DE2712831C3 - - Google Patents
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- DE2712831C3 DE2712831C3 DE2712831A DE2712831A DE2712831C3 DE 2712831 C3 DE2712831 C3 DE 2712831C3 DE 2712831 A DE2712831 A DE 2712831A DE 2712831 A DE2712831 A DE 2712831A DE 2712831 C3 DE2712831 C3 DE 2712831C3
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q1/00—Details of selecting apparatus or arrangements
- H04Q1/18—Electrical details
- H04Q1/30—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents
- H04Q1/44—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current
- H04Q1/444—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies
- H04Q1/45—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling
- H04Q1/457—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using alternate current with voice-band signalling frequencies using multi-frequency signalling with conversion of multifrequency signals into digital signals
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen sprachgeschützttn
frequenzselektiven Zeichenempfänger für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, bei dem die zu
empfangenden Zeichen aus mehreren gleichzeitig auftretenden Einzelfrequenzen bestehen und das aus
den Einzelfrequenzen zusammengesetzte analoge Summensignal
in ein aus positiven und negativen Impulsen gleicher Amplitude bestehendes digitales Signal umgewandelt
wird, wobei die Dauer der einzelnen Impulse gleich dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Nulldurchgängen des analogen Summensignals ist.
Für Wähl- und Signalisierungsaufgaben der Fernsprechtechnik werden Mehrfrequenz-Codesignale verwendet,
wobei jedes Zeichen aus einer Kombination von zwei Frequenzen besteht. Entsprechend dem
verwendeten Code arbeiten die meisten bekannten Empfänger mit analogen Filteranordnungen zur Trennung
der beiden Frequenzkomponenten, die anschlie-Send einzeln weiterverarbeitet werden. Aufgrund der
hohen Auforderungen an die gegenseitige Spcrrdämp-Tüng
z. B. wegen erförderlicher Sprächschützmäßnälv
men, benötigt man dabei Filter relativ großer Steilheit, die in der Herstellung sehr teuer sind, einen erheblichen
Platzbedarf beanspruchen und sich nicht integrieren lassen.
Es sind auch bereits Zeichenempfänger der eingangs
genannten Art bekannt, die zur Trennung der beiden Frequenzkomponenten digitale Filteranordnungen verwenden.
Aber auch diese digitalen Filteranordnungen erfordern wegen der hohen Anforderungen, die an die
Filter gestellt werden, einen erheblichen Aufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen sprachgeschützten frequenzselektiven Zeichenempfänger
zu schaffen, der keine Filteranordnungen benötigt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß Mr einen Zeichenempfänger der oben genannten Art dadurch gelöst, daß das digitale Signal mit für die einzelnen Nutzzeichen normierten Impulsmustern verglichen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß Mr einen Zeichenempfänger der oben genannten Art dadurch gelöst, daß das digitale Signal mit für die einzelnen Nutzzeichen normierten Impulsmustern verglichen wird.
Ein Mehrfrequenz-Codesignal besteht aus einer
'.5 linearen Addition zweier oder mehrer Sinusschwingungen
verschiedener Frequenz in Form einer Schwebung. Rechnergestützte Untersuchungen haben ergeben, daß
jede Schwebung eigene Charakteristik·! aufweist, die
hauptsächlich durch ihre Einzelschwingungen bestimmt sind. Die Startphasenlage verursacht lediglich eine
zeitliche Verschiebung des Schwebungsbildes. Bei Ampiitudenunterschieden der Einzelschwingungen bis
etwa 6 dB ändert sich zwar das Schwebungsbild, die Periode der Schwebung ändert sich dagegen nur
geringfügig. Demzufolge ist die Periodendauer ein Charakteristikum für eine aus bestimmten Einzelschwingungen
zusammengesetzte Schwebung und kann zur Auswertung der Frequenzen der darin enthaltenen
Einzelschwingungen benutzt werden. Weiterhin ist der zeitliche Abstand zwischen zwei Nulldurchgängen des
digitalen Signals der in diesem Zeitabschnitt auftretenden Amplitude des analogen Signals proportional. Der
maximale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen ist ein weiteres Charakteristikum
einer gegebenen Schwebung. Die zeitliche Folge der Nulldurchgänge beschreibt also den wesentlichen
zeitlichen Verlauf einer Schwebung.
Das Lösungsprinzip beruht auf dem Vergleich des aufbereiteten digitalen Signals mit fest vorgegebenen
Impulsmustern. Für jede der ,, auszuwertenden Frequenzkombinationen wird jeweils über eine Schwebungsperiode
ein Norm-Impulsmuster als Vergleichsnormal vorgegeben. Zur Ermittlung der anstehenden
Frequenzkombination benötigt der Zeichenempfänger gemäß der Erfindung daher keine Filteranordnungen.
Auf diese Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Zeichenempfänger eine komplizierte Baugruppe eingespart,
so daß der Zeichenempfänger ganz mit herkömmlichen auf dem Markt befindlichen integrierten
Baugruppen bestückt werden kann.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zeichenempfängers ist dadurch gekennzeichnet, daß für den
Vergleich des digitalen Signals mit dem normierten Impulsmuster nur diejenigen Impulse verwendet werden.
deren Länge eine vorgegebene Mindestdauer im überschreitet.
Die Längen dieser Impulse sind in bestimmten Bereichen annähernd gleich und wiederholen sich in
Abständen von einer halben Periodendauer. Es werden daher nur diese Bereiche zur Auswertung herangezogen,
die dazwischenliegenden Bereiche werden als nicht signifikant bei der Auswertung weggelassen. Dadurch
verringert sich der nötwendige Schältüngsaufwand,
Eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Zeichenempfängers ist dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal während einer vorgegebenen Zeitdauer in einen Speicher eingelesen wird, wobei gleich große Zeitintervalle gebildet Werden, und jedem
Eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Zeichenempfängers ist dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal während einer vorgegebenen Zeitdauer in einen Speicher eingelesen wird, wobei gleich große Zeitintervalle gebildet Werden, und jedem
Zeitintervall ein bestimmter Speicherplatz zugeordnet
wird, daß dar Wert der einzelnen Speicherplätze mit den Werten der Speicherplätze eines weiteren Speichers,
in dem das normierte Impulsmuster abgespeichert ist, in der Weise verglichen wird, daß die maximale
Anzahl von Koinzidenzen zwischen den Werten entsprechender Speicherplätze festgestellt wird, wobei
nach jedem Vergleichsvorgang eine Adressenverschiebung im ersten Speicher um ein Zeitintervall vorgenommen
wird.
Auf diese Weise kann die Periodendauer auf einfache Art ermittelt werden. Als Speicher können zum Beispiel
integrierte Halbleiterspeicher eingesetzt werden, so daß sich insgesamt für den Zeichenempfänger bei einer
hohen Zuverlässigkeit ein geringer Raumbedarf ergibt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
Fig.I die Merkmale eines Zweifrequenzsignals.
Fig. 2 das Prinzip der Aufspaltung des digitalen Signals in positive und negative Impulse,
!·" 1 g. 3 ein Schaltungsbeispiel zur Gewinnung der
positiven Umpulse,
Fig.4 das Auswerteprinzip für die Ermittlung der
Periodendauer,
F i g. 5 das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Zeichenempfängers.
Fig. la zeigt ein Mehrfrequenzsignal in seiner analogen Form. Es ist zu erkennen, daß sich der
Schwebungsverlauf nach der Periodendauer Γ wiederholt. Fig. Ib zeigt den Verlauf des aus dem analogen
Summensignal z. B. mit Hilfe harter Begrenzung gewonnenen digitalen Signals. Es zeigt sich, daß der
zeitliche Abstand zwischen zwei Nulldurchgängen des digitalen Signals proportional der in diesem Zeitabschnitt
auftretenden Amplitude des analogen Summensignals ist, so daß die zeitliche Folge der Nulldurchgänge
den wesentlichen zeitlichen Verlauf der Schwebung beschreibt. In Fig. Ic sind schraffiert die Bereiche
dargestellt, in welchen die Länge der einzelnen Impulse eine vorgegebene Mindestdauer tm überschreitet.
Innerhalb dieser schraffierten Bereiche die sich in Abständen von einer halben Periodendauei wiederholen,
sind die Längen der einzelnen Impulse annähernd gleich. Daher werden zur Auswertung nur die
schraffierten Bereiche herangezogen und die dazwischenliegenden Bereiche mit relativ kleinen Amplituden
als nichtsignifikant bei der Auswertung weggelassen.
Aufgabe der Signalaufbereitung im Zeichenempfänger ist es daher, der Auswerteschaltung nur diejenigen
Teile der Schwebung vorzeichenrichtig anzubieten, die die wesentlichen Informationen enthalten, das heißt die
in Fig. Ic schraffierten Bereiche. Dazu wird beim hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel das digitale Signal, wie es in F i g. 1 b dargestellt ist, in zwei digitale Signale
gespalten, die im folgenden P-Impulse (positive Impulce) und M-Impulse (Minusimpulse) genannt werden. Diese
entsprechen den positiven bzw. den negativen Halbwellen des analogen Summensignals. Dabei werden, wie in
Fig. 2 dargestellt ist, nur diejenigen positiven bzw negativen Impulse des digitalen Signals in P^ bzw.
M-Impulse umgewandelt, deren Länge eine vorgegeben ne Mindestdauer tm überschreiten. Bei dem in Fig. 2
dargestellten Beispiel wird daher der zweite positive Impuls des digitalen Signals BA nicht in einen P-Impuls
P/umgeWandelt.
Ein Reaiisierungsbeispiel zur Gewinnung der P-Impulse
ist in F i g. 3 gezeigt. Der linke Teil der Schaltung, der aus dem Verzögerungsglied MFi und dem Flipflop
FFΊ besteht, verzögert die Obergänge von 0 auf L des
digitalen Eingangssignals BA um die Zeit tm. Dadurch
werden die L-Zustände um die Zeit im gekürzt Ist ein L-Zustand des Eingangssignals BA kürzer als tm (nicht
signifikanter Impuls), wird am Ausgang A des Gatters nichts ausgegeben. Der rechte Teil der in Fig.3
gezeigten Schaltung verzögert die Übergänge vom L-auf den O-Zustand der verkürzten Signale um tm, so daß
am Ausgang B P-Impulse geliefert werden, weiche die gleichen Längen wie die vom Begrenzer gelieferten
haben, falls ihre Länge größer als die vorgegebene Zeit tm ist. Der Takt T wird benötigt, wenn die beiden
Verzögerungsglieder MFl und MFI als Zähler
ausgebildet sind und die Zeit tm durch Zählen einer bestimmten Anzahl von Taktimpulsen erzeugt wird Die
M-Impulse können mit einer gleich aufgebauten Anordnung erzeugt werden, wenn man am Eingang das
negierte Begrenzersignal BA anlegt. Sowohl die P- als auch die M-Impulse sind gegenüber dem in Fig. Ib
gezeigten digitalen Signal um die Z·..-'. tm verzögert, was
aber für die nachfolgende Auswertung >hne Bedeutung
ist.
Das Prinzip der Auswertung beruht nun auf dem Vergleich des zu P- und M-Impulsen aufbereiteten
digital-n Signals des empfangenen analogen Summensignals
mit fest eingeschriebenen Impulsmustern. Für jede der auszuwertenden Frequenzkombinationen wird
jeweils über eine Schwebungsperiode ein Norm-Impulsmuster vorgegeben. Diese Norm-Impulsmuster werden
aus der jeweiligen Frequenzkombination unter der Bedingung gewonnen, daß beide Einzelschwingungen
amplitudengleich sind. Da beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Norm-Impulsmuster aus Folgen von
P- und M-Impulsen besteht, benötigt man zu dessen Speicherung einen Speicher für die P-Impulse und einen
Speicher für die M-Impulse, das heißt ein Speicherpaar. Der Zeichenempfänger benötigt also π fest programmierte
Speicherpaare und ein Speicheipaar Jür das
auszuwertende Eingangssignal. Als fest programmierte Speicher können sogenannte ROMs (Read Only
Memory) verwendet werden, während als Speicherpaar für das auszuwertende Eingangssignal sogenannte
RAMs (Random Access Memory) verwendet werden können. Da zunächst kein zeitlicher Zusammenhang
zwischen den in den Speicher RAM eingelesenen P- und M-Impulsen und den in den Speichern ROM gespeicherten
Norm-Impulsmustern besteht, sind mehrere Durchläufe für eine Auswertung gemäß der Erfindung
notwendig, während denen der Inhalt des Speichers RAM zeitlich verschoben werden muß. Der zeitliche
Ablauf eines solchen Auswertevorganges ist in Fig.4 dargestellt. Zur Vereinfachung ist nur eine Impulsart
dart»;s'.ellt. Die anfallenden Impulse (P- bzw. M-Impulse)
werden während einer bestimmten Zeit Tm in den Speicher RAM eingelesen. Dabei wird die Zeit Tm in
gleich große Zeitintervalle quantisiert, wobei jedem Zeitintervall per Adresse (siehe Fig.4a) ein Speicherplatz
im Speicher RAM und in den Speichern ROM zugeordnet. Die Auswertung der so im Speicher RAM
eingeschriebenen Impulse (dargestellt in Fig.4c)
erfolgt durch Vergleich mit den Speicherinhalten der Speicher ROM. Ein solcher Speicherinhalt ist beispielhaft
in Fig.4 dargestellt. Beim Vergleich dieses Impulsmusters mit dem neu eingespeicherten Impulsmuster
ergeben sich, da zwischen den beiden Impulsmustern zunächst noch kein zeitlicher Zusammenhang
besteht, zwei Koinzidenzen für den ersten Durchlauf,
wie aus Fig.2c zu entnehmen ist. Die beiden bestehenden Koinzidenzen sind schraffiert angedeutet.
Durch Verschiebung des Speicherinhaltes in dem Speicher RAM zwischen den jeweils aufeinanderfolgenden
Vergleichen* die man nicht in Echtzeit, sondern mit einem wesentlich schnelleren Takt vornehmen kann,
wird für eine bestimmte Verschiebung eine maximale Anzahl von Koinzidenzen mit einem der fest vorgegebenen
Impulsmuster festgestellt siehe Fig.4f. Dies ist
dann der Fall, wenn sich das im Speicher RAM eingelesene Impulsmuster mit dem für eine Frequenzkombination
charakteristische Norm-Impulsmuster in einem der Speicher ROM zeitlich deckt. Damit ist die
Aufgabe der Signalerkennung im Prinzip gelöst.
Durch Vorgabe der Anzahl von Koinzidenzen lassen sich Störungen und Frequenztoleranzen berücksichtigen,
so daß eine sichere Zeichenauswertung erreicht werden kann, denn diese Maßnahme bietet die
K/föcrürhi/Ajt der Snernin° der ZcichenHus^vertun17,
wenn Signale zum Empfängereingang gelangen, die von Sprache und Geräuschen verursacht sind und somit
zusätzliche Frequenzkomponenten aufweisen.
In F i g. 5 ist das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Zeichenempfängers dargestellt, bei dem
das beschriebene Auswerteprinzip angewendet wird. Dabei sind nur die zum Verständnis der Erfindung
notwendigen Einzelschaltungsanordnungen dargestellt. Eine Begrenzerschaltung B formt die Eingangssignale,
das heißt die analogen Summensignale, in digitale Signale um. Diese werden dann in der Signalaufbereitungsschaltung
SA, wie oben beschrieben, in P- und M-Impulse umgewandelt.
Ein Taktgenerator TG liefert die vom Zeichenempfänger benötigten Taktimpulse, wobei in den einzelnen
Baugruppen des Zeichenempfängers Taktumsetzer vorgesehen sind, weiche von dem Taktgenerator TG
gelieferten Grundtakt den jeweils geforderten Arbeitsgeschwindigkeiten anpassen.
Wird in der Signalaufbereitungsschaltung SA ein Eingangssignal festgestellt, so liefert diese ein Signal an
die Zählschaltung ZS, welche dadurch gestartet wird. Ab einem bestimmten Zählerstand, der eine bestimmte
Vorlaufzeit gewährleistet, durch die mögliche Einschwingvorgänge auf der Übertragungsleitung berücksichtigt
werden können, gibt die Zählschaltung ZS für einen bestimmten Zeitraum ein Signal an ihrem
Ausgang 1 ab, welches die Torschaltungen Π und T2
öffnet, so daß die P-Impulse über die Torschaltung Ti
und die M-Impulse über die Torschaltung TI in den Speicher RAM eingelesen werden können. Dieser
Speicher RAM verfügt über zweimal n-Speicherplätze, für die P- und M-impuIse. In die einzelnen Speicherplätze
wird während eines Impulses eine logische L und während einer Impulspause eine logische 0 eingeschrieben.
Die zeitliche Quantisierung und damit auch gleichzeitig die Adressierung der Speicherplätze übernimmt
eine Steuerschaltung Sl i, die beim dargestellten Ausfühfuhgsbeispiei im wesentlichen aus einem Schieberegister
besteht. Diese Steuerschaltung St i wird von der Zählschaltung gleichzeitig mit den beiden Torschaltungen
Tl und Tl freigegebeil Die Anzahl der
Speicherplätze RAM ist gleich der Anzahl der Stufen des Schieberegisters der Steuerschaltung 5/1. Das
Signal am Ausgang 1 der Zählschaltung ZS steht solange an, daß gemäß einem vorgegebenen Zeitraum
Tm (siehe Fig.4) alle Speicherplätze des Speichers
RAM besetzt sind. Nach Ablauf der Zeit TfIi sind dann auch die Torschaltungen TI und T2 wieder gesperrt.
In den Speichern ROM 1 bis /fO/W/befinden sich den
einzelnen auftretenden Nutzzeichen zugeordnete normierte Impulsmuster. Diese Speicher verfügen, ebenso
Wie der Speicher RAM über zweimal η Speicherplätze
für die P- und fürdie M-lmpulse.
Die Adressierung während des eigentlichen Ver-
Die Adressierung während des eigentlichen Ver-
übernommen, die im wesentlichen aus einem Schieberegister besieht. Gestartet wird die Steuerschaltung 5/2
über ein Signal, welches während der eigentlichen Auswertezeit am Ausgang 2 der Zählschaltung ZS
anliegt. Zum Vergleich der eingespeicherten Impulsmuster wird nacheinander der Inhalt jedes Speicherplatzes
des Speichers RAM mit dem Inhalt der entsprechenden Speicherplätze der Speicher ROM 1 bis ROMi mit Hilfe
der Vergleichsschaltungen Kl bis Vn verglichen.
Nach jedem Durchlauf wird der Inhalt des Speichers RAM um einen Speicherplatz verschoben. Dies ist
dadurch möglich, daß die zweimel η Speicherplätze als
Schieberegister ausgebildet sind. Der Schiebeimpuls für diese Verschiebung wird von der Steuerschaltung 5i2
nach jedem Umlauf abgeleitet. Eine andere Möglichkeit würde darin bestehen, nach jedem Durchlauf die
Adressierung des Speichers RAM entsprechend zu ändern.
Die Vergleichsschaltungen Vl bis Vi vergleichen den Inhalt der Speicherplätze des Speichers RAM mit dem
Inhalt der Speicherplätze der Speicher ROMi bis
ROMi. Dabei liefert irgendeine Vergleichsschaltung V für jedes Zeitintervall dann einen Impuls, wenn die
Inhalte der verglichenen Speicherplätze übereinstimmen. Bei jedem Durchlauf liefert jeder Vergleicher eine
unterschiedliche Anzahl von Impulsen an seinem Ausgang. Diese werden von / Zählern, nämlich Z1 bis
Zi, in der Auswerteschaltung A gezählt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Zählerstandes, der den
Störabstand und die Frequenztoleranz des Eingangssignals berücksichtigt, werden die dem entsprechenden
Speicher ROM zugeordneten Ausgänge der Aus v'srteschaltung A freigegeben. Damit ist die Auswertung
beendet, und über das Gatter G wird die Zählschaltung ZS zurückgestellt^ so daß ein neuer Auswertevorgang
beginnen kanri.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Patentansprüche:I. Sprachgeschützter frequenzselektiver Zeichenempfänger für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, bei dem die zu empfangenden Zeichen aus mehreren gleichzeitig auftretenden Einzelfrequenzen bestehen und das aus den Einzelfrequenzen zusammengesetzte analoge Summensignal in ein aus positiven und negativen Impulsen gleicher Amplitude bestehendes digitales Signal umgewandelt wird, wobei die Dauer der einzelnen Impulse gleich dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des analogen Summensignals ist, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal mit für die einzelnen Nutzzeichen normierten Impulsmustern verglichen wird.
- 2 Zeichenempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Vergleich des digitalen Signals mit dem normierten Impulsmuster nur diejenigen impulse verwendet werden, deren Länge eine vorgegebene Mindestdauer im überschreitet
- 3. Zeichenempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Signal während einer vorgegebenen Zeitdauer in einen Speicher eingelesen wird, wobei gleichgroße Zeitintervalle gebildet werden und j.edem Zeitintervall ein bestimmter Speicherplatz zugeordnet wird, daß der Wert der in den einzelnen Speicherplätzen abgespeicherten Informationen mit den Informationswerten der Speicherplätze eines weiteren Speichers, in dem das normierte Impulsmuster abgespeichert ist, in der Weise verg'ichen vjrd, daß die maximale Anzahl von Koinzidenzen zwischen den Werten entsprechender Speicherplatz festgestellt wird, wobei nach jedem Vergleichsvorgang eine Adressenverschiebung im ersten Speicher um ein Zeitintervall vorgenommen wird.
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
DE2712831A DE2712831B2 (de) | 1977-03-23 | 1977-03-23 | Sprachgeschützter frequenzselektiver Zeichenempfänger |
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DD266253A3 (de) * | 1987-06-22 | 1989-03-29 | Leipzig Rft Nachrichtenelekt | Universeller digitaler mfc-empfaenger |
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Also Published As
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