DE2722393C2

DE2722393C2 - PCM-Codierer- und Decodiereranordnung

Info

Publication number: DE2722393C2
Application number: DE2722393A
Authority: DE
Inventors: James Edwin Denver Col. Dalley
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB1578060A; SE417776B; NL7705315A; FR2352447B1; US4034294A; SE7705440L; CA1098211A; JPS52141161A; FR2352447A1; DE2722393A1; IT1107719B

Description

Die Erfindung betrifft eine PCM-Codierer- und Decodiereranordnung, in der Analogsignale von einer Eingangsspeichervorrichtung zu einer Ausgangsspeichervorrichtung übertragen werden, wobei die Codiereranordnung einen ersten Signalgenerator zum Erzeugen eines ersten Rampensignals und einen Komparator zum Vergleichen des Eingangsanalogsignals in der Eingangsspeichervorrichtung mit dem ersten Rampensignal und die Decodieranordnung einen zweiten Signalgenerator zur Erzeugung eines zweiten Rampensignals, einen Zähler zum Erzeugen eines binären Codemusters und ein Schieberegister zum Empfangen binär codierter Muster aufweisen.

Bei Pulscodemodulations-Anordnungen wird eine Probe eines Sprachsignals mit einer Bezugswellenform verglichen. Ein zu Beginn eines jeden Abtastintervalls aktivierter Zähler wird angehalten, wenn die Bezugswellenform der Amplitude des Sprachsignals entspricht. Der festgehaltene Zählstand wird dann in digital zu einem entfernt liegenden Anschluß übertragen, wo das ursprüngliche Sprachsignal dadurch rekonstruiert werden kann, daß die Bezugswellenform und der empfangene Code in einem umgekehrten oder Decodiervorgang verwendet werden. Bei einer bekannten Vermittlungs-

anlage (US-PS 38 60 761) werden in digital codierte Sprachsignale und Netzwerksteuersignale während vorbestimmter Zeitlagenintervalle übertragen. Bei der eingangs definierten Codier- und Decodieranordnung (Frequenz, Band 20, (1966) Seiten 182 bis 189) wird auch ein Zählverfahren angewandt Beim Codieren und Decodieren wird jeweils ein Zähler verwendet, wobei ein Vergleich mit einer Bezuguwellenform durchgeführt wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch eine nicht lineare oder kompandierte Bezugswellenform unerwünschte lineare Verzerrungen eingeführt werden. Da die Bezugswellenform an beiden Enden des Spannungsvergleichs am steilsten ist, um die Auswirkungen des Quantisierungsrauschens zu kompensieren, is führt jede, in diesen Bereichen durch die Schaltungsbauteile verursachte Verzögerung direkt eine nichtlineare Verzerrung ein. Eine solche nichtlineare Verzerrung wird beispielsweise durch die unvermeidliche Verzögerung beim Abschalten des Zählers bewirkt, wenn die BczugswsüeRform als mit der Amplitude des Sprachabtastwertes gleich erkannt ist Gleichermaßen vird eine nichtlineare Verzerrung durch die Reaktionszeit eingeführt, die beim Trennen des decodierenden Kondensators von der Bezugswellenform auftritt wenn der empfangene Digitalcode erkannt ist Der Einfluß dieser Reaktionszeit ist bei einem nichtlinearen Codierverfahren besonders groß.

In bekannter Weise wurde davon ausgegangen, daß die Vorgänge des digitalen Codierens und Decodierens bei einem Fernsprechapparat während bestimmter geeignet zugeordneter Zeitintervalle auftreten. Es wäre jedoch vorteilhaft wenn der Fernsprechapparat oder die Leitungsschaltung bestimmte dieser der Operationen gleichzeitig durchführen könnten. Beispielsweise wäre es effizient den Codiervorgang für einen zu übertragenden Abtastwert zur gleichen Zeit durchzuführen, zu welcher ein Signal über die Verbindungsstrekke empfangen wird. Während eines anderen Zeitintervalls wäre e. nützlich, derselben Anschlußstelle zu erlauben, das von ihr über die Verbindungsstrecke empfangene Signal zur gleichen Zeit zu decodieren, zu welcher sie das zuvor von ihr codierte Signal über die Verbindungsstrecke sendet Um diese gleichzeitigen Vorgänge zu ermöglichen, muß der Fernsprechanschluß am anderen Ende der Verbindungsstücke komplementäre Paare gleichzeitiger Vorgänge ausführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch Verzögerungen und Reaktionszeit bedingten Codierungsverzerrungen, die ini-besondere bei nichtlinearen so Codierveifahren auftreten, zu beseitigen, wobei außerdem die Möglichkeit gleichzeitiger Codier- bzw. Decodier und Übertragungsvorgänge erhalten bleibt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß der Zähier ein binäres Codemuster erzeugt das die Zeit darstellt die vergeht bis das erste Rampensignal gleich dem Eingangsanalogsignal ist und das Anlegen des zweiten Signalgenerators an die Speichervorrichtung zeitlich steuert und daß die Anordnung femer aufweist:

eine Gatteranordnung zur Übertragung des binären Codemusters vom Zähler zu dem Schieberegister zwecks Aussendung und zur Übertragung eines im Schieberegister von einem entfernten Codierer empfangenen binären Codemuster an den Zähler, und zur künstlichen Erhöhung des durch das empfangene Codemuster angezeigten 7-ählstandes derart, daß beim Decodieren ein den erhöhten Zählstand entsprechendes Analogsignal erzeugt, um Verzerrungen zu kompensieren, die im anderen Fall ohne Erhöhung des Zählstandes auftreten wurden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Bei einer beispielsweisen Ausführungsform werden den gesendeten und den empfangenen pulscodemodulierten Signalen Felder zugeordnet die durch Steuerzeitlagenintervalle getrennt sind. Während bestimmter dieser Steuerzeitlagenintervalle können Signale gesendet werden, um die Ausdehnung eines Verbindungsstreckenweges zwischen einer anrufenden und einer angerufenßn Anschlußstelle der Vermittlungsanlage zu steuern. Während anderer dieser Steuerzeitlagen können zwei unterschiedliche Arten von Taktimpulssignalen erzeugt werden. Die erste Art wird erzeugt um gleichzeitige Vorgänge zu verwirklichen, so daß eine gegebene Anschlußstelle während eines der genannten Felder Codier- und Empfangsoperationen durchführen kann, während die andere entfernte Anschlußstelle Decodierund Sendeoperationen ausführt WährvJid eines nachfolgenden Feldes werden die von der nanen und der entfernten Anschlußstelle ausgeführten Operationen vertauscht Die zweite Art Taktimpulssignal wird erzeugt um jegliche Tendenz der kompandierten Rampenabtastwellenformen, nichtlineare Verzerrungen in das Codieren oder Decodieren der Sprachprobe einzuführen, zu kompensieren.

Bei der beispielsweisen Ausführungsform wird ein Zähler während jenes Feldes gestartet welches bei der lokalen Anschlußstelle dem Codieren eines Sprachabtastwertes zugeordnet ist der später an die entfernte Anschlußstelle übertragen werden solL Zur selben Zeit zu welcher der Zähler gestartet worden ist wird ein kompandiertes Rampensignal mit der Amplitude des Sprachabtastwertes verglichen und der Zähler wird zu jener Zeit während des Feldes angehalten, zu welcher die Rampen- und die Sprachabtastwertamplitude als gleich bestimmt werden. Ebenfalls während dieses Feldes wird das PCM-Signal vor der entfernten Anschlußstelle in einem Schieberegister empfangen. Während eines nachfolgenden Feldes wird der sich im Zähler einstellende Zählstand über die Verbindungsstrecke zur entfernten Fernsprechstelle übertragen.

Zwischen dem Auftreten des Feldss, das dem Codieren und Empfangen eines PCM-Signals zugeordnet ist und dem nachfolgenden Auftreten des Feldes, das einer Übertragung (und einem Decodieren des PCM-Signals) zugeordnet ist wird ein Steuerzeitlagen-Intervall erzeugt. Während eines ersten Teils des Steuerzeitlagenintervalis wird die erste der zuvor erwähnten Taktimpulsarten erzeugt, um den entstände nen Inhalt des Zählers zum Schieberegister zu übertragen, und zwar für eine nachfolgende Übertra gung von diesem Schieberegister über die Vp.rbindur.gsstrecke zur entfernten Fernsprechstelle.

Gleichzeitig wird der Inhalt des Schieberegisters zum Zähler übertragen. Danach und während eines zweiten Teils der Steuerzei*'agenintervalie wird die zweite der zuvor erwähnten Taktimpulsarten in den Zähler gegeben, um die digitale »Zahl«, d. h, das PCM-Kodesignal, das über die Verbindungsstrecke von der entfernten Fernsprechstelle empfangen worden ist um einen vorbestimmten Betrag zu vermehren.

Nach dm Steuer :fitlagetiintervall wird der Inhali des Schieberegisters über die Verbindungsstrecke zur entfernten Fernsprechstelle impulsweise ausgegeben, und der Zähler wird bei einem vermehrten Zählstand

gestartet. Wenn der Zähler ein Übertragsignal erzeugt, wird die Amplitude die ein zur gleichen Zeit wie der Zähler gestarteter Rampengenerator dann erreicht hat, zur lokalen Fernsprechstelle als der dem empfangenen PCM-Code entsprechende Amplitudenabtastwert übertragen. Der Zähler wird durch das Eingeben der Vorimpulse während des Steuerzeitlagenintervalls gezwungen, den Übertrag vorzeitig zu erzeugen und dadurch vorzeitig das Empfangsrampensignal zu beenden. Dadurch wird die Verzögerung der Schaltungen, z. B. beim Erkennen und Reagieren auf das Übertragsignal, kompensiert. Ein Vorteil besteht darin, daß die Steuerzeitlage auch dazu verwendet werden kann, das »Rücklauf«-Intervall aufzunehmen, das zwischen den aufeinanderfolgenden kompandierten Rampen auftreten muß, die der Übertragung und dem Empfang der PCM-Signale dienen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von

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zeigt

F i g. 1 ein Fernsprechgerät und eine Zeitmultiplexanschlußschaltung;

Fig. 2 eine Logikschaltungsanordnung mit Zähler und Schieberegister sowie einer vorgesehenen Steuerlogik;

F i g. 3 die Beziehung der PCM-Codier/Empfangs- und -Decodier/Sende-Felder zu den dazwischenliegenden Steuerzeitlagenintervallen; und

F i g. 4 im einzelnen die beiden Arten Taktsignale, die während bestimmter der Steuerzeitlagenintervalle verwendet werden.

In Fig. 1 sind ein Fernsprechgerät 101, ein Übertrager 102, ein Tiefpaßfilter 108 und eine Zeitmultiplextorschaltung 100 gezeigt. Die Schaltungsanordnung der F i g. I wird mit verschiedenen Rampensignalen auf Leitungen 150' und 160' betrieben. Diese beiden Signale werden von einer auf dieselbe Weise zusammengesetzten Rampe betrieben; zum Senden und Empfangen werden jedoch abwechselnde Felder benutzt. Aus diesem Grund sind die Leitungskennzeichnungen in der vorliegenden Fig. I mit einem Strichindex versehen. Die Art der den Leitungen 150' und 160' zugeführten Signale ist der F i g. 3 entnehmbar.

Es sei angenommen, daß ein Benutzer des Fernsprechgeräts 101 dessen Hörer bereits von der Gabel abgenommen und unter Verwendung von dessen Drucktastenfeld Rufsignalinformation gesendet hat so daß eine Sprechverbindung hergestellt worden ist Die Sprechverbindung würde sich in abgehender Richtung vom Fernsprechgerät 101 über das Tiefpaßfilter 108 und die ZeitmultiplextoTjchaltung 100 über eine Leitung 115 erstrecken und in der Gegenrichtung von der auf der äußersten rechten Seite der F i g. 2 gezeigten Verbindungsstrecke über eine Leitung 113. Die dazwischenliegende Schaltungsanordnung der F i g. 2 zwischen den Leitungen 115 und 113 auf der linken Seite und der Verbindungsstrecke auf der rechten Seite ist nachfolgend ausführlich beschrieben. Es kann angenommen werden, daß auf der rechten Seite der Verbindungsstrecke ein »Spiegelbild« der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Schaltungsanordnung vorhanden ist wodurch die (nicht gezeigte) entfernte Fernsprechstelle erreicht wird. Von der mit der entfernten Fernsprechstelle verbundenen Schaltung wird das gleiche kompandierte Rampensignal verwendet Jedoch wäre die Leitung 15C im Feld 1, und die Leitung 160/ im Feld 2 (siehe F i g. 3) aktiv. Die Ausdrücke örtliche oder nahe Fernsprechstelle und abgelegene oder entfernte Fernsprechstelle werden benutzt, um bei der Vorstellung der Arbeitsweise der Anlage zu helfen. In Wirklichkeit können sich die Leitungsschaltungen und die zugehörige Gerätschaft für beide Fernsprechanschlüsse in dichter Nachbarschaft befinden, und jedes Fernsprechgerät kann in einem beträchtlichen Abstand von dem (nicht gezeigten) Zentralgeräteschrank, in dem die Leitungsschaltung untergebracht ist, angeordnet sein.

Die Schaltungsanordnung der F i g. 2 arbeitet während eines Zeitintervalls (Feld 2, Fig.3) solchermaßen daß zur selben Zeit, zu welcher eine abgehende analoge Sprachprobe, die am Kondensator 107 (Fig. 1) vom Fernsprechteilnehmer am Fernsprechgerät 101 erzeugt wird, in Zählern 206 und 207 kodiert wird, ein auf der Verbindungsstrecke erscheinendes ankommendes PCM-Codesignal von der (nicht gezeigten) entfernten Station in einem Schieberegister 220 empfangen werden kann. Die Schaltungsanordnung der Fig. 2 funktioniert «'ährend pinps nachfolgenden Intervalls (Feld I, Fig. 3) so, daß sie den Zugang des empfangenen, in Analogform zu decodierenden PCM-Signals zum Fernsprechgerät 101 zur selben Zeit erlaubt, zu welcher sie die vorher kodierte Sprachprobe zur Übertragung an die entfernte Fernsprechstelle auf die Verbindungsstrecke gibt. Zwischen den Intervallen »Feld 1« und »Feld 2« sind Steuerzeitlagenintervalle vorgesehen. Die Aufeinanderfolge von Steuerzeitlagenintervallen und digitalen Obertragung/Empfang-Feldern sind bei Wellenform RD in F i g. 3 gezeigt Wellenformen RD und DIR der F i g. 3 und Wellenform SHLD der F i g. 4 können durch eine (nicht gezeigte) herkömmliche I Digitalschaltungsanordnung erzsugt werden. Die Wellenform RAMPE der F i g. 3 wird von einem (nicht gezeigten) herkömmlichen Sägezahngenerator für ein Signal mit kompandierter Rampe erzeugt. Ein einziger Rampengenerator dient für alle Fernsprechstellen in dieser Anlage. Gleichermaßen sind Schaltungsanordnungen zur Erzeugung des Musters von Taktimpulsen CLK und PSS der Fig.4 ebenfalls bekannt und werden hier nicht ausführlich behandelt.

Es wird nun wieder F i g. I betrachtet Ein torgesteuerter Signalschalter 300-3 wird durch das Anlegen eines niedrigen, d. h_ L-Signals (SESA, F i g. 3) an Leitung 130 eingeschaltet Die »Sendeabtast«-Wellenform SESA schaltet den Schalter 300-3 während »Feld 1« der Wellenform RD ein. Wenn der Schalter 300-3 eingeschaltet ist führt er einem Kondensator 109 eine Spannung zu, die jener äquivalent ist, weiche dem letzten Parallelkondensator 107 durch Sprachsignale vom Fernsprechgerät 101 zugeführt worden ist Diese Spannung bleibt durch das Steuerintervall 2, »Fek. 2« und Steuerintervall 3 hindurch am Kondensator 109 erhalten.

Vor dem Einsetzen des »Feldes 2« wird das Signal auf k Leitung RD (Fig.2) auf den f7?-Eingang eines ΐ Z>-Flipflops 201 gegeben, um dessen (^-Ausgang auf den Zustand des hohen Signals, dh, den H-Zustand, einzustellen. Dies gibt den oberen Eingang eines UND-Gatters 202 frei. Während des Steuerzeitlagenintervalls 2 tritt auf Leitung \W (F i g. 1) das RAMPE- f. Rücklaufsignal (Fig.3) auf, was bewirkt daß ein J Komparator 112 ein Η-Signal auf Leitung 115 gibt Das | Η-Signal auf Leitung 115 wird auf den D-Eingang des Flipflops 201 (F i g. 2) geführt. %

Bei Beginn des »Feldes 2« (siehe Wellenform RD, 'ii Fig.3) wird die Spannung am Kondensator 109, die ψ dem oberen Eingang des Komparator 112 (Fig.1) ', zugeführt wird, mit der dessen unterem Eingang O₅

zugeführten Rampenwellenform 150' verglichen. Das Rampensignal beginnt bei seinem positivsten Wert zu Beginn jedes Feldes. Jedes Feld in F i g. 3 hat eine Dauer von beispielsweise 25 jis. Der positivste Signalwert, der im Kondensator 109 gespeichert ist, ist zwangsläufig ΐ kleiner als das maximale Rampensignal. Gleichzeitig wird der untere Eingang des UND-Gatters 202 (F i g. 2) (in einff nachfolgend zu beschreibenden Weise) durch das Ausgangssignal eines NOR-Gatters 208 freigegeben. Taktimpulse, die beispielsweise eine Folgefrequenz von 10. 24 MHz haben, werden dem Anschluß CLK des Inverters 203 zugeführt und gelangen durch den mittleren Eingang des freigegebenen UND-Gatters 202 und durch das NOR-Gatter 204 zu den CLK-Eingängen des Flipflops 201 und der Zähler 206 und 207. Die Zähler ι ΐ 206 und 207 reagieren auf die Taktimpulse vom Beginn des »Feldes 2« bis zum Eintreffen des nächsten CLK- Im pulses, der auftritt, nachdem der Komparator

IfO em I .Cinnol /Qicrnal mil ntoHricfOm Wprt^ auf

Leitung 115 gibt, das zur Rampe 150' gehört und der Spannung am Kondensator 109 gleich ist.

Das Z>Flipflop 201 ist so vorgesehen, daß der Komparator 112 das Aufhören des Taktimpulszählens durch die Zähler 206 und 207 nur bewirken kann, wpnn das den Eingängen dieser Zähler zugeführte Signal im L-Zustand ist. Dies vermeidet die Ungewißheit, die auftreten könnte, wenn der Komparator 112 das UND-Gatter 202 mitten im Taktimpuls sperren könnte. Wenn dem D-Eingang des Flipflops 201 das L-Signal zugeführt wird, erscheint an dessen (?-Ausgang ein L-SignJ, wodurch das UND-Gatter 202 für das Obertragen irgendwelcher weiteren Taktimpulse an die Zähler 206 und 207 gesperrt wird. Das Flipflop 201 kann nun nicht weiter auf Änderungen auf Leitung 115 reagieren, bis das Signal auf Leitung RD am Ende des »Feldes 2« auf L geht. Bei den Zählern 206 und 207 handelt es sich vorteilhafterweise je um 4-Bit-Zähler, die so verbunden sind, daß sie ais ein 8-Bit-Zähler wirken, solange sich die ihren oberen Eingängen zugeführte Wellenform SHLD (Fig.4) im L-Signalzustand befindet. Wenn sich die Wellenform SHLD während eines Teils eines (nachfolgend zu beschreibenden) Steuerzeitlagenintervalls im H-Signalzustand befindet, werden die Zähler 206 und 207 zu einem »langen« Schieberegister.

Zur selben Zeit, zu welcher das NOR-Gatter 208 ein Signal auf Leitung REzuführt, um das UND-Gatter 202 dafür freizugeben, Taktimpulse für den Codierungsvorgang zu den Zählern 206 und 207 durchzulassen, gibt das NOR-Gatter 208 außerdem ein NAND-Gatter 210 frei, um Signale zu empfangen, die dem Verbindungsstrecke-Anschluß von der (nicht gezeigten) entfernten Fernsprechstelle geliefert werden. Da sich die Wellenform SHLD auf L befindet, ausgenommen während eines Teils eines Steuerzeitlagenintervalls, wird der Ausgang eines NAND-Gatters 211 auf H gehalten, wodurch ein NAND-Gatter 212 freigegeben wird, um ankommende Verbindungsstrecke-SignaJe, die das NAND-Gatter 210 passieren, auf den S-Eingangsanschluß des Schieberegisters 220 zu geben.

Während »Feld 2« liefert die Wellenform P88 (F i g. 4) acht Eingangsimpulse mit einer Folgefrequenz von 320 kHz an den TAKT-Emgang des Schieberegisters 220. Die negativ gerichteten Obergänge geben der Reihe nach acht Bits kodierter PCM-Daten von der Verbindungsstrecke in das Schieberegister 220. Jegliche Signale, die während des Eingabevorgangs am Q 8-Ausgang des Registers 220 erscheinen, werden an einem NAND-Gatter 213 und dem DA-Eingang des Zählers 206 blockiert. Das NAND-Gatter 213 ist durch das L-Signal am Ausgang des NOR-Gatters 215 gesperrt und der Zähler 216 ist daran gehindert, auf irgendwelche an seinem D/4-Eingang auftretenden Signale zu reagieren, solange Wellenform SHLD(F i g. 4) auf L ist.

Steuerung der Leitungen Sffund RE(F i g. 2)

Zuvor wurde erwähnt, daß das NOR-Gatter 208 die Leitung /?Eden unteren Eingang des UND-Gatters 202 und den unteren Eingang des NAND-Gatters 210 während des Auftretens des »Feldes 2« der Wellenform RD(F i g. 3) im H-Signalzustand hält. Das Signal, das der Leitung RD auf der linken Seite der Fig. 2 zugeführt wird, folgt der entsprechenden Wellenform der "⁷Ig^. Demgemäß erhält der obere Eingang des NAND-Gatters 216 während »Feld 2« ein Η-Signal, welches das Gatter freigibt, so daß dieses auf den Hörergabelzustand des Fernsprechgerätes 101 reagieren kann, der einem Anschluß SWHK durch ^p'n^p harkömmliche Schaltungsanordnung 103 zum Feststellen des Hörergabelzustands zugeführt wird. Wenn der Hörer des Fernsprechgerätes 101 abgenommen ist, liegen beide Eingänge des NAND-Gatters 216 während der aktiven Felder auf Η-Wert, und das Ausgangssignal des Gatters 216 gibt die NOR-Gatter 215 und 208 frei.

Wellenform DIR (F i g. 3) wird dem entsprechenden Eingangsanschluß auf der linken Seite der Fig. 2 zugeführt und bewirkt über einen hier nicht notwendigerweise zu beschreibenden Zwischenweg eine Steuerung des Zustande des CLK- Eingangs des Flipflops 218jind des NOR-Gatters 208. Der invertierte Wert des D/Ä-Signals wird den unteren Eingängen des NOR-Gatters 215 und des NAND-Gatters 221 zugeführt. Aufgrund der Funktion des Inverters 222 werden die NOR-Gatter 215 und 208 freigegeben und folgen der Hörergabelzustandsinformation am Ausgang des NAND-Gatters 216 zu verschiedenen Zeiten. Unter der Annahme, daß sich das Fernsprechgerät 101 im Hörer-abgenommen- und Sprechzustand befindet, befinden sich die unteren Eingänge des NOR-Gatters 215 und des NAND-Gatters 221 beide während »Feld 1« im L-Zustand, wodurch auf Leitung SE am Ausgang des Gatters 215 ein Η-Signal erzeugt wird. Wenn das Fernsprechgerät 101 zum Hörer-aufgelegt-Zustand zurückkehrt, wird Leitung SE am Ausgang des Gatters 215 im L-Signalzustand gehalten. Gleichermaßen nimmt Leitung RE am Ausgang des Gatters 208 während »Feld 2« den H-Signalzustand solange an, wie sich das Fernsprechgerät 101 im Sprechzustand bei abgenommenem Hörer befindet

Erster serieller Datenaustausch

Der erste serielle Datenaustausch tritt während des dem Ende von »Feld 2« folgenden Steuerintervalls 3 auf. Zu dieser Zeit geben die Ausgänge der NOR-Gatter 215 und 208 L-Signale auf die Leitungen SE bzw. RE Die L-Signale auf den Leitungen SE und RE hindern die Gatter 210 und 213 daran, von oder zur Verbindungsstrecke zu empfangen oder zu senden. Während eines Teils des Steuerzeitlagenintervalls 3 geht die Wellenform SHLD jedoch in den H-Signalzustand und gibt das NAND-Gatter 211 frei, auf das QD-Ausgangssignal des Zählers 207 zu reagieren und dieses Ausgangssignal über das NAND-Gatter 212 auf den 5-Eingang des Schieberegisters 220 zu geben. Der Q 8-Ausgang des Schieberegisters 220 ist mit dem D/4-Eingang des Zählers 206 verbunden.

Wenn sich die Wellenform SHLD im H-Signalzu-

stand befindet, wird ein L-Eingangssignal an die oberen Eingänge der Zähler 206 und 207 angelegt, was bewirkt, daß diese Zähler als ein 8-Bit- oder »Lang«-Schieberegister arbeiten. Es sei bemerkt, daß der ζΜ-Ausgang des Zählers 206 mit dessen DB-Eingang verbunden ist, daß dessen (?ß-Ausga/:g an dessen DC-Eingang angeschlossen ist und daß dessen <?C-Ausgang mit dessen DD-Eingang verbunden ist. Der (?/>Ausgang des Zählers 206 ist mit dem DA-Eingang des Zählers 207 verbunden und die Ausgänge QA, QB und QC des Zählers 207 sind an dessen Eingänge DB, DC b2w. DD angeschlossen.

Die Inhalte des Schieberegisters 220 werden seriel von dessen Q8-Ausgang in den DA-Eingang des Zählers 206 übertragen, und zwar aufgrund der P88-Wellenformimpulse, die dem ΓΛΚΤ-Eingangsanschluß des Registers 220 während des Steuerzeitlagenintervalls zugeführt werden, wie es ausführlich in F i g. 4

F i^Λ Λ srit

Wellenform CLK zu diesem Zeitpunkt acht negativ gerichtete Übergänge liefert, die den negativ gerichteten Übergängen der Wellenform P 88 entsprechen. Diese negativ gerichteten Übergänge werden über das UND-Gatter 226 und das NOR-Gatter 204 den CLAf-Eingangsanschlüssen der Zähler 206 und 207 lugeführt. Das UND-Gatter 226 wird freigegeben, um diese Übergänge vom NAND-Gatter 225 durchzulasien, dessen Ausgang während des Steuerintervalls 3 durch das L-Signal der RAS/4-Wellenform auf Leitung 113 im H-Signalzustand gehalten wird.

Wenn jedes Bit der codierten Daten vom Register 220 an den Eingangsanschluß DA des Zählers 206 gegeben ist, wird es durch die Taktimpulse zu einer nachfolgenden der acht Stufen der Zähler 206 und 207 (die als ein »Langw-Schieberegister arbeiten) verschoben. Zur seiben Zeit, zu welcher der Inhalt des Schieberegisters 220 in den Zähler 206 und 207 eintritt, gelangt natürlich der Zählstand, der darin während des Codiervorgangs, der während des vorausgehenden »Feldes 2« stattgefunden hat. entstanden ist, durch die NAND-Gatter 211 und 212 ki das Schieberegister 220. Demgemäß sind die über die Verbindungsstrecke empfangenen Daten, die sich im Schieberegister 220 vor dem Einsetzen des Steuerintervalls 3 befanden, in die Zähler 206 und 207 gelangt, und die codierten Daten, die sich in den Zählern 206 und 207 befanden, sind in das Schieberegister 220 gelangt Dies passierte während des ersten Teils des Steuerintervails 3. Während des zweiten Teils des Steuerintervalls 3 (siehe Fig.4) kehrt Wellenform SHLD zu ihrem L-Signalzustand zurück. Eine vorbestimmte Anzahl von Vorimpulsen P-P, die in Wellenform CLK im Anschluß an die acht negativ gerichteten Übergänge auftreten, bewirken nun eine Vermehrung der Inhalte der Zähler

206 und 207. Diese Vermehrung ist möglich, da die Wellenform SHLD während des zweiten Teils des Steuerzeitlagenintervalls 3 zu ihrem L-Signalzustand zurückkehrt, was die Zähler 206 und 207 von einem »Lang«-Schieberegister zu einem Zähler zurückverwandelt Die den CLiT-Eingängen der Zähler 206 und

207 zugeführten Vorimpulse P-P vergrößern den PCM-Code, der über das Schieberegister 220 von der Verbindungsstrecke empfangen worden ist um einen vorbestimmten Betrag. Die Bedeutung dieser vorbestimmten Vergrößerung erscheint nachfolgend

Decodieren und Senden

Es wurde zuvor erwähnt, daß die auf Leitung 113 erscheinende Wellenform RASA beim Einsetzen des Steuerintervalls 3 auf L ging. Dies erlaubt es dem torgesteuerten Äigralschalter 300-1 (Fig. 1), dem Rücklauf der RAMPEN-Wellenform auf Leitung 1· ·, folgen. Dem Steuerintervall 3 folgt ein weiteres »Feld 1«. Beim Einsetzen dieses »Feldes 1« wird das Empfangs-RAMPEN-Signal 160' an den torgesteuerten Signalschalter 300-1 angelegt, und die RAMPE bleibt solange angelegt, wie die /MS/4-Wellenform auf Leitung 113 in Verbindung mit dem Decodiervorgang L bleibt. Wie nachfolgend erläutert ist, hört der Decodiervorgang auf, wenn der Zähler 207 ein Übertragsignal erzeugt.

Beim Einsetzen dieses »Feldes 1« (das auf das Steuerzeitlagenintervall 3 folgt), kehrt Wellenform RD in ihren H-Signalzustand zurück, und das NAND-Gatter 216 gibt wieder ein L-Signal auf den oberen Eingang de* NOR-Gatters 215. Am unteren Eingang des Gatters 215 liegt zu dieser Zeit ebenfalls ein L-Signal an, und folglich üeferi Gatter 215 ein Η-Signa! auf die Le'Uing SE. Das Η-Signal auf Leitung SE gibt das Gatter 213 frei, wodurch der (?8-Ausgang des Schieberegisters 220 mit der Verbindungsstrecke verbunden wird.

Zur selben Zeit gibt das L-Signal der KASÄ-Wellenform (über NAND-Gatter 225) das UND-Gatter 226 frei, um Taktimpulse an die CL/C-Anschlüsse der Zähler 206 und 207 anzulegen. Wie man sich erinnert, enthalten diese Zähler den über die Verbindungsstrecke (über Schieberegister 220) empfangenen PCM-Code, und zwar durch die Vorimpulse P-Pwährend des Steuerzeitlagenintervalls 3 vergrößert. Der in den Zählern enthaltene PCM-Code ist in Wirklichkeit das Komplement des ursprünglichen PCM-Codewortes. Dies wird nachfolgend ausführlicher erläutert. Die den Zählern 206 und 207 während »Feld 1« zugeführten Taktimpulse vermehren nun weiterhin den Zählstand, bis Zähler 207 an seinem G4-Ausgang ein Übertragsignal erzeugt. Vorteilhafterweise kann der Übertrag beim Zählstand 255 erzeugt werden.

Das Übertragausgangssignal vom Zähler 207 und das vom Gatter 215 auf Leitung SF gegebene H-Signal geben das NAND-Gatter 228 frei. Wenn der den CLK-Eingängen der Zähler 206 und 207 zugeführte Taktimpuls auf L geht, um die Zähler zu treiben, geht der dem oberen Eingang des Gatters 228 zugeführte Taktimpuls auf H, was bewirkt daß der Ausgang des Gatters 228 auf L geht. Dieses L-Signal stellt das Flipflop 218 zurück. Wenn das Flipflop 218 zurückgestellt ist bewirkt dessen (?-Ausgangssignal, daß die RASA-Wellenform auf Leitung 113 zum H-Signalzustand zurückkehrt Wenn das Übertragungssignal erzeugt ist und der torgesteuerte Signalschalter 300-1 die RAMPEN-Wellenform sperrt hat der Kondensator 110 eine Spannungsamplitude erreicht, die dem PCM-Code entspricht der über die Verbindungsstrecke empfangen worden ist Wenn Wellenform RASA durch das Flipflop 218 zu ihrem H-Signalzustand zurückgekehrt ist blockiert das Gatter 225 das UND-Gatter 226 und verhindert daß irgendwelche weiteren Taktimpulse die Zähler 206 und 207 erreichen.

Es wird wieder Fig.4 betrachtet. Man erkennt daß Wellenform P88 während des dem Struerreitlagenmtervall 3 folgenden »Feldes 1« eine ausrechende Anzahl von Impulsen, vorteilhafterweise mit einer Folgefrequenz von 320 kHz, liefert, um den Inhalt des Registers 220 seriell durch das freigegebene Gatter 213 zur Verbindungsstrecke zu schieben. Das Gatter 213 invertiert jedoch jedes Datenbit wenn es zur Verbindungsstrecke hindurchgeht und der »Wert« der auf

diese Weise zur (nicht gezeigten) entfernten Fernsprechstelle übertragenen Daten ist das Komplement des Schiebersgisterinhalts. Derselbe Vorgang geschient latiirlich in Verbindung mit der Übertragung von Signalen von der (nicht gezeigten) entfernten FernsprechanschluBstelle in das Schieberegister 220, wenn dieses Schieberegister verwendet worden ist, um über die Verbindungsstrecke ankommende Signale zu empfangen. Die Übertragung in Komplementform gebrachter Bit-Werte erlaubt es, das Decodieren des empfangenen PCM-Codes in Zählern 206 und 207 auszuführen, indem einfach der Code vermehrt wird, als wenn er ein Zählstand wäre, bis ein Übertrag erzeugt worden ist. Dies ist auch der Grund dafür, daß die Vorimpulse verwendet werden können, um die Reaktionszeit der Schaltung durch Vermehren des empfangenen Codes zu kompensieren, so daß dieser das Übertragsignal eher erzeugt.

Während die 8-Bit-Inhalte des Schieberegisters 220 durch die P88!mpulse ausgeschoben werden, lädt das NAND-Gatte, 212 das Schieberegister mit acht Nullen.

Zusätzlich zu den vorausgehenden Vorgängen geht Wellenform SESA (F i g. 3) beim Einsatz des »Feldes I« auf L, da das Gatter 223 das von Gatter 215 auf die Leitung SE gegebene Η-Signal invertiert. Das an Leitung 130 angelegte L-Signal der S~E5Ä-Wellenform gibt den torgesteuerten Signalschalter 300-3 (Fig. 1) frei, um einen neuen Spannungsabtastwert vom Kondensator 107 zum Kondensator 109 zu übertragen, und zwar in der gleichen Weise, wie sie vorausgehend für das Auftreten des ersten »Feldes 1« beschrieben worden ist.

Zweiter serieller Datenaustausch

Während des vierten Steuerintervalls, d. h., eines Steuerintervalls, das dem Ende des »Feldes 1« folgt (das eben als jenes beschrieben worden ist, welches dem Ende des Steuerzeitlagenintervalls 3 folgt), wird ein zweiter Datenaustausch durchgeführt. Der zweite Datenaustausch wird in ähnlicher Weise wie der zuvor beschriebene erste Datenaustausch durchgeführt, natürlich mit der Ausnahme, daß die Daten verschieden sind. Das Schieberegister wird beim Einsetzen dieses vierten Steuerzeitlagenintervalls mit acht Nullen geladen, und die Zähler 206 und 207 enthalten den Zählstand 255. Wenn die P88-Impuise dem Register 220 zugeführt werden und Wellenform SHLD auf H ist, erzeugen die dem Zähler 206 und 207 zugeführten Taktimpulse den seriellen Datenaustausch. Die Zähler 206 und 207 empfangen acht Nullen und werden somit auf einen Zählstand Null zurückgestellt. Das Schieberegister 220 erhält die Zahl 255. Die Zähler 206 und 207 sind somit für das Eintreffen des nächsten »Feldes 2« eingestellt, zu welchem Punkt sie mit dem Codieren eines neuen Sprachabtastwertes unter Steuerung des Komparators 112 beginnen können. Die in das Schieberegister 220 eingegebene Zahl 255 wird (während dieses nächsten »Feldes 2«) von dessen Q 8-Ausgang ausgelesen, wenn ein Datum (hier als Einzahl von Daten verwendet) aber die Verbindungsstrecke empfangen worden ist Wie jedoch zuvor erwähnt worden ht ist der Q 8-Ausgang zu dieser Zf»it unwirksam, um die Operation des Restes der Schaltung zu beeinflussen.

Es sei bemerkt, daß Wellenform CLK (Fig.4) während dieses vierten Steuerzeitlagenintervalls ebenfalls die Vorimpulse P-P enthalten kann. Diese Vorimpulse können die Zähler 206 und 207 nicht erreichen, da das Gatter 225 die Übertragung der Takiirrpulse an diese Zähler blockiert, nachdem Wellenform SHLD auf L geht, ausgenommen, wenn Wellenform RASA in ihrem L-Zustand vorliegt (wie es während des Steuerzeitlagenintervalls 3 war). Demgemäß bleiben die Zähler 206 und 207 am Ende dieses vierten Steuerzeitlagenintervalls auf den Zählstand Null zurückgesetzt.

Um einen Rückblick auf die zuvor beschriebenen Vorgänge zu erleichtern, wird eine Zusammenstellung darüber in der folgenden Tabelle gegeben. Diese Tabelle ist jedoch nur eine abgekürzte Darstellung dessen, was zuvor gesagt worden ist, kann jedoch fi'r Lehrzwecke nützlich sein.

Wellenform RD Operationen

Steuerung 1
Feld 1

SESA auf L: Sende Abtastwert
und halte.

Steuerung 2 -

Feld 2 Komparator 112 steuert Zähler

j₀ 206, 207 (Kodieren).

Schieberegister 220 empfängt
Kode von VERBINDUNGSSTRECKE (Empfang).

Steuerung 3 SHLD auf H: 206, 207 sind »Lang«-
Schieberegister. Schieberegister 220

und 206, 207 führen ersten Datenaustausch aus.

SHLD auf L: Vorimpulse P-P
vermehren Kode in 206, 207.
Feld 1 P88 sendet Inhalt des Schiebe

registers 220 zu VERBINDUNGSSTRECKE (Senden).

RASA geht auf H, wenn 207 ÜVrtrag erzeugt (Dekodieren).

Steuerung 4 Rückstellung 206, 207 von acht

»0-en« im Schieberegister 220

(zweiter Datenaustausch).

RESA geht auf L: Tiefpaßfilter 108
durch 3βΟ-2 impulsgetrieben von 110.

In den Fig.3 und 4 ist die Beziehung zwischen den Wellenformen anhand von vier Steuerzeitlagenintervallen gezeigt und zuvor beschrieben worden. Man beachte jedoch, daß ein Rahmen, der eine Anzahl von Sende- und Empfangsfeldern enthält, die mit Steuerzeitlagenintervallen durchsetzt sind, mehr als vier solche Steuerzeitlagenintervalle enthalten kann, und daß die Darstellung spezifischer Steuerfunktionen während solcher Intervaüe nicht die Möglichkeit ausschließt, während derselben oder anderer dieser Steuerzeitlagenintervalle Steuerfunktionen hinzuzufügen oder einige oder alle dieser Steuerfunktionen zu wiederholen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. PCM-Codierer- und Decodiereranordnung, in der Analogsignale von einer Eingangsspeichervorrichtung zu einer Ausgang^eichervorrichtung übertragen werden, wobei die Codiereranordnung einen ersten Signalgenerator zum Erzeugen eines ersten Rampensignals und einen Komparator zum Vergleichen des Eingangsanalogsignals in der Eingangsspeichervorrichtung mit dem ersten Rampensignal und die Decodieranordnung einen zweiten Signalgenerator zur Erzeugung eines zweiten Rampensignals, einen Zähler zum Erzeugen eines binären Codemusters und ein Schieberegister zum Empfangen binär codierter Muster aufweisen, dadurch gekennzeichnet,

daß der Zähler (206, 207) ein binäres Codemuster erzeugt, das die Zeit darstellt, die vergeht, bis das erste Rampensignal (ISO') gleich dem Eingangsanalogsignal .·;■·, und das Anlegen des zweiten SignalgeneTators (160') an die Speichervorrichtung Kitlich steuert,

und daß die Anordnung ferner aufweist: eine Gatteranordnung zur Übertragung des binären Codemusters vom Zähler zu dem Schieberegister (220) zwecks Aussendung und zur Übertragung eines im Schieberegister von einem entfernten Codierer empfangenen binären Codemuster an den Zähler, und zur künstlichen Erhöhung des durch das empfangene Codemuster angezeigten Zählstandes derart, daß beim Decodieren ein den erhöhten Zählstand entsprechendes Analogsignal erzeugt, um Verzerrungen zu kompensiere... die im anderen Fall ohne Erhöhung des Zähls.ardes auftreten wurden.

2. Codierer- und Decodier ranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Schaltungsanordnung vorhanden ist zum Erzeugen einer Folge aufeinanderfolgender Feldintervalle und kurzdauernder Steuerintervalle, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Feldintervallen befinden;

daß das Schieberegister (220) während eines ersten der Feldintervalle das binäre Codemuster vom entfernten Codierer empfängt; daß die Gatterschaltungsanordnung während eines Teils eines nachfol- genden Steuerintervalls das empfangene binär codierte Muster vom Schieberegister an den Zähler (206,207) und den im Zähler erzeugten Zählstand an das Schieberegister überträgt;

daß die Gatterschaltungsanordnung während eines anderen Teils dieses Steuerintervalls den Inhalt des Zählers um einen vorbestimmten Zählstand erhöht; und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die Während eines nachfolgenden Feldintervalls das Zeitintervall mißt, das erforderlich ist. um den Zähler d.izu zu bringen, einen vorbestimmten Zählstand zu erreichen.

3. Codierer- und Decodiereranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet.

daß die Gatterschaltungsanordnung die Übertragung des binären Codemusters im Schieberegister (220) an den Zähler (206, 207) während eines ersten Zeitintervalls durchführt; daß die Gatterschaltungsanordnung während eines zweiten Zeitintervalls die Vermehrung des Zählstandes um einen vorbestimmten Betrag bewirkt;

und daß die Gatterschaltungsanordnung die Taktim-Dulse zum Zähler durchschaltet, bis der vorbestimm te Zählstand erreicht ist, wobei der vorbestimmte Zählstand einem vorbestimmten Zeitintervall entspricht

4. Codierer- und Decodiereranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatterschal tungsanordnung einen Austausch der Inhalte des Schieberegisters (220) mit den Inhalten, die im Zähler (206, 207) vor der Vermehrung des Zählstandes um den vorbestimmten Betrag entstanden sind, bewirkt

5. Codierer- und Decodiereranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Gatterschaltungsanordnung während des zweiten Steuerintervalls wiederum die Inhalte von Schieberegister (220) und Zähler (206, 207) austauscht um den Zähler zurückzusetzen, nachdem das binär codierte Muster gesendet worden ist

6. Codierer- und Decodiereranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Zählstand des Zählers (206, 207) vermehrt wird zur Kompensation der Reaktionszeit beim Feststellen des Momentes innerhalb eines Zählintervalls, bei welchem ein Rampensignal und ein Analogsignal sich entsprechen, und beim Feststellen des Zeitintervalls beim Übertragen des binär codierten Musters durch Impulse.

7. Codierer- and Decodiereranordnung nach Anspruch !,dadurchgekennzeichnet

daß die Gatteranordnung bei einem ersten Feldintervall bewirkt daß der Codierer das in der ersten Speichervorrichtung empfangene Analogsignal in ein binär codiertes Muster codiert und bewirkt daß das Schieberegister (220) von einem entfernten Codierer ein binär codiertes Muster empfängt; daß die Gatteranordnung bei einem Steuerintervall den Austausch des Zählerinhalts mit dem Registerinhalt bewirkt;

und daß die Gatteranordnung bei einem zweiten Feldintervall die Übertragung des Registerinhalts an einen entfernten Decodierer bewirkt