DE2358113A1 - Digital arbeitender gruppenmodulator - Google Patents

Description

P 8395 _: .

21. κ-..· 1973

COMPAGNIE INDUSTRIE LIE DES TEIECOMMONICAOiIONS CIT-AI/CATEL 12 rue de la Baume, 75008 PARIS (Frankreich)

DIGITAL ARBEITENDER GRUPPENM0DÜLAT0R

Die Erfindung gehört in den Bereich der Modulatoren, die zur Bildung von Multiplex-Trägerfrequenz-Systemen ausgehend von Tonfrequenz-Kanälen durch Zusammenstellen der Kanäle in Gruppen von η Kanälen, beispielsweise einer Brimärgruppe von zwölf Kanälen, dienen. Sie be trifft einen solchen Modulator, der PGM-Impulse, die aus--periodisch den Tonfrequenzen entnommenen Pegeln durch Quantifizierung entstanden sind, digital verarbeitet.

In der deutschen Patentanmeldung P 23 33 870,7 ist eine Vorrichtung zur digitalen Verarbeitung zur Bildung einer Gruppe von Telefoniekanälen in einem Frequenz-Multiplexsystem, beispiels weise eine Primärbasisgruppe im Bereich zwischen 60 - 108 kHz,

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χ 235*113.

vorgeschlagen worden. Diese Vorrichtung nützt die durch die digitale Verarbeitung angebotenen Möglichkeiten und fuhrt in einer einzigen Schaltorgankette eine Vormodulation und darauf eine Modulation zu Gruppen von zwölf Tonfrequenzkanälen mit zwölf Trägerfrequenzen durch, wobei die Vormodulationsstufe und die Modulationsstufe jeweils auf sinusförmigen Trägerfrequenzen arbeitet.

Zur Vorrichtung gehört ein Addierer, der aus zwei Reihen von digitalen Werten die Summe bildet, sowie ein Analog-Digitalwandler und ein Analog-Bandpassfilter.

Vereinfachung und Einsparung an Bauelementen werden dadurch ermöglicht, dass eine relativ hohe Taktfrequenz, die für zwölf Kanäle 2688 kHz erreicht, gewählt wird. Diese Frequenz ist das Produkt einer Basis-Abtastfrequenz von 112 kHz multipliziert mit der Anzahl von Kanälen, beispielsweise 12, und für die doppelte Abtastung der Trägerfrequenzen in Sinus- bzw· Cosinusform mit dem Faktor 2 versehen.

Wählt man eine Modulationsvorrichtung mit digitaler Verarbeitung mit zwei Wegen, wobei die Modulation durch Sinus-Trägerfrequenz auf dem einen Weg und mit Cosinus-Trägerfrequenz auf dem anderen Weg sowie die Summierung der Modulationsprodukte am Ausgang erfolgt, so erhält man bei einer gegenüber dem vorhergehenden Fall höheren Anzahl von Bauelementen eine Taktfrequenz, die höchstens den halben Wert der dem Fall mit einem einzigen Weg entsprechenden Frequenz gemäss der oben genannten Patentanmeldung aufweist, d.h.. 1344 kHz.

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ORIGINAL INSPECTED

Mit der Erfindung soll ein Mittel bereitgestellt werden, mit dem die Abtastfrequenz (112 kHz im oben angeführten Fall) verringert werden kann, indem das durch die "betreffende Gruppe überstrichene Band» beispielsweise 60 - 108 kHz für den Fall einer Primärbasisgruppe der Bandbreite & F - 48 kHz, mit der oberen Grenze von F = 108 kHz in mehrere Untergruppen, beispielsweise zwei Untergruppen von 60 - 84 kHz und 84 - 108 kHz oder sogar vier Untergruppen von 60 - 72 kHz, 72 - 84 kHz, 84 - 96 kHz und 96 - 108 kHz, unterteilt wird. Die "Abtastfrequenz beträgt bei einer Unterteilung in zwei* Untergruppen 56 kHz Tand bei einer Unterteilung in vier Untergruppen 28 kHz, Der Vorteil der Verringerung der Abtast- und Arbeitsfrequenz ist deshalb vorteilhaft, weil die logischen Schaltkreise, die bei sehr hohen Geschwindigkeiten arbeiten, relativ teuer und weniger zuverlässig sind als langsamere Schaltelemente·

Am Ausgang der digitalen Verarbeitungsvorrichtung wird jede Gruppe in analoger Form durch ein Bandpassfilter der entsprechenden Bandbreite, d.h. zwei Bandpassfilter im ersten Fall bzw. vier Bandpassfilter im zweiten Fall, entnommen, wo die gewünschte PrimSrgruppe zurückgewonnen wird, indem die Ausgangsströme der zwei bzw. vier Filter der Untergruppen vereinigt werden. .

Die Erfindung wird im einzelnen an Hand eines Zweiwege-Modulators beschrieben, mit dem niedrigere Abtastfrequenzen möglich sind; jedoch gilt die Erfindung auch für einen Einweg-Modulator. Es wurde eine Unterteilung in zwei Untergruppen mit

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einer Abtastfrequenz von P = 56 kHz angenommen.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung für die Bildung einer Gruppe von η Kanälen mit Hilfe digitaler Verarbeitung mit Unterteilung in zwei Untergruppen von n/2 Kanälen dar, beispielsweise Primärbasisgruppe mit zwölf Kanälen unterteilt in zwei Untergruppen mit je sechs Kanälen.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit der Stellung und der Form der erhaltenen Spektren in verschiedenen Phasen des Arbeitsablaufes ·

Fig. 1 stellt den Fall der Bündelung von η = 12 Tonfrequenzkanälen von jeweils 4 kHz Bandbreite in einer Primär— basisgruppe von 60 - 108 kHz durch digitale Verarbeitung mit Unterteilung in zwei Untergruppen dar.

Die Verarbeitung mit Unterteilung in vier Untergruppen oder evtl. mehr als vier, ergibt sich analog.

Die Verarbeitung erfolgt an Hand von Amplitudenwerten, die jedem Kanal mit einer Abtastfrequenz von F = 56 kHz entnommen werden.

Zu einem Analog-Digitalwandler 1 nach dem Zeitmultiplexprinzip führen η Tonkanäle 1, 2 ... η (Signal x1) mit η' = 12 fur den vorliegenden Fall. Der Wandler 1 arbeitet mit einem Takt H = 12 χ 56 = 672 kHz.

Jeder Tonkanal bedeckt ein Niederfrequenzspektrum von 300 bis 3400 Hz mit der Bandbreite B = 3100 Hz. Die mittlere

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ORiGfMAL IN8PECTED

Frequenz PI = = 185O Hz ist die Trägerfrequenz der Vormodulation (siehe weiter unten).

Auf jedem" der η Ausgänge des Wandlers 1 wird jetLui abgetastete Pegel in Form von p.parallel übertragenen Bits (beispielsweise ρ =12) kodiert.

Ein mit derselben Taktgeschwindigkeit H = 672 kHz arbeitender Umschalter 2 "empfängt nacheinander die ρ parallel Übertragenen verschlüsselten Bits jedes der zw'dlf Kanäle während

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einer Basterperiode von -r^— = 17,8/us.

Der Sammelkontakt des Umschalters 2 beaufschlagt einen Eingang eines ersten Weges mit den Organen 3* 7, 9 mit einem Signal x2.

Ein erster Multiplizierer 3 empfängt auf einem Eingang das Signal x2 und auf einem anderen Eingang den gemeinsamen Eontakt eines Umschalters 5, der seinerseits eine bestimmte Anzahl von abgetasteten Werten cos il Λ mit -U .. =2 Ti~¥^ empfängt. Der Multiplizierer 3 arbeitet mit der gleichen Taktgeschwindigkeit wie der nicht dargestellte Taktgeber H, der Umschalter 5 mit der Taktgeschwindigkeit F = 56 kHz. ■

Die Anzahl der Proben cos ^₁* (Periode 1/F^ = 54Q/us) ist gleich der Anzahl der Baster (Einzeldauer 17,8/us) v;ährend dieser Periode, d.h. etwa 30 Werte.

Jeder dieser Werte wird während einer Basterperiode von 17,8/us auf der gleichen Höhe gehalten. Diese Werte v/erden

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beispielsweise in ρ Bits (ρ = 12) verschlüsselt. Der Multiplizierer 3» der seine Taktfrequenz von H erh'ält, liefert ·.:;---malerweise 2p Bits, von denen vorzugsweise nur dio ρ Bits hoher Wertigkeit beibehalten werden.

Die Ausgnngssignale x3 des Multiplizierers 3 werden zu einem an sich bekannten Digitalfilter 7 mit periodischem Verhalten geleitet, dessen Bandbreite B beträgt und dessen Band auf + η ΐ (η= O, 1, 2 ...) zentriert ist. Die gefilterten Signale x4 gelangen zu einem zweiten Multiplizierer 9, der von einen Umschalter 11 Ströme der Form cos ·-, t erhält, mit ''-J = 2 Ti f. , f, nimmt hier durch ringförmige Permutation n/2 Werte an, d.h. sechs um jeweils 4 kHz voneinander verschiedene Stufen zwischen 6 und 26 kHz.. Der Multiplizierer 9 arbeitet mit der Arbeitsgeschwindigkeit H, der Umschalter 11 mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von F = 6 χ 56 kHz,

Die Ausgangssignale des Multiplizierers 9 werden durch x5 bezeichnet.

Das Signal x2 wird gleichzeitig auf einen zweiten, genau wie der erste aufgebauten (Multiplizierer 4, Digitalfilter 8, Multiplizierer 10) und genauso arbeitenden zweiten Weg geleitet, jedoch empfängt hier der Umschalter 6 einen Strom der Form sin λΙ A und der Umschalter 12 Str'dme der Form sin :\-A, Die entsprechenden Signale werden durch x3, x4, x5 gekennzeichnet.

Ein Digital-Addierer 13 erhält einerseits die S'ignal-e-

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BAD ORIGINAL

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x5 aus dem Multiplizierer 9 und andererseits die Signale &5 in Quadratur aus dem Multiplizierer 10. :

Bekanntlich liefert bei einem Zweiwege-Modulator des hier gemäss Fig. 1 verwendeten Typs ein Organ, das die Ausgangssignale der beiden Wege vereinigt,, in direkter oder umgekehrter Modulation umgesetzte Kanäle, je nachdem, ob das zur Zusammenfassung verwendete Organ, als-Summierer von in Phase vorliegenden Signalen oder Subtrahierer von in Gegenphase vorliegenden Signalen arbeitet. Gleichzeitig werden die nicht erwünschten Signale gelöscht (entweder Summierung von in Gegenphase vorliegenden Signalen oder Subtrahierung von in Phase vorliegenden Signalen). . ..-

Dies trifft auf den Digital-Äddierer 13 zu, der unter, der Steuerung eines Umschalters 13a, der< mit'einer Takirgeschwindigkeit von F„ = 2 χ F_ arbeitet, unter Zuhilf enahme von bekannten einfachen Mitteln entweder als Summierer oder als Subtrahierer wirksam wird. ...-."

. - Am Ausgang des Digital-Addierers 13 werden die Signale x6 auf einen Digital-Analogwandler 14 gegeben, dessen Au'sgang durch einen mit dem! Umschalter 13a synchron laufenden Umschalter 14a entweder mit dem Eingang eines Bandpassfilters 15 mit dem ;Durchlassbereich von 60 -.84 kHz oder mit einem Bandpassfilter 16 mit dem Durchlassbereich von 84 - 108 kHz verbunden wird.

Die Ausgange dieser beiden Filter 15 und 16 besitzen eine gemeinsame Kontaktstelle 17, wo man eine Primärbasisgruppe

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INSPECTED

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von 12 Kanälen in dem Band zwischen 60 - 108 kHz erhält.

Die Fig. 2 zeigt symbolisch zwischen O und 2 F₃, d.h. zwischen O und 112 kHz die Spektrenverteiluäg der in den Signalen x4, $4» x5, &5 und x6 oder X4, X4, X5, X5 und X6a und X6b enthaltenen Kanäle.

Die bei einer Frequenz F abgetasteten Tonkanäle werden dann mit einer in der Mitte des Torfirequenzbandes gewählten Trägerfrequenz F₁ versehen, anschliessend durch die Filter 7 und 8.gefiltert; sie liefern zwölf um 0, F₀, 2F usw. liegende Spektren, d.h. zweimal sechs Spektren für die Kanäle 1 bis 6 und zweimal sechs Spektren für die Kanäle 7 bis 12 zwischen 0 und F₀ ( =56 kHz). Zwischen F₀ und 2F (=112 kHz)

S SS

finden sich ebenfalls eine erste Reihe von sechs Spektren der Kanäle 1 bis 6, die durch die Summierung von F_ + f, erzielt v/erden, und eine zweite Serie von sechs Spektren der Kanäle 1 bis 6, die durch, die Differenzbildung von 2F_ - f, erhalten v/erden.

Oft finden sich zwischen F und 2F eine erste Reihe

von sechs Spektren der Kanäle 7 bis 12, die durch die Summenbildung (F + f-,-) erhalten werden, und eine zweite Reihe von sechs Spektren der Kanäle 7 "bis 12, die durch Differenzenbildung (2F_ö - f, ) erhalten werden.

Aufgrund der doppelten Umschaltung 13a, 14a liegen während eines Halbrasters (Arbeitstakt F = 2F_e) die Kanäle X6a und-während des anderen Halbrasters die Kanäle X6b vor.

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OfHGINAL INSPECTED

2358 'Π 3

Im ersten Fall entnimmt das Filter 15 mit dem als (15) in der Fig. 2 gekennzeichneten Wertebereich die umgekehrt modulierten Kanäle 7 "bis 12;und im zweiten Fall entnimmt das Filter 16, dessen Wertebereich in der,Fig.. 2 mit (16) gekennzeichnet ist, die■umgekehrt modulierten KanäTe 1 bis 6, was auf der Klemme 17 (Fig. 1) die zwölf im Band 60 - 108 kHz umgekehrt modulierten Kanäle ergibt, wie es der internationalen Formierung entspricht. ■

Im Rahmen der Erfindung kb'nnte auch eine höhere unterteilung^des Frequenzbandes vorgenommen werden, beispielsweise eine vierfache« ■

Die Erfindung ist nicht auf eine Gruppe von zwölf Kanälen beschrankt, sie findet auf eine" beliebige Anzahl von Kanülen Anwendung, beispielsweise auf eine Sekundärgruppe.

Die Anwendung der Erfindung auf einen Einwegmodulator des in der oben erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Typs ist selbstverständlich auch möglich. In diesem Falle ergibt sich als Vorteil eine Einsparung von Bauteilen im Verhältnis zu einem Zweiwegemodulator, wobei jedoch gleichzeitig die Verarbeitungsgeschwindigkeit auf die Hälfte verringert wird.

-Pat ent ansp ruch-

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OFIlGlNAL INSPECTED

Claims (1)

1. 23FTM 13 Jo

   PATENTANSPRUCH

   Digital arbeitender Gruppenmodulator mit zwei Modulations stufen, bei dein n Tonkanälen mit einer Taktgeschwindig-

   keit P Proben entnommen und in logische 7erte umgewandelt s

   werden, mit einem digitalen Addierer, der zwei Reihen von digitalen Werten empfingt und an Ausgang Digital-Analogwandlermittel und Analogfilteraittel besitzt, um eine Multiplexgruppe von η Kanälen der Bandbreite ^P zu liefern, dadurch gekennze ichnet, dass die Anzahl der Trägerfrequenzen in der zweiten Modulationsstufe (9_f 10, 11, 12) gleich n/2 ist, dass der Modulator zwei Analogfilter (15, 16) enthält, von denen das erste die eine, das zweite die coidere Hälfte des Frequenzbandes A F überstreicht, sowie zwei untereinander verbundene Umschalter (I3a, 14a), die mit der Frequnez 2¥_ arbeiten und von denen der erste (13a) den Digital-Addierer (13) eis Summierer oder als Subtrahierer arbeiten iässt und der zweite (14a) den Ausgang.des Digital-Analogwandlers (14) abwechselnd mit dem einen und anderen der Analogfilter (15, 16) verbindet»

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   ORIGINAL INSPECTED

   Lee rse ι te