DE2262048A1

DE2262048A1 - Digitales daempfungsglied

Info

Publication number: DE2262048A1
Application number: DE19722262048
Authority: DE
Inventors: Marvin Robert Aaron; Hisashi Kaneko
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1973-07-05
Also published as: BE792988A; SE377395B; JPS4874162A; GB1410816A; NL7217206A; US3752970A; FR2164820B1; FR2164820A1; IT976146B; CA948716A

Description

Western Electric Company Incorporated Aaron,M.R.14-3

geändert gemäß Eingabe eingegangen am ä£jL..i

Digita 1 es· DampfungsgUecf

Die Erfindung betrifft eine digitale Einrichtung zur direkten Operation auf einen nichtlinear unterteilten Code,wobei der Code aus einer ersten Gruppe von πι charakteristischen,den Abschnitt L bestimmenden Ziffern und einer zweiten" Gruppe von ri, den Schritt U in dem Abschnitt bestimmenden Ziffern einer Mantisse und einem Eingangssignal L₁U₁ besteht,wcbei L₁ die Charakteristik und U₁ die Mantisse des Eingangssignals darstellt.

PCM-Signale bestehen im allgemeinen aus einer Folge von binär codierten Worten,wobei jedes Wort einen Momentanwert eines periodisch gemusterten und quantisierten analogen Signals darstellt.Normalerweise werden diese Codeworte in Form einer seriellen Bitfolge zu einer Empfangsstation übertragen und dort in eine rückgebildete Form des ursprünglichen analogen Signals decodiert.Uerschiedene Operationen und Umformungen des digitalen Signals werden bevorzugt an den PCM-Uorten oder Bitfolgen durchgeführt,um das analoge Signal rückzubilden und zu decodieren.

Eine häufig angewandte Operation bei einer digitalen Signalübertragung ist die Signaldämpfung.Die Dämpfung wird z.B. zur Echounterdrückung in Nachrichtenübertragungssystemen mit langen Übertragunijswegen benutzt. In solchen Zeitperioden, in

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denen die beiden Gesprächsteilnehmer über eine lange Distanz verbunden miteinander sprechen,werden an jadem EndB des Übertragungssystems Echounterdrücker verwendet,um den auf das entgegengesetzte Ende übertragenen Signalpegel zu reduzieren,wodurch der Ruf und das von den beiden Gesprächsteilnehmern gehörte Eche reduziert werden.Uenn eins derartige Dämpfung direkt an dem PCM-Signal durchgeführt werden kann, wird offentsichtiich eine größere Einfachheit und Flexibilität erzielt.

Der naheliegendste Weg zur Dämpfung einss Signals besteht darin,das analoge Signal aus dem PCPi-Signal zu reproduzieren,und dann in das PCM-Format rückzucodieren.Eine derartige Arbeitsweise ist jedoch unangemessen komplex und kostspielig und verbindet das Signalrauschen,das eine Begleiterscheinung der Quantisierung ist.

Für den Fall,das der PCN-Code linear ist,d.h.weder komprimiert noch expandiert ist,kann man zeigen_fdas eine einfache Verschiebung der Ziffern eine Leistungsdämpfung um den Faktor zuei erzeugen kann.Da es sich um ein binäres Codeformat handelt,bewirkt eine Verschiebung um einen Zeitschritt eine Multiplikation um den Faktor 1/2. Uenn andererseits ein nichtlinearer, z.B. ein komprimierter Code vorliegt,erzeugt eine einfache Verschiebung keine gleichmäßige Dämpfung. Ein Beispiel für einen derartigen nichtlineären Code ist in der auf die Anmelderin zurückgehenden US-Patentschrift 3 015 B15 beschrieben. Bei diesem Patent handelt es sich urn eine Einrichtung zur Erzeugung eines unterteilten Codes,

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der zur Bildung 'eines Uodeö mit einejr, 3og.mu-Gesetz geeignet ist.Die folgende Diskussion befaßt sich primär mit einem Code mit- mu-Gesetz für mus255, um das Prinzip der Erfindung

1
zu eräutern.Diese Prinzipien lassen sich jedoch auch auf zahlreiche andere komprimierte Code, uie· z.B. den Code mit sogenanntem A-Gesetz,anwenden.

Von besonderem Interesse "ist im Fernsprechwesen der durch die Form e , e,. e^e^e , e^ege., charakterisierte 8 Bit mu-Code, uobei e das Vorzeichenbit ist^.e^e,, den speziellen Abschnitt des Codes definieren und als charakteristische Bits bezeichnet werden, und e.Bre_fie₇ die Lage des Abschnitts bestimmen und als M_antisse-Bits -bezeichnet uerden. LJie aus den weiteren Ausführungen noch hervorgeht, kann ein derartiges Codeformat einen 14 Ziffern linea'r-Code einschließlich der Vorzeichenziffer bei einer minimalen Herabsetzung des Signals ersetzen.

Bei einem derartigen Code besteht eine Methode zur Erzielung einer Dämpfung oder Multiplikation darin,den komprimierten in einen linearen Code umzuwandeln,zu dämpfen und wieder in den komprimierten Code rückzubilden.Im Interesse der Effektivität und der Kosten wäre es offentsichtlich vorteilhaft,die Operation direkt an dem komprimierten Code durchzuführen.

Das vorstehende Problem wird gemäß der Erfindung ' gelöst durch eine digitale Einrichtung mit einer logischen Schaltung, die umfaßt einen auf charakteristische Ziffern

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ansprechenden binären Zähler, üie L₁ darstellen,und ein Verzögerungsnetzwerk zur Erzeugung eines Signals,das durch den Term z~ M +z'ⁿ⁺ 'j[z -A(z)J dargestellt uird, uobei ζ ein Operator ist,der eine multiplikation mit 2 und eine Zeitgeberintervallverzögerung darstellt und K die Anzahl der verzögerten Zeitgeberinterualle ist^ein auf V₁ darstellende Mantisse-Ziffern ansprechendes Schieberegister und einen Multiplizierer zur Erzeugung eines Signals,das durch den Term A(z)IzV«(z)^ⁿ⁺ ' +1/ dargestellt uird,uobei A(z) die Größe der Übertragungsfunktion ist,und einen Addierer zur Kombination der beiden erzeugten Signale_f um ein S(z) darstellendes Ausgangssignal zu erzeugen, uobei S(z) bestimmt ist durch

Uie vorher eruähnt,uird die Erfindung anhand eines θ Bit mu-Codes beschrieben,obwohl sie selbstverständlich nicht auf einen derartigen Code beschränkt ist.

Bei einBr der Erläuterung dienenden Ausführungsform der Erfindung uerden die drei charakteristischen Bits parallel einem binären Zähler mit drei Stellen und die Mantisse-Bits gleichzeitig parallel einem Schieberegister zugeführt. Dem Schieberegister uird auch eine Kennziffer zur Abschnittsabgrenzung zugeführt,uie weiter unten erklärt uird, und eine die Anzahl der quantisierenden Schritte in einem Abschnitt repräsentierende Ziffer.Das Schieberegister hat auch zusätzliche Stufen, deren Anzahl durch den Betrag der Dämpfung* bestimmt ist.Unter der Steuerung eines Zeitgebers ζ :nlt der Zähler acht Impulse ab und die Ausgangssignale jeder Zählersteile uerden auf ein UND-Gatter mitidvertieiendem Eingang

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gageben,Zu einer genauen,von der Abschnittsnummer des zugeführten Signals abhängigen Zeit, stehen alle drei Zählerstellen auf Null und zur gleichen Zeit erzeugt das UND-Ge-fe-ter mit dem invertierenden Eingang einen Ausgangsimpuls.Dieser Ausgangsimpuls uird auf einen Impulsgenerator gegeben,der_ eine von dem Dämpfungsfaktor,der Anzahl der Mantisse-Bits und einer später noch zu erläuternden Multiplizier-Verzöge·- rung bestimmte Impulsfolge erzeugt.Die Impulsfolge uird einer Addierschaltung zugeführt.

Beim neunten Impuls des Zeitgebers unterbricht der Zähler das Abzählen und das Schieberegister, setzt die Verschiebung fort, wobei die Zeitgeberimpulse einem zweiten UND-Gatter mit invertierendem Eingang zugeleitet werden.Der.Ausgang des Schieberegisters speist eine Multiplizierschaltung^ deren Ausgang mit einem Addierer verbunden ist.Der Ausgang des Addierers ist auf das Schieberegister rückgeführt,das so lange schiebt, bis drei aufeinanderfolgende Nullen an seinem Eingang und den beiden ersten Stufen auftreten, die mit einem UND-Gatter, mit invertierendem Eingang verbunden sind,das ebenfalls von dem Zeitgeber gesteuert uird. Wie nachstehend noch ersichtlich uird,müssen die drei aufeinanderfolgenden Nullen uährend eines genau festgelegten Zeitintervalls eintreffen,das von der maximalen Dämpfung und der Anzahl der Mantisse-Bits bestimmt uird. In diesem Fall entsteht ein Impuls am Ausgang des invertierten UND-Gatters,das mit dem invertierenden Eingang eines zueiten UND-Gatters, das Zeitgeberimpulse' auf das Schieberegister gibt,verbunden ist, wodurch die Registerschiebung angehalten uird,Der gleiche Impuls uird neben Zeitgebcrimpulsen

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auch noch auf ein anderes UND-Gatter gegeben,dessen Ausgang mit dem Zähler verbunden ist, um die erforderliche Anzahl von Stellen rückzuzählen. Nach Beendigung des Rückzählens hat der Zähler die charakteristischen Bits und das Schieberegister die Mantisse-Bits das gedämpften Signals gespeichert. Diese werden dann der gleichen Leitung entnommen,der das ungedämpfte Signal zugeführt uiurde.

Uie nachstehend noch ersichtlich uird,kann mit der beschriebenen Anordnung eine Dämpfung in einem weiten Bereich erzielt U8rden,der nicht auf einen einzigen Dämpfungsfaktor, uie z.B. 6 db , beschränkt ist,Zusätzlich lässt sich die Dämpfung ohne die Notwendigkeit einer Decodierung oder Expandierung des digitalen Signals durchführen.

Die verschiedenen Eigenschaften und Gesichtspunkte der Erfindung uerden leichter verständlich durch die folgenden,in Verbindung mit den Figuren gemachten ausführlichen Erläuterungen.

Earzeigen:

Fig.1 ein den Code mit rnu-Gestz erläuterndes Diagramm;

Fig.2 eine Tabelle,welche die analogen Ausgangspegel

eines nach dem mu-Gesetz komprimierten Codes darstellt;

Fig.3 eine logische Tabelle zur Erläuterung der Änderungen des Uertes eines Parameters des Dämpfungsalgorithmus gemäß der Änderungen anderer Parameter;

Fig.4 eine Tabelle zur Erläuterung bestimmter Parameter des Dämpfungsalqorithnius;

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Fig,5 ein BlocK-Diagramrn einer Dämpfunqsschaltung gemäß den Prinzipien der Erfindung;

Fig.6A ein Block-Diagramm einer 6 db-Dämpfungsschaltung gemäß den Prinzipien der Erfindung; Fig.6B eine Zeitkarte der Schaltung nach Fig.6A;und

Fig.7 eine Tabelle zur Erläuterung der Uerte bestimmter Parameter des Dämpfungsalgorithmus für die Schaltung nach Fig.6A·

Ein unterteilter komprimierter Code X ist zusammengesetzt aus m binären Ziffern,die als " charakteristische Bits " bezeichnet uerden und die Anzahl L der Abschnitte darstellen, und η binären Ziffern die, " Mantisse-Bits " genannt uerden und den einzelnen quantisierten Schritt V in dem Abschnitt darstellen. Die Gesamtanzahl Cl der Abschnitte in einer Polarität ist 2 und die Gesamtanzahl■N der quantisierten Schritte 2 · Das komprimierte digitale Signal ist dann gegeben durch

X(L,V)=V + NL . . ■ (1) und das expandierte oder linearisierte Signal durch

Y(L₁V) = L(V₊P) -Q , (2)

wobei für das mu-Gesetz L = 2

P = N + a (3).

Q = N + a - c

ist; a ist der Begrenzungsparameter des Abschnitts, d.h. er stellt die Trennung eines Abschnitts worn folgenden dar,hat einen typischen Uert von 0,5 , und c ist der Zentralparameter, der die Abweichung der Kurven uon ihrem Anfangsuert angibt. In Fig.1 ist ein Code mit rnu-Gestz für c = 0 dargestellt. In dem Aufsatz " A Unified formulation of Segment Companding Laus and Synthesis of Codes and Digital Compandors"by H Kaneko, Bell System Technical Journal, UoI.49, No.7,"

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(Sept.197o) pp.1 555-1C8U,sino diese Verhältnisse eingehend erörtert, wobei die vorliegende Fig.1 der Fig. 1 die;ses Aufsatzes entspricht.In dieser Arbeit uird auch gezeigt,daß der Abgleichfehler Null ist und der Algorithmus sich bsi. dem Uert a r: 0,5 vereinfacht. Es uird daher für die Fortführung dar Diskussion c = 0 und a = 0,5 gesetzt. Zur weiteren Vereinfachung uird N = 16 (n = 4) und Fl = 8( ms 3 ) angenommen. Der achte Bit des komprimierten Codes ist der Vorzeichenbit. Die Tabelle nach Fig.2 zeigt die analogen AjsgangspegGl der Gleichung (2). Aus der Tabelle ist ersichtlich,das ein 13 Bit linear-Code notwendig ist,um den die GröQe des Signals umfassenden V/ert-bereich darzustellen. Zur Erkennung des Signals ist ein zusätzliches Vorzeichenbit erforderlich.Allgemein enthält der kürzeste lineare binäre Code, der einen aus ( m +n ) Bits bestehenden komprimierten Code mit mu-Gssetz £ir

und C=O m

erfassen kann, (2 + η + 1 ) Bits, nicht einbegriffen das V orzeichenbit.

Da eine serielle Logik,bei dar das geringst signifikante Bit zuerst auftritt, für eine Multiplikation am

besten geeignet und ökonomisch ist, uird der Ausdruck ( 2 ) in die Form

Y(z) =z^L[v(z) + P(z)]- Q(z) ( 4 )

umgeschrieben, wobei der Operator z^ueine Multiplikation mit und gleichzeitig eine Verzögerung na ein in die logische Abfolge einbezogenes Zeitgeberinteruall steht.Uenn L die charakteristischen Bits e.e_oe„ und V die Mantisse-Bits e,E,E_re_n

1^3 4 D 6

darstellt_tist ^ -i_

L = έ «V (5)

r=1

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Durch Kombination der Ausdrücke (4),(5) und (6) erhält man Y(z) = z^L(e_{7 + e(;}z₊e,z² ₊^z³ ₊z⁴ ₊z"¹). -_?-^Ί-ζ ⁴ (7)

uobei der ζ -Term = a und der ζ -Term = N ist.

Urn das Dämpfungsproblem anzugehen, wird am besten zunächst die verkoppelte Anordnung des digitalen Expanders, Fluitiplizierera und Kompressors betrachtet.Die Multiplikation kann durch

Y₂ = AY₁ = A [2 V₁ + P₁) - Qj

(8)

ausgedrückt uerden,uobei Y₁ das Eingangs-und Y₂ das Ausgangssignal des Multiplizierers sind, und A der Plultiplikationsfaktor,der im Falle einer Dämpfung kleiner ist als 1.

Per definition ist

L.
Y₂ = 2 ²(U₂ +. P₂) - Q₂ (9)

und im vorliegenden Beispiel Q₁ = Q„=Q= N + a=P,. =P<->=P. Aufgelöst nach (\Z~+P) aus Gleichungen (ß) und (9) ergibt

U₂(L₂ Y₂) =2 ² Ja [2 ¹Cu₁ + p) - q] ₊ Q"I _; (10)

uobei U₇(L₇,Y„) = (U₉+P) ist.Da, uie bereits her\/orgehoben, die Operation in aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt uerden soll, uird die Übertragungsfunktion won A charakterisiert durch die Beziehung

J K-k

A(z) =Σ ^ , _χ

k=D ^k . (11)

die der Verzögerung um K Zeitgeberintervalle

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- 10. -

in dem Multiplizierer Rechnung trägt,uobeiot, = 0»1 oder -1 jede sukzessive Verzögerung bei dem Multiplikationsprozess darstellt.Beispielsweise sind bei einem Multiplikationsfaktor von 1/2, dem eine Dämpfung von 6 db entspricht,alle (L - 0, ausgenommen'k=1, da es nur einen Rultiplikationsschritt gibt.Andererseits uerden für eine Multiplikation mit 1/8 die Uerte k=3 und Ol₁ = 0,Ci₂ = 0,Cd₃ = 1 erhalten. Durch Korabinatiun der Gleichungen (1O) und (11 ) ergibt sich U(z) = Z^²FMfI £^L1 (U₁(Z) -P(z))- Q(z)J. ₊ Q(z)] (1?) Eine Modifizierung führt zu

'u(z) = z*[a(z) (ZU₁

ader

'u(z) = ζ* S(z) (14)

Der Kompressions-algorithmus kann ausgedrückt uerden als

z^K+1U(z) = z*[a(z) (ZU₁(Z)₊Z^{0 + 1}+^ ₊z"^L1

^K+1U(z) z*

U(z)|_t>n = 0 (15)

Was sich aus dem Umstand ergibt, daß V/(z) eine Folge ist, in der die geringste signifikante Ziffer zuerst und zum Zeitpunkt t_Q auftritt und die am meisten signifikante Ziffer 2ⁿ=N bei t auftritt. Es gilt auch, wenn der korrekte V/ert des Abschnitts erreicht ist, N ^ V/ s£ 2I*i· Aus den Gleichungen (13), (14) und (15) kann der Kompressionsalgorithmus definiert werden zu

^s(z)lt=K_+n+i-r¹

^S(z)|t>K+n+1-S^e0 <¹⁶>

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In Fig. 3 ist in einer logischen x'abelle S₁. -S(z)| t. für den Bereich von^£,(0,1 ... *"j,j_ax) aufgeführt. Man kann aus der Tabelle ersehen, daß wenn die Folge S(z) angelegt wird an eine 3„ -Bit - Verzögerungsleitung mit Anzapfungen, wird der Ausgang von Wf,i_ax+O Anzapfungen gleich 1 wird gefolgt von (J ^₀₇. --1) Nullen zur Zeit t = K+n+1+ 4μ_&χ~5· Daraus

läßt sich I und somit auch Lp ableiten« Der Wert von 3 ist

—1
O oder 1 für ζ =? A<1 und im allgemeinen nimmt Werte

zwischen 0 und 5„_av für 2~ ^Max =T A<1 an.

wax

Für ein besseres Verständnis der vorstehenden Ausführungen uird z.B. eine Multiplikation der Zahl 53,5 mit dsm ,Faktor 1/4 betrachtet. Der Fig.2 entnimmt man_ydas die Zahl 53,5 durch L=2 und V=I (binär 0001) dargestellt uird.Eine Division von 53,5 durch 4 ergibt 13,375 oder abgerundet 13, uas durch L₂ =0 und V₂'=13 (binär 1101) gegeben ist.Für A = 1/4, K = 2, A(z) = 1 und j = f = 2«Dazu V. (z) = z°und η = 4. Die Größe S(z) aus Gleichung (13) uird auf diese Weise

S(z) = (2 + z⁵ + 1) + ζ"²" (1 + z⁵) (z² -1) (17) Insofern als der Term (ζ -i)eine Serie von zuei Impulsen darstellt,kann er als (1+z) geschrieben werden,, unr alle Koeffizienten von Potenzen von ζ positiv zu machen. Der Ausdruck (17) bekommt dann die Form

S(z) =z-² ♦ ζ"¹ ₊.1 .♦ ζ ♦ z³ ₊ z⁴ ₊ z⁵ . <¹⁸> Da dies eine Darstellung mit kleinst signifikanter Ziffer an erster Stelle ist, stehen die Potenzen von ζ in eins-zueins .Zuordnung zu den Zeitpunkten des Zeitgebers und ihre Koeffizienten entsprechen-den Werten von S(z) zu diesen Zeitpunktenc Dieser Zusammenhang ist aus der

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— I

Tabelle gemäß Fig. 4 ersichtlich.

Dadurch, daß aus der Beziehung (16) Κ + η + 1-j= 5, Sj- = 1 folgt, ergibt sich die (ξ*. +1) Bitfolge,die zur Bestimmung von f ,nämlich S₅,S₆,S_7tbenötigt wird,zu 100, wie nach der Diskussion der Fig.3 erwartet wird. Mit f =2 und L₁ =2 ist L^r-rO. Aus der Gleichung (I4)folgt

U(_Z)=ll S(z) = L_ S(z) = ζ"¹ S(z) . (19) Κ + Ί _Z3

Kombiniert man die Gleichungen (I8)und(i9) und subtrahiert N = z , so kann man aus Fig.4 ersehen,das die Mantisse des gedämpften Signals X₂ sich zu 1101 ergibt, das der Zahl 13 entspricht . Somit uird das vollständige Signal X« uie eruartet 0001101

Es sollte festgehalten werden,daß die vorstehende Rechnung mit einem Fehler von 0,375 behaftet ist,der von einer Abrundung des gedämpften Signals herrührt.Diese V/ergröborung ist für eine nach einem komprimierten Code arbeitende Dämpfungseinrichtung bezeichnend und hält sich im allgemeinen innerhalb akzeptabler Grenzen.

In Fig.5 ist das Block-Diagramm einer Dämpfungseinrichtung 11 dargestellt,die gemäß den durch die Beziehungen (13),(14) und (15) dargestellten Algorithmen arbeitet.Der Abschwächer 11 ist für ein Code mit mu-Gesetz mit m=3, n=4, a=0,5 und c=0 ausgelegt.

Die L. darstellenden charakteristischen Bits e, B₂ Q-, werden einem dreistelligen Zähler 12 über die Leitungen 13,14 und 16 zugeführt.Gleichzeitig werden die Mantisse-Bits in ein Schieberegister 17 mit (ⁿ+5|V|_ax+¹) Stufen eingegeben,wobei zur Erläuterung für j„ der liiert 3 angenommen wird und das Schieberegister somit acht Stufen aufweist.Die Bits e. e _R -,

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dem Schieberegister 17 über die Lu-ltungen 18,1 L¹,21 und 22 zugeführt.Die Funktion des Schiübaregioters 17.besteht darin, die innerhalb der rechteckigen Klammer stehenden eingeklammerten Glieder des Ausdruckst3)zu speichern und nacheinander auszugeben,Aus diesem Grund uird der Term ζ ^r über die Leitung 23 der Registerstufe zugeführt,die unmittelbar der Stufe für

4·

das am meisten signifikante Bit e vorausgeht. Ebenso uird die Ziffer 1 über die Leitung 24 der Registerstufe zugeführt, die unmittelbar der Stufe für das geringssignifikante Bit folgt.

Nachdem die Bits des Signals X- in der beschriebenen Ueise gespeichert sind,beginnt ein Zeitimpulsgeber den Zähler 12 mit Impulsen zu -beaufschlagen und setzt den Stufenzähler in Gang.Ein zur Auslösung des Zählers geeigneter Impulszeitpunkt ist mit t_„ bezeichnet und die Zählung uird bis zum Zeitpunkt t fortgeführt.Wenn L₁ im Zähler gespeichert ist,ueist dieser zum Zeitpunkt t . an jedem seiner drei Ausganosleitungen

•1

27,28,29 den Uert Q auf.Die Leitungen 27,28,29. sind mit dem invertierenden Eingang eines UND-Gatters 31 verbunden;das zum

-L₁ ,
Zeitpunkt t . einen durch ζ dargestellten Impuls liefert.

Dieser Impuls ui-txi^aT?^±i-e-:lr»einer ersten Uerzögerungsschaltung 32 zugeführt,die einen UerzöglertfiTgsi^Fers ErI -vsrr ^JK inter wall en, einen Uerzögerungskreis 52 von K+n+1 Intervallen und ein ODEJir^fi^ririfeiri das mit den Ausgängen 51,52 verbunden is.t und um

K+n+1 Zeitgeberinterualle verzögert ist,aufueist, und parallel einer zweiten VerzDgerungsschaltung 33 zugeführt,die eine Uerzögerungsschaltung 54 von n+1 Interuallen und ein ODER-Gatter 56 aufweist,das die Impulse durchläßt und sie um n+1 Intervalle verzögert. Somit treten an jedem der Ausgänge der

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- 14 -

beiden Schaltungen 32 und 33 y.vsi Impulse auf,näinlich in jedcjm Falle die um zuoi verschiedene lnterualle verzögerte

-^L1

Größe ζ . Der Ausgang der Schaltung 33 führt zu einem Multiplizierer 34,der eine Multiplikation mit dem Faktor A(z) durchführt.Die Ausgänge des Multiplizierers 34 und der Uerzögerungsschaltung 32 sind mit einer Voll-Subtrahierschaltung verbunden,deren Ausgangssignal eine Impulskette ist,die das zueite Glied ζ (i+zⁿ⁺ ) (z -A(z)) in der rechteckigen Klammer der Gleichung (13) darstellt.

Zur Zeit t. beginnt der Zeitgeber 26 Impulse auf das UND-Gatter 37 zu geben,dessen anderer Eingang ein invertierender Eingang ist.Uird für einem Moment angenommen,das kein Eingangssignal an dem invertierenden Eingang liegt,dann gibt das Gatter 37 zur Zeit t,. einen Impuls auf das Schieberegister 17, woraufhin die gespeicherten Daten um einen Platz nach rechts verschoben uerden.Oedar folgende Zeitgeberimpuls beuirkt eino Verschiebung in dem Schieberegister,dessen Ausgang mit der Multiplizierschaltung 38 verbunden ist,uel-

t
ehe die nachfolgende erste geringsjfeignif ikante Ziffer am Ausgang mit dem Faktor A(z) multipliziert. Der Ausgang des Multiplizieren 38 ist mit dem einen Eingang und der Ausgang der Subtrahierschaltung 36 und dem anderen Eingang des VoIl-Addierers 39 verbunden.Das Ausgangssignal der Addierschaltung 39 ergibt da,nn die durch die Gleichungen (I3)und (14) gegebene Größe S(z).

Der Ausgang des Addierers 39 ist auf den ersten Eingabeeingang des Schieberegisters 17 rückgeführt und auf einen invertierenden Eingang das UND-Gatters 41 geschaltet.Da das Schieberegister 17 unter Steuerung der von dem Gatter 37

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ausgehenden Impulse mit der Verschiebung fortfährt,uir'd die Information in der ersten stufe zS(z) und in der zweiten Stufe ζ S(z). Wie bei der Diskussion der Fig,3 ausgeführt wurde,uird,uenn t ~ t., . £ das Ausgangssignal von

jjyj -1 /inzapOjqgai gleich 1 mit nachfolgenden j™ ~1 Nullen« Uni dies zu erreichen,erzeugt/der Impulsgenerator 42 unter Steuerung des Zeitgebers 26 einen einzelnen langen Impuls_/ beginnend bei' t., _Λ und anhaltend bis t„ _Λ ς '

K₊n ₊ 1 ^K+n+1+i|viax.

Während der Dauer dieses Impulses gibt das Gatter 41 einen * Impuls abjUenn S(z), ζ S(z), und ζ S(z) alle Null sind. Dieser j-Intervalle-lange—Impuls sperrt das Gatter 37,uio— durch das Schieberegister 17 stillgesetzt uird,und aktiviert ein UND-Gatter 43^ das den Zähler 12 zum ßbuärtszähleß-veranlaßt* Da: zur Zeit t _;uenn der Zähler 12 aufzuzählen beginnt, L₁ von diesem gespeichert uar,bewirken die Gatter 41 und eine Zurückstellung (count doun)des Zählers um XStellen, wodurch L₂ erzeugt uird.

Zur Zeit t„ . t hat das Schieberegister 17 U₀ und der ^K+n+1+%lax ■ ²

Zähler 12 L₂ gespeichert.Die charakteristische Größe L₂ kann dann an den Leitungen 13,14,16 und die Mantisse U₂ an den Leitungen 18,19,21 und 22 ausgelesen uerden. Das Vorzeichenbit kann gesondert behandelt uerden.Es uird sowohl für X. als auch für X-, das gleiche sein.

Alle Komponenten der Schaltung nach Fig.«5 sind bekannte Schaltungstypen und dem Fachmann geläufig.Die Erfindung ^besteht in der Zusammensetzung von Schaltungskomponenten ge näß der in den Gleichungen (13),(14) und (15) vorhandenen

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Algorithmen,um eine Dämpfunoseinrichtung /υ schaffen,die direkt auf ein komprimiertes Signal arbeit, t«

Die Dämpfungsschaltung nach Fig.5 ist eine veralgemeinerte Schaltung für einen weiten Dämpfungsboreich.Eine sehr gebräuchliche Dämpf Hilfseinrichtung ist der sog. 6 db-Abschwächer zur direkten Operation auf einen nichtlinearen Code.Einn Ausführung einer derartigen Dämpfungseinrichtung ist in der US-Patentanmeldung Serial No. 38 93o von UL. Ptpnt-gomery gezeigt und beschrieben,die am 20,Nai 197Ü eingereicht wurde und auf don gleichen Anmelder zurückgeht. Die in dieser Anmeldung offenbarte Dämpfungseinrichtung ist ausgelegt^ um mit einem nach dem mu~Gesetz unterteilten Code zu arbeiten.

In Fig.6A ist eine Dämpfungsschaltung dargestellt,die für eine 6 db-Dämpfung gemäß den vorstehend dargelegten Prinzipien der Erfindung ausgelegt ist.In der Dämpfungsschaltung nach Fig.6A ist A = 1/2, K= 1 , ^_x =1, A(z) = 1 und z^ -A(z) = 1. Nach der Gleichung 16 wird für die £-Bemessungs· kriterien erhalten

r° ^(2D)

uie dies in der Tabelle nach Fig.7 erläutert ist.

In der Schaltung nach Fig.6A sind solche Elemente/die auch in der Schaltung nach Fig.5 enthalten sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Da die Arbeitsweise der Schaltung 61 nach Fig.6A im wesentlichen die gleiche uie bei der Schaltung nach Fig.5 ist,wird nur auf die Unterschiede ein-

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gegangen In der 6 db-Dämpf ungsschaltur.g 61 gemäö Fig.6A wird das von der Aufzählung des Zählers 12 resultierende Signal einem ersten UND-Gatter 62 zugeführt,das nur zur Zeit t

geöffnet und danach gesperrt ist. Uenn L₁=O ist geht ein _i

1
Impuls ζ durch das Gatter 62. Für alle anderen Uerte won.

L₁ ist das Gatter 62 gesperrt. Das letzte Glied innerhalb der rechteckigen Klammer des Ausdrucks (13) ist ζ '(i+zⁿ⁺ ).

-L.+n+T
Uerin das Glied ζ - _t in der digitalen Form 101^ während des Aufzählens am Ausgang des Zählers 12 auftritt,läßt das UND-Gatter 63 einen Impuls durch.Die Ausgänge der Gatter und 63 sind mit dem ODER-Gatter 64 verbunden,dessen Ausgangssignal den benötigten Term ζ (1+Z )darstellt, der dem Addierer 39 zugeführt uird.

Uie im Falle der Fig.5 ist der Ausgang dss Schieberegisters mit dem Addierer 39 \/erbunden(A(z} sai i)und das Ausgangssignal des Addierers 39 S(z) ist auf den Eingang des Schieberegisters 17 rückgeführt.Aus der Gleichung 20 und Fig.7 ist ersichtlich,das S^ den Uert c bestimmt.So ist das Gatter 41 zur Zeit t_fi geöffnet; uenn S,- gleich eins ist,findet eine weitere Verschiebung statt,das Gatter 43 ist gesperrt und der Zähler 12 stoppt.

Die Zeitkarte nach Fig.öB erläutert die Ausgangsuerte des ODER-Gatters 64 zu verschiedenen Zeitpunkten für verschiedene Uerte von L₁ » Das Ausgangssignal S_fi des Gatters 41 ist gleich dam Komplement von fund einer von den acht Zeitgeberimpulison zum Zähler uird unterdrückt.Dies resultiert in L₉= L₁- \ .Die Ausganqssiqnale L₂und M^ werden zur Zeit tg an den Leitungen 13,14,15 und 18,19,21,22 erhalten.

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BAD ORIGINAL

Die vorstehenden Ausführungen eilUutjrh dit; Prinzipien der vorliegenden Erfindung, d^; ■■ ?uf cinr;n durch -die Gleichungen (13), (14) und (15) gegebenen Därnpfungsalgurithmus basieren.Die verschiedenen Elemente der offenbarten Schaltungen, uie Zähler,Schieberegister,Verzögerungsschaltungen, Multiplizierer,Addierer,Subtrahierer,Gatter und Impulsgeneratoren können untor Anuendung bekannter Techniken entsprechend den gegebßnßn und im vorstehenden niedergelegten Operationsparanietern ausgelegt uerden. Verschiedene Anwendungen dieser Prinzipien können vom Durchschnittsfachinann gefunden werden,ohne vom Uesen dsr Erfindung abzuweichen.

BAO ORJGiNAL

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Claims

Patentansprüche

1. Digitale Einrichtung zur direkten Operation auf einen nichtlinear unterteilten Code,wobei der Code aus einer ersten,den Abschnitt L definierenden Gruppe von jn charakteristischen Ziffern e^,e_o.—e und einer zueiten. den Schritt V in dem Abschnitt definierenden Gruppe von ni Mantisse Ziffern e_(m+1 j ,_{β|η (2)},-- e_(m+n)besteht und L₁-V₁. ein Eingangssignal ist,wobei L* die Charakteristik und U₁ die Mantisse des Eingangssignals ist, gekennzeichnet durch eine logische Schaltung mit einem auf charakteristische, L₁ darstellende Ziffern ε,-,ε^,—e ansprechenden binären Zähler (12), einem Verzögerungsnetzwerk (32),(33),(36) zur Erzeugung eines Signals,das durch den Term ζ"" 1 j 1+z ⁺ 'J

Γ K / *1· ^ist

ζ ~A(z) representiert,wobei ζ ein eine Multiplikation mit 2 und eine Zeitgeberintervallverzögerung representie-* render Operator und K die Anzahl der Zeitgeberintervallverzögerungen ist,ein auf die V^ darstellenden Mantisse-Ziffern e/ .\,e / _o\,—B/ \ ansprechendes Schiebere- tm+1;' (m+2;^T (,m+n;

gister (17),einen Multipl'izierer (38) zur Erzeugung eines Signals, das durch den Term A(z) LzV-i (^z) ^{+ z} (u+1 )+1J representiert uird, wobei A(z) die GröSe der Übertragungsfunktion ist, und ein Addierer (39) zur Kombination der beiden erzeugten Signale, um ein S(z) representieren.des Ausgangssignal zu erzeugen, wobei S(z) dargestellt ist

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durch A (Z)[Zu₁ (z)₊z⁽ⁿ⁺ⁱ⁾+i] ₊;:'^L1 [i *> ^{+ 1} *] [V'-A(z)] .

2. Digitale Einrichtung nach Anspruch 1,gekennzeichnet durch eine Schaltung (41),(37),(43) zur Überwachung des Signals S(z) in dem Schieberegister (17), eine auf das Signal S(z) ansprechende Schaltung (41),(37), uobei ein Zeitgeberimpuls ein Signal ζ erzeugt,um das Schieberegister (17) zu stoppen, uenn in ihm die V₀ representierenden Ziffern gespeichert sind,uobei V/~ die Mantisse des erzeugten Signals ist, eins Schaltung (41),(43),die ansprechend auf das Signal S(z) ein Signal erzeugt,um den binären Zähler (12) zu stoppen, uenn die L₂ repräsentierenden Ziffern in diesem gespeichert sind,ucbei L~ die Charakteristik des erzeugten Signals ist, und Ausgangsschaltungen (13),(14),(16),(18),(19),(21),(22), um das Ausgangssignal LoVo aus dem Zähler und dem Schieberegister zu extrahieren.

3. Digitale Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung arbeitet^um das Eingangssignal mit dem Algorithmus z* S(z).

4. Digitale Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (41),(37),(43) gemäß des Algorithmus z*S(z) arbeitet, um das Eingangssignal zu dämpfen.

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L e e r s e i t e