NO159227B - Fremgangsmaate til aa kode pulsamplitude-modulerte signalertil pulskode-modulerte signaler i henhold til en tilnaermet logaritmisk karakteristikk. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til å kode pulsamplitude-modulerte signaler til pulskode-modulerte signaler i henhold til en tilnærmet logaritmisk kodingskarakteristikk hvis dynamikkområde er oppdelt i flere segmenter som hver for seg har lineær koding, idet fremgangsmåten innbefatter en første for-håndsavgjørelse som avhenger av inngangssignalets amplitude,

og omformer signaler under eller over en på forhånd gitt terskel ved hjelp av en amplitudetransformasjon, og komprimerte inngangsverdier av en dekodings-karakteristikk.

For reduksjon av data er det i forbindelse med omsetning av pulsamplitude-modulerte signaler kjent å gjennomføre en kompre-sjon ved hjelp av en tilnærmet logaritmisk karakteristikk.

I den forbindelse er den såkalte 13-segments-kodings-karakteristikk (CCITT) gunstig i praksis. Ved denne karakteristikk er det samlede område for positive og negative amplituder inn-delt i 13 lineære avsnitt. Innen disse avsnitt, som har for-skjellig helning, er amplitudene igjen kodet lineært. Fra tysk utlegningsskrift 17 62 846 er der kjent en fremgangsmåte og en innretning til koding av pulsamplitude-modulerte signaler til PCM-signaler. Ved denne metode blir inngangssignalet delt opp i to eller flere amplituder. Ved multiplikasjon av de små inngangssignaler blir der via minst ett segment skaffet like kodingskarakteristikker, så dynamikkomfanget blir innskrenket og der fås en enklere kodingsanordning. Da kodingsinnretningen ofte blir benyttet i multipleks drift, må der stilles strenge krav til behandlingshastigheten.

Oppfinnelsens oppgave er å gi anvisning på en kodingsmetode

til omkoding av amplitude-modulerte signaler til PCM-signaler i henhold til en tilnærmet logaritmisk karakteristikk hvor man klarer seg med færre kodingsskritt.

Med utgangspunkt i det innledningsvis påpekte stadium av tek-nikken blir oppfinnelsens oppgave løst ved at der ved delkodingskarakteristikken for positive og negative inngangsverdier gjennomføres en annen forhåndsdesisjon med en annen terskelverdi som deler opp delkodingskarakteristikkens dynamikkområde i to delområder på en slik måte at den ytterligere koding av inngangsverdien i det nedre delområde og i det øvre delområde skjer med samme antall veieskritt.

Ved denne fremgangsmåte er det gunstig at der er mindre behov for et eksakt kodingsskritt. Den annen forhåndsavgjørelse kan i den forbindelse gjennomføres av den egentlige kodingsdel

- veiedelen.

Det er gunstig at hvis terskelverdien for den annen forhåndsdesisjon underskrides av inngangsverdien, foretas først en bestemmelse av fortegnet i en veiedel hvoretter den eksakte verdi kodes og, hvis terskelverdien for forhåndsdesisjonen overskrides, kodes samtidig fortegnet og deretter den eksakte verdi.

Ved overskridelse av den annen terskel blir i første omgang fortegnet bestemt ved hjelp av en veiedel, idet verdien null blir tilført en komparatorinnretning. Derpå skjer kodingen av det tilførte inngangsverdi. Er derimot annen terskel overskredet med hensyn til amplitude, blir fortegnet samtidig straks bestemt. Derpå skjer kodingen på kjent måte. Til for-målet blir der fra veiedelen tilført desisjonsterskler som tilsvarer knekkpunktene i kodingskarakteristikkene. Denne pro-sess blir gjentatt inntil det tilsvarende segment blir funnet. Deretter skjer kodingen innen et segment.

Det er særlig gunstig om terskelen ved annen forhåndsavgjørelse ligger omtrent i midten av vedkommende segment av delkodingskarakteristikken.

Ved denne terskelanordning behøver komparatorene ikke å være utført særlig eksakt. Likeledes er det mulig allerede å gjennom-føre en avgjørelse kort før tilførselen av signalet som skal kodes. Da terskelen er blitt beheftet med toleranser, må eksakt koding innen et segment være sikret til tross for en feilaktig forhåndsavgjørelse ved terskelbedømmelsen. For kodingen blir der derfor skaffet et overlappingsområde omkring terskelverdiene .

<y>tterligere gunstige utførelser av oppfinnelsesgjenstanden er angitt i øvrige underkrav.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen vil bli belyst nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et prinsippkoblingsskjerna for en koderanordning.

Fig. 2 viser den positive del av kodingskarakteristikken.

Fig. 3 viser delkodingskarakteristikken, og

Fig. 4 veiedelen.

Kodingsanordningen på fig. 1 inneholder en multipleksinnretning MUX med innganger hvor flere lav-frekvenskanaler Kl til KN

er tilkoblet. Utgangen fra multipleksinnretningen MUX er koblet til inngangen til en inngangsforsterker VI. To komparatorer Cl og C2 er koblet til utgangen fra inngangsforsterkeren VI. Ved den inverterende annen inngang til første komparator Cl

er der påtrykt en positiv terskelverdi +S. Ved den ikke inverterende inngang til annen komparator C2 er der påtrykt en nega-tiv terskelverdi -S. Komparatorenes utganger er sammenkoblet via en ELLER-port. Det kan her også dreie seg om en "wired-or"-sammenknytning. Utgangen fra ELLER-porten OR er forbundet med D-inngangen til et kipptrinn FF hvis utgang Q aktiverer en omkoblingsinnretning US. Denne omkoblingsinnretning US inneholder en bryter Sl som for det første er koblet direkte til utgangen fra inngangsforsterkeren VI og for det annet - ved små amplituder av inngangssignalet - via en annen forsterker V2 til utgangen fra inngangsforsterkeren VI. Utgangen fra bryteren Sl er forbundet med en avtastnings- og holdekobling SH. Denne inneholder på kjent måte en bryter S2, en kondensator C bak denne samt en tredje forsterker V3 til avkobling. En veiedel WT med utgang A er koblet til utgangen fra avtastnings- og

holdekoblingen SH. Multipleksinnretningen, D-kipptrinnet FF, avtastnings- og holdekoblingen SH og veiedelen VJT styres av en taktsentral som imidlertid ikke er vist her. Bare ved D-kipptrinnet er taktsentralen antydet ved en takt T. Utgangen fra D-kipptrinnet FF griper inn i veiedelen WT.

En vilkårlig amplitudeverdi, f.eks. på lavfrekvenskanalen Kl, blir via multipleksinnretningen MUX og inngangsforsterkeren VI tilført de to komparatorer Cl og C2. Overskrider amplitudene en av de to terskelverdier +S eller -S blir omkoblingsinnretningen US aktivert via ELLER-porten OR og D-kipptrinnet og forsterkningen omkoblet. Derved blir der tilbudt avtastnings-og holdekoblingen SH et signal som er redusert med hensyn til dynamikk, hvorved også den tilsluttede veiedel blir forenklet.

Man skal først under henvisning til fig. 2 gi en nærmere for-klaring av funksjonen av omkoblingsinnretningen US. På fig. 2 ses den positive del av en kodingskarakteristikk CK. Den maksimale som abscisse oppførte amplitude av inngangssignalet E utgjør 2048 ganger minste amplitudeskritt som kan kodes.

Som ordinat er oppført segmentene la, lb og 2 til 7. Ved dette utførelseseksempel ligger tersklene på omtrent 192 ganger minste amplitudeskritt som kan kodes. Nedenfor denne terskelverdi blir de små inngangssignaler forsterket. I stedet for denne forsterkning kan også de store signaler svekkes avhengig av terskelverdiene. Det sistnevnte tilfelle er anskueliggjort på fig. 2, hvor svekningsfaktoren ved 13-segment-karakteristik-ken er 8 : 1. Herved blir de opprinnelige segmenter 4 til 7 overført til segmentene lb til 4 av en delkodingskarakteristikk TC. Avgjørelsen fra den første av de to komparatorer Cl og

C2 blir der selvsagt tatt hensyn til ved kodingen av PCM-signalet. Veiedelen WT får imidlertid bare å ta hensyn til delkodingskarakteristikken TC, som er vist om igjen på fig. 3. Amplitudeomrao det for inngangssignalet E <*>til veiedelen WT er således redusert fra 2048 til 256 ganger (for positive eller negative inngangssignaler) minste amplitudeskritt som kan kodes. Ifølge oppfinnelsen blir delkodingskarakteristikken TC igjen oppdelt i to delområder (fig. 3). Ved 13-segment-karakteristik-ken ligger terskelverdien for oppdeling av delkodingskarakteristikken på ca. 24/256 av maksimal amplitude av veiedelens inngangssignal E . Kodingen av de to delområder kan således skje med samme antall skritt.

Funksjonen vil bli belyst i forbindelse med veiedelen på fig.

4. Denne veiedel inneholder i det vesentlige en veielogikk WL, en digital-analog-omformer DA og et ytterligere par komparatorer C3, C4 hvis utganger er forbundet med hver sin inngang II, 12 til veielogikken. Den ikke inverterende inngang til tredje komparator C3 og den inverterende inngang til fjerde komparator C4 er sammenkoblet og tilsluttet utgangen Ag fra avtastnings- og holdekoblingen SH. Den inverterende inngang til tredje komparator C3 ER koblet til utgangen AR fra digital-analog-omf ormeren DA og samtidig via en motstand RI forbundet med et positive referansepotensial +U som svarer til den posi-*

tive maksimalverdi av veiedelens inngangssignal E . Den ikke inverterende inngang til fjerde komparator C4 er forbundet med utgangen A^ fra digital-analog-omformeren og samtidig forbundet med en motstand R£ hvis annen tilslutning er koblet til gods. Digital-analog-omformeren er en komponent som fore-kommer vanlig i handelen, f.eks. av type DAC-08 fra firmaet Bourns, Columbia Avenue, Riverside/USA. Ved sine utganger A-^ og A^ leverer digital-analog-omformeren strømmer I og 1^. Utgangene fra komparatorene C3 og C4 er forbundet med inngangen til veielogikken WL. Veielogikken styrer i sin tur digital-analog-omf ormeren DA via sine utganger, som er betegnet med 2 til 27.

De strømmer som frembringes av digital-analog-omformeren DA,

er negative, altså rettet inn i komponenten. Strømmen 1^ er samtidig komplementær til strømmen I og kompletterer altså

til en strøm av konstant størrelse. Ved tilkobling av motstan-dene RI og R2 til forskjellige potensialer blir tersklene for tredje og fjerde komparator styrt slik at de stadig ligger symmetrisk om 0 volt.

Allerede ved avtastningen av et analogt signal ved inngangen til kodingsanordningen blir desisjonstersklene for tredje og fjerde komparator, her + 24, innstilt via veielogikken WL og digital-analog-omformeren DA. Er veiedelens inngangssignal

*

E som opptrer ved utgangen fra avtastnings- og holdekoblingen SH, f.eks. positivt og høyere enn den gitte terskelverdi, rea-gerer tredje komparator C3. Dermed ligger fortegnet fast, og den videre koding skjer via veielogikken WL, idet + 64 blir påtrykt som neste ytterligere desisjonsterskel. Blir denne verdi underskredet, blir neste terskel + 32 påtrykt, men hvis terskelen på 64 blir overskredet, blir der som neste terskel påtrykt + 128, hvorved det segment som skal kodes, definitivt blir bestemt og den videre koding blir gjennomført innen seg-mentet ved hjelp av 4 ytterligere veieskritt, da hvert segment er ytterligere oppdelt i 16 deler.

Hvis der imidlertid ved inngangene til tredje og fjerde kompa-

*

rator foreligger et inngangssignal E som er lavere enn annen terskelverdi, blir først fortegnet - altså positiv eller nega-tid inngangsspenning - fastslått ved at begge komparatorene C3, C4 får 0 volt tilført som sammenligningsverdi via digital-analog-omf ormeren DA. Strømmen I er da lik 0 og den komplementære strøm 1^. maksimal. En komparator vil nå reagere, hvorved fortegnet blir fastslått. Derpå blir der på kjent måte via digital-analog-omformeren påtrykt komparatorene forskjellige sammenligningsverdier. Da det skal kodes segmenter la og lb som inneholder flere enn 16 kodingstrinn, behøves fem ytterligere veieskritt.

Kodingen foregår slik at der først benyttes det størst mulige enkeltvekttall for digital-analog-omformeren som sammenligningsverdi. Er dette allerede for stort, benyttes neste mindre enkeltvekttall. Er det for lite, tilføyes neste mindre vekttall, osv.

Ved å føye inn ytterligere forhåndsdesisjonsterskler er det mulig å spare inn et ytterligere eksakt veieskritt.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til koding av pulsamplitude-modulerte signaler til pulskodemodulerte signaler i henhold til en tilnærmet logaritmisk kodingskarakteristikk (CK) hvis dynamikkområde er oppdelt i flere segmenter som hvert har lineær koding hvor der arbeides med en første av inngangssignalets amplitude (E) avhengig forhåndsdesisjon og hvor signaler under eller over en på forhånd gitt terskel omformes ved hjelp av en amplitudetransformasjon til komprimerte inngangsverdier (E ) for en delkodingskarakteristikk (TC), karakterisert ved at der ved delkodingskarakteristikken (TC) for positive og negative inngangsverdier (E ) gjennomføres en annen forhåndsdesisjon med en annen terskelverdi som deler opp delkodingskarakteristikkens (TC) dynamikkområde i to delområder på en slik måte at den ytterligere koding * av inngangsverdien (E ) i det nedre delområde og i det øvre delområde skjer med samme antall veieskritt.;

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at hvis terskelverdien for den annen forhåndsdesisjon underskrides av inngangsverdien (E )| foretas først en bestemmelse av fortegnet i en veiedel (WT) hvoretter den eksakte verdi kodes og, hvis terskelverdien for forhåndsdesisjonen overskrides, kodes samtidig fortegnet og deretter den eksakte verdi.;

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den annen forhåndsdesisjon gjennomføres med en terskel som ligger omtrent i midten av det segment av delkodingskarakteristikken hvor denne terskel befinner seg.;

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den første forhåndsdesisjon ved anvendelse av den i og for seg kjente 13-segment karakteristikk gjennomføres med en terskel som ligger ved omtrent + 192/2048 av maksimal inngangsamplitude (E), at inngangsspen-ningene (E) under denne første terskelverdi forsterkes med faktoren 8 ved amplitudetransformasjonen, og at den annen for-håndsdesis j on gjennomføres med en terskel som ligger ved ca. + 24/256 av maksimal verdi (E<*>) på delkodingskarakteristikken (TC) .

5. Kodingsanordning til gjennomførelse av en fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, omfattende en inngangsforsterker (VI), til hvis utgang der er koblet dobbelt-komparatorer (Cl, C2) og en omkoblingsinnretning (US) til hvis utgang der er koblet en avtastnings- og holdekobling (SH) hvis utgang er forbundet med en digital-analog-omformer (DA) i en veiedel (WT), karakterisert ved at der til avtastnings- og holdekoblingens utgang er koblet en ikke-inverterende inngang til en tredje komparator (C3) og den inverterende inngang til en fjerde komparator (C4), at disse komparatorers andre innganger er forbundet med hver sin av de komplementære utganger (A-^, A^) fra digital-analog-omf or-meren (DA), og at utgangene fra tredje og fjerde komparator er forbundet med inngangen til en veielogikk (WL) over hvilken digital-analog-omformeren (DA) styres.

6. Kodingsanordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at den inverterende inngang til tredje komparator (C3) i tillegg via en motstand (Ri) er koblet til et referansepotensial, og at den ikke-inverterende inngang til fjerde komparator (C4) er direkte koblet til gods via en like stor motstand (R2).

7. Kodingsanordning som angitt i krav 5 og 6, karakterisert ved at den har anordnet en multipleksinnretning (MUX) på inngangen til kodingsanordningen.