DEW0014934MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 21. September 1954 Bekanntgemacht am 29. Dezember 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft Nachrichtenübertragungssysteme, bei denen Signale über Kanäle geführt werden, welche die Signalschwingungen verzerren, und zwar bezieht sie sich auf ein Verfahren sowie auf Mittel zur Kompensation oder Korrektur der entstehenden Verzerrung.

Die Verzerrung in einem Übertragungskanal ist entweder linear oder nicht linear. Im ersten Fall gilt das Prinzip der Überlagerung; daher werden durch den Übertragungskanal keine neuen Frequenzkomponenten erzeugt. Ferner addieren sich Schwingungen verschiedener Frequenzen, die gleichzeitig auftreten, algebraisch zur resultierenden ankommenden Schwingung. Wenn die Verzerrung nicht linear ist, kann das Prinzip der Überlagerung nicht angewendet werden, um die Charakteristik des Systems zu berechnen. Bei Vorhandensein einer nicht linearen Verzerrung gibt es zusätzlich eine Multiplikation der Schwingungskomponenten, die den Produkten entsprechende Frequenzkomponenten entstehen läßt.

Die Erfindung befaßt sich nur mit der Beseitigung der linearen Verzerrung. Bei linearen Systemen mancher Art und manchen Bereichs der Konstanten kann die Phasen- und Amplitudenverzerrung übermäßig werden. Diese übermäßige Ver-

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/.errung ergib! ankommende Signale, deren Form verschieden von der Form der zugeführten Impulse während der Perioden ist, die der Dauer eines zugeführlen Impulses entsprechen, ferner dehnt sieh die Schwingungsform jedes ankommenden Signals weit über die Zeit aus, die der Dauer des zugeführten Impulses entspricht. Wenn dann an die Sendeseite des Systems zwei Impulse angelegt werden, wobei ein Zwischenraum ohne

ίο Slrom zwischen den Impulsen liegt, kann z. B. der ankommende Strom oder die ankommende Spannung zwischen den Signalteilen, die den beiden gesendeten Impulsen entsprechen, nicht auf Null zurückgehen, dem Empfänger aber eine Spannung mil einem mehr oder weniger groiien Wert während der ganzen Zeit zugeführt werden, wodurch der Empfang und die Interpretation der einzelnen Impulse schwierig wird. Das ankommende Signal, das durch einen einzelnen zugeführten Impuls ent-

ao steh), kann nicht nur in den Zeitraum hineinreichen, der dem nächsten gesendeten Impuls entspricht, oder sogar über ihn hinausgehen; das ankommende Signal für einen zugeführten Impuls von gegebener Polarität kann auch einer Umkehr der l'olarilät während der Zeit unterworfen sein, die später als die Zeit liegt, welche der Dauer des gesendeten Impulses entspricht. Demgemäß kann ein dem System zugeführter Impuls zu AusgleichselTekten Anlaß geben, die als eine ganze Folge von Impulsen erscheinen.

I)Ci^- Teil des ankommenden Signals, der zeitlich hinter dem Zeitraum liegt, welcher dem zugeführten Impuls entspricht, ist sein »Schwanz«, d.h., es isl der Teil des ankommenden Signals, bei dem der Slrom oder die Spannung eigentlich auf Null zurückgehen sollte, der statt dessen aber zum Ausfüllen von Intervallen führt, die zur Identifizierung von nachfolgend zugeführten Impulsen bestimmt waren. Damit kann das Vorhandensein des Schwanzes eine Interferenz zwischen den die Nachricht darstellenden Symbolen ergeben.

Kinc Aufgabe der Erfindung ist es, die Interferenz zwischen den Symbolen zu verringern.
Kin System, bei dem ein Ausgleichsimpuls von vorbestimmter Schwingungsform erzeugt wird, der genau dem Schwanz des ankommenden Impulses gleicht, und bei dem dieser mit den Impulsen des ankommenden Zuges so kombiniert wird, daß der Schwanz jedes Impulses des Zuges beseitigt wird, ist bereits bekannt. Gegen das bekannte System kann jedoch folgender Einwand erhoben werden: Jeder neue Sehwanzbeseitiguiigsimpuls wird absichtlich in der Greiße proportional einem der Impulse des ankommenden Zuges, wie er empfangen wird, gemacht. Da die Amplitude des empfangenen Impulses größer oder kleiner als sein Nennwert sein kann, und zwar infolge von Interferenz- oder Oberspreehinduklion von nicht hiermit zusammenhängenden Systemen und infolge von verschiedenen anderen Arten von unerwünschten Signalen, die sich stets im Laufe der Übertragung ansammeln und die insgesamt als »Rauschen*- lR'zeichnet werden können, enthält der im Empfänger erzeugte Impuls die Wirkung dieses Rauschens. Die Einrichtung erfüllt daher bei Vorhandensein von Rauschen nicht ihre dargelegten Aufgaben. Je. höher deshalb die Geschwindigkeit der Signalübertragung ist, je sorgfältiger und verfeinerter infolgedessen die Schwanzbeseitigungsanordnung ausgeführt ist, um so größer sind die Fehler infolge des Rauschens im am Ende wiederhergestellten Signal. In der Tat kann gezeigt werden, daß die Einrichtung des bekannten Systems bei Vorhandensein von Rauschen unstabil sein und schwingen kann.

Erfindungsgemäß wird dieser Mangel durch Anwendung der vollständigen Aufteilung des' im Empfänger erzeugten Impulses in Quanten beseitigt. So leitet jeder ankommende Impuls die. Erzeugung eines Empfängerimpulscs ein, der zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auftritt und eine Normalamplitude hat, nämlich diejenige Amplitude einer beschränkten Anzahl von verschiedenen, durch die Seildereinrichtung bestimmten Amplituden, die der Amplitude des ankommenden Impulses am nächsten kommt. Gemäß den üblichen Verfahren der Aufteilung in Quanten ist die Größe der Stufe zwischen jeder dieser vorbestimmten Amplituden und der nächsten größer als die doppelte Größe der I11te.rfere.1vz, die durch das Rauschen bei der Übertragung 'hervorgebracht wird.

Mit anderen Worten: Bei der Erfindung wird eine vollständige Regenerierung von Impulsen angewendet, und die Einrichtung, welche, den Sch wan zbeseitigungsausgleichsvorgaiig erzeugt oder entstehen läßt, wird nicht durch den· ankommenden Impuls, wie er empfangen wird, in Tätigkeit gesetzt, wie bei dem bisherigen System, sondern durch einen vollständig regenerierten Impuls, d. h. durch einen Impuls, der die richtige Zcitlage hat, völlig rauschfrei ist und genau die Amplitude des ursprünglich übertragenen Impulses hat (vielleicht abgesehen von einem konstanten Proportionalitätsfaktor). Unter diesen Umständen ist die Ausgleichsschwingung, die erzeugt wird, so beschaffen, daß zu vorbestimmten Aufteilungszeiten jede durch den Schwanz des ankommenden Impulses verursachte Interferenz zwischen den Symbolen genau beseitigt wird, soweit sie durch die Wirkung des Übertragungsmittcls entsteht, wobei der unbeseitigte Rest gänzlich auf das im Laufe der Übertragung angesammelte Rauschen zurückzuführen ist. Jede Wirkung dieses Rauschens wird dann durch den Regenerierungsvorgang beseitigt, \^Torausgesetzt, daß das Rauschen während jedes Aufteiluiigsintervalls eine geringere Größe als eine halbe Quantenstufe hat. Das System der Erfindung ist zuverlässig und stabil, d. h., es schwingt im Gegensatz zu dem früheren System niemals.

Die spezielle Einrichtung, die bei dem bisherigen System zur Erzeugung der Schwanzbcseitigungsausgleichssignale verwendet wird, enthält für jeden ankommenden Impuls einer Gruppe einen synchronen Aufteiler, ferner einen Kondensator, der durch diesen Aufteiler momentan auf eine

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Spannung aufgeladen wird, die dem ankommenden Impuls im Aufteilungszeitpunkt proportional ist, weiter eine synchron angetriebene Kurvenscheibe, welche die gewünschte Schwingung als mechanische Verschiebung ihres Folgestifts erzeugt, und schließlich ein Potentiometer mit einem Schleifarm, der mit dem Folgestift¹ verbunden ist· und an dessen Klemmen die Kondensatorspannung angelegt wird. Die Einrichtung arbeitet so, daß die

ίο Kondensatorspannung mit der Kurvenscheibenfunktion multipliziert und an das Produkt als stetiges elektrisches Signal zur Wiedervereinigung mit dem ankommenden Impuls dargestellt wird. Infolge der dieser Geräteuntergruppe eigentümliehen Eigenschaften müssen die Operationen für einen ankommenden Impuls zum Abschluß gekommen sein, bevor sie für einen weiteren ankommenden Impuls begonnen werden können. Demgemäß erfordert das bisherige System so viele unabhängige Untergruppen mit jeweils einem Aufteiler, einem Kondensator, einer Kurvenscheibe und einem Potentiometer, wie Impulspositionen vorhanden sind, in die der Schwanz eines besonderen ankommenden Impulses hineinreichen kann.

Bei der Anwendung moderner Impulsübertragungsverfahren mit hoher Geschwindigkeit bei langen Leitungen kann diese Zahl gut zehn bis zwanzig Impulspositionen übersteigen. Eine solche große Zahl von unabhängigen Geräteuntergruppen ist in der Herstellung teuer und im Betrieb unangenehm.

Ferner ist es das Ziel des bisherigen Systems, eine Signalübertragung mit hohen Geschwindigkeiten durchzuführen, insbesondere mit höheren als der sogenannten Nyquist-Signalgeschwindigkeit von 2B Signalelementen je Sekunde für eine Übert,ragungsbandbreite von B Hz. Bei einem typischen Breitbandsystem (z. B. einem Fernsehkanal) kann B in der Größenordnung von wenigstens einigen MHz liegen. Das bisherige System vereitelt in diesem Fall durch Verwendung von Geräten, die von Haus aus auf kleine Arbeitsgeschwindigkeiten beschränkt sind, seinen eigenen Zweck.

Die Erfindung verwendet an Stelle der Vielzahl von Geräteuntergruppen, deren Elemente auf kleine Arbeitsgeschwindigkeiten beschränkt sind, ein einziges Element, das zusätzlich dazu, daß es mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, die weitere Eigenschaft der Informationsspeicherung aufweist, so daß es die Erzeugung eines Schwanzbeseitigungsausgleichssignals für einen später ankommenden Impuls beginnen kann, während seine Tätigkeit für einen früher ankommenden Impuls noch in Fluß ist. In der Tat kann es für eine große Anzahl von nacheinander ankommenden Impulsen gleichzeitig solche Schwanzbeseitigungsausgleichssignale erzeugen. Es kann die Signale erzeugen und ihre Phase festlegen, .d. h. sie richtig in die Zeitskala legen, ohne daß eine Interferenz zwischen ihnen auftritt. Das Gerät, das- also schnell und gleichzeitig die erforderlichen Schwanzbeseitigungsausgleichssignale für eine Anzahl von nacheinander ankommenden Impulsen erzeugt, besteht aus einer Wellenfortpflanzungseinrichtung, z. B. aus einer Verzögerungsleitung, mit einer Vielzahl von Abgriffen, die in Abständen auf ihr angeordnet. sind, ferner aus Mitteln, die ein Dämpfungsglied oder einen Verstärker aufweisen, und aus einem zu jedem Abgriff gehörigen Umkehrschalter, um die richtige Einstellung der Ausgangsspannung dieses Abgriffs sowohl bezüglich der Amplitude als auch der Polarität relativ zu den Ausgangsspannungen der anderen Abgriffe zu bewirken. Der neue Impuls, der sich durch die Regenerierungsoperation ergibt, und der zum Eingangspunkt an einem Ende dieser Einrichtung geführt wird, wandert zum anderen Ende, wo er durch eine Abschlußimpedanz absorbiert wird. Beim Vorbeigehen an den verschiedenen Abgriffen erscheint ein Ausgangsimpuls an diesen. Die gesamte Folge dieser Ausgangsimpulse bildet das erforderliche Schwanzbeseitigungsausgleichssignal. Freilich hat dieses Signal den richtigen Wert nur mit Bezug auf eine Reihe von diskreten kurzen Intervallen. Da diese aber genau als die Aufteilungszeiten bestimmt werden können, bleiben Abweichungen des Ausgleichssignals vom richtigen Wert zu anderen Zeiten für. die vollständige Schwanzbeseitigung ohne Folgen.

Gemäß der normalen Praxis wird an die Ein- go gangsklemmen des Gerätes entweder ein Bandfilter oder ein Tiefpaßfilter angeschlossen, das die Aufgabe hat, Rauschsignale zu beseitigen, die nicht im interessierenden Frequenzbereich liegen. Infolge der vorliegenden Lösung des Problems der Beseitigung der Interferenz zwischen den Symbolen kann dieses Tiefpaßfilter eine viel tiefere Grenzfrequenz als bei anderen Systemen haben. Diese Verringerung der Bandbreite des Eingangsfilters bringt eine weitere Herabsetzung des frem- den Rauschens mit sich.

Wenn auch die bisher beschriebene Einrichtung bei jeder Signalübertragungsgeschwindigkeit gebraucht werden kann, so ist es doch insbesondere ein Merkmal der Einrichtung, daß sie eine Signalübertragung bei Geschwindigkeiten oberhalb der Nyquiist-Geschwindigkeit irgendeines besonderen Übertragungsmittels erlaubt, wobei die Interferenz zwischen den Symbolen im wesentlichen vollständig beseitigt ist und wobei bei Vorhandensein von Rauschen nur vorausgesetzt ist, daß die Größe des Rauschens während eines jeden Aufteilungsintervalls geringer als eine halbe einzelne Quantenstufe ist. Dieser Beschränkung sind Impulsübertragungssysteme allgemein unterworfen. Das vorliegende System ist ihr aus den gleichen Gründen unterworfen, die allgemein gelten, nämlich: damit die Verstärker- oder Empfängergeräte den Nennwert jedes ankommenden Impulses als den nächstgelegenen vorgegebenen Quantenpegel richtig erkennen und so jeden Impuls des ankommenden Zuges vollständig regenerieren können.

Die Erfindung sieht darüber hinaus auch eine Rauschverminderungseinrichtung vor, die, vorausgesetzt, daß die Signalübertragung mit Geschwindigkeiten oberhalb der Nyquist-Geschwindigkeit

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durchgeführt wird (oder wenigstens weit oberhall) des I )< >|>pi'IU'ii der höchsten wichtigen Rauschfrcquenz), das Kauschen in solchem Maße vermindert, dal.! es vor der Verminderung oberhalb einer halben Ouantenstufe liegen kann. Vorausgesetzt, daß das Rauschen nicht zu groß ist, wird die Grölte des Rauschens nach dieser Verminderung geringer als eine halbe Ouantenstufe, so daß eine vollständige Regenerierung der ankommenden in Impulse wie vorher stattfinden kann. Also ermöglicht die Einrichtung in der Tat eine Impulsübertragung bei hoher Geschwindigkeit mit vollständiger Regenerierung der Im])UlSe bei Vorhandensein von Rauschen in einem Ausmaß, das bisher als unzulässig betrachtet wurde.

Die Rauschverminderungseinrichtung bewirkt einen teilweisen gegenseitigen Ausgleich und eine teilweise gegenseitige Beseitigung von Rauschimpulsen. Im allgemeinen treten Rauschinipulse vollständig zufällig und willkürlich auf, so daß normalerweise keine Verminderung der Rauschleistung von einem Ausgleich Rauschen gegen Rauschen erwartet werden kann. Es wird jedoch unten gezeigt, daß bei Übertragung von Rauschimpulsen über Mittel mit der Bandbreite/? bei einer Geschwindigkeit oberhalb der Nyquist-Signalübertragungsgeschwindigkeit von 2 B solcher Impulse je Sekunde in der Tat eine gewisse Beziehung zwischen einem übertragenen Raumimpuls und dem nächsten vorhanden ist, d. h., die übertragenen Rausehinipulse sind nicht vollständig unabhängig voneinander. Ihre teilweise Abhängigkeit wird gemalt einem Merkmal der Erfindung herangezogen, um ihre teilweise Beseitigung zu ermögliehen. Ferner umfaßt die obige Beschreibung folgendes: Wenn die statistische Struktur des Rauschens derart ist, daß sich vorherrschend niederfrequente Komponenten zeigen, so daß Rauschteile, die bei Geschwindigkeiten wesentlich unter der Nyquist-Geschwindigkeit abgenommen werden, in enger Beziehung zueinander stehen, bringt die kauscliverminderungseinrichtung für diese Art von Rausehen eine brauchbare Verminderung, trotzdem die Geschwindigkeit der Signalübertragung geringer als die Niquist-Geschwindigke.il ist.

Die Erfindung wird an !land der folgenden ins einzelne gehenden Erläuterung gewisser Ausführungsbeispiele und der Zeichnungen voll verständlieh werden. Erklärung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist ein l'lockschcma einer erfiudungsgeniäßen Einrichtung;

Fig. .| ist ein schematisches Schaltbild, das !einzelheiten eines Teils der Fig. 1 zeigt; Fig'· 5 ist ein Blockschema eines üblichen Inipuls-Übertragungssyslems bisheriger Art;

Fig. 2, 3 und C) sind Oszillogramme, die zur Erklärung des Arbeitens der Einrichtung nach der Frflndung dienen;

6c» Fig. 7 zeigt die Verbesserung der Kennlinie eines Rausehbeseitigimgsfilters, das in Verbindung mit der erfmdungsgemäßen Einrichtung verwendet werden kann.

Es soll nun auf die Zeichnungen eingegangen werden. Fig. 1 ist ein Blockschema, das die erfindungsgemäße Einrichtung zeigt. In einer Sendestation, die sich in großer Entfernung befinden kann, wird ein zu übertragendes Signal, z. B. eine Sprachschwingung, durch eine geeignete Einrichtung ι in einen Zug von Impulsen umgewandelt, die sowohl in der Amplitude als auch in der Zeit ihres Auftretens in Quanten eingeteilt sind. Das heißt, jeder Impuls des Zuges entsteht, wenn er vorhanden ist, nur in einer Position einer Folge von regelmäßig auftretenden Impulspositionen und jedes Signalstück, das jede Größe innerhalb eines stetigen aber begrenzten Bereichs annehmen kanu, wird durch einen Impuls oder eine Gruppe von Impulsen dargestellt, die jeweils auf den nächstgelegcnen einer festen Anzahl von diskreten Werten begrenzt werden. Bei einem bevorzugten Beispie! sind zwei Werte vorhanden, nämlich ein positiver und ein negativer, wobei die Größe des Signalstücks durch eine besondere Permutation (d. h. eine Zusammenstellung) einer vorbestimmten Anzahl von positiven und negativen Impulsen dargestellt ist. Ein solches System ist als Impuls-Kode-Modulationssystem bekannt. Ein einzelner Impuls einer solchen Gruppe ist in Kurve Λ der Fig. 2 dargestellt und ein typischer Zug in Fig. 3.

Der so gebildete Impulszug wird über einen Kanal 2 übertragen, der eine Dämpfung ergibt, die für die verschiedenen Frcquenzkomponentcu eines Signals verschieden ist. Mit anderen Worten: Seine Dämpfungs-Frequcnz-Kcnnlinie ist nicht flach. Ferner kann seine Phasenverschiebung nicht proportional der Frequenz und nicht frei von Phasenverzerrungen sein. Weiterhin kann der Impulszug im Laufe der Übertragung über diesen Kanal Rauschen ansammeln. Außerdem kann der Kanal Geräte zur Verstärkung der Signale und zur Regelung der Übertragung enthalten oder nicht.

Nach der Übertragung über den Kanal erreicht der Impulszug die auf dem rechten Teil der Figur dargestellte Einrichtung. Bei Nichtvorhandensein von Rauschen kann jeder positive Tmpuls bei der Ankunft in der Empfangsstation z. B. die in Kurve B der Fig. 2 dargestellte Form haben, während die Form eines jeden negativen Impulses zu jeder Zeit die entgegengesetzte Polarität hat und ein genaues Negativ der Kurve 7? sein kann. Bei diesem empfangenen Signal geht aus der verlängerten Form klar hervor, daß die Interferenz zwischen zwei benachbarten Impulsen offensichtlich so groß sein würde, daß besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um sie zu unterscheiden. Hinter einem Tiefpaß-Rauschbescitigungsfiltcr 3 ist ein Impulsregenerator vorgesehen, der aus einem Aufteiler 4, einem Amplitudenkenner 5 und einem Generator neuer Impulse 6 besteht. Sein erster und letzter Teil werden mit einer Folge von scharfen Sperrimpulsen versorgt, die mit großer Regelmäßigkeit und der Impulsgrundfrequenz des Systems sich wiederholen und vorzugsweise gleichmäßige Amplitude haben.

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Sie werden durch eine Zeitsignalquelle 7 erzeugt und den Teilen 4 und 6 des Impulsregenerators zugeführt, um die Regenerierung in der Zeitfolge des ankommenden Impulszuges zu steuern. Im allgemeinen gibt es eine optimale Aufteilungszeit, die von der Geschwindigkeit der Signalübertragung und der Gesamtcharakteristik des Systems für einen Impuls abhängt. Dementsprechend arbeitet der Aufteiler 4 so, daß er ein kurzes Stück der Amplitude des angelieferten Signals abnimmt. Wenn die Aufgabe besteht, die Signalübertragung mit größtmöglicher Geschwindigkeit durchzuführen, wird dieses Stück zu dem frühesten Augenblick abgenommen, zu dem das Signal unzweideutig erkannt werden kann. Wenn die Aufgabe besteht, die Signalübertragung mit geringerer Geschwindigkeit vorzunehmen, wird das Stück in der Zeit abgenommen, zu der es bezüglich des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses durch vorherliegende Teile anderer Impulse des Zuges am wenigsten gestört ist. Dieses Signalstück wird

■ dem Amplitudenkenner 5 zugeführt, der so wirkt, daß das Signalstück auf den nächstgelegenen Wert der beschränkten Anzahl verschiedener · Werte zurückgeführt wird, bei dem vorliegenden Beispiel auf einen Impuls mit positiver Amplitude oder auf einen mit negativer Amplitude. Das dient bei dem vorliegenden Beispiel dazu, alle Wirkungen des Rauschens zu beseitigen, vorausgesetzt, daß die Größe des Rauschens zur Zeit der Aufteilung geringer ist als die Größe des Impulses. Um alle Wirkungen des Rauschens im allgemeineren Fall zu beseitigen, muß die Größe des Rauschens während des Aufteilungsintervalls kleiner als eine halbe Quantenstufe sein. Der sich ergebende erkannte Impuls betätigt den Generator für neue ■ Impulse 6 und löst diesen Generator derart aus, daß er einen Impuls liefert, welcher in jeder Beziehung normal ist. Darunter ist zu verstehen, daß er eine dem ursprünglich übertragenen Impuls entsprechende normale Amplitude sowie normale Dauer aufweist und daß er in zeitlicher Übereinstimmung mit einem der Zeitimpulse des Zeitimpulsgenerators 7 erscheint. Somit bilden der Kenner 5 und der Generator für neue Impulse 6 zusammen einen Quantenbestimmer.

Jedes der verschiedenen Einzelelemente, aus denen dieser Teil der Schaltung zusammengesetzt ist, kann verschieden aufgebaut sein. Die Schaltungseinzelheiten einer geeigneten Form für jedes dieser Elemente sind in Fig. 4 dargestellt. Hier werden die ankommenden Signale zunächst über einen Sperrkondensator an das Steuergitter einer Kathodenverstärkerröhre 30 gelegt, die als Trennstufe dient. Ihr Ausgang ist mit den Eingangs-P'unikten von zwei parallel liegenden Dreidiodensperren 31 und 31' verbunden. Die Zuführungsleitung der einen Sperre, die allen drei Dioden gemeinsam ist, wird über einen Widerstand 32 mit einer positiven Spannungsquelle + -Bi verbunden, die entsprechende Zuführungsleitung der anderen Sperre wird in gleicher Weise über einen Widerstand 32' mit einer negativen Spannungsquelle —B ι verbunden. An die Zeitsignaleingangspunkte dieser Sperre werden scharfe positive Impulse 33 bzw. negative Impulse 33' angelegt. Die positiven Impulse wirken so, daß kurze Stücke des ankommenden Signals abgenommen werden, wenn es positive Polarität hat, die negativen Zeitimpulse nehmen entsprechende kurze Stücke des ankommenden Signals ab, wenn es negative Polarität hat. Der ankommende Signalimpulszug enthält eine Komponente mit der Grundfreqüenz der Impulse; diese wird in der Zeitsignalquelle 7 abgetrennt, die aus einem Abschneider, einem Gleichrichter, einem Bandfilter, das auf die Impulsgrundfrequenz abgestimmt ist, und einem Impulsformer besteht. Die auf diese Weise erzeugten Impulse gehen zu einem monostabilen, als Univibrator arbeitenden Multivibrator 34 mit zwei Ausgangspunkten, von denen der eine die positiven Zeitimpulse 33 zum Anlegen an die Aufteilungssperre 31 und der andere die negativen Zeitimpulse 33' zum Anlegen an die Sperre 31' liefert. Entsprechend der bekannten Technik kann die Rücklaufzeit des Multivibrators 34 durch geeignete Bemessung seiner inneren Elemente so eingestellt werden, daß er sehr kurze schärfe Impulse 33 und 33' an den Ausgangspunkten abgibt!

Die so erzeugten ankommenden Signalstücke gehen nun zur Eingangsiklemme eines Abschneiders 36, an die ein Haltekondensator 35 angeschlossen ist. Dieser Abschneider besteht aus zwei Trioden, die sich zweckmäßig in einem Kolben befinden können. Ihre Anoden sind über einzelne Widerstände mit der positiven Spannungsquelle +Bi verbunden, während die Kathoden über einen gemeinsamen Widerstand 37 an die negative Spannungsquelle— Bi angeschlossen sind. Die Anode der ersten Triode ist über einen Kondensator an das Gitter der zweiten angekoppelt, das über eine Parallelschaltung 38 eines Widerstandes und eines Gleichrichters geerdet ist, welche die Einstellung des normalen Gleichstrompotentials bewirkt. Das Gitter der ersten Triode ist über die parallel liegenden Sperrschaltungen 31 und 31' zu den positiven und negativen Klemmen der Spannungsquellen geführt. Der zwischen dem ersten Gitter und Erde liegende Haltekondensator bewirkt, daß jeder an den Abschneider 36 angelegte Impuls ver- uo längert wird, bis seine Größe sich ändert.

Die Ausgangsspannung des Abschneiders 36, die an der Anode der zweiten Röhre abgenommen wird, hat während der ganzen Dauer jeden Impulsintervalls konstante positive oder negative Amplitude und ein Vorzeichen, das durch das Vorzeichen des Impulses des ankommenden Zuges (Fig. 3) bestimmt ist. Diese Ausgangsspannung wird an den Eingangspunkt eines parallel liegenden Paares von Dreidiodensperren 41 und 41' angelegt. An diese .Sperren sind ähnlich wie bei den Sperren 31 und 31' Zuführungsleitungen angeschlossen, deren eine mit der Spannungsquelle +B 2. und deren andere mit Erde verbunden ist. An die Zeitsignaleingangspunkte dieser Sperren wer dem kurze scharfe Aufteilungsimpulse 43 und 43' angelegt. Sie

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können dem positiven bzw. dem negativen Ausgangspunkt eines zweiten inonostabilen, als Univibrator arbeitenden Multivibrators 44 entnommen werden, dor denselben Aufbau wie der erste Multivibrator 34 haben kann und in derselben Weise unter dem Einfluß von Zeitimpulsen mit derGrundfreijuenz arbeitet, die von der Zeitsignalquelle 7 herkommen. Die Rücklauf zeit des Multivibrators 44 ist vorzugsweise etwas länger als die des ersten Multivibrators 34, so daß ein Ausgangszeitimpuls von etwas längerer Dauer entsteht. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Korrekturimpulse, deren Erzeugung weiter unten beschrieben wird, die an die Sperren 31 und 31' des ersten Aufteilers 4 an-

Jf) gelegten Zeitimpulse überlappen. Es ist eine Verzögerungseinrichtung 45 zwischengeschaltet, um die durch den Abschneider 36 entstehende Verzögerung zu kompensieren.

Die an den Ausgangspunkten dieses Sperrenpaares 4 1, 4 ι' erscheinenden Impulse sind also kurze scharfe Impulse mit einer Zeitdauer, die durch den Multivibrator 44 bestimmt ist. und haben eine Amplitude, die durch den Abschneider 36 bestimmt ist, ferner eine Polarität, die durch den Eingangssignalimpulszug bestimmt ist. Hei Nid it Vorhandensein von Eingangssignal impulsen geht die Spannung dieser Ausgänge also auf Null zurück.

leder so erzeugte neue Impuls geht nun über eine Leitung S an die Eingangsklemmen einer Verzögerungsleitung 9 (dargestellt in Eig. 1), die am anderen Ende durch ein absorbierendes Impedanzeleinriit 10 abgeschlossen ist. Der Impuls läuft die Leitung entlang und läßt beim Vorbeigehen an einer Vielzahl von Abgriffen 1 1, die längs der Verzögerungsleitung in Abständen angeordnet sind, eine 11 ilfsimpulsausgangsspannung an jedem Abgriff entstehen. Diese Ililfsimpulse werden systematisch in bezug auf ihre richtige Polarität und relative Amplitude durch Zwischenschalten von Umkehrschaltern \> und Dänipfungsgliedern 13, die entsprechend bemessen werden, so eingestellt, daß die sich ergebenden Amplituden (Kurve C in Fig. 2) zu aufeinanderfolgenden diskreten Zeitpunkten in genau der gleichen Beziehung zueinander stehen wie die Amplituden des Impulsschwanzes (Kurve />' in Fig. 2). FJn wertvolles Merkmal der Erfindung, das bei praktischen Anwendungen sehr wichtig ist, besteht darin, daß die richtige Einstellung jedes Hilfsimpulsweges vollständig unabhängig von allen Einstellungen der anderen I lilfsimpulswege ist. Diese Einstellung der I lilfsimpulswege kann selbstverständlich automatisch, anstatt, wie in der Zeichnung angedeutet.

5S von I land erfolgen.

Di(¹Se nach Amplitude und Polarität eingestellten Ililfsimpulse werden nun auf einer gemeinsamen l.oilU'iig 14 zusammengefaßt. Sie werden als nächstes durch einenVerstärker 15 auf den für die Schwanz-

6(1 beseitigung geeigneten Pegel gebracht und subtraktiv an der Eingangsklemme des Aufteilers 4 mit dem ankommenden Signal vereinigt. Diese Subtraktion, die in der Zeichnung durch ein Minuszeichen angedeutet ist, kann durch eine einfache elektrische Verbindung durchgeführt werden, der eine Phasenumkehr des Korrektursignals vorangeht. Wenn ein gewöhnlicher Vakuumröhrenverstärker mit einer ungeraden Anzahl von Stufen diese Phasenumkehr bewirkt, ist außer dem Verstärker 15 kein weiteres Gerät für diesen Zweck erforderlich.

Als Ergebnis dieser Operationen ist die Amplitude des ankommenden verzerrten Impulses (H in Eig. 2) genau ausgeglichen, wobei nur sein Wert im ersten Aufteilungszeitpunkt übrigbleibt (Kurve D in Fig. 2). Sein Schwanz ist auf diese Weise gänzlich entfernt, wodurch die Erkennung des folgenden Impulses unbehindert durch den Schwanz des ersten Impulses ermöglicht wird.

Ferner lassen diese Operationen alle Geräte mit Ausnahme der Verzögerungsleitung 9 in dem Augenblick, in dem der folgende Impuls aufgeteilt und erkannt wird, gänzlich frei von allen Wirkungen des ersten Impulses. Infolge der Speichereigenschaften der Verzögerungsleitung 9 ist das System dann frei, um die gleichen Operationen beim nächsten Impuls durchzuführen. Nach deren Durchführung ist es frei von allen Spuren des Schwanzes des ersten und des zweiten Impulses, und es ist bereit, um zum dritten Impuls überzugehen usw. Der Ausgangsimpuls des Generators für neue Impulse 6, der somit frei von den Wirkungen der Interferenz zwischen den die Nachricht darstellenden Symbolen ist, führt zu einer Verbraucherschaltung 16.

Die unvermeidlichen Unvollkommenheitcn von gefertigten Geräten bringen es mit sich, daß sie, wenn sie sich auch einer idealen Arbeitsweise nähern, diese dennoch niemals erreichen. Demgemäß muß der Fall betrachtet werden, daß die j oben beschriebenen Geräte bei der Erkennung eines S ankommenden Impulses oder bei der Beseitigung seines Schwanzes einen Fehler machen. Wenn zur J Beseitigung eines Impulsschwanzes, dessen Dauer eine große Anzahl von aufeinanderfolgenden Impulspositionen umfaßt, das Korrektursignal eine gleich große Anzahl von Hilfsimpulsen enthält, kann ein Fehler von vergleichsweise kleiner Größe eine unverhältnismäßig große Wirkung auf die Impulse haben, die am Ende an die Verbraucherschaltung 16 geliefert werden. Ferner kann ein Rauschen, das zur Zeit der Erkennung eine halbe Ouantenstufe übersteigt, ebenfalls eine falsche Interpretation des zu erkennenden Impulses ergeben. Ein solcher Fehler kann seinerseits verursachen, daß nachfolgende Erkennungen falsch sind. In einer genügend langen Zeitperiode können Fehler dieser Art vorkommen.

Die Erfindung trifft auf zweierlei Weise Vorkehrungen, diese Fehlermöglichkeiten auszuschalten. Erstens kann der Impulszug bei der Bildung in der Sendestation vergleichsweise große Untergruppen oder »Zusammenfassungen« von Impulsen aufweisen, denen regelmäßig auftretende Dunkelstellen folgen, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Diese können gelegentlich als Markierungsintervalle die-

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nen und dazu benutzt werden, das Empfangsgerät in Synchronismus mit dem Sendegerät zu halten. Zusätzlich und verausgesetzt, daß jeder solcher Dunkelteil länger als ein Impulsschwanz ist, gibt er dem Empfänger Gelegenheit, sich selbst von jedem Fehler frei zu machen, der vor dem Beginn der Korrektur des nächsten eine Information enthaltenden Impulses in der Verzögerungsleitung gespeichert sein kann. Die Zeit, die zwischen benachharten Lücken im Impulszug vergeht, kann in der Größenordnung von ι ο ooo Impulsperioden liegen. Wenn ein. Impulszug in der Sendestation vorzugsweise ohne Lücken erzeugt wird, können die Zeitmarken, die für die Synchronisierung notwendig sind, aus der mittleren Signalübertragungsgeschwindigkeit erhalten werden, deren entsprechende Frequenz durch Filtern des ankommenden mit Rauschen behafteten Impulszuges ausgesiebt wird. In diesem Falle und um den Preis des Verlustes einer geringen Menge an Informationen können wiederkehrende Lücken durch das Empfangsgerät in den Impulszug eingeschaltet werden. Zu diesem Zweck wird ein Impulszähler 17 vorgesehen, der durch die ZeitsignalqueMe 7 betrieben wird und der seine Ausgangsimpulse nacheinander bis zu der Zahl der Impulsgruppe zählt, die einer möglichen Dunkelstelle im sendeseitig erzeugten Impulszug entsprechen würde. Daraufhin löst der letzte Impuls dieser Folge einen monostabilen, als Univibrator arbeitenden Multivibrator 18 (STMV) aus, der dann einen Ausgangsimpuls liefert, welcher einen Schalter 20 im Hauptsignalweg und einen Schalter 20' öffnet, der den Generator für neue Impulse daran hindert, Impulse zu liefern. Die Schalter 20 und 20', die normalerweise geschlossen sind, werden für die Dauer des Ausgangsimpulses des Multivibrators 18 geöffnet. Durch bekannte Bauprinzipien kann die Dauer dieses Impulses so eingestellt werden, daß sie mit einer geeigneten Sicherheit die Zeit übersteigt, die notwendig ist, damit die Verzögerungsleitung 9 völlig frei wird, d. h. die Zeit, die notwendig ist, damit der Schwanz jedes einzelnen Impulses auf eine unbedeutende Amplitude absinkt.

Unabhängig davon, ob bereits der sendeseitig erzeugte Impulszug Lücken aufweist oder nicht, kann die Länge des Impulszuges oder der Impulsgruppe zwischen diesen aufeinanderfolgenden Unterbrechungen oder Dunkelstellen vielfach größer als die Länge der Dunkelstelle selbst sein. Die Betrachtungen, welche die Länge dieser Impulsgruppen bestimmen, sind zahlreich und verwickelt. Es gibt eine große Anzahl von technischen und wirtschaftlichen Bedingungen, die den Entwurf und den Bau eines Nachrichtensystems beherrschen, z. B. die verfügbare Signalenergie, die geforderte Fehlertoleranz, die Zeit, die Lage und die Art der Lieferung des Signals, der statistische Aufbau der Nachricht, der statistische Aufbau der Rauschsignale, die relative wirtschaftliche Bedeutung dieser Faktoren in bezug auf die eingenommene Bandbreite, die Signalenergie, der Preis der Verstärkerstationen, der Preis der Übertragungskanäle, die Frage, ob die Nachrichtenübertragung auf Einwegbasis oder Zweiwegbasis durchgeführt werden soll, usw. Für jeden Bedingungskomplex für diese Faktoren gibt es eine optimale Länge für die Impulsgruppe zwischen den Unterbechungen in bezug auf das minimale Auftreten von Fehlern. Bei einem typischen Fall kann sie in der Größenordnung von ro 000 aufeinanderfolgenden Impulsperioden liegen. Falls die Lücken erst empf angsseitig in den Impulszug eingeschaltet werden,· liefert daher der Zähler 17 einen Ausgangsimpuls zur Auslösung des Multivibrators 18 für jeden ioooosten Impuls, den er von der Zeitsignalquelle erhält.

Während der Fehler im Gerät gespeichert wird und durch den Rückkopplungskreis 4, 5, 6, 8, 9, 14 und 15 läuft, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, daß er zu irgendeiner Zeit zu einer übermäßigen Impulsamplitude an den Eingangsklemmen des Aufteilers 4 führt. Dies erkennt man an einem Röhrenvoltmeter 21, dessen Ausgang eine zu diesem Zweck vorgesehene und entsprechend eingestellte Schwellwerteinrichtung 22 betätigt. Das Ausgangssignal der Schwellwerteinrichtung öffnet einen Schalter 23 in der abgehenden Leitung. Dieser verhindert die Abgabe von falschen Informationen an die Verbraucherschaltung. ■

In seinem Aufsatz aus dem Jahre 1928 mit dem Titel »Certain Topics in Telegraph Transmission Theory« veröffentlicht in »The Transactions of the American Institute of Electrical Engineers«, Bd. 37, S. 617, macht H. Nyquist den Vorschlag, jedem Übertragungsmittel mit der Bandbreite B eine begrenzende »Signalübertragungsgeschwindigkeit« von 2 B Signalelementen zuzuordnen, die nur um den Preis einer Interferenz zwischen den Symbolen überschritten werden kann. Dieser Vorschlag, der in seinem Bereich durchaus vernünftig ist, ist von vielen dahin ausgelegt worden, daß jeder Versuch, die sogenannte Nyquist-Geschwindigkeit von 2 B Signal elementen je Sekunde zu überschreiten, zu einem Fehlschlag führen muß. Wie vorher geschildert wurde, gibt es, wenn die Interferenz zwisehen den Symbolen irgendwie beseitigt ist, keine theoretische obere Grenze für die Geschwindigkeit der Signalübertragung. Wenn auch die oben beschriebene Einrichtung in einem großen Bereich der Signalübertragungsgeschwindigkeit, sei sie langsam oder schnell, von Nutzen, ist, so· ist sie doch besonders brauchbar, wenn die Nyquist-Geschwindigkeit überschritten wird.

Das normale Verfahren der Übertragung von Telefon- und anderen Signalen mit Hilfe der Impulstechnik macht die Einschaltung eines Kanalwählfilters, das hier als Tiefpaßfilter 3 dargestellt ist, in das System notwendig, vorzugsweise oder dicht bei den Eingangsklemmen. Die Aufgabe dieses Filters besteht darin, vom restlichen Teil des Empfangsgerätes Rauschkomponenten mit Frequenzen in einem nicht interessierenden Frequenzbereich fernzuhalten. Diese Technik wird bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise angewendet mit dem weiteren vorteilhaften Ergebnis, daß dieses Filter bei Verminderung der Interferenz zwischen

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di'ii Symbolen in oben beschriebener Weise ein wesentlich engeres Durchlaßband haben kann und daher wesentlich mehr Rauschen entfernen kann als bei Systemen der üblicheren Art. Die Betrachtungen, auf denen die entstehende Verbesserung des Signal-7.il· Rausch - Verhältnisses beruht, ergeben sich aus folgendem Beispiel:

lug. 5 zeigt in sehr schematischer Form ein Impulsübertragungssystem der üblichen Art, das

ίο aus einem Sender, einem Übertragungskanal, einem Eingangsverstärker, einem Tiefpaßfilter zur Rauschbeseitigung, einem Kompensationsnetzwerk, das aus passiven Elementen zusammengesetzt ist und als übliche Ausgleichseinrichtung arbeitet, die hier

>5 mit statischer Ausgleichseinrichtung bezeichnet wird, sowie aus einem lmpulsregcuerator und einem Empfänger besteht. In einem speziellen Falle, der experimentell untersucht wurde, bestand der Übertragungskanal aus »iy-gauge« Kabel von 3,7 km Länge. Wenn mit diesem System Impulse mit einer Dauer 7', wie sie in Kurve// der lüg. 6 dargestellt sind, übertragen werden, sind sie durch die Dämpfuugs-Freqiienz-Kennlinie des Kabels in einer Form verzerrt, w'ie sie etwa in Kurve B der lüg. 6 dargestellt ist. Offensichtlich ist die Dauer des Impulses, die ursprünglich eine einzige Periode T betrug, auf etwa das Zehnfache verlängert worden. Wenn keine weiteren Operationen vorgenommen winden, wäre es offenbar prinzipiell unmöglich, einen Impuls von den unmittelbar benachbarten zu unterscheiden. In der Tat ist die Verzerrung so groß, daß die Impulsperiode für eine verständliche Signalübertragung auf etwa 6 7' vergrößert werden müßte.

ledoch kann bekanntlich diese Situation durch eine statische Ausgleichseinrichtung sehr verbessert werden, welche die Zeitspanne des Impulses stark verringert. Bei dem betrachteten speziellen Beispiel kann eine Ausgleichseinrichtung gebaut werden, die den Impuls /)' zu der in der Kurve C der lüg. 6 gezeigten Form verformt. Der entstehende Impuls erstreckt sich über eine Zeitspanne von im wesentlichen j'i. Er beginnt am Anfang einer Aufteilungsperiode, steigt auf das Maximum am Ende der Aufteilungsperiode und fällt am linde der folgenden Aufteilungsperiode auf die Amplitude Null ab. Offensichtlich kann ein in der nächsten Aufteilungsperiode liegender und durch die Kurve D angedeuteter Impuls vom Impuls C unterschieden werden, weil jeder Impuls sein Maximum erreicht.

wenn die. Amplitude des Nachbarimpulses Null ist.

Aus der Nyquistschen Beziehung zwischen der

Signalübertragungsgeschwindigkeit und der lülterhandbreite folgt, daß zum Durchlassen aller wichtigeii Frequen/.komponeiiten der Kurven C oder D das kauschbeseitigtingstiefpaßtilter der lüg. 5 ein I )urehlaßband haben muß, das sich über den Frequenzbereich von ο

ζ Τ

I/. erstreckt.

Seine Dämpfungs-Frequenz-Kennlinie kann die in Kurve Λ der Fig. 7 dargestellte Form haben. Dieses lü'lter läßt selbstverständlich sowohl Rauschkoiiiponenten innerhalb dieses Bereichs als auch Informationen führende Signalkomponenten durch. Wenn ferner der ausgeglichene Impuls nach Kurve C der Fig. 6 so verstärkt wird, daß die durch die Ausgleichseinrichtung unvermeidlicherweisc entstellende Dämpfung kompensiert wird, werden diese Rauschkomponenten im gleichen Verhältnis verstärkt.

Das Spektrum des verzerrten Impulses nach Kurve B der Fig. 6 fällt auf io%> seines maximalen niederfrequenten Wertes bei einer Frequenz von

Hz ab. Daher kann das Rauschverminderungs-

eingangsfilter 3 ein entsprechend engeres Durchlaßband haben, wobei die außerhalb dieses Bereichs liegenden höherfrequenten Komponenten mit kleiner Amplitude vernachlässigt werden. Insbesondere kann seine Dämpfungs-Frequenz-Kennlinic die in Kurve B der Fig. 7 dargestellte Form haben. Auf diese Weise sperrt es mehr als zwei Drittel der durch das Filterausgleichssystem nach lüg. 5 durchgclassenen Rauschenergie. Die weniger als ein Drittel betragende Rauschenergie, die es durchläßt, besteht aus den Rauschkomponenten mit kleinerer Frequenz, welche infolge der Wirkung des unten beschriebenen Rauschvermindcrers die weniger wichtigen sind. Somit ergibt jedes System, das die Verwendung eines Rauschbeseitigungseiugangs- go filters nach Kurve B der Fig. 7 an Stelle des in Kurve A dargestellten ermöglicht, ein stark verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Das wird bei dem System der vorliegenden Erfindung durch die Tatsache möglich, daß die hochfrequenten Signalkomponenten, die notwendig sind, um den ankommenden Impuls B der Fig. 6 so weit scharf zu machen, daß er von seinem Nachbarimpuls zuverlässig unterschieden werden kann, im Empfänger vom Inipulsregenerator 6 selbst und nicht wie im System der lüg. 5 vom ankommenden Impuls abgeleitet werden.

Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß im System der Fig. 1 jede Verstärkung des Signals oder eines Stückes desselben, die hinter der Wirkung des Tiefpaß-Eingangsfilters 3 stattfindet, nur das Rauschen erfaßt, das durch das vergleichsweise enge Band dieses Filters 3 geht, da der größere Teil des Rauschens, das außerhalb dieses Bandes liegt, durch das Filter 3 stark gedämpft wird. uo

Das restliche, auf die obige Weise nicht beseitigte Rauschen kann jedoch gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung verringert werden, das nun beschrieben werden soll. Am Ausgang des Aufteilers 4 wird ein Hilfsanschluß vorgesehen und das hier erscheinende Signal mit Hilfe einer Leitung über eine Verzögerungseinrichtung 24 und eine Trennstufe zu einer Hilfsausgangslcitting 25 geführt. Ein weiterer Anschluß ist an der Ausgangsklemme des Generators für neue Impulse 6 vorgcsehen, und das hier erscheinende Sigiml wird mit Hilfe einer Leitung über eine. Phascnumkehreinrichtuiig 26, eine weitere Verzögerungseinrichtung 27 und eine Trennstufe zu derselben Hilfsausgangsleitung 25 geführt. Somit erreicht ein von der Ausgangsklemme des Aufteilers 4 ausgehender Im]mls

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die Hilfsausgangsleitung 25 auf zwei verschiedenen Wegen, die einerseits das Element 24 und andererseits die Elemente 5, 6, 26 und 27 enthalten. Das Signal, welches über den ersten Weg geht, ist ein mit Rauschen behaftetes Signalstück, das mit S + N bezeichnet werden soll, wobei 5" die wahre . Nenngröße des Signals zur Zeit der Aufteilung ist, bei dem jede Interferenz durch frühere Signalelemente bereits entfernt ist, und N der Rauschzuwachs ist. Insbesondere soll das Signal S₁ des ersten Stücks mit seinem Rauschen ./V₁ betrachtet werden. Dieses Signal ^₁ + N₁ wird durch die Einrichtung 24 um eine Impulsperiode T verzögert. Dasselbe mit Rauschen behaftete Signalstück geht über den Hauptweg und über den Quantenbestimmer S, 6. Nun besteht die Wirkung des Quantenbestimmers darin, daß die Rauschkomponente N₁ beseitigt wird, wobei nur ein rauschfreies Signalstück von der Größe .S₁ übrigbleibt. Obwohl diese

ao Operationen eine endliche Zeit erfordern, z. B. r, kann dieses Zeitintervall wesentlich kleiner als das Aufteilungsintervall T sein. Dieses rauschfreie Signalstück JT₁ geht nun über das Phasenumkehrelement 26 und die Verzögerungseinrichtung 27 so-■ 25 wie die Trennstufe zur Hilfsausgangsleitung 25. Die durch die Einrichtung 27 erzeugte Verzögerung wird so nahe wie möglich auf den Wert T — τ eingestellt, so daß die Summe dieser Verzögerung und der vorherigen Verzögerung im Quantenbestimmer 5, 6 gleich T ist. Somit erreicht es die Ausgangsleitung 25 im gleichen Augenblick wie das mit Rauschen behaftete Signalstück S₁ + N₁, und die beiden Signälstücke gleichen sich aus, so daß als Rest nur die Rauschkomponente 7V₁ bleibt.

Der Zeitpunkt des Beginns dieser Operationen soll mit t bezeichnet werden und die Rauschkomponente zu diesem Zeitpunkt mit TV (i). Sie wird von der Hilfsausgangsleitung 25 mit einer durch ein Element 28 erzeugten Phasenumkehr dem Eingangspunkt des Kenners 5 oder dem ganzen Quantenbestimmer Q zugeführt. Dies geschieht beim nächsten Aufteilungszeitpunkt, nämlich zur Zeit t + T, wobei T der reziproke Wert der Signalübertragungsgeschwindigkeit ist und demgemäß die Impulswiederholungsperiode oder die Zeit, die zwischen den Aufteilungszeitpunkten vergeht. Zu dieser Zeit beträgt das Rauschen Λ'" (ί + T). Insbesondere hat es den Wert N₂ angenommen.

Im gleichen Zeitpunkt erreicht das folgende Signalstück S₂ die Eingangsklemme des Quantenbest'immers über den Hauptweg, begleitet durch seinen Rauschzuwachs N₂. Das Rauschsignal N₁, dessen Phase umgekehrt ist, wird hier abermals gegen das mit Rauschen behaftete Signal ^₂ + N₂ des folgenden Signalstücks ausgeglichen. Somit erhält man

S₉

N₂-N₁.

Ein Lehrsatz von besonderer Wichtigkeit in der Nachrichtentechnik, der mit Aufteilungslehrsatz bezeichnet wird, stellt fest, daß jedes Signal, dessen höchste wichtige Frequenzkomponente geringer als B Hz ist, vollständig durch eine Folge von Signalstücken mit der momentanen Amplitude des Signals bestimmt ist, die an regelmäßig wiederkehrenden

Intervallen mit einem Abstand von -_R , d. h. mit

einer Aufteilungsgeschwindiigkeit von 2 B, abgenommen wird. Dieser Lehrsatz, von dem angenommen wird, daß er seinen Ursprung in einem unveröffentlichten Memorandum vom 25. Mai 1920 von J.-R. Carson hat, ist vollständig in einem Aufsatz mit dem Titel »Time Division Multiplex Systems«, veröffentlicht im »Bell System Technical Journal«, April 1941, Bd. 20, S. 199, dargestellt. Dort ist gezeigt, daß weniger Werte je'Sekunde, als vorhandenen, z. B. einer Folge von längeren Intervallen abgenommenen Signalstücken entsprechen, das Signal nicht vollständig bestimmen und daß Werte, die einer Folge von in kürzeren Intervallen abgenommenen Signalstücken entsprechen, zum Teil überzählig sind, d. h. daß die Signalstücke nicht völlig unabhängig voneinander sind. Alle diese, Betrachtungen gelten für Signale im allgemeinen, gleichgültig welcher Art und welchen Ursprungs, daher auch für Rauschsignale im besonderen.

Wie oben im Zusammenhang mit der Diskussion des Rauschverminderungseingangsfilters erklärt wurde, kann dessen Durchlaßband sich von Null

bis zu einer Frequenz von ^p= Hz erstrecken, bei dem speziell gewählten Beispiel bis zu einer Frequenz von ~-ψ Hz. Die Impulswkderholungs-

6 T

und daher

N₂-N₁ =

geschwindigkeit des Systems überschreitet die doppelte Bandbreite —=des Filters, so daß die »Ny-

quist-Signalübertragungsgeschwindigkeit« überschritten wird. Daher besteht infolge des Aufteilungslehrsatzes wenigstens eine gewisse Beziehung oder Abhängigkeit zwischen dem jeden Impuls begleitenden Rauschen, mit dem Rauschen, das den Nachbarimpuls begleitet.

Gerade diese Abhängigkeit zwischen zwei aufeinanderfoigenden Rauschsignalstücken, welche mit einer Geschwindigkeit von mehr als 2 B abgenommen werden können und welche auf jeden Fall mit einer Geschwindigkeit von mehr als der doppelten höchsten Rauschfrequenzkomponente abgenommen n₀ werden, nutzt die vorliegende Erfindung aus. Denn da die Differenz zweier Werte, zwischen denen, eine solche Beziehung besteht, kleiner als jeder einzelne Wert ist, hat man

Diese Operationen werden für jedes Signalstück wiederholt. Das Endergebnis ist eine Verringerung des zu jedem Signalstück vS"„ gehörenden Rauschens N_n von seinem ursprünglichen Wert N_n auf einen kleineren Wert A N_n.

Bei einem Regenerierungssystem wie dem vorliegenden kann das Signal stets erkannt und regeneriert werden, vorausgesetzt, daß das Rau-

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Claims (4)

W 14934 VIIIal21a" sehen an den Eingangsklemmeii des Quantenbestimnicrs eine halbe Ouantenstufe nicht übersteigt. Infolge der oben beschriebenen Rauschverringerung kann das Rauschen, wie es an den Eiiigangsklemlnen des gesamten Empfängers und insbesondere an den Eingangsklemmen des Aufteilers erscheint, beträchtlich über diesem Wert liegen. Zum Beispiel kann das Rauschen an den Eingangs'klemmen des Aufteilers bei einer Rauschverringerung von zwei zu eins eine ganze Ouantenstufe groll sein. P AT K N TA N S I' H I" C. II E :

1. System zur Interferenzverringerung beim Empfang eines Zuges von in Amplitudenquanten eingeteilten Impulsen, bei deren Übertragung über ein Mittel, das eine die Impulse verzerrende Übertragungskennliuie aufweist, eine Interferenz zwischen benachbarten Impulsen verursacht wird, die durch die Verlängerung eines in einem Impulsintervall gesendeten Impulses in eine Anzahl von angrenzenden Intervallen hinein entsteht, wobei der Impulszug wiederkehrende Lücken enthält, die jeweils aus einer Anzahl von Impulsintervallen bestehen, welche größer ist als die Anzahl von Inipulsintervallen, in die hinein jeder Impuls verlängert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein die empfangenen Impulse umformendes Mittel derart vorgesehen ist, daß es die ursprünglich übertragenen Impulse in der Amplitude und der Zeit ihres Auftretens regeneriert, daß feiner die regenerierten Impulse einem Mittel zugeführt werden, das so eingerichtet ist, daß es ein Korrektursignal für die Übertragungsmittclverzerrung liefert, wobei das Mittel zur Lieferung dieses Korrektursignals eine Verzögerungseinrichtung mit einer Eingangsklemme, der die ankommenden Impulse zugeführt werden, und mit einer Vielzahl von mit Abständen auf der Länge dieser Verzögerungseinrichtung angebrachten Ausgangsklemmen aufweist und wobei das Mittel zur Lieferung dieses Korrektursignals Mittel zur Einstellung der von den Ausgangsklemmen gelieferten relativen Amplituden der Signale sowie Mittel zur Vereinigung der in der Amplitude eingestellten Signale aufweist, daß ferner das Korrektursignal zu einem Mittel geführt wird, das dieses Signal mit einem ankommenden, der Amplitude nach in Quanten eingctcilten Impulszug dififerentiell so vereinigt, daß ein Differenzsignal entsteht und daß schließlich Mittel vorgesehen sind, die das Difl'crenzsignal dem Regenerierungsmittel zuführen.

2. Interferenzverringerungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an das Impulsregenerierungsmittel ein Mittel derart angeschlossen ist, daß es dieses Regcnerierungsmittel für eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Impulsintervallen unwirksam macht, die größer ist als die Anzahl der Intervalle, in die hinein jeder Impuls verlängert ist.

3. Interferenzverringerungssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Regenerierungsmittcl eine Verbraucherschaltung über einen Übertragungsweg angekoppelt ist und daß ein durch die ankommenden Impulse gesteuertes Mittel derart vorgesehen ist, daß es diesen Übertragungsweg bei Auftreten eines Impulses mit übermäßiger Amplitude sperrt.

4. liiterferenzverringerung'ssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsregcnerierungsmittcl ' eine Quelle von regelmäßig auftretenden Zeitimpulsen sowie ferner ein Mittel enthält, das nur beim Zusammenfallen eines Zeitimpulses mit einem ankommenden Einzclimpuls des aus in Amplitudenquanten eingeteilten Impulsen bestehenden Impulszuges so arbeitet, daß ein neuer Impuls mit einer Normalamplitude gebildet wird, die derjenigen Amplitude einer beschränkten Anzahl von verschiedenen durch die Sendeeinrichtung bestimmten Amplituden entspricht, die der Amplitude des empfangenen Impulses am nächsten kommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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