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Verfahren für ein Pulscodemodulationssystem.
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Die bisher bekannten Pulscodemodulationssysteme, insbesondere für
die Sprachübertragung, haben den Nachteil, das; ein breit Frequenzband für die Übertragung
des Codes erforderlich is,t, und dass zu s in Kabeln mit Trägerfrequenzt@echnik
Pulscodemodulationsysteme nicht betrieben werden können. Zur Erzielung ein Gleichstromfreiheit
für den Übertragungsweg müssen besondere aufwendige Codierungen verwendet werden.
Besonders,bei derpti schen Übertragung über Glasfaser sind sehr komplizierte Codem
erforderlich, da im Sender der Strom durch die Laserdiode mög lichst geringen zeitlichen
Schwankungen unterworfen sein soll Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun
ein Pulscodemdulationssystem zu schaffen, das einfach ist und universell einsetzbar
ist und das die oben angeführten Mängel nicht aufweist. Dies wird durch die im Patentanspruch
1 gegebene Lehre erreicht.
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Nachstehend wird nun die Erfindung an Hand von Zeichnungen, wobei
zuerst die Codierung und deren Anwendungen erläutert werden, näher beschrieben.
In den Fig. 1 bis 6 ist das Prinzip der Codierung dargestellt. Ist eine Gleichstromfreiheit
nicht erforderlich, können Halbwellen eines gleichförmigen Wechsel-Stromes, z.B.
sinusförmigen Wechselstromes als Codeelemnte verwendet werden. ie Halbwelle ist
dabei ein binäres Codeelement und zwar dergestalt,indem ###-### nur ein grösster
und ein kleinster Amplitudenwert vorgesehen wird, wobei z.3. die klein### Amplitude
gleich oder kleiner der Hälfte der grö##### Amplitude Amplitude sein kann. In den
Fig.1a und ib sind diese beiden Kennzustände dargestellt. Diese Kennzustände können
### genau so die negativen Halbwellen betreffen, wie in den lig, 1c und id aufgezeichnet.
Deshalb ist es auch möglich für die Codierungdie Aufeinanderfolge von Halbwellen
eines Wechaelstr mes herzunehien.
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In Fig.2 ist z.B. ein 5-atelliges Codewort mit Halbwellen nach der
Fig.1 als Codeelement dargestellt. Mit diesem Codewort CW kt;nnen also 2 hoch 5
Codierungen vorgenommen werden.
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In der Fig.3a,b ist als Codeelement die Periode eines Wechselstromes
f1 vorgesehen. In Fig.3a ist der grösste Amplitudenwert ein Kennzustand und in Fig.3b
der kleinste der andere Kennzustand. Werden zusätzlich für die Markierung der Kennzustände
Phasensprünge von 180 Grad vorgesehen, so hat man ennen mehrwertigen Übertragungscode
mit 4 Kennzuständen. In den Fig. 3cd sinddie Kennzustände der Phasenverschiebung
dargestellt.
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In Fig.4 ist ein Codewort mit 2 Stellen und der Periode als Codeelement
dargestellt, die Fig.4 a bis d zeigen die Eombinationen auf. Für die Codierung wird
nur ein Wechselstrom f1 he genommen. In Pig.5 ist dasselbe Codewort mit 1 Periode
und einer Frequenz mit zwei verschiedenen Kanälen kl und k2 herde stellt. Fig. Sab
zeigt das Codeelement des Kanales al und Fig.
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5cd das Codeelement des Kanales k2. Dasselbe kann auch mit 2 Prequenzen
!1 und f2 in einem Kanal erreicht werden, wie eine solche Codierung in Fig.6 dargestellt
ist.
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Nachstehend soll nun die Anwendung der erfindungsgemässen Codierung
in der Trägerfrequenz-Überlagerungs-Fernseh- und Funk technik erläutert werden.
Wird bei der Trägerfrequenztechnik mit Amplitudenmodulation ein 6 KHz Träger und
eine 1 KEz Niederfrequenz verwendet, so entstehen zwei Seitenbänder mit den Frequenzen
5 KHz und 7 KHz. Man kann dann mit einem Hochpassfilter z.B. den Trager von 6 KHz
und das untere Seitenband von 5 z aussieben, sodass auf die Leitung nur mehr 7 KHz
übertragen wird. Die Frequenz der Amplitudenschwankungen entspricht dabei der zu
übertragenden Niederfrequenz von 1 KHz, oder während die Stärke der Amplitudenschwankungen
der grössten/## kleinsten Amplitude der Halbwelle bezw. Periode entspricht.
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Die Amplitudenänderungen gehen also nicht in die Frequenz mit ein.
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Wieviel Kanäle man nun im jeweiligen Trägersystem unterbringen will,
hangt von der Wirtschaftlichkeit ab, ob auch eine einstufige , eine Gruppen-oder
eine Vormodulation vorgesehen wird Ist ebenfalls eine Sache der Wirtschaftlichkeit.
Insbesondere spielen hier die Filterkosten eine grosse Rolle. Nachstehend sollen
nun an Hand der Fig.7 und 8 Möglichkeiten aufgezeigt erden. In Fig.7 ist eine Kanal-
und Trägerübersicht für eine einstufige Modulation und einer digitalen Übertragung
mit 3,6 Kbit/s dargestellt. Gemäss der Erfindung #### ist dann ein
bei
Verwendung einer Periode als binäres Codeelement ein Wechselstrom von 3,6 KHz erforderlich.
Der Kanalabstand se 1 KHz. Den Kanälen sind folgende Träger zugeordnet: 1/12KHz,
2/13KHz, 3/14 KHz, 4/15KHz,5/16KHz,6/17KHz,....
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Wenn der Träger und die untere Seitenfrequenz ausgesiebt wird, verbleiben
folgende Frequenzen: 1/15,6KHz, 2/16,6KHz, 3/17,6KHz,4/18,6KHz, Günstiger ist noch
die untere Seitenfrequenz als Signalfrequenz au verwenden, weil dann eine kleinere
Güte an die Pil gestellt wird In Fig.8 ist ein# Kanal- und Trägerübersicht für eine
Grupp modulationssywstem aufgezeichnet und zwar für Datenübertragungskanäle für
7,2Kbit/s.
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Den Kanälen und den Gruppen sind folgende Träger zugeordnet Gruppe
I: Kanal 1/25 KHz, 2/26KHz, 3/27KHz, 4/28KHz Gruppe II:Kanal 5/25KHz, 6 2/26KHz,7
3/27KHz,8 4/28KHz usw.
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Wird wieder der Trgäer und
untere Seitenfrequenz abe-5 schnitten
für die Signalübertragung die oberen Seiten frequenzen mit folgenden Prequenzen
für die Gruppen zur Ver fügung: 32,2KHz, 33,2KHz, 34,2KHz,35,2 KHz. Der Kanalabstan
sei z.B. wieder 1 EXz, Es ist eine Frage der Wirtschaftlich keit, insbesondere wegen
der Filter, ob man die Kanalbständ| enger legt.
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Vorteilhaft kann die Erfindung bei Trägerfrequenzsystemen in systemeigener
Signalübertragung ausserhalb des Sprachbandes eingesetzt werden. In Fig.14 ist das
Prinzip einer systemeigenen Signalübertragung dargestellt. tber die a/b-Adern d
Trägerfrequenzübertragung TFUe-g und über die Hochpassgabel HPG gelangt die Sprache
in den Kanalumsetzer KU. In diesem ist eine Verlängerungsleitung VL, ein Modulator
M mit Trgäge anschaltung Tr und ein Filter Bs. Durch das Filter wird das unerwünschte
Seitenband und ggf. auch der Träger ausgesiebt.
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Das andere Seitenband gelangt nun zum Vorgruppenumsetzer VGU1 Die
Signale, wie Belegung, Wahlkriterien, Auslösung, werden von der Trägerfrequenzübertragung
TyUe-g mit einen Relais AH (nicht eingezeichnet) gesteuert. Kit dem Rontakt ah dieses
Re laie wird über die d-Ader ein Modulator gesteuert. Am Modulator Z ist also der
jeweilige Träger und die Zeichenfrequenz von 3,85 KHz angeschaltet. Der Modulator
wird z.B. freigegebe
wenn mit ah Erde angeschaltet wird. Der Träger
und ein Seitenband bezw. Prequenz entsprechend wie beim Sprachkanal, werden dann
mit dem Filter Fz ausgesiebt. Seitenband und Seitenfrequen werden zusammengeschaltet
und zum Vorgruppenumsetzer übertragen. Empfangsmässig wird das vom Vorgruppenumsetzer
VGU ankommende geträgerte Sprachband mit dem Filter Fs ausgesiebt, den Demodulator
DM zugeführt, sodass dieses dann über den Verstärker V und die Verlängerungsleitung
VI, und die Rochpassgabel HPG zur Trägerfrequenzübertragung TFUe-g gelangt. Die
geträgerte Zeichenfrequenz wird mit dem Filter FZ ausgesiebt und über einen Demodulator
DM geführt, und das niederfrequente Zeichensignal von 3850Hz einen Verstärker###-
zugeführt. Dieses Signal wird dann gleichgerichtet und in der Folge ein Re-Lais
E in der EFUe-g gebracht, und weiterverwertet.
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Aus Fig.13 ist ersichtlich wie bei einem Kanalabstand von 4EHz die
Sprachfrequenzen und die #Signalfrequenz angeordnet sind, wenn z.B. jeweils das
untere Sprachband ausgefiltert wird.
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Der eine Träger sei 8000 Hz und der andere 12000 Hz. Das obere beim
Kanal mit dem Träger von 8000 Hz Sprachband liegt dann#zwischen 8300 und 11400 Hz
und das geträgerte Signal von 3850Hz hat dann die Frequenz von 11850Hz.
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In Fig.9 ist nun dargestellt, wie die Signalfrequenz für die Datenübertragung
verwendet werden kann, Angenommen wird, dass es sich um ein 12-Eanalträgerfrequenzsystem
handelt. Die Signaladern aller zwölf Kanäle werden dann über WKs 1-12 einem Multiplexer
Mu zugeführt. Der Multiplexer frägt die Signaladerr aller Kanäle in einem vorgegebenem
Rhythmus ab und gibt sie z.S mit einem 3inarcode an das Modem Ko. In diesem ist
auch ein allgemein bekannter Signalmodulator integriert. Der empfangene Binärcode
wird im Modem Ko in einen Binärtonfrequenzcode von 3,85KHz umgewandelt, d.h. der
Kennzustand 1 wird durch eine Periode grösster Amplitude und der Kennzustand 0 durch
eine Periode kleinster Amplitude
der Signalfrequenz 3850Hz gekennzeichnet.
Im Modem selbst wird dann noch ein Träger zugesetzt, sodass am Ausgang des Modems
die Frequenzen Tr+Trz+3850Hz und Tr- 3850Hz entstehen.
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Der Träger und z.B. Träger minus 3850 Hz werden ausgesiebt sodass
nur mehr der Träger+3850Hz zusammen
mit dem oberen Sprachband zum Vorgruppenumsetzer VGU gelangen.
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Die vom ### Vorgruppenumsetzer VGU über den Kanal klk kommenden
geträgerten
codierten Daten und die geträgerte Sprache werden mit Hilfe der Filter Fe und Fz
getrennt. Die Sprache wird mittels des Demodulators M, wie bereits bei der Erläuterung
der Fig.14 ausgeführt, auf die normale Frequenzebene gebracht Die Binärsignale werden
im Modem Mo ebenfalls in die niederfrequente Ebene, also auf die Frequenz 3850Hz
gebracht und die Kennzustände grösste Amplitude/kleinste Amplitude auwsgewertet
und dem Multiplexer Mu zugeführt. der eine Verteilung der Signale auf die 12 Kanäle
vornimmt. Die Signalkanäle der überigen 11 Trägerungfrequ#enzkanäle können für die
Übertragung von Fremddaten vorgesehen werden. In Fig.11 ist im Pr#inzip ein Kanal
nur für Fremddaten da#rgestellt. Die Daten komnen Ton der Datenendeinrichtung DPE
und werden dem Modem Mo zugeführt. In dieaem werden sie in den erfindungsgemässen
Code, Periode mit grösster und kleinster Amplitude, umgewandelt und geträgert und
in der Folge mit Hilfe des Filters Fz nur die obere Seitenfrequenz zusammen mit
dem oberen Seitenband des Sprachkanals , also auf Ü#berlagerungsbasis zum Vorgrupper
umsetzer gegeben, Der Empfang ist analog wie bereits bei der Erläuterung der Fig.9
beschrieben.
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In Fig.10 ist das Blockschaltbild des Kanalumsetzer für ein Trägersystem
mit Vorgruppenmodulation der Bauweise 52 der DB2 dargestellt. Die Sprache kommt
über F1 Kanal K1, den Amplitude.
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begrenzer A, den Tiefpass TP zum Kanalmodulator. parallel dazu| liegt
die systemeigene Signalübertragung. Mit den Signalimpulsen wird 3850 Hz- gesendet
und ebenfalls über ein Bandspassfil-| ter 3P dem Kanalmodulator KM zugeführt. Der
Signalpegel ist dabei wesentlich kleiner als der Sprachpegel, sodass durch die Überlagerung
keine Auslöschung von Impulsen möglich ist. Beim Kanalmodulator des Kanals 1
KHz-Träger angeschaltet.
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Bei den Kanälen K2 und K3 sind die Träger 16 bezw. 20 Khz. Im Kanalfilter
KF wird z.B. der Träger und das untere Seitenband ausgesiebt und zusammen mit den
Seitenbändern der Kanäle K2 und K3 dem Vorgruppenmodulator zugeführt. Durch die
Zusammenschal-| tung der 3 Kanäle findet eine Überlagerung statt. Die übertrage
nen Seitenbänder sind dann 12,3-15,4 u.15.85, 16,3-19,4 u.19.85| 20,3-23.4 u. 23.85.
Bei dieser Überlagerung kommen auch Schwe-|
bungen vor, was jedoch
bei Sprache ohne Bedeutung ist. Wird jedoch der Signalkanal auch als Datenkanal
verwendet, so ist es zweckmässig unterschiedliche Pegel für die Frequenz 3850Hz
und Sprache zu wahlen. Die Träger der Vorgruppenmodulatoren sind 84,96, 108 und
120 KHz. Über ein Vorgruppenfilter VF gelangen dann die 4 Vorgruppen über einen
Entkoppler E zur Pilotsperre PT-E.
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in dieser wird der pielotwechseistrom von 84.08Khz hinzugefügl Über
einen Gruppenverstärker geht es an Flab. Antommeni wird der Pilot über einen Entkoppler
3 abgeenommen. Die Bandsperre Pt-Sp lässt die geträgerten Vorgruppenwechselströme
durch.
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Über das Vorgruppenmodulationsfilter VF gelangen dann die geträgerten
Vorgruppenfrequenzen zum Vorgruppendemolator VI.
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Von dort gelangen jeweils über die K#analfilter die den Kanälen zugeordneten
Seitenbänder rum
Kanaldemodulator KM.
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Die Sprach-und Signalfrequenz wird nun verstärkt und mit Hilfe des
Tiepasses TP und des Bandpasse@ BP die Sprach- und Signalfrequenzen getrennt. In
Fig.15 ist der Frequenzplan der Vorgruppenmodulation dargestellt. Die Kanäle 1,4,7,10
werden mit | 12 KHz, die Kanäle 2,5,8,11 mit 16E und die Kanäle 3,6,9,12 mit 20
KHz geträgert. Die Träger und die unteren Seitenbänder werden ausgesiebt.4 Gruppen
Kanal 1,2,3, Kanal 4,5,6, usw.
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werden jeweils zu Vorgruppen mit den Trägern 84,96,108 und 120 KHz
zusammengefasst und im Vorgruppenfilter wird jeweils der Träger und das obere Frequenzband
ausgefiltert, sodass 1 bis 4 dann die Vorgruppen#zwischen 60 und 108 KHz liegen.
Auch bei diesem Trägersystem kann man den Signalkanal entsprechend der Fig.9 für
die Datenübertragung mit verwenden. Man kann auch den Pilotwechseistrom als Datenträger
mit vorsehen und fest an jede Primärgruppe anschalten. Da für den Pilot wegen der
steilen Flanken Quarzfilter notwendig sind, ist es eine Frage der Wirtschaftlichkeit,
ob Kanäle mit hohen Bitzahlen woanderst eingespeist werden. In Fig. 16 ist ein Ausschnitt
vom
| - das Modem Mo |
| Kanalumleutzer Fi .1 drllt. Uber,e.n41lexer |
| und die Verlångerurtgelelburrm, gsel |
| Mundinen Reg Rvilrd der Datencode, der zugleich Pilot |
ist
über die Bandsperre PT-E an das Vorgruppenspektrum angekoppelt, Ankommend wird der
Pilot über einen Entkoppler Verstäkrer und einer
| PB mIodem ptlxtr |
| 3andsperreat: em Ler |
zugeführt. Zugleich ist auch ein Abgriff für einen Auswerter vorgesehen, der in
Zusammnenwirken mit dem Multiplexer immer eine
Messung der grössten
Amplitude vornimmt und falls dic Ampl| tude ausserhalb der Toleranzen liegt, eine
automatische N| regelung den Pegels veranlasst.
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Für die Datenübertragung kann auch ein Sprechkanal oder eine Gruppe
einer Modulationstufe vorgesehen werden Nach stehend iit ein Beispiel aufgezeigt,
bei dem die Bandbreit eines Kanals einer Grundprimärgrppe für die Datenübertrag
vorgesehen ict. Es soll der Kanal 1 der Fig. 10 und 15 in der Primärgruppe 1 Fig.15
, die ein Frequenzband von 108 bl 96 KHz umfasst, für die Datenübertragung hergenommen
werde In Fig.17 sind die Frequenzen der Gruppe 1 dargestellt. De Träger ist 120
KHz, die Gruppe von 12 KHz Breite geht von 108 bis 96 KHz, der Kanal 1 geht von
108 bis 104 KHz, in d das obere Seitenband des Trägers 12KHz, von 12,3 bis 15,85KH
einschliesslich des Signals liegt, Der Kanal 1 in Fig.10 wird dem Vormodulator VM
nicht zugeführt. Statt dessen wird wie in Pig.18 dargestellt eine Datenwechselstrom
Ton 106KHz mit dem entsprechenden Pegel vom Modem Mo über das Filter @| und einem
Sntkoppler E
(16,3 bis 19,| und 20,3 bis 23,85 KHz)
103,7 bis| 100,15 und 99,7 bis 96,15 KHz zusammengeschaltet. Empfangs mässig wurden
die Frequenzen der 1. Vorgruppe über den Ban pass VF zum Entkoppler gegeben
Die Gruppenfrequenzen der Kanäle 2 und 3 gelangen nun über Bandpass VD zum Vorgruppenmodulator
, während die Daten#### frequenz von 106 KHz über einen Pandpass VPD und einen Verstärker
zum Modem gelangen. Der Code wird wieder durch die grössten und kleinsten Amplituden
des 106 KHz Wechselstrome gebildete In Fig.12 ist ein Blockschaltbild£ . in dem
ein Auszug des K#analumsetzers der Bauweise
istm dargestel| Das Trägersystem arbeitet nach dem Vormodulationsprinzip.
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Alle 12 Kanäle werden dabei mit 48 KHz vormoduliert. Für die Informationsübertragung
wird das obere Seitenband von 48,3 bis 51,85 KHz verwendet. Der Signalkanal hat
eine Frequenz von 51,85 KHz. Gemäss der Erfindung wird diese Frequenz als Datenfrequenz
vorgesehen. Dieser Wechselstrom wird von einem Modem über ein Filter F der Modulationsstufe
der Grund primär gruppe zugeführt. Die Empfangsseite ist analog zufgebaut.
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Die Filtergüte des Prinzips der Fig.17 und 18 ist @@ bei einer Bandbreite
von 3,5 KHz ca. 30. In den Kanal könnte man auch drei Datenfrequenzen legen, z.B.
107,3KHz, 106KHz und 104,7 KHz. Allerdings wäre dann eine Filtergüte über 80 erforderlic
Es ist also eine Frage der Wirtschaftlichkeit . Ausserdem müssten diese 3 Frequenzen
überlagert werden, was nur bei grossen Pegelunterschieden möglich wäre. Auch den
Wechsel-und den Signalwechselstrom strom der Fig.17 und wird man zweckmässig unter
dem Pegel an der Leitung zuschalten.
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Die Übertragung der Latenwechselströme kann auch mit mehre#rer Wechselströmen
vetschiedener Frequenz über eine Leitung durch Überlagerung erfolgen. Macht man
dabei die Amplituden der ver schiedenen Wechselströme gleich gross, so ist zu beachten,
das. das Verhältnis der grösseren zur kleineren Frequenz nich kleiner als @ 2 ist.
In der Fig.19 sind solche Wechselströme dargestellt. Die Frequenz f1 ist dabei 3000
Hz und die von f2 1000 Hz. Bei diesem Frequenzverhältnis entsteht keine Schwebung.
Man kann nun jede einzelne Frequenz für sich für die Datenübertragung vorsehen,
oder aber in Kombination. Im erste Pall kann man mit t1 $3000 bit/s und mit £2 1000
bit/s übertragen
-bit/s übertra-
Diese Methode ist sowohl für Anschluss- als auch Trägerfrequenzleitungen geeignet.
In Fig.20 ist ein weiteres Beispiel mit 3 Wechselströmen dargestellt. f1 ist 2800
Hz, !2 1400 Hz und f3 700 Hz.
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Bei langen Verbindungsleitungen muss ein Laufzeitausgleich vorgesehen
werden. Bei Paket#e#####datenübertragung kann mit s Hilfe ein Speichers eine nachträgliche
Zuordnung der Perioden der verschiedenen Wechselströme erfolge. Ist die Phasenverschiebung
je Paket z.B. nicht grösser als 45 Grad, so braucht keine beandere Massnahme erfolgen.
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Will man eine Vielzahl von Wechselströmen überlagern, so müssen die
pegel stark voneinander abweichen. Bei Übertragungswegen bei denen eine Gleichstromfreiheit
nicht gedordert wird, kann auch die Halbwelle als Code element vorgesehen werden,
so dass sich die bit-Zahl um das doppelte erhöht.
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Diese Codiermethode lässt sich auch vorteilhaft bei Funk verwenden.
Z.B.
beim Rundfunk wird dann die Sprache digital über tragen. Die Sprachwechselströme
werden dann wied bei der Puls codemodulation quantisiert und dann entsprechend der
Erfindung umgewandelt in einen Wechselstromcode/, der dann der Sendefrequenz aufmoduliert
wird. Der Träger braucht dabei nicht mit übertragen werden, weil sich die Frequenz
des Codewechaclotromes nicht ändert. Durch Gleichrichtung des Wechseletromes des
übertragez.B.
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nen Seitenbandes also Sendefrequenz + Frequenz dews Codewech selstrome#s
können die grössten und die kleinsten Amplituden gemessen werden, sodass kein besonderer
Träger und keine Demodulation im herkömmlichen Sinne erforderlich ist. Durch Abzäh
lung der Codeelemente beim Empfänger ist gewährleistet, dass immer ein vollständiges
Codewort zusammengefasst wird. Von Zeit zu Zeit ist es zusätzlich erforderlich den
Beginn dem Co worten zu markieren. Das kann z.B. bei einer 8er -Code durch grössten
Übertragung von 20# Amplituden und in der Folge durch Übertrag@ von 20 kleinsten
Amplituden#erfolgen.
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Auch beim Fernsehen kann die erfindungsgemässe Codierung für die digitale
Übertragung der Fernsehbilder vorgesehen werden.
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Sieht man für das Leuchtdichte- und die beiden Chrominanzsigna| 20
verschiedene Werte vor, so sind 20x20x20 Kombinationen erforderlich, also 8000,
das Codewort müsste dann 13-stellig sein. Wird ein Codeelement durch die Periode
markiert, wäre eine 13-fache Bildpunktabtastcodierfrequenz erforderlich. Bei Verwendung
von 2 oder mehreren Codierfrequenzen, kann man die Frequenzen der Wechselströme
wesentlich niedriger wählen.
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Die codierten Bildpunkte müssen dann beim Fernsehgerät erst gespeichert
werden und dann der Reihe nach der Bildröhre zugeführt werden. Eine Zeilenmarkierung
kann durch Abzählung der Bildpunkte erfolgen, sodass nur ein Bildwechrelsignal erforderlich
wäre. Der Sendewechselstrom könnte auch zugleich als Codewechselstrom vorgesehen
werden.
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Die Veränderung der Amplitude könnte durch Parallelschaltung eines
geschlossenen Kreises nit Ausgangsanpassung erfolgen. Bei grösster Amplitude wäre
nur der offene Sendekreis angeschaltet.
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Erfolgt bei Trägerfrequenzsystemen nur eine Datenübertragung ohne
analoge Übertragung , so ist auf der Empfangsseite ebenfalls kein Träger erforderlich
, weil wie bereits erwähnt, die kleinsten und gröbsten amplituden der übertragenen
Seitenfrequenz, nach Gleichrichtung derselben, abgemessen werden.
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Eine Synchronisierung wie bei anderen Datensystemen ist nur für den
Beginn
z.B. eines Paketes erforderlich. 1 Zweckmässig wird mit den Amplituden ein Schwingkreis
synchro nisiert, der dann auch bei Störungen weit erz ählt.
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Um nicht zuviel Leistung bei direkter Codierung durch die Sendefrequenz
b z.B.beim Fernsehen, vernichten zu müssen ist es zweckmässig entsprechend Fig.23
zu verfahren. Am Oszillator Osz wird ausser an die BS auch an einen Phasenwand ler
Ph die Sendefrequenz gegeben. In diesem Wandler wird die Frequenz um 180 Grad sphasenverschoben.
D#er\um 180 Grad verschobene ##- Sendewechseistrom wird an einen Codierer zusammen
mit HF-Vergtärker HF geführt.Die Amplituden vom Phasenwandler sind entsprechend
der Code elemente die Hälfte oder kleiner als die HF-Amplituden. Im Codeierer werden
dann die Leuchtdichte- und die beiden Chrominanzsig##nale durch Anschaltung von
um 180 Grad verschobenen Perioden beim Kennzustand"niedrigster Amplitudenwert" an
entsprechende Perioden des 13-stelligen Codes codiert. Über die Treiberstufe Tr
und codierte die Endstufe E wird dann derySendewechselstrom der Antenne zu geführt.
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In Fig. 21 und 22 ist dargestellt, wie die gesamt#e\Primärgrupp für
die digitale Datenübertragung vorgesehen werden kann. 12 Kanäle sind mit den Trägern
12.16 und 2n KHz vormoduliert und zwar in Regellage
die Vorgruppenträger 120, 108,96 und 84 KHz gegeben und dann in Kehrlage weitergesendet
Die Frequenzen der Kehrlage sind in Fig.21 dargestellt. Für die Codierung sind die
Wechselströme der Mittenfrequenzen der Kanälen vorgesehen, z.B. 106KHz vom Kanal
108 bis 10#4KHz.
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3 Codierwechselströme sind immer zu einer Gruppe, wie in Fig.
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22 dargestellt,zusammnegefasst. Über Bandfilter VF1,.... sind die
3 Wechselströme über einen EntkopplerE einem weiteren Entkoppler E1 zugeführt. Zwei
Gruppen z.B. VG1/### VG3 und VG2+4 es sind parallel geschaltet. Zweckmässig ist/die
Pegel der Codier wechselströme verschieden gross zu machen. Die Staffelung soll|
dabei nicht entaprechend der Frequenzlage erfolgen. VD In den Fig.19 und 20 ist
die Übertragungsgeschwindigkeit bei Parallelcodierung nach der Formel zu berechnen:
Dabei ist: m= Zahl der parallelen Känale, Ti= Schrittdauer im Kanal i, ni= Zahl
der Kennzustände des Kanals i.
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In Fig.23 kann die Codierung auch zwischen Oszillator und HF-Verstärker
gelegt werden. Die Sprachekan ebenfalls digital, also durch die Halbwellen oder
Perioden entsprechend den Fig.
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1 bis 6 codiert werden und z.B. in der Endstufe E dem Sendwec@ selstrom
aufmoduliert werden. Man kann auch den 832 Zeilen-#######bildpunkten
| (e, ii. nacn jecier zelle elrle |
| XeAere flir dio Codierung |
der Sprache bez.w.Musik hinsufügen. Xind 3ildwechselsignal muss ausser dem Zeilenwechsel
vorgesehen werden. Das Zeilenwechselsignal kann aller dings auch durch Abzählung
der Bildpunkte ermittel werden.
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Wie bereits erwähnt, kann insbesondere bei einstufiger Modula-| tion
auf den Träger auf der Empfangaseite verzichtet werden a wenn z ß. eine Gleichrichtung
d#er Frequenz Träger+Codierfrequenz bezw. Träger -Codierfrequenz erfolgt und durch
Abmessung
| -- ig - 2LI. -EPT ---- -- ----- I 2 --- - - |
| grössteryzuldi3lelnstsryAmpliuaen ermittelt. |
Man kann auch durch eine entsprechende Messchaltung die Amplituden der Träger+Coder-
bezw. Träger-Codierfrequenz abmessen und Vergleich der in und durch Speicherung
von mindenstens 1 1/2 Perioden der Codie frequenz enthaltenen Perioden der Träger+
bezw. -Codierfrequenz
die grössten und kleinsten Amplituden der Codierfrequenz ermittelm. Zur Veranschalichung
ist in ein Fig.24 ### Codierwechselstrom fC und ein Träger+ bezw. -Codierwechselstrom
fTr+fC bezw.fTr-fC. dargesellt.
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Filter beeinflussen bei Trägersystemen sehr stark deren Wirt-
| cftlichkeit. Da nun in der vorliegenden iE,rfindungu |
| uine Frequenz als Codierfreq;uenz zur Ubertragung von digitaler |
Informationen vorgesehen wurde, können in solchen Fällen die Filter so ausgelegt
werden, dass sie sich überlappen, d.h.
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die Bandbreite kann wesentlich vergröss#ert werden, sodass ma@| dann
eine bessere Güte/der Filter erhält. Am Beispiel der Fig.
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25 soll dies näher erläutert werden. Die modulierten unteren Seitenfrequenzen
seien 128KHz, 136KHz und 144KHz. Der Frequenz| abstand zwischen diesen Seitenfrequenzen
sei 8 KHz. Da die Filter jedoch z.B. 12 KHz Bandbreite haben kö#nnen (KF1,KF@2,
KP3) k ist eine wesentlich kleinere Güte erforderlich, sodass diese preisgünstiger
hergestellt werden können.
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Nachstehend wird nun die Anwendung der Codierung durch grösste und
kleinste Amplitudenwer#te in der Pulscode-Modulationstechnik erläutert. In Fig.26
ist ein Blockschaltbild dargestellt, aus/dem die Anwendung der vorliegenden Codierung
auf herkömliohe Pulscode-Modulationssyteme hervorgeht. Die Kanäle 1 bis 30 für Fernsprechen
werden einem MultiPlexer Mus zugeführt.
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Jeder Kanal hat eine Verbindung zu einem Kennzeichenumsetzer KzUs,
in dem die Gleichstromkennzeichen des jeweiligen Kanal## les in geeignete Potentiale
umgesetzt werden und in dem dann die Kennzeichen aller Kanäle in einem Zeitkanal
susammengefasst werden und ebenfalls dem Multiplexer zugeführt werden.
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Für die Synchronisierung ist noch ein Synchronisierzeitkanal Syn erforderlich.
Beim System PCM 30/32 der DBP ist der 0.Kanal der Synchronisierkanal und der 16.
Zeitkanal der Kennzeichenkanal. Der Multiplexer nimmt zeitlich gestaffelt mit der
Folgefrequenz von 8KHz von allen 320Kanälen Amplitudenproben ab.
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Beim 0. Zeitkanal wird ein Synchronisierwort und beim 16. Zeit kanal
der den Kennzeichen entsprechende Binärzustand auf die Leitung gegeben. Werden die
Binärzustätide durch eine Periode eines Wechselstromes markiert, eo ist ein Wechselstrom
von der Frequenz 2048 KHz erforderlich. Falls der Übertragungsweg auch wird noch
für andere Zwecke benutzt wie Snede- und Empfangsfilter SF und EF vorziehen. Es
ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit, ob man den Piltern eine grosse oder kleine
Bandbreite zuordnet. Bei 100KHz Bandbreite wäre eine Güte von ca.20 erforderlich.
Mit Quarzfiltern kann man die Güte vergrössern und damit die randbreite verringern.
Auf der Empfangeseite werden die Wechselstromsignale dem Decoder Dec zugeführt ###
in d#em das PCM-Signal wieder in ein PAM-Signal umgewandelt wird.
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@@@ Die PAM-Signale werden nun an den Demultiplexer# gegeben und den
einzelnen Kanälen zugeführt. Die Kennzeichen-bit werden @@UE dem Empfangskennzeichenumsetzer#
zugeführt, decodiert und den einzelnen Spreckanälen zugeleitet. In der Synchronisiereinrichtung
der Empfangsseite SynE wird der Synchronismus überprüft und der Taktversorgung eine
entsprechende Information erteilt. Auf Einzelheiten wird nicht eingegangen, weil
sie für die Erfidung ohne Bedeutung sfnd. Bel neueren Entwicklungen von PCM-Systemen,
wird jedem einzelnen Kanal ein eigener Codierer in Form einer LSI-Schaltung zugeordnet.
Der Vorteil an Stelle von Tenärimpulsen Wechselstrom gemäss der Erfindung zu
verwenden
ist darin zu sehen, dass keine besonderen Leitungsregenerativ-Verstärker erforderlich
sind. Es ist daher auch möglich in einem Kabel TF- und PCM-Systeme zu betreiben.
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Die Schwierigkeiten mit Gleichstromfreiheit und Takt die z.B.
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beim AMI, HSB3-Codes usw. entstehen treten bei der vorliegenden Codierung
nicht auf.
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Gemass der Erfindung werden die Kanäle auf der Frequenzmultiplexbasis
zusammengeschaltet und die Codier- und Trägerfre-oder einen ganzen Quotien@ quenzen
so festgelegt, dass sie ein Vielfaches der Abstastfrequenz von 8 K bilden. Die ankommenden
Wechselströme können dann auf der Empfangsneite mit zur Synchronisierung vorg sehen
werden. In Fig.27 ist die prinzipielle Anordnung eines solchen Systems dargestellt.
Die KanälenK1s,K2s,K3s usw.
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werden
individuell je ein Codierer zugeordnet, in dem die PAM-Amplitudenproben vom jeweiligen
Kanal abgegrif fen werden und in einen entsprechenden Wechselstromcode PCM umgewandelt
werden. Bei 256 Intervallen sind also 8bit erforderlich, was 8 Perioden eines Weohselstromes
entspricht. Da die Abtastfolge 8KHz ist und 8bit je Probe notwendig sind, is ein
Wechselstrom von 64EIz bei serieller Übertragung erforder| lich. Dieser Wechselstrom
wird ### dem Träger 320KHz im Kanal modulator KM aufmoduliert und über ein Kanalfilter
KF mit andere Kanälen entsprechend einem TF-System zusammengeführt. Ankomme @(+Oder-Seitenband)
gelangt in der letzten Stufe die Trägerfrequenz#über das Kanal filter KF in den
Kanaldemodulator KM. Im Tiefpassfilter wird ie (und der Träger dann z.B. das/obere
Seitenfrequen#unter@rückt, die untere PCM Seitenfrequenz ist dann 64 KHz. Im Decodierer
/ ### wird der Co wieder in ein PAM-Signal umgewandelt.und in Sprache z.B. umgesetzt.
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Nachfolgend werden noch einige Möglichkeiten der Pulacodemodu lation
auf TF- Basis aufgezeigt. In Fig.28 werden die codiert der Kanale Wechselströme
von 654KHz / K1,K2,K3,... Kanalmodulatoren KM zug leitet. Dem Modulator Kanal K1
ist die Trägerfrequenz 320 d3m Kanal K2 die Trägerfrequenz 328KHz, dem Kanal K3
die Träge frequenz 336KHz zugeordnet. 3 Kanäle sind jeweils zu einer Gruppe zusammengeschaltet.
Eine weitere Gruppe mit denselben Frequenzen bilden die Kanäle K4,K5 und K6. Auf
diese Art kan@ z.B. ein 30-Kanalsystem gebildet werden. Die Kanäle esind #### jeweils
8 KHz auseinander. Die Bandfilter KF schneiden jeweils
den Träger
und das obere Seitenband ab. Beim Kanal K1 ist dann die Codierfrequenz 256KHz. Eine
Filtergüte von ca. 32 ist dann erforderlich. Wird entsprechend der Fig.25 verfahren
und eine Bandbreite von z.B. 14KHz zugelassen, kommt man mit einer Filtergüte von
18 aus. Jeweils 3 Kanäle werden im Bei spiel über den Entkoppler E einem Gruppenmödulator
GM zugeführt, dem ein Träger Tr von 1056KHz zugeordnet ist. Mit dem Bandfilter GF
wird die obere Seitenfrequenz und der Träger ausge--Codier- sind siebt. Die unteren
Seitenfrequenzen 800KHz, 792 KHz und 784 KHz. B Auf diese Art
| iernal-r; man - |
| ;yiiS 10 Gruppen gr rão. |
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Man kann nun wie in der TF-Technik weiter gruppieren. Es ist eine
Sache des Aufwandes , ob man über Entkoppler nun die 10 Gruppen susamenfasst, oder
aber weitere Gruppen bildet. Für die Erfindung ist dies ohne Bedeutung. Bei dieser
Kanalanordnung wird eine Bandbreite von 256 KHz benötigt. Die Frequenzen der Trägger-
und Codierwechelströme sind so gewählt, dass sie immer durch 8 teilbar sind. 3ei
der Empfangseinrichtung kann dann eine Frequenz, am besten mit mittlerer Lage im
Übertragungsband mit für sie Syncronisierung der Träger auf der Empfangsseite vorgesehen
werden.
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Will man eine kleinere Filtergüte, so kann man mit zwei Wechselströmen
z.B. gleicher Frequenz eine Parallelcodierung vornehmen. In Fig.29 ist eine solche
Möglichkeit dargestellt. Der Kanal 1 ist dann in die Kanäle K1/1 und K2/2 unterteilt
mit und 100 KHz einer Codierfrequenz von 32 KHz. Der Träger sei z. B. 160KHz, die
untere Seitenfrequenz 128 und 136 KHz. Bei 8 KHz Trägerabstand ist dann allerdings
die doppelte Bandbreite erforderlich.
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Der übrige Aufbau ist analog der Fig.28.
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Zweckmässig ist es mit der Intervallcodierung gleichzeitig die Kennzeichencodierung
vorzunehmen. 8 bit sind dann für die Intervalle und 1 bit fiir die Kennzeichen vorgesehen.
Dann wird zweckmässig eine Codierfrequenz voll 9 mal 8 KHz P 72 KHz gewählt0 In
Bezug auf Bandbreite ist dies ohne Bedeutung. In Fig. 30 ist eine Gruppe mit 72KHz
Codierfrequenz analog der Fig.
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28 aufgebezeichnet. Die Träger seien auch wieder 320,328 und 336 KHz,
die unteren Seitenfeequenzen sind dann 248, 256 und 264 KHz. l)ie Filter liegen
hier noch etwas günstiger.
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Ein Beispiel, wie das 9. bit verwendet werden kann, wird nach stehend
erltiatert. In Fig.31 sind die 8 Intervall-bit und dae 9. Kennzeichen-bit dargestellt.
das 9.bit wird als Synchron-und Kennzeichen-bit hergenommen. Für diesen Zweck
loma hintereinander das 9. bit mit grösster Amplitude und in der Folge 10 mal hintereinander
mit kleinster Amplitude gegeben. nach # Dies wird 3 mal wiederholt, sodass#60 x
125 mikrosekunden= 7,5 ms, auf die Auswertung der Kennzeichen umgeschaltet wird,
und zwar kann auch wieder 60 mal das Kennzeichenbit für dio Codierung der Kennzeichen
hergenommen werden.