DE2836049C2

DE2836049C2 - Rauscheinschränkung bei kompandierter Deltamodulation

Info

Publication number: DE2836049C2
Application number: DE2836049A
Authority: DE
Inventors: William George Raleigh N.C. Crouse
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1985-01-31
Also published as: IT7828126A0; AU517906B2; JPS5919491B2; IT1159131B; JPS5462765A; CH643973A5; ATA611778A; DE2836049A1; AT376336B; FR2406346B1; FR2406346A1; GB1576980A; CA1121057A; ES474225A1; SU1082343A3; US4110705A; AU3912378A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Rauscheinschränkung bei Anwendung der kompandierten Deltamodulation in digitaler. Nachrichtenübertragungsanlagen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein Verfahren der beschriebenen Art ist insbesondere interessant für Analog-Digital-Umsetzer in Verbindung mit der Deltamodulation und -demodulation.

Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Umwandlung eines Analogsignals in digitale Impulse oder Vielzahlen von Impulsen in gegebenen Abtastabschnitten, entsprechende Sender und Empfänger sowie Digital-Analog-Umsetzer zur Wiedergewinnung einer analogen Wellenform als möglichst enge Näherung an die sendeseitig eingegebene Analogsignalform gehören zum bekannten Stande der Technik.

Ebenfalls gehört zum Stande der Technik der besondere Fall der Deltamodulation, bei der Analogspannungen in einem Integrator oder Akkumulator erzeugt werden, der mit einem Digital-Analog-Umsetzer verbunden ist. Die Analogspannung soll das auf der Sendeseite eingegebene Anatogsignal möglichst naturgetreu wiedergeben. Für die nachfolgende Beschreibung soll der Wert oder Pegel der in einem Akkumulator erzeugten Spannung als Akkumulatorwert bezeichnet werden. Dieser Wert wird sendeseitig mit dem eingegebenen Analogsignal mittels eines Spannungsvergleichers in Abtastintervallen verglichen. Die Abtastintervalle werden sehr kurz gewählt, um eine möglichst enge Näherung an das eingegebene Analogsignal zu gewährleisten. Eine typische Abtastfrequenz ist 32 000 Abtastungen pro Sekunde. Für jede Abtastung wird ein Datenbit am Ausgang der Sendcanordnung abgegeben. Üblicherweise wird dem Ausgangsbit der Wert 1 zugeordnet, wenn der Spannungsvergleicher zu erkennen gibt, daß das analoge Signal stärker positiv ist als der Akkumulatorwert; dem Ausgangsbil wird der Wert null zugeordnet, wenn das Gegenteil der Fall ist. Die Werte der so erzeugten Digitalbits werden zur Steuerung der Addition oder Subtraktion von Schrittgrößen im Akkumulator vcr-

wendet Dabei wird allgemein von der Schrittgröße oder dem Delta bei Deltamodulationsverfahren gesprochen. Für jede einzelne Abtastzeit wird der Akkumulatorwert um einen gewissen Betrag erhöht oder verriD-gart; so daß der Akkumulatorwert möglichst getreu dem Verlauf der Analogspannung folgt Auf diese Weise kann der Akkumulatorwert mit einer Pegelgenauigkeit von der Größenordnung eines Schriues oder des Deltas der momentan eingegebenen Signalspannung folgen.

Ein bei der Deltamodulation auftretendes Problem ist es, daß schnell wechselnde Eingabespannunge.T, wie z. B. bei Jiohen Frequenzen und/oder großen Amplituden, große Schrittgrößen im Akkumulator erfordern, um eine hinreichende Folge des Akkumulatorwerts zum eingegebenen Analogsignal aufrecht zu erhalten. Sich langsam ändernde Signalwerte auf der anderen Seite erfordern kleinere Schrittgrößen. Wenn die Schrittgröße jedoch zu klein gemacht wird, ist der Akkumulator nicht imstande, dem Analogsignal zu folgen. Wenn andererseits die Schrittgröße zu groß ist, ergeben sich überschwingende Fehler bzw. Überschüsse des Akkumulatorwerts, was einer mangelhaften Auflösung gleichzusetzen ist Diesem Problem versucht man bereits seit Jahren mittels der sogenannten Kompandierungstechnik beizukommen. Diese Technik benutzt konventionelle Kompander, die logarithmische Spannungsabhängigkeiten verwenden, und entspricht einer automatischen Verstärkungsregelung, bei der die jeweilige Schrittgröße in Abhängigkeit vom vorangehend eingegebenen Signal gehalten wird. Zur Ausführung dieser Funktionen gibt es bereits eine Vielzahl von Algorithmen, deren meiste die Schrittgrößen von Einern Minimum ausgehend bis zum dreißig- oder einhundertfachen Minimalwert gehend berechnen. Dabei ergibt sich ein Dynamikbereich von 30 oder 40 db. Der Algo rithmus ist im einzelnen wählbar und nicht von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung; er soll nur als allgemeiner Hinweis für die übliche Deltamodulationstechnik einer Betrachtung unterzogen werden.

Die Demodulation der übertragenen digitalen Bitfolge, die die Vergleiche zwischen dem Akkumulatorwert und dem eingegebenen Abtastwert wiedergibt, wird allgemein mit dem Modulator ähnlichen Einrichtungen, jedoch ohne Vergleichsfunktion durchgeführt. Der sogenannte Demodultor errechnet die jeweilige Schrittgröße unter Verwendung desselben Algorithmus, den auch der Modulator zur Bestimmung der Schrittgröße verwendet. Wenn die Schrittgröße ermittelt ist, wird sie einfach zu einem Akkumulatorwert addiert oder davon subtrahiert, wie es die zu den einzelnen Abtastzeiten empfangenen Bits verlangen. Dieser Akkumulatorwert wird dann mittels eines Digital-Analog-Umsetzers in ein Analogsignal zurückgewandelt, wobei sich das Ergebnis möglichst eng an die ursprüngliche, in den Deltamodulator eingegebene Analogsignalwellenform annähern soll. Diese vorgenannten Einzelheiten der Digitalübertragung sind allgemein bekannt und gehören nicht zum spezifischen Gegenstand der Erfindung. Ebenso gehören die spezifischen Einzelheiten von Deltamodulatoren und Demodulatoren, wie Digital-Analog Umsetzer, Akkumulatoren, Integratoren und Stufenwert-Erzeugungsalgorithmen sowie Vorrichtungen zur Berechnung, nicht zur eigentlichen Erfindung.

Dem Fachmann ist bekannt, daß viele Probleme bei der praktischen Ausführung von Deltamodulationsanlagen gegeben sind. Eines davon ist der Umstand, daß solche Anlagen während Ruhepausen des analogen Eingangssignals ein beträchtliches Rauschen erzeugen.

Dies tritt insbesondere dann auf, wenn ein Sprachsignal als Analogsignal zur Digitalisierung, Übertragung und Wiedergewinnung eingegeben wird. Während solcher Ruhepausen des eingegebenen Sprachsignals kann der Rauschton sehr stark hervortreten und einem Zuhörer sehr störend erscheinen. Das Rauschen tritt stark hervor, da es sehr schwer ist ein vernünftiges Signal/ Rauschverhältnis bei sehr kleinem Eingangssignal aufrecht zu erhalten.

Ein Deltamodulationssystem soll bti seiner digitalen Natur Einsen und Nullen übertragen; das kleinste erzeugbare Ausgangssignal wird bei einer abwechselnden Folge von Einsen und Nullen erzeugt Eine solche Eins-Null-Folge ergibt einen Akkumulatorwert der um plus und minus eine Schrittgröße um den Nullpegel schwankt. Wenn dieser Zustand herrscht, ergibt sich eine, Rechteckwelle mit einer Folgefrequenz, die gleich der halben Abtastfrequenz ist Dies ist z. B. ein 16-kHz-Ton bei einer Abtastfrequenz von 32 kHz. Eine solche Frequenz läßt sich natürlich sehr leicht aus dem analogen Sprachausgangssignal herausfiltern, welches normalerweise auf einen Bereich von wenigen Kilohertz begrenzt ist.
Wenn die abwechselnde Eins-Null-Folge eines sendenden Deltamodulators während Ruheperioden unterbrochen wird, dann werden geringere Frequenzen unterhalb des auf einige Kilohertz ausgerichteten Begrenzungsfilters sehr leicht erzeugt, wobei solche Signale wiederum als Rauschen am Ausgang erscheinen.

Die verbesserte Stabilität von Ausführungsformen in hochintegrierter Schaltkreistechnik hat viele der Ursachen einer gestörten Eins-Null-Folge bei solchen digitalen Übertragungssystemen eingeschränkt; ein Problem verbleibt jedoch noch zu lösen. Kleinstmögliche Schrittgroßen bei so klein wie möglich ausführbaren Pegeln sind zur Wiedergewinnung sehr kleiner Signalamplituden außerordentlich wichtig. Diese kleinstmöglichen Stufengrößen liegen unglückerweise oft im Bereich der Spannungsversätze zwischen Vergleicher und Verstärker, auch wenn möglichst geringe Spannungsversätze durch gemeinsame Subtratspeisung bei hochintegrierter Schaltkreistechnologie schon möglich sind. Aufgrund der Vielzahl von Komponenten bei hochintegrierter Schaltkreistechnik akkumulieren sich die Spannungsversätze möglicherweise so stark, daß der analoge Ruhesignalpegel erreicht oder überschritten und dabei die Eins-Null-Ruhefolge gestört wird. Das Ergebnis ist wiederum sporadisches Rauschen, dessen Amplitude durch die geringste Schrittgröße sowie durch den Übereinstimmungsgrad zwischen Eingangssignal und Schrittgröße im Vergleicher bestimmt wird.

Dieses in der Natur integrierter Digitalschaltungen liegende Problem tritt besonders störend in Erscheinung, wenn solche Schaltungen zur Deltamodulation eingesetzt werden.

Es ist bekannt, durch Drift-Störungen hervorgerufenen Rauschsignalen am Ausgang von Deltamodulatoren oder von mit Deltamodulation arbeitenden Puls-Code-Modulatoren dadurch zu begegnen, daß man dem Eingang des Modulators eine Offset-Spannung zuführt (US-PS 40 25 852). Das Ausgangssignal des Modulators wird in einen aus mehreren Bits bestehenden Digitalwert umgesetzt, von dem ein voreingestellter, die Offset-Größe ausdrückender digitaler Wert subtrahiert b5 wird. Aus der Differenz wird die Gleichstromkomponente ausgefiltert, in Analogform umgesetzt, invertiert und der Eingangsstufe des Modulators zugeführt. Auf diese Weise wird eine negativ gerichtete Korrektur

wirksam, wenn die Gleichspannungskoniponente des modulierten Signals größer als der Offset-Wcrt ist, und eine positive Korrektur, wenn die Gleichspannungskomponente kleiner ist als der Offset-Wert. Hierdurch wird eine Asymmetrie der Signalschrittgrößen ausgeglichen und damit die Rauschsignalfrequenz bzw. die Zahl der Rauschsignale reduziert. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie nicht selbstregulierend arbeitet, da der Offset-Wert jeweils nur im Hinblick auf eine bestimmte zu erwartende Asymmetrie eingestellt wcden kann und ggf. in Abhängigkeit von Asymmetrieänderungen angepaßt oder neu eingestellt werden muß, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zur Rauscheinschränkung, durch das sowohl das hohe Dauerrauschen bei fehlendem bzw. kleinem Eingangssignal als auch ein weiteres mehr sporadisch, beispielsweise in Form von Drift-Störungen auftretendes Rauschen selbstregelnd reduziert wird. ZurAufgabe der Erfindung gehört auch die Schaffung einer vorteilhaften Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Merkmale zur Lösung dieser Aufgabe sind in den Patentansprüchen 1 und 3 gekennzeichnet. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung an.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Modifizierung des Schrittgrößen-Erzeugungsalgorithmus bei der Deltamodulation nach den folgenden Kriterien: Die Schrittgröße, die jeweils dem Akkumulator angeboten wird, wird auf den zweifachen Wert der minimalen Schrittgröße verdoppelt, die der Algorithmus dann erzeugt, wenn die jeweils berechnete Schrittgröße dem Minimum entspricht und das aktuelle Deltamodulations-Abtastbit nicht dem gerade voranlaufenden Deltamodulationsbit gleicht. Das Ergebnis dieser Modifizierung ist die automatische Anpassung der Schrittgröße unter Spreizung des Ausgangssignalpegels. Unter »Spreizung« wird hierin allgemein die Vergrößerung des schaltungstechnisch vorgegebenen Minimalwerts der Deltamoduiations-Schrittgröße verstanden.

Der Demodulationsalgorithmus kann unverändert belassen werden oder aber auch identisch mit den Maßnahmen im Modulator verändert werden, ohne die Leistungsfähigkeit einzuschränken.

Die Grundzüge und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt in Blockdarstellung die Hauptkomponenten eines kompandierenden Deltamodulators mit Rauscheinschränkung nach der vorliegenden Erfindung;

F i g. 2 bringt eine Darstellung der Ruhesignalbitfolge in einem Deltamodulationssystem und eine Darstellung, wie sporadisches Rauschen entsteht;

F i g. 3 zeigt die Ausgabebitfolge eines Deltamodulationssystems, das unter den Bedingungen der vorliegenden Erfindung zur Stabilisierung des Ruhesignals und zur Einschränkung des sporadischen Rauschens betrieben wird;

Fig.4 stellt ein Schaltkreisausführungsbeispiel zur eo Modifizierung des Schrittgrößenalgorithmus entsprechend F ig. 1 dar.

In F i g. 1 ist ein typischer digital arbeitender Deltamodulator mit den zugeführten Rauscheinschränkungsmaßnahmen nach der vorliegenden Erfindung dargestellt

Das von einem Mikrofon oder einer anderen gleichwertigen Signalquelle zugeführte Analogsignal wird einem Spannungsvergleicher 1 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Spannungsvergleichers wird dem Abtastwert-Verriegelungsglied 3 zugeführt, welches unter Steuerung durch den Abtasttakteingang 2 den jeweiligen aktuellen Abtastwert festhält. Der Taktgeber selbst ist nicht dargestellt; er möge einen 32-kHz-Oszillior enthalten, dessen Einzelheiten zum Stande der Technik gehören. Ein Digitalakkumulator 6 und ein Digital-Analog-Umsetzer 5 arbeiten zusammen und ersetzen einen bei der Deltamodulation herkömmlichen Intcgra'.or. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 5 wird dem Spannungsvergleicher 1 zugeführt. Auf diese Weise gibt das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 1 die Polarität der Differenz zwischen dem eingegebenen Analogsignal und dem augenblicklichen wert am Digital-Analog-Umsetzer 5 an; diese Polarität wird als Abtastwert im Verriegelungsglied 3 unter Steuerung durch den Takt über 2 eingespeichert. Ein Schrittgrößengenerator 8 berechnet auf der Grundlage eines gegebenen Algorithmus zur Erzeugung kompandierter Schrittgrößen entsprechend dem vorangehend eingegebenen Signalverlauf für jeden Abtastwert die erforderliche Schrittgröße. Die Schrittgröße wird additiv oder subtraktiv zum Akkumulatorwert im Akkumulator 6 eingegeben. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch ist zwischen dem Stufengrößengenerator 8 und dem Akkumulator 6 eine Rauscheinschränkungsanordnung eingefügt.

Diese Rauscheinschränkungsanordnung ist als Minimalwcrtanordnung 9 im gestrichelten Block 4 in F i g. 1 dargestellt. Die entsprechend dem vorgesehenen Algorithmus im Schrittgrößengenerator 8 berechnete Schrittgröße muß diese Minimalwertanordnung 9 durchlaufen, um gegebenenfalls nach dem Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung modifiziert zu werden.

Das Ausgangssignal des Verriegelungsglieds 3 steuert die Additionen und Subtraktionen im Akkumulator 6. Wenn der Spannungsvergleicher 1 erkennen läßt, daß das Ausgangssignal des Umsetzers 5 kleiner ist als das analoge Eingangssignal, dann wird die Schrittgröße zum Akkumulatorwert im Akkumulator 6 hinzuaddiert. Wenn umgekehrt das Ausgangssignal des Umsetzers größer als das eingegebene Analogsignal ist, dann stellt der Vergleicher das Verriegelungsglied auf 1 anstelle auf 0, wobei die Schrittgröße des Schrittgrößengenerators 8 vom Akkumulatorwert in 6 subtrahiert wird. Der Schrittgrößengenerator 8 berechnet die erforderliche Schrittgröße nach seinem in ihm enthaltenen Kompandierungsalgorithmus, der seinerseits für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist. Wichtig ist jedoch, daß der Schrittgrößenerzeugungs-Kompandierungsalgorithmus eine minimale Schrittgröße vorsieht und daß Vorkehrungen getroffen sind zur Erkennung, wenn die minimale Schrittgröße erzeugt wird.

Das darin enthaltene Problem und wie es die vorliegende Erfindung löst, ist schematisch in F i g. 2 dargestellt

In Zeile Λ der Fig.2 ist das eingegebene Analogsignal zusammen mit dem mit der Abtastfrequenz als Rechteckwelle überlagerten Akkumulatorwert dargestellt. Es läßt sich erkennen, daß bei der Annäherung des Analogsignals an den im Akkumulator stehenden Akkumulatorwert ein Schritt in Plus- oder Minusrichtung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Analogsignal und Akkumulatorwert erzeugt wird. Dieser Ablauf erfolgt unter Steuerung durch den Schrittgrößengenerator. Wie z. B. beim Punkt X in der Zeile A von F i g. 2

dargestellt ist, erreicht das Analogsignal hypothetisch einen Wen, der dem Akkumulatorwert zu einem gegebenen Abtastmoment entspricht. Dabei ergibt sich die Urzeugung einer zusätzlichen Null, die die gleichmäßige Null-Eins-Folge bei einem typischen Ruhesignal unterbricht und den Akkumulatorwert um einen Wert nach oben versetzt, der der minimalen im Schrittgrößcngcncralor erzeugten Sehriltgröße entspricht. Der Fachmann wird sofort erkennen, daß sich dabei (am Ausgang des Demodulators am anderen Ende einer Signalüberlragungsstrecke) ein Signal mit angehobener Amplitude anstelle des normalen Ruhesignalpegels ergibt. Die Frequenz solcher sporadisch auftretender Abweichungen ist klein, liegt aber im Tonsignalbereich, welcher durch die normalerweise verwendeten Tiefpaßfilter zur Aussiebung der Abtastfrequenzkomponenten hindurchläüit. L/iCSe uräCiieinüng Kann SiCn ΪΠ SporäuiSCnCil ιΠ- tervallen, wie beim Punkt Y dargestellt, wiederholen und zu Unklarheiten führen, wenn der Akkumulatorwert, wie bei den Punkten Zdargestellt, in der Nähe des Signalruhepcgels weiterläuft. Dabei können zusätzliche Schritte in der einen oder anderen Richtung anstelle einer ungestörten Null-Eins-Folge auftreten.

Die im betrachteten Modulator erzeugte Bitfolge ist in Zeile B von F i g. 2 unter der Zeile A dargestellt. Es läßt sich erkennen, daß die anfängliche ungestörte Ruhesignalübertragung von abwechselnden Einsen und Nullen beim Punkt X und bei den weiteren Punkten Y, Z usw. in mehr oder minder zufälliger Folge unterbrochen wird; dabei ergibt sich die Erzeugung unerwünschter Rauschkomponenten niedrigen Pegels, jedoch innerhalb des Tonfrequenzbereichs, welche hinter dem Demodulator hörbar sind.

In F i g. 4 sind die Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels für die Minimalwertanordnung 9 gemäß F i g. 1 gezeigt. Der gestrichelte Block 4 enthält wiederum die Komponenten der Minimalwertanordnung 9 wie in Fig. 1. Die seitens des Schrittgrößengenerators 3 berechnete Schrittgröße wird in die Minimalwertanordnung 9 in einer binärcodierten Bitform aufgenommen, bei der das O-Bit als werthöchstes und das 8-Bil als wertniedrigstes Bit angenommen werden sollen. Die Bits 0 bis 6 gelangen ohne Änderung direkt zum Akkumulator hindurch. Die Bits 0 bis 7 werden weiter mittels eines ODER-Glieds 11 analysiert; das Ausgangssignal dieses ODER-Glieds geht in den Binärzustand »1«, wenn irgend eines der Eingangssignale auf den Bitleitungen für 0 bis 7 auf »1« ist. Dies kennzeichnet, daß die vom Schrittgrößengenerator abgegebene Schrittgröße größer ist als der vorgegebene Minimalwert und daß die Minimalwertanordnung die zum Akkumulator durchzugebende Schrittgröße nicht zu modifizieren braucht. Dieses Problem wird mitiels des Ausgangssignais des ODER-Glieds 11 gelöst, welches zur Vorbereitung zweier UND-Glieder 12 und 13 verwendet wird, die gegebenenfalls die Bits 7 und 8 durch die ODER-Glieder 17 und 18 unverändert zum Akkumulator weiter hindurchlassen. Das Ausgangssignal des ODER-Glieds H wird mittels eines Inverters 14 invertiert dessen Ausgangssignal wiederum UND-Glieder 15 und 16 unter den vorgenannten Bedingungen sperrt, wobei diese beiden UND-Glieder 15 und 16 den Pegel »0« zu den ODER-Gliedern 17 und 18 liefern und die Durchleitung der Bits 7 und 8 nicht stören.

Wenn nur ein Bit 8 vom Schrittgrößengenerator als Binärwert »1« abgegeben wird, dann soll die Minimalwertanordnung in Tätigkeit treten und die in den Akkumulator eingegebene Schrittgröße abändern. Diese kri tische Bedingung wird mittels des ODER-Glieds 11 erkannt und durch dessen Ausgangspegel im Zustand »0« angedeutet. Eine »0« vom ODKR-Glied 11 sperrt den Bits 7 und 8 den direkten Durchgang durch die UND-', Glieder 12 und 13 zu den ODER-Gliedern 17 und 18. Gleichzeitig wird der Pegel »0« vom ODER-Glied 11 im Inverter 14 invertiert und bereitet die UND-Glieder 15 und 16 vor. Damit wird ein Pegel »I« vom Ausgang eines antivalenten ODER-Glieds 20 durch das UND-Glied 15 und das ODER-Glied 17 auf die Ausgangsleitung für das Bit 7 durchgegeben. Andererseits wird ein Ausgangspegel »0« des antivalenten ODER-Glieds 20 mittels eines Inverters 21 invertiert und über das UND-Glied 16 und das ODER-Glied 18 zur Ausgangsleitung für das Bit 8 durchgegeben. Unter dieser Bedingung weist die zum Akkumulator durchgegebene Stufengrö-Scninformation in allen Bitpositioncn 0 bis 6 eine ;>0« auf; ebenso wird eine »0« in der Bitposition 7 vom Ausgang des antivalenten ODER-Glieds 20 abgegeben, jedoch eine »1« in der Bitposition 8.

Des weiteren ist ein 1 -Bit-Schieberegister 19 vorgesehen. Mit jedem Abtasttakt wird das zuletzt ausgegebene Deltamodulationsbitsignal in dieses Schieberegister eingegeben, während dieses Bitsignal vom Ausgang des Verriegelungsglieds 3 in F i g. 1 abgegeben wird. Die Abkürzung D_n wird zur Kennzeichnung des jeweils aktuellen neuesten Deltamodulationsbits verwendet, wohingegen D_n-\ (am Ausgang des Schieberegisters 19) das vorangehende Deltamodulationsbit kennzeichnet.

Während jedes Taktes werden D_n und D_n- \ in antivalenter ODER-Bedingung miteinander in 20 verknüpft, dessen Ausgangssignal die als Bit 7 bzw. 8 zum Akkumulator abzugebende Schrittgröße bestimmt.
In der nachfolgenden kleinen Tabelle sind die Ausgabewerte für die Bits 7 und 8 in Abhängigkeit von den Deltamodulationsbits D_n und D„_i dargestellt:

Diese Tabelle gibt die Werte der abgegebenen Bits 7 und 8 als Funktion von D_n und D„-\ an, wenn die Bits 0 bis 7 sämtliche den Pegel »0« aufweisen und die Modifikation wirksam werden soll. Wenn die Bits 0 bis 7 nicht

so sämtlich »0« sind, dann werden die Bits 0 bis 8 weitergegeben, wie sie ankommen, und die Modifizierungsanordnung tritt nicht in Tätigkeit.

in F i g. 3 sind die Ergebnisse dieses Verfahrens in den Zeilen A und B dargestellt. Entsprechend Zeile A in F i g. 3 wird, wenn die berechnete Schrittgröße dem minimalen Schrittgrößenwert entspricht und das neue Deltamodulationsbit nicht dem vorangehenden gleicht als Schrittgröße für den Akkumulator der doppelte minimale Schrittgrößenwert abgegeben. Das Ergebnis dieser Modifizierung ist die automatische Anpassung der Schrittgrößen mit dem Ziel der Spreizung des Signalpegels. In der Zeile A ist das Rechteckwellen-Akkumulatorsignal doppelt so groß dargestellt wie in F i g. 2; sobald der Punkt X erreicht wird und der Akkumulatorwert gleich dem oder kleiner als der Analogsignalwert ist, wird eine minimale Schrittgröße erzeugt und ein Bitwert »0« abgegeben, womit die abwechselnde vorangehende Null-Eins-Foige unterbrochen wird. Beim

D_n	D_n-,	BiI 7	Bit 8
O	O	O	1
O	1	1	O
1	O	1	O
1	1	O	1

nächstfolgenden Takt beginnt wieder die Verdoppelung
der minimalen SchrittgröBe und es folgt weiter die abwechselnde Null-Eins-Folge. So wird der Akkumulatorwert zur Spreizung des Ruhesignalpegels verändert und
auch die unerwünschten Rauschsignale eliminiert, die
sonst, wie in F i g. 2 dargestellt, erscheinen würden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

in

20

25

JO

J5

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rauscheinschränkung bei Anwendung der kompandierten Deltamodulation in digitalen Nachrichtenübertragungsanlagen, d a durch gekennzeichnet,

daß bei der Erzeugung der minimalen Deltamodulations-Schrittgröße dieser Zustand signalisiert wird,
daß jeweils das zu übertragende deltamodulierte Ausgangssignalbit (D_n) mit dem vorangehend abgegebenen deltamodulierten Signalbit (D„-\) verglichen wird und

daß bei Nichtübereinstimmung der verglichenen Signalbits und gleichzeitiger Erzeugung der minimalen Deltamodulations-Schriugröße als Schrittgröße eine größere als die minimale Schrittgröße bei der Modulation zur Anwendung kommt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Schrittgröße doppelt so groß ist wie die minimale Schrittgröße.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .

daß zwischen dem bei an sich bekannten kompandierenden Deltamodulatoren vorgesehenen Schrittgrößengenerator (8) und dem zugehörigen Integrator (7) eine zusätzliche Minimalwertanordnung (9) eingefügt ist,

welche durchgehende Verbindungen für die digitalen Schrittgrößenbits (Bits 0 bis 6) mit Ausnahme der beiden wertniedrigsten (Bits 7 und 8) sowie eine Vergleicheranordnung und eine Prüfanordnung aufweist,

daß den Eingängen dieser Vergleicheranordnung das jeweils zu übertragende Ausgangssignalbit (D_n) und das vorangehend abgegeben: Signalbit (D_n-]) zugeführt werden, wobei ein Gleichheitssignal (D„=D„-\) oder ein Ungleichheitssignal (D_nφ D„-\) abnehmbar ist,

daß die vorgesehene Prüfanordnung ein erstes Kennsignal (> MIN) abgibt im Falle der Erzeugung eine Schrittgröße, welche größer ist als die minimale Schrittgröße, und diese Prüfanordnung ein dazu inverses zweites Kennsignal (^>MIN) abgibt im Falle der Nichterzeugung einer Schrittgröße, welche größer ist als die minimale Schrittgröße,
daß ein erster Schaltweg (UND-Glieder 12,13) vorgesehen ist, der bei Bildung des ersten Kennsignals (> MI N) für die unveränderte Durchgabe der beiden wertniedrigsten Schrittgrößenbits (Bits 7 und 8) zum Integrator (7) geöffnet wird, und
daß ein zweiter Schaltweg (UND-Glieder 15, 16) vorgesehen ist, der bei Bildung des zweiten Kennsignals (^MIN) anstelle der wertniedrigsten Schrittgrößenbits (Bits 7 und 8) entweder beim gleichzeitigen Anstehen des Gleichheitssignals (D_n = D_n-1) den wertniedrigsten Bitwert (Bit 8) oder aber beim gleichzeitigen Anstehen des Ungleichheitssignals (D_n^D_n-1) den zweitwertniedrigsten Bitwert (Bit 7) für den Integrator (7) abnehmbar macht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet.

daß die Vergleicheranordnung als ein antivalentes ODER-Glied (20) mit einem nachgcschalteten Inverter^!) ausgebildet ist,

daß dem antivalenten ODER-Glied über dessen ersten Eingang das jeweils zu übertragende deltamodulierte Ausgangssignalbit (D„) direkt und über den zweiten Eingang das um einen Abtasttakt verzögerte, vorangehend abgegebene Ausgangssignalbit (D„-i) zugeführt wird, und

daß am Ausgang des antivalenten ODER-Glieds das Ungleichheitssignal (Ο_π#£>_π_,) oder am Ausgang des dem antivalenten ODER-Glied nachgeschalteten Inverters das Gleichheitssignal (D_n=D_n-]) abnehmbar ist

ίο

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Prüfanordnung für die Erzeugung des ersten oder zweiten Kennsignals als ein ODER-Glied (11)

mit Vielfacheingängen und mit einem nachgeschalteten Inverter (14) ausgebildet ist,
daß den Vielfacheingängen des ODER-Glieds vom Schrittgrößengenerator (8) sämtliche digitalen Schrittgrößenbits (Bits 0 bis 7) mit Ausnahme des

wertniedrigsten (Bit 8) zugeführt werden und

daß am Ausgang des ODER-Glieds das este Kennsignal (>MIN) oder am Ausgang des dem ODER-Glied nachgeschalteten Inverters das zweite Kennsignal (ψ·ΜΙΝ) abnehmbar ist.