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Verfahren zur Übertragung einer Vielzahl von Kennzeichen
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mit einer Frequenz eines Wechselstromes, vorzugsweise infür Fernmeldeanlagen.
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Bei der Übertragung von analogen und digitalen Informationen, sei
es nun drahtgebunden oder drabtlos, wurden ebei den heutigen Methoden doch sehr
breite Frequenzbänder benötigt. Bei vorgegebener Bandbreite,z.B. 300 bis 3400Hz
bei Sprachkanälen, war es nur möglich unter Zuhilfenahme von Dämpfungs- und Laufzeitentzerrern
eine Übertragungsgeschwindigkeit bei Daten von 9,6 Kbit/s zu erreichen. Dasselbe
gilt auch für die Telegrafie Telekopie und Bildübertragung. Die Übertragungsgeschwindigkeit
lässt sich nur durch Wahl entsprechender Rsndbreiten erhöhen.
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Das gesamte Funkspektrum als auch der Kabelbestand,trotz Koaxialkabel,
reichen nicht mehr aus um den explodierenden Bedarf der Kommunikationssysteme zu
decken. Im Punkbereich ist man bei Wellenlängen kleiner als 5mm durch die Abeorptionsspitzen
an einer Funkmauer angelangt. In der Kabelt#echnik versucht man mit Hilfe von Hohlleitern
bezw0 Glasfasern noch grössere Bandbreiten zu erreichen. Der wirtschaftliche Aufwand
für die Entwicklung und Inbetriebnshme solcher Kabel ist enorm.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun ein Verfahren aufzuzeigen,
bei dem man mit den vorhandenen Kabeln und Funkbereichen noch jahrelang den Bedarf
für die zunehmende Kommunikation decken kann. Dies wird durch die ii Patentanspruch
1 gegebene Lehre erreicht.
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Nachstehend wird nun die Erfindung an Hand von Zeichnungen im Einzelnen
erläutert. Wird ein Wechselstrom vorbestimmter Frequenz z.B. über eine Verbindung
eines Selbstwählsystems g.geben, so kommt dieser #frequenzgleich in deer Eipfangsstello
an. Die Amplitudenwerte sind in Abhängigkeit von der Leitungsdämpfung verhältnisgleich
angekommen. Bei Verwendung nur einer Frequenz für die Codierung spielt die Laufzeit
keine Rolle, nur bei einer Blockwiederhelung beim Datenbetrieb musseine solehe mit
eninkalkuliert werden. Kompromissentzerrer sind nicht erforderlich. Gemäss der Erfindung
wird eine Halbwelle eines Wechselstroms, niederfrequent oder hochfr¢quent, als Binärschritt
vorgesehen. Wie aus der Fig.1 ersichtlich istt sind dann bei einem Wechsel eines
Wechselstromes 4 Kombinationen
möglich. Ein Wechsel entspricht dann 2 bit. Von jeder Halbwelle
gibt es nur zwei Zustände, der eine wird durch die volle amplitude gA, und der andere
entweder durch Unterdrückung der Amplitude, oder aber durch Verkleinerung der Amplitude
geplidet auf einen Bruchteil der vollen Amplitude, in Fig.1 auf KA.
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Zwckmässig wird man die kleine Amplitude KA neeh so auslegen, dass
sie noch gut messbar bezüglich des Grundgeräusches ist.
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Man kann die vorliegende Erfindung nicht mit einer Pulsamplitudenmodulation
vergleichen, bei der zig-Wete Amplitudenwerte übertragen werden während bei der
vorliegenden Erfindung nur zwei Werte, die gut zu unterscheiden sind, übertragen
werden. In der Empfangsstelle kann man mit dem Markierwechselstrom eine Synchronisierung
der Auswerteschaltmittel, wie Zählglieder, Schieberegister usw., wie solche auc#h
bei der elektronischen Fernschreibmaschine bekannt sind, vornehmen oder einen Oszillator
synchronisieren oder durch Quarze eine entsprechende Genauigkeit herbeiführen. Bei
einer asynchronen betriebsweise kann der Oszillator eine wesentlich höhere Frequenz
erhalten und durch Untersctzung dann ein zeitgerechter Einsqatz für die Messung
der Amplitudenspitze erreicht werden.
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Bei der Auswertung kann man entweder durch einen redundenten Binär-Code,
oder durch Abzählung Fehler auseieben und dann ein eine Blockwiederholung veranlassen.
Eine solche Auswerteeinrichtung ist also sehr einfach. Wird z.B. ein Block mit einem
5bit-code übertragen, so braucht zwischen den Codeworten keine Markierung se sein,
weil durch die Zahl der Halbwellen das Ende jedes Codewortes festgestellt wird.
Nur das Blockende muse markiert werden, entweder z.B. durch Unterbrechung des Wechsel
stromes oder indem man dem Ende ein oder zwei Codewörter zuordnet, oder ##### ###
dauernd grosse bezw. kleine Amplituden zuordnet. Im letzteren Fall muss ein eiganer
Meldekanal für die Blockwiederholung vorgeschen werden. In Fig.2 sind zwei @@@@hmx
Codeworte CW dargestellt mit je 5 Binärechritten.
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Wird beispielweise die Frequenz 2500Hz für die Datmübertragung vorgesehen,
so können damit 5000bit/s übertragen werden. Durch eine mehrwertige Codierung kann
man natürlich eine höhere Bitzahl je Sekunde und Herztz erreichen. Dabei muss jedoch
bei ben bisher bekannten mehrwertign Verfahren darauf geachtet werden, dass das
Verhältnis zwischen den @@ beiden Kennzuständen
der Halbselle erhalten
bleibt. Die kleine Amplitude KA soll keineswegs grösser swein als die Hälfte der
grossen Amplitude gA. Bei einer phasenumtastung z.B. können mit einem Wechsel bereits
4bit / Hz serreicht werden (Fig.3). Verwendet man s.B.
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2500 und 3000Hz für die digitale Übertragung, so kann man mit jeder
Frequenz für sich ohne iehrwertige Codierung 5000bit/s und 6000bit/s übertragen.
Verwendet man z.B. bei einem Übertragungaweg mit Fernsprechbandbreite nur die Trägerfrequenzen
eines 24-Kanal-WT-Systems, ao können damit gemäss der Ertindung bei einwertiger
Codierung 86400 bit/s übertragen werden.
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Dies ist die doppelte Summe der Trägerfrequenzen. In Fig.5 ist der
Sendetil einer so##lchen Anordnung im Prinzip dargestellt. Die jeweilige Frequenz
(Trägerfrequenz ist gleich Markierfrequens) wird im Oszillator Osz erzeugt und einmal
dem Verstärker V und zur Synchronisierung dem Binärzeichengeber BZ zugeführt. Beim
Nulldurchgang des Wechselstromes wird und je nach Zustand des Binärschittes die
Arbeitsjedesmal auf den nächsten Binärschritt geschaltet. Vom Verstärkennlinie des
Verstärkers@beeeinflusst, dass eine gA oder kA ker aus wird der z.B. über die Arbeitskennlinie
b amplitudenent@teht beeinflüsste Wechselstrom über das Sendefilter und Anpassungåübertrager
in Senderichtung der eitung zugeführt. Die übrigen 23 Frequenzen sind genau so geschaltet.
Auf der Empfangsseite gelangt dann der jeweilige Wechselstrom über einen Ein gangsfilter
zu einem Empfangsverstärker und zu einem Ausgangsumsetzer. In diesem erfolgt die
Schnittetellenanpassung z.B.
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eine Umsetzung des binären Halbwellensystems in ein binäres Impulsesystem.
Auf derartige Schaltungen wird nicht näher eingegangen.
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Bei einer Parallelkombination (Fig.4) kann man 4bit/s je Hertz und
bei einer zusätzlichen Phasenumtastung 16bit/s je Hertz erreichen.
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Diese Art der Markierung des Binärschrittes lässt sich auch beim Telefaxdienst
sehr gut anwenden. Bei den bisherigen Methoden konnte man höchstens 9,6kbit/s übertragen,
sodass ziemlich lange Übertragungszeiten zustandegekommen sind. Dasselbe gilt auch
für die digitale Sprachübertragung. Ein digitaeles Fern-und Fabrbfernsehen dürfte
mit dieser Art der Übertragung wirtschaftlich realisiert werden. - Gerade bei Funk
sind Einsparungen von Bandbreiten von immenser Bedeutung, um neue Frequenzbänder
für andere Zwecke freizubekommen. - Verwendet man z.B.
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für das Leuchtdichte-und die beiden Chrominanzsignale 20 verschiedene
Werts, so sind ZOx20x20 Kombinationen erforderlich, also 8000, das Codewort müsste
dann 19 stellig sein, Da ein Binärschritt durch eine Halbwelle markiert ist, wäre
eine Frequenz 6,5 fach der Bildpunktabtastgeschwindigkeit erforderlich. Bei Verwendung
von 2 oder mehreren Frequenzen für die Codierung kann man natürlich mit niedrigeren
Frequenzen auskommen. Jeder Bildpunktwert müsste dann erst gespeichert und in dann
in richtiger Reihenfolge der Bildröhre zugeführt werden.
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Bei einer Kombinationsm#arkierung eines Codewortes mit zwei oder mehreren
Frequenzen parallel (Fig.4) muss so lange mit der Auswertung gewartet werden, bis
die Halbwellen aller Frequenzen ausgewertet sind, oder aber die Halbwellen werden
in einem Speicher in die entsprechenden Kombinationen ungewandelt.
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Bei der Bildübertragung sind eingestreute Fehler ohne 3edeutung, während
bei der Datenübertragung die Fehler erkannt werden müszen. Hier gibt es viele Methoden
ul solche Fehler festzustellen. So gibt es einen fehlererkennenden 7-Code. Von den
128 Variationen werden dabei nur diejenigen verwendet, bei denen das Verhältnis
der beiden Kennzustände 3:4 ist, also z.B. grosse Amplitude gA zu kleiner Amplitude
kA, dies sind 35. Davon kann man 32 zeichen für das internationale Telegraphenaiphabet
Nr2 und die übrigen für Steuerungszwecke vorsehen.
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Dieser Binärcode lässt sich natürlich auch für Tastwahl verwenden.
Bei den verwendeten Mehrfrequenzverfahren wird 70ms lang ein Gemisch von 2 Frequenzen
gesendet. Bei einer Codierung nach der Erfindung kann man s.B. entsprechend der
Fig.6 verfahren. Nach dem Drücken einer Wahltaste wird die Gleichstromschleife hochohmig
geschaltet, sodass dies im Amt als Wahlbeginn auwsgewertet werden kann. Für die
Markierung soll eine Frequenz von 770Hz vorgesehen werden. Erst nach dem Einschwingen
wird der Wechselstrom beim Durchlaufen von Null angeschaltet. Nach 5 grossen Amplituden
kommt die eigentliche Codierung.
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Diere erfolgt mit 4 Schritten, sodass 16 Kolbinationen möglich sind.
Bis die gesamten 70ms verflossen sind, wird die Codierunf
laufend
wieierholt. In Fig.6 sind zuerst die 5 Halbwellen mit voller Amplitude 1 bis 5 und
dann die laufende Codierung mit den Halbwellen grosser und kleiner Amplitude 1 bis
4 dargestellt. Man kann natürlich noch zusätzlich e#inen Dauerwechselstrom z.B.
von 1477Hz senden. Letzteres ist bei elektronischen Koppelfeldern von Vorteil.
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Natürlich lässt sich das Verfahren gemäss der Erfindung auch beim
Bildfernsprechen einsetzen. In Fig.7 ist die prinzipielle Anordnung der Verbindungswege
dargestllt. Der Teilnehmer T1 wählt über eine Selbstwählerbindung den Teilnehmer
T2 an.
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Teilnehmer 1 und 2 haben noch einen 2. Hauptanschlusa T1B und 12B.
Letztere sind nicht im amtlichen Fernsprechbuch eingetragen. Automatisch um eine
Impulsserie nacheilend wird vom T1B-Anschluss aus eine Verbindung zum 22B Anschluss
aufgebaut.
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Der T1-Teilnehmer hat durch Tastendruck gekennzeichnet, dass er eine
Bildverbindung zum Teilnehmer T2B aufbauen will. Im T1B sind alle möglichen Rufnummern
mit Bildanschluss gespeichert. - Über Sammelrufnummern kann man hier eine gewisse
Vereinfachung erreichen.- Liegt im Wege der Bildverbindung ein gassenbesetzt vor,
so wird dies ausgewertet und dem Teilnehmer T1 optisch oder akustisch übermittelt.
Er kann nun nochmals die entsprechende Bildtaste drücken. Die Wahlwiederholung des
gewünschten Bildanschlussex kann auch automatisch erfolgen.
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Meldet sich der gewünschte Teilnehmer, so erfolgt eine Bildwenn auch
T2B erreicht ist.
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übermittlung@ Fur die Bildubertragung wird Halbduplexbetrieb vorgesehen.
In Fig.8 ist das Prinzip hierfür dargestellt.
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Die Steuerung beider Ferneseheinrichtungen erfolgt immer durch das
Gerät des ruf enden Teilnehmers. Da lan während des Gespä-Gesprächen keinen Film
erh- sehen will, sondern nur das Gefühl der Nähe des Partners, genügt, wenn alle
paar Sekunden ein Bildwechel erfolgt. Die Bilder selbst werden von der Bernsehkamera
FK nur während einer Sprechpause aufgenommen und einem Sendespeicher Spe zugeführt.
Das Bild aoll mit Hilfe von 4 Frequenzen gesendet werden. Der Speicher Sps ist in
4 Speicher unterteilt und zwar für jede Frequenz emin Speicher, je ein Viertel des
Bildes ist dann in den Teilspeichern. Normal genügt ein Bild von 10x15cm, sodass
man mit 60000 Bildpunkten auskommt. Bei schwarz/weiss-Übertragung genügen 8 Helligkeitswerte.
Für
die Codierung sind hierfür 3 Halbwellen erforderlich. Als Markierfrequenzen werden
vorgesehen 2820, 2940, 3060 und 3180Hz. Mit der kleinsten Frequenz 2820 können dann
je Sekunde 1880 Bildpunkte übertragen werden. Für die Übertragung von 15000 Bildpunkten
s@ind dann ea. 8 Sekunden erfordersich. Vom Sende speicher gehen die Signale an
den Codewandler CU. In diesem werden die Helligkeitswerte jedes Bildpunktes auf
9 Halbwellen codiert und über ein Filter und Anpassungs-Die Zeilenmarkierung erfolgt
durch Abzählung der Bildübertrager der Leitung zugeführt. Auf diese Weise werden
mit jeder punkte. Frequenz 15000 Bildpunkte übertragen. Ist das Bild übertragen,
wird ein Kennzeichen zur Gegenstelle gegeben, dass nun Bildpunkte gesendet werden
können. Zugleich wird auf Empfangsspeicher SpE1 oder SpE2 umgeschaltet. Über die-Filter
SpE2 gelangen die Codierungen der 4 Wechselströme auf den Speicher SpE1.
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In diesem wird jedersBildpunktCodewort in einen magnetischen oder
elektrischen Wert,geeignet für den Fernseher, umgewandelt. Sind alls Bildpunkte
gespeichert, erfolgt eine laufende Abtastung und zwar 25mal in der Sekunde. In der
Folge wird die Einrichtung beim Teilnehmer 1 wieder auf Senden geschaltet.
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Wird wieder auf Empfang umgeschaltet, so wird werden nun die zu empfangenden
Bildpunkte auf dn anderen Enpfangsepeicher SpE2gegeben. Ist das Bild vollständig
aufgen, wird dieses laufend auf den Fernsehempfänger übertragen. Der Speicher SpE1
/ mit dem früheren Bild wird gelöscht.
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Mit der Auslösung der Sprechverbindung T1/T2 wird auch die Bildverbindung
ausgelöst und die Bildeinrichtungen in die Ausgangslage gebracht.
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Sowohl beim Eildfernsprechen als auch beim Fernsehen ist in jedem
punkt die Helligkeit mit enthalten. Sind z.B. 16 Helligketisitsgrade vorgesehen
, sind 4 Schritte bezw. Halbwellen erforderlich um einen Bildpunkt zu übertragen.
Analog ist es beim Farbfernsehen je Bildpunkt wird dann ein Luchtdirchte-und 2 Chrominanzsignale
übertragen. Diese 3 Werte können einzeln oder in Kombination übertragen werden.
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Als Binärschritt kann man auch diePeriode (Wechsel) des Wechselstromes
nehmen.
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L e e r s e i t e