DE2712847B2 - Sprachgeschützter frequenzselekti- ' ver Zeichenempfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen sprachgeschützten 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 jeweiligen 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 anschließend einzeln weiterverarbeitet werden. Aufgrund der hohen Anforderungen an die gegenseitige Sperrdämpfung, z. B. wegen erforderlicher Sprachschutzmaßnahmen, 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 für einen Zeichenempfänger der obengenannten Art dadurch gelöst, daß zur Ermittlung der Periodendauer des digitalen Signals der zeitliche Abstand zwischen zwei Impulsen gleichen Vorzeichens und gleicher Dauer ermittelt wird.

Ein Mehrfrequenz-Codesignal besteht aus einer linearen Addition zweier oder mehrerer Sinusschwingungen verschiedener Frequenz in Form einer Schwebung. Rechnergestützte Untersuchungen haben ergeben, daß jede Schwebung eigene Charakteristika aufweist, die hauptsächlich durch ihre Einzelschwingungen bestimmt sind. Die Startphasenlage verursacht lediglich eine zeitliche Verschiebung des Schwebungsbildes. Bei Amplitudenunterschieden 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. Ein Mehrfrequenz-Codesignal kann also erkannt werden, indem die Periodendauer der zugehörigen Schwebung ermittelt wird und anschließend überprüft wird, ob diese für eines der Mehrfrequenz-Codesignale charakteristisch ist.

Dadurch, daß bei dieser Art dei Auswertung das aus dem analogen Summensignal hergeleitete digitale Signal A ohne Aufteilung in die einzelnen Frequenzkomponenten unmittelbar ausgewertet wird, benötigt der Zeichenempfänger gemäß der Erfindung 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 Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zeichenempfängers ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem Impuls eine ganze Zahl M₁, die der zeitlichen Dauer des Impulses proportional ist, zugeordnet wird, daß diese Zahlen als Zahlenfolge über eine vorgegebene Zeit Tm gleichzeitig in zwei Speicher eingelesen werden, wobei jeder Zahl eine Adresse zugeordnet wird, daß der Speicherinhalt des zweiten Speichers mit dem des ersten in mehreren Durchläufen in der Weise verglichen wird, daß jeweils die Differenz der einzelnen abgespeicherten Zahlen gebildet wird, wobei der Inhalt des zweiten Speichers nach jedem Durchlauf um zwei Adresseninhalte verschoben wird und gleichzeitig für jeden Durchlauf diese Verschiebung als Summe der verschobenen Adresseninhalte und die Summe der Differenzen ermittelt werden und daß die

ermittelte Verschiebung bei Unterschreiten einer vorgegebenen minimalen Summe der Differenzen als Maß für die Periodendauer des digitalen Signals zur Auswertung freigegeben wird.

Auf diese Weise kann die Periodendauer auf einfache Art ermittelt werden. Als Speicher können z. B. integrierte Halbleiterspeicher mit willkürlichem Zugriff, sogenannte RAM-Speicher (Random Access Memories) 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 zei^t

Fig. 1 die Merkmale eines Zweifrequenz-Signals,

Fig. 2 das Auswerteprinzip für die Ermittlung der Periodendauer,

Fig. 3 das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zeichenenpfängers.

Fig. 1 a zeigt den prinzipiellen zeitlichen Verlauf eines Zweifrequenzenverlaufs, bei dem vorausgesetzt ist, daß beide Einzelschwingungen die gleiche Amplitude aufweisen.

Fig. 1 bzeigt die in Fig. 1 a dargestellte Schwebung in digitalisierter Form. Das so entstandene digitale Signal ist eine Folge sich abwechselnder positiver und negativer Impulse unterschiedlicher Länge. Die Länge eines Impulses kann als Zahl ausgedrückt werden, wie in Fig. 2 durch die Ausdrücke nl, nl, «3 usw. angedeutet ist. Die Periodizität des digitalen Signals ist dadurch erkennbar, daß im Abstand der Periodendauer T Impulse gleicher Länge bzw. gleich große Zahlen, vorzufinden sind. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist also «1 = «7 = «13 bzw. «3 = n9.

Das Eingangssignal wird als Zahlenfolge über eine vorgegebene Zeit Tm, die sich nach der kleinsten festzustellenden Frequenz richtet, gleichzeitig in zwei Speicher, beim dargestellten Ausführungsbeispiel in den Speicher RAMl und in den Speicher RAMl (siehe Fig. 3) eingelesen. Dabei wird, wie in Fig. 2 angedeutet, jeder ganzen Zahl eine Adresse im Speicher zugeordnet. Vergleicht man die beiden eingelesenen Speicherinhalte, d. h. die beiden Zahlenfolgen, wie sie in Fig. 2 a und 2bdargestellt sind, miteinander, so ist die Abweichung N der beiden Zahlenfolgen gleich Null. Die Abweichung N wird aber wegen der Periodizität des Signals auch dann Null sein, wenn man den Inhalt des ersten Speichers RAMX mit dem um die Periodendauer T verschobenen Inhalt des Speichers RAMl vergleicht, wie aus Fig. 2d zu entnehmen ist. Bei jeder weiteren Verschiebung um die Periodendauer Tdes Inhalts des Speichers RAMl wird der Vergleich der Inhalte der beiden Speicher ebenfalls die Abweichung /V = O ergeben.

Um die Periodendauer T des Eingangssignals zu ermitteln, geht man so vor, daß man die Inhalte der beiden Speicher in mehreren Durchlaufen miteinander vergleicht und während jeden Durchlaufs sowohl die Verschiebung des Inhalts des Speichers RXMl gegenüber dem Inhalt des Speichers RAMl als auch die Abweichung N bestimmt. Beim ersten Durchlauf ist die Verschiebung gleich Null und somit die Abweichung /V ebenfalls gleich Null. Damit stets Impulse gleicher Polarität miteinander verglichen werden, beträgt jede Verschiebung immer zwei Adresseninhalte. Beim zweiten Durchlauf, der in Fig. 2c dargestellt ist, wird die Summe der Inhalte der ersten zwei Speicheradressen des Speichers RAMl, nämlich nl + nl gebildet und als Verschiebung gespeichert. Die folgenden Adresseninhalte werden mit den Inhalten des Speichers RAMl verglichen und daraus die Abweichung N gebildet, wie in Fig. 2c angedeutet ist. Fig. 2 d zeigt einen der folgenden Durchläufe, bei dem die Verschiebung gleich nl + nl + n3 + n4 + nS + «6 ist, also eine volle Periodendüuer T beträgt, während die Abweichung N = O ist. Zur praktischen Realisierung benötigt man also lediglich eine Schaltung, die die minimalste Abweichung N, die im Idealfall = Null ist, feststellt und dabei die Verschiebung, die dann der Periodendauer T entspricht, festhält. Anschließend ist dann die ermittelte Größe einem der Codesignale zuzuordnen.

In Fig. 3 ist das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Zeichenempfängers dargestellt, bei dem das beschriebene Auswerteprinzip angewendet wird. Dabei sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelschalrungen dargestellt. Eine Begrenzerschaltung B formt die analogen Eingangssignale, d. h. die analogen Schwebungssignaie, in digitale Signale um. Ein Taktgenerator TG liefert die von den einzelnen Baugruppen benötigten Taktimpulse.

Das von der Begrenzerschaltung B aufbereitete digitale Signal wird einem Impulszähler IZ zugeführt, der die einzelnen Impulse in eine mit einem Vorzeichen versehene Zahl umwandelt. Diese Zahlen werden den beiden Speichern RAMl und RAMl zugeführt. Gleichzeitig werden diese Zahlen der Detektorschaltung SE zugeführt, die diese Zahlen mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht. Befinden sich zwei aufeinanderfolgende Zahlen mit ihrem Absolutwert zwischen vorgegebenen Grenzen, wird angenommen, daß eine Schwebung am Eingang des Empfängers ansteht, und der eigentliche Auswertevorgang wird eingeleitet.

Der Auswertevorgang besteht aus drei Zeitabschnitten, der Vorlaufzeit, der Einschreibzeit Tm und der eigentlichen Auswertezeit. Mit Hilfe der Vorlaufzeit wird ein eventuell vorhandener Einschwingvorgang berücksichtigt. Während der Einschreibezeit Tm wird die vom Impulszähler IZ gelieferte Zahlenfolge in die beiden Speicher eingeschrieben. Innerhalb der eigentlichen Auswertezeit wird der Vergleich der beiden Speicherinhalte vorgenommen.

Der Beginn und die Dauer der Einschreibezeit Tm wird von der Zählschaltung ZS bestimmt, die aus dem ihr zugeführten Takt die Vorlaufzeit und die Einschreibzeit erzeugt.

Außerdem erzeugt die Zählscheibe ZS einen Gesamtrücksetzimpuls R bei Beginn und Ende der Einschreibzeit Tm. Mit Beginn der Einschreibzeit Tm wird die Steuereinheit StE eingeschaltet, die die notwendigen Adressenimpulse liefert. Die Adressenimpulse werden über die Gatterschaltung 71 den Adressenzählern AZl und AZl zugeführt. Nach jedem Adressenimpuls erzeugt die Steuereinheit StE Schreibimpulse, die über das Gatter Tl den beiden Speichern RAMl uns RAMl zugeführt werden und sicherstellen, daß die vom Impulszähler /Z gelieferten Zahlen unter der entsprechenden Adresse in die beiden Speicher eingeschrieben werden.

Die Gatterschaltung 71 schaltet die Adressierung der beiden Speicher RAMl und RAMl. Während der Einschreibzeit Tm werden die beiden Speicher über die Adressenzähler AZX und A7.1 nnrl Hip 7iioi»höri-

gen Adressendecodierungsschaltungen ADl und AD2 mit Einschreibimpulsen bei jedem Flankenwechsel des Signals am Ausgang der Begrenzerschaltung B adressiert. Während der Auswertezeit erfolgt die Adressierung mit von dem Taktumsetzer TU gelieferten Taktimpulsen, d. h. in einem schnelleren Rechentakt.

Bei den Adressenzählern AZl und AZ2 handelt es sich um einfache Zähler, die die beiden Speicher in der Reihenfolge 1,2,3,... adressieren. Die Adressendecodierungsschaltungen ADl und AD2 wandeln die Ausgangssignale der Adressenzähler AZi und AZ2 in den Code für die Speicheradressen um. je nach Art der verwendeten Speicher. Die Adressierschaltung Na zählt die Adressenimpulse während der Einschreibzeit Tm. Mit Beendigung der Einschrcibzcit Tm übernimmt die Adressierschaltung Na den Zählerstand des Adressenzählers AZl und speichert diesen ab. Während der eigentlichen Auswertezeit werden die beiden Speicher RAMl und RAM2 in Einzeldurchläufen abgefragt. Dabei wird der Speicher RAMl immer in der Reihenfolge 1, 2, 3,... bis zu der in der Adressierschaltung Na abgespeicherten maximalen Adresse abgefragt. Der Speicher RAM2 wird nach jedem Durchlauf jeweils um zwei Adresseninhalte verschoben abgefragt, d. h. in der Reihenfolge 3,4,5...; 5,6,7...; 7,8,9... usw. Diese Abläufe werden durch die Adressierschaltung Na gewährleistet. Immer wenn der Adressenzähler AZl den in der Adressierschaltung Na eingespeicherten maximalen Adressenwert erreicht hat, gibt die Adressierschaltung Na einen Rücksetzimpuls ab, der die Adressenzähler AZl und AZ2 zurücksetzt und gleichzeitig als Zählimpuls für den Verschiebungszähler VZ dient. Bei dem Verschiebungszähler VZ handelt es sich um eine Zählschaltung, die durch diesen Impuls jeweils um den Betrag 2 weiterzählt, d. h. in der Reihenfolge 2, 4, 6, 8, usw.

Die Zählerstände des Adressenzählers AZl und des Verschiebungszählers VZ werden in der Koinzidenzschaltung K miteinander verglichen. Ist der Zählerstand des Adressenzählers AZl kleiner als der des Verschiebungszählers VZ, sperrt die Koinzidenzschaltung K das Gatter 73 und damit die Adressierung des Speichers RAM2. Überschreitet dagegen der Zählerstand des Adressenzählers AZl den Zählerstand des Verschiebungszählers VZ, wird über das Gatter 73 die Adressierung für den Speicher RAM2 freigegeben. Die Koinzidenzschaltung K gewährleistet damit, daß der Speicher RAM2 um die im Ver- > Schiebungszähler VZ vorhandene Zahl verzögert im Verhältnis zum Speicher RAMl adressiert wird.

In der Summierschaltung Sum werden die Differenzen der jeweiligen abgespeicherten Zahlenwerte gebildet. Bevor am Ausgang der Koinzidenzschal-

i'i tung K ein Signal antsteht, wird in der Summierschaltung Sum, da der Speicher RAM2 nicht adressiert wird, der Wert für die Verschiebung gebildet. Nachdem am Ausgang der Koinzidenzschaltung K ein Signal ansteht, werden die Einzelabweichungen der un-ϊ ter den jeweiligen Adressen abgespeicherten Zahlen gebildet.

Mit dem Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung K werden gleichzeitig die Gatter T4 und TS geschaltet. Über die Gatter 74 und TS wird der von

2(i der Summierschaltung Sum gebildete Wert entweder der Summierschaltung Nmin oder dem Periodensummierer Ti zugeführt. Die Summierschaltung Nmin bildet die Summe der von der Summierschaltung gelieferten Einzelabweichungen, also die Gesamtabwei-

2) chung der beiden Speicherinhalte. Unterschreitet diese Summe eine vorgegebene Grenze, ist eine Übereinstimmung der in den beiden Speichern eingeschriebenen Impulsmuster vorhanden. Bei Unterschreitung dieser vorgegebenen Grenze wird der Periodensum-

j(i mierer Ti zurückgesetzt. Während der nächsten Durchläufe wird die Abweichung wieder größer, bis nach einer Anzahl von Durchläufen die vorgegebene Grenze wieder unterschritten wird. Wird die vorgegebene Grenze zum zweiten Mal unterschritten, wird

ji die im Periodensummierer Ti aufsummierte Verschiebung, die der Periodendauer der empfangenen Schwebung entspricht, in die Auswertematrix AM übernommen.

In der Auswertematrix AM wird überprüft, ob die

4(i aus dem Periodensummierer Ti übernommene Verschiebung und die von der Detektoreinheit SE gelieferte maximale Zahl einer der auszuwertenden Schwebung zuzuordnen ist. Ist das der Fall, wird einer der entsprechenden Ausgänge Al bis An freigegeben,

4i so daß das Ergebnis zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung steht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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 Summensigna] in ein aus positiven und negativen Impulsen gleicher Amplitude bestehendes digitales Signal umgewandelt wird, wobei die Dauer der einzelnen Impulse gleich dem jeweiligen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des analogen Summensignals ist, dadurch gekennzeichnet,daß zur Ermittlung der Periodendauer des digitalen Signals der zeitliche Abstand zwischen zwei Impulsen gleichen Vorzeichens und gleicher Dauer ermittelt wird.

2. Zeichenempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Impuls eine ganze Zahl «,, die zur Dauer dieses Impulses proportional ist, zugeordnet wird, daß diese Zahlen als Zahlenfolge über eine vorgegebene Zeit Tm gleichzeitig in zwei Speicher eingelesen werden, wobei jeder Zahl eine Adresse zugeordnet wird, daß der Speicherinhalt des zweiten Speichers mit dem des ersten in mehreren Durchläufen in der Weise verglichen wird, daß jeweils die Differenz der einzeln abgespeicherten Zahlen gebildet wird, wobei der Inhalt des zweiten Speichers nach jedem Durchlauf um zwei Adresseninhalte verschoben wird und gleichzeitig für jeden Durchlauf diese Verschiebung als Summe der verschobenen Adresseninhalte und die Summe der Differenzen ermittelt werden und daß die ermittelte Verschiebung bei Unterschreiten einer vorgegebenen minimalen Summe der Differenzen als Maß für die Periodendauer des digitalen Signals zur Auswertung freigegeben wird.