DE2439712A1

DE2439712A1 - Anordnung zur umwandlung von pulsdichtemodulation in pulscodemodulation

Info

Publication number: DE2439712A1
Application number: DE2439712A
Authority: DE
Inventors: Michael John Gingell
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: STC PLC
Priority date: 1973-08-23
Filing date: 1974-08-19
Publication date: 1975-03-06
Also published as: IT1017791B; JPS5598042U; ES429445A1; DE2439712C2; CH573684A5; US3928823A; FR2241926A1; NL7411188A; BE819109A; SE7410446L; FR2241926B1; GB1436878A; AR202942A1; JPS5076967A; CA1021061A; BR7406835D0

Description

P a ten tanv/alt
Dipl.-Phys. Lao Thul

Stuttgart

rl. J. Gingell - 11

J TE RiJATI OU AL STANDARD ELECTRIC CORORATION, IiEW YORK

Anordnung zur Umwandlung von Pulsdichtemodulation in Puls— codemodulation.

Bei einem Pulsdicntemodulationssystem wird die augenblickliche Amplitude eines analogen Eingangssignals durch das Verhältnis von Bits mit dem Wert 1 zu Bits mit dem Wert ΰ im einem binären Signal dargestellt. Während bei einem üblichen PCM-System die Ausgangsbitrate im wesentlichen das Produkt der Abtastrate und der Zahl der Bits je Wort ist, z.B. 64kHz für ein 3-Bit-Codewort mit einer Abtastrate von 8kHz für einen Sprachkanal von 0 bis 4kHz, muß in einem Pulsdichtemodulationssystem für den gleichen Kanal eine Bitrate von 814Hz vorgesehen werden. Es ist jedoch möglich, Signale mit dieser hohen Bitrate so zu verarbeiten, daß man ein pulscodiertes Ausgangssignal erhält, dessen Bitrate vergleichbar mit Typen der von üblichen PCM-Systemen ist.

Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Umwandlung von Pulsdichtemodulation in Pulscodemo-r

14.8.1974

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aulation zu schaffen, mit der diese Urawan-dlung mit einfachen iiitteln durchgeführt v/erden kann. Dies wird erfindungsgeinäß dadurch erreicht, daß ein digitales Filter vorgesehen ist, an das ein pulsdichtemoduliertes Signal angelegt wird und daß die Ausgangssignale des digitalen Filters an logische Schaltkreise angelegt werden, die jede m-te Gruppe von η Pulsen als pulscodemoduliertes Signal abgeben. Mit einer derartigen Anordnung kann ein pulsdichteinoduliertes Signal mit 8i4HZ so verarbeitet werden, daß man ein Ausgangssignal erhält, vd.ches aus jeder tausendsten 14-Bitgruppe von Pulsen besteht, d.h. einem Ausgangssignal, daß einem PCM-Signal von mit Worten mit 14 Bit bei 8kHz entspricht.

Die Erfindung wird nun annand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l ein Blockschaltbild einer Anordnung zur umwandlung von Pulsdichtemodulation in Pulscodemodulation,

Fig.2 eine Ausführungsmöglichkeit für ein digitales Filter für die Anordnung nach Fig.l,

Fig.3 eine andere Ausführung für ein digitales Filter für die Anordnung nach Fig.l,

Fig.4 ein logisches Schaltbild einer praktischen Ausführung des digitalen Filters nach Fig.3 und

Fig.5 ein Blockschaltbild einer Abwandlung der Anordnung nach Fig.l.

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Bei dar in Fig.1 dargestellten Anordnung wird ein pulsdichtemoduliertes Signal PD:i an ein digitales Filter 10 angelegt, das so ausgebildet ist, daß es so weit wie möglich Geräusche hoher Frequenzen unterdrückt; Das gefilterte Signal wird dann an einen Abtastkreis 11 angelegt, der jede m-te Gruppe von η Impulsen durchschaltet. Als Beispiel, soll ein System betrachtet werden, in dem die Rate der Pulsdichtemodulation 8,O64Mb/s beträgt. Das Ausgangssignal des Filters kann als ein willkürlicher Strom von Worten mit 14 Bit betrachtet werden, die eine Wortrate von 8,064 i-iillionen Worte pro Sekunde haben. Wenn jetzt jeaes 504. Wort mit 14 Bit durchgeschaltet wird,.erhält man am Ausgang ein PCi-i-Signal mit 16.000 Worten pro Sekunde. Mit diesen Zahlen hat man ein System, daß bei den augenblicklich entwickelten digitalen Freguenzmultiplextelefonsystemen einsetzbar ist.

In Fig.2 ist das digitale Filter als zweistufiges Filter dargestellt. Jede Stufe hat ein getrenntes nicht-rekursives Filter mit Anzapfungen mit dem Verstärkungsfaktor 1. Die erste Stufe 20, an die das pulsdichteraodulxerte Signal PDM angelegt wird, hat 32 Abschnitte. Die Ausgangssignale aller 32 Abschnitte werden an eine Summierungsschaltung 21 angelegt. Das Ausgangssignal der Torschaltung 21 ist ein Datenstrom mit der gleichen Wortrate wie beim pulsdauemodulierten Eingangssignal, jedoch jetzt in der Form von Worten von fünf Bit. Dieses Ausgangssignal mit fünf Bit wird dann an die zweite Stufe 22 angelegt, die ähnlich der ersten Stufe ist, jedoch mit 504 Abschnitten. Die Ausgangssignale aller Abschnitte der zweiten Stufe werden ebenfalls summiert und das Ausgangssignal der Summierungstorschal-

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tung 23 ist jetzt ein Datenstrom in Form von 14 Bitworten, die die gleiche Wortrate wie das pulsdichteinodulierte Hingangssignal haben. Dieses Ausgangssignal wird an den Abtastkreis 11 in Fig.l angelegt, der jedes 504. Wort mit 14 Bit als PCM-Ausgangssignal durchschaltet.

Ein anderer möglicher Aufbau des Filters ist in Fig.3 dargestellt. Während in Fig.2 die zwei Stufen hintereinander geschaltet waren, sind sie in Fig.3 parallelgeschaltet. Die erste Stufe 30 hat 31 Anzapfungen, von denen jede eine gewichtete Verstärkung hat, von der Verstärkung an der letzten Anzapfung bis zur Verstärkung x31 an der ersten Anzapfung. Die Ausgangssignafe der Anzapfungen werden in der Summierschaltung 32 aufsummiert und das summierte Ausgangssignal wird dann an eine Verzögerungseinrichtung 33 für 504 Worte angelegt. Das verzögerte Ausgangssignal wird dann in der Suinmierungsstufe 35 von dem unverzögerten Ausgangssignal abgezogen. An die zweite Stufe 36, die 504 Anzapfungen mit der Verstärkung 1 hat, wird das pulsdichternodulierte Signal PTM gleichfalls angelegt. Die Ausgangssignale der Anzapfungen werden in der Summierschaltung 37 aufsummiert. Die Ausgangssignale der Summierschaltungen 35 und 37 werden dann in der Summierschaltung 33 zusammenaddiert. Das Ausgangssignal dieser Schaltung 38 wird dann ebenfalls an den Abtastkreis 11 in Fig.l angelegt. Durch die Einfügung der Verzögerungseinrichtung 33 wird erreicht, daß ein wirksames Ausgangssignal von der ersten Stufe 30 nur einmal alle 504 Worte abgenommen wird. Die anderen 503 Berechnungen werden nicht benötigt, so daß in einem Vielfachsystem die erste Stufe

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im Zeitvielfach auch für andere Kanäle arbeiten kann.

Fig.4 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit für die zwei dtufen der Filter nach Fig.3 unter Verwendung von Zählern. Die zweite Stufe kann ein einfacher 9-Bit-Vorwärtszähler 41 sein, der mit jeder lökHz Periode gelöscht wird. Am Ende einer solchen Periode enthält der Zähler die Summer der letzten 504 Bit des pulsaichtemodulierten Signales und muß mit 32 multipliziert werden, um das richtige Resultat zu erhalten. Diese I/iultiplikation geschieht durch Verschiebung um fünf Bit bei der Übertragung in das Register 43. Die erste Stufe des Filters kann als ein fünf Bitvorwärtszähler 45 mit einem Addierer 46 und einem Akkumulator 42 realisiert v/erden, durcii die für eine Periode von 31 Bit der Inhalt des Zählers in ein Register 40 gezählt wird. Am Ende dieser Periode ist das erste Bit vom PmIsdichteiaodulator einmal gezählt worden, das zweite Bit zweimal, das dritte Bit dreimal, usv/. Im Addierer 47 wird das Ausgangssignal des Registers 43 zu. dem in der Verzögerungseinrichtung 44 um eine l6kHz Periode verzögerten Ausgangssignal des Registers 40 addiert und davon das unverzögerte Ausgangssignal des Registers 40 abgezogen. Am Ausgang der an die Addier^stufe angeschlossenen Serienparallelwandler 48 und 49 erhält man dann ein 14-Bit-PCM-Wort mit der 16kHz Rate.

In der Praxis kann angenommen werden, daß die guisdichtemodulierten Eingangsbits die Werte 0 oder +1 haben. Bei fehlendem Eingangssignal ist das pulsdichtemodulierte Ausgangssignal eine Folge 101010... und der Umwerter

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gibt dann eine feste Vorspannung ab, die 252x32 geringstwertige Bits entspricht, üia dieses zu verhindern, ist es vorteilhaft, den 9-Bitzähler 41 auf -252 einzustellen, anstelle ihn zu löschen. Der Zähler bleibt wie bisher mit der Ausnahme, daß dem höchstwertigsten Bit das Gewicht -255 zugeordnet wird. Das Übertragungsregister 43 muß so geändert werden, daß das Vorzeichenbit zu den Extrabits weitergeleitet wird, wenn die VJortlänge vergrößert wird, z.3. auf 18 Bit, um eine Kompabilität mit bestimmten Frequenzmultiplexsystemen zu ermöglichen.

Bei der in Fig.5 dargestellten Anordnung ist das digitale Filter in zwei Stufen aufgeteilt. Das pulsdichtemodulierte Eingangs signal wird zuerst in dera Filter 50 digital gefiltert und man erhält 14-Bitworte, die in dem Abtastkreis 51 mit 32kHz abgetastet werden. In einem zweiten Filter 52 findet dann wiederum eine digitale Filterung statt, deren Ausgangssignal in dem Abtastkreis 53 mit 16kHz abgetastet wird. Man kann dadurch auf ein teueres Tiefpaß LC Filter im Analogeingang verzichten, wenn das Eingangssignal Komponenten außerhalb der gewünschten Bandbreite enthält und dafür ein billigeres RC Filter einsetzen.

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Claims

rf.J.GingeJLl - 11 Patentansprüche

1. Anordnung zur Umwandlung von Pulsdichtemodulation in Puls~ codemodulation,dadurch gekennzeichnet, daß ein digitales Filter (10) vorgesehen ist/ an das ein pulsdichtemoduliertes Signal (PDM) angelegt wird und daß die Ausgangssignale dieses digitalen Filters an logische Schaltkreise (11) angelegt werden, die jede rn-^te Gruppe von η Pulsen als pulscodemoduliertes Signal (PCM) abgeben.

2. Anordnung nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet,- daß das digitale Filter zwei nicht rekursive MehrabSchnittsfilterstufen (2O₇ 22) mit Anzapfungen mit der Verstärkung 1 enthält, das die Ausgänge aller Abschnitte jeder Stufe an je eine stufenindividuelle Summierschaltung (21, 23) angelegt werden, daß das pulsdichtemodulierte Signal an den Eingang einer Stufe angelegt wird, die summierten Ausgangssignale dieser Stufe an den. Eingang der zweiten Stufe angelegt werden und die summierten Ausgangssignale der zweiten Stufe an die logischen Schaltkreise.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter eine erste MehrabschnittsEilterstufe (30) enthält, deren Anzapfungen ansteigend gewichtete Verstärkungen haben, wobei die Verstärkung an der ersten Anzapfung den Wert 1 hat, daß die Ausgangssignale aller dieser Abschnitte an eine erste Summierstufe (32) angelegt werden, daß die summierten Ausgangssignale an eine Ver-

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zögerungsanordnung (33) angelegt werden, daß ein Subtraktionskreis (35) vorgesehen ist, in dem das Eingangssignal für die Verzögerungsanordnung (33) von dem Ausgangssignal dieser Verzögerungseinrichtung abgezogen wird, daß das digitale Filter weiterhin eine zweite nicht rekursive Mehrabschnittsfilterstufe (36) mit Anzapfungen mit der Verstärkung 1 enthält, daß das pulsdichtemodulierte Signal (PDM) an den Eingang dieser zweiten Stufe angelegt wird, deren Ausgangssignale an eine zweite Summierstufe (37) angelegt werden und daß eine dritte Summierstufe (38) vorgesehen ist, in der die Ausgangssignale der zweiten Summierstufe (37) und der Subtrahierstufe (35) zusammengefaßt werden und das Eingangssignal für die logischen Schaltkreise bilden.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Filterstufe einen getakteten Digitalzähler (45) und einen Akkumulator (42) enthält mit denen der Inhalt des Zählers in ein Register (40) entsprechend dem Zustand des pulsdichtemodulierten Signales addiert wird.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Filterstufe anen Vorwärtszähler (41) enthält, der durch das pulsdichtemodulierte Signal weitergeschaltet wird, daß der Zähler periodisch zurückgestellt wird und daß der Inhalt des Zählers unmittelbar vor jeder Rückstellung multipliziert wird.

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