NO143081B - Fremgangsmaate og koblingsanordning til aa minske kvantiseringsstoey i pulskodemodulasjonsanlegg - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en koblingsanordning til å minske kvantiseringsstøyen i pulskode-modulasjonsanlegg hvor koding og dekoding er forbundet med henholds-vis kompresjon og ekspansjon med avsnittsvis lineær karakteristikk.

Ved omformning av kontinuerlige analogsignaler til dis-kontinuerlig digitalform oppstår der som bekjent kvantiserings-

støy som skyldes at et uendelig antall mulige analogsignal-amplitudeverdier må dekkes med et endelig antall kvantiseringstrinn.

Å minske kvantiseringsstøyen lar seg i og for seg bare oppnå ved å øke antallet av kvantiseringstrinn. Da på den annen side ethvert resultat av en kvantisering skal kunne la seg representere ved et individuelt kodeord, avhenger antall nødvendige bits pr. kodeord direkte av antall kvantiseringstrinn. Dvs. jo høyere antallet av kvantiseringstrinn er, jo høyere blir det nødvendige antall bite pr. kodeord. Kravet om svak grunnstøy i talefrie kanaler (samtalepauser) og god forståelighet selv ved lavt støynivå

betinger spesielt i området for lave amplitudeverdier et til-strekkelig høyt antall kvantiseringstrinn. For å kunne oppnå

dette med et minst mulig antall bits pr. kodeord har man allerede foreslått forskjellige kvantiseringsprinsipper med ikke-lineær kvantiseringskarakteristikk, hvor der ble benyttet større kvantiseringstrinn for tiltagende amplitudeverdier av analogsignalene.

Der kan i den forbindelse henvises til artikkelen "AD- und DA-Wandler, Verfahren und ihre Anwendung" i tidsskriftet "Neue Technik", nr. 3/1972, side 80-84 og nr. 4/1972, side 103-11.

En ikke-line ær kvantisering lar seg særlig enkelt realisere

i form av en avsnittsvis lineær kvantiseringskarakteristikk. Som eksempel på en ikke-lineær kvantiseringskarakteristikk kan nevnes den såkalte A-karakteristikk (CCITT-anbefaling G711), hvor forholdet analogsignal-amplitude til kvantiseringsstøy forblir tilnærmelsesvis konstant i en stor del av dynamikkområdet. En slik kvantiserings-

karakteristikk kan f.eks. sette seg sammen av 13 segmenter hvor der innenfor hvert segment kan skje en kvantisering som er lineær og dermed lar seg. gjennomføre på enkel måte. Fig. 1 viser en slik kvantiseringskarakteristikk, hvor X-aksen angir analog-

signalenes momentanverdier og Y-aksen avsnittene av karakteri-

stikken. Analog/digitalomformning ved hjelp av ikke-lineær kvantisering er ensbetydende med en kompresjon av momentanverdiene av den respektive analogsignal-momentanverdi, og de digitalsignaler som i dette tilfelle oppstår, må ved omdannelsen tilbake til analogsignalet ekspanderes motsvarende momentanverdikompresjonen.

Det er åpenbart at signalforvrengninger i tillegg bare kan unngås

dersom kvantiseringskarakteristikken for analogdigitalomformeren, i det følgende også betegnet A/D-omformer, og tilbake-omformnings-karakteristikken for digitalanalogomformeren, i det følgende også betegnet D/A-omformer, forløper innbyrdes symmetrisk.

I den følgende tekst gjør man bruk av begrepet "karakteristikk- i avsnitt" istedenfor begrepet "segment". Det sentrale segment av

i en karakteristikk som f.eks. består av 13 segmenter, strekker seg

delvis inn i det positive og delvis inn i det negative område av karakteristikken og blir oppdelt i to karakteristikkavsnitt, et

positivt og et negativt, som tilsammen danner en rett linje.

En karakteristikk med 13 segmenter vil dermed bestå av 2x7=14 karakteristikkavsnitt. De steder hvor to og to karakteristikkavsnitt berører hverandre, betegnes som karakteristikkavsnitt-grenser,

og en amplitudeverdi som tilvarer en slik grenseverdi, betegnes som karakteristikkavsnitt-grenseverdi. Videre skal det henvises til at analog/digitalomformere resp. digital/analogomformere i PCM-overføringsteknikken ofte også betegnes som.kodere resp.

dekodere.

Fig. 2 viser det nesten ideelle forløp mellom A/D-omformerens kvantiseringstrinn og de tilsvarende amplitudetrinn hos D/A-omformeren, idet D/A-omformerens trinn er representert ved X-aksen og A/D-omf ormerens trinn ved Y-aksen. De minste avvikelser opptrer åpenbart når middelverdiene av alle kvantiseringstrinnene ligger på ønskelinjen a som forløper gjennom koordinatsystemets nullpunkt.

Ut fra denne avbildning ses imidlertid også at verdien fra null-

punktet til første positive og til første negative amplitudetrinn, regnet fra nullpunktet, enten i A/D-omformeren eller i D/A-omformeren, må tilsvare den halve verdi av et etterfølgende amplitudetrinn av samme karakteristikkavsnitt. Som fig. 2 videre viser»behøves

ytterligere korreksjoner av samme art ved enhver overgang fra et karakteristikkavsnitt til et annet. Uten disse korreksjone<r >oppstår der systematiske feil som kan tilskrives at middelverdiene av de enkelte amplitudetrinn, som vist på fig. 3, i avhengighet av polariteten av analogsignal-momentanverdien såvel som av det respektive karakteristikkavsnitt avviker forskjellig sterkt fra ønskelinjen a i positiv eller i negativ retning. Disse systematiske feil forårsaker en økning av kvantiseringsstøyen.

For å forbedre denne metode og dermed minske kvantiserings-støyen i pulskode-modulasjonsanlegg er der hittil bare blitt kjent forslag for en korreksjon i D/A-omformeren på mottagnings-siden, idet der her innenfor hvert karakteristikkavsnitt foretas en korreksjon på et halvt kvantiseringstrinn. En korreksjon i D/A-omformeren lar seg gjennomføre forholdsvis enkelt. Det skyldes at de A/D-omformere som anvendes i pulskodemodulasjonsanlegg, vanligvis for hver tilført momentanverdi av analogsignalet stadig avgir den neste beløpsmessig mindre digitalverdi som tilsvarer en amplitudeverdi som lar seg representere ved et helt antall kvantiseringstrinn,til D/A-omformeren.

Der kan nå imidlertid tenkes PCM-systemer hvor en enkelt sender skal forsyne et større antall mottagere, f.eks. i kringkastingsnett osv. I slike tilfeller står en enkelt sende-sidig A/D-omformer overfor et større antall mottagningssidige D/A-omformere. Videre kan der tenkes anvendt kodemetoder

hvor der fra den sendesidige A/D-omformer for hver tilført momentanverdi av analogsignalet avgis en digitalverdi som tilsvarer den neste beløpsmessig høyere amplitudeverdi som lar seg representer ved et helt antall kvantiseringstrinn, til D/A-omformeren. I slike tilfeller blir en korreksjon for minskning av kvantiseringsstøyen fordelaktig bare foretatt i A/D-omformeren på- sendesiden.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen, består nå

i å gi anvisning på en fremgansmåte og en koblingsanordning for analog/digitalomformere hvormed det blir mulig, uten stor påkostning,

å minske kvantiseringsstøyen i PCM-anlegg hvor koding resp. dekoding er kombinert med kompresjon resp. ekspansjon med avsnittsvis lineær karakteristikk.

For artalog/digitalomformningen blir i en analog/digital-omformer den respektive analogsignal-momentanverdi lagret i en kondensator, og kondensatorens ladning sammenlignet med referanseverdier (veiemetode) og/eller en i det minste tilnærmet lineær utladning av kondensatoren gjennomført, og varigheten av denne

utladning bestemt i elementærtidsskritt som er gitt på forhånd for hvert karakteristikkavsnitt,ved telling (tellemetode).

Ved segmentvis lineær kvantisering går man ut fra at man for analog/digitalomformning av en analogsignalmomentanverdi først konsentrerer dennes tilhørighet til et karakteristikkavsnitt av kompresjonskarakteristikken ved sammenligning med referanseverdier

av en første art,tilsvarende karakteristikkaysnitt-grenseverdiene,

og foretar den påfølgende bestemmelse av det antall kvantiserings-

trinn som innenfor det respektive karakteristikkavsnitt tilsvarer

den nevnte analogsignalmomentanverdi, ved sammenligninger med referanseverdier av en annen art som er individuelle for hvert karakteristikkavsnitt, og som hver setter seg sammen av en basisverdi som er karakteristisk for vedkommende karakteristikkavsnitt, og en trinnverdi som er individuell for hvert kvantiseringstrinntall innenfor et karakteristikkavsnitt. Selvsagt blir det i tilfellet av analogsignaler hvor begge polariteter forekommer, nødvendig å

bestemme polariteten av hver analogsignalmomentanverdi og føye resultatet, f.eks. i form av en såkalt polaritetsbit, til

det kodeord som tilsvarer den absolutte verdi av vedkommende analogsignalmomentanverdi. Bestemmelsen av det antall kvantiseringstrinn innenfor et på forhånd bestemt karakteristikkavsnitt som tilsvarer en analogsignalmomentanverdi, blir også betegnet som finkoding.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved

at der i den sendesidige analog/digitalomformer, med unntagelse av de karakteristikkavsnittgrenseverdier som faller sammen med kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt,foretas en beløpsmessig reduksjon av hver karakteristikkavsnitt-grenseverdi, i forhold til dens i den mottagningssidige digital/analogomformer korresponderende karakteristikkavsnitt-grenseverdi, med halvparten av beløpet av et kvantiseringstrinn hos det karakteristikkavsnitt som grenser til den respektive karakteristikkavsnitt-grenseverdi i retning av mot-

satt polaritet, at der ennvidere i analog/digitalomformeren for hvert karakteristikkavsnitt fastlegges en individuell basisverdi som utgangsverdi for bestemmelsen av det antall kvantiseringstrinn som innenfor et karakteristikkavsnitt tilsvarer en analogsignal-momentanverdi, og at der, alt etter arten av denne bestemmelse

av kvantiseringstrinn, som basisverdi fastlegges enten en verdi som stemmer overens med vedkommende karakteristikkavsnitt-grenseverdi for det i digital/analogomformeren korresponderende karakteristikkavsnitt, eller en verdi som avviker beløpsmessig fra den nevnte karakteristikkavsnittgrenseverdi med halvdelen av beløpet av et kvantiseringstrinn hos vedkommende karakteristikkavsnitt.

Under henvisning til tegningen vil fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bli belyst nærmere med eksempler. Fig. 1 viser det positive område av den såkalte A-karakteristikk. Fig. 2 viser det ideelle forløp av en kvantiseringskarakteristikk med avsnittsvis forskjellige kvantiserings-trinnhøyder. Fig. 3 viser de to mulige ukorrigerte kvantiseringskarakteristikker som vanligvis anvendes i A/D-omformere. Fig. 4 viser et eksempel på en i samsvar med oppfinnelsen korrigert kvantiseringskarakteristikk med 14 karakteristikkavsnitt og binær avtrapning. Fig. 5 viser en koblingsanordning hvor man gjør bruk av iterasjonsmetoden for bestemmelse av karakteristikkavsnitt og for finkoding.

Fig. 6 og 7 viser hver sin variant av en videre utformning

av denne koblingsanordning, og

fig. 8 viser en koblingsanordning hvor man gjør bruk av iterasjonsmetoden for bestemmelse av karakteristikkavsnitt, og av tellemetoden for finkoding.

Fig. 1, 2 og 3 har der allerede vært gjort rede for. På

fig. 4 har man for oversiktens skyld bare tatt med de tre karakteristikkavsnitt Sl, S2 og S3 av det positive karakteristikkområde som ligger i første kvadrant, såvel som en del av det negative karakteristikkområde som ligger i tredje kvadrant av en kvantiseringskarakteristikk som er valgt som eksempel. Langs Y-aksen er oppført de amplitudetrinn som tilsvarer A/D-omformerens kvantiseringstrinn, og langs X-aksen de amplitudetrinn som tilsvarer de dekodede verdier hos D/A-omformeren. Den stiplede linje representerer en ukorrigert kvantiseringskarakteristikk og den fullt opptrukne linje en kvantiseringskarakteristikk korrigert i samsvar med oppfinnelsen, for den sendesidige A/D-omformer. De enkelte kvantiseringstrinn Q antas med unntagelse av de to karakteristikkavsnitt Sl og -Sl

som grenser til kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt,dobbelt så store som de respektive kvantiseringstrinn Q som grenser til dem i retning mot motsatt polaritet. En kvantiseringskarakteristikk med kvantiseringstrinn som varierer fra karakteristikkavsnitt til karakteristikkavsnitt med faktoren 2n, hvor n er et helt positivt tall, blir betegnet som binært avtrappet kvantiseringskarakteristikk.

Men selvsagt er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen like godt anvendelig på kvantiseringskarakteristikker som ikke er binært avtrappet.

Hva som ble sagt om de to karakteristikker som er vist på

fig. 4,kan tydeliggjøres ved et talleksempel. Langs X-aksen er D/A-omf ormerens amplitudetrinn og langs Y-aksen A/D-omf ormerens amplitudetrinn oppført. For at den mottagningssidige D/A-

omf orme r skal avgi amplitudeverdien 12 uttrykt i amplitude-elementærtrinn, må den sendesidige A/D-omformer i tilfellet av denne ukorrigerte kvantiseringskarakteristikk få tilført en amplitudeverdi som er lik eller større enn verdien av 12 amplitude-elementærtrinn og mindre enn verdien av 14 amplitude-elementærtrinn, hvor et amplitude-elementærtrinn tilsvarer størrelsen av det minste kvantiseringstrinn Q som forekommer i den samlede karakteristikk.

I tilfellet av en kvantiseringskarakteristikk korrigert i samsvar

med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, må der derimot tilføres den sendesidige A/D-omformer en amplitudeverdi lik eller større enn verdien av elleve amplitude-elementærtrinn og mindre enn verdien av tretten amplitude-elementærtrinn.

I det følgende skal der nå beskrives de forholdsregler

som må treffes for å realisere en ideell kvantiseringskarakteristikk i den sendesige analog/iigitalomformer. I et første skritt konstateres med hensyn til en analogsignal-momentanverdi tilbudt A/D-omformeren,denne momentanverdis samhørighet med et karakteristikkavsnitt S av kvantiseringskarakteristikken. Ved anvendelse av iterasjonsmetoden (veiemetoden) blir den respektive analogsignal-momentanverdi til dette formål sammenlignet så mange ganger i på forhånd bestemt rekkefølge med en og en av de for hvert karakteristikkavsnitt S individuelle referanseverdier URS av første art, til de referanseverdier URS av første art som inngrenser den respektive analogsignal-momentanverdi,er bestemt.

De størrelser som i det følgende betegnes som teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdier USG,stemmer overens med de virkelige karakteristikkavsnitt-grenseverdier hos den mottagningssidige D/A-omformer og stemmer med unntagelse av de karakteristikkavsnitt-grenseverdier som danner karakteristikkens nullpunkt, ikke overens med de karakteristikkavsnitt-grenseverdier som anvendes i den sendesidige A/D-omformer.

Referanseverdiene URS av første art for de karakteristikkavsnitt Sl og -Sl som berører kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt, stemmer overens med amplitudeverdien null. Hver referanseverdi URS av første art som er fast tilordnet de øvrige karakteristikkavsnitt -Sn...-S2, +S2...+Sn,fastlegges ved hjelp av den i retning av motsatt polaritet nærmestliggende teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdi USG som er beløpsmessig redusert med verdien av et halvt kvantiseringstrinn Q av det i retning av motsatt polaritet nærmestliggende karakteristikkavsnitt S. Som fig. 4 viser, er f.eks. det teoretiske karakteristikkavsnitt S3 begrenset ved amplitudeverdiene 16 og 32. Den i retning av motsatt polaritet nærmestliggende teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdi USG for karakteristikkavsnittet S2 ligger således ved amplitudeverdien 16. Verdien av et halvt kvantiseringstrinn Q

av det i retning av motsatt polaritet nærmestliggende karakteristikkavsnitt S2 utgjør et amplitude-elementærtrinn. Referanse-verdien URS3 av første art av karakteristikkavsnittet S3 fremkommer ved beløpsmessig reduksjon av den amplitudeverdi 16 som tilsvarer den teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdi USG=16, med verdien av et amplitudeelementærtrinn, hvorved der fås en referanseverdi URS3 av første art med amplitudeverdien 15. Overensstemmende hermed fås for karakteristikkavsnittet S2 en referanseverdi URS2 av første art svarende til amplitudeverdien 7,5.

Etter bestemmelsen av det karakteristikkavsnitt S som tilsvarer den tilbudte analogsignalmomentanverdi, bestemmes i annet skritt det antall kvantiseringstrinn Q innenfor det innledningsvis bestemte karakteristikkavsnitt S som tilsvarer denne analogsignal-momentanverdi. Til dette formål sammenlignes ved anvendelse av iteras jonsmetoden (veiemetoden) den respektive analogsignalme»mentan-verdi med en og en av de for hvert kvantiseringstrinn-antall individuelle referanseverdier UQ av annen art så mange ganger til de referanseverdier UQ av annen art som inngrenser den respektive analogsignalmomentanverdi, er bestemt. Hver av de referanseverdier UQ av annen art som er fast tilordnet ett og ett kvantiseringstrinn tall innenfor et karakteristikkavsnitt S og refererer seg til kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt, setter seg sammen av en basisverdi URB som er karakteristisk for vedkommende karakteristikkavsnitt, og en trinnverdi som er individuell for hvert kvantiseringstrinntall, og som bare kan utgjøres av hele multipla av verdien av et kvantiseringstrinn for vedkommende karakteristikkavsnitt.

Hver basisverdi URB for et karakteristikkavsnitt S blir ved anvendelse av iterasjonsmetoden fastlagt ved beløpsmessig minskning og ved anvendelse av tellemetoden ved beløpsmessig økning eller minskning av en verdi som stemmer overens med den respektive i retning av motsatt polaritet nærmestliggende teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdi USG med en annen korrektjonsvefdi som er indiviuell for et karakteristikkavsnitt og fremkommer ved halvering av beløpet av et kvantiseringstrinn Q for det således bestemte karakteristikkavsnitt Sx.

Således er f.eks. det teoretiske karakteristikkavsnitt

S3 på fig. 4 begrenset ved amplitudeverdiene 16 og 32, og den i retning av motsatt polaritet nærmestliggende teoretiske karakteristikkavsnittgrenseverdi USG ligger således ved amplitudeverdien 16. Basisverdien URB31 resp. URB32 for karakteristikkavsnittet S3 fås

ved beløpsmessig minskning resp. økning av den amplitudeverdi 16 som tilsvarer den teoretiske karakteristikkavsnittgrenseverdi USG,med verdien av et halvt kvantiseringstrinn Q for karakteristikkavsnittet S3, altså med verdien 2, hvorved der for basisverdien URB31 resp. URB32 fås en amplitudeverdi av 14 resp. 18.

Overensstemmende hermed fås for karakteristikkavsnittet S2 en basisverdi URB21 resp. URB22 tilsvarende amplitudeverdien 7 resp.

9, for karakteristikkavsnittet Sl en basisverdi URBl svarende til amplitudeverdien -0,5 resp. +0,5 og for karakteristikkavsnittet Sl i det negative karakteristikkområde en basisverdi -URBl svarende til amplitudeverdien +0,5 resp. -0,5.

Hvis man for finkodingen anvender tellemetoden istedenfor iterasjonsmetoden, må størrelsene av basisverdiene URB fastlegges svarende til gjennomførelsen av det respektive første telleskritt. Blir det respektive første telleskritt ikke tellet med, behøves de samme basisverdier URBl, URB21, URB31, URB41... etc. som ved iterasjonsmetoden. Blir derimot det respektive første telleskritt tellet med, så kreves med hensyn til de korresponderende teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdier USG beløpsmessig større basisverdier URB22, URB32, URB42. Hvis varigheten av det respektive første telleskritt forkortes, behøves basisverdier URB identiske med de korresponderende karakteristikkavsnitt-grenseverdier USG.

En forkortelse av det respektive første telleskritt kan f.eks.

skje ved at man først etter en viss forsinkelse lar taktsignalet for det respektive første telleskritt overtas av det regelmessige taktsignal fra elementær-tidsskrittgiveren og først derpå starter sammenligningen av spenningen på kondensatoren,som allerede lader seg ut, med referanseverdiene.

Fig. 5 anskueliggjør prinsippet for en koblingsanordning

til bruk ved anvendelse av iterasjonsmetoden (veiemetoden) for bestemmelsen av karakteristikkavsnitt og for finkoding. Den respektive PAM-analogsignal-momentanverdi blir uansett polaritet tilført den ene inngang til en sammenligner V, som på utgangssiden er forbundet med en styrelogikk SL. Den annen inngang til sammenligneren L er forbundet med en flerhet av kilder G med positiv og negativ polaritet,som kan kobles inn pg ut individuelt av styrelogikken SL. Antall, størrelse og polaritet av disse kilder G retter seg etter antallet av de karakteristikkavsnitt S

som inneholdes i en kvantiseringskarakteristikk anvendt for et bestemt dynamikkområde, og etter grenseverdiene for disse karakteristikkavsnitt samt etter antall og størrelse av de kvantiseringstrinn Q som forekommer i dem.

Således vil der enten

a) for hvert av de karakteristikkavsnitt -Sn...-S2, +S2...+Sn som ikke grenser til kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt, behøves

en kilde G med en størrelse som representerer vedkommende teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdi USG, og for alle karakteristikk-avsnittene en og en kilde G med en størrelse som representerer halvparten av verdien av et kvantiseringstrinn Q for vedkommende karakteristikkavsnitt S,

eller

b) behøves en egnet kilde G med positiv og negativ polaritet og med en størrelse overensstemmende med halvparten av verdien av

det minste kvantiseringstrinn Q som forekommer i kvantiseringskarakteristikken, og for hver av de karakteristikkavsnitt

-Sn...-S2, +S2...+Sn som ikke grenser til kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt,behøves en kilde G med en størrelse som representerer vedkommende referanseverdi URS av første art, samt en kilde G med en størrelse som representerer differansen mellom vedkommende referanseverdi URS av første art og vedkommende basisverdi

URB,

eller

c) behøves en og en kilde G med positiv og negativ polaritet og med en størrelse som stemmer overens med halvparten av verdien

av det minste kvantiseringstrinn Q som forekommer i kvantiseringskarakteristikken,og for hver av de karakteristikkavsnitt -Sn...-S2, +S2...+Sn som ikke grenser til kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt, behøves en kilde G med en størrelse som representerer vedkommende referanseverdi URS av første art, samt en kilde G med en størrelse som representerer vedkommende basisverdi URB.

I tillegg til de kilder G som er nevnt under a)-c),behøves

også kilder G til finkodingen, hvor man bestemmer det antall kvantiseringstrinn som tilsvarer PAM-analogsignal-momentanverdien,

innen det karakteristikkavsnitt S som i det foregående er bestemt for analog-momentanverdien.

Således vil der f.eks. for en kvantiseringskarakteristikk

som er binært avtrappet i samsvar med fig. 4 og har sju karakteristikkavsnitt +S1...+S7 for den positive og sju karakteristikk-

avsnitt -S7...-S1 for det negative amplitudeområde, alt i alt behøves følgende kilder:

Elleve kilder G for det positive amplitudeområde med verdiene -0,5/+l/+2/+4/+7/+14/+28/+56/+112/+224/+448 og elleve kilder G for det negative amplitudeområde med verdiene +0,5/-1/-2/-4/-7/-14/-28/ -56/-112/-224/-448.

Med unntagelse av de kilder G med størrelsen -0,5 som behøves for det positive karakteristikkområde, lar samtlige positive referanseverdier seg frembringe med kilder G med bare positiv polaritet. Med unntagelse av den kilde G med størrelse +0,5 som behøves for

det negative karakteristikkområde, lar likeledes samtlige negative referanseverdier seg frembringe med kilder G med bare negativ polaritet. Referanseverdiene URS av første art kan dannes med disse størrelser som følger.

For det positive karakteristikkområde:

URS1= 0; URS2= +7+1-0,5= 7,5; URS3= +14+1= +15

URS4= +28+2= +30; UHS5= +56+4= +60; etc.

For det negative karakteristikkområde:

URS1= 0; URS2= -7-1+0,5= -7,5; URS3= -14-1= -15; etc.

For alle størrelser som her er nevnt for kilder G, referanseverdier URS av første art og basisverdi URB, dreier det seg selvsagt bare om eksempler. Disse viser imidlertid at det ved passende valg og kombinasjon av de enkelte størrelser er mulig å minimalisere antallet av nødvendige kilder G. Der må bare tas hensyn til at de kild. som behøves for å frembringe en basisverdi URB, ikke lenger står til rådighet for finkodingen innen det karakteristikkavsnitt som er tilordnet denne basisverdi.

Basisverdiene URB kan ved anvendelse av iterasjonsmetoden

for finkodingen dannes som følger ved hjelp av de størrelser som er angitt i det ovenstående eksempel.

For det positive karakteristikkområde:

URB1= -0,5; URB21= +7; URB21= +14; URB41= +28; etc.

For det negative karakteristikkområde:

URB1= +0,5; URB21= -7; URB31= -14; URB41= -28; etc.

De referanseverdier av annen art som behøves for finkoding etter iterasjonsmetoden, kan dannes på følgende måte for det positive karakteristikkområde ved hjelp av de størrelser som er angitt i eksempelet: Karakteristikkavsnitt Sl: Basisverdi URBl på -0,5 samt kombinasjoner av størrelsene +1/+2/+4 gir som referanseverdier av annen art: +0,5/+1,5/+2,5/+3,5/+4,5/+5,5/+6,5.

Karakteristikkavsnitt S2: Basisverdi URB21 på +7 samt kombinasjoner av størrelsene +2/+4 gir som referanseverdier av annen art: +9/+11/+13.

Karakteristikkavsnitt S3: Basisverdi URB31 på +14 samt kombinasjoner av størrelsene +1/+4/+7 gir som referanseverdier av annen art: +18/+22/+26 etc.

Hvis man for finkodingen anvender tellemetoden istedenfor iterasjonsmetoden (veiemetoden) må størrelsene av basisverdiene

URB fastlegges overensstemmende med gjennomførelsen av det

respektive første telleskritt. Blir dette ikke tellet med, så begynnelsen av tydningen av utladningen av kondensatoren C blir forskjøvet, vil man behøve de samme basisverdier URBl, URB21, URB31, URB41... etc. som ved iterasjonsmetoden. Hvis derimot det respektive første telleskritt blir tellet med, vil der med hensyn til de korresponderende teoretiske karakteristikkavsnitt-grenseverdier USG behøves beløpsmessig større basisverdier URB22, URB32, URB42... osv. Blir varigheten av det respektive første telleskritt forkortet med en halvpart, behøves basisverdier URB identiske med de korresponderende karakteristikkavsnitt-grenseverdier USG. For tilfellet av at det respektive første telleskritt blir tellet medffås f.eks. for kvantiseringskarakteristikken på fig. 4

følgende basisverdier for det positive karakteristikkområde:

URBl = +0,5; URB22 = +9; URB32 = +18; URB42 = +36; etc.

og for det negative karakteristikkområde:

URBl = -0,5; URB22 = -9; URB32 = -18; URB42 = -36; etc.

Fig. 6 viser en første videre utformning av koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor man gjør bruk av iterasjonsmetoden for bestemmelse av karakteristikkavsnitt og for finkoding.

Den respektive PAM-analogsignal-momentanverdi blir også her

uansett polaritet tilført en første inngang til en sammenligner V som på utgangssiden er forbundet med en styrelogikk SL. En

flerhet av kilder G som har positiv og negativ polaritet og kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken SL, er forbundet med den ene inngang til en for alle kilder felles summerings-forsterker SV og er ennvidere over en motstand RZ forbundet med utgangen fra summeringsforsterkeren SV og med den annen inngang til sammenligneren V. Hver kilde G inneholder en ohmsk motstand R som bestemmer dens verdi, og en bryter K i serie med denne

motstand. Hver av disse brytere K, som kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken SL,forbinder i tilfellet av en kilde Q med positiv polaritet den ene inngang til summeringsforsterkeren SV med den positive pol på en første spenningskilde UA som er felles for alle kilder G med positiv polaritet, og forbinder i tilfellet av en kilde G med negativ polaritet den nevnte ene inngang via kildens motstand R med den negative pol på en annen spenningskilde UB, som er felles for alle kilder G med negativ

polaritet. Den negative pol på den første spenningskilde UA og den positive pol på den annen spenningskilde UB er fast forbundet med den annen inngang til summeringsforsterkeren SV og med et felles potensial som er identisk med referansepotensialet for analogsignal-momentanverdien PAM.

Fig. 7 viser en annen videre utformning av koblingsanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor man gjør bruk av iterasjonsmetoden for bestemmelse av karakteristikkavsnitt og for finkoding. Også her blir den respektive PAM-analogsingalmomentanverdi uansett polaritet tilført en første inngang til en sammenligner V som på utgangssiden er forbundet med en styrelogikk SL, og en flerhet av kilder G med positiv og negativ polaritet som kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken SL, er forbundet med den annen inngang til sammenligneren V. Hver kilde G har en ohmsk motstand R som bestemme dens verdi, og som på sin ene side er forbundet dels med emitteren hos en for hver kilde G anordnet transistor Ta resp. Tb og dels, via en for hver kilde G anordnet låsediode D, med stvreloaikken SL. Kollektorene hos transistorene Ta, Tb i alle kildene G .er dels over en felles kollektormotstand RK forbundet med referansepotensialet for PAM-analogsignalmomentanverdien og dels forbundet-

med den annen inngang til sammenligneren V. Ved kildene G med negativ polaritet er deres motstander R på den annen side forbundet med den negative pol på en første spenningskilde U^ som er felles for dem og hvis positive pol er forbundet med basis hos transistorene Ta og med den negative pol på en annen spenningskilde U^ t som er felles for kildene G med negativ polaritet, og hvis positive pol er fast forbundet med referansepotensialet for PAM-analogsignal-momentanverdien. Ved kildene G med positiv polaritet er disses motstander R på sin annen side forbundet med den positive pol på en tredje spenningskilde U^ som er felles for dem, og hvis negative pol er forbundet med basis hos transistorene Tb og med den positive pol på en fjerde spenningskilde U4,som er felles for kildene G med positiv polaritet,og hvis negative pol er fast forbundet med referansepotensialet for PAM-analogsignal-momentanverdien. F.eks.

kan der benyttes transistorer Tb av type PNP for kildene G med positiv polaritet og benyttes transistorer Ta av type NPN for kildene G med negativ polaritet. Låsediodene D er for dette tilfelle, når det gjelder gjennomslipningsretning,anordnet slik mellom kildene G og styrelogikken SL at styrepulser med positiv polaritet fra

styrelogikken SL kan komme til emitterne hosPNP-transistorene Tb og styrepulser med negativ polaritet fra styrelogikken SL kan komme til emitterne hos NPN-transistorene Ta. Denne oppbygning av en kilde G som vist på fig. 7 blir også betegnet som konstant-

strømkilde.

Fig. 8 viser en ytterligere koblingsanordning, hvor man

gjør bruk av iterasjonsmetoden (veiemetoden) til bestemmelse av karakteristikkavsnitt og tellemetoden til finkoding. Den respektive PAM-analogsignal-momentanverdi blir uansett polaritet tilført den

første inngang til en sammenligner V som på utgangssiden er forbundet med en styrelogikk SL. Denne første inngang er forbundet med en

flerhet av strømkilder Gi med positiv og negativ polaritet, som kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken SL, samt med en kondensator C. Den annen inngang til sammenligneren V er forbundet med en flerhet av kilder G med positiv og negativ polaritet som kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken SL.

Med kildene G frembringes for det første den for hvert karakteristikkavsnitt S individuelle referanseverdi for bestemmelse av det respektive karakteristikkavsnitt S og for det annet den fcr hvert karakteristikkavsnitt S individuelle basisverdi URB for finkodingen. Hver strømkilde Gi har en motstand Re som bestemmer dens verdi, og

som på sin ene side er forbundet dels med emitteren hos en for hver strømkilde Gi anordnet transistor Ta resp. Tb og dels med styrelogikken SL over en for hver strømkilde Gi anordnet låsediode D. Kollektorene hos transistorene Ta, Tb i alle strømkildene Gi er forbundet dels med den første inngang til sammenligneren V og dels med kondensatoren C.

Ved strømkildene Gi med negativ polaritet er deres motstander

Re på sin annen side fast forbundet med den negative pol på en

første spenningskilde U-^ som er felles for dem, og dennes positive

pol fast forbundet med basis hos transistorene Ta og med den

negative pol på en annen spenningskilde U2>som er felles for strømkildene Gi med negativ polaritet,og hvis positive pol er fast forbundet med referansepotensialet for PAM-analogsignal-momentanverdien. Ved strømkildene Gi med positiv polaritet er

deres motstander Re på sin annen side forbundet med den positive pol på en tredje spenningskilde U y som er felles for dem, og dennes negative pol fast forbundet med basis hos transistorene Tb og med den positive pol på en fjerde spenningskilde U^, som er felles for

strømkildene Gi med positiv polaritet, og hvis negative pol er fast forbundet med referansepotensialet for PAM-analogsignal-momentanverdien. F.eks. kan man benytte transistorer Tb av type PNP for strømkildene

Gi med positiv polaritet og benytte transistorer Ta av typen NPN

for strømkilder Gi med negativ polaritet. Låsediodene D er i dette tilfelle, når det gjelder gjennomslipningsretning, anordnet slik mellom strømkildene Gi og styrelogikken SL at styrepulser med positiv polaritet fra styrelogikken SL kan komme til emitterne hos PNP-transistorene Tb og styrepulser med negativ polaritet fra styrelogikken SL kan komme til emitterne hos NPN-transistorene Ta.

Med hver av disse strømkilder Gi lar det seg gjøre å foreta en

med hensyn til varighet varierende/ i det minste tilnærmet lineær utladning av kondensatoren C og å telle opp lengden av det tids-

rom som i hvert tilfelle forløper inntil fullstendig utladning/ i elementær-tidsskritt.

Hver kilde G inneholder også her en ohmsk motstand R som bestemmer dens,verdi og en bryter K i serie med denne motstand.

Hver av disse brytere K, som kan kobles inn og ut individuelt

ved hjelp av styrelogikken SL,forbinder i tilfellet av en kilde G med positiv polaritet den annen inngang til sammenligneren V

over motstanden R hos denne kilde med den positive pol på en femte spenningskilde UA, som er felles for alle kilder G med positiv polaritet,og forbinder i tilfellet av en kilde G med negativ polaritet den nevnte inngang til sammenligneren V over motstanden R i denne kilde med den negative pol på en sjette spenningskilde UB, som er felles for alle kilder G med negativ polaritet. Den negative pol på den femte spenningskilde UA og den positive pol på den sjette spenningskilde UB er fast forbundet med reféransepotensialet for PAM-analogsignal-momentanverdien. Videre er den annen inngang til sammenligneren V - over en ohmsk motstand RK - såvel som den annen tilslutning til kondensatoren fast forbundet med PAM-analogsignal-momentanverdiens referansepotensial C.

For en kvantiseringskarakteristikk korrigert svarende til

fig. 4 for minskning av kvantiseringsstøyen vil der i koblings-anordningene på fig. 5, 6 og 7,hvor finkodingen gjennomføres etter iterasjonsmetoden (veiemetoden), foruten de kilder for begge polariteter som allikevel behøves for analog/digitalomformningen,

bare kreves en og en ekstra kilde med en størrelse som stemmer overens med halvdelen av beløpet av det minste kvantiseringstrinn

som inneholdes i kvantiseringskarakteristikken. I koblingsanordningen på fig. 8,hvor finkodingen gjennomføres etter tellemetoden, vil der foruten de kilder for begge polariteter som allikevel behøves for analogdigitalomformningen, kreves en og en ekstra kilde med en størrelse som stemmer overens med halvdelen av beløpet for det minste kvantiseringstrinn som inneholdes i kvantiseringskarakteristikken, eller en innretning til å forkorte det respektive første elementærtidsskritt. En slik forkortelse av det respektive første telleskritt kan f.eks. skje ved at taktsignalet for det respektive første telleskritt overtas av elementærtidsskrittgiverens regelmessige taktsignal først etter en viss forsinkelse og man først derpå starter sammenligningen av spenningen på kondensatoren, som allerede lader seg ut, med referanseverdiene.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til å minske kvantiseringsstøyen i pulskode-modulasjonsanlegg, hvor koding resp. dekoding er forbundet med kompresjon resp. ekspansjon med avsnittsvis lineær karakteristikk, karakterisert ved at hver karakteristikkavsnitt-grenseverdi (URS) i den sendesidige analog/digitalomformer med unntagelse av de karakteristikkavsnitt-grenseverdier (URS) som faller sammen med kvantiseringskarakteristikkens nullpunkt, minskes beløpsmessig i forhold til sin i den mottagningssidige digital/ana-logomformer korresponderende karakteristikkavsnitt-grenseverdi (USG) med halvparten av beløpet av et kvantiseringstrinn (Q) for. det karakteristikkavsnitt som grenser til den respektive karakteristikkavsnitt-grenseverdi (URS) i retning mot motsatt polaritet, at der ennvidere i analog/digitalomformeren for hvert karakteristikkavsnitt fastlegges en individuell basisverdi (URB) som utgangsverdi for bestemmelsen av det antall kvantiseringstrinn (Q) som innenfor et karakteristikkavsnitt (S) tilsvarer en analogsignalmomentanverdi, og at der som basisverdi (URB), alt etter arten av denne bestemmelse av kvantiseringstrinn, fastlegges enten en verdi som stemmer overens med vedkommende karakteristikkavsnitt-grenseverdi (USG) for det i digital/analogomformeren korresponderende karakteristikkavsnitt, eller en verdi som avviker beløpsmessig fra den nevnte karakteristikkavsnitt-grenseverdi (USG) med halvparten av beløpet av et kvantiseringstrinn (Q) for vedkommende karakteristikkavsnitt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor bestemmelsen av det antall kvantiseringstrinn som innenfor et karakteristikkavsnitt tilsvarer en analogsignalmomentanverdi,skjer etter iterasjonsmetoden, karakterisert ved at der for hvert karakteristikkavsnitt (S) fastlegges en basisverdi (URB) som er beløpsmessig redusert, referert til en i digital/analogomformeren korresponderende karakteristikkavsnitt-grenseverdi (USG).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor bestemmelsen av det antall kvantiseringstrinn som innenfor et. karakteristikkavsnitt tilsvarer en analogsignalmomentanverdi,skjer etter en tellemetode, karakterisert ved at varigheten av det respektive første telleskritt forkortes, referert til de etterfølgende, og at der for hvert karakteristikkavsnitt (S) fastlegges en basisverdi (URB) som stemmer overens med vedkommende karakteristikkavsnitt-grenseverdi (USG) for det i digital/analogomformeren korresponderende karakteristikkavsnitt (S) .

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, hvor bestemmelsen av det antall kvantiseringstrinn som innenfor et karakteristikkavsnitt tilsvarer en analogsignal-momentanverdi skjer etter en tellemetode hvor det respektive første telleskritt blir resp. ikke blir tellet med, karakterisert ved at der for hvert karakteristikkavsnitt (S) fastlegges en basisverdi (URB) som er minsket resp. øket beløpsmessig, referert til den i digitalanalogomformeren korresponderende karakteristikkavsnitt-grenseverdi (USG).

5. Koblingsanordning i en analog/digitalomformer for gjennomførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1, til å minske kvantiseringsstøyen i pulskodemodulasjonsanlegg, hvor koding resp. dekoding er forbundet med kompresjon resp. ekspansjon med avsnittsvis lineær karakteristikk, hvor den respektive analogsignal-momentanverdi i analog/digitalomformeren blir lagret i en kondensator og dennes ladning i en sammenligningsanordning som på utgangssiden er forbundet med en styrelogikk, kan sammenlignes med verdiene av kilder som kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken, og/eller en i det minste tilnærmet lineær utladning av kondensatoren kan gjennomføres med strømkilder som kan kobles inn og ut individuelt ved hjelp av styrelogikken, og varigheten av denne utladning bestemmes ved telling i elementær-tidsskritt som er gitt på forhånd for hver strømkilde, karakterisert ved at der når minste kvantiseringstrinn (Q) settes lik en amplitudedifferanse AA, finnes en kilde (G) med positiv og en med negativ polaritet og hver med verdien Aog/eller finnes en innretning til å forkorte det respektive første elementær tidsskritt.