DK146330B - Fremgangsmaade og apparat til transmission med ulineaer niveautransmissionskarakteristik i et taletransmissionsanlaeg med kompanderet deltamodulation - Google Patents

Description

i U6330 o

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til transmission i et taletransmissionsanlæg med kompanderet deltamodulation, således som angivet i krav l's indledning.

En kulkornsmikrofon i et telefonrør har en ud-5 gangskarakteristik, der har en ulinearitet i området for signaler med meget lavt niveau, såsom baggrundsstøj. Denne ønskelige karakteristik har en sådan form, at signalerne med meget lav niveau dæmpes og baggrundsstøjen således dæmpes mellem talestavelser. Imidlertid har en kulkorns-10 mikrofon i anvendelse et antal ulemper, der i mange henseender gør det ønskeligt at anvende en magnetisk mikrofon.

En magnetisk mikrofon har en lineær karakteristik, hvilket betyder, at de svage signaler ikke dæmpes 15 og derfor på sædvanlig måde udsendes på linien hvad der bevirker en forringelse af forståeligheden. Ved anvendelse af en magnetisk mikrofon er det derfor ønskeligt at opnå en dæmpning af signaler med lavt niveau, og det er opfindelsens formål at tilvejebringe en sådan dæmpning 20 i et digitalt telefonanlæg.

Opfindelsen finder især anvendelse ved højttalende telefonanlæg, der må være i stand til at udføre en hensigtsmæssig tovejs kommunikation, men som ikke må udvise akustisk tilbagekobling.

25 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav l’s kendetegnende del angivne. Ved at gå frem på denne måde opnås, at svage signaler, som f.eks. baggrundsstøj, hvis niveau ligger under grænseniveauet, dæmpes i forhold til de kraftigere informationsbærende 30 signaler, hvorved forståeligheden forbedres.

Opfindelsen angår også et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og dette apparat er ifølge opfindelsen udformet som angivet i krav 2.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere 35 under henvisning til tegningen, på hvilken 0 2 146230 fig. 1 viser grafisk karakteristikkerne for en kulkornsmikrofon og en magnetisk mikrofon, og den karakteristik der opnås ifølge opfindelsen, fig. 2 et generaliseret kredsløbsblokdiagram 5 for en kendt deltakoder, på hvilken opfindelsen kan anvendes t fig. 3 et blokdiagram for en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, fig. 4 et blokdiagram for en anden udførelsesform 10 for apparatet ifølge opfindelsen, fig. 5 en ændret udformning af den i fig. 4 viste udførelsesform, og fig. 6 en yderligere udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen og dennes anvendelse i et højttal-15 ende telefonanlæg.

I fig. 1 viser kurven 10 en typisk overføringskarakteristik for en kulsendemikrofon eller -omsætter.

Aksen 12 angiver indgangslydniveauet til omsætteren kaliberet i dB, og aksen 11 repræsenterer udgangsspændingensve-20 auet kaliberet i dB. Dæmpningsvirkningen ved lave niveauer fremgår klart af kurven 10. I fig. 1 er ligeledes vist karakteristikken 13 for en lineær omsætter, såsom en magnetisk mikrofon, og den tilnærmede dæmpningsvirkning 14, der opnås ved anvendelse af opfindelsen.

25 Pig. 2 viser en generaliseret, konventionel korn- panderet deltaindkoder, på hvilken opfindelsen kan anvendes til at reducere eller dæmpe baggrundsstøjen. Analogindgangssignalet føres til komparatoren 20 på ledningen 21 og sammenlignes med et tilbagekoblingssignal, der frem-30 bringes i et integrationsnetværk 22 og føres til komparatoren 20 på ledningen 23. Det digitale udgangssignal fra komparatoren 20 klokstyres ved hjælp af et kloksignal på ledningen 24 ind i et sekvensdetekteringskredsløb 25. Ved detektering af en sekvens, dvs. efter hinanden følgende 35 "ettere" eller "nuller", frembringer sekvensdetekterings-kredsløbet 25 et digitalt udgangssignal på kompanderings-udgangsledningen 18 til et kompanderingsniveaustyrekredsløb 0 3 146330 19. Kompanderingsniveaustyrekredsløbet 19 indeholder en form for integration således, at trinstørrelsen af et signal, der føres til en rekonstruktiansimpulsamplitudemodulator 26 på forbindelsen 28, forøges ved detektering af en sek-5 vens og formindskes i fravær af denne detektering. Re-konstruktionsmodulatoren 26 kombinerer trinstørrelses-amjilituden med et polaritetsstyresignal på ledningen 27 for at frembringe et rekonstrueret signal, der føres til integrationsnetværket 22 på ledningen 30. En kompande-10 ringsforspændingsstyring 29 ændrer vægtningen af det rekonstruerede signals stigning og fald, dvs. ved detektering af en sekvens forøges eller formindskes stigningshastigheden afhængigt af kompanderingsforspændingsstyrin-gens indstilling. Indkoderens udgangsdata optræder på led-15 ningen 31. Den generaliserede deltaindkoder i fig. 2 kan have enten kontinuerlig kompandering eller diskret kom-pandering, hvor trinstørrelsen indstilles ved hjælp af· faste modstande.

Fig. 3 viser en udførelsesform for opfindelsen, 20 hvor en generaliseret, kompanderet deltaindkoder er repræsenteret af blokken 32. Analogindgangssignalet optræder på ledningen 21 og føres til indkoderen 32 og til et niveaudetekteringskredsløb, der består af en halvbølgeensret-ter 35, en modstand 34, en kondensator 36 og en kompara-25 tor 39. Niveaudetekteringskredsløbets udgangssignal leveres på ledningen 37 til OG-porten 38. Niveaudekteringskreds-løbet er indrettet til at tilvejebringe et udgangssignal på ledningen 37, når. .niveauet af det analoge indgangssignal falder under et forud fastlagt niveau, der repræsente-30 res af referencespændingen på indgangen 40 til kompara- toren 39. Udgangen 18 fra indkoderen 32 svarer til udgangen ved ledningen 18 i fig. 2. Med andre ord er der et signal på ledningen 18, når en sekvens er detekteret i indkoderen 32. Signalet er indkoderens kompanderingsbits.

35 Udgangen 18 i fig. 3 føres til den ene indgang på en OG--port 41 og til indgangen C på en multivibrator 42 af D--typen. Udgangen Q fra multivibratoren 42 er forbundet med 146330 4 0 den anden indgang på OG-porten 41. Virkningen af multi vibratoren 42 og OG-porten 41 er fjernelse af hver anden kompanderingsbit på ledningen 18. Porten 41's udgangssignal OG-behandles med data på ledningen 37 til OG-porten ® 38, og denne tilvejebringer følgelig en udgangsbitstrøm, når der detekteres et signal med lavt niveau, svarende til indkoderen 32's kompanderingsbits med hver anden bit fjernet. Udgangen fra OG-porten 38 er forbundet med den ene indgang på en eksklusiv ELLER-port 43, og de deltamodule-10 rede data fra indkoderen 32 føres på ledningen 31 til den eksklusive ELLER-port 43's anden indgang. Virkningen af det ovenfor beskrevne apparat er, at når som helst et Signal, der har en gennemsnitsværdi under referencespændingen på ledningen 40, detekteres, ændres udgangsbitstrøm-15 men på ledningen 31 af den eksklusive ELLER-port 43 til invertering af den sidste bit i en vilkårlig følge af fire "ettere" eller fire "nuller". Den ikke viste dekoder, der omsætter data på 44 tilbage til et analogt signal, modtager tilnærmelsesvis det halve antal af kompanderede bits 20 på denne komprimerede måde. Følgelig holder dekoderens kom-panderingskredsløb rekonstruktionstrinstørrelsen på et lavere niveau, og det rekonstruerede analoge signal, er en komprimeret udgave af det oprindelige analoge signal. Referencespændingen på ledningen 40 vælges til at have en 25 værdi over baggrundsstøjens niveau, men under talesignalernes. Kredsløbets funktion vil give nogen forvrængning i det rekonstruerede signal, men dette er ikke af betydning, da indgangssignalet i disse komprimeringsperioder kun er baggrundsstøj.

30 Den ovenfor beskrevne udføreis es form kan aandres ved kaskadekobling af et vilkårligt antal N af multivi-

N

bratorer 42 til fjernelse af ^ x Z af kompanderingsbit'ene på udgangen 18, hvor Z er kompanderingsbit'enes forekomstfrekvens.

35 Den i fig. 4 viste udførelsesform er mindre kom pleks end udførelsesformen ifølge fig. 3. Niveaudetekte- 5 146330 0 ringskredsløbet omfattende ensrettere, integratoren og komparatoren er det samme som i den tidligere udførelsesform. Fremfor at anvende det ydre delkredsløb ifølge den tidligere udførelsesform er komparatoren 39's udgang imid-5 lertid direkte forbundet med indkoderen 32's kompande-ringsforspændingsstyringsledning 29. Komparatoren 39's udgang er således knyttet til forspændingsstyringen, at forspændingsstyringen er i en af to stillinger, nemlig normal eller komprimeret arbejdsmåde. Ved den komprimerede 10 arbejdsmåde vægter forspændingsstyringen indkoderens korn-pander ingsniveaus tyring 19 til forøgelse af tilbagekoblingssignalets angrebstakt og bevirker således, at der frembringes færre kompanderingsbits. Følgelig optræder forekomsten af en følge på fire "ettere" eller fire "nulls ler" i den udgående bitstrøm sjældnere og dekoderen rekonstruerer derfor en komprimeret udgave af lavtniveau-signalerne. Udførelsesformen i fig. 5 udgør en yderligere forenklet udformning af opfindelsen, hvor niveaudetektor-kredsløbet kun består af komparatoren 39. Dette opnås ved 20 en lille ændring af indkoderen 32 ved at føre ud en ledning 45, der er indkoderens kompanderingsstyrespændings-ledning. Kompanderingsstyrespændingen er en spænding, der frembringes af kompanderingsniveaustyringen 19, fig. 2, og sendes til modulatoren 26.

25 Kompanderingsstyrespændingen er tilnærmelsesvis proportional med signalniveauet, og når denne spænding falder under et forud fastlagt niveau, ændres kompande-ringsforspændingsstyringen på ledningen 29 som i den foregående udførelsesform.

30 En ændring af udførelsesformerne ifølge fig. 4 og 5 indebærer, at der frembringes en jævn komprimeringskarakteristik ved progressivt at variere kompanderingsforspændingsstyringen på ledningen 29. Kompanderingsforspæn-dingsstyringen forbliver konstant, indtil tærsklen detek-35 teres, dvs. til signalet falder under et forud fastlagt niveau. Efter detektering ændres kompanderings forspasn- 6 146330

O

dingsstyringen på ledningen 29 lineært/ eller logaritmisk/ ved hjælp af passende, ikke viste kredsløb til en eller anden nedre grænse. Funktionen af et sådant kredsløb er væsentligt mere jævn eller "blød" end de tidligere 5 udførelsesformers kompression af typen "slukket" eller "tændt".

De ovenfor beskrevne komprimeringskredsløb kan anvendes,, deltamodulationskredsløb med trinløs eller diskret kompandering, i sidstnævnte tilfælde trinvis indstiΙ-ΙΟ ling af modstande. I det i fig. 3 viste tilfælde er detekteringen af signalniveau identisk, og den digitale bitstrøm ændres ved hjælp af en passende algoritme således, at rekonstruktionssignaltrinstørrelsen reduceres ved dekoderen. Ved det i fig. 4 viste kredsløb modificeres kom-15 panderingskarakteristikkerne i indkoderens tilbagekoblingssløjfe således, at den frembragte bitfølge indeholder information, der får dekoderen til at vælge en lavere rekonstruktionstrinstørrelse, og der opnås følgelig komprimering. Niveaudetektering ved de i fig. 5 beskrevne orga-20 ner opnås let ved at måle tilstanden, dvs. trinstørrelsen i det pågældende øjeblik, integrere, dvs. tælle, og styre trinstørrelsesindstillingen inden for indkodertilbagekob-lingssløjfen. En lignende progressiv styring kan opnås ved et diskret kompanderet deltasystem.

25 Fig. 6 viser en udførelsesform for opfindelsen, der anvendes til højttalende telfonapparater. Som ovenfor nævnt må eh højttalende telefon kunne yde hensigtsmæssig tovejs kommunikation, men må ikke lide af akustisk tilbagekobling, en betingelse der ikke kan imødekommes i 30 praksis uden en form for taleskiftning, dvs. at der i et givet øjeblik kun tillades konversation i én retning.

Kredsløbet ifølge fig. 6 viser en simpel tovejs højttalende telefonforbindelse over en tovejs linie 60. Telefonerne A og B ved liniens respektive ender indehol-35 der foruden de tidligere beskrevne enheder en mikrofon 61, en højttaler 62, et prioriteringskredsløb 63, en de- 7 U6330

O

koder 64 og en komparator 65. Ledningen 67 fra dekoderen til komparatoren 65 fører dekoderens kompanderingsspænding.

Hvis A og B ikke taler, dvs. at der overføres 5 baggrundsstøj, holder komprimeringskredsløbene i hver ende den samlede sløjfeforstrækning et godt stykke under den forstærkning, hvor der finder akustisk tilbagekobling sted.

Med andre ord befinder komparatorerne sig i den "komprimerede" tilstand, og alle har udgangene i den til binært 10 ET svarende tilstand. Hvis A taler, vender kæden A-B tilbage til normal funktion, og A kan tale til B. Hvis B bryder ind, medens A taler, vil prioritetskredsløbet 63 bortskære b's bemærkning. Imidlertid kan B bryde ind, medens A hélder pause mellem stavelser. Der anvendes således næs-15 ten den samme teknik ved højttalende telefoner som ved den lavtniveaukomprimering, hvormed man søger at følge kulkornsmikrofonens karakteristik, jfr. det indledningsvis anførte.

Claims (7)

146330 0

1. Fremgangsmåde til transmission med ulineær niveautransmissionskarakteristik i et taletransmissionsanlæg med kompande- 5 ret deltamodulation, kendetegnet ved detektering af, hvornår et analogt indgangssignal til en indkoder i anlægget ligger under et forud fastlagt grænseniveau og ændring af indkoderens digitale bitstrømudgangssignal ved hjælp af et af denne detektering afhængigt signal for derved at ned-10 sætte frekvensen af forekomsten af et antal på hinanden følgende bits der bevirker kompandering i anlægget, hvad der medfører at niveauet af det analoge udgangssignal fra en dekoder i anlægget formindskes mere end lineært i forhold til en niveauformindskelse af det analoge indgangs-15 signal, idet der, dersom det analoge indgangssignals niveau overstiger det forud fastlagte grænseniveau, opretholdes en i hovedsagen lineær relation mellem det analoge indgangssignals og det analoge udgangssignals niveauer.

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge 20 krav 1 ved transmission med ulineær niveautransmissionskarakteristik i et taletransmissionsanlæg for kompanderet deltamodulation, kendetegnet ved organer (20) til detektering af, hvornår et analogt indgangssignal til en indkoder (32) i anlægget ligger under et forud fastlagt 25 grænseniveau, og organer (39) til ændring af indkoderens (32) digitale bitstrømudgangssignal ved den nævnte detektering for derved at reducere frekvensen af forekomsten af et antal på hinanden følgende bits der bevirker kompandering i anlægget, således at det analoge udgangssignal 30 fra en dekoder i anlægget formindskes mere end lineært i forhold til det analoge indgangssignals niveau, og ved en sådan indretning, at der, dersom det analoge indgangssignals niveau overstiger det forud fastlagte grænseniveau, opretholdes en i hovedsagen lineær relation mellem det ana-35 loge indgangssignals og det analoge udgangssignals niveauer. 146330 0

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at organerne til detektering af, hvornår det analoge indgangssignal ligger under det forud fastlagte grænseniveau, omfatter en komparator (20,39), der er indrettet 5 til at modtage et signal, der står i forhold til det analoge indgangssignal, og et referencesignal, hvilken komparator giver et udgangssignal til et logisk kredsløb (43) for derved at bringe dette i stand til at invertere den sidste bit af de på hinanden følgende bits, når reference-signalet overskrider signalet, der står i forhold til det analoge indgangssignal,

4. Apparat ifølge krav 3, kendetegnet ved en sådan indretning, at de efter hinanden følgende bits er ens.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at organerne (25) til detektering af, hvornår det analoge indgangssignal ligger under det forud fastlagte grænseniveau, er indrettet til at frembringe et udgangssignal til en kompanderingsforspændingsstyreindretning 20 (29) for indkoderen, når det analoge indgangssignal er mindre end referencesignalet, for derved at forøge trinstørrelsen af et tilbageføringssignal i indkoderen for derved at reducere frekvensen af forekomsten af det nævnte antal på hinanden følgende bits.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at organerne til detektering af, hvornår det analoge signal ligger under det forud fastlagte grænseniveau omfatter en komparator (39) til modtagelse dels af et signal, der står i forhold til det analoge indgangssignal, 30 dels referencesignalet, hvorved komparatoren frembringer det nævnte udgangssignal, når referencesignalet overskrider det analoge indgangssignal.

7. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, iat organerne til detektering af, hvornår indgangs-35 signalet ligger under det forud fastlagte grænseniveau, er indrettet til at frembringe et udgangssignal, når et