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Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Übertragung zweier Gespräche
über einen einzigen Fernsprechkanal normaler Frequenz-Bandbreite Der technische
Aufwand einer Fernsprechverbindung steigt mit der auf dem Übertragungsweg benötigten
Bandbreite. Dies fällt besonders bei Verbindungen über große Entfernungen ins Gewicht.
Es sind daher schon viele Vorschläge zur Verminderung der Bandbreite auf dem übertragungswege
gemacht worden. Diese haben sich jedoch wegen des zu hohen Aufwandes an den Endstellen,
wie z. B. beim »Vocoder«, und infolge anderer Mängel, wie zu geringe Natürlichkeit
oder zu hohe Gesamtlaufzeit, nicht durchsetzen. können. So wird zwar beim Vocoder
eine sehr starke Zusammendrängung des zu übertragenden Sprachfrequenzbandes auf
den vierten Teil oder sogar noch weniger, je nach der gewünschten Silbenverständlichkeit,
erzielt. Hierbei sind jedoch die Laufzeitverluste so groß, daß ein Gegensprechen
im kommerziellen Verkehr nicht möglich ist.
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Es ist auch bekannt, mit Rücksicht auf die Pfeifsicherheit bei Zweidrahtleitungen
nur ein. Band bis zloo Hz zu übertragen,. Doch. ist bei den Üblichen Mikrophonen
die Verständlichkeit so. gering, daß man ein solches Verfahren nur vorübergehend
für besondere Zwecke verwendet hat.
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Erfindungsgemäß wird nun von folgenden Überlegungen-ausgegangen. Ein
Verfahren, das in den praktischen Fernsprechbetrieb eingeführt werden und eine wesentliche
Verringerung der Gesprächsgebühren
ermöglichen soll, muß die nachstehenden
Anforderungen erfüllen: i. Es muß sich in die bestehenden Übertragungssysteme mit
der normalen Bandbreite von 300...340o Hz für das einzelne Gespräch zwanglos, d.
h. ohne Eingriffe in die Schaltung der Zwischenverstärker, einfügen.
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2. Es darf an den Endstellen keine hohen Aufwendungen erfordern.
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3. Die Silbenverständlichkeit und Natürlichkeit darf gegenüber dem
heutigen Stand der Technik nicht merklich verschlechtert werden.
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4. Die Anwendung einer Fernsprechverbindung mit verminderter Bandbreite
soll neben derjenigen, mit normaler Bandbreite allgemein und auch wahlweise möglich
sein. Zur Erfüllung dieser vier wesentlichen Forderungen werden erfindungsgemäß
folgende Lösungen aufgezeigt und an den folgenden Beispielen mit einigen Zahlenangaben
erläutert.
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Um der Bedingung i zu genügen, wird die Bandbreite des neuen Systems
auf dem Übertragungswege nur halb so groß gewählt wie die Bandbreite des normalen
Ferngesprächs. Sie wird daher zu rund i5oo Hz festgelegt. Man ist nunmehr in der
Lage, im Bandbereich von o ... 400o Hz statt eines Bandes von 300...34ooHz
zwei Bänder von z. B. 300 (22o) ... 180o Hz und von 3700 (378o)
... 220o Hz unterzubringen. Die Klammerwerte können bei Verbesserung der
Filter erreicht werden und bringen eine Steigerung der Natürlichkeit mit sich. Ein
Eingriff in die Schaltung der Zwischenverstärker ist daher nicht erforderlich.
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Die Zweite Bedingung wird dadurch erfüllt, daß der Te:inehmerapparat
ein hochwertigeres Mikrophon, z. B. ein dynamisches Mikrophon, mit nachfolgender
Verstärkung, zweckmäßig durch einen Transistor, erhält. Eine allgemeine Einführung
hochwertiger Mikrophone dürfte jedoch noch längere Zeit dauern. Bis dahin sind lediglich
die Teilnehmer, die Ferngespräche über große Entfernungen mit verminderter Bandbreite
führen wollen, mit einem neuen Fernsprechapparat mit hochwertigem Mikrophon zu beliefern.
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Die dritte Bedingung wird ebenfalls durch die Verwendung der hochwertigen
Mikrophone mit nachfolgender Verstärkung, z. B. durch Transistoren, erfüllt. Bei,
den, heutigen Fernsprechverbindungen beträgt die Silbenverständlichkeit nicht mehr
als 70% infolge der nicht linearen Verzerrungen und sonstigen Störungen des Mikrophons,
wie z. B. instabiles Verhalten, Rauschen usw. Der Verlust an Silbenverständlichkeit
gegenüber einem hochwertigen Mikrophon beträgt dabei rund 15 %. In diesem Fall erreicht
die Satzverständlichkeit noch immer einen Wert von 979/o. Durch Verwendung des hochwertigen
Mikrophons kann dieser Verlust vermieden und dadurch eine Verminderung der Bandbreite
bis auf annähernd den gleichen Silbenverständlichkeitswert vorgenommen werden. Gelingt
es, die Steilheit der Filter so zu bemessen, daß die obengenannten Bandbreiten,
ohne Neben-[ sprechen, übertragen werden, so werden eine Silbenverständlichkeit
von rund 75% und eine Satzverständlichkeit von rund 9811/o erzielbar sein. Hiermit
würde der heute erreichte Wert der Silbenverständlichkeit noch um 5% verbessert
werden.
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Die vierte Forderung wird dadurch erreicht, daß derselbe Fernsprechapparat
sowohl für den Fernsprechverkehr mit normaler Bandbreite als auch für den Fernsprechverkehr
mit verminderter Bandbreite benutzt werden kann, da die Bandbegrenzung nur im ersten
Verstärkeramt vor dem langen Übertragungsweg und da auch nur auf Anforderung erfolgt.
Durch entsprechende Wahl des Hilfsträgers und der Vormodulation läßt es sich erreichen,
daß die zwei Bänder nunmehr nur durch die je einmal am Anfang und am Ende des Übertragungsweges
vorhandenen Filter getrennt, sonst aber genau wie ein normales, Band übertragen
werden. Wie aus dem obengenannten Zahlenbeispiel hervorgeht, wird das erste Band
in Normallage nur mit der Bandbegrenzung i8oo Hz übertragen. Das zweite Band wird
nach der Begrenzung bei i8oo Hz durch eine Vormodulation mit einem Hilfsträger bei
400o Hz mit nachfolgender Trägerunterdrückung in Kehrlage in das Band von 3700 (378o)
... 2200 Hz gebracht und dann beide Bänder nach nochmaliger sauberer Trennung
durch Filter gemeinsam, wie ein normales Gespräch, auf den Übertragungsweg bzw.
auf die vor ihm liegenden Modulationseinrichtüngen gegeben.
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Betrieblich kann die Aufgabe etwa auf folgende Weise gelöst werden:
Solange eine allgemeine Einführung des hochwertigen Fernsprechmikrophons nicht zu
erwarten ist, müssen sich diejenigen Teilnehmer, die Gespräche mit verminderter
Bandbreite führen wollen, Fernsprechapparate mit-hochwertigen Mikrophonen und gegebenenfalls
nachfolgender Verstärkung, z. B. durch Transistor, beschaffen. Dasselbe muß auch
der andere regelmäßige Gesprächspartner tun. Anderenfalls ist der Gewinn an Bandbreite
nur in einer Richtung vorhanden und dementsprechend nur ein Viertel und nicht die
Hälfte der möglichen Ersparung erzielbar. Trotzdem ist das Verfahren auch anwendbar,
wenn nur ein Teilnehmer das hochwertige Mikrophon besitzt.
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Auf dem Verstärkeramt kann eine Einrichtung zur Bandbegrenzung der
ankommenden Gespräche auf ein Band von 300 (22o) ... i8ooHz vorgesehen werden. Soll
das Band in Regellage als Band I in einem normalen Trägerfrequenzkanal übertragen
werden, .so sind keine weiteren Maßnahmen vor der Tf-Einrichtung zu treffen. Soll
jedoch das Sprachfrequenzband des sprechenden Teilnehmers eines davon unabhängigen
zweiten Gespräches in demselbem. normalen. Band übertragen werden., so muß dieses
nach der Bandbegrenzung von 300 (22o) ... i8oo Hz in, dann noch freien Raum
des normalen Bandes gebracht werden. Dies kann z. B. durch eine Vormodulation mit
einem Hilfsträger von 4ooo Hz, nachfolgende Siebung und Trägerunterdrückung, z.B.
durch eine Ringmodulatorschaltung,
geschehen. Zur Ersparung an Filteraufwand
kann auch der Sicherheitsabstand zwischen den beiden Bändern vergrößert werden,
und damit können die beiden verminderten Bänder in den Bereichen von 3000 (250)
... 170o Hz und von 3700 (3750) ... 230o Hz übertragen werden.
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Die Beschaffung eines Fernsprechapparates mit hochwertigem Mikrophon
bietet dabei dem Teilnehmer noch folgende Vorteile: Bei seinen üblichen Gesprächen
ohne Bandverminderung ist eine bessere Verständlichkeit für seinen Gesprächspartner
(Silbenverständlichkeit gleich 85...90°/o statt bisher 70'°/0) vorhanden. Ferner
ist bei Ausnutzung der vollen Bandbreite auch, eine einwandfreie Lautsprecherwiedergabe
möglich, was bei Lauthöranlagen und Konferenzschaltungen von wesentlicher Bedeutung
ist.
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Da die Speisung der Transistoren aus der Amtsbatterie erfolgen kann,
ist auch keinerlei Änderung der Amtseinrichtungen bei Auswechslung der Fernsprechapparate
nötig. Es wird im Gegenteil der Stromverbrauch niedriger, da die Mikrophonspeisung
wegfällt. Die Einführung einer Einrichtung zur Doppelausnutzung eines normalen übertragungsban.des'vono...4oooHz
Nullfrequcazabstand ist daher mit nur ganz geringem Risiko und sehr niedrigen Kosten
verbunden. Sie beschränkt sich auf die Einführung eines hochwertigen Mikrophons
bei den Teilnehmern, die als Vielsprecher im Weitverkehr Wert auf eine Verringerung
ihrer Fernsprechgebühren legen. Auf der Amtsseite ist lediglich für einen bestimmten
Prozentsatz von Gesprächen eine Zusatzeinrichtung zur Bandbegrenzung und Vormodülation
zu schaffen, die auf Anforderung vom Fernplatz oder auf ein bestimmtes Wählkennzeichen
hin eingeschaltetwerdenkann.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet eröffnet sich beim Bau eines künftigen
Transozean-Fernsprechkabels. Die Rentabilität eines solchen Kabels wird weit besser,
wenn zumindest ein Teil der Übertragungskanäle für die doppelte Zahl der Gespräche
vorgesehen werden kann. Dasselbe gilt natürlich ganz allgemein für längere Seekabel
mit Fernsprechverkehr. Auch auf dem Funkwege ist eine doppelte Ausnutzung eines
normalen Kanals von Vorteil. Dazu kommt noch die günstige Erscheinung, daß die Störanfälligkeit
des schmalen Kanals, z. B. durch Selektivschwund und Rauschen, wesentlich verringert
wird.
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Eine technisch wirtschaftliche Lösung auf allgemeiner Grundlage ist
jedoch erst durch die Einführung der Transistorverstärkung in den Fernsprechapparat
mit-hochwertigem Mikrophon gegeben.