DE3630117A1 - Verfahren fuer die codierung und uebertragung analoger information - Google Patents
Verfahren fuer die codierung und uebertragung analoger informationInfo
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
In der Patentanmeldung P 35 22 734.6 wird ein Verfahren
offenbart, bei der mehrwertige Codierungen in der Weise er
folgen, indem verschieden große Summen von Phasenänderun
gen von Perioden eines Wechselstromes die Stufen (Zustände)
von Codeelementen bilden. Die Phasenänderungen werden
dabei so festgelegt, daß eine ununterbrochene Folge von
positiven und negativen Halbwellen entstehen. Die Übertra
gung der codierten Information erfolgt dabei insbesondere
auf der Basis der Winkel- und Pulsmodulation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun ein Verfahren
darzustellen, mit dem bei gleicher Übertragungssicherheit
bei der Übertragung noch an Bandbreite gewonnen werden kann.
Dies wird durch die im Patentanspruch 1 offenbarte Lehre
erreicht.
Dadurch, daß die Codierung nur mit einem Wechselstrom er
folgt und nur 2-3 stufige Amplitudenkennzustände hergenom
men werden, liegen bei der Übertragung Zustände wie bei der
Pulscodemodulation vor. Wird nun diese Codierung bei der Ein
seitenbandmodulation angewendet, so erhält man nach Fourier
ein Seitenband nur mit einem Wechselstrom einer Frequenz. Wie
aus der Formel
u 1 (t) = U T cos Ω t + 1/2 U m cos (Ω - ω)t + 1/2 U m cos (Ω + l)t
hervorgeht gehen die Amplituden nicht mit in die Frequenz mit ein. Hier
aus geht hervor, daß die Methode der Codierung und Über
tragung sich sehr vorteilhaft auswirkt.
Nachstehend wird nun die Erfindung näher eräutert. Zuerst
werden Einzelschaltungen, die bei der Codierung verwendet
werden erläutert. In der Fig. 1 ist eine Methode für die pha
sengerechte Umschaltung von Halbwellen eines Wechselstromes
mit großen und kleinen Amplituden, also mit 2 Kennzuständen
dargestellt. Im Generator G wird der Codierwechselstrom er
zeugt. Zur Codierung der großen und kleinen Amplituden sind
2 Wechselstromkreise mit den Widerständen R 1 und R 2 bzw. ent
sprechenden Verlängerungsleitungs vorgesehen. Wird der jewei
lige Stromkreis mit dem elektronischen Schalter eS geschlos
sen, so entstehen am Ausgang entweder große Amplituden gr oder
klein Amplituden kl. Dieser elektroinsche Schalter wird durch
den Codierer Cod bei 0/360 Grad bzw. 180 Grad der jeweiligen
Periode des Wechselstromes betätigt. Am Ausgang ist dann der
Codierwechselstrom CW. Für die Steuerung des elektronischen
Schalters und die Synchronisierung der Steuerung ist ein wei
terer Wechselstromkreis über den Begrenzer B vorhanden. Dieser
erzeugt aus dem Wechselstrom Synchronisierimpulse J, die dem
Codierer Cod zugeführt werden. An den Codierer Cod ist auch der
Code geschaltet. Vom Codierer aus werden dann die Umschaltbe
fehle entsprechend dem Code an den elektronischen Schalter gege
ben.
Während die Schaltung der Fig. 1 nur für einen 2stufigen Wech
selstromcode ausgelegt ist, ist in der Fig. 2 eine Schaltung für
einen 4stufigen Wechselstromcode dargestellt. Im Beispiel
sind 4 Wechselstromparallelkreise mit den Widerständen R 1-R 4,
von denen jeweils einer mit dem elektronischen Schalter I, II,
III oder IV angeschaltet wird, vorhanden. Die Synchronisierung
wird wieder im Begrenzer B erzeugt. An den Codierer Cod ist
der Code angeschaltet und vom Begrenzer kommen die Synchroni
sierimpulse. Der Codierer steuert dann die elektronischen Schal
ter I, II, III und IV. Eine kontinuierliche Stufenschaltung, wie
sie am Ausgang A dargestellt ist, kann man z. B. bei einer wei
chen Tastung vorsehen.
Bei der Phasenmodulation werden z. B. die Phasensprünge durch
Veränderung der Amplituden zweier um 90 Grad gegeneinander
phasenverschobener sinusförmiger Wechselströme gleicher Fre
quenz erzeugt. Solche Phasensprünge wurden durch eine Änderung
einer Amplitude durchgeführt. Im Summenwechselstrom, der durch
Addition der um 90 Grad phasenverschobenen Wechselströme gebil
det wurde, entstanden bei jedem Phasensprung große Verzerrun
gen und Amplitudenänderungen. Um solche Verzerrungen klein zu
halten, kann man die Phasensprünge stufenweise vornehmen. In
der Fig. 3 ist ein Phasensprung in 4 Stufen dargestellt. Die Stu
fen werden mit dem Vektor V, mit den Vektoren V 1, V 2, V 3, V 4 nach
jedem Nulldurchgang des Wechselstromes erzeugt. Wie aus der
Fig. 3 hervorgeht, ändert sich jeweils dabei auch die Amplitude
des Summenvektors US. Will man dabei die Amplitudenänderung
vermeiden, muß, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, bei jeder
Änderung des Vektors V auch eine Änderung des Vektors U erfol
gen, z. B. V 1/U 1, V 2/U 2, V 3/V 3. Eine Prinzipschaltung solcher
stufenweisen Phasensprünge ist in der Fig. 5 dargestellt. Der
Codierwechselstrom wird in dieser im Generator G erzeugt.
Zwei Gruppen von Wechselstromkreisen sind vorgesehen, die
eine Gruppe liegt unmittelbar am Oszillator und wird
durch Parallelstromkreise Wi 11 bis Wi 11 n die jeweils über elektro
nische Schalter 11 es bis 11 nes angeschaltet werden, gebil
det. Die andere Gruppe Wi 1 bis Win und es 1 bis esn, wird
durch denselben Generator G gespeist, jedoch wird die
ser durch den Phasenschieber Ph um 90 Grad phasenverscho
ben. Die Wechselströme der jeweils angeschalteten Stromkrei
se werden dann an den Addierer Ad geführt und als Summen
wechselstrom weiter verwendet. Um eine Umschaltung des Co
dierwechselstromes bei 0/360 Grad bzw. bei 180 Grad zu ge
währleisten ist eine Synchronisierung der Steuerung derge
stalt vorgesehen, indem nach dem Addierer ein Summenwechsel
strom zum Begrenzer B abgezweigt wird. In diesem werden in
bereits beschriebener Weise Synchronisierimpulse J erzeugt
und dem Codierer Cod zugeführt. Der ebenfalls zugeführte
Code wird dann vom Codierer zeitgerecht in Betätigungen
der elektronischen Schalter umgesetzt, so daß durch die
Veränderung der Amplituden der Vektoren der beiden Wechselströme Phasen
sprünge entsprechend der Fig. 4 entstehen. Die Parallel
stromkreise können natürlich auch als Reihenstromkreise
ausgebildet werden, dann müssen die Widerstände kurzge
schlossen werden.
Für die Übertragungssicherheit ist der Code von großer Be
deutung. Es wird daher ein Code verwendet, der sowohl die
Vorteile der Pulscodemodulation, als auch der Frequenzmodu
lation aufweist. Dabei soll nur die Bandbreite der Einseiten
bandmodulation benötigt werden. In Fig. 6 ist ein Digitalcode
dargestellt, bei dem die Codeelemente durch die Zahl von Pe
rioden nur eines Wechselstromes gebildet werden. Die Kennab
schnitte werden durch zwei Kennzustände markiert, und zwar
durch einen großen und einen kleinem Amplitudenwert der Pe
rioden. A ist der große Amplitudenwert und A 1 der kleine.
Der Übergang von einem zum anderen Kennzustand erfolgt durch
Zwischenstufen AÜ 1 und AÜ 2. Es können auch mehr Zwischenstu
fen z. B. 4 wie in der Fig. 2 am Ausgang A dargestellt ist, ver
wendet werden. Die Zwischenstufen können den Codeelementen
mit zugerechnet werden. Der Zahl der Perioden für die Code
elemente können auch Toleranzen zugeordnet werden. Man kann
auch einen analogen Code durch die Zahl der Perioden fest
legen. In Fig. 7 ist ein analoger Code dargestellt. Jede
Probeentnahme wird durch eine Amplitudenänderung gekenn
zeichnet. Zwei Amplitudengrößen sind hierfür in der
Fig. 7 vorgesehen, A und A 1. Ein weicher Übergang von der einen
zur anderen Amplitudengröße kann natürlich auch verwendet
werden. Bei den Codierungen der Fig. 6 und 7 kann man zu
sätzlich die Phase für die Codierung vorsehen. Die Phasen
änderung wird dabei auf die Zahl der Perioden eines Code
elementes verteilt. Die Periodendauer T ändert sich dann
nur geringfügig je Periode, in Fig. 8 auf T 1 die nächste Pe
riode. Das Prinzip der stufenweisen Phasenänderung wurde
bereits bei der Beschreigung der Fig. 4 und 5 dargestellt.
Bei der analogen Codierung nach der Fig. 7 kann man z. B. die
untere Hälfte der größtmöglichen Probeentnahme durch die
Zahl der Perioden und die obere Hälfte durch eine Phasen
verschiebung und der Zahl von Perioden kennzeichnen. Bei
der digitalen Codierung nach der Fig. 6 erhält man durch ei
ne zusätzliche Phasenverschiebung mehr Codestufen. Als Code
kann man z. B. einen Telegrafencode vorsehen, oder einen
entsprechend der Fig. 9. Beim Letzteren wird jedem Zeichen
eine vorbestimmte Codekombination aus zwei oder mehreren
ein- zwei oder mehrstelligen Kennabschnitten, seriell und/
oder parallel angeordnet, zugeordnet. Die Zeichenkombination
wird dabei aus der Zahl der Codeelemente der Kennabschnitte
in Verbindung mit ihrer zeitlichen oder/und örtlichen Lage
gebildet (Patentanmeldung P 29 38 776.6-31).
Nachstehend werden einige Prinzipschaltungen der Erfindung
beschrieben. In der Fig. 10 wird dem Fernsprechkanal K mit
dem Abtaster Probeentnahmen, z. B. im Rhythmus von 8 KHz, ent
nommen. Im PAM/Cod werden die Probeentnahmen in digitale
Codeelemente (Fig. 6) oder analoge Codeelemente (Fig. 7) um
gewandelt. Dieser Codierwechselstrom wird einem Amplituden
modulator M einem Träger Tr aufmoduliert. Der Träger und
das obere oder untere Seitenband bzw. Seitenfrequenz wer
den mit dem Filter Fi ausgesiebt. Am Ausgang EB liegt dann
nur mehr ein Seitenband. Auf dieser Basis können natürlich
mehrere Kanäle nach dem Prinzip der TF-Technik zusammenge
faßt werden. Auf der Basis der Einseitenbandmodulation
kann man den Codierwechselstrom einer Frequenz nach den
Fig. 6 oder 7 sehr schmalbandig nach dem Prinzip der Pulscodemodulation
und auch der Amplitudentastung besonderer Art übertragen.
In der Fig. 11 werden n Kanäle von einem elektronischen Ab
tast Abt pulsamplitudenmoduliert abgegriffen. Die Probeent
nahmen PAM werden entsprechend z. B. der Fig. 6, 7 und 8 co
diert einen Amplitudenmodulator M mit dem Träger Tr zuge
führt. Der Träger und die obere oder untere Seitenfrequenz
bzw. Seitenband werden ausgesiebt (Fi) und einseitenband
moduliert übertragen (EB). Man kann dann auch mehrere sol
cher Multiplexkanäle auf dem Prinzip der TF-Technik übertra
gen.
In der Fig. 12 ist die Prinzipschaltung einer erfindungsgemäß
en Anordnung für Funk dargestellt. Sprache und Musik soll
in Stereo übertragen werden. Die Signale L + R und L - R werden
entsprechend den Fig. 6, 7 oder/und 8 codiert, wobei der Co
dierwechselstrom von L - R um 90 Grad gegenüber dem von L + R
phasenverschoben ist. Beide Codierwechselströme werden in
Ad addiert und dem Amplitudenmodulator M mit dem Träger Tr
zugeführt. Durch das Filter Fi wird der Träger und das un
tere oder obere Seitenband ausgesiebt. Das Einseitenband
wird über einen Verstärker V und weiteren Stufen (nicht ein
gezeichnet) der Endstufe E und der Antenne zugeführt.
In der Fig. 13 sind 2 Stereoprogramme entsprechend der Fig. 12
zusammengefaßt und zwar über einen Entkoppler E und einem
Amplitudenmodulator M mit Träger Tr zugeführt. Im Filter Fi
wird der Träger und eines der Seitenbänder ausgesiebt. Über
Verstärkerstufe V und der Endstufe E werden dann die codier
ten Einseitenbandsignale der Antenne zugeführt. Oberwellen
und sonstige Störspannungen werden bei dieser Anordnung vor
der Endstufe abgezweigt und einem Filter Fi, das die
Nutzsignale sperrt, zugeführt. Eine Phasenumkehr von 180
Grad (Ph) bewirkt dann in der Endstufe eine Aufhebung der
Oberwellen und Störspannungen. An Stelle eines 2. Programmes
kann man ein Programm mit je einem Wechselstrom verschiede
ner Frequenz übertragen, so daß eine Auslöschung eines Pro
grammes durch selektiven Schwund nicht möglich ist. Auf die
ser Basis kann man natürlich auch mehrere Programme zeitmul
tiplex zusammenfassen.
In der Fig. 14 ist die Prinzipschaltung für die zeitmultiple
xe Übertragung der Information einer Vielzahl von Kanälen
mit einer Codierung z. B. entsprechend den Fig. 6 bis 8 darge
stellt. Die Information soll stereo übertragen werden. Für
die Kanäle K 1 bis Kn L + R und K 1 bis Kn L - R sind je ein
eigener Abtaster Abt vorgesehen. Die Probeentnahmen werden
dem PAM/Cod zugeführt. In diesem werden sie entweder digi
tal oder analog z. B. entsprechend den Fig. 6 bis 8 codiert.
Der Codierwechselstrom von L - R Cod 90° ist um 90 Grad gege
über dem Codierwechselstrom von L + R phasenverschoben. Die
beiden Wechselströme gleicher Frequenz werden addiert (Ad)
und dem Amplitudenmodulator M mit Träger Tr zugeführt. Am
Ausgang des Modulators ist ein Filter (nicht eingezeichnet)
das dann den Träger und ein Seitenband aussiebt. Man kann
nun mehrere solcher Schaltungen zusammenschalten und auf
der Basis der TF-Technik übertragen, oder aber auch auf die
se Weise eine Vielzahl von Programmen über Funk übertragen.
Werden bei der Übertragung über Funk Frequenzen verwendet,
die schwundanfällig sind, so kann man noch parallel zu den
PAM/Cod noch ein weiteres Paar einsetzen, die mit einem an
deren Codierwechselstrom arbeiten. In der Fig. 14 ist die
Parallelschaltung gestrichelt angedeutet. Nach den PAM/Cod
werden dann die Doppelprogramme DPr wieder einem Addierer Ad
und von diesem einem Entkoppler zugeführt. An diesem liegen
auch die primären Programme. Für die primären und Doppelpro
gramme wird man solche Frequenzen wählen, bei denen nicht
gleichzeitig Schwunderscheinungen auftreten.
In der Fig. 15 sind 3 Multiplexgruppen mit den Kanälen K 1-
Kn und ihren Abtastern Abt 1, 2 und 3 dargestellt. Vom Ab
taster gehen die Probeentnahmen an die jeweilige PAM/Cod
Schaltung und zum Modulator M und zur Aussiebung des jeweiligen Trägers und ei
nes Seitenbandes über ein Filter Fi zu einem Entkoppler E.
Der Entkoppler kann ein Teil eines TF-Systems sein.
Um die Übertragungsmenge an Information zu steigern, wurden,
wie auch zum Teil auch bei der vorliegendxen Erfindung, mehr
wertige Codes eingesetzt. Die Zahl der erforderlichen Code
wörter N ist von der Zahl der unterscheidbaren Zustände des
Codeelementes q und von den Codeelementen pro Codewort ab
hängig, N = q m . Bei der beschriebenen Erfindung kann das
Codeelement folgende Zustände erhalten: die Zahl von perio
den bzw. Halbwellen, Amplitudengröße derselben, die Phasen
verschiebung einer oder mehrerer Perioden, die Richtung der
Phasenverschiebung, die Änderung von Zuständen ohne Phasen
verschiebung. Als weiterer Zustand kommt hinzu der Phasen
zustand des Codierwechselstromes in dem eine Änderung z. B.
der Amplitudengröße oder Phase erfolgt. In Fig. 16 ist ein
Codierwechselstrom mit 2 Amplitudengrößen dargestellt. Am
Punkt A 1 erfolgt die Amplitudenänderung bei 0/360 Grad, bei
A 2 und A 3 bei 180 Grad der Wechselstromperiode. In der
Fig. 17 ist ein Codierwechselstrom dargestellt, bei dem 2mal
eine Phasenänderung erfolgt. Ohne Phasenänderung ist die hal
be Periodendauer T/₂, bei der Phasenänderung T 1/2. Man sieht
daß bei A 1 die Phasenänderung bei 0+360 Grad und bei A 2 bei
180 Grad der jeweiligen Periode ist.
Claims (7)
1. Verfahren für die Codierung von analoger Information,
insbesondere Töne, gekennzeichnet durch die Kombination fol
gender Merkmale:
- a) die Information wird pulsamplitudenmoduliert
- b) die Probeentnahmen werden analog oder digital nur mit ei nem Wechselstrom codiert
- c) als Code wird die Zahl von Perioden bzw. Halbwellen und/ oder deren Amplitudengrößen und/oder verschieden große Summen von Phasenverschiebungen der Perioden bzw. Halbwellen und deren Richtung und/oder die Phase des Kennzustandswechsels
- d) die Umschaltung auf den nächsten Kennabschnitt erfolgt nur beim Nulldurchgang
- e) die Übertragung erfolgt auf die Basis der Einseitenband modulation.
2. Verfahren für die Codierung und Übertragung von Informa
tion über Funk, gekennzeichnet durch die Kombination fol
gender Merkmale:
- a) die Information wird analog oder digital durch einen Co dierwechselstrom dargestellt
- b) als Code wird die Zahl von Perioden bzw. Halbwellen und/ oder deren Amplitudengrößen und/oder verschieden große Sum men von Phasenverschiebungen der Perioden bzw. Halbwellen und/oder die Phase des Kennzustandswechsels
- c) die Umschaltung auf den nächsten Kennabschnitt erfolgt nur beim Nulldurchgang
- d) die Übertragung erfolgt auf der Basis der Einseitenband modulation
- e) zur Kompensation von Amplitudenstörungen wird ein weiterer Codierwechselstrom mit der Frequenz vorgesehen, der außer halb des Einflußbereiches der Amplitudenstörung (z. B. selek tiver Schwund) des primären Codierwechselstromes liegt (Fig. 13, Fig. 14).
3. Verfahren für eine mehrwertige Codierung von Information
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- a) die Stufenkennzeichnung der Codeelemente erfolgt durch die Zahl von Perioden bzw. Halbwellen und/oder deren Ampli tudengrößen und/oder verschieden große Summen von Phasen verschiebungen der Perioden bzw. Halbwellen und deren Rich tung
- b) eine weitere Stufe wird durch die Winkellage bei der Kenn abschnittsänderung festgelegt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß 2 Kanäle, vorzugsweise Stereo-Kanäle in der Weise mit
je einem Wechselstrom derselben Frequenz codiert werden, indem
der eine Wechselstrom gegenüber dem anderen um 90 Grad phasen
verschoben wird und die Übertragung in der Weise erfolgt, in
dem beide Wechselströme addiert werden (Fig. 12).
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Kanäle zeitmultiplex abgegriffen und pulsampli
tudenmoduliert werden (Fig. 11) und nur mit einem Wechselstrom
codiert werden (Fig. 6, 7, 8, 16, 17).
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß eine Vielzahl von zeitmultiplex abgegriffenen
Gruppen (Fig. 15, Abt. 1, Abt. 2, Abt. 3) von Kanälen, die pulsam
plitudenmoduliert werden (Fig. 15, PAM/Cod) und mit einem Wech
selstrom codiert und einseitenbandmoduliert werden,
über Entkopplungsglieder (Fig. 15E) zusammengeschaltet und
auf der Basis eines TF-Systems übertragen werden.
7. Verfahren nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Funk und Vorstufenmodulation, vor der Endstufe eine Ab
zweigung von Stör- und Oberwellenspannungen und eine Phasenver
schiebung von 180 Grad erfolgt und daß diese zur Kompensie
rung derselben der Endstufe wieder zugeschaltet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863630117 DE3630117A1 (de) | 1985-06-25 | 1986-09-04 | Verfahren fuer die codierung und uebertragung analoger information |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853522734 DE3522734A1 (de) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | Verfahren fuer die codierung von information fuer die verwendung bei winkelmodulationsverfahren (z.b. frequenzmodulation) |
DE19863630117 DE3630117A1 (de) | 1985-06-25 | 1986-09-04 | Verfahren fuer die codierung und uebertragung analoger information |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3630117A1 true DE3630117A1 (de) | 1988-04-14 |
Family
ID=25833429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863630117 Withdrawn DE3630117A1 (de) | 1985-06-25 | 1986-09-04 | Verfahren fuer die codierung und uebertragung analoger information |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3630117A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0344805A2 (de) * | 1988-06-03 | 1989-12-06 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Geschalteter Modulator |
WO1998014042A2 (de) * | 1997-02-19 | 1998-04-09 | Josef Dirr | Verfahren für eine höherwertige codierung und übertragung von information |
US6072829A (en) * | 1997-02-19 | 2000-06-06 | Dirr; Josef | Method of higher value step encoding |
-
1986
- 1986-09-04 DE DE19863630117 patent/DE3630117A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP0344805A3 (en) * | 1988-06-03 | 1990-09-05 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Switched modulator |
WO1998014042A2 (de) * | 1997-02-19 | 1998-04-09 | Josef Dirr | Verfahren für eine höherwertige codierung und übertragung von information |
WO1998014042A3 (de) * | 1997-02-19 | 1998-07-30 | Josef Dirr | Verfahren für eine höherwertige codierung und übertragung von information |
US6072829A (en) * | 1997-02-19 | 2000-06-06 | Dirr; Josef | Method of higher value step encoding |
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