DE2804150C3

DE2804150C3 - Verfahren und Anordnung zum Übertragen pulscodemodulierter Analogsignale

Info

Publication number: DE2804150C3
Application number: DE19782804150
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8000 München Thoma
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-01-31
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE2804150A1; DE2804150B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Übertragen pulscodemodulierter Analogsignale, insbesondere Tonprogramme, bei dem wenigstens zwei jeweils eine Abtastprobe beinhaltende momentanwert-kompandierte Codewörter einen Unterrahmen bilden, bei dem mehrere Unterrahmen einen Überrahmen bilden und bei dem jeweils in einem Codewort jeden Unterrahmens das geringstwertige Bit der Abtastprobe durch ein Zusatzbit ersetzt wird.

Die Übertragung von Rundfunkprogrammen in pulscodemodulierter Form ist bereits aus den »Rundfunktechnischen Mitteilungen«, 18 (1974) 6, Seiten 297 bis 300 bekannt.

Aus dem »CCIR-Document DMTT/185-E« 12.7.76, Seiten 180 bis 187 ist weiter ein Verfahren zum Übertragen von pulscodemodulierten Tonprogrammen bekannt, bei dem nach Sicherstellung der Synchronisation zwei jeweils eine Abtastprobe beinhaltende Codewörter einen Unterrahmen bilden und bei dem jeweils in einem Codewort an der gleichen Stelle in jedem Unterrahmen das gering:, twertige Bit der Abtastprobe durch ein Zusatzbit, beispielsweise ein Parity-Bit ersetzt wird. Es ist demnach möglich, Zusatzbits ohne eine Inanspruchnahme zusätzlicher Zeitschlitze zu übertragen und zwar an einer Stelle, an der die Abtastprobe am wenigsten verfälscht wird.

Aufgabe der Lrfindung ist es, für ein derartiges Verfahren und für eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens mit momentanwert-kompandierten Abtastproben eine Lösung anzugeben, die eine bessere Tonqualität gewährleistet.

Ausgehend von einem Verfahren der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einer ersten Variante dadurch gelöst, daß die Codewörter jedes Unterrahmens bezüglich der Amplitude der umgesetzten Abtastprobe verglichen werden, daß bei dem Codewort mit der kleinsten absoluten Amplitude der umgesetzten Abtastprobe das Zusatzbit an die Stelle des geringstwertigen Bits der Abtastprobe tritt und daß bei als absolut c'eich groß erkannten Abtastproben das Zusatzbit einer vereinbarten Abtastprobe zugeordnet wird.

Die Aufgabe wird bei einer zweiten Variante dadurch gelöst, daß das Zusatzbit immer an derselben Stelle im Unterrahmen auftritt, daß die Codewörter jedes Unterrahmens bezüglich der Amplitude der umgesetzten Abtastprobe verglichen werden, daß für den Fall, daß das Zusatzbit nicht im Codewort mit der kleinsten absoluten Amplitude der umgesetzten Abtastprobe enthalten ist, bei diesem an der Stelle mit dem

geringstwertigen Bit das geringstwertige Bit des Codewortes mit dem Zusatzbit eingefügt wird, und daß bei als absolut gleich groß erkannten Abtastproben das Zusatzbit einer vereinbarten Abtastprobe zugeordnet wird.

Eine Anordnung zur Durchführung beider Verfahrensvarianten für zwei Codewörter pro Unterrahmen ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Verzögerungsglied vorgesehen ist, das eine Verzögerungszeit der Laufdauer eines Codewortes aufweist, daß ein erster ι ο Umschalter vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Verzögerungsgliedes und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Quelle für die Zusatzbits verbunden sind, daß eine erste Steuerschaltung vorgesehen ist, deren Ausgang mit dem Steuereingang des ersten Umschalters verbunden ist, und deren zwei Eingänge mit Ausgängen einer Taktzentrale verbunden sind, daß ein erster digitaler Vergleicher vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Eingang des ersten Verzögerungsgliedes und dessen Ausgang mit dem Stcuereingang der ersten Steuerschaltung verbunden sind, daß ein Übunragungskanal vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Umschalters verbunden ist, daß ein zweites Verzögerungsglied vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Übertragungskanals verbunden ist, und das eine Verzögerungszeit der Laufdauer eines Codewortes aufweist, daß eine Ausblendeeinrichtung für Zuiatzbits vorgesehen ist, daß eine zweite Steuerschaltung vorgesehen ist, deren Eingänge mit den Ausgängen einer zweiten Tatkzentrale und deren erster Ausgang mit dem Steuereingang der Ausblendeeinrichtung verbunden sind und deren zweiter Ausgang ein Expandersteuersignal abgibt, und daß ein zweiter digitaler Vergleicher vorgesehen ist, dessen erster J5 Eingang mit dem Eingang des zweiten Verzögerungsgliedes, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Verzögerungsgliedes und dessen Ausgang mit dem Steuereingang der zweiten Steuerschaltung verbunden sino.

Der digitale Vergleicher vergleicht beispielsweise die ersten drei der den Absolutwert der Abtastwerte darstellenden Codewörter. Dabei werden die beiden Absolutwerte als gleich verstanden, wenn die ersten drei Bits sich entsprechen.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Analogsignal und aus diesen gewonnene Pulse und

F i g. 2 zeigt eine erfinciungsgemäße Anordnung.

Fig. 1 zeigt ein Analogsignal a, aus dem in äquidistamen Zeitabständen als Pfeile dargestellte Amplitudenproben entnommen werden.

Diese Amplitudsnproben werden nach dem Stand der Technik in 10-Bit-Codewörter umgesetzt, die einen Puls b bilden. Jeweils zwei Codewörter sind in einem Unterrahmen UR 1, UR 2 oder UR 3 zusammengefaßt. Das letzte Bit jedes zweiten Codewor'es ist durch ein Kreuz markiert. An dieser Stelle ist jeweils das geringstwertige Bit des Codewortes durch ein Zusatzbit ersetzt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht in jedem zweiten Codewort das geringstwertige Bit durch ein Zusatzbit ersetzt, sondern das Zusatzbit wird in das Codewort eingefüg'., das die kleinste Amplitudenprobe beinhaltet (Pulse). Wenn beide Abtastproben als absolut gleich groß erkannt weiden, wird das Zusatzbit einem vereinbarten Codewort zugeordnet.

Es ist aber auch möglich, das Zusatzbit in jedes zweite Codewon an der Stelle des geringstwertigen Bit einzufügen und für den Fall, daß dieses Codewort nicht die absolut kleinste Amplitudenprobe enthält, beim anderen Codewort im Unterrahmen das geringstwertige Bit zu unterdrücken und stattdessen das geringstwertige Bit des anderen Codewortes einzufügen. Hier wird bei absoluter Gleichheit der Amplitudenproben das geringswertige Bit eines vereinbarten Codewortes eingefügt

Werden die Codewörter mit einem Analog-Digital-Umsetzer mit 13-Segment-Kompander erzeugt, so verliert man durch das Weglassen des geringstwertigen Bits in jedem zweiten Codewort theoretisch vier dB vom Signal-Rausch-Abstand. Eine derartige Verringerung ist bei geringer Aussteuerung eines Tonkanals mit Programm beispielsweise nur im Bereich der Segmente mit feinster Quantisierung um den Nullwert nicht schwerwiegend nachteilig, da die 13-Segment-Kenn!inie dort zu einem Signal-Rausch-Ah^tand mit großer Reserve führ».

Mit größerer Aussteuerung steigt jedoch beim 13-Segment-Kon;pander die subjektiv empfundene Störwirkung des Quantisierungsrauschens, so daß dann eine Verringerung des Signal-Rausch-Abstandes um vier dB vermieden werden sollte.

Das Codewort ohne Zusatzbit ist erfindungsgemäß dasjenige, das eine Abtastprobe beinhaltet, die in demjenigen Segment der 13-Segment Kennlinie liegt, in welchem die Quantisierung größer ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die Vergröberung der Quantisierung durch Weglassen des geringstwertigen Bits umso stärker auswirkt, je gröber im zutreffenden Segment die Quantisierung vor dem Weglassen ist. Da die Quantisierung bei der 13-Segment-Kennlinie umso gröber ist, je weiter das Segment vom Nullwert entfernt ist, sollte das Zusatzbit der betragsmäßig kleineren Abtastprobe zugeordnet werden. Dies gilt nicht nur für die 13-Segment-Kennlinie, sondern für alle MomentanwertkomDander mit fernster Quantisierung in der Nähe des Nullwertes.

F i g. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung. Deren sendeseitiger Teil enthält einen Eingang 1, ein Verzögerungsglied 2, einen Umschalter 3 mit Steuereingang 6, eine Quelle 4 für Zusatzoits, eine erste Steuerschaltung 5, eine Taktzentrale 7 und einen digitalen Vergleicher 8.

Die Empfangsseite erhält ein Verzögerungsglied 10, eine Ausblendeinrichtung 11 für Zusatzbits, eine zweite Steuerschaltung 12, eine Taktzentrale 13, einen digitalen Vergleicher 14, einen Ausgang 15 für den die Analogsignale beinhaltenden Puls, einen Ausgang 16 für Zuss'.zbits, und einen Ausgang 17 für ein Expandersteuersignal.

Sendeseite up.1 Empfangsseite sind durch einen Übertragungskanal 9 miteinander verbunden.

In den Eingang 1 wird ein Puls eingespeist, der aus einer Folge von 10-Bit-Codewörtern besteht, die jeweils eine Abtastprobe beinhalten. Im Verzögerungsglied 2 wird der Puls um ein Codewort verzögert, Der Umschalter 3 vermag je nach dem Steuersignal, das er von der Steuerschaltung 5 empfängt, neben der höhenwertigen Bits an der Stelle des geringstwertigen Bits entweder dieses oder ein aus der Quelle 4 stammendes Zusatzbit in den Übertragungskanal 9 einzuspeisen. Der digitale Vergleicher 8 vergleicht das am Eingang und am Ausgang des Verzögerungsgliedes 2 anstehende Codewort und steuert die Steuerschaltung

5 in die eine Lage, wenn das Codewort am Eingang des Verzögerungsgliedes 2 größer ist, als das am Ausgang und in die andere Lage, wenn die Verhältnisse umgekehrt sind. Je nach Lage der Steuerschaltung 5 gelangt aus der Taktzentrale 7 ein Impuls zum > Steuereingang 6, wenn das Zusatzbit entweder in das eine oder in das andere Codewort im Unterrahmen eingefügt werden soll.

Auf der Empfangsseite verzögert das Verzögerungsglied 10 den Puls ebenfalls um ein Codewort, so daß der Digitale Vergleicher 14 wie auf der Sendeseite das verzögerte und das nicht verzögerte Codeworl bezüglich ihres Amplitudenwertes vergleichen und die Steuerschaliung 12 steuern kann. )e nach Einstellung der Steuerschaltung 12 gelangt von der Taktzentrale 13 zu einem anderen Zeitpunkt ein Signal an die Ausblendeinrichtung II derart, daß das Zusatzbit entweder aus dem ersten oder zweiten Codewort entnommen und zum Ausgang 16 abgegeben werden kann. Das zweite Ausgangssignal der Steuerschaltung 2» 12 gelangt an den Ausgang 17 und dient zur Anpassung der Kennlinie eines Momentanwert-Expanders 18.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das in der Quelle für Zusatzbits 4 erzeugte Zusatzbit im ersten Umschalter 3 stets an der gleichen Stelle im Unterrahmen eingefügt, und über den Steuereingang 6 wird befohlen, ob das geringstwertige Bit des ersten oder des zweiten Codewortes im Unterrahmen nicht übertragen wird, wobei hierzu durch den Vergleicher 8 das Codewort mit dem kleineren Absolutwert auszusuchen ist. Auf der Empfangsseite wird das Zusatzbit durch die Ausblendeinrichtung 11 stets der gleichen Stelle im Unterrahmen entnommen. Im Momentanwert-Expander wird dann nicht nur die Kennlinie umgeschaltet, sondern entsprechend dem Steuersignal vom Ausgang 17 auch das übertragene geringstwertige Bit dem richtigen der beiden Codeworte des Unterrahmens zugeordnet. Der digitale Vergleicher 14 ordnet es dem Codewort mit dem größeren Absolutwert zu.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Übertragen pulscodemodulierter Analogsignale, insbesondere Tonprogramme, bei dem wenigstens zwei jeweils eine momentanwertkompandierte Abtastprobe beinhaltende Codewörter einen Unterrahmen bilden, bei dem mehrere Unterrahmen einen Oberrahmen bilden und bei dem jeweils in einem Codewort jeden Unterrahmens das geringstwertige Bit der Abtastprobe durch ein Zusatzbit ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Codewärter jedes Unterrahmens bezüglich der Amplitude der umgesetzten Abtastprobe verglichen werden, daß bei dem Codewort mit der kleinsten absoluten Amplitude der umgesetzten Abtastprobe das Zusatzbit an die Stelle des geringstwertigen Bits der Abtastprobe tritt und daß bei als absolut gleich groß erkannten Abtastproben das Zusatzbit einer vereinbarten Abtastprobe zugeordnet j-jt

2. Verfahren zum Übertragen pulscodemodulierter Analogsignale, insbesondere Tonprogramme, bei dem wenigstens zwei jeweils eine momentanwertkompandierte Abtastprobe beinhaltende Codewörter einen Unterrahmen b'lden, bei dem mehrere Unterrahmen einen Überrahmen bilden und bei dem jeweils in einem Codewort jeden Unterrahmens das geringstwertige Bit der Abtastprobe durch ein Zusatzbit ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzbit immer an derselben Stelle im Unterrahmen auftritt, daß die Codewörter jedes Unterrahmens bezüglich der Amplitude der umgesetzten AbtEStprobe vergliche.· werden, daß für den Fall, daß das Zusatzbit hicht im Codewort mit der kleinsten absoluten Amplitude der umgesetzten Abtastprobe enthalten ist, bei diesem an der Stelle mit dem geringstwertigen Bit das geringstwertige Bit des Codewortes mit dem Zusatzbit eingefügt wird, und daß bei als absolut gleich groß erkannten Abtastproben das Zusatzbit einer vereinbarten Abtastprobe zugeordnet wird.

3. Anordnung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 für zwei Codewörter pro Unterrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Verzögerungsglied (2) vorgesehen ist, das eine Verzögerungszeit der Laufdauer eines Codewortes aufweist, daß ein erster Umschalter (3) vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Verzögerungsgliedes (2) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer Quelle (4) für die Zusatzbits verbunden sind, daß eine erste Steuerschaltung (5) vorgesehen ist, deren Ausgang mit dem Steuereingang (6) des Umschalters (3) verbunden ist, und deren zwei Eingänge mit Ausgängen einer Taktzentrale (7) verbunden sind, daß ein erster digitaler Vergleicher (8) vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Eingang des ersten Verzögerungsgliedes (2), dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des ersten Verzögerungsgliedes (2) und dessen Ausgang mit dem Steuereingang der ersten Steuerschaltung (5) verbunden sind, daß ein Übertragu.igskanal (9) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Umschalters verbunden ist, daß ein zweites Verzögerungsglied (10) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Übertragungskanals (9) verbunden ist und das eine Verzögerungszeit der Laufdauer eines Codewortes

aufweist, daß eine Ausblendeinrichtung (If) für Zusatzbits vorgesehen ist, daß eine zweite Steuerschaltung (12) vorgesehen ist, deren Eingänge mit den Ausgängen einer zweiten Taktzentrale (13) und deren erster Ausgang mit dem Steuereingang der Ausblendeinrichtung (11) verbunden sind und deren zweiter Ausgang ein Expandersteuersignal abgibt, und daß ein zweiter digitaler Verg'eicher (14) vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Eingang des zweiten Verzögerungsgliedes (10), dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Verzögerungsgliedes (10) und dessen Ausgang mit dem Steuereingang der zweiten Schaltersteuerung (12) verbunden sind.