DE2828679C2 - Übertragungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei Pulskodemodulation im allgemeinen führt die Amplitudenquantisierung zu Abweichungen zwischen dem vom Empfänger reproduzierten Informationssignal und dem ursprünglichen Informationssignal, welche Abweichungen das sogenannte Quantisierungsrauschen verursachen und die Reproduktionsqualität beeinträchtigen. Bei Steigerung der Anzahl Impulse im Pulskode nehmen die Abweichungen zwischen dem reproduzierten Informationssignal und dem ursprünglichen I η for- so mationssignal ab und folglich die Genauigkeit der Reproduktion zu, wodurch für Signalübertragung guter Reproduktionsqualität eine relativ große Anzahl von Impulsen im Pulskode und dadurch große Übertragungsbandbreiten notwendig sind.

Da-nit bei einer verringerten Anzahl von Impulsen im angewandten Pulskode der Einfluß des Quantisierungsrauschens verringert und dadurch eine gute Reproduktionsqualität verwirklicht wird, kann mit Vorteil eine augenblickliche Dynamikregelung angewandt werden, die aus einer nichtlinearen Amplitudenquantisierung im verwendeten Pulskode besteht, insbesondere zur Verwirklichung stark verringerter Übertragungsbandbreiten, wie dies u. a. für Bildtelephonie-(Videophon-)Übertragung erwünscht wird.

So wurde in einem bekannten Bildtelephonieübertragungssystem.das zur Übertragung eines Bildtelephoniesignals von I MHz Bandbreite eingerichtet war, unter Anwendung differentieller Pulskodeübertragung nur ein aus drei Impulsen bestehender differentieller Pulskode pro Signalelement, das in Taktintervallen von 0,5 us liegt, zur Verwirklichung der minimalen Übertragungsbandbreite von 3 MHz angewandt

Trotz der Anwendung der nichtJinearen Amplitudenquantisierung steüt es sich bei dieser auf den Minimalwert verringerten Übertragungsbandbreite heraus, daß die Reproduktionsqualität in den obengenannten bekannten Übertragungssystem dennoch besonders ungünstig ist

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine völlig neue Konzeption eines Übertragungssystems der obengenannten Art und der dabei zu verwendenden Sender und Empfänger zu schaffen, die die erwünschte Reproduktionsqualität zusammen mit einem einfachen Aufbau durch eine wesentlich wirtschaftlichere Verwendung der Anzahl Impulse im Pulskode oder mit anderen Worten der verfügbaren Übertragungsbandbreite erreicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

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

Fig. 1 und Fig.2 ein Blockschaltbild eines Senders und eines Empfängers in einem bekannten Übertragungssystem für differentielle Pulskodemodulation, wobei F i g. 3 einige Zeitdiagramme zur Erläuterung der verwirklichten Reproduktionsqualität zeigt,

Fig.4 und Fig.5 ein Blockschaltbild eines Senders und eines Empfängers in einem erfindungsgemäßen Übertragungssystem vom differentiellen Pulskodemodulationstyp,

F i g. 6 und F i g. 7 einige Diagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Übertragungssystems,

F i g. 8 und F i g. 9 ein Blockschaltbild eines praktisch bewährten Senders und Empfängers nach der Erfindung,

Fig. 10 bis Fig. 14 eine detaillierte Darstellung einiger Teile im Sender und im Empfänger nach den F i g. 8 und 9.

Der in F i g. 1 dargestellte bekannte Sender ist zur Übertragung von Bildtelephoniesignalen mit einer Bandbreite von I MHz mittels eines einen oder mehrere Impulse enthaltenden Pulskodes in Form differentieller Pulskodemodulation eingerichtet, wobei die von einur Fernsehkamera i herrührenden unipolaren Fernsehsignale mit beispielsweise positiver Polarität nach Verstärkung in einem Videoverstärker 2 und Begrenzung in einem Spitzenbegrenzer 3 über eine Abtastanordnung 4 einem Analog-Digital-Wandler 5 mit parallelen Pulsausgängen zugeführt werden. Im Rhythmus einer Taktfrequenz von beispielsweise 2 MHz werden der Abtastanordnung 4 Signalelemente entnommen, die im Analog-Digital-Wandler 5 in einen parallelen Pulskode umgewandelt werden, und zwar zur weiteren Verarbeitung in einem differentiellen Pulskodemodulator 6.

Ebenso wie der Analog-Digital-Wandler 5 ist der differentielle Pulskodemodulator 6 für digitale Parallelarbeitsweise ausgebildet und enthält einen Differenzerzeuger 7 und einen Vergleichskreis 8, der als örtlicher differentieller Pulskodedemodulator mit einem digitalen Integrator 9 mit einer Zusammenfügungsanordnung 10 und einem nachgeschalteten Speicher 11 ausgebildet ist, dessen Ausgang über einen Rückführungsweg 12

sowohl mit einem Eingang der Zusaromenfügungsan· Ordnung 10 als auch mit einem Eingang des Differenzerzeugers 7 verbunden ist Dabei ist dem Differenzerzeuger 7 eine Quantisierungsstufe 13 nachgeschaltet, die aus Vergleichsanordnungen nut Aroplitudenpegein verteilt Ober eine nichtlineare Quantisierungsskala besteht, um die Anzahl Qnandsierungspegei zu νβιτίϊΐ-gern, sowie eine aus Selektionstoren aufgebaute Kodieranordnung 14, die die Anzahl Impulse im Pulskode entsprechend der verringerten Anzahl Quantistsrungs&sgs! Her Quantisierungsstufe 13 verringert

Einerseits wird das Ausgangssignal der Kodieranordnung 14 über einen Paraliel-Reihenwandler 15 und einen Ausgangsverstärker 16 einer Ausgangsleitung 17 zugeführt und andererseits über eine ebenfalls aus Selektionstoren aufgebauten Dekodieranordnung 18 mit einer inversen Dekodierkennlinie der Zusammenfügungsanordnung 10 des digitalen Integrators 9 zugeführt. Abhängig von der Polarität des im Differenzerzeuger 7 gebildeten Differenzsignals wird mit Hilfe eines Polaritätsdetektors im Differenzumwandler 7 ein Poiaritätsimpuis erzeugt, der für die Übertragung über eine Polaritätsleitung 19 ebenfalls dem ParalUJ-Reihenwandler 15 und zugleich der Zusammenfügungsanordnung 10 des digitalen Integrators 9 zugeführt wird.

Wird in dieser Anordnung das positive Ausgangssignal am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5 durch X dargestellt und das Ausgangssignal des digitalen Integrators 9 durch S_0x, so wird im Differenzerzeuger 7 von dem als Eingangssignal des Pulskodemodulators wirksamen Differenzsignal e_x=X-S„x sowohl die Größe |e_x | = | A"-Sot I als auch die Polarität S(e_x) gebildet, wobei das Signal | e_x| = | X-S_0x | nach Verarbeitung in der Quantisierungsstufe 13 und der Kodieranordnung 14 dem Paraliel-Reihenwandler 15 und zugleich über die Dekodieranordnung 18 dem digitalen Integrator 9 zugeführt wird, während das Polaritätssignal S(e_x) über die Polaritätsleitung 19 unmittelbar an diese Elemente 15 und 9 gelegt ist In der auf diese Weise gebildeten Schleife des differentiellen Pulskodemodulators 6, die aus dem Differenzerzeuger 7, der Quantisierungsstufe 13, der Kodieranordnung 14, der Dekodieranordnung 18 und dem digitalen Integrator 9 besteht, folgt das Ausgangssignal S_0x des digitalen Integrators 9 dem positiven Fernsehsignal X am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5. Nimmt beispielsweise das positive Fernsehsignal X am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5 zu, so wird das Ausgangssignal S_0x des Integrators 9 ebenfalls zunehmen, während umgekehrt bei einer Abnahme des Fernsehsignals X auch das Integratorausgangssignal S_0x abnehmen wird.

Gleichzeitig mit den übertragenen Impulsen des Pulskodes wird über den Endverstärker 16 ein Synchronsignal mifgesendet, das von einem in der Figur nicht näher dargestellten Steuerimpulsgenerator herrührt, der die Taktimpulse für die Abtastanordnung 4 sowie die Steuerimpulse für den Analog-Digital-Wandler 5, den Integrator 9 und den Paraliel-Reihenwandler 15 liefert, wie in der Figur bei diesen Elementen 4,5,11, 15 durch Pfeile angegeben ist.

F i g. 2 zeigt den mit dem Sender in F i g. 1 zusammenarbeitenden Empfänger, wobei die über die Leitung 17 eingetroffenen Impulse des Pulskodes nach Pulsregeneration in einem Pulsregenerator 20 und Reihen-Parallelwancilung in einem Reihen-Parallelwandler 21 einer als differentieller Pulskodedemodulator ausgebildeten Pulskodedemodulationsanordnung 22 zugeführt werden, Uis »uf genau diejplbe Art und Weise aufgebaut ist wie der örtliche differentielle Pulskodedemodulator 8 auf der Sendcsgue taxi em?*· Oskotibras-Ofiinung 'J3 und einem nachgesehaiteten digitalem

; Istegrstcr 24 mit einer Zusamraeafügungsanordnung ,25. einem Speicher 26 sowie einem Rückführungsweg 27. Ebenfalls ist der differentielle Pulskodedemodukaor 22 mit einer an den Reihen-Parallel-Wandler 21 angeschlossenen Polaritätsleitung 26 versehen, die

ίο ebenso wie im örtlichen differentiellen Pulskodedemo dulator 8 auf der Sendeseite an die Zusammenfügungs- anordnung 25 des digitalen Integrators 24 angelegt ist

An dem Ausgang des digitalen Integrators 24

entstehen auf diese Weise die reproduzierten Fernsehsi gnale S_0x, die über einen Digital-Analog-Wandler 29 einem Tiefpaßfilter 30 zugeführt werden, das die gewünschten Fernsehsignale durchläßt und darüberliegende Frequenzen unterdrückt Nach Verstärkung in einem Videoverstärker 31 werden die durch differentiel- Ie Pulskodemodulation übertragenen Fernsehsignale auf einer Bildröhre 32 wiedergegeben.

Ebenso wie beim Sender in Fig 1 enthält der in Fig.2 dargestellte Empfänger einen in der Figur nicht näher bezeichneten zentralen Steuerpulsgenerator, der vom mitgesendeten Synchronsignal .synchronisiert wird, zur Erzeugung der Steuerimpulse für den Pulsregenerator 20, den Reihen-Parallelwandler 21, den Speicher 26 des digitalen Integrators 24 und den Digital-Analog-Wandler 29. Auch hier ist die Steuerung der Elemente 20,21,26,29 durch den zentralen Steuerpulsgenerator durch Pfeile bezeichnet

Au Hand der in F i g. 3 angegebenen Zeitdiagramme wird nun die Reproduktionsqualität des bekannten Bildtelephonieübertragungssystems näher erläutert,

wobei das Fernsehsignal von 1 MHz nach Abtastung mit der Taktfrequenz von 2 MHz zur Verwirklichung der minimalen Übertragungsbandbreite von 3MHz durch einen aus 3 Impulsen zusammengestellten differentiellen Pulskode übertragen wird. Insbesondere werden bei einem maximalen Schwärzungsgrad von 100 £des Fernsehsignals, gemessen in der EinheitsquantisKmngsschrittgröße E, durch einen der Impulse des aus 3 Impulsen bestehenden differentiellen Pulskodes die Polarität und durch die übrigen Impulse in dem Pulskode die Signalpegel E, 2£ 4£und 8£gekennzeichnet In diesen Zeitdiagrammen in Fig.3 ist als Schwärzungseinheit des Fernsehsignals die EinheitS' quantisierungsschrittgröße E und als Zeiteinheit die Zeitdauer T der begrenzenden Taktzeitintervalle der

aufeinanderfolgenden Signalelemente gewählt worden.

So zeigt das Zeitdiagramm in Fig.3a ein zu

übertragendes Fernsehsignal, wobei durch a und b,

ausgehend von dem Weißpegel, Schwärzungslinien mit

der «ihr kurzen Zeitdauer vor, T bzw. 27* angegeben

5S sind, beispielsweise Schriftzeichen in Dokumentenübertragung. Den Schv-ärzungslinien a, b der Dokumentenübertragung folgt dabei ein Schwärzungsblock c mit einer Zeitdauer von 77* der auf einen sich allmählich ändernden Graupege! d übergeht

Fig.3b zeigt aas Ausgangssignal des differentiellen Pulskodedtmodulators im Empfänger in Fig. 2, bei der Übertragung des in Fig.3a angegebenen Fernsehsignals durch den genannte» «us drei Impulsen zusammengestellten Pulekode. Jeweils beim Auftritt der

Schwärzungslinicn s. b bzw. des Schwärzung«blocks c wird während der zugeordneten Zeitdauer ^z* Aus>-gangssignal des differentiellen Pulskodedemcuulatoi»in jedem Taktimpulsintervai! T mit dem maximalen

Signalpegel von 8£zunehmen und daraufhin mit diesem Signalpegel von 8£T abnehmen, bis der Weißpegel bzw. Graupegel (/nach dem Schwärzungsblock cerreicht ist, wonach das Ausgangssignal des differentiellen Pulskodemodulators im Rhythmus der Taktfrequenz mit den s geringeren Werten der Signalpegel um den Weißpegel und den Graupegel dherumschwingen wird.

Am Ausgang des differentiellen Pulskodedemodulators entsteht dann die reproduzierbare Annäherung a', b', c', c/'des in F i g. 3a dargestellten Fernsehsignals a, b, c, d, das in F i g. 3b gestrichelt dargestellt ist. Aus einem Vergleich der reproduzierten Annäherung a', b', c', d' mit dem ursprünglichen Fernsehsignal a, b, c, d dürfte hervorgehen, daß die Reproduktionsqualität des genannten Pulskodes mit der stark verringerten Übertra- gungsbandbreite trotz der Anwendung der nichtlinearen Quantisierungspegel ungünstig ist, insbesondere tritt ungenügende Schwärzung der Schwärzungslinien a, Differenzerzeugers 7 die Größe der Signalelemente I e, I - I X- S„r I und | e, | - | Y- S₀, | und den Ausgängen 43, 44 die Polaritätssignale S(e_x) und S(e,) entnommen.

In der F i g. 4 enthält der Formkoder 34 dazu eine durch die Größe der Signalelemente | e» | und | e_y | gespeiste Quantisierungsstufe 45 und eine nachgeschaltete, durch die Polaritätssignale S(e_x), S(e_r) gespeiste Kodierstufe 46, wobei die Kodierstufe 46 mit einem Pulskodeausgang 47 und einem Polaritätsausgang 48 versehen ist. Der Amplitudenkoder 35 besteht aus einer nichtlinearen Quantisierungsstufe 49 und einer nachgeschalteten Kodierstufe 50 mit einem Pulskodeausgang 51, wobei vor der Quantisierungsstufe 49 eine durch die Größe der Signalelemente | e, |, | e, | gespeiste Amplitudenwählstufe 52 liegt, die durch den Pulskode des Formkoders 34 zum Wählen des der Quantisierungsstufe 49 zugeführten Amplitudenwertes gesteuert wird. Auf

erwischte diess Weiss werden dsp. A^|JS"änⁱ⁷?n 47_; ΛΛ-, -Ί des

Umrisse des Schwärzungsblocks c sowie verringerte Definition in dem allmählich sich ändernden Graupegel d.

Nach der Erfindung wird durch eine neue Konzeption des Puiskodeübertragungssystems, das den in Fig.4 dargestellten Sender und den in Fig.5 dargestellten 2s Empfänger enthält, zusammen mit einem einfachen Aufbau bei gleichbleibender bzw. verringerter Übertragungsbandbreite durch eine wesentlich wirtschaftlichere Verwendung der Impulse im Pulskode die Reproduktionsqualität weitgehend verbessert Der F i g. 1 und Fig.2 entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen angegeben.

Nach der Erfindung ist in dem in F i g. 4 dargestellten Sender die Puiskodemodulationsanordnung als Minimalgruppenpulskodemodulator 33 für Gruppen von mindestens zwei Signalelementen ausgebildet, und zwar zur Pulskodeumwandlung aneinander anschließender minimaler Gruppen zweier Signalelemente des Informationssignals mit einem Formkoder 34, der in jedem Gruppenintervall eine in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente gemeinsam am Eingang des Minimalgruppenpulskodemodulators 33 durch einen Pulskode kennzeichnet, und weiter mit einem Amplitudenkoder 35. der in jedem Gruppenintervall einen zugeordneten Amplitudenwert durch einen Pulskode kennzeichnet, wobei die vom Formkoder 34 und die vom Amplitudenkoder 35 in jedem Gruppenintervall erzeugten Pulskodes als zusammengesetzte Pulskode gemeinsam übertragen werden.

Ebenso wie der Sender in F i g. 1 enthält der in F i g. 4 so angegebene Se^er einen an einen Vergleichskreis 8 angeschlossenen Differenzerzeuger 7, der hier jedoch aus zwei Stufen 36 und 37 besteht, und zwar zur Bildung der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten in digitaler Form am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 5 und des Vergleichssignals, wobei die Abtastwerte unter Anwendung von durch Taktimpulse gesteuerten Registern 38, 39, 40 zu gleichen Zeitpunkten an die beiden Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 gelegt sind. Wenn beispielsweise die beiden Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers 5 durch Λ'und Vund das Vergleichssignal durch S₀? dargestellt werden, so werden in den Stufen 36,37 die Signalelemente e_x=X— S_oyund e_y= Y=S_0x gebildet, die als Eingangssignale des Minimalgruppenkodemodulators 33 zur weiteren Verarbeitung im Formkoder 34 und im Amplitudenkoder 35 benutzt werden. Insbesondere werden den Ausgängen 41, 42 der Stufen 36, 37 des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 35 in jedem Gruppenintervall von 2 Taktperioden Pulskodes entnommen, die für eine in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente bzw. den zugeordneten Amplitudenwert kennzeichnend sind. Die beiden Pulskodes werden in jedem Gruppenintervall von 2 Taktperioden als zusammengesetzte Pulskode übertragen.

Im Vergleich zu dem bekannten Übertragungssystem in F i g. 1 und F i g. 2 ist die Periode der Übertragung des zusammengestellten Pulskodes verdoppelt, so daß für eine gleichbleibende Übertragungsbandbreite daher die Anzahl Impulse im zusammengesetzten Pulskode verdoppelt werden kann. Wenn beispielsweise im bekannten übertragungssystem eine·: Fernsehsignals mit einer Bandbreite von 1 MHz in jed«** Taktppricda T von 0,5 as ein Pulskode von drei Impulsen übertragen wird, so findet im Übertragungssystem nach der Erfindung für gleichbleibende Übertragungsbandbreite in jedem Gruppenintervall 2 T mit einer Zeitdauer von 1 us die Übertragung eines zusammengesetzten Pulskodes mit sechs Impulsen Ti, T₂, T₃, T₄, T₅, T₆ statt Dabei werden in der angegebenen Ausführungsform durch die Impulse 7Ί, Ti, T₃ der Amplituden wert, durch die Impulse T₄, 7s die in Amplitude genormte Form und durch den Impuis 7"_sdie Polarität gekennzeichnet.

Mehr in Detail werden durch die impulse T₄, Ti vier in ihrer Ampiiiüde genormte Formen gekennzeichnet, deren Verlauf in Fig 6 durch a. b, c d in einem Zeitdiagramm dargestellt ist: insbesondere betragen in den aufeinanderfolgenden Taktintervallen in einer Minimalgruppe von zwei Signaleiementen jür die Formen in den F i g. 6a, 6b, 6c, 6d die Normungswerte 1, 0; 1, 1; V2, 1 und 0,1, während diese Formen in den F i g. 6a, 6b, 6c, 6d im Pulskode (T₄, T₅) durch (0,0); (1,0); (0,1)und(l, 1) bezeichnet werden.

Zu den in den Fig.6a, 6b, 6c, 6d dargestellten Signalformen gehören in dieser Reihenfolge nacheinander die AmpKtudenwerte e„ (e_x+e₇)/2, e„ e^ d.h. zur Bildung der F i g. 6a, 6c, 6d der größte und für die Form in Fig.6b der mittlere Amplitudenwert der m der betreffenden Minimalgruppe auftretenden Signalelemente. Abhängig vom Auftreten einer der in den F i g. 6a, 6b, 6c, 6d dargestellten Signalformen wird unter Ansteuerung des Pulskodes (T₄, Ts) in der Amplitudenwählerstufe 52 der betreffende Amplrtudenwert gewählt und über die Quantisierungsstufe 49 und die Kodierstufe 51 des Amplitudenkoders 35 in den Puiskode (Ti, Ti, Tj) gebracht, der in der Einheitsquanti-

sierungsschrittgröße E 8 Signalpege! £, 2£4£ SE, 16£ 32£,60£90£ergibt.

Vollständigkeitshalber sei noch erwähnt, daß durch den Polaritätsimpuls Tt, durch eine »1« eine negative Polarität und durch eine »0« eine positive Polarität angegeben werden.

Wird auf diese Weise beispielsweise zu einem gewissen Zeitpunkt der zusammengesetzte Pulskode (Γι. 7'ϊ. Τι, Γ+, Τ$, Tf,) mit der nachfolgenden Zusammensetzung (I, 0, 1, 0, 1, t) übertragen, so kennzeichnet dieser Pulskode eine negative Polarität, eine in der Amplitude genormte Form wie in F i g. 6c angegeben und einen zugeordneten Amplitudenwert von 32E Gemeinsam ist durch diese Signaldaten auf eindeutige Weise der Signalverlauf in der betreffenden Minimalgruppe festgelegt worden.

Einerseits werden die Pulskodes an den Ausgängen 47,51 des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 35 zusammen mit dem Polaritätsimpuls des Ausgangs 48 zur Übertragung an einem Parailel-keihen-Wandier i5 zusammengefügt, der über einen Endverstärker 16 mit der Übertragungsleitung 17 verbunden ist. Andererseits werden die auf diese Weise gebildeten Pulskodes mit dem Polaritätsimpuls dem Vergleichskreis 8 zugeführt, der eine örtliche Pulskodedernodulationsanordnung 53 enthält, die nach der Erfindung als örtlicher Minimalgruppenpulskodedemodulator für Gruppen von mindestens zwei Signalelementen ausgebildet ist. Insbesondere ist der Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 mit einer Multiplizierstufe 54 zum Multiplizieren der im Pulskode übertragenen, in Amplitude genormten Form mit dem zugeordneten Amplitudenwert versehen, wobei der Pulskode den Ausgängen 47, 51 des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 35 entnommen und Eingängen eines an die Multiplizierstufe 54 angeschlossenen Formdekoders 55 und eines Amplitudendekoders 56 zugeführt ist. Zugleich ist im Vergleichskreis 8 am Ausgang der Multiplizierstufe 54 ein digitaler Integrator9 mit einer Zusammenfügungsanordnung 10 mit einem daran angeschlossenen Speicher 11 und einem Rückführungsweg 12 angeordnet, wobei die Zusammenfügungsanordnung 10 durch die Polaritätsimpuisc vom Au^ca:?.ng 48 des formkoders 34 gesteuert v;i;d.

Über den Formdekoder 55 wird unter Ansteuerung von Taktimpulsen in jedem Gruppenintervall von 2 Taktperioden 2Tarn Eingang der Multipliziererstufe 54 aus dem Pulskode (Γ₄, Γ5) eine der in den F i g. 6a, 6b, 6c, 6d dargestellten, in der Amplitude genormten Formen und über den Amplitudendekoder 56 aus dem Pulskode (Γι, Γ2, Ts) der zugeordnete Amplitudenwert festgelegt, wobei in jedem Gruppenintervall durch die Multiplikation am Ausgang der Multipliziererstufe 54 eine digitale Reproduktion nach Form und Amplitude des Signalverlaufes erzeugt wird, die zur Erzeugung des Vergleichssignals Soy dem digitalen Integrator 9 zugeführt wird, jeweils am Ende eines Gruppenintervalls wird unter Ansteuerung von Steuerimpulsen mit doppelter Taktperiixk ds^ -Speicher 11 des digitalen Integrators 9 das Vergleichssigna! Λ_ο> -^.-rnmpn- das zur weiteren Verarbeitung in dem MinimalgnippenpuioiwdcrTXHiulator 33, wie obenstehend beschrieben, den Stufen 36,3--^T des Differenzerzeugers 7 zugeführt wird.

Ebenso wie der Sender in F i g. 1 enthält auch dieser Sender einen in der Figur nicht näher dargestellten Steuerimpuisgeneraior, der für die Übertragung ein Synchronsignal am Endverstärker 16, die Taktimpulse für die Abtastanordnung 4, den Analog-Digital-Wandler 5, die Register 38,39,40, den Formdekoder 55 sowie die Steuerimpulse für den Parallel-Reihenwandler 15 und für den Speicher 11 des digitalen Integrators 9 liefert, wie in der Figur bei diesen Elementen 4,5,11,15,38,39, 40,55 durch Pfeile bezeichnet worden ist.

Kennzeichnend für die Erfindung ist der Minimalgruppenpulskodemodulator 33 mit dem Formkoder 34 und dem Amplitudenkoder 35, der aus den jeweiligen Quantisierungsstufen 45, 49 und den darauffolgenden Kodierstufen 46,50 zum Erzeugen der beiden Pulskodes zur Kennzeichnung der in der Amplitude genormten Form des Signalverlaufes der beiden Signalelemente in einem Gruppenintervall 2Γ und des zugeordneten Amplitudenwertes dient. Während für die Amplitudenkodierung im Amplitudenkoder 35 der zu übertragende Amplitudenwert in der Quantisierungsstufe 49 in Größe entsprechend der nichtlinearen Quantisierungsskala quantisiert wird, findet in der Quantisierungsstufe 45 des Formkoders 34 eine Quantisierung des Signalverlaufes der beiden Signaieietneriie in der Gruppe ci'iispicChci'id ihrem Verhältnis m= e/e,statt.

So gilt für die vier in ihrer Amplitude genormten Formen in F i g. 6a - 6d für den Signalverlauf der beiden Signalelemente nacheinander:

Fig.6a,e,^0, e, = 0,mi =0; Fig.6b,e»=e>,nh= 1; F i g. 6c, e, = 15: |, mj = 2; Fi g. 6d, e_t = 0. e^O, _m= «.

Übersichtlichkeitshalber sind die Daten der in ihrei Amplitude genormten Formen in F i g. 6a - 6d untenstehend in eine Tafel aufgenommen.

	Figur	«in	ey	m = e.	0	Kode T4, T5
35	6a	ex	¥■0	m, =		0,0
		ey	= 0		1
	6b	ex	= Cy	Hl2 =	2	1,0
	6c	ex	= eJ2	m3 =	OO	0,1
40	6d	ex	= 0	0I4 =		1,1

In der (e„ e_y)-Ebene dargestellt entsprechen die Fig.6a —6d den durch den Nullpunkt gehenden geraden Linien, deren Neigungen m\, mi, my, nu die in der Amplitude genormte Form in Fig.6a, 6b, 6c, 6d kennzeichnen, und zwar auf die Art und Weise, wie dies in F i g. 6e dargestellt ist

Damit bei einem bestimmten Signalverlauf, der durch

so den betreffenden Neigungswert w=e/e, gegeben wird, die zugeordnete, in der Amplitude genormte Form festgestellt werden kann, ist die (e„ e_y)-Ebene in F i g. 6e in sektorförmige Quantisierungsgebiete aufgeteilt, und zwar durch gestrichelte Begrenzungslinien der Ent-Scheidungsneigungen M\, Afc, My, Af₄, Ais, die in dem angegebenen Ausführungsbeispiel -V2, +'/2, +IV2, +4, —2 betragen. Jeweils zwischen zwei gestrichelten Begrenzungslinien Mu Af₂, M₃, Ai₄, Afc Hegt eine der Linien m%, im, my, /H₄, die für die in der Amplitude

bo genormte Form des Signalverlaufes kennzeichnend ist, mit einem Neigungswert /n= e/e* zwischen den beiden begrenzenden Entscheidungsneigungen liegend; wenn beispielsweise der ivi^n^wert m=eyle_x des Signalverlaufes zwischen M\, M₂ liegt, wird die sugeordnete, in der Amplitude genormte Form durch F i g. 6a gebildet und wenn der Neigungswert /B= e/e^des Signalverlaufs zwischen Afc, Aft liegt, dann zeigt Fig.6b die zugeordnete, in der Amplitude genormte Form und so

weiter. In den sektorfähigen Quantisierungsgebieten zwischen den Begrenzungslinien Mi, Ms in dem zweiten und vierten Quadranten treten die für den Signalverlauf kennzeichnenden Neigungswerte m-e^e, nur sehr sporadisch auf; in dem angegebenen Ausführungsbeispiel lassen diese sich daher in erster Instanz ohne weiteres vernachlässigen.

Ohne an d'iser Stelle auf eine nähere Detaillierung einzugehen, ist die Verwirklichung des Formkoders 34 äußerst einfach: dadurch, daß in der Quantisierungsstufe 45 mit Hilfe von vier Vergicichsanordnungen festgestellt wird, zwischen welchen Entscheidungsneigungen in der absoluten Größe Ui, U/2, 2, 4, der Neigungswert m=eyle_t nach der Größe liegt und dadurch, daß die Polarität der Ausgänge 43,44 des Differenzerzeugers 7 zunächst in der Kodierstufe 46 bestimmt wird, kann diese Polarität durch Aufstellung der logischen Gleichungen mit Hilfe der Schaltalgebra entsprechend den üblichen Regeln in eine praktische Form gebracht werden. Gleichzeitig findet in der Kodierstufe 46 die Feststellung des Polaritätsimpulses Tt, statt, wobei das Gebiet in der (e„ e_r)-Ebene (siehe Fig.6e) über den dicken Linien OA und OB, die mit den Begrenzungslinien Mi, M5 in dem vierten und zweiten Quadranten zusammenfallen, entsprechend einer positiven Polarität und das Gebiet unterhalb der dicken Linien OA' und OB' entsprechend einer negativen Polarität durch den Polaritätsimpuls T₆ gekennzeichnet werden.

Ausschließlich durch das Verhältnis /n=e/e_r, aber nicht durch ihre einzelne Größe, wird der Signalverlauf der beiden Signalelemente in einer Minimalgruppe in Amplitude genormter Form gekennzeichnet; wenn beispielsweise die Werte von e, und e_y 45E bzw. 90£ sind, zeigt F i g. 6c die zugeordnete, in der Amplitude genormte Form, diese in der Amplitude genormte Form gehört jedoch nach F i g. 6c auch zu den Werten von e_x und e_f entsprechend fbzw. 2£ Jeweils beim Auftritt der beiden Signalelemente einer Gruppe findet auf diese Weise eine Dynamikkompression mit einem maximalen Kompressionsfaktor über ein sehr großes Amplitudengebiet ohne Verzerrungseffekte statt was bei Verwendung des Minimalgruppenpulskodemodulators nach der Erfindung zu dem besonders wichtigen Effekt führt, das zur Verwirklichung der erwünschten Reproduktionsqualität ein wesentlich wirtschaftlicher Gebrauch der Anzahl Impulse in dem übertragenen Pulskode oder mit anderen Worten der verfügbaren Übertragungsbandbreite gemacht wird. Zusammen mit dem Dynamikkompressionseffekt bietet das erfindungsgemäße Übertragungssystem dabei die Möglichkeit, in vciier ^creiheit unabhängig voneinander die Quantisierung und Kodierung der in der Amplitude genormten Form und der Amplitude in dem zusammengesetzten Pulskode völlig an den Signalverlauf anzupassen, wodurch eine Steigerung des wirtschaftlichen Gebrauchs der Anzahl Impulse in dem übertragenen Pulskode sich zu optimalen Werten verwirklichen läßt

Fig.5 zeigt den «ik dsm Sender in Fig.4 zusammenarbeitenden Empfänger mit nachemaniler einem Impulsgenerator 20, einem Reihen-Parallelwandler 21 und einem an den Reihen-Parallelwandler 21 angeschlossenen Minimalgruppenpulskodedemodulator 57, der auf dieselbe Art und Weise wie der örtliche Minimalgruppenpulskodemodulator 53 im Vergleichskreis 8 des Senders aufgebaut ist Insbesondere ist der Minimalgruppenpulskodedemodulator 57 mit einem Formdekoder 58 und einem Amplitudendekoder 59 versehen, der an eine Multipliziererstufe 60 mit nachgeschaltetem digitalem Integrator 24 angeschlossen ist, dsT au·/ einer Zusammenfügungsanordnung 25 und einem in einem Rückführungsweg 27 liegenden Speicher 26 zusammengestellt ist.

Jeweils bei dem Auftreten eines zusammengesetzten Pulskodes (7Ί, Ti, T₃, Ta, T₅, T₆) in einem Gruppenintervall zweier Taktperioden 2T am Ausgang des Reihen-Parallelwandlers 21 wird auf die Art und Weise wie in dem örtlicher. Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 auf der Sendeseite der Pulskode (T<, T₅), der für die in der Amplitude genormte Form kennzeichnend ist, dem Formdekoder 58 zugeführt und der Pulskode (T,, T₂, Tj), der für den zugeordneten Amplitudenwert kennzeichnend ist, dem Amplitudendekorfci 59 zügeführt, wobei der in der Multipliziererstufe 60 in Form und Amplitude zurückgewonnene Signalverlauf dem digitalen Integrator 24 angeboten wird, der über die Polaritätsleitung 28 durch die dem Reihen-Paralldwandler 21 entnommenen Polaritätsimpulse T₆ gesteuert wird. Dem Ausgang der Zusammenfügungsanordnung 25 des digitalen Integrators 24 wird auf diese Weise das reproduzierbare Fernsehsignal entnommen, das nach Digital-Analog-Umwandlung in einem Digital-Analog-Wandler 29 über ein Tiefpaßfilter 30 und einen Videoverstärker 31 zur Wiedergabe an eine Wiedergaberöhre 32 gelegt ist.

Ebenso wie im Sender sind auch im Empfänger durch Pfeile die Steuerungen der jeweiligen Elemente durch den nicht näher dargestellten zentralen Steuerimpulsgenerator angegeben, insbesondere des Steuerimpulsgenerators 20, des Reihen-Parallel-Wandlers 21, des Formdekoders 58, des Speichers 26 des digitalen Integrators 24 und des Digital-Analog-Wandlers 29.
Zur Erläuterung des wichtigen Fortschrittes durch Anwendung des obenstehend beschsiebenen Minimalgruppenpulskodeübertragungssystems ist in F i g. 7 ein Zeitdiagramm dargestellt. Dabei wird das bereits in F i g. 3a dargestellte zu übertragende Fernsehsignal durch abcd bezeichnet und das zugeordnete reproduzierte Fernsehsignal durch a"b"c"d", wobei in Fig. 7 ebenso wie in Fig.3b das ursprüngliche Fernsehsignal a b crfgestrichelt dargestellt ist

Bei gleicher Übertragungsbandbreite wie beim bekannten Fernschübertragungssystem in F i g. 1 und F i g. 2 mit 3 Impulsen pro Signale'ement folgt aus einem Vergleich der reproduzierten Ferniehiignais in F i g. 3b und F i g. 7 unmittelbar der wichtige technische Fortschritt durch den wesentlich wirtschaftlicheren Gebrauch der Anzahl Impulse des Pulskodes in dem Minimaigruppenpuiskodeübertragungssystem nach der Erfindung, wobei in jedem Gruppenintervall eine Dynamikkompression mit maximalem Kompressionsfaktor mit einer Anpassung der Quantisierung und Kodierung der beiden Pulskodes in dem zusammenge-

stellten Pulskode an den Signalverlauf einhergeht Nicht nur Hefen die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen eine hervorragende Dokumentenwiedergabe, wie dies durch die Schwärzungslinien a, b und den Schwärzußgs'osock c dargestellt ist sondern zugleich

stellt es sich heraus, daß die Reproduktion»»«»«^ isr sich allmählich ändernden Fernsehsignale in wesentlichem Maße verbessert ist Praktisch entspricht die verwirklichte Übertragungsqualität in guter Annäherung der der bekannten Femsehübertragungssysteme

f 5 miM Impulsen pro Signalelement die dazu jedoch eine 33% größere Übertragungsbandbreite brauchen.

Fig.8 und 9 zeigen einen Sender bzw. einen Empfänger eines praktisch bewährten Übertragungssy-

stems nach der Erfindung, wobei in Vergleich zum Sender nach F i g. 4 und zum Empfänger nach F i g. 5 eine Verbesserung der Reproduktionsqualität verwirklicht wird, und zwar mit Hilfe der Übertragung eines Nullsignals Or, das durch die in der Amplitude genormte Form, wie in Fig.6f dargestellt ist, gekennzeichnet ist. Der F i g. 4 und F i g. 5 entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen angegeben, während ebenso wie in F i g. 4 und F i g. 5 die Steuerung der jeweiligen Elemente durch den zentralen Steuerimpulsgenerator durch Pfeile angegeben ist.

Im Sender nnrh Fig. 8 ist an den Ausgang der Kodierstufe 46 des Formkoders 34 ein einzelner Nullsignalausgang 61 zur Übertragung des Nullsignals Ot vorgesehen, das aus zwei Teilen Or und Oa besteht. Insbesondere wird ein erstes Nullsignal Or erzeugt, wenn die beiden Teile e,, e^des Differenzsignals an den beiden Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 gleich NuIi sind, sowie ein zweites Nullsigna! Oa beim Auftritt des bereits cbenstehend erwähnten sporadischen Signalverlau^fes, der in der Quantisierungskennlinie nach F i g. 6 gesehen innerhalb der sektorförmigen Quantisierungsgebiete in dem zweiten und vierten Quadranten liegt, das durch die Begrenzungslinien AOB'und A'OB begrenzt wird. Mehr in Detail wird das erste Nullsignal Or am Nullsignalausgang 61 der Kodierstufe 46 durch den Ausgang 62 eines in der Quantisierungsstufe 45 liegenden Wahltores geliefert, dessen Eingänge an die Ausgänge 63, 64 eines in jede der Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 aufgenommenen Nullsignalanzeigers in Form beispielsweise einer Vergleichsschaltung zur Feststellung der Nullgleichheit der Teile e, bzw. e_y des Differenzsignals angeschlossen sind, während das zweite Nullsignal Oa in der Kombination aus der Quantisierungsstufe 45 und der Kodierstufe 46 des Formkoders 34 erzeugt wird und ebenfalls an den Nullsignalausgang 61 des Formkoders 34 gelegt ist.

Jeweils beim Auftritt des auf diese Weise erhaltenen Nullsignals Ot am Nullsignalausgang 61 des Formkoders 34 findet die Übertragung des Nullsignals O_T in einem speziell dafür reservierten Nullsignalpulskode statt, der durch einen zusammengesetzten Pulskode (Ti, Ti, T], Ti. Ts, Tf) gebildet ist, der zu einem sporadisch auftretenden Signalverlauf gehört. Insbesondere ist der zusammengesetzte Pulskode (1, 1, 1, 0, 0, 0) kennzeichnend für den Signalverlauf der in Fig.6a in der Amplitude genormten Form mit positiver Polarität und maximaler Größe von 9OE

Tritt auf diese Weise am Nullsignalausgang 61 des Formkoders 34 das Nullsignai Ot auf, so liefert eine Einstellung des Formkoders 34 an dem Kodeausgang 47 und an dem Polariiätsausgang 48 gemeinsam den Pulsktxie (0, 0,0) und eine Einstellung des Amplitudenkoders 3? Ober eine an den Nullsignalausgang 61 angeschlossene Steuerleitung SS den Pulskode (1, 1, i), der mit dem Pulskode (0,0, 0) des Fonnkoders 34 dann den für die Nullsignalübertragung reservierten Pulskode (1,1,1,0,0,0) bildet

Andererseits ist infolge des für das NivIIsignal reservierten Pulskodes (i, 1, 1, 0, 0, 0) der maximale Amplitudenwert (1, 1. 1) der in der Amplitude genormten Form (0, 0) für die Übertragung gesperrt, was mittels einer an den Kodeausgang 47 des Formkoders 34 angeschlossenen zweiten Steuerleitung 66 bewirkt wird, die in der Kodierstufe 50 des Arnplitüdenkoders 35 bc* Her in der Amplitude genormten Form (0, 0) im Falle des maximalen Amp'itudenwertes (1, 1, 1) diesen in den demselben in der Amplitude vorhergehenden Amplitudenwert (0, \,V, umwandelt. Im Tausch für nur einen Amplitudenquantisierungsschritt in einem sehr sporadisch auftretenden Signalverlauf wird auf diese Weise die Übertragung des Nullsignals bewirkt, was, wie ei sich aus weitgehenden Versuchen ergibt, zu einer wesentlichen V*rbßssciung der Reproduktionsqualität führt.

Völlig entsprechend der Übertragung der anderen zusammengesetzten Pulskodes erfolgt ebenfalls die

Übertragung des Nulisignalspulskodes, insbesondere wird der den Ausgängen 47,48 des Formkodess 34 und dem Ausgang 51 des Amplitudenkoders 35 entnommene Nullsignalpulskode (1, 1, t, 0, 0, 0) einerseits zur Übertragung über die Übertragungsleitung 17 dem T'arallei-Reihenwandler 15 und andererseits zur Weiterverarbeitung im Sender dem Vergleichskreis 8 mit der darin ausgenommenen örtlichen Pulskodedemodu.ationsanordnung 53 zugeführt. Insofern unterscheidet sich die Ausbildung der obenstehend beschriebenen

m FuiskodeaernouuiaiiuHsanuruMuiig 53 vöi'i dci im Sender in Fig.4 durch Verwendung ehes Pulskodewählers 67 zum Wählen des Nullsignalpulskodes (1,1,1, 0,0, 0), wobei der Ausgang an den Formdekoder 55 und die Eingänge an die Ausgänge 47, 48, 51 des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 50 angeschlossen sind. So kann beispielsweise der Pulskodrwähler 67 auf einfache Weise aus einer Anordnung von Wahltoren aufgebaut werden.
Jeweils beim Auftritt des Nullsignalpulskodes (1, 1, 1, 0, 0, 0) wird über den Pulskodewähler 67 der Formdekoder 55 auf das Nullsignai eingestellt, das durch die in Fig.6f angegebene in der Amplitude genormte Form gjkennzeichnet ist, und es entsteht nach Multiplikation am Ausgang der Multipliziererstufe 54 ebenfalls das Nullsignal, das zur Weiterverarbeitung im Sender auf die bereits obenstehend angegebene Art und Weise über den digitalen Integrator 9 den beider Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 zugeführt wird. Ohne Ausbau der Anzahl zusammengesetzter Pulskodes ist auf diese Weise im Tausch für nur einen Amplitudenquantisierungsschritt eines sehr sporadisch auftretenden Signalverlaufes zusammen mit den vier in Fig.6a —6d angegebenen in der Amplitude genormten Formen noch zusätzlich eine fünfte in der Amplitude genormte Form erhalten worden, wie diese in F i g. 6f dargestellt ist, die, wie es sich aus dem Obenstehenden herausstellt, zu einer wesentlichen Verbesserung der Reproduktionsqualität führt

Fig.9 zeigt den mit dem Sender in Fig.8

so zusammenarbeitenden Empfänger. Ebenso wie die örtliche Pulskodedemeduioiionsanordnung 53 im Vergleichskreis 8 des Senders in F i g. 8 enthält der in F i g. 9 dargestellte Empfänger einen Pulskodewähler 68, dessen Ausgang an den Formdekoder 58 angeschlossen ist und an dessen Eingänge die eingetroffenen zusammengestellten Pulskodes gelegt sind, die von den Ausgängen des Reihen-Parallelwandiers 2i herrühren. Auch hier wird jeweils bei Empfang des Nullsignaipulskodes (1, 1, 1, 0, 0, 0) über den Pulskodewähier 68 der Formdekoder 58 auf das Nullsignal eingestellt, und as entsteht nach Multiplikation am Ausgang der Multipliziererstufe 60 ebenfalls das Nullsignai, das auf die obensiehend angegebene Art und Weise über die Zusammenfügungsanordnung 25 zur Wiedergebe in der

es Wiedergaberöhre 32 dem Distal-Analog-Wandler zugeführt wird=

In der Reproduktion des Fernsehsjgr.als hat die fipg des ?iyüsignäis zur Folge, daß im Tausch "ür

nur einen Quantisierungsschritt bei der maximalen Amplitude der in der Amplitude genormten Form in F i g. 6a eine zusätzliche Quantisierung eingeführt wird, die für die Reproduktion in einem Fernsehsignal oft auftretender konstanter Pegel und allmählicher Pegeländerungen voif besonderem Vorteil ist So wird beispielsweise in Fig.7 der Weißpegel zwischen den Schwärzungslinien a, b bzw. dem Schwärzungsblock c und der Schwarzpegel in der Spitze des Schwärzungsblocks c ohne Welligkeit wiedergegeben sowie den allmählichen Änderungen in d besser gefolgt werden. Insgesamt stellt es sich denn auch heraus, und zwar völlig entsprechend dem Obenstehenden, daß eine wesentliche Verbesserung in der Reproduktionsqualität verwirklicht ist

Vollständigkeitshalber wird nun die Ausbildung der neuen Einzelteile im Sender in F i g. 8 und im Empfänger in Fig.9 detailliert beschrieben; insbesondere die Ausbildung der Quantisierungsstufe 45 und der Kodierstufe 46 im Formkoder 34, des Amplitudenwählers 52 and der Kcdierstufe 50 in dem Kreis des AmpHtudenkoders 35 sowie des Formkoders 55 bzw. 58, der Multipliziererstufe 54 bzw. 60 und des Pulskodt Wählers 67 bzw. 68 in dem Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 bzw. 57. Die übrigen Einzelteile des Senders in F i g. 8 und des Empfängers in F i g. 9 können auf übliche Weise aufgebaut werden, beispielsweise der Differenzerzeuger 7, die Quantisierungsstufe 49 im Amplitudenfcoder 35, der Amplitudendekoder 56 bzw. 59 in dem Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 bzw. 57, der digitale Integrator 9 usw.

Anfangend mit der Quantisierungsstufe 45 im Formkoder 34 ist diese in Fig. 10 mit digitalen Vergleichsschaltungen 69,70,71,72 versehen, die durch die digitalen Signale |e, |, \e, | an den Ausgängen 41,42 der Stufen 36, 37 des Differenzerzeugers 7 gespeist werden, um zu bestimmen, ob die Größe des Neigungswertes /ReJe₇IZIe₁I dieser Signale in der Form eines parallel binären Pulskodes mit beispielsweise 8 Impulsen größer oder kleiner ist als der Absolutwert der in Fig.6e dargestellten Entscheidungsneigungen Mi, M₁, Mi, Ma, Mi, M₆. Wie an jener Stelle erwähnt, vertreten die Entscheidungsneigungen Mi, M₂, M₃ in absoluter Größe die vier Werte 4,2, Vh,

Nacheinander sind dazu die Vergleichsschaltungen 69,70,71,72 zum Vergleichen der digitalen Signale \e_r \ mit 4 |e_x |; \e, | mit 2 \e, \;\e_r\ irst 1 '/2 |e_x | und \e_r | mit 1/2 |e_x|, eingerichtet, die Paralleleingängen e_x„ e«j,...; ^en< ^en··· der aufeinanderfolgenden Vergleichsanordnungen 69, 70, 71, 72 zugeführt werden. Jeweils beim Auftritt der digitalen Signale |e_x|, Je₇1 an den Ausgangen 41,42 der Stufen 36,37 des Differenzerzeugers 7 Finden in den Vergleichsanordnungen 69, 70,71, 72 die erwähnten Amplitudenvergleiche statt und entstehen an ihren Ausgängen 73, 74, 75, 76 die Ausgangssignale U\, Lh, lh, U*, die angeben, ob der Neigungswert m- |e/|/|e, | größer oder kleiner ist als der Absolutwert der Entscheidungsneigungen 4, 2, VIi, '/2, So gilt für

Vergleichsanordnung 69:

U] - 1 wenn m > 4

·» 0wennraS4

Vergleichsanordnung 70: Lh " 1 wenn m >. 2 = Π wenn n) < 2

Vergleichsanordnung 71: lh " 1 wenn mSi '/2 -» 0wenn/n> IVj

Vergleichsanordnung 72: Lh = 1 wenn m < '/2 = Owenn m > ¹Ii

Zur Kodierung in der Kodierstufe 46 sind die Vergleichsanordnungen 69,70,71,72 außerdem mit den Ausgängen 77, 78, 79,JiO jrersenen, die die logischen invertierten Signale U\, Lh, Lh, lh liefern.

In der Ausbildung ist die Quantisierungsstufe 45 bei den angegebenen Werten der Entscheidungsneigungen besonders einfach, da ja die Vergleichssignale 4 |e, |, 2|e_x|, '/2|e_x| der Vergleichsanordnungen 69, 70, 72 unter Verwendung einer Platzverschiebung unmittelbar dem Ausgang 41 der Differenzerzeugerstufe 36 entnommen werden können. Nur die Vergleichsanordnung 71 braucht eine Zusammenfügungsanordnung 81 zum Erzeugen des Vergleichssignals 1'/2Je, j durch Zusammenfögung von |e_xjund '/2 Je_x |.

Für die Nullübertragung ist die Quantisierungsstufe 45 zugleich noch mit einem an die Ausgänge 63,64 der

Nullsignalanzeigeanordnungen in den Differenzerzeugerstufen 36,37 angeschlossenen Wahltor versehen, und zwar in Form eines UN D-Tores 82, das bei gleichzeitigem Nullzustand von |e_x| und \e_r\ eine »1« und sonst eine »0« als Nullsignal Or liefert

F i g. 11 zeigt die Kodierstufe 46 des Formkoders 34, die aus den Ausgangssignalen U\, Lh, t/s, (A bzw. U\, Lh, 15731 sowie das Nullsignal Or der Quantisierungsstufe 45 unter Verwendung der Polaritätssignale S(e_x), S(e_r) von den Ausgängen 43,44 der Differenzerzeugerstufen 36,37 die Ausgangssignale der Kodierstufe 46 liefert, die aus den Impulsen Ta, Ti, die für die in der Amplitude genormten Formen kennzeichnend sind, dem Impuls 7» für die Polarität und dem Nullsignal Or zusammengesetzt sind. Jedes der Ausgangssignale Ta, Ti, 7» und Ot werden in der Kodierstufe 46 in einer einzelnen Schaltung 83, 84, 85, 86 erzeugt, die durch die Ausgangssignale der Quantisierungsstufe 45 sowie ein zusammengesetztes logisches Polaritätssignal gespeist werden, das von einem logischen Polaritätsgenerator 87 herrührt, wobei deutlichkeitshalber die Eingangs- und Ausgangssignale durch Buchstaben bezeichnet sind.

Für die praktische Verwirklichung dieser Schaltungen 83, 84, 85, 86 wird von der Aufstellung der logischen Gleichungen ausgegangen, wonach auf übliche Weise die jeweiligen Schaltungen 83,84,85,86 entsprechend den dafür gehenden Regeln ausgebildet werden. So gelten die logischen Gleichungen für die

Schaltung 83: Z(LhU₄+U,)+ILh

Schaltung 84: Zü Z

Schaltung 85:

S(e,)S(e_r)+Sf

Schaltung86:

wobei mit Sfe») und S(e_r) die logischen Invertierten der Polaritätssignale S(e,) und S(e_r) und durch Z und 2 die zusammengesetzten logischen Polaritätssignale:

^z=!

bezeichnet werden.

Entsprechend den obenstehenden logischen Glei- ί chungen folgt der in der Figur angegebene Aufbau der Schaltungen 83, 84, 85_r 8a sowie d~5 logischen Polaritätsgenerators 87, die wie folgt zusaMtne^gssetüi sind:

in Schaltung 83:

NICHT-UND-Tore 88,89, UND-Tor 90;

NICHT-ODER-Tor 91
Schaltung 84:

UND-Tore 92,93; NICHT-ODER-Tor 94 π

Schaltung 85:

UND-Tore 95,96, NICHT-ODER-Tor 97
Schaltung 86:

NICHT-UND-Tor 98, Inverter 99,

NICHT-ODER-Tor 100

logischer Polaritätsgenerator 87:

NICHT-UND-Tore lot, 102,103,

Inverter 104,105,106,

NICHT-ODER-Tor 107 mit der Erwähnung der erforderlichen zusammengestellten logischen PoIa- 2i ritätssignale für die Schaltungen 83,84,85,86 dabei

Wie aus der obenstehenden Beschreibung hervorgehen dürfte, kann zum Erzeugen der Ausgangssignale T₄, T₅, T₆, Otdes Formkoders 34 der Quantisierungsstufe 45 » eine Quantisierung mit den Absolutwerten der Entscheidungsneigungen M\, M₁, M₃, Ai₄, Mi, M₆ ausreichen, was zu einer wesentlichen Einsparung an Vergleichsanordnunge:t in der Quantisierungsstufe 45 führt

Mehr in Detail wird nun auf die Schaltung des >'. Amplitudenkoders 35 eingegangen, die sich durch den Amplitudenwähler in F i g. 12 zum Wählen des digitalen Signals )e_t\, |e,| oder |e_x|/2 + |e,|/2 abhängig vom Formpulskode T₄, T₅ als Eingangssignal für die Quantisierungsstufe 45 und durch die Ausbildung der m Kodierstufe 46 mit der Nullsignalübertragung in F i g. 13 unterscheidet

So ist der Amplituder.wähler 52 in Fig. 12 als zwei reihengeschaltete elektronische Schalter 107, 108 mit Schaltkontakten 109, UO ausgebildet, die durch die ·»> Kodeimpulse T₄ bzw. T₅ gesteuert werden, wobei den Eingängen e„, en,...bzw.p\,pi... des elektronischen Schalters 107 der binaren Pulskode mit 8 Impulsen \e, \ bzw. der Pulskode |e» |/2 + |e,|/2 von der Zusammenfü· gungsanordnung 111 zugeführt werden, während an die w Eingänge e„, C_n ...; q\, φ ... des elektronischen Schalters 108 der Pulskode |*| und der Pulskode des Schaltkontaktes 109 des elektronischen Schalters 107 gelegt siiid. Dabei sind die Eingänge der Zusammenfügungsanordnung Hl zur Zusammenfügung der Pulsko- '·* des |e, |/2 und \e_? |/2 durch e^e^... bzw. e„,e_n... bezeichnet

Abhängig vom Pulskode (T₄, Ts) wird üb*r den Schaltkontakt 110 des elektronischen Schalters 108 das gewünschte digitale Signal an die Eingänge n, ri... der m> Quantisierungsstufe 49 gelegt, insbesondere beim Pulskode (T₄, T₅). der durch (0, 0) (1, 0), (0, 1), (1, 1) in dieser Reihenfolge der digitalen Signale

|e,|. 141/2 + 1*1/2,1* I und |e, I

gegeben ist. An den Ausgängen der Quantisierungsstufe 49 entstehen auf diese Weise die Ausgangssignale Li, L₂, Li, U. Ls. U. Lj entsprechend den Entscheidungswerten der Quantisierungsstufe 49, während zur Kodierung die Quantisierungsstufe 49 zugleich mit Ausgängen für die logischen invertierten Ausgangssignale Zj, La Zj₁Z₄, Te, Zb₁Z₇ versehen ist

In F i g. 13 enthält die Kodierstufe 50 des Amplitudenkoders 35 mit Nullsignalübertragung zum Erzeugen des Amplitudenpulskodes (T_u T₂, T₃) drei Schaltungen 112, ? 13,114, die durch die Ausgangssignale L\, La, L3, L₄, Ls, L₆, Li bzw. Σ,, Z₂, Tz. Zi, Ls L₆, L₇ der Quantisierungsstufe 49 sowie den Pulskcde 7* Ts, C--dar Kodierstufe 46 des Formkoders 34 gespeist werden. Auch hier sind die Eingangs- und Ausgangssignale der Schaltungen 112, 113,114 deutlichkeitshalber durch Buchstaben bezeichnet

Ebenso wie bei der Kodierstufe 46 des Formkoders 34 wird hier für die Ausbildung der Schaltungen 112,113, 114 der Amplitudenkodierstufe 50 von den logischen Gleichungen ausgegangen, die in diesem Fall wie folgt lauten für die

Schaltung 112: _ _

L₇(T₄+Tsj+LsLe+LiM+L^ + Or

Schaltung 113:

LaLi+Ls+Or

SchaltunglU:
U+Ot

Entsprechend den angegebenen logischen Gleichungen wird dann unter Verwendung der dafür geltenden Regeln der in der Figur angegebene Aufbau der drei Schaltungen 112, 113, 114 der Kodierstufe 50 des Amplitudenkoders 35 erhalten, die die untenstehenden jeweiligen Elemente enthalten:

Schaltung 112:

NICHT-UND-Tore 115,116,117,118,
NICHT-ODER-Tor 119, ODER-Tore 120,121

Schaltung 113:

UND-Tor 122, Inverter 123,
NICHT-ODER-Tor 124

Schaltung 114:

ODER-Tor 125.

An den Ausgangsschaltungen des Formkoders 34 und des Amplitudenkoders 35 wird auf diese Weise der zusammengesetzte Pulskode (Ti, Ti, Th T₄, T₅, T₆) erhalten, der zur Weiterverarbeitung im Sender und zur Rückgewinnung des übertragenen Sign*!s im Empfänger dem darin aufgenommenen Minimalgruppenpulskodedenodulator 53 bzw. 57 zugeführt wird. In Fig. 14 wird nun der Minimalgruppenpulskodedemodulator 57 im Empfänger nach F i g. 9 detailliert beschrieben, und zwar ist der Minimalgruppenpulskodedemodulator 53 im Sender in Fig.8 auf dieselbe Art und Weise ausgebildet.

Wie dort angegeben wurde, ist der Minimalgruppenpulskodedemodulator 57 mit einem Amplitudendekoder 59, einem Formdekoder 58, der durch Taktimpulse gesteuert wird, mit einem daran angeschlossenen Kodewähler 68 und einer Multipliziererstufe 60 versehen. Der Amplitudendekoder 59 zur Umwandlung des Amplitudenpulskodes (Ti, Ti, T₃) in den binären Pulskode mit 8 Impulsen \D\ ist auf übliche Weise ausgebildet, weshalb in Fig. 14 ein Blockschaltbild dieser Anordnung ausreicht

In der Ausfuhrungsform wird die Multipliziererstufe

60 durch einen elektronischen Schalter gebildet, der die Einginge a_u tu ... ; b\, ht ... enthält, die durch die digitalen Signale \D\ bzw. \D\/2 gespeist werden, die vom Amplitudendekoder 59 sowie von zwei in den Ausgang 126 des elektronischen Schalters 60 aufgenommenen Schaltkontakten 127,128 erhalten werden, die im Rhythmus der Taktperiode durch Impulse des Formdekoders 58 gesteuert werden, weiche Impulse für die dann in der Amplitude genormte Form kennzeichnend iind. insbesondere wird in jedem Gruppenintervall der erste Taktimpuls durch C_x bezeichnet und der zweite Taktimpuls durch C_x, und dann sind die Ausgangssignale der Multipliziererstufe 60 für die jeweiligen in der Amplitude genormten Formen in F i g. 6: gleich Null für Fig.6f, während C_x in Fig.6d und während C_x in F i g. 6a; gleich \D |/2 während C_x in F i g. 6c; gleich \D \ in allen anderen Fällen.

In dieser Ausbildung der Muitipliziererstufe 60 ist der Formdekoder 58 durch zwei Schaltungen 12S₁ 130 gebildet, uns! iwar zur Steuerung der Schaltkontakte 127, 128, wobei die Schaltung 129 bei einer »!« den Schaltkontakt 127 mit den Eingängen a\, ai... für das digitale Signal \D | und bei einer »0« mit den Eingängen b\, bi... für das digitale Signal \D |/2 verbindet, während die Schaltung 130 über den Schaltkontakt 128 bei einer »0« eine Verbindung liefert und bei einer »1« eine Unterbrechung.

Unter diesen Bedingungen gelten für die beiden Schaltungen 129, 130 des Fonndekoders 58 die folgenden logischen Gleichungen für die

Schaltung 129: C₁T₄Ts

Schaltung 130: _

C_xTaT₅+C_xTaT₅+Ot

Auf diese Weise erhalten die beiden Schaltungen 129, 130 den in der Figur angegebenen Aufbau, der die nachfolgenden Teile enthält; die

Schaltung 129:

Inverter 131,132; NICHT-UND-Tor 133

Schaltung 130:

Inverter 134, 135, NICHT-UND-Tore 136, 137, NICHT-ODER-Tore 138.

Für den Pulskodewähler 68 zum Wählen des Nullsignals Or gilt die logische Gleichung T\ TiTiT₄TsTt, womit der in der Figur angegebene Aufbau übereinstimmt, der die folgenden Teile enthält: Inverter Π9, 140,141, UND-Tore 142,143,145. Ebenso wie bei den detaillierten Ausführungsformen der vorhergehenden Figuren sind auch in dieser Figur die Eingangs· und Ausgangssignale durch Buchstaben bezeichnet

Aus der vorhergehenden detaillierten Beschreibung geht der sehr einfache Aufbau des erfindungsgemäßen

ι Übertragungssystems mit üblichen digitalen Bauelementen hervor mit der besonders wirtschaftlichen Verwendung der Anzahl Impulse in dem übertragenen Pulskode, der durch die starken Dynamikkompressionseigenschaften sowie die Anpassung an den Charakter

in des übertragenen Signals eine optimale Reproduktionsqualität bei der verfügbaren Übertragungsbandbreite ermöglicht Entsprechend dem Verlauf des übertragenen Signals wird hier durch Einstellung der Quantisierung des AmplitudenpuJskodes für die in der Amplitude

genormte Formgestaltung für die optimale Signalanpassung sorgen.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mehrere Ausführungsformen möglich. So kann beispielsweise statt des Wählens der Amplitudenwerte e_x, (e_x+ e_x)/2, e^

:n e_y in der Amplitudenwahlstufe 52, die zu den in der Amplitude genormten Formen in den F i g. 6a, 6b, 6c, 6d gehören, dafür auch die Amplitudenwerte e_x+ey, (e_x+ e_x)l2, e_x+ e» e_x+ e, benutzt werden, was zu einer Vereinfachung der Amplitudenwahlstufe 52 sowie zu einer Vergrößerung der Kontrastwirkung führt Andererseits besteht im Sender die Möglichkeit den Vergleichskreis 8 wesentlich zu verringern, denn dadurch, daß im Vergleichskreis 8 nur das Vergleichssignal S_0x in jeder zweiten Taktperiode C_x notwendig ist

in braucht ausschließlich das demodulierte Signal in dieser zweiten Taktperiode C_x bekannt zu sein, was die obengenannte Vereinfachung bedeutet So ist dazu ja in der Anordnung nach Fig. 14 in den Ausgang des Amplitudendekoders 59 nur ein zum Durchlassen bzw. Sperren des Signals wirksamer Schaltkontakt aufzunehmen, der abhängig vom Ausgangssignal des Kreises 134, 135,136 sowie des Nullsignals Or gesteuert wird, so daß damit alle übrigen Teile in dem dargestellten Pulskodedemodulator fortfallen können, upd, zwar der elektroni- sehe Schalter 60 mit den Schaltkontakten 127,128, die Schaltung 129 im Formdekoder 58 mit den Invertern 131, 132 und das NICHT-UND-Tor 133 sowie die Schaltung mit dem NICHT-UND-Tor 137 im Kreis 130. Nicht nur können die jeweiligen Einzelteile, wie die Multipliziererstufe, die Quantisierungsstufen, die Kodierstufen verschieden ausgebildet werden, sondern auch das Übertragungssystem nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Aufbau in verschiedenen Balitechniken, beispielsweise Aufbau mit digitalen Bauelementen, Integration im Festkörper, Ausbildung mit Mikroprozessoren und dergleichen.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Übertragung von in festen Taktintervallen liegenden Signalelementen eines Informationssignals mittels eines mehrere Impulse enthaltenden Pulskodes mit einem Sender und einem Empfänger, wobei der Sender mit einer Pulskodemodulationsanordnung versehen ist, die die ihrem Eingang zugeführten Signalelemente zur Obertragung zum Empfänger in den mehrere Impulse enthaltenden Pulskode umwandelt, und der Empfänger mit einer Pulskodedemodulationsanordnung versehen ist, die aus dem mehrere Impulse enthaltenden Pulskode das übertragene Informa- w tionssignal reproduziert, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig die Pulskodemodulationsanordnung jeweils aneinander anschließende Gruppen von mindestens zwei Signalelementen des Informaticnssignals umsetzt und einen Formkoder, der einen rormkode liefert, der die in der Amplitude genormte Form des Signalverlaufes angibt, der durch die Gruppe von Signalelementen charakterisiert wird, sowie einen Amplitudenkoder enthält, der den einem Formkode zugeordneten Amplitudenwert durch einen Amplituden-Pulskode kennzeichnet, wobei die vom Fonnkoder und die vom Amplitudenkoder erzeugten Pulskodes gemeinsam übertragen werden, und daß im Empfänger zur Reproduktion des übertragenen Informationssignals die empfarsenen Pulskodes einer Pulskodedemodulationsanordnung zugeführt werden, die mit einer Multipliztsrerstufe turn Multiplizieren der in der Amplitude genormten Form mit dem zugeordneten Amplitudenwert versehen ist

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