DE2539769A1

DE2539769A1 - Pulskodemodulation mit dynamikbegrenzung

Info

Publication number: DE2539769A1
Application number: DE19752539769
Authority: DE
Inventors: Ludwig Desire Johan Eggermont; Karel Riemens
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-09-10
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1976-03-25
Also published as: FR2285026A1; NL7411988A; JPS5152709A; FR2285026B1; SE7509928L; CA1071308A; AU499439B2; AU8460675A; US4039949A; DE2539769C3; GB1525636A; SE409796B; DE2539769B2

Description

"Pulskodemodulatloii mit Dynamikbegrenzung" .

1. Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein TJbertra— gungssystem zur Signalübertragung mittels Pulskodemodulation, wobei der Sender mit einer Anordnung für Dynamikkompression und der Empfänger mit einer Anordnung für Dynamikexpansion versehen ist, welche letztere Anordnung aus einem Dynamikregelkreis besteht, der einen Dynaniikrcgelsignalgenerator enthält, dem übertragene Inforniationsimpulse zugeführt werden, sowie einen Vervielfacher, dem das vom Dynamikregelsignalgenerator erzeugte DynaroiTcrogelsignal sowie übertragene

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Impulse zugeführt werden und dessen Ausgang an eine Dekodierschaltung zur Rekonstruktion des zu übertragenden Signals gelegt ist.
2. Stand der Technik.

Pulskodemodulationssystcme, in denen Dynamikkompression und Dynamikexpansion angewandt wird, sind bekannt und beispielsweise in der englischen
Patentschrift 1.197*509 ist ein Deltamodulations—
system mit z\irei getrennten Kanälen beschrieben worden, wobei das Dynamikregelsignal im Sender durch
Abtastung der Hüllkurve des Informationssignals erhalten wird. Die aus dieser Abtastung erhaltenen Impulse werden durch eine erste Sendeanordnung über einen ersten Kanal zum zusammenarbeitenden Empfänger übertragen und dort einem Dynamikregelsignalgenorator
zugeführt und zwar zur Erzeugung eines Dyiiainikregel— signals. Die Impulse, die im Sender aus dem Inforraationssignal erhalten sind und durch eine zweite Sende— anordnung über einen zweiten Kanal zum zusammenarbeitenden Empfänger übertragen worden sind, werden in
einem Amplitudenmodtilator mit dem Dynamikregelsignal moduliert.

Auch ist ein übertragungssystem der eingangserwähnten Art, bei dem das Informationssignal durch
mit Hilfe von Pulskodeinodulation gebildete Kodeworte gekennzeichnet wird, in_ der englischen Patentschrift 1.193-726 beschrieben worden. Hier wird das Dynamik-609813/0940

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regelsigiial durch Verwendung des gegebenenfalls vorhandenen Impulses mit dom grösston Gewicht im Kodewort, das der augenblickliche Signalpegel des Informationssignals kennzeichnet, aufgebaut, damit die Kodieruiigs- und Dckodierungseinheit proportional zu diesem Pegel geändert wird.

Weiter ist in der englischen Patentschrift 1.261.951 ein derartiges System beschrieben, bei dem das Deltamodulationsprinzip ange\tfandr wird und wobei das Dynamikregelsignal im Sender sowie im zusammenarbeitenden 'Empfänger mittels eines Iiupulsniustei-analysators entsteht, der Impulse abgibt, die in ihrer Dauer· von dor Anzahl gleicher Impulse abhängig sind, die nacheinander in derjenigen Impulsreihe auftreten, die die kodierte Repräsentation des zu übertragenden Signals bildet.

Diese bekannton Systeme sind derart, dass der mit dom Sender■zusammenarbeitende Empfänger dem Eingangssignal des Senders über den ganzen dynamischen Bereich möglichst genau folgt, so dass auch alle Änderungen iiu Sigiialpegol des Eingangssignals am Ausgang erscheinen.
3· Kurze 13eschreibt:!ng der Erfindung.

Zum Verarbeiten schneller Tonpogelschwankungen braucht das menschliche Ilörorgan gewisse An-

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passungszeit. In dor Praxis hat es sich daher- herausgestellt, dass die Verständlichkeit bei nacheinander auftretenden Sprachsignalen mit einem wesentlich unterschiedenen, Schallpegel geringer ist als wenn der Pegel dieser Signale nahezu gleich ist.

Die Erfindung bezweckt nun, ein Übertragungssystem der obenstehend beschriebenen Art zu schaffen, in dem auf besonders einfache /Weise ein konstanterer Schallpegel verwirklicht wird.

Das erfindungsgemässe System weist dazu das Kennzeichen auf, dass im Dynamikregelkreis des Emp-Tangers, in den durch den Dynamikregelsignalgenerator, den Vorvielfacher und die Dekodierschaltung gebildeten Kreis eine Begrenzeranordnung aufgenommen ist.

Bei Anwendung der erfindungsgemässen Massnahme werden die Schwankungen des Sclallpegels empfangsseitig beschränkt und zwar dadurch, dass grosso Signalwerte auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden, so dass ein konstantener Schallpegel verwirklicht und dement sprechend die Verständlichkeit verbessert wird.
h. Kurzbeschreibung der Figuren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Bs zeigen:

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Fig. 1 ein übertragungssystem nach der* Erfindung, das aus einem Sender und einem Empfänger vom Deltamodulationstyp mit Kompansion besteht,

Fig. 2 ein einfaches Ausführuiigsbeispiel einer BegrenzeranOrdnung zum Gebrauch entsprechend der Erfindung,

Fig. 3 ein erfindungsgemässes Übertragungssystem, wobei Signalübertragung mittels Pulskodemodulation angewandt wird.
5. Detaillierte Beschreibung der Figuren.

Das in Fig. 1 dargestellte System nach der Erfindung ist zur übertragung von Gosprächssignalen in Form von durch Deltamodulation erhaltenen digitalen Signalen eingerichtet. Insbesondere werden im Sender die einem Mikrophon 1 entnommenen Signale über ein Bandpassfilter 2 mit einem Durchlassband von 0,3-3»^ kHz und einer NF-Verstärker 3 einem Differenz erz euger h zugeführt. Dem Differenzerzeuger h wird zugleich über* einen Vergleichskreis 5 mit einem Ortsempfänger 6 mit einer darin aufgenommenen Dc-

kodierschaltung 7j die im Ausführungsbeispiel aus einem integrierenden Netzwerk besteht, eine Vergloichsspannung zugeführt. Dadurch entsteht am Ausgang des Differenzerzeugers k eine Differenzspannung, die eine an einen Impulsgenerator 8 angeschlossene Abtastanordnung 9 steuert.

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Abhängig von dor Polarität dor Ausgangsspannung des Differenzorzeugcrs ^l treten die vom Impulsgenerator 8 herrührenden Impulse am Ausgang der Abtastanordnung 9 auf, bzw. werden ausgetastet. An den Ausgang der Abtastanordnung 9 ist auf bekannte Weise ein vom Impulsgenerator 8 gesteuerter Impulsregenerator 10 angeschlossen.· Die regenerierten Impulse werden dem Vergleichskreis 5 zugeführt und ausserdem nach Verstärkung in einem Endverstärker 11 über die Leitung 12 einem zusammenarbeitenden Empfänger zugesandt.

Die im zusammenarbeitenden Empfänger über die Leitung 12 erhaltenen Impulse werden über einen Impulsregenerator 13 einer Dekodierschaltung 14 zugeführt entsprechend der Dekodierschaltung 7 des Senders, wodurch am Ausgang der Dekodierschaltung 1^1 eine der Vergleichsspannung im Sender entsprechende Signalspannung entsteht.

Der Impulsregenerator 13 ist an einen mit dem Impulsregenerator 8 des Senders auf bekannte Weise zu synchronisierenden Ortsimpulsgenerator 15 angeschlossen. Tiber einen NF-Ver* stärk er 16 und ein Bandpassfilter 17» das die aus serhalb des Gesprächsfrequenzbandes liegenden Frequenzen austastet, wird die Signalspannung einer Wiedergabeanordnung 18 zugeführt .

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In der beschriebenen Anordnung für Deltamodulation tritt bei der Wiedergabe der zu übertragenden Signale das durch die Amplitudenquantisierung herbeigeführte Quantisierungsgoräusch auf, das die Viedergaboqualität beeisiträchtigt. Diese Beeinträchtigung der Wiedorgabequalität durch das Quantisiorungsgeräusch wird bekanntlich dadurch verringert, dass im Dynainikregelkrcis 19 bzw. 20 der Energieinhalt der der Dekodierschaltimg 7 bzw. 1^ zugeführten Impulse in einem als Iinpulsinodulator ausgebildeten Vorvielfacher 21 bzw. 22 durch ein Dynamikregelsignal gesteuert wird. Das Dynamikregolsignal wird einem durch die Ausgangsimpulse der Abtastanordnung 9 gespeisten Dynamikregelsignalgenerator 23 bzw. 2k mit einem im Ausgangskreis liegenden integrierenden Netzwerk 25 bzw. 26 entnommen.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Dynamikregelsignalgenerator 23 bzw. 2h weiter noch einen Impulsmustoranalysator 27 bzw. 28, wie dieser¹ in der englischen Patentschrift 1.261.951 besehrieben worden ist, der nacheinander die Konfiguration der¹ durch die Ausgangsimpulse gebildeten Impulsgmtppen .innerhalb eines festen und beschrankten Zeitintervall.« von mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgencrators 8 bzv;. 15 analysiert und beim Auftritt vorherbestimmter

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Iinpiil s gruppen ein impulsf örmiges Ausgangs signal liefert, das zur Erzeugung des Dynamikregelsignals dem integrierenden Netzwerk 25 bzw. 26 zugeführt wird.

Mit der beschriebenen Anordnung werden in der Praxis ausgezeichnete Resultate erzielt, aber weil durch Anwendimg des beschriebenen Dynamikregelkreises 19 bzw_o 20 die dem Mikrophon 1 zugeführten Signale genau befolgt werden, werden auch alle Schwankungen im Schallpegel der Wiedergabeanordnung 18 wiedergegeben.

Die Erfindung bietet eine andere Konzeption des Dynamikregelkreises 20 im Empfänger, wobei die als belästigend erfahrenen Schallstärkenschwankurjgen beschränkt werden, und zwar dadurcli, dass in den genannten Dynamikregelkreis eine Begrenzeranordnung aufgenommen wird und zwar in den durch den Dynamikregelsignalgenerator 24, den Vervielfacher 22 und die Dekodierschaltung "\k gebildeten Kreis.

In dem in Fig. .1 dargestellten Aus fülirungsbeispiel gibt es eine Begrenzeranordnung 29 und zwar zwischen dem Ausgang des integrierenden Netzwerkes 26 und dem Eingang des Vervielfachers 22. Eine andere Möglichkeit ist, die Begrenzeranordnung dem Vervielfacher 22 und der Dekodiersclialtung 1Ί- zwischenzuschalten.

Fig. 2 zeigt eine einfache Ausführungsform

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der Begrenzeranordnung 29 zum Gebrauch in einem System nach der - Erfindung. Die Anordnung besteht aus zwei Transistoren 30 und 31 unl drei Widerständen 32, 33 und 34, die auf die in der Figur angegebene Veise miteinander verbunden sind. Als solche bilden die Transistoren 30 und 31 ein sogenanntes "long-tailed pair". Die Basiselektroden 35 und 36 der Transistoren 30 und 31 bilden den Eingang der Begrenzeranordnung, während der Ausgang, an dem die begrenzte Spannung auftritt, durch die Kollektorelektroden 37 und 38 gebildet wird.

In Fig. 3 ist ein anderes Übertragungssystem nach der Erfindung dargestellt und zwar ein System, das zur übertragung von Gesprächssignalen mittels PCM-kodierter Pulskodemodulation eingerichtet ist. In einem Sender werden die von einen Mikrophon 39 aufgenommenen Signale über ein differenzierendes Netzwerk 40 und einen NF-Verstärker 41 einem Pegelspannungsgencrator 42 zugeführt, der aus einem Gleichrichter

43 und einem Tiefpassfilter 44 mit einer Grenzfrequenz von beispielsweise 100 Hz besteht. Die Pegelspannung wird in einer Zusammenfügungsanordnung 45 mit dem zu übertragenden Gesprächssignal zusammengefügt und über eine Abtastanordnung 46 einer Kodierschaltung 47 zugefühn Die von der Kodierschaltung 47 gelieferten Ausgangsimpulse, die in Kodegruppen den Pegel des Gesprächssig-

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nals kennzeichnen, werden nach Verstärkung in einem NF—Verstärker ^8 über eine Leitung h9 einem zusammenarbeitenden Empfänger zugesandt.

Die über die Leitung 49 empfangenen Impulse werden im Empfänger, nachdem sie auf bekannte Weise mittels eines von einem Impulsgenerator 50 gesteuerten Impulsregcnorators 51 regeneriert worden sind, einer Dekodierschaltung $2 zugeführt.

Die Kodicrschaltung H¹J im .Sender sowie die Dekodierschilltung 5?- im Empfänger sind auf die Art und Weise ausgebildet, wie diese in der englischen Patentschrift 1.170.727 beschrieben worden ist, wodurch am Eingang einer an die Dekodierschaltung 52 angeschlossenen Abtastanordnung 53 eine mit der Spannung am Eingang der Abtastanordnung h6 des Senders vergleichbare Signalspannung entsteht. Diese Signalspannung wird über einen NJF-Ver stärker 5^, ein integrierendos Netzwerk ^ und ein Bandpassfilter 56 einer Wiedergabeanordnung 57 zugeführt. ,

Auch in diesem System wird Dynaniikkoinpansion durch einen Dynamikrogelkreis 58 bzw. 59 erhalten. Der Dynamikregelkrois besteht dazu* aus einem Dynamikregelsignalgeneratox* 60 bzw. 61, der ein Regelsignal liefert, mit dem auf bekannte Weise in einem Vervielfacher 62 bzw. 63 die Kodierungs- bzw. Dekodierungseinheit gesteuert wird.

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In diesem Ausführungsbeispiliel wird der Dynamikregelsignalgenorator 6o bzw. 61 duz*ch ein normalerweise gesperrtes Tor 6h bzw. 65 gebildet, das im Takte der Kodegruppen wähi'end des Impulses mit dem grössten Gewicht freigegeben wird und weiter durch ein an den Ausgang dieses Tores angeschlossenes integrierendes Netzwerk 66 bzw.67 mit einer Grenzfrequenz in der Grössenordnung der niedrigen Frequenzen des Pcgolspannuiigssignals, beispielsweise 20 Hz, zur Erzeugung des Dynaiiiikregelsignals .

Im Sender wird die Abtastanordnung U6 und das Tor 6h durch einen Impulsgenerator 68 gesteuert, während ein mit dem Impulsgenerator 68 zu synchronisierend or Impulsgenerator 69 im Empfänger das Tor und die Abtastanordnung 53 steuert.

Auch bei dem obenstehend beschriebenen System kann eine Verbesserung der Verständlichkeit erreicht werden und zwar auf dieselbe Art und Weise wie dies im Ausführungsbeispiol nach Fig. 1 erläutert wurde. Dazu ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiol zwischen dem Ausgang dos Ver\^rielfachers 63 und dem Eingang der Dekodierschaltung 52 im Empfänger eine Begrenzeranordnung 70 vorgesehen.

Begrenzerschaltungen sind in vielen Ausführungsformen aus (Igt Literatur durchaus bekannt. An dieser Stelle sei bemerkt, dass bei Versuchen be-

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reits ein gutes Resultat erreicht wurde mit hur einer Diode rf.ls Begrenzer, was möglich ist, weil das zu begrenzende Signal unipolar ist. Damit jedoch ein Temperaturausgleich erhalten wird empfehlt es sich, in diesem Fall zwei gegeneinander geschaltete Diode zu verwenden.

Weiter sei bemerkt, dass andere Kompansions· verfahren bekannt sind, wie beispielsweise bei HIDM ("High Information Delta Modulation"), was eine Form von Deltamodulation ist mit nicht-gleichmässiger Quantisierung der Schrittgrösse, angewandt wird. ά Dabei wird die Schrittgrösse beispielsweise durch eine Stellung eines Zählers festgelegt. Auch in diesem Fall kann eine Begrenzung im Dynamikregelkreis dadurch angewandt werden, dass nur ein bestimmter maximaler Wert der Schrittgrösse im Empfänger erlaubt wird der kleiner ist als die maximale Schrittgrösse, mit der der Sender arbeitet. Dies kann dadurch bewirkt werde:i, dass bei der Dekodierung der Stellung des Zählers nur bis zu einem bestimmten Maximalwert gegangen wird oder dadurch, dass ein Zähler mit einer beschränkten Länge verwendet wird.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

Iy übertragungssystem zur Signalübertragung mittels Pulskodemodiilation, wobei der Sender mit einer Anordnung für Dynamikkompression und der Empfänger mit einer Anordnung für Dynamikexpansion versehen ist, welche letztere Anordnung aus einem Dynamikregelkz'ois 20,59 besteht, der einen Dyiiamikregelsignalgenerator 24,61 enthält, dem übertragene Informationsimpulse zugeführt werden, sowie einen Vorvielfacher 22,63 dem das vom Dynamikregelsignalgenerator 24,61 erzeugte Dyri amikregel signal sowie übertragene Impulse zugeführt werden und dessen Ausgang an eine Dekodiersclialtung 14,52 gelegt ist und zwar zur Rekonstruktion des zu übertragenden Signals dadurch gekennzeichnet, dass im genannten Empfänger in den genannten Dynamikregelkreis 20,59 ausserdem eine Begrenzeranordnung 29,70 aufgenommen ist und zwar in den Kreis, der durch den obengenannten DynamikregelSignalgenerator 24,61 den Vervielfacher 22,63 und die Dekodierschaltung 1^,52 gebildet wird.
2. Empfänger zum Gebrauch in einem tTbertragungssystem nach Anspruch 1 mit einer Anordnung für Dynamikexpansion, die aus einem Dynamikregelkreis 20,59 besteht, der einen Dynamikregelsignalgenerator 24,61 enthält, dem übertragene Informationsimpulse zugeführt werden, sowie'einen Vervielfacher 22,63

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dom das vom Dynamikregelsignalgenerator 2k,61 erzeugte DynamiKrogelsignal so\iie übertragene Impulse zugeführt werden und dessen Ausgang an eine Dekodiei-schaltung 1'+i52 gelegt ist und zifiir zxrr Rekonstruktion des zu übertragenden Signals, dadurch gekennzeichnet dass im genannten Dynamikregolkreis 20,39 aussordera eine Begrenzeranordnung 29,70 aufgenommen ist und zwar in den durch den obengenannton Dynamikregelsignalgenerator 2k,61, den Vorvielfacher 22,63 und die Dekodierschaltung Ik,52 gebildeten Kreis«
3. Empfänger* nach Anspruch 2, dadurch gekonnzeichnet, dass die Begrcnzcranordnung 29,70 im Dynamikregelkreis 20,59 zwischen dom Ausgang des Dynamikregelsignalgenerators 2k,6~l und dem Eingang des Vervielfachers 22,63 vorgesehen ist.

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