DE2828679A1 - Uebertragungssystem - Google Patents

Description

FHN. 8842. JW/EVK.

25.3.1978.

Übertragungssystem

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Ubertragungssystem zum Übertragen von in festen TaktIntervallen liegenden Signalelementen eines Informationssignals mittels eines mehrere Impulse enthaltenden Impulskodes mit einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender mit einer Pulskodeinodulationsanordnung versehen ist, die die ihrem Eingang zugeführten Signalelemente zur Übertragung zum Empfänger in den mehrere Impulse enthaltenden Pulskode umwandelt,

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■während der Empfänger mit einer Pulskoiemodula-tionsanordnung versehen ist, die aus dem mehrere Impulse enthaltenden Pulskode das übertragene Informationssignal reproduziert.

Bei Pulskodemodulation im allgemeinen führt die Amplitudenquantisierung zu Abweichungen zwischen dem vom Empfänger reproduzierten Informationssignal und dem ursprünglichen Informationssignal, welche Abweichungen das sogenannte Quantisierungsrauschen verursachen;: und die Reproduktionsqualität beeinträchtigen. Bei Steigerung der Anzahl Impulse im Pulskode nehmen die Abweichungen zwischen dem reproduzierten Informationssignal und dem ursprünglichen Informationssignal ab und folglich die Genauigkeit der Reproduktion zu, wodurch für Signalübertragung guter Reproduktiorrsqualität eine relativ grosse

T5 Anzahl von Impulsen im Pulskode und dadurch grosse Ubertragungsb-andbreiten notwendig sind.

Damit bei einer verringerten Anzahl von Impulsen im angewandten Pulskode der Einfluss des Quantisierungs— rauschens verringert und dadurch eine gute Reproduktionsqualität verwirklicht wird, kann mit Vorteil eine augenblickliche Dynamikregelung angewandt werden, die aus einer nichtlinearen Amplitudenquantisierung im verwendeten Pulskode besteht, insbesondere zur Verwirklichung stark verringerter Ubertragungsbandbreiten, wie dies u.a. für Bildtelephonie—(Videophon—)Übertragung erwünscht wird.

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So" wurde in einem bekannten Bildtelephonieübertragungssystem, das zur Übertragung eines Bildtelephoniesignals von 1 MHz Bandbreite eingerichtet war, unter Anwendung differentieller Pulskodeübertragung nur ein aus drei Impulsen bestehender differentieller Pulskode pro Signalelement, das in Taktintervallen von 0,5/us liegt, zur Verwirklichung der minimalen Ubertragungsbandbreite von 3 MHz angewandt. Trotz der Anwendung der nichtlinearen Amplitudenquantisierung stellt es sich bei dieser auf den Minimalwert verringerten Ubertragungsbandbreite heraus, dass die Reproductionsqualität in dem obengenannten bekannten Übertragungssystem dennoch besonders ungünstig ist.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine völlig neue Konzeption eines Ubertragungssystems der obengenannten Art und der dabei zu verwendenden Sender und Empfänger zu schaffen, das die erwünschte Reproduktionsqualität zusammen mit einem einfachen Aufbau durch eine wesentlich wirtschaftlichere Verwendung der Anzahl Impulse im Pulskode oder mit anderen Worten der verfügbaren Ubertragungsbandbreite erreicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemässe übertragungssystem das Kennzeichen auf, dass sendeseitig die Pulskodemodulationsanordnung als Minimal-'gruppenpulskodemodulator zur Pulskodeumwandlung von aneinander anschliessenden minimalen Gruppen von zwei Signalelementen

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des Informationssignals ausgebildet ist, mit einem Formkoder, der in jedem Gruppenintervall eine in Amplitude genormte Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente gemeinsam am Eingang des Minimalgruppenpulskodemodulators durch, einen Pulskode kennzeichnet,und weiter mit einem Amplitudenkoder, der in jedem Gruppenintervall einen zugeordneten Amplitudenwert durch, einen Pulskode kennzeichnet, wobei die vom Formkoder und die vom Amplitudenkoder in jedem Gruppenintervall erzeugten Pulskodes als zusammengesetzter Pulskode gemeinsam übertragen werden, und dass im Empfänger zur Reproduktion des übertragenen Informationssignals der zusammengesetzte Pulskode einer Pulskodedemodulationsanordnung in Form eines Minimalgruppenpulskodedemodulators für die in aneinander anschliessenden Impulskodes übertragenen minimalen Gruppen von zwei Signalelementen zugeführt wird, welcher Minimalgruppenpulskode/iemodulator dazu eine Multiplizierstufe enthält zum Multiplizieren der in jedem Gruppenintervall im Pulskode übertragenen, in Amplitude genormten Form mit dem zugeordneten Amplitudenwert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Senders und eines Empfängers in einem bekannten Ubertragungs—

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system für differentielle Pulskodemodulation, wobei Fig. 3 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der verwirklichten ReproduktionsqualiTtät zeigt;

Fig. h und Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Senders und eines Empfängers in einem erfindungsgemässen Übertragungssystem vom differentiellen Pulskodemodulationstyp,

Fig. 6 und Fig. 7 einige Diagramme zur Erläuterung des erf indungsgemässen-über tragungss-y st ems ,

Fig. 8 und Fig. 9 ein Blockschaltbild eines praktisch bewährten Senders und Empfängers nach der Erfindung;

Fig. 10 bis Fig. 14 eine detaillierte Darstellung einiger Teile im Sender und im Empfänger nach den Fig. 8 und 9<

Der in Fig. 1 dargestellte bekannte Sender ist zur übertragung von Bildtelephonies-ignalen mit einer Bandbreite von 1 MHz mittels eines einen oder mehrere Impulse enthaltenden'Pulskodes in Fo-rm differentiell-er Pulskode— modulation eingerichtet, wobei die von" einer Fernsehkamera herrührenden unipolaren Fernsehsignale mit beispielsweise positiver Polarität nach Verstärkung in_ einem Videoverstärker 2 und Begrenzung in einem Spitzenbegrenzer 3 über eine Abtastanordnung h einem Analog-Digital-Wandler 5 mit parallelen Pulsausgängen zugeführt werden. Im Rhythmus einer Taktfrequenz von beispielsweise 2 MHz werden der Abtastanordnung h Signalelemente entnommen,, die im Analog-Digital-Wandler 5 in einen parallelen Pulskode umgewandelt

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werden, und zwar zur weiteren Verarbeitung in einem differentiellen Pulskodemodulator 6.

Ebenso wie der Analog-Digital-¥andler 5 ist der differentielle Pulskodemodulator 6 für digitale Parallelarbeitsweise ausgebildet und enthält einen Differenzerzeuger 7 und einen Verg^i...■ · ikreis 8, der als örtlicher differentieller Pulskodedernodulator mit einem digitalen Integrator 9 mit einer Zusammenfügungsanordnung 10 und einem nachgeschalteten Speicher 11 ausgebildet ist, dessen Ausgang über einen Rückführungsweg 12 sowohl mit einem Eingang der Zusammenfügungsanordnung 10 als auch mit einem Eingang des Differenzerzeugers 7 verbunden ist. Dabei ist dem -Dif f erenzerzeuger 7 eine Quantisierungsstufe 13 nachgeschaltet, die aus Vergleichsanordnungen mit Amplitudenpegeln verteilt über eine nicht lineare Quantisierungsskala besteht, die Anzahl. Quantisierungspegel zu verringern, sowie eine aus Selektionstoren aufgebaute Kodieranordnung Ik, die die Anzahl Impulse im Pulskode entsprechend der verringerten Anzahl Quantisierungspegel der Quantisierungsstufe 13 verringert.

Einerseits wird das Ausgangssignal der Kodieranordnung 14 über einen Parallel—Reihenwandler 15 und einen Ausgangsverstärker 16 einer Ausgangsleitung 17 zugeführt und andererseits über eine ebenfalls aus Selektionstoren aufgebauten Dekodieranordnung 18 mit einer inversen

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Dekodierfcennlinie der Zusammenfügungsanordnung 10 des digitalen Integrators 9 zugeführt. Abhängig von der Polarität des im Differenzerzeuger 7 gebildeten Differenzsignals -wird mit Hilfe eines Polaritätsdetektors im Differenzumwandler 7 ein Polaritätsimpuls erzeugt, der für die Übertragung über eine Polaritätsleitung T9 ebenfalls dem Parallel-Reihenwandler 15 und zugleich der Zusammenfügungsanordnung 10 des digitalen Integrators zugeführt wird.

Wird in dieser Anordnung das positive Ausgangssignal am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5 durch X dargestellt und das Ausgangssignal des digitalen Integrators durch S , so wird im Differenzerzeuger 7 von dem als

O-X

Eingangssignal des Pulskodemodulators wirksamen Differenzsignal e = X - S sowohl die Grosse Ie | = ix - S I χ οχ ι χ■ ' oxI

als auch die Polarität S(e ) gebildet, wobei das Signal je I =jX - S J nach Verarbeitung in der Quantisierungsstufe 13 und der KodieranOrdnung 14 dem Parallel-Reihenwandler 15 und zugleich über die Dekodieranordnung 18 dem digitalen Integrator 9 zugeführt wird, während das Polaritätssignal S(e ) über die Polaritätsleitung 19 unmittelbar an diese Elemente 15 und 9 gelegt ist. In der auf diese Weise gebildeten Schleife des differentiellen Pulskodemodulators 6, die aus dem Differenzerzeuger 7> der Quantisierungsstufe 13, der Kodieranordnung 14, der

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Dekodieranordnung 18 und dem digitalen Integrator 9 besteht, folgt das Ausgangssignal S des digitalen Integrators 9 dem positiven Fernsehsignal X am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5. Nimmt beispielsweise das positive Fernsehsignal X am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5 zu, so wird das Ausgangssignal S des Integrators 9 ebenfalls

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zunehmen, während umgekehrt bei einer Abnahme des Fernsehsignals X auch das Integratorausgangssignal S abnehmen

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Gleichzeitig mit den übertragenen Impulsen des Pulskodes wird über den Endverstärker 16 ein Synchronsignal mitgesendet, das von einem in der Figur nicht näher dargestellten Steuerimpulsgenerator herrührt, der die Taktimpulse für die Abtastanordnung 4 sowie die Steuerimpulse für den Analog-Digital-Fandler 5₅ den Integrator 9 und den Parallel-Reihenwandler 15 liefert, wie in der Figur bei diesen Elementen k, 5i 11 > 15 durch Pfeile angegeben ist.

Fig. 2 zeigt den mit dem Sender in Fig. 1 zusammenarbeitenden Empfänger, wobei die über die Leitung 17 eingetroffenen Impulse des Pulskodes nach Pulsregeneration in einem Pulsregenerator 20 und Reihen-Parallelwandlung in einem Reihen-Parallelwandler 21 einer als differentieller Pulskodedemodulator ausgebildeten Pulskodedemodulationsanordnung 22 zugeführt werden, die auf genau dieselbe Art und Weise aufgebaut ist wie der örtliche differentielle

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Pulskodedemodulator 8 auf der Sendeseite mit einer Dekodieranordnung 23 und einem nachgeschalteten digitalen Integrator 24 mit einer Zusammenfügungsanordnung 25, einem Speicher 26 sowie einem Rückführungsweg 27. Ebenfalls ist der differentielle Pulskodedemodulator 22 mit einer an den Reihen-Parallel-Wandler 21 angeschlossenen Polaritätsleitung 26 versehen, die ebenso wie im örtlichen different!— eilen Pulskodedemodulator 8 auf der Sendeseite an die ZusammenfügungsanOrdnung 25 des digitalen Integrators angelegt ist.

An dem Ausgang des digitalen Integrators 24 entstehen auf diese Weise die reproduzierten Fernsehsignale S , die über einen Digital-Analog-Wandler 29 einem Tiefpassfilter 30 zugeführt werden, das die gewünschten Fernsehsignale durchlässt und darüber liegende Frequenzen unterdrückt. Nach Verstärkung in einem Videoverstärker 31 werden die durch differentielle Pulskodemodulation übertragenen Fernsehsignale auf einer Bildröhre 32 wiedergegeben.

Ebenso wie beim Sender in Fig, 1 enthält der in Fig. 2 dargestellte Empfänger einen in der Figur nicht näher bezeichneten zentralen Steuerpulsgenerator, der vom mitgesendeten Synchronsignal synchronisiert wird, zur Erzeugung der Steuerimpulse für den Pulsregenerator 20, den Reihen-Parallelwandler 21, den Speicher 26 des

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digitalen Integrators 24 und den Digital—Analog—Wandler 2$.

Auch hier ist die Steuerung der Elemente 20, 21, 26, 29 durch den zentralen Steuerpulsgenerator durch Pfeile bezeichnet.

An Hand- der in Fig. 3 angegebenen Zeitdiagramme wird nun die Reproduktionsqualität des bekannten Bild— telephonieübertragungssystems näher erläutert, wobei das Fernsehsignal von 1 MHz nach Abtastung mit der- Taktfrequenz von 2 MHz zur Verwirklichung der minimalen TJb er tragung s— bandbreite von 3 MHz durch einerr aus 3 Impulsen zusammengestellten differentiellen Pulskode übertragen wird. Insbesondere werden bei einem maximalen Schwärzungsgrad von 100 E des Fernsehsignals, gemessen in der Einheitsquantisierungsschrittgrösse E, durch einen der Impulse des aus 3 Impulsen bestehenden differentiellen Pulskodes die Polarität und durch die übrigen Impulse in dem Pulskode die Signalpegel E, 2E, 4E und 8E gekennzeichnet. In diesen Zeitdiagrammen in Fig. 3 ist als Schwärzungseinheit des Fernsehsignals die Einheitsquantisierungsschrittgrösse E und als Zeiteinheit die Zeitdauer T der begrenzenden Taktzeitintervalle der aufeinanderfolgenden Signalelemente gewählt worden.

So zeigt das Zeitdiagramm in Fig. Ja. ein zu

übertragendes Fernsehsignal, wobei durch a und b, ausgehend von dem ¥eisspegel, Schwärzungslinien mit der sehr kurzen Zeitdauer von T bzw. 2T angegeben sind,beispielsweise

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Schriftzeichen in Dokumentenübetragung. Den Schwärzungslinien a, b der Dokumentenübertragung folgt dabei ein Schwärzungsblock c mit einer Zeitdauer von 7T, der auf einen sich allmählich ändernden Graupegel d übergeht.

Fig. 3b zeigt das Ausgangssignal des differentiellen

Pulskodedemodulators im Empfänger in Fig. 2, bei der

; Übertragung des in Fig. 3a angegebenen Fernsehsignals durch den genannten aus drei Impulsen zusammengestellten Pulskode. Jeweils beim Auftritt der Schwärzungslinien a,b bzw. des Schwärzungsblocks c wird während der zugeordneten Zeitdauer das Ausgangssignal des differentiellen Pulskodedemodulators in jedem Taktimpulsintervall T mit dem maximalen Signalpegel von 8E zunehmen und daraufhin mit diesem Signaipegel von 8E abnehmen, bis der Weisspegel bzw. Graupegel d nach dem Schwärzungsblock c erreicht ist, wonach das Ausgangssignal des differentiellen Pulskodemodulators im Rhythmus der Taktfrequenz mit den geringeren Werten der Signalpegel um den Weisspegel und den Graupegel d herumschwingen wird.

Am Ausgang des differentiellen Pulskodedemodulators entsteht dann die reproduzierbare Annäherung a¹, b¹, c¹, d¹ des in Fig. 3a dargestellten Fernsehsignals a", b, c, d, das in Fig. 3b gestrichelt dargestellt ist. Aus einem Vergleich der reproduzierten Annäherung a¹, b¹, c¹, d' mit dem ursprünglichen Fernsehsignal a, b, c, d dürfte hervorgehen,

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H₁

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dass die Reproduktionsqualität des genannten Pulskodes mit der stark verringerten Ubertragungsbandbreite trotz der Anwendung der niclitlinearen Quantisierungspegel ungünstig ist, insbesondere tritt ungenügende Schwärzung der Schwärzungslinien a, b auf -sowie seitliche Verschiebung und verwischte Umrisse des Schwärzungsblocks c sowie verringerte Definition in dem allmählich sich ändernden Graupegel d.

Nach der Erfindung wird durch eine neue Konzeption des Pulskodeübertragungssystems, das den im in Fig. K dargestellten Sender und den in Fig. 5 dargestellten Empfänger enthält, zusammen mit einem einfachen Aufbau bei gleichbleibender bzw. verringerter Ubertragungsbandbreite durch eine wesentlich wirtschaftlichere Verwendung der Impulse im Pulskode die Reproduktionsqualität weitgehend verbessert. Der Fig. 1 und Fig. 2 entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen angegeben.

Nach der Erfindung ist in dem in Fig. 4 dargestellten Sender die Pulskodedemodulationsanordnung als Minimalgruppenpulskodemodulator 33 ausgebildet, und zwar zur Pulskodeumwandlung aneinander anschliessender minimaler Gruppen zweier Signalelemente des Informationssignals mit einem Formkoder 3k, der in jedem Gruppenintervall eine in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente gemeinsam am Eingang des

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Minimalgruppenpulskodemodulators 33 durch einen Pulskode kennzeichnet, und weiter mi.t einem Amplitudrenkoder 35 ₅ der in jedem Gruppenintervall einen zugeordneten Amplitudenwert durch einen Pulsleode kennzeichnet, wobei die vom Formkoder 34 und die vom Amplitudenkoder 35 i-Ώ jedem GruppenIntervall erzeugten Pulskodes als zusammengesetzte Pulskode gemeinsam übertragen werden.

Ebenso wie der Sender in- Fig. 1 enthält der in Fig. 4 angegebene Sender einen an einen Vergleichskreis angeschlossenen Differenzerζeuger 7> der hier jedoch aus zwei Stufen 36 und 37 besteht_r und zwar zur Bildung der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten in digitaler Form am Ausgang des Arraiog—Digital-Wandlers 5 und des Vergleichssignals, wobei die Abtast— werte unter Anwendung von durch Taktimpulse gesteuerten Registern 38»- 39ι 4θ zu gleichen Zeitpunkten an die beiden Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 gelegt sind. Wenn beispielsweise die beiden Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers 5 durch X und Y und das Vergleichssignal durch S dargestellt werden, so werden in den Stufen 36, 37 die Signalelemente e = X - S und e = Y - S gebildet _r die als Eingangssignale des Minimal— gruppenkodemodulators 33 zur weiteren Verarbeitung im Formkoder 34 und im Amplitudenkoder 35 benutzt werden. Insbesondere werden den Ausgängen 41, 42 der Stufen. 36, 37 des

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- ja - 25.3.78.

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Differenzerzeugers 7 die Grosse der Signalelemente^ ie I= f X-S I und le I =\y-S ) und den Ausgängen *43, 'xl 1 oy! r y^l 1 oy< & & -/»

die Polaritätssignale s(e ) und S(e ) entnommen.

χ y

In der Fig. 4 enthält der Formkoder 34 dazu eine durch die Grosse der Signalelemente J e | und [ e f gespeiste Quantisierungsstufe 45 und eine nachgeschaltete _t durch die Polaritätssignale S(e ), s(e ) gespeiste Kodierstufe 46,

x. y

wobei die Kodierstufe 46 mit einem Pulskodeausgang 47 und einem Polaritätsausgang 48 versehen ist. Der Amplitudenkoder 35 besteht aus einer nichtlinearen Quantisierungsstufe 49 und einer nachgeschalteten Kodierstufe 50 mit einem Pulskodeausgang 5I» wobei vor der Quantisierungsstufe 49 eine durch die Grosse der Signalelemente je I ,\e I

χ y

gespeiste Amplitudenwählstufe 52 liegt, die durch den Pulskode des Formkoders 34 zum Wählen des der Quantisierungsstufe 49 zugeführten Amplitudenwertes gesteuert wird. Auf diese Weise werden den Ausgängen 47, 48, 5I des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 35 in jedem Gruppenintervall von 2 Taktperioden Pulskodes entnommen, die für eine in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente bzw. den zugeordneten Amplitudenwert kennzeichnend sind. Die beiden Pulskodes werden in jedem Gruppenintervall vom 2 Taktperioden als zusammengesetzte Pulskode übertragen. Im Vergleich zu dem bekannten Übertragungssystem

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in Fig. 1 und Fig. 2 ist die" Periode der Übertragung des zusammengestellten Pulskodes verdoppelt, so dass für eine gleichbleibende Ubertragungsbandbreite daher die Anzahl Impulse im zusammengesetzten Pulskode verdoppelt werden kann. Wenn beispielsweise im bekannten Übertragungssystem eines Fernsehsignals mit einer Bandbreite von 1 MHz in jeder Taktperiode T von 0,5/us ein Pulskode von drei Impulsen übertragen wii'd, so findet im Übertragungssystem nach der Erfindung für gleichbleibende' Ubertragungsbandbreite in jedem Gruppenintervall 2T mit einer Zeitdauer von 1 /us die Übertragung eines zusammengesetzten Pulskodes mit sechs Impulsen T₁, T_?, T„, T., T , T^ statt. Dabei werden in der angegebenen Ausführungsform durch die Impulse T , T„, T_ der Amplitudenwert, durch die Impulse T., T die in Amplitude genormte Form und durch den Impuls T^ die Polarität gekennzeichnet.

Mehr in Detail werden durch die Impulse T., T vier in ihrer Amplitude genormte Formen gekennzeichnet, deren Verlauf in Fig. 6 durch a, b, c, d in einem Zeitdiagramm dargestellt ist; insbesondere betragen in den aufeinanderfolgenden Taktintervallen in einer Minimalgruppe von zwei Signalelementen für die Formen in den Fig. 6a, 6b, 6c, 6d die Normungswerte 1,0; 1,1; 1/2, 1 und 0,1, während diese Formen in den Fig. 6a, 6b,6c,6d im Pulskode (T^, T ) durch (θ,θ); (ΐ,θ); (θ,ΐ) und "(1,1.)

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bezeichnet werden.

Zu den in den Fig. 6a, 6b, 6c, 6d dargestellten Signalformen gehören in dieser Reihenfolge nacheinander die Amplitudenwerte e , (e +e )/2, e , e , d.h. zur Bildung

χ -³^y y ?; '■' ■-■

der Fig. 6a, 6c, 6d der grösste und für die Form in Fig. 6b der mittlere Amplitudenwert der in der betreffenden Minimalgruppen auftretenden Signalelemente. Abhängig vom Auftreten einer der in den Fig. 6a, 6b, 6c, 6d dargestellten Signalformen wird unter Ansteuerung des Pulskodes (Tr, T_) in der Amplitudenwählerstufe 52 der betreffende Amplitudenwert gewählt und über die Quantisierungsstufe 4 9 und die Kodierstufe 51 des Amplitudenkoders 35 in den Pulskode (Τ , T„,, T„) gebracht, der in der Einheitsquantisierungsschrittgrösse E 8 Signalpegel E, 2E, ^E, 8E, 16E, 32E, 60E, 9OE ergibt.

Vollständigkeitshalber sei noch erwähnt, dass durch den Polaritätsimpuls Tg durch eine "1". eine negative Polarität und durch eine "0" eine positive Polarität angegeben werden.

¥ird auf diese Weise beispielsweise zu einem gewissen Zeitpunkt der zusammengesetzte Pulskode (T₁, T„, T_, T., T_,T^) mit der nachfolgenden Zusammensetzung (1, 0, 1, 0, 1,1) übertragen, so kennzeichnet dieser Pulskode eine negative Polarität, eine in der Amplitude genormte Form wie in Fig. 6c angegeben und einen zugeordneten

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Amplitudenwert von 32Έ. Gemeinsam ist durch- diese Signaldaten auf eindeutige Weise der Signalverlauf in der betreffenden Minimalgruppe festgelegt worden.

Einerseits werden die Pulskodes an den Ausgängen 47» 51 des Formkoders 3k und des Amplitudenkoders 35 zusammen mit dem Polaritätsimpuls des Ausgangs k8 zur Übertragung an einem Parallel-Reihen-Wandler I5 zusammengefügt, der über einen Endverstärker 16 mit der übertragungsleitung T7 verbunden ist. Andererseits werden die auf diese Yeise gebildeten Pulskodes mit dem Polaritätsimpuls dem Vergleichskreis 8 zugeführt, der eine örtliche Pulskodedemodulationsanordnung 53 enthält, die nach der Erfindung als "örtlicher Minimalgruppenpulskodedemodulator ausgebildet ist. Insbesondere ist der Minimalgruppenpulskodedemodulator mit einer Multiplizierstufe 5^· zum Multiplizieren der im Pulskode übertragenenn, in Amplitude genormten Form mit dem zugeordneten Amplitudenwert versehen, wobei der Pulskode den Ausgängen k7₁ 51 des Formkoders 3^- und des Amplitudenkoders 35 entnommen und .Eingängen eines an die Multiplizierstufe ^k angeschlossenen Formdekoders 55 und eines Amplitudendekoders 56 zugeführt ist. Zugleich ist im Vergleichskreis 8 am Ausgang der Multiplizierstufe 5^- ein digitaler Integrator °f mit einer Zusammenfügungsanordnung mit einem daran angeschlossenen Speicher 1T und einem Rückführungsweg 72 angeordnet, wobei die Zusanimenfügungs-

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anordnung 10 durch, die Polaritätsimpulse vom Ausgang des Formkoders 3k gesteuert wird-

TJber den Formdekoder 55 wird unter Ansteuerung von Taktimpulsen in jedem Gruppenintervall von 2 Taktperioden 2T am Eingang der Multiplizererstufe 5^ aus dem Pulskode (T., T ) eine der in den Fig. 6a, 6b, 6c, 6d dargestellten, in der Amplitude genormten Formen und über den Amplitudendekoder 5^ aus dem Pulskode (T , T_?, T ) der zugeordnete Amplitudenwert festgelegt, wobei in jedem Gruppenintervall durch, die Multiplikation am Ausgang der Multipliziererstufe ^h eine digitale Reproduktion nach Form und Amplitude des Signalverlaufes erzeugt wird, die zur Erzeugung des Vergleichssignals S dem digitalen Integrator 9 zugeführt wird. Jeweils am Ende eines Gruppeiiintervalls wird unter Ansteuerung von Steuerimpulsen mit doppelter Taktperiode dem Speicher 11 des digitalen Integrators 9 das Vergleichssignal S entnommen, das zuu weiteren Verarbeitung in dem Minimal— gruppenpulskodedemodulator 33» wie obenstehend beschrieben, den Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 zugeführt wird.

Ebenso wie der Sender in Fig. 1 enthält auch.

dieser Sender einen in der Figur picht näher dargestellten Steuerimpulsgenerator, der für die Übertragung ein, Synchronsignal am Endverstärker 16, die Taktimpulse für

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die Abtastanordnung 4, den Analog-Digital- Wandler 5, die Register 38» 39, 40, den Formdekoder 55 sowie die Steuerimpulse für den Parallel-Reihenwandler I5 und für den Speicher 11 des digitalen Integrators 9 liefert, wie in der Figur bei diesen Elementen 4, 5, 11, 15, 38, 39, 40, 55 durch. Pfeile bezeichnet worden ist.

Kennzeichnend für die Erfindung ist der Minimal-

gruppenpulskodedemodulator 33 mit dem Formkoder 34 und dem Amplitudenkoder 35> der aus den jeweiligen Quantisierungsstufen 45» 49 und den darauffolgenden Kodierstufen 46, 50 zum Erzeugen der beiden Pulskodes zur Kennzeichnung der in der Amplitude genormten Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente in einem Gruppenintervall 2T und des zugeordneten Amplitudenwertes dient. Während für die Amplitudenkodierung im Amplitudenkoder 35 der zu übertragende Amplitudenwert in der Quantisierungsstufe 49 in Grosse entsprechend der nichtlinearen Quantisierungsskala quantisiert wird, findet in der Quantisierungsstufe 45 des Formkoder 34 eine Quantisierung des Signalverlaufes der beiden Signalelemente in der Gruppe entsprechend ihrem Verhältnis

m = e /e statt,
y χ

So gilt für die vier in ihrer Amplitude genormten Formen in Fig. 6a - 6d für den Signalverlauf der beiden Signalelemente nacheinander:

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VL 20 -

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Fig. 6a, e_x ψ 0, e = 0, Hi₁ = 0; Fig. 6b, β_χ = e , m₂ = 1 ;

' e
Fig. 6c, e_x = -^, ra₃ = 2; Fig. 6d, β_χ = 0, e_y / 0, m^ = <*S,

Ubersxchtlxchkeitshalber sind die Daten der in ihrer Amplitude genormten Formen in Fig. 6a - 6d untenstehend in eine Tafel aufgenommen.

Figur	e	x'	e y	m = e / Y	e X	Kode T4, T5
6a	e X		0	m1 =	0	0,0
	e y		0
6b	e X	=	e y	m2 =	1	1,0
6 C	e X		e /2 y	m3 =	2	0,1
6d	e X		0	mh =		1,1
	e y		0

In der (e , e )-Ebene dargestellt entsprechen die Fig. 6a - 6d den durch den Nullpunkt gehenden geraden Linien, deren Neigungen m.. , m„, m„, m. die in der Amplitude genormte Form in Fig. 6a, 6b, 6c, 6d kennzeichnen, und zwar auf die Art und Weise, wie dies in Fig. 6e dargestellt ist.

Damit bei einem bestimmten Signalverlauf, der durch den betreffenden Neigungswert m = e /e gegeben wird, die zugeoi'dnete, in der Amplitude genormte Form festgestellt werden kann, ist die (e , e )-Ebene in

χ y

Fig. 6e in sektorförmige Quantisierungsgebiete aufgeteilt,

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und zwar durch, gestrichelte Begrensungslinien der Entscheidungsneigungen M₁, M„j M~, Mr, M^, die in dem angegebenen Ausführungsbeispiel --§-, +■§-, + 1-g-, +4, -2 betragen. Jeweils zwischen zwei gestrichelten Begrenzungslinien M₁, M₂, M„, Ml, M₆. liegt eine der Linien Hi₁, m_, m„, m. , die für die in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes kennzeichnend ist, mit einem Neigungswert m = e /e zwischen den beiden begrenzenden Entscheidungsneigungen liegend; wenn beispielsweise der Neigungswert m = e /e

y ^χ

des Signalverlaufes zwischen M₁, M„ liegt, wird die zugeordnete, in der Amplitude genormte Form durch Fig. 6a gebildet, und wenn der Neigungswert m = e /e des Signal— Verlaufs zwischen M„, M„ liegt, dann zeigt Fig. 6b die zugeordnete, in der Amplitude genormte Form und so weiter. In den sektorförmigen Quantisierungsgebieten zwischen den Begrenzungslinien M₁, M in dem zweiten und vierten Quadranten treten die für den Signalverlauf kennzeichnenden Neigungswerte m = e /e nur sehr sporadisch auf; in dem angegebenen Ausführungsbeispiel lassen diese sich daher in erster Instanz ohne weiteres vernachlässigen.

Ohne an dieser Stelle auf eine nähere Detaillierung einzugehen, ist die Verwirklichung des Formkoders 34 äusserst einfach: dadurch, dass in der Quantisierungsstufe mit Hilfe von vier Verglei chs an Ordnungen festgestellt wird, zwischen welchen Entscheidungsneigungen in der absoluten

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PIIN. 8S42. J 25.3.78.

Grosse -g", 1-g-, 2, 4, der Neigungswert m = e /e nach der Grosse liegt und dadurch, dass die Polarität der Ausgänge 43, 44 des Differenzerzeugers 7 zunächst in der Kodierstufe 46 bestimmt wird, kann diese Polarität durch Aufstellung der logischen Gleichungen mit Hilfe der Schaltalgebra entsprechend den üblichen Regeln in eine praktische Form gebracht werden. Gleichzeitig findet in der Kodier— stufe 46 die Feststellung des Polaritätsimpulses T^ statt, wobei das Gebiet in der (e , e )-Ebene (siehe Fig. 6e)

χ y

über den dicken Linien OA und OB, die mit den Begrenzungslinien M₁ , M^ in dem vierten und zweiten Quadranten zusammenfallen, entsprechend einer positiven Polarität und das Gebiet unterhalb der dicken Linien OA¹ und OB¹ entsprechend einer negativen Polarität durch den Polaritätsimpuls T^ gekennzeichnet werden.

Ausschliesslich durch das Verhältnis m = e /e ,

y' x'

aber nicht durch ihre einzelne Grosse, wird der Signalverlauf der beiden Signalelemente in einer Minimalgruppe in Amplitude genormter Form gekennzeichnet; wenn beispielsweise die ¥erte von e und e 45E bzw. 9OE sind, zeigt

χ y

Fig. 6c die zugeordnete, in der Amplitude genormte Form, diese in der Amplitude genormte Form gehört jedoch nach Fig. 6c auch zu den Werten von e und e entsprechend E bzw. 2E. Jeweils beim Auftritt der beiden Signalelemente einer Gruppe findet auf diese Weise eine Dynamikkompression

809882/1016

PHN. 8842. J? 25.3.78.

mit einem maximalen Kompressionsfaktor über ein seh.r grosses Amplitudengebiet ohne Verzerrungseffekte statt, was bei Verwendung des Minimalgruppenpulskodedemodulators nach, der Erfindung zu dem besonders wichtigen Effekt führt, das zur Verwirklichung der erwünschten Repro— . duktionsqualität ein wesentlich wirtschaftlicher Gebrauch j der Anzahl Impulse in dem übertragenen Pulskode oder mit anderen Worten der verfügbaren Ubertragungsbandbreite gemacht wird. Zusammen mit dem Dynamikkompressionseffekt bietet das erfindungsgemässe Übertragungssystem dabei die Möglichkeit, in voller Freiheit unabhängig voneinander die Quantisierung und Kodierung der in der Amplitude genormten Form und der Amplitude in dem zusammengesetzten Pulskode völlig an den Signalverlauf anzupassen, wodurch eine Steigerung des wirtschaftlichen Gebrauches der Anzahl Impulse in dem übertragenen Pulskode sich zu optimalen Werten verwirklichen lässt.

Fig. 5 zeigt den mit dem Sender in Fig. 4 zusammenarbeitenden Empfänger mit nacheinander einem Impulsregenerator 20, einem Reihen-Parallelwandler 21 und einem an den Reihen-Parallelwandler 21 angeschlossenen Minimalgruppenpulskodedemodulator 57» der auf dieselbe Art und ¥eise wie der örtliche Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 im Vergleichskreis 8 des Senders aufgebaut ist. Insbesondere ist der Minimalgruppenpulskode-

809882/1016

PKlT. 884?. % 25.3.78.

demodulator 57 mit einem Formdekoder 58 und einem Amplitudendekoder 59 versehen, der an eine Multipliziererstufe 60 mit ηachgeschaltetem digitalem Integrator Zk angeschlossen ist, der aus einer Zusammenfügungsanordnung und einem in einem Rückführungsweg 27 liegenden Speicher zusammengestellt ist.

Jeweils bei dem Auftreten eines zusammengesetzten Pulskodes (T , T_£, T , T., T , Tg) in einem Gruppenintervall zweier Taktperioden 2T am Ausgang des Reihen-Parallelwandlers 21 wird auf die Art und Weise wie in dem örtlichen Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 auf der Sendeseite der Pulskode (T., T ), der für die in der Amplitude genormte Form kennzeichnend ist, dem Formdekoder 58 zugeführt und der Pulskode (T., T^, T ), der für den zugeordneten Amplitudenwert kennzeichnend ist, dem Amplitudendekoder 59 zugeführt, wobei der in der Multipliziererstufe 60 in Form und Amplitude zurückgewonnene Signalverlauf dem digitalen Integrator 24 angeboten wird, der über die Polaritätsleitung 28 durch die dem Reihen—Parallelwandler 21 entnommenen Polaritäts— impulse T^ gesteuert wird. Dem Ausgang der ZusammenfügungsanOrdnung 25 des digitalen Integrators 2k wird auf diese Weise das reproduzierbare Fernsehsignal entnommen, das nach Digital-Analog-Umwandlung in einem Digital-Analog-Wandler 29 über ein Tiefpassfilter 30 und

809882/1016

pirn. 8342.

2-5 - 25.3.78.

einen Videoverstärker 31 zur Wiedergabe an eine Wiedergaberöhre 32 gelegt ist.

Ebenso wie im Sender sind auch im Empfänger durch Pfeile die Steuerungen der jeweiligen Elemente

durch den nicht näher dargestellten zentralen Steuerimpulsgenerator angegeben, insbesondere des Steuerimpulsgenerators 20, des Reihen-Parallel-Wandlers 21, des Formdekoders 58, des Speichers 2.6 des digitalen Integrators 2k und des Digital-Analog-Wandlers 29.

Zur Erläuterung des wichtigen Fortschrittes durch Anwendung des obenstehend beschriebenen Minimalgruppenpulskodeübertragungssystems ist in Fig. 7 ein Zeitdiagramm dargestellt. Dabei wird das bereits in Fig. 3a dargestellte zu übertragende Fernsehsignal durch abcd bezeichnet und das zugeordnete reproduzierte Fernsehsignal durch a" b" c" d", wobei in Fig. 7 ebenso wie in Fig. 3t) das ursprüngliche Fernsehsignal abcd gestrichelt dargestellt ist.

Bei gleicher Ubertragungsbandbreite wie beim bekannten Fernsehübertragungssystem in Fig. 1 und Fig. mit 3 Impulsen pro Signalelement folgt aus einem ■Vergleich der reproduzierten Fernsehsignale in Fig. 3t> und Fig. 7 unmittelbar der wichtige technische Fortschritt durch den wesentlich wirtschaftlicheren Gebrauch der Anzahl Impulse des Pulskodes in dem Minimalgruppenpulskode-

809882/1018

ΓΗΝ. 8842.

- 2-6 - 25.3.78.

übertragungssystem nach, der* Erfindung, wobei in jedem Gruppenintervall eine Dynamikkompression mit maximalem Kompressionsfaktor mit einer Anpassung der Quantisierung und Kodierung der beiden Pulskodes in dem zusammengestellten Pulskode an den Signalverlauf einhergeht. Nicht nur liefert die Anwendung der erfindungsgemässen Massnahmen eine hervorragende Dokumentenwiedergabe, wie dies durch die Schwärzungslinien a, b und den Schwärzungsblock c dargestellt ist, sondern zugleich stellt es sich heraus, dass die Reproduktionsqualität der sich allmählich ändernden Fernsehsignale in wesentlichem Masse verbessert ist. Praktisch entspricht die verwirklichte Ubertragungsqualität in guter Annäherung der der bekannten Fernsehübertragungs— systeme mit k Impulsen pro Signalelement, die dazu jedoch eine 33$ grössere Ubertragungsbandbreite brauchen.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen einen Sender bzw. einen Empfänger eines praktisch bewährten Ubertragungssystems nach der Erfindung, wobei in Vergleich zum Sender nach Fig. k und zum Empfänger nach Fig. 5 eine Verbesserung der Reproduktionsqualität verwirklicht wird, und zwar mit Hilfe der Übertragung eines Nullsignals 0_, das durch die in der Amplitude genormte Form, wie in Fig. 6f dargestellt ist, gekennzeichnet ist. Der Fig. 4 und Fig. entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen angegeben, während ebenso wie in Fig. h und Fig. 5 die

809882/1016

ΓΚΝ. 8342.

• - 27 - 25.3.78.

Steuerung der jeweiligen Elemente durch, den zentralen Steuerimpulsgenerator durch Pfeile angegeben ist»

Im Sender nach Fig. 8 ist an den Ausgang der Kodierstufe 46 des Formkoders Jh ein einzelner Null— Signalausgang 61 zur Übertragung des Nullsignals 0„ vorgesehen, das aus zwei Teilen 0_ und 0. besteht.

H. A.

Insbesondere wird" ein erstes Nullsignal 0_ erzeugt, wenn

Ja.

die beiden Teile e , e des Differenzsignals an den beiden Stufen 36» 37 des Differenzerzeugers 7 gleich Null sind, sowie ein zweites Nullsignal 0 beim Auftritt des bereits obenstehend erwähnten sporadischen Signal— Verlaufes, der in der Quantisierungskennlinie nach Fig. gesehen innerhalb der sektorförmigen Quantisierungsgebiete in dem zweiten und vierten Quadranten liegt, das durch die Begrenzungslinien AOB' und A¹OB begrenzt wird. Mehr in Detail wird das erste Nullsignal O₀ am Nullsignalausgang'61 der Kodierstufe 46 durch den Ausgang 62 eines in der Quantisierungsstufe 45 liegenden Yahltores geliefert, dessen Eingänge an die Ausgänge 63, 64 eines in jede der Stufen j6, 37 des Differenzerzeugers 7 aufgenommenen Nullsignalanzeigers in Form beispielsweise einer Vergleichsschaltung zur Feststellung der Nullgleichheit der Teile e bzw. e des Differenzsignals

χ y

angeschlossen sind, während das zweite Nullsignal 0. in der Kombination aus der Quantisierungsstufe 45 und der

809 8 8 2/1016

PKN. 8842, - J- 25.3.78.

Kodierstufe 46 des Formkoders 3^ erzeugt wird und ebenfalls an den Nullsignalausgang 61 des Formkoders ¹^h gelegt ist.

Jeweils beim Auftritt des auf diese ¥eise erhaltenen Nullsignals 0„ am Nullsignalausgang 61 des Formkoders 34 findet die Übertragung des Nullsignals 0„ in einem speziell dafür reservierten Nullsignalpulskode statt, der durch, einen zusammengesetzten Pulskode (T₁, T„, T_, T. , T_r, Tg) gebildet ist, der zu einem sporadisch auftretenden Signalverlauf gehört. Insbesondere ist der zusammengesetzte Pulskode (1, 1, 1, 0, 0, θ) kennzeichnend für den Signalverlauf der in Fig. 6a in der Amplitude genormten Form mit positiver Polarität und maximaler Grosse von 9OE.

Tritt auf diese Weise am Nullsignalausgang des Formkoders 34 das Null signal 0_, auf, so liefert eine Einstellung des Formkoders jk an dem Kodeausgang 47 und an dem Polaritätsausgang 48 gemeinsam den Pulskode (θ, 0, θ) und eine Einstellung des Amplitudenkoders über eine an den Nullsignalausgang 61 angeschlossene Steuerleitung 65 den Pulskode (1, 1, 1), der mit dem Pulskode (θ, 0, θ) des Formkoders 34 dann den für die Nullsignalübertragung reservierten Pulskode (i,1,1, 0,0,θ) bildet.

Andererseits ist infolge des für das Nullsignal reservierten Pulskodes (1,1,1,0,0,0) der maximale

809882/1016

PHN 8842. - % - 25.3.78.

2828673

Amplitudenwert (1,1,1) der in der Amplitude genormten Form (0,0) für die Übertragung gesperrt, was mittels einer an den Kodeausgang 47 des Formkoders 34 angeschlossenen zweiten Steuerleitung 66 bewirkt wird, die in der Kodierstufe 50 des Amplitudenkoders 35 bei der in der Amplitude genormten Form (0,0) im Falle des maximalen Amplitudenwertes (1,1,1) diesen in den demselben in der Amplitude vorhergehenden Amplitudenwert (o,1,i) umwandelt. Im Tausch für nur einen Amplitudenquantisierungs— schritt in einem sehr sporadisch auftretenden Signalverlauf wird auf diese Weise die Übertragung des Nullsignals bewirkt, was, wie es sich aus weitgehenden Versuchen ergibt, zu einer wesentlichen Verbesserung der Reproduktionsqualität führt.

Völlig entsprechend der Übertragung der anderen zusammengesetzten Pulskodes erfolgt ebenfalls die Übertragung des Nullsignalpulskodes, insbesondere wird der den Ausgängen 47, 48 des Formkoders 34 und dem Ausgang 51 des Amplitudenkoders 35 entnommene Nullsignalpulskode (1,1,1,O,O,O) einerseits zur Übertragung über die Übertragungsleitung 17 dem Parallel-Reihenwandler und andererseits zur Veiterverarbeitung im Sender dem Vergleichskreis 8 mit der darin ausgenommenen örtlichen Pulskodedemodulationsanordnung 53 zugeführt. Insofern unterscheidet sich die Ausbildung der obenstehend beschriebenen

809882/1016

25.3.78.

Pulskodedemodulationsanordnung 33 von der im Sender in Fig. 4 durch. Verwendung eines Pulskodewählers 67 zum ¥ählen des Nullsignalpulskodes (1,1,1,0,0,0), wobei der Ausgang an den Formdekoder 55 und die Eingänge an die Ausgänge 47, 48, 5I des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 50 angeschlossen sind. So kann, beispielsweise der Pulskodewähler- 67 auf einfache ¥eise aus einer Anordnung von ¥ahltoren aufgebaut werden.

Jeweils beim Auftritt des Nullsignalpulskodes (i,1,1,0,0,0) wird über den Pulskodewähler 67 der Formdekoder 55 auf das Nullsignal eingestellt, das durch die in Fig. 6f angegebene in der Amplitude genormte Form gekennzeichnet ist, und es entsteht nach Multiplikation am Ausgang der Multipliziererstufe 54 ebenfalls das Nullsignal, das zur Weiterverarbeitung im Sender auf die bereits obenstehend angegebene Art und ¥eise über den digitalen Integrator 9 den beiden Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 zugeführt wird. Ohne Ausbau der Anzahl zusammengesetzter Pulskodes ist auf diese Weise im Tausch für nur einen Amplitudenquantisierungsschritt eines sehr sporadisch auftretenden Signalverlaufes zusammen mit den vier in Fig. 6a—6d angegebenen in der Amplitude genormten Formen noch zusätzlich eine fünfte in der Amplitude genormte Form erhalten worden, wie diese in Fig. 6f dargestellt ist, die, wie es sich

809382/1016

8842. 25.3.78.

aus dem Obenstehenden herausstellt, zu einer wesentlichen Verbesserung der Reproduktionsqualität führt.

Fig. 9 zeigt den mit dem Sender in Fig. 8 zusammenarbeitenden Empfänger. Ebenso wie die örtliche Pulskodedemodulationsanordnung 53 im Vergleichskreis des Senders in Fig. 8 enthält der in Fig. 9 dargestellte Empfänger einen Pulskodewähler 68, dessen Ausgang an den Formdekoder 58 angeschlossen ist und an dessen Eingänge die eingetroffenen zusammengestellten Pulskodes gelegt sind, die von den Ausgängen des Reihen-Parallelwandlers herrühren. Auch hier wird jeweils bei Empfang des Nullsignalpulskodes (1,1,1,0,O,O)über den Pulskodewähler 68 der Formdekoder 58 auf das Nullsignal eingestellt, und es entsteht nach Multiplikation am Ausgang der Multiplizierer— stufe 60 ebenfalls das Nullsignal, das auf die obenstehend angegebene Art uncT Weise über die Zusammenfügungsanordnung zur Wiedergabe in der Wiedergaberöhre 32 dem Digital-Anal og-Wandler zugeführt wird.

In der Reproduktion des Fernsehsignals hat die Einführung des Nullsignals zur Folge, dass im Tausch für nur einen Quantxsxerungsschritt bei der maximalen Amplitude der in der Amplitude genormten Form in Fig. 6a eine zusätzliche Quantisierung eingeführt wird, die für die Reproduktion in einem Fernsehsignal oft auftretender konstanter Pegel und allmählicher Pegeländerungen

809882/1016

ΓΗΝ. 8842,

von besonderem Vorteil ist. So wird beispielsweise in Fig. 7 der ¥eisspegel zwischen den Schwärzungslinien a,b bzw. dem Schwärzungsblock c und der Schwarzpegel in der Spitze des Schwärzungsblocks c ohne ¥elligkeit wiedergegeben sowie den allmählichen Änderungen in d besser gefolgt werden. Insgesamt stellt es sich denn auch heraus, und zwar völlig entsprechend dem Obenstehenden, dass eine wesentliche Verbesserung in der Reproduktionsqualität verwirklicht ist.

Vollständigkeitshalber wird nun die Ausbildung der neuen Einzelteile im Sender in Fig. 8 und im Empfänger in Fig. 9 detailliert beschrieben; insbesondere die Ausbildung der Quantisierungsstufe 45 und der Kodierstufe im Formkoder ^k, des Amplitudenwählers 52 und der Kodierstufe 50 in dem Kreis des Amplitudenkoders 35 sowie des Formkoder s 55 bzw. 58, der Multiplizier er stuf e 5^· bzw. und des Pulskodewählers 67 bzw. 68 in dem Minimalgruppen— pulskodedemodulator 53 bzw. 57· Die übrigen Einzelteile des Senders in Fig. 8 und des Empfängers in Fig. 9 können auf übliche Weise aufgebaut werden, beispielsweise der Differenzerzeuger 71 die Quantisierungsstufe 49 im Amplitudenkoder 35, der Amplitudendekoder 56 bzw. 59 in dem Minimalgrmppenpulskodedemodulator 53 bzw. 57, der digitale Integrator 9 usw.

Anfangend mit der Quantisierungsstufe 45 im

809882/1016

Formkoder J>h ist diese in Fig. 10 mit digitalen Vergleichsschaltungen 69, 70, 71> 72 versehen, die durch die digitalen Signale je I, J e J an den Ausgängen 41, 42 der Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 gespeist werden, um zu bestimmen, ob die Grosse des Neigungswertes m = { e [/je j dieser Signale in der'Form eines parallel binären Pulskodes mit beispielsweise 8 Impulsen grosser oder kleiner ist als der Absolutwert der in Fig. 6e dargestellten Entscheidungsneigungen M₁, M₂, M„, M., M_, Mg. Wie an jener Stelle erwähnt, vertreten die Entscheidungsneigungen M₁, M„, M„ in absoluter Grosse die vier Werte 4, 2, i£, \.

Nacheinander sind dazu die Vergleichsschaltungen 69» 70, 71) 72 zum Vergleichen der digitalen Signale j e_y/mit 4je_x|; J e_y| mit 2(β_χ|| | e_y ( mit Λ_Ύ\ J und je J mit γ / e / , eingerichtet, die Paralleleingängen e e ,...;e ,e ... der aufeinanderfolgenden

T y2 ^y1· ^y2
Vergleichsanordnungen 69, 70, 71> 72 zugeführt werden.

Jeweils beim Auftritt der digitalen Signale j e |, je j an den Ausgängen 41, 42 der Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 finden in den Vergleichsanordnungen 69, 70, 71, 72 die erwähnten Amplitudenvergleiche "statt und entstehen an ihren Ausgängen 73» 74, 75» 76 die Ausgangssignale U₁, U₂, U„, U^, die angeben, ob der Neigungswert m = Ie [/je J grosser oder kleiner ist als der Absolutwert

809882/1016

PHN. 3842.

der Entscheidungsneigungen 4, 2, 1-g-, -jr. So gilt für Vergleichs anordnung 69: TJ. = 1 wenn m > 4

= 0 wenn m <^ 4

Vergleichs anordnung 70: U„ = 1 wenn m ^2

= 0 wenn m < 2

Vergleichsanordnung 71: U_ = 1 wenn m ^ 1-g-

= 0 wenn m ^- 1-g-

Vergleichsanordnung 72: TJ. = 1 wenn m ^.-§-

= 0 wenn m ^ -g-

Zur Kodierung in der Kodierstufe 46 sind die Vergleichsanordnungen 6^, 70, 71 j 72 ausserdem mit den Ausgängen 77» 78, 79s 80 versehen, die die logischen invertierten Signale Ü', Ü_, Ü„, Ür liefern.

In der Ausbildung ist die Quantisierungsstufe bei den angegebenen Werten der Entscheidungsneigungen besonders einfach, da ja die Vergleichssignale 4 / e [ 2 I e I , -g-je J der Vergleichs anordnungen 69, 70, 72 unter Verwendung einer Platzverschiebung unmittelbar dem Ausgang 4i der Differenzerzeugerstufe 36 entnommen werden können. Nur die Vergleichsanordnung 71 braucht eine Zusammenfügungsanordnung 81 zum Erzeugen des Vergleichs— signals 1-g- I e | durch Zusammenfügung von | e I und -g-|e f.

Für die Nullsignalübertragung ist die Quantisierungsstufe 45 zugleich noch mit .einem an die Ausgänge 63, 64 der Nullsignalanzeigeanordnungen in den Differenz-

809882/1016

- 35 - 2828673

PHN. 884?. 25.3.78.

erzeugerstufen 36, 37 angeschlossenen ¥ahltor versehen, und zwar in Form eines UND-Tores 82, das bei gleichzeitigem Nullzustand von je \ und|e | eine "1" und sonst

. ^x y

eine "0" als Nullsignal 0_ liefert.

Fig. 11 zeigt die Kodierstufe 46 des Formkoders 34, die aus den AusgangsSignalen U₁, Up, U_, U. bzw. U., U_, U„, U. sowie das Nullsignal 0_ der Quantisierungsstufe unter Verwendung der Polaritätssignale s(e ), S(e ) von den Ausgängen 43, 44 der Differenzerzeugerstufen 36, die Ausgangssignale der Kodierstufe 46 liefert, die aus den Impulsen T. , T', die für die in der Amplitude genormten Formen kennzeichnend sind, dem Impuls T^ für die Polarität und dem Nullsignal 0„ zusammengesetzt sind. Jed.es der Ausgangssignale Tj,, T_, TV und 0„ werden in der Kodierstufe in einer einzelnen Schaltung 83, 84, 85, 86 erzeugt, die durch die Ausgangssignale der Quantisierungsstufe 45 sowie ein zusammengesetztes logisches Polaritätssignal gespeist werden, das von einem logischen Polaritätsgenerator 87 herrührt, wobei deutlichkeitshalber die Eingangs- und Ausgangssignale durch Buchstaben bezeichnet sind.

Für die praktische Verwirklichung dieser Schaltungen 83, 84, 85, 86 wird von der Aufstellung der logischen Gleichungen ausgegangen, wonach auf übliche Welse die jeweiligen Schaltungen 83, 84, 85, 86 entsprechend

809*82/1016

PHN. £>8kk.

den dafür geltenden Regeln ausgebildet werden. So gelten die logischen Gleichungen für die

Schaltung 83: Z (V Jü ^+TJ ^)+ZU ₂

Schaltung 84: ZU-+ZU₂

Schaltung 85: S(e_x)S(e_y)+S(e_x)S(e_y)U₂+s(e_x)S(e_y)U₄

Schaltung 86: Z U₂ Ü^+0_R,

wobei mit s(e ) und S(e ) die logischen Invertierten der Polaritätssignale S(e ) und S(e ) und durch Z und Z die

χ y

zusammengesetzten logischen Polaritätssignale:

Z = S(e )s(e ) + S(e )s(e ) ^v X' ^v y' ^v x' y

Z = S(e )s(e ) + S(e )s(e ) bezeichnet werden, xy χ y

Entsprechend den obenstehenden logischen Gleichungen folgt der in der Figur angegebene Aufbau der Schaltungen 84, 84, 85, 86 sowie des logischen Polaritätsgenerators 87, die wie folgt zusammengesetzt sind:
Schaltung 83: NICHT-UND-Tore 88, 89, UND-Tor 90; NICHT-ODER-

Tor 91

Schaltung 84: UND-Tore 92, 93; NICHT-ODER-Tor 94 Schaltung 85: UND-Tore 95, 96, NICHT-ODER-Tor 97 Schaltung 86: NICHT-UND-Tor 98, Inverter 99, NICHT-ODER-Tor 100, logischer Polaritätsgenerator 87: NICHT-UND-Tore 101, 102, 103,

Inverter 104, IO5, IO6, NICHT-ODER-Tor 107·'mit der Erwähnung der erfoderlichen zusammengestellten logischen Polaritätssignale für die

⁸³· ^8t- ⁸^- ⁸⁶

609882/1016

dabei.

PHN. 8842,

¥ie aus der obenstehenden Beschreibung hervorgehen dürfte, kann zum Erzeugen der Ausgangssignale T. , T_, T^, 0„ des Fortnkoders Jh der Quantisierungsstufe 45 eine Quantisierung mit den Absolutwerten der Entscheidungsneigungen M₁, Mp, M , Mi, M-, M^ ausreichen, was zu einer wesentlichen Einsparung an Vergleichsanordnungen in der Quantisierungsstufe 45 führt.

Mehr in Detail wird nun auf die Schaltung des Amplitudenkoders 35 eingegangen, die sich durch den Amplitudenwähler in Fig. 12 zum Wählen des digitalen Signals Je j ,je I oderj e |/2 + | e J/2 abhängig vom Formpulskode T., Τ_ als Eingangssignal für die Quantisierungsstufe 45 und durch die Ausbildung der Kodierstufe 46 mit der Nullsignalübertragung in Fig. 13 unterscheidet.

So ist der Amplitudenwähler 52 in Fig. 12 als zwei reihengeschaltete elektronische Schalter 107, 108 mit Schaltkontakten 109, 110 ausgebildet, die durch die Kodeimpulse ΊΥ bzw. T gesteuert werden, wobei den Eingängen e , e , ... bzw. P₁, P₅ ... des elektronischen Schalters 107 der binären Pulskode mit 8 Impulsen }e \

Jx.

bzw. der Pulskode | e |/2 + Je j/2 von der Zusammenfügungsanordnung 111 zugeführt werden, während an die Eingänge e , e ...; Q₁ qp ..·. des elektronischen Schalters 108

^y1 ^y2 ' *
der Pulskode j el und der Pulskode des Schaltkontaktes 1O

des elektronischen Schalters 107 gelegt sind. Dabei sind

809882/1016

PiIIJ. 8342.

MO

3β -2828673 25.3.7s.

die Eingänge der Zusammenfügungsanordnung 111 zur Zusammenfügung der Pulskodes le J/2 und |e j/2 durch.

e , e ... bzw. e , e ... bezeich.net. ^X2 ^X3 ^y2 ^y3

Abhängig vom Pulskode (Τ., T ) wird über den

Schaltkontakt 110 des elektronischen Schalters 108 das gewünschte digitale Signal an die Eingänge r₁, r' ... der Quantisierungsstufe 49 gelegt, insbesondere beim Pulskode (T^, T ), der durch (θ,θ), (ΐ,θ), (θ,ΐ), (1,1) in dieser Reihenfolge der digitalen Signale Je I, je j/2 + \e I/2, I e I und I e I gegeben ist. An den Ausgängen der Quantisierungsstufe 49 entstehen auf diese Weise die Ausgangssignale L₁, L„, L„, L , L_, L^, L₇ entsprechend den Entscheidungswerten der Quantisierungsstufe 49, während zur Kodierung die Quantisierungsstufe 49 zugleich mit Ausgängen für die logischen invertierten Ausgangs— signale L , L-, L , L., L_, L^, L_ versehen ist.

In Fig. 13 enthält die Kodierstufe 50 des

Amplitudenkoders 35 mit Nullsignalübertragung zum Erzeugen des Amplitudenpulskodes (T , T„, T ) drei Schaltungen 112, 113, 114, die durch die Ausgangssignale L₁, L„, L_, L. , L_, L^, L_ bzw. L₁, L_, L„, L. , L , L^-, L₇ der Quantisierungsstufe sowie den Pulskode T. , T , 0_T der Kodierstufe 46 des Formkoders 34 gespeist werden. Auch, hier sind die Eingangsund Ausgangssignale der Schaltungen 112, 113, 114 deutlichkeitshalber durch Buchstaben bezeichnet.

809882/1016

PHN. 384?..

Ebenso wie bei der Kodierstufe 46 des Formkoders wird hier für die Ausbildung der Schaltungen 112, 113, der Amplitudenkodierstufe 50 von den logischen Gleichungen ausgegangen, die in diesem Fall wie folgt lauten für: die Schaltung 112: L_(T^+T ) + LX + ^L3^4 + ¹^₂ + 0_T die Schaltung 113: L₂^4 ^{+ L}6 ^{+ 0}T die Schaltung 114: L^ + 0

Entsprechend den angegebenen logischen Gleichungen wird dann unter Verwendung der dafür geltenden Regeln der in der Figur angegebenen Aufbau der drei Schaltungen 112, 113» 114 der Kodierstufe 50 des Amplitudenkoders 35 erhalten, die die untenstehenden jeweiligen Elemente enthalten:

Schaltung 112: NICHT-UND-Tore 115,1i6,117,118, NICHT-ODER-Tor 119, ODER-Tore 120, 121

Schaltung 113: UND-Tor 122, Inverter 123, NICHT-ODER-Tor Schaltung 114: ODER-Tor 125.

An den Ausgangsschaltungen des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 35 wird auf diese Weise der zusammengesetzte Pulskode (T₁, T₂, T„, T^, T , T^) erhalten, der zur Weiterverarbeitung im Sender und zur Rückgewinnung des übertragenen Signals im Empfänger dem darin aufgenommenen Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 bzw. 57 zugeführt wird. In Fig. 14 wird nun der Minimalgruppenpulskodedemodulator 57 im Empfänger nach Fig. 9 detailliert beschrieben, und zwar ist der Minimalgruppenpulskode-

809882/1018

PKN. 884-2.

demodulator 53 im Sender in Fig. 8 auf dieselbe Art und Weise ausgebildet.

Wie dort angegeben wurde, ist der Minimalgruppenpulskodedemodulator 57 mit einem Amplitudendekoder 59 t einem Formdekoder 58, der durch. Taktimpulse-gesteuert wird, mit einem daran angeschlossenen !Codewähler 68 und einer Multipliziererstufe 6o versehen. Der Amplitudendekoder 59 zur Umwandlung des Amplitudenpulskodes (T ,T„,T„) in den binären Pulskode mit 8 Impulsen |D|ist auf übliche Weise ausgebildet, weshalb in Fig. 14 ein Blockschaltbild dieser Anordnung ausreicht.

In der Ausführungsform wird die Multipliziererstufe 60 durch einen elektronischen Schalter gebildet, der die Eingänge a₁ , a_? ... ; b.., b ... enthält, die durch die digitalen Signale iDJ bzw.|D|/2 gespeist werden, die vom Amplitudendekoder 59 sowie von zwei in den Ausgang 126 des elektronischen Schalters 60 aufgenommenen Schaltkontakten 127, 128 erhalten werden, die im Rhythmus der Taktperiode durch Impulse des Formdekoders 58 gesteuert werden, welche Impulse für die dann in der Amplitude genormte Form kennzeichnend sind. Insbesondere wird in jedem Gruppenintervall der erste Taktimpuls durch C bezeichnet und der zweite Taktimpuls durch C , und dann sind die Ausgangssignale der Multipliziererstufe 60 für die jeweiligen in der Amplitude

809882/1015

PHN. 8842.

genornten Formen in Fig. 6: gleich Null für Fig. 6f, während C in Fig. 6d und während C in Fig. 6a; gleich ID|/2 während C in Fig. 6c; gleich | D | in allen anderen Fällen.

In dieser Ausbildung der Multipliziererstufe ist der Formdekoder 58 durch zwei Schaltungen 129, 130 gebildet, und zwar zur Steuerung der Schaltkontakte 127, 128, wobei die Schaltung 129 bei einer "1" den Schaltkontakt mit den Eingängen a~ , a„ ... für das digitale Signal ί D | und bei einer "0" mit den Eingängen b^, b„ ... für das digitale Signal j Dl/2 verbindet, während die Schaltung über den Schaltkontakt 128 bei einer "0" eine Verbindung liefert und bei einer "1" eine Unterbrechung.

Unter diesen Bedingungen gelten für die beiden Schaltungen 129, 130 des Formdekoders 58 die folgenden logischen Gleichungen für
die Schaltung 129: C ÖVT

X H- j

die Schaltung I30: C TrT + C T. T + 0 .

Auf diese Weise erhalten die beiden Schaltungen 129, den in der Figur angegebenen Aufbau, der die nachfolgenden Teile enthält:

die Schaltung 129: Inverter 131, 132; NICHT-UND-Tor I33 die Schaltung I3O: Inverter 134, 135, NICHT-UND-Tore I36, 137,

NICHT-ODER-Tore I38. Für den Pulskodewähler 68 zum Wählen des Nullsignals 0_

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FHN. 8dl'2.

MM

- -!rS - 25.3.78.

gilt die logische Gleichung TT₂TTiTT/, womit der in der Figur angegebene Aufbau übereinstimmt, der die folgenden Teile enthält: Inverter 139, I²J-O, 141, UND-Tore 142, 1^3, 1^5· Ebenso wie bei den detaillierten Ausftihrungsformen der vorhergehenden Figuren sind auch in dieser Figur die Eingangs- und Ausgangssignale durch Buchstaben bezeichnet.

Aus der vorhergehenden detaillierten Beschreibung geht der sehr einfache Aufbau des erfindungsgemässen Übertragungssystems mit üblichen digitalen Bauelementen hervor mit der besonders wirtschaftlichen Verwendung der Anzahl Impulse in dem übertragenen Pulskode, der durch die starken Dynamikkompressionseigenschaften sowie die Anpassung an den Charakter des übertragenen Signals eine optimale Reproduktionsqualität bei der verfügbaren Ubertragungsbandbreite ermöglicht. Entsprechend dem Verlauf des übertragenen Signals wird hier durch Einstellung der Quantisierung des Amplitudenpulskodes für die in der Amplitude genormte Formgestaltung für die optimale Signalanpassung sorgen.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mehrere Ausführungsformen möglich. So kann beispielsweise statt des Wählens der Amplitudenwerte e , (e +e )/2, e , e in

χ χ y YY

der Amplitudenwahlstufe 52, die zu den in der Amplitude genormten Formen in den Fig. 6a, 6b, 6c, 6d gehören,

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-; PHN 8842.

Mi

' - *3 - 25.3.78.

2528679

dafür auch, die Amplitudenwerte e +e , (e +e )/2, e +e ,

χ y χ y χ y

e +e benutzt werden, was zu einer Vereinfachung der Ainplitudenwahl stufe ^2. sowie zu einer Vergrösserung der Kontrastwirkung führt. Andererseits besteht im Sender die-Möglichkeit, den Vergleichskreis 8 wesentlich zu verringern, denn dadurch, dass im Vergleichskreis 8 nur das Vergleichssignal S in jeder zweiten Taktperiode C notwendig ist, braucht ausschliesslich das demodulierte Signal in dieser zweiten Taktperiode C bekannt zu sein, was die obengenannte Vereinfachung bedeutet. So ist dazu ja in der Anordnung nach Fig. 14 in den Ausgang des Amplitudendekoders 59 nur ein zum Durchlassen bzw. Sperren des Signals wirksamer Sehaltkontakt aufzunehmen, der abhängig vom Ausgangssignal des Kreises 13^» 135 > 136 sowie des Nullsignals 0_ gesteuert wird, so dass damit alle übrigen Teile in dem dargestellten Pulskodedemodulator fortfallen können, und zwar der elektronische Schalter 60 mit den Schaltkontakten 127, 128, die Schaltung 129 im Formdekoder 58 mit den Invertern 131, 132 und das NIGHT-UND-Tor I33 sowie die Schaltung mit dem NICHT-UND-Tor 137 im Kreis I30. Nicht nur können die jeweiligen Einzelteile, wie die Multipliziererstufe, die Quantisierungsstufen, die Kodierstufen verschieden ausgebildet werden, sondern auch das Übertragungssystem nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Aufbau in verschiedenen Bautechniken, beispielsweise Aufbau mit digitalen Bauelementen, Integration im Festkörper, Ausbildung mit Mikroprozessoren und dergleichen.

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Claims (1)

1. i³m:. 8842.

   25.3.78.

   PATENTANSPRUCH

   Übertragungssystem zum Übertragen von ±n festen

   Taktintervallen liegenden Signalelementen eines Informationssignals mittels eines mehrere Impulse enthaltenden Puls— kodes mit einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender mit einer Pulskodemodulationsanordnung versehen ist, die die ihrem Eingang zugeführten Signalelemente zur Übertragung zum Empfänger in den mehrere Impulse enthaltenden Pulskode umwandelt, während der Empfänger mit einer Pulskode— demodulationsanordnung versehen ist, die aus dem mehrere Impulse enthaltenden Pulskode das übertragene Informationssignal reproduziert, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig die Pulskodemodulationsanordnung als Minimalgruppenpulskodemodulator zur Pulskodeumwandlung von aneinander anschliessenden minimalen Gruppen von zwei Signalelementen des Informationssignals ausgebildet ist, mit einem Formkoder, der in jedem Gruppenintervall eine in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente gemeinsam am Eingang des Minimalgruppenpulskodemodulators durch einen Pulskode kennzeichnet, und weiter mit einem Amplitudenkoder, der in jedem Gruppenintervall einen zugeordneten Amplitudenwert durch einen Pulskode kennzeichnet, wobei die vom Formkoder und die vom Amplitudenkoder in jedem Gruppenintervall erzeugten Pulskodes als zusammengesetzter

   809882/1016

   ORfGfNAL INSPECTED

   PI-IN. 884£.

   2823679

   25.3.78.

   Pulskode gemeinsam üb-ertragen werden, und dass im Empfänger zur Reproduktion des übertragenden Informationssignals der zusammengesetzte Pulskode einer Pulskode— demodulationsanordnung in Form eines Minimalgruppenpulskodedemodulators für die in aneinander anschliessenden Impulskodes übertragenen minimalen Gruppen von zwei Signalelementen zugeführt wird, welcher Minimalgrxippenpulskodedemodulator dazu eine Multipliziererstufe enthält zum Multiplizieren der in jedem Gruppenintervall im Pulskode übertragenen, in der Amplitude genormten Form mit dem zugeordneten Amplitudenwert.

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