimmt werden, ob dieser von den bereits über--tragenen vorangehenden Momentanwerten
relativ unabhängig ist und auf der ERIpfängerseite müssen die nicht übertragenen,
abhängigen Momentanwerte ermittelt bzw. interpoliert werden.
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Hierzu werden sogenannte "predictors" und "interpolators" verwendet.
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Bei einem zweiten bekannten Verfahren wird zur Redundanzverminderung
die gegenseitige Abhängigkeit der Spektralkomponenten eines Lautes ausgenützt. Dies
ist deswegen möglich, weil die stimmhaften Laute, beispielsweise die Vokale eines
Sprachsignales, quasiperiodischen Charakter besitzen.
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Das zubehörige Frequenzspektrum ist demnach linienförmig, wobei die
einzelnen Spektrallinien um eine bestimmte Grundfrequenz fp, die sogenannte Pitch-Frequenz,
auseinanderliegen.
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Die zur Verminderung der Redundanz nach diesem Verfahren verwendeten
Vorrichtungen werden als "Vocoders" bezeichnet.
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Beide bekannte Verfahren ermöglichen zwar eine beträchtliche Redundanz-Redution,
erfcrdern jedoch einen erheblichen apparativen Aufwand. Aus diesem Grunde haben
sich diese Verfahren bis jetzt in der Praxis, beispielsweise für Telephonübertragung,
nicht durchgesetzt.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet,
dass zeitliche Anschnitte des zu übertragenden Sprachsignals im Sender unterdrückt
und nicht ubertragen werden, dass die dadurch entstehenden Lücken des zu übertragenden
Signals durch Streckung zuinindest eines der beiden benachbarten nicht unterdrückten
Abschnitte ausgefüllt werden nd das Sprachsignal in der dadurch bewirkten gestreckten
Porm übertragen wird, dass im Empfänger jeder empfangene Abschnitt auf seine ursprüngIcheDauer
komprimiert wird und dass in den zwischen den komprimierten Abschnitten. liegenden,
den nicht übertragenen Abschnitten entsprechenden Signalpausen zumindest einer der
beiden benachbarten emp-¢angenen Absclunitte zumindest teilweise wiederholt wird.
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Im Unterschied zu den bekannten Verfahren werden beim erfindungsgemässen
Uebertragungsverfahren anstatt aufeinanderfolgender Momentanwerte ganze zeitliche
Sprachabschnitte des Sprachsignales interpoliert bzw. extrapoliert.
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Die Redundanz des übertragenen Sprachsignals wird auf einfache Weise
mit geringem apparativem Aufwand vernindert.
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Durch die Streckung der zu übertragenden Teilabschnitte wird
der
Informationsfluss über den Uebertragungskanal, i.e. die pro Zeiteinheit zu übertragende
Information, reduziert.
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Die-Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung Meinen Sender, zur
Durchführung des neuen Verfahrens. Diese Vorrichtung umSasst und einen Empfänger
und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sender einen Signalspeicher enthält, welcher
derart gesteuert ist, dass seine Ausgabegeschwindigkeit um einen Faktor R kleiner
ist als seine Eingabegeschwindigkeit, wobei dieser Faktor R gleich ist der zeitlichen
Länge eines gespeicherten Abschnittes dividiert durch die Summe der zeitlichen Länge
desselben Abschnittes plus dem zeitlichen Abstand zum vorangehenden oder zum folgenden
gespeicherten Abschnitt; und dass der Empfänger einen Signal speicher aufweist dessen
Ausgabegeschwindigkeit um denselben Faktor R grösser ist als seine E.ngabegeschvJindigkeit.
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Im folgenden wir die Erfindung anhand der Figuren beispielsweise
näher erläutert, es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Prinzip-Blockschaltbilddarstellung,
Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 3,4 je ein Ausführungsbeispiel von zwei Details der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 5 eine erste Variante zu Fig. 1,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel
eines Details der Vorrichtung von Fig. 5, Fig. 7" Diagramme zur Erläuterung der
Funktionsweise der Fig. 6. und Fig. 8 eine zweite Variante zu Fig. 1.
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Die Vorrichtung der Fig. 1 besteht aus einem Sender 11, einem Uebertragungskanal
16 und einem Empfänger 12. Der Sender 11 umfasst
eine - Sprachquelle 13, ein Bandpassfilter 14, einen Signalspeicher 22 und eine
Steuerungsstufe 23. Der Empfänger 12 umfasst einen Signalspeicher 25, ein Hochpassfilter
26, eine Steuerungsstufe 24 und eine Sprachsenke 18. Das vom Sender 11 ausgesandte
Signal sol' in der Sprachsenke 18 die Qualität eines üblichen-Telefonsignals besitzen;
zu diesem Zweck wird im Sender sein Spektrum auf einen bestimmten Frequenzbereich
mit der unteren Grenzfrequenz f1 und der oberen Grenzfrequenz f2 beschränkt. Die
Beschränkung auf diesen Frequenzbereich erfolgt durch das der Sprachquelle 13 nachgeschaltete
Bandpassfilter 14. Das Bandpassfilter 14 ist über eine Leitung 8 mit dem Signalspeicher
22 und dieser ist über eine Leitung 9 mit dem Uebertragungskanal 16 verbunden. Die
Eingabe des Sprachsignals in den und die Ausgabe des Sprachsignals aus dem Signalspeicher
über die Leitungen 8 bzw. 9 wird von der Steuerungsstufe 23 gesteuert.
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Das Ausgangssignal des Senders 11 wird in kontinuierlicher analoger
Form über den Uebertragungskanal 16 übertragen.
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Dieser kann gegebenenfalls auch Vorrichtungen zur Entzerrung oder
Regenerierung enthalten. Die Steuerungsstufe 23 liefert weiter über die Leitung
20 Synchronisiersignale an den Ausgang des Senders 11, welche zusammen mit den zu
übertragenden Sprachsignalen übertragen werden.
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Zur Verminderung der Redundanz des Sprachsignals wird dieses in Abschnitte
bestimmter zeitlicher Länge eingeteilt. Bei geeigneter Wahl der Länge der einzelnen
Abschnitte ist der Informationsgehalt aufeinanderfolgender Abschnitte annähernd
identisch,sodass es genügt,nur einzelne der Abschnitte zu übertragen, beispielsweise
jeweils einen von zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten. Das Sprachsignal wird Sofikit
in eine Folge erster, zu übertragender und zweiter, zu unterdrückender, also nicht
zu übertragender, Abschnitte unterteilt. Die den nicht zu übertragenden Abschnitten
entsprechenden Lücken im Sendesignal werden durch Strecken zumindest eines der beiden
an eine solche Lücke anschliessenden zu übertragenden Anschnitte ausgefüllt. Dieses
Strecken -besvirkt, dass sich die Bandbreite des Uebertragungssignals vermindert,
oder mit anderen Worten, dass der Informationsfluss über den Uebertragungskanal
reduziert wird. Im Em-Empfänger 12 werden die Lücken zwischen den übertragenen Sprachabschnitten
durch Wiederholung des unmittelbar vorhergehenden übertragenen Sprachabschnittes
(oder Teilen, bzw.
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Vielfachen davon) ausgefüllt. Dadurch entsteht wieder ein kontinuierliches
Sprachsignal. Infolge des ähnlichen Informationsgehaltes benachbarter Sprachabschnitte
wird die
Verständlichkeit des empfangenen Sprachsignals durch diese
Massnahmen nur unwesentlich beeinträchtigt. Die Steuerung der Eingabe des empfangenen
Signals in den Signalspeicher 25 und der Signalausgabe aus dem Signalspeicher erfolgt
durch die Steuerungsstufe 24 so, dass die vom Kanal 16 empfangenen Signale abschnittsweise
und synchron zum Sender in den Signalspeicher eingegeben werden. Die einzelnen Sprachabschnitte
werden mit erhöhter Geschwindigkeit wieder aus dem Signalspeicher 25 ausgegeben.
Dadurch werden die einzelnen Sprachabschnitte bei geeigneter Wahl der Ausgabegeschwindigkeit
invers zur Streckung im Sender auf ihre ursprüngliche Länge komprimiert. Die zwischen
den empfangenen und komprimierten Sprachabschnitten vorhandenen Lücken werden dadurch
ausgefüllt, dass der jeweils vorangehende, empfangene Sprachabschnitt teilweise,
ganz oder mehrfach wiederholt wird.
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Dies lässt sich durch von der Steuerungsstufe 24 gesteuerte wiederholte
Speicherablesungen erreichen. Nach dem Auffüllen der LUcken durch Wiederholung der
vorangehenden empfangenen Sprachabschnitte ergibt sich in der Sprachsenke 18 das
kontinuierliche Sprachsignal der Sprachquelle 13.
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Fig. 2 zeigt in Zeile a symbolisch das Ausgangssignal des Bandpassfilters
14 (Fig. l)in Funktion der Zeit t.
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Dieses kontinuierliche, bandbegrenzte Sprachsignal wird im Signalspeicher
22 in aufeinanderfolgende Abschnitte der zeitlichen Länge TA und TB eingeteilt.
TA und TB können verschieden lang sein. Ebenso kann die Länge der Abschnitte TA
unddie
Länge des Abschnittes TB variieren. In der Figur ist der
Spezialfall TA = TB = konstant gezeigt, für welchen sich das Uebertragungsverfahren
besonders einfach gestaltet.
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Die Sprachabschnitte sind fortlaufend mit 1 2 3, 4, 5 usw.
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numeriert.
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Für die Uebertragung wird die Information der geradzahligen Abschnitte
2, 4, 6, usw. mit der Länge TB unterdrückt, wogegen die ungeradzahligen Abschnitte
1, 3, 5, usw.
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mit der Länge TA übertragen werden. Diese letzteren Abschnitte sind
im ursprünglichen Zeitmassstab in Zeile b dargestellt.
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Vor der Uebertragung werden die ungeradzahligen Abschnitte mit der
Länge TA auf die Dauer TA + TB gestreckt. Die gestr&ckten Teilabschnitte sind
mit 1', 3', 5', usw. bezeichnet und in Zeile c dargestellt. Der über den Uebertragungskanal
zu übertragende Informationsfluss verringert sich dadurch um den Faktor R, wobei
gilt: TA R = TA + TB Im Spezialfall TA = TB vermindert sich der zu übertragende
Informationsfluss um R = 0,5. Für den Fall, dass die Länge der Abschnitte TA und
die Länge der Abschnitte TB variiert, ist R ein Mittelwert.
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Die Streckung der ungeradzahligen Abschnitte 1, 3, 5, usw. wird durch
vorübergehende Speicherung dieser Teilabschnitte im Signalspeicher 22 erreicht,
wobei
die Ausgabe aus dem Signalspeicher mit einer Geschwindigkeit erfolgt, welche um
den Faktor R kleiner ist als die Eingabegeschwindigkeit. Je nach der Art der Uebertragung
bewirkt die Streckung der zu übertragenden Teilabschnitte um den Faktor R1 - bei'kontinuierlicher,
analoger Uebertragung -eine um den Faktor R verringerte Uebertragungsbreite, - bei
der analogen Uebertragung abgetasteter Momentanwerte - eine um den Faktor R reduzierte
Anzahl von zu übertragenden Abtastwerten/Zeiteinheit, und - bei digitaler Uebertragung
-eine um den Faktor verringerte Anzahl von zu übertragenden Bits/Zeiteinheit.
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Im Empfänger 12 werden die gestreckten Sprachabschnitte 1', 3', 5',
usw. dem Signalspeicher 25 zugeführt. Dabei ist umgekehrt wie im Sender 11 die Eingabegeschwindigkeit
gegenüber der Ausgabegeschwindigkeit um den Faktor R kleiner. Dadurch werden die
gestreckten Sprachabschnitte wieder auf ihre ursprüngliche Abschnittlänge TA komprimiert.
Diese komprimierten Sprachabschnitte sind in Zeile d dargestellt. Die durch die
Komprimierung zwischen den empfangenen, komprimierten Sprachabschnitten 1, 3, 5,
usw. entstehenden Lücken werden durch Wiederholung von Teilen oder Vielfachen des
jeweils vorangehenden Sprachabschnittes durch mehrmalige Ablesung des Signalspeichers
25 ausgefüllt. Im dargestellten Spezialfall TA = TB wird jeder empfangene und komprimierte
Sprachabschnitt 1, 3 5, usw.
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genau einmal wiederholt. Auf diese Weise entsteht wieder ein kontinuierliches
Sprachsignal entsprechend Zeile e.
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Dieses besitzt bei geeigneter Wahl der Abschnittlängen TA und TB eine
kaum beeinträchtigte Verständlichkeit. An den Schnittstellen zwischen den einzelnen
Sprachabschnitten des in Zeile e schematisch dargestellten kontinuierlichen Sprachsignales
eventuell entstehende Verzerrungen werden durch das Hochpassfilter 26 weitgehend
eliminiert. Letzteres besitzt eine Grenzfrequenz f3 > 1/T, wobei T = TA = TB
ist.
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Praktische Untersuchungen haben ergeben, dass für den Spezialfall
TA = TB = T die optimale Verständlichkeit der übertragenen Sprache dann erreicht
wird, wenn T im Bereich von 20 - 25 ms liegt. Diese Abschnitts dauer stellt den
günstigsten Kompromiss zwischen der spektralen und zeitlichen Auflösung der zu übertragenden
Sprache dar.
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Bei kürzerer Abschnittdauer ergab sich bei den Untersuchungen ein
Verlust des für die Person des Sprechenden charakteristischen Grundtons, bei längerer
Abschnittdauer erhielt die wiedergegebene Sprache einen besonaers bei Plosivlauten
als störend empfundenen pulsierenden Charakter.
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Das in Fig. 2 dargestellte BeispielS bei welrohem die zu übertragenden
und die zu unterdrückenden Abschnitte gleich lang sind, stellt - einen besonders
einvmuss, fachen Spezialfall dar. Im allgemeinen--F - die Länge der Absein, schnitte
nicht gleich'. Theoretisch kann die Dauer TB der
zu unterdrückenden
Abschnitte grösser sein als die Dauer TA der zu übertragenden Abschnitte, wobei
im Empfänger in den Signallücken die empfangenen komprimierten Signalabschnitte
mehr als einmal wiederholt werden müssen.
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In der Praxis wird jedoch vorteilhaft TB zumeist kleiner~ als TA gewählt.
Ebenso kann auch die Länge von TA und die Länge von T13 variieren, was jedoch einen
-erhöhten Aufwand erfordert. Es ist auch nicht notwend9g, von zwei aufelnanderfolgenden
Abschnitten immer den gleichen, beispielsweise den ersten, zu übertragen und den
zweiten zu unterdrücken.
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Aüch in dieser Hinsicht können die Abschnitte variieren. Schliesslich
braucht auch nicht unbedingt der einem unterdrückten Abschnitt vorangehende zu übertragende
Abschnitt gestreckt zu werden, es kann dies auch der nachfolgende Abschnitt sein.
In diesem Fall wäre jedoch im Sender und im Empfänger ein spezielles Signalverzögerungsglied
erforderlich. Ebenso können auch die beiden einem unterdrückten Abschnitt benachbarten
zu Ubertragenden Abschnitte gestreckt werden, der vorangehende Abschnitt in der
einen und der nachfolgende Abschnitt in der anderen Richtung.
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,Ausruhrungsbeispiel des, In Fig. 3 ist einlSignalspeichers 221 der
Vorrich-(des Senders 11J tung von Fig. 1 schematisch dargestellt. Dieser Speicher
besteht darstellungsgemäss aus einer um eine Achse 15 drehbar gelagerten Magnettrommel
17. Diese Magnettrommel ist von einem nicht dargestellten Motor in Richtung des
Pfeiles A mit der Winkelgeschwindigkeit # antreibbar. Auf einem um eine mit der
Achse 15 konzentrisch verJaufende Achse 60 drehbar gelagerten
Arm
62 ist ein magnetischer Aufzeichnungskopf 61 befestigt. Dieser Aufzeichnungskopf,
dessen Eingang über die Leitung 8 an den Ausgang des Bandpassfilters 14 (Fig. 1)
angeschlossen ist, ist von einem nicht dargestellten Motor in Richtung des Pfeiles
B, also entgegengesetzt zur AntrieSsrichtung der Magrettrommel 17, mit der Winkelgeschwindigkelt
-, antreibbar und läuft an der Innenfläche der Magnettromrtel 17 um. In Laufrichtung
unmittelbar vor dem Aufzeichnungskopf 61 ist ein mit diesem verbundender Löschkopf
64 angeordnet. An der Aussenfläche der Magnettrommel 17 ist ein magnetischer Ablesekopf
63 ortsfest montiert. Der Ausgang dieses Ablesekopfes ist über die Leitung 9 mit
dem Uebertragungskanal 16 (Fig. 1) verbunden. Die Winkelgeschwindirkeit X ist so
gewählt, dass bei einer vollen Umdrehung des Aufzeichnungskopfes 61 bzw. der Magnettrommel
17 die Information eines Abschnittes TA und des darauffolgenden Abschnittes TB auf
der Magnettrommel 17 aufgezeichnet wird.
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Die Funktionsweise des Signalspeichers der Fig. 3 ist die folgende:
Wenn die Magnettrommel 17 und der Aufzeichnungskopf 61 aus der dargestellten Lage
von der Markierung P aus in den eingezeichneten Richtungen zu rotieren beginnen,
dann zeichnet der Aufzeichnungskopf 61 das eingegebene Sprachsignal mit der Winkelgeschwindigkeit
2 X auf der Magnettrommel auf und der Ablesekopf 63 liest das aufgezeichnete Signal
mit der Winkelgeschwindigkeit ob ab. Der Aufzeichnungskopf 61 beginnt an der Markierung
D
mit der Aufzeichnung eines zu übertragenden Abschnittes von der
Länge TA. Wenn der Aufzeichnungskopf 61 nach Beendigung seiner ersten halben Umdrehung
in der gestrichelt eingezeichneten Stellung angelangt ist, ist er am ganzen Umfang
der Magnettrommel 17 abgelaufen und trifft wieder auf die Markierung P der Trommel,
auf welcher nun ein ganzer zu übertragender Abschnitt von der Länge TA aufgezeichnet
ist. Der Ablesekopf hat in dieser Zeit die erste Hälfte dieses Abschnittes abgelesen.
Bei der nächsten halben Umdrehung des Aufzeichnungskopfes 61 löscht der vorgeschaltete
Löschkopf 64 den bei der ersten halben umdrehung aufgezeichneten Abschnitt. Gleichzeitig
schreibt der Aufzeichnungskopf 61 einen nicht zu übertragenden Abschnitt von der
Länge TB = TA auf die Magnettrommel und der Ablesekopf 63 liest die zweite Hälfte
des bei der ersten halben Umdrehung des Aufzeichnungskopfes aufgezeichneten zu übertragenden
Abschnitts ab. Anschliessend sind Magnettrommel 17 und Aufzeichnungskopf 61 wieder
in der eingezeichneten Stellung und es beginnt ein neuer Zyklus der beschriehenen
Art, wobei der Löschkopf 64 unmittelbar vor der Aufzeichnung des nächsten zu übertragenden
Abschnitts den vorher aufgezeichneten nicht zu übertragenden Abschnitt löscht, sodass
der Ablesekopf 63 tatsächlich nur die zu übertragenden Abschnitte ausliest.
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In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Signalspeichers 25 des
Empfängers 12 der Fig. l-dargestellt. Dieser Speicher weist gegenüber dem Signalspeicher
22 der Fig. 3 nur den Unterschied auf, dass Aufzeichnirngs- und Abiesekopf mit
einander
vertauscht sind. Dem Aufzeichnungskopf 61 des Signalspeichers 22 im Sender 11 entspricht
im Signalspeicher 25 des Empfängers der Ablesekopf 61a, dem Ablesekopf 63 entspricht
der Aufzeichnungskopf 63a. Der Löschkopf 64a ist in Aufzeichnungsrichtung vor dem
nun orts festen Auf zeich-
| nungskopf 63a anyeordnet. |
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Die Fig. 5 zeigt eine Variante der Fig. 1, bei welcher beim Sender
vom Sprachsignal Momencanwerte abgetastet und diese in analoger Form zum Empfänger
übertragen werden. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen der Fig.
1 im wesentlichen nur dadurch, dass sendeseitig dem Signalspeicher 22 ein Abtaster
21 vorgeschaltet ist und dass empfangsseitig dem Signalspeicher 25 ein Tiefpassfilter
19 nachgeschaltet ist.
Der Abtaster 21, dessen Abtastfrequenz zweimal so gross ist wie die obere Grenzfrequenz
des Ausgangssignals des Bandpassfilters 14, stellt an vorgegebenen Zeitpunkten die
analogen Momentanwerte des Sprachsignals fest und speist diese Momentanwerte in
den Signalspeicher 22 ein. Der Abtaster 21 wird von der Steuerungsstufe 23 gesteuert.
Das Ausgangignal des Senders 11 wird in abgetasteter Form über den Uebertragungskl
16 übertragen und im Empfänger 12 in den Sigralspeicher 25 eingegeben. Das don Signalspeicher
25 nachgeschaltete
Siefpassfilter 19 dient dazu, das in Form analoger
Abtastwerte vorliegende Ausgangssignal des Signalspeichers 25 in ein kontinuierliches
Sprachsignal umzuformen. Die beiden Signalspeicher 22 und 25 im Sender 11 bzw. im
Empfänger 12 sind als Analogspeicher ausgebildet, und zwar vorzugsweise als analoge
Schieberegister, sogenannte t'bucket brigades", durch welche die analogen Abtastwerte
geschoben werden, wobei die Verschiebung durch die zugehörigen Steuerungsstufen
23 bzw. 24 gesteuert wird.
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In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel des Signalspeichers 22 der
Vorrichtung von Fig. 5 im Blockschaltbild dargestellt. Die Eingangsleitung 8 des
Signalspeichers 22 weist darstellungsgemäss einen Unterbrecherkontakt 32 auf und
ist über einen Umschalter 33 wahlweise an den Eingang eines von zwei in der Regel
gleich. langen Schieberegistern 36 und 37 anschaltbar. Die Schieberegister sind
so lang, dass die längsten möglichen zu übertragenden Sprachabschnitte in ihnen
speicherbar sind. Im allgemeinen ist die Anzahl Stufen der Schieberegister grösser
als die Anzahl Abtastwerte der zu übertragenden Sprachabschnitte. Der Ausgang jedes
der beiden Schieberegister ist über einen Umschalter 40 mit der Ausgangsleitung
9 des Signalspeichers erbindbar. Jedem der beiden Schieberegister 36 und 37 ist
je eine Schiebelinie 38 bzw. 39 zugeordnet, welche über je einen Umschalter 41 bzw.
42 wahlweise an eine von drei Schiebetaktleitungen 4.3, 44 oder 45 anschliessbar
ist. Die Schiebetaktleitungen 43, 44, und 45 und die Steuerleitungen der Umschalter
-Steuerleitung
46 für den Unterbrecherkontakt 32, Steuerleitung 47 für die Umschalter 33 und 40,
Steuerleitung 48 für den Umschalter 41 und Steuerleitung 49 für den Umschalter 42
sind mit der Steuerungsstufe 23 (Fig. 5) verbunden.
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In Fig. 7 sind zur Erläuterung der Funktionsweise des in Fig. 6 dargestellten
Signalspeichers 22 die Stellung des Unterbrecherkontaktes 32, der Umschalter 33
und 40 und die an den Schiebelinien 38 und 39 liegenden Schiebetaktimpulse in Funktion
von der Zeit t dargestellt. Zeile a zeigt die Stellung des Unterbrecherkontaktes
32. Darstellungsgemäss ist der Unterbrecherkontakt 32 während einer Zeitspanne TAl
geschlossen, anschliessend während einer Zeitspanne TBl offen, anschliessend während
einer Zeitspanne TA2 geschlossen nsw. Die einzelnen Zeitspannen TA1, TA2 usw.
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und die einzelnen Zeitspannen TB1 TB2 usw. sind jeweils ist gleich
lang, TA1, TA2 usa doch ungleich lang wie TBlg TB2 usw. Darstellungsgemäss ist die
Länge einer Zeitspanne usw. TB2 usw. 1,5 mal so gross wie die Länge einer Zeitspanne
TA1, TA2 usw. In Analogie zu Fig. 2 entsprechen die Zeitspannen TA1, TA2 usw. zu
übertragenden Sprachabschnitten-Unterbrecherkontakt 32 geschlossen- und die Zeitspannen
TB1, TB2 usw. zu unterdrückenden Sprachabschnitten-Unterbrecherkontakt 32 offen.
Zeile b zeigt die Stellung des Umschalters 33. Darstellungsgemäss ist der Umschalter
33 während den ungeradzahligen Zeitspannen TA, also während TA1, TA3 usw. in
seiner
oberen Stellung und während der geradzahligen Zeitspannen TA, also während TA2r
TA4 usw. in seiner unteren Stellung. Während der Zeitspannen TB1, TB2 usw. wird
infolge des offenen Unterbrecherkontaktes 32 keine Sprachinformation in den Speicher
22 eingespeist. Infolgedessen kann der Umschalter 33 während dieser Zeitspannen
in einer beliebigen Stellung stehen. Aus Gründen der Einfachheit, vgl. weiter unten,
behält der Umschalter 33 in den Zeitspannen TB seine Stellung aus der unmittelbar
vorangegangenen Zeitspanne TA bei. Zeile c zeigt die Stellung des Umschalters 40,
welche darstellungsgemäss immer entgegengesetzt zur Stellung des Umschalters 33
ist. Wenn der Umschalter 33 so wie in Zeile b dargestellt, gesteuert wird, daml
können die beiden TJmschalter 33 und 40 über die gemeinsame Steuerleitung 47 gesteuert
werden. Zeile d zeigt die Schiebetaktimpulse auf der Schiebelinie 38, Zeile e die
Schiebetaktimpulse auf der Schiebelinie 39.
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Die drei Schiebetaktleitullgen 43, 44 und 45 dienen dazu, die einzelnen
Stufen der Schieberegister 36 und 37 (Fig. 6) mit verschiedenen Geschwindigkeiten
zu takten. An der Leitung 44 liegt ein Taktraster, dessen Frequenz f gleich gross
ist, wie die Abtastfrequenz des Abtasters 21 (Fig. 5). Dieses Taktraster wird zuin
Einlesen der Information in die Schieberegister verwendet. An der Leitung 43 liegt
ein Taktraster, dessen Frequenz F1 kleiner ist als die Frequenz f des Taktrasters
der Leitung 44. Dieses Taktraster wird zum Auslesen der Inforrnation aus den Schieberegistern
verwendet.
Für die Frequenz der beiden Taktraster gilt die Beziehung F1 = f.R- 1. R ist im
dargestellten Beispiel gleich 0,4. An der Leitung 45 liegt ein Taktraster, dessen
Frequenz F2 darstellungsgeraäss grösser ist, als die Frequenz f des Taktrasters
der Leitung 44. Dieses Taktraster dient dazu, die in eines der beiden Schieberegister
36 oder 37 eingelesene Information unmittelbar nach dem Einlesen während der nachfolgenden
Zeitspanne TB ar. den Ausgang des Schieberegisters zu schieben. Wenn die zu übertragenden
Sprachabschnitte je aus k Abtastwerten bestehen und wenn die beiden Schieberegister
36 und 37 je n Stufen aufweisen, wobei n> k ist, dann gilt für F2 die Bedingung
F2 = T TB .
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n - k Wenn der Unterbrecherkontakt 32 und die Umschalter 33, 40, 41
und 42 die in Fig. 6 dargestellte Stellung -Zeitpunkt to- einnehmen, dann wird in
der Zeitspanne TAl über den Umschalter 40 die-usgangsleitung 9 der im Schieberegister
37 gespeicherte Sprachabschnitt mit der Frequenz F1 aus diesem ausgelesen und gleichzeitig
wird in das Scnieberegister 36 ein Sprachabschnitt mit der Frequenz f eingegeben.
Zum Zeitpunkt tl wird über die Leitung 46 und den Unterbrecherkcntakt 32 die Eingangs
leitung 8 fur die Zeitspanne unterbrochen und der Umschalter 41 über die Leitung
48 an die Schiebetaktleitung 45 angeschlossen. Somit wird der in das Schieberegister
36 soeben eingelesene Sprachabschnitt m it der Frequenz F2 im Schieberegister um
n-k Stufen nach Vorne geschoben. Zum Zeitpunkt t2 liegt der erste Abtastwert des
im
Schieberegister 36 gespeicherten Sprachsignals an dessen Ausgang, der Umschalter
41 wird über die Leitung 48 an die Schiebetaktleitung 43 angeschlossen, der Unterbrecherkontakt
32 wird über die Leitung 46 geschlossen, die Umschalter 33 und 40 werden über die
Leitung 47 umgelegt und der Usschalter 42 wird über die Leitung 49 an die Schiebetaktleitung
44 angeschlossen. Dadurch wird in das Schieberegister 37 während der Zeitspanne
TA2 ein Sprachabschnitt mit der Frequenz f eingegeben und aus dem Schieberegister
36 der in eiesem gespeicherte Sprachabschnitt mit der Frequenz F1 ausgelesen. Zum
Zeitpunkt t3 wird der Unterbrecherkontakt 32 für die Zeitspanne TB2 geöffnet und
der Umschalter 42 wird an die Schiebetaktleitung 45 angeschlossen. Damit wird der
in das Schieberegister 37 soeben eingelesene Sprachabschnitt mit der Frequenz F2
im Schweberegister um n-k Stufen nach vorne geschoben. Zum Zeitpunkt t4 beginnt
ein neuer Zyklus der beschriebenen Art.
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Der Sianalspeicher 25 im Empfänger 12 (Fig. 5j ist im wesentlichen
analog aufgebaut wie der Signalspeicher 22 im Sender, nur wird mit der Frequenz
F1 in die Schieberegister ein- und mit der Frequenz aus diesen ausgeleseii.
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Ausserdem sind die beiden Schieberegister zur,Ermöglichung einer
mehrfachen Auslesung ihres Inhalts an den Eingang reckgekoppelt.
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Die Fig. 8 zeigt eine zweite Variante der Fig. 1 bzw. eine -Variante
der Fig. 5, bei welcher das Sprachsignal in digitaler Form vom Sender zum Empfänger
übertragen wird.
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Darstellungsgemäss weist der Sender ll,verglichen mit Fig. 5
zusätzlich einen Analog-Digitalwandler 27 und anstelle des Signalspeichers 22 einen
digitalen Speicher 28 auf. Der Empfänger 12 weist ebenfalls anstelle des analogen
Signalspeichers 25 einen digitalen Speicher 30 auf und besitzt ausserdem einen Digital-Analogwandler
31. Letzterer übernimmt auch die Funktion des Tiefpassfilters 19 der Fig.5.Vom Abtaster
21 des Senders 11 werden an vorgegebenen Zeitpunkten analoge Momentanwerte des zu
übertragenden Sprachsignals abgetastet und dem Analog-Digitalwandler 27 zugeführt.
Dieser wandelt die vom Abtaster 21 gelieferten analogen AbtastYierte in entsprechende
Digitalwerte um, die in den Digitalspeicher 28 gelangen. Die Ein-und Ausgabe der
Digitalwerte in den bzw. aus dem Digitalspeicher 28 wird durch die Steuerungsstufe
23 gesteuert. EDenso steuert diese den Abtaster 21 und den Analog-Digitalwandler
27. Ausserdem liefert die Steuerungsstufe 23 digitale Synchronisationssignale -
Leitung 20 - welche über den (digitalen) Uebertragungskanal 16 die Steuerungsstufe
24 im Empfänger 12 steuern. Die übertragenen Digitalwerte gelangen in den Digitalspeicher
30, dessen Ein- und Ausgabe durch die Steuerungsstufe 24 gesteuert wird. Die Steuerungsstufe
24 steuert weiter den Digital-Analogwandler 31, welcher die aus dem Digitalspeicher
30 ausgelesenen Digitalwerte in ein entsprechendes Analogsignal umwandelt. Wie beim
Ausführungsbeispiel von Fig. 5 gelangt dieses Analogsignal
über
das Hochpassfilter 26 zur Sprachsenke 18.
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Soll die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung zusammen mit einem analogen
Uebertragungskanal 16 verwendet werden, so muss zwischen dem Digitalspeicher 28
und dem Kanal 16 auf der Senderseite ein Digital-Analogwandler geschaltet werden
Auf der Empfängerseite muss zwischen dem Kanal 16 und dem Digitalspeicher 30 ein
Abtaster und ein Anaiog-Digitalwandler geschaltet-Tȍuden. Da die Reihenfolge der
Sprachabschnitte bei der Uebertragung nicht verändert wird, eignen sich als Digital-Speicher
besonders gut digitale Schieberegister.
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Wie schon ausgeführt wurde, können die- Sprachsignale im Sender 11,
im Uebertragungskanal 16 und im Empfänger 12 in analog kontinuierlicher, in analog
abgetasteter und in digitaler Form vorliegen. Zwischen Sender, Uebertragungskanal
und Empfänger sind alle Kombinationen zwischen weine Anordnung diesen drei Signalformen
möglich. Vorzugsweise mird ;jedoch gewählt, bei welcher, rdie Signale im Sender,
im Uebertragungskanal und irn Empfänger jeweils in der gleichen Form vorliegen,
also-entweder analog kontinuierlich oder analog abgetastet oder digital.
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Das beschriebene Verfahren zur Uebertragung von Sprachsignalen unter
Redundanzverminderung könnte infolge der dadurch erreichbaren Verminderung des Informationsflusses
auch dazu verwendet werden, mehrere, beispielsweise
zwei Gespräche
ineinander zu schachteln und gleichzeitig zu übertragen. In diesem Fall würden die
beiden Gesprache so unterteilt werden, dass die zu übertragenden Sprachabschnitte
des einen Gesprächs zeitlich mit den nicht zu übertragenden Sprachabschnittes des
anderen Gesprächs zusammenfallen und umgekehrt. Selbstverständlich brauchen bei
diesem Fall die zu übertragenden Sprachabschnitte im Sender nicht gestreckt zu werden.