NL8005950A

NL8005950A - Differentieel pulscode modulatie overdrachtstelsel.

Info

Publication number: NL8005950A
Application number: NL8005950A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1982-05-17
Also published as: GB2088660B; JPS57101445A; US4411001A; FR2493642A1; DE3141927C2; FR2493642B1; DE3141927A1; GB2088660A; JPH0234498B2

Description

t --1 * .

PHN 9871 t Ν.Ύ. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Differentieel Pulscode Modulatie Overdrachtstelsel" A. Achtergrond van de uitvinding A(1). Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een overdrachtstelsel, 5 voorzien van een zender en een ontvanger, voor overdracht van een informatiesignaal, in het bijzonder een videosignaal, in een digitaal formaat dat wordt verkregen door middel van differentiële pulscode modulatie (DPCM). De zender van dit stelsel is voorzien van een DPCM-codeerinrichting en de ontvanger van een DPCM-decodeerinrichting.

10 A(2) .-Beschrijving van de stand van de techniek

In een DPCM-codeerinrichting wordt van het informatiesignaal voortdurend een prediktiesignaal afgetrokken ter opwekking van een verschilsignaal dat eerst wordt gèkwantiseerd en vervolgens wordt ge-15 codeerd. Dit prediktiesignaal stelt een geschatte versie voor van het informatiesignaal. Het wordt afgeleid van het gekwantiseerde verschilsignaal, dat daartoe wordt toegevoerd aan een integrerend netwerk.

Door het coderen wordt het gekwantiseerde verschilsignaal omgezet in een DPCM-signaal bestaande uit een opeenvolging van codewoorden die 20 optreden met een bepaalde snelheid f ook wel bemonsterfrequentie genoemd.

S

De inverse grootheid 1/f wordt wel bemonsterperiode genoemd en aan-

O

geduid met het symbool T.

De door de DPCM-codeerinrichting opgewekte codewoorden worden via een transmissiemedium overgedragen naar de DPCM-decodeer- nc inrichting. Daar worden de ontvangen codewoorden gedecodeerd, waardoor wederom het gekwantiseerde verschilsignaal wordt verkregen. Dit wordt ook nu toegevoerd aan een integrerend netwerk dat ingevolge daarvan een uitgangssignaal levert waarvan de vorm nauwkeurig overeenkomt met die van het oorspronkelijke informatiesignaal. Cm dit te bereiken is 3fl dit integrerende netwerk van de DPCM-decodeerinrichting op dezelfde wijze opgebouwd als het integrerende netwerk van de DPCM-codeer inrichting en hebben beide integrerende netwerken dezelfde tijdconstante.

8005950 I * » PHN 9871 2

Het integrerende netwerk van de DPCM-decodeerinrichting heeft de eigenschap dat elk ontvangen codewoord gedurende een zéker tijdinterval bijdraagt tot de vorming van het uitgangssignaal. Dit heeft tot gevolg dat indien op de transmiss ieweg een codewoord wordt 5 gestoord, deze storing gedurende dat tijdinterval dit uitgangssignaal in ongunstige zin beïnvloedt. Dit tijdinterval is doorgaans vele malen langer dan de bemonsterperiode T en hangt nauw samen met de tijdconstante van het integrerende netwerk. Indien deze tijdconstante oneindig groot is (in dit geval wordt wel van een ideale integrator ge-10 sproken) zal, na het optreden van een transmissiefout, het uitgangssignaal van dit integrerende netwerk nooit meer de juiste waarde krijgen. In een dergelijk geval is het gebruikelijk om de integrerende netwerken van codeer- en decodeerinrichting aan het einde van elke TV-lijn op een vaste waarde in te stellen.

15 Naarmate de tijdconstante kleiner wordt (in dit geval wordt wel van een lekkende integrator gesproken), wordt ook het genoemde tijdinterval kleiner. Een voortdurende verlaging van de tijdconstante gaat echter gepaard met een voortdurende vermindering van de kwaliteit van het TV-beeld. De hoogste beeldkwaliteit wordt verkregen als ideale 20 integratoren worden toegepast. Worden lékkende integratoren gekozen, dan zal de lekfaktor altijd een compromis zijn tussen de lengte van het genoemde tijdinterval (d.w.z. van de snelheid waarmede een transmissiefout wordt geelimineerd) en het verlies aan beeldkwaliteit.

Om nu in een DPCM-overdrachtstelsel waarin ideale integra-25 toren worden toegepast toch te verkrijgen dat de invloed van een gestoord codewoord in korte tijd wordt geëlimineerd, is in de referenties 1, 2 en 3 voorgesteld om in de zender bij het DPCM-signaal een fouten-reduceersignaal op te tellen. Dit foutenreduceersignaal wordt daarbij opgewekt door een foutenreduceercircuit dat een kwantiseerinrichting 30 en in cascade daarmee een codeer inrichting bevat. Aan dit foutenreduceercircuit wordt toegevoerd het over te dragen informatiesignaal zelf, of een geschatte versie daarvan.

In de ontvanger van dit DPCM-overdrachtstelsel wordt een foutenreduceersignaal van het ontvangen somsignaal afgetrokken ter 35 opwekking van het oorspronkelijke DPCM-signaal. Ook dit in de ontvanger opgewekte foutenreduceersignaal wordt opgewekt door een foutenreduceercircuit dat eveneens gevormd wordt door een kwantiseer inrichting met in cascade daarmee gekoppeld een codeer inrichting. Aan dit fouten- 8005950 1 i i PHN 9871 3 reduceercircuit wordt een In de DPCM-decodeerinrichting opgewekt signaal toegevoerd, dat bij een ongestoorde overdracht zo goed mogelijk overeenkomt met het foutenreduceersignaal dat in de zender wordt opgewekt.

5 B. Samenvatting van de uitvinding

Het bovenbeschreven bekende overdrachtsstelsel wordt wel aangeduid met hybride D-PCM overdrachtstelsel. Zoals uit figuur 13 van referentie 1 blijkt, en zoals in referentie 2 is aangegeven, kan 10 echter ook in dit overdrachtstelsel de invloed van een transmissiefout niet onder alle omstandigheden volledig worden geëlimineerd, bijv. als het informatiesignaal constant is. In dat geval blijft er een restfout bestaan waarvan de waarde maximaal gelijk is aan de bij de betreffende informatiesignaalwaarde behorende kwantiseringsstapgrootte van de 15 kwantiseerinrichting die is opgenomen in het foutenreduceercircuit van de ontvanger.

De uitvinding stelt zich ten doel om deze in het hybride D-PCM overdrachtstelsel optredende restfout te reduceren. Overeenkomstig de uitvinding zijn daartoe de zender en de ontvanger van het hybride-20 D-PCM overdrachtstelsel voorzien van: - middelen die gekoppeld zijn met de kwantiseer inrichting in het foutenreduceercircuit . on een kwantiseringsfoutsignaal te leveren; - middelen om dit kwantiseringsfoutsignaal te modificeren ter opwekking van een gemodificeerd kwantiseringsfoutsignaal; 25 “ middelen om in de zender het gemodificeerde kwantiseringsfoutsignaal bij het somsignaal op te tellen (of af te trekken) ter opwekking van een zenderuitgangssignaal, en om in de ontvanger het gemodificeerde kwantiseringsfoutsignaal van het ontvangen zenderuitgangssignaal af te trekken (of daarbij op te tellen).

30 C. Referenties 1. Hybrid D-PCM for Joint Source/Channel Encoding;

Th.M.M. Kremers, M.C.W. van Buul; Tijdschrift voor het Nederlands Elektronica- en Radiogenootschap deel 44, nr. 5/6, 1979 pagina's 35 257-261.

2. Transmission System by Means of Time Quantization and Trivalent Amplitude Quantization; Amerikaans Octrooiscbrift nr. 4,099,122 van 4 juli 1978; dit octrooischrift is equivalent aan de Nederlandse 8005950 ·* τ ΡΗΝ 9871 4 octrooiaanvrage nr. 7506987.

3. Hybrid D-PCM, A Combination of PCM and DPCM; M.C.W. van Buul; IEEE Transactions on Communications, Vol. CQM-26, No. 3, March 1978, pagina's 362-368.

5 4. A Simple High Quality DPCM-codec for Video Telephony Using 8 Mbit per second; G. Bostelmann; Nachrichtentechnische Zeitschrift Bd 27, Marz, 1974, H.3, pagina's 115-117.

5. Arithmatic Operations in Digital Computers; R.K. Richards; D. van Nostrand Company, INC 1957.

10 6. Digital Signal Processing; A.V. Oppenheim, R.W. Schafer; Prentice-

Hall, INC, 1975.

D. Korte beschrijving van de figuren

Figuur 1 toont het hybride D-PCM overdrachtstelsel zoals 15 dat is beschreven in referentie 2.

Figuur 2a en Figuur 2b tonen elk een diagram ter illustratie van de werking van het bekende hybride D-PCM overdrachtstelsel.

Figuur 3 toont het hybride D-PCM overdrachtstelsel dat is voorzien van de maatregelen volgens de uitvinding.

20 Figuur 4 toont enige uitvoeringsvoorbeelden van het modi- ficeercircuit dat wordt toegepast in het overdrachtstelsel dat in Figuur 3 is weergegeven.

Figuur 5a en Figuur 5b tonen elk een diagram ter illustratie van de werking van het overdrachtstelsel dat in Figuur 3 is weergegeven. 25 Figuur 6 toont het hybride D-PCM overdrachtstelsel waarin de uitvinding op andere wijze is geïmplementeerd. ·

Figuur 7 toont een diagram ter illustratie van de werking van het overdrachtstelsel dat in Figuur 6 is weergegeven.

30 E. Beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden SÜL. Het bekende hybride D-PCM overdrachtstelsel

Hoewel, zoals bekend, DPCM-codeer- en decodeerinrichtingen op onderscheiden wijzen kunnen worden geïmplementeerd, zal de hierna 35 volgende beschrijving worden beperkt tot de digitale implementatie.

In Figuur 1 is bij A een uitvoer ingsvoorbeeld weergegeven van een zender van het bekende hybride D-PCM overdrachtstelsel dat beschreven is in de referenties 1, 2 en 3. Deze zender is voorzien van 8005950 * * 4, PHN 9871 5 een TV camera 1 met ingebouwde videoversterker 2 die een analoog videosignaal x(t) levert. Dit videosignaal wordt toegevoerd aan een analoog-digitaal omzetter 3 die het digitale videosignaal x(n) levert. Deze analoog-digitaal omzetter 3 wordt bestuurd door banonsterpulsen die op-5 treden met een periode T. Het digitale video-signaal x(n) wordt vervolgens toegevoerd aan een DPCM-codeerinrichting 4 die het DPCM-signaal d(n) levert. Daartoe bevat deze DPCM-codeerinrichting een verschil vomer 5 waaraan x(n) en een prediktiesignaal y(n) worden toegevoerd, ter opwekking van een verschilsignaal e(n) = x(n) - y(n). Dit verschilsignaal 10 wordt toegevoerd aan een kwantiseerinrichting 6 die gebruikelijker wijze een niet-lineaire kwantiseringskarakteristiek heeft en die dit verschilsignaal omzet in een gékwantiseerd verschilsignaal e (n). Voor het opwekken van het DPCM-signaal wordt dit gékwantiseerde verschilsignaal e(n) toegevoerd aan een codecmzetter 7. Ook wordt dit gekwan-15 tiseerde verschilsignaal toegevoerd aan een integrerend netwerk 8 ter opwekking van het prediktiesignaal y(n). Hierbij wordt verondersteld dat dit integrerende netwerk een ideale integrator is. Daartoe bevat dit integrerende netwerk 8 een optelinrichting 9 waaraan het gékwantiseerde verschilsignaal e(n) alsmede het prediktiesignaal y(n) worden 20 toegevoerd. Het daardoor verkregen somsignaal x(n) dat een benadering van x(n) voorstelt, wordt toegevoerd aan een z.g. prediktiecircuit 10 dat dit prediktiesignaal y(n) levert. De meest eenvoudige vorm van dit prediktiecircuit 10 is een vertragings inrichting net een vertragings-tijd van één bemonsterperiode T.

25 Ter realisatie van het hybride D-PCM overdrachtstelsel wordt nu in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld het prediktiesignaal y(n) niet alleen toegevoerd aan de verschilvormer 5, maar ook aan een foutenreduceercircuit 11. Dit is voorzien van een kwantiseerinrichting-12 die het gekwantiseerde prediktiesignaal y(n) levert dat wordt toe-30 gevoerd aan de codecmzetter 13 die het foutenreduceersignaal y(n) levert. Dit foutenreduceersignaal wordt bij het DPCM-signaal d(n) opgeteld in de optelinrichitng 14 en het aldus verkregen somsignaal s (n) wordt overgedragen naar de bij B aangegeven ontvanger.

Deze ontvanger is voorzien van een ontvangeringang 15’ 35 waaraan de ontvangen versie s'(n) van het somsignaal s(n) optreedt, die tezamen met een foutenreduceersignaal y'(n) wordt toegevoerd aan een verschilvormer 15, ter opwekking van een verschilsignaal d' (n) = s' (n) - y' (n) dat bij ongestoorde overdracht overeenkomt met het 8005950 + * PHN 9871 6 DPCM-signaal d (n). Dit verschilsignaal wordt toegevoerd aan een DPCM-decodeerinrichting 16 ter opwekking van het decodeerinrichting-uitgangs-signaal x' (n) dat overeenkomt met het signaal x(n) en dat optreedt aan de DPCM-decodeer inrichting uitgang 16'. Deze DPCM decodeer inrichting 16 5 bevat daartoe een codeomzetter 17 waarvan de werking invers is aan die van de codeomzetter 7 en die een signaal e'(n) levert dat overeenkomt met het gekwantiseerde verschilsignaal e(n). Dit signaal e'(n) wordt toegevoerd aan het integrerende netwerk 18 dat ook als ideale integrator is uitgevoerd en op dezelfde wijze is opgebouwd als het integrerende 10 netwerk 8 in de zender. Zo bevat ook dit integrerende netwerk 18 een optelinrichting 19 waaraan e' (n) en een hulpprediktiesignaal y' (n) worden toegevoerd, ter opwekking van het decodeerinrichting-uitgangs-signaal x' (n). Ter opwekking van het hulpprediktiesignaal y' (n) wordt x' (n) toegevoerd aan het hulpprediktiecircuit 20 dat op dezelfde 15 wijze is opgebouwl als het prediktiecircuit 10 in de zender.

Ter opwekking van het foutenreduceer-signaal y' (n) wordt y'(n) tevens toegevoerd aan het foutenreduceercircuit 21 dat wederom is voorzien van een kwantiseerinrichting 22 die het gekwantiseerde hulpprediktiesignaal y' (n) levert dat overeenkomt met het gekwanti-2o seerde prediktiesignaal y (n) in de zender. Dit signaal y' (n) wordt verder toegevoerd aan een codeomzetter 23 die het foutenreduceersignaal y' (n) levert. De . Jcwantiseerinrichtingen 12 en 22 hebben dezelfde kwantiseringskarakteristiék en de codeomzetters 13 en 23 hebben dezelfde overdrachtskarakteristiek.

25 Behalve aan het hulpprediktiecircuit 20 wordt x' (n) toege voerd aan een digitaal-analoog cmzeter 24 die het analoge uitgangssignaal x' (t) levert dat overeenkomt met het analoge videosignaal x(t) in de zender en dat via een laagdoorlaatfilter 25 en een videoverster-ker 26 wordt toegevoerd aan een weergeefbuis 27.

30 Uit ervaring is gebleken dat de werking van dit bekende hybride D-PCM overdrachtstelsel het best kan worden verduidelijkt door de responsie van dit overdrachtstelsel op een constant videosignaal in een diagram aan te geven. Alvorens daar toe over te gaan wordt in het overdrachtstelsel dat in Figuur 1 is aangegeven verondersteld dat: 35 1. x(n) een unipolair videosignaal voorstelt; 2. de analoog-digitaal omzetter 3 uniform is en dat daarin een kwan-tiseringsstapgrootte Qq wordt gebruikt; 3. s(n), e(n), e(n), x(n), y(n), y(n), e' (n), x' (η), Ϋ' (n), y' (n) elk 8005950 * Λ ΡΗΝ 9871 7 acht grootte bits bevatten zodat, O^-x(n), y(n), x(n), y(n), y' (n), x' (n), y' (n)£ 2δ-1 -28+14 e(n), e(n), e' (n)i28-1; 4. de kwantiseerinrichting 5 de in de referenties 3 ai 4 voorgestelde 5 kwantiseringskarakteristiek heeft (de zogenaamde Bostelmann kwan- tiseringskarakteristiék), waarbij de kleinste kwantiseringsstap-grcotte eveneens gelijk is aan Qq? 5. de kwantiseerinrichtingen 12 en 22 elk uniform zijn met kwantise-ringsstapgrootte Q2 die zestien maal zo groot is als Qq, en dat 10 d(n), d' (n), y(n) en y' (n) elk met vier grootte bits kunnen worden voorgesteld, zodat 0£ y (n), y' (n)é 24-1 en -24+1^ d (n), d' (n)^ 24-1 ; 6. de prediktiecircuits 10 en 20 elk worden gevormd door een vertragings-inrichting met een vertragingstijd van één bemonsterperiodè T.

15 Cm een goed inzicht te krijgen in het gedrag van dit over- drachtstelsel zal eerst de situatie worden beschouwd waarbij in de zender y(n) niet wordt opgeteld bij d(n) en waarbij op overeenkomstige wijze in de ontvanger y' (n) niet wordt afgetrokken van het ontvangen DPCM-signaal. In dit geval hebben we te maken met een conventioneel 20 DPCM overdrachtstelsel en hierbij geldt dan dat s(n) = d(n). Stel nu x(n) = 56 voor alle waarden van n. Dan geldt dat ook y(n) = 56 voor alle waarden van n, zodat e(n) = “e (n) = d(n) = s(n) = 0.

Als nu op de transmissieweg geen transmissiefout wordt geïntroduceerd dan geldt dat s'(n) = s(n) = 0 en zal x' (n) = 56. Als 25 echter voor n = n^, als gevolg van een transmissiefout, plotseling geldt dat s' (n) =4, dan is vanaf dat moment ook x' (n) niet neer gelijk aan 56, maar bijvoorbeeld gelijk aan 82. Een en ander is weergegeven in het diagram van Fig. 2a. Zoals uit dit diagram moge blijken, verdwijnt in een conventioneel DPCM overdrachtstelsel waarin ideale integratoren 30 worden toegepast, de invloed van een transmissiefout op het decodeer-inrichting-uitgangssignaal x' (n) niet.

Wordt nu zoals is voorgesteld in het hybride D-PCM overdrachtstelsel bij het DPCM-signaal d(n) het foutenreduceersignaal y(n) opgeteld, dan wordt een zenderuitgangsignaal s(n) verkregen dat ondanks 35 het feit dat d(n) =0 een van nul verschillende waarde heeft. Meer in het bijzonder is in het hier beschouwde geval y(n) = 3 en dus ook s (n) =3 voor alle waarden van n. Wordt nu op de transmissieweg dezelfde fout geïntroduceerd als in het geval van fig. 2a, dan wordt s' (n^) =7.

8005950 + * PHN 9871 8

Doordat nu in de ontvanger het signaal y' (n) wordt afgetrokken van s' (n), levert de decodeerinrichting 16 ingevolge dit signaal s' (n) het signaal x' (n) waarvan het verloop is weergegeven in het diagram van Fig. 2b. Zoals daaruit blijkt wordt de invloed van een transmissie-5 fout nu sterk gereduceerd. Meer in het bijzonder wordt de invloed van deze transmissiefout nu zover teniet gedaan totdat x' (n) een waarde heeft die gelegen is in dat kwantiseringsinterval van de kwantiseerinrichting 22 waarin ook x(n) is gelegen. Met andere woorden; de bij x' (n) behorende waarde van y' (n) moet gelijk zijn aan de bij x(n) be-10 horende waarde van y(n). In het hier beschouwde voorbeeld waarin y(n) =3/ zal de invloed van de transmissiefout zover warden te niet gedaan totdat ook y' (n) =3. Een verdere reductie van de invloed van de transmissiefouten is nu niet mogelijk, zodat een restfout kan blijven bestaan die hoogstens gelijk is één kwantiseringsstap Qj.

15 Opgemerkt zij nog dat in Fig. 2b door horizontale lijnen de begrenzingen van de opeenvolgende kwantiseringsintervallen van de kwantiseerinrichting 22 is aangegeven. Volledigheidshalve wordt nog opgemerkt dat onder een kwantiseringsinterval van een kwantiseerinrichting wordt verstaan de reeks van ingangss ignaalwaarden die alle de-20 zelfde uitgangssignaalwaarde leveren. In het beschouwde uitvoerings-voor beeld betekent dit voor de kwantiseer inrichtingen 12 en 22 dat het nulde kwantiseringsinterval de signaalwaarden O^x(n), x' (n)<? 16 omvat. Indien x(n) resp. x' (n) is gelegen in dit nulde kwantiseringsinterval dan geldt dat y(n) =0 resp. y' (n) =0. Het eerste kwantise-25 ringsinterval omzet de signaalwaarden 16^x(n), x' (n)£32. Voor dit kwantiseringsinterval geldt dat y(n) =1 resp. y' (n) =1 etc.

E(2). Verbetering van het hybride D-PCM overdrachtstelsel

De in de voorgaande paragraaf genoemde restfout die in 30 het bekende hybride D-PCM overdrachtstelsel overblijft, kan nu worden gereduceerd door in dit békende hybride D-PCM overdrachtselsel de verbetering aan te brengen die in Fig. 3 is aangegeven. In de bij A in Fig. 3 weergegeven zender bestaat deze verbetering daaruit dat in- en uitgangssignaal y(n) resp. y(n) van de kwantiseringsinrichting 12 worden 35 toegevoerd aan een verschilvormer 28 ter opwekking van het kwantiserings-foutsignaal q(n) = y(n) - y(n). Dit wordt toegevoerd aan een modificeer-circuit 29 dat op een nog nader te beschrijven wijze is opgebouwd en dat een gemodificeerd kwantiseringsfoutsignaal q(n) levert. Dit signaal 8 0 0 5 9 5 0 «V .

/ $· i PHN 9871 9 q (n) wordt in een qptelinrichting 30 opgeteld bij het somsignaal s (n), waardoor het zenderuitgangssignaal z(n) = s(n) + q(n) wordt verkregen.

In de bij B in Pig. 3 weergegeven ontvanger bestaat de verbetering op overeenkomstige wijze daaruit dat in- en uitgangssignaal 5 y' (n) resp. y' (n) van de kwantiseerinrichting 22 worden toegevoerd aan een verschilvormer 31 voor het opwekken van het kwantiseringsfoutsig-naal q' (n) = y' (n) - y' (n). Dit signaal wordt toegevoerd aan een modir ficeercircuit 32 dat het gemodificeerde kwantiseringsfoutsignaal q·' (n) levert en dat op dezelfde wijze is opgebouwd als het modificeercircuit 10 29 in de zender. Het signaal g' (n) wordt in de verschilvormer 33 af getrokken van het ontvangen zenderuitgangssignaal z'(n) voor het opwekken van het scmsignaal s' (n).

Een eerste uitvoeringsvorm van de modificeercircuits is weergegeven bij A in fig. 4 en bevat een optelinrichting 34 waaraan 15 één van de kwantiseringsfoutsignalen q(n) en q' (n) alsmede een hulp-signaal h(n) worden toegevoerd. Deze optelinrichting 34 levert een somsignaal r (n) dat wordt toegevoerd aan een kwantiseerinrichting 35 die het gemodificeerde kwantiseringsfoutsignaal q(n) of q'(n) levert.

Het hulpsignaal h(n) wordt hierbij af genomen van de uit-20 gang van een vertragingsinrichting 36 waarvan de ingang is aangesloten op de uitgang van een verschilvormer 37 waaraan het somsignaal r(n) alsmede het uitgangssignaal q(n) of *q' (n) van de kwantiseerinrichting 35 worden toegevoerd. De vertragingstijd van de vertragingsinrichting 36 is gelijk aan één bemonsterperiode T. Dit hulpsignaal stelt aldus 25 een vertraagde versie voor van het door de kwantiseerinrichting 35 geïntroduceerde kwantiseringsfoutsignaal u (n).

De kwantiseerinrichting 35 kan op bekende wijze zodanig worden geïmplementeerd dat een kwantiseringskarakteristiek wordt verkregen die identiek is aan een afrondingskarakteristiék (zie bijv.

30 Pig. 9.1 van referentie 6). Ook kan hij zodanig worden geïmplementeerd dat hij slechts het meest significante bit van r(n) laat passeren.

Dit betekent dat de kwantiseringskarakteristiek identiek is aan een afkapkarakteristiek (truncation characteristic, zie eveneens Fig. 9.1 van referentie 6).

35 Een tweede uitvoeringsvorm van elk van de modificeer circuits is weergegeven bij B in Fig. 4. Deze uitvoeringsvorm verschilt van die weergegeven bij A daarin dat het kwantiseringsfoutsignaal q(n) of q’ (n) nu via een vermenigvuldiger 38 aan de qptelinrichting 34 8005950 4- v PHN 9871 10 wordt toegevoerd. Deze vermenigvuldiger 38 heeft een vermenigvuldig faktor K waarvan de absolute waarde kleiner dan één is.

Een derde uitvoeringsvorm van elk van de modificeer-circuits is weergegeven bij C. Deze uitvoeringsvorm verschilt van die 5 weergegeven bij A daarin dat het hulpsignaal h(n) afgeleid wordt van de telstanden H(n) van een teller 39 waaraan de bemonsterpulsen als telpulsen worden toegevoerd. Op deze teller 39 is een uitcodeemetwerk 39' aangesloten dat het hulpsignaal h(n) levert. Meer in het bijzonder stelt h(n) de bit-inverse versie voor van de telstand H(n). Volledig-10 heidshalve is dit verband tussen H(n) en h(n) weergegeven bij D.

Hierbij is verondersteld dat H(n) slechts drie bits bevat.

Een vierde uitvoeringsvorm van elk van de modificeer-circuits is weergegeven bij E. Deze uitvoeringsvorm verschilt van die aangegeven bij C daarin dat het kwantiseTingsfoutsignaal q(n) of g' (n) 15 nu wederom via de vermenigvuldiger 38 aan de qptelinrichting 34 wordt toegevoerd. Ook nu heeft deze vermenigvuldiger 38 een vermenigvuldig-faktor K waarvan de absolute waarde kleiner dan één is.

Opgemerkt zij nog dat de teller 39 in de modificeer inrichting van de ontvanger synchroon moet lopen met die in de zender.

20 Dit kan op gebruikelijke wijze worden gerealiseerd.

Wordt nu meer in bijzonder van de kwantiseerinrichting 35 van de modificeercircuits verwacht dat hij uitsluitend het meest significante bit van r(n) laat passeren, dan kan de functie van de optel-inrichting 34, de kwantiseer inrichting 35 en de verschilvormer 37 op de 25 bij F in Fig. 4 aangegeven wijze worden gerealiseerd met behulp van een optelinrichting 34' die is voorzien van een sctnruitgang S en een carry-uitgang C. Een uitvoeringsvoorbeeld van een dergelijke optelinrichting is bijvoorbeeld weergegeven in Fig. 4-1 van referentie 5.

De aan de carry-uitgang C optredende carry-pulsen stellen telkens het 30 meest significante bit voor van het bovengenoemde scmsignaal r(n) en deze bit wordt beschouwd als het minst significante bit van q(n) of q' (n). Het aan de sam-uitgang S optredende signaal u(n) stelt dan het equivalent voor van het kwantiseTingsfoutsignaal dat door de verschilvormer 37 wordt geleverd.

k 35 Wordt nu in het overdrachstelsel dat in Fig. 3 is weer gegeven elk van de modificeercircuits 29 en 32 uitgevoerd op de wijze zoals bij A in Fig. 4 is weergegeven, waarbij dan de kwantiseer inrichting 35 slechts het meest significante bit van r (n) laat passeren, 8005950 EHN 9871 11 - en wordt verondersteld dat het signaal s1 (n) voor alle waarden van n gelijk is aan 3/ behalve voor n = n^, in welk geval s' (n^ =7 wordt verondersteld, dan verloopt het uitgangssignaal x' (n) van de decodeer-inrichting 16 zoals is aangegeven in Fig. 5a. Hieruit blijkt dat een 5 oscillatieverschijnsel optreedt zogauw een transmissiefout is opgetreden. Dit oscillatieverschijnsel wordt veroorzaakt doordat, als gevolg van de opgetreden transmissiefout, het signaal h' (n) in de ontvanger een faseverschuiving vertoont t.o.v. het signaal h(n) in de zender. Dit oscillatieverschijnsel blijkt dan ook te verdwijnen als de modificeer-10 circuits 29 en 32 elk worden uitgevoerd op de wijze zoals is aangegeven bij C in fig. 4, waarbij de cascadeschakeling van optelinrichting 34 en kwantiseerinrichting 35 op de bij F in Fig. 4 aangegeven wijze is opgebouwd. In dat geval verkrijgt x' (n) het verloop dat in Fig. 5b is weergegeven.

15 E(3). Een alternatief uitvoeringsvoorbeeld

In het overdrachtsstelsel dat in Fig. 3 is weergegeven wordt in de zender het gemodificeerde kwantiseringsfoutsignaal “g(n) direkt opgeteld bij het somsignaal s (n) ten einde het zenderuitgangs-20 signaal z(n) te verkrijgen. In Fig. 6 is een alternatieve uitvoeringsvorm van dit overdrachtstelsel weergegeven. Zij verschilt van het in Fig. 3 weergegeven overdrachtstelsel daarin dat in de: zender die bij A in Fig. 6 is weergegeven het gemodificeerde kwantiseringsfoutsignaal q(n) met behulp van een optelinrichting 40 wordt opgeteld bij het 25 prediktiesignaal y(n). Op overeenkomstige wijze wordt in de bijbehorende ontvanger die bij B is aangegeven het gemodificeerde kwantiseringsfout-signaal q' (n) in een optelinrichting 41 opgeteld bij het hulpprediktie-signaal y' (n).

In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt elk van de modificeer-30 circuits 29 en 32 bij voorkeur uitgevoerd op de wijze zoals is aangegeven bij B in Fig. 4, waarbij dan de kwantiseerinrichting 35 een afrondingskarakteristiék heeft. In dat geval verloopt x'(n) op de wijze zoals is weergegeven in Fig. 7. Daarbij is er van uit gegaan dat K = -0,2 en dat evenals .in het voorgaande x(n) constant is en gelijk 35 aan 56.

8005950 PHN 9871 12 E(4). Algemene opmerkingen A. Voor de verschillende uitvoeringsvormen van het hybride D-PCM overdrachtstelsel wordt kortheidshalve verwezen naar referentie 2.

Hier zij echter het volgende qpgemerkt: 5 1. In de overdrachtstelsels die in de Figuren 1 en 3 zijn weergegeven wordt telkens in de zender aan het foutenreduceercircuit 11 het prediktiesignaal y(n) toegevoerd. Het is echter ook mogelijk om in plaats van y(n) het digitale videosignaal x(n) of de over één bemonsterperiode T vertraagde versie van x(n) aan. dit foutenreduceer-10 circuit toe te voeren. In het laatste geval kan het prediktiecircuit 10 worden benut voor het uitvoeren van een meerdimensionale predik tie.

2. In de weergegeven uitvoeringsvoorbeelden wordt telkens het gekwan-tiseerde verschilsignaal e (n) rechtstreeks toegevoerd aan het in-15 tegrerende netwerk 8 van de zender. Het is echter ook mogelijk om in plaats daarvan het DPCM-signaal d(n) via een codeomzeter aan dit ,· integrerende netwerk toe te voeren. Deze codeamzetter zal dan dezelfde overdrachtsfunktie moeten hebben als de codecmzetter 17 in de ontvanger.

20 3. In de weergegeven uitvoer ingsvoorbeelden wordt het analoge video signaal x(t) omgezet in een digitaal videosignaal x(n) alvorens aan de DPCM-codeerinrichting 4 te worden toegevoerd. In plaats van x(n), is het echter ook mogelijk om het analoge videosignaal x(t) rechtstreeks aan de DPCM-codeerinrichting toe te voeren. In dat ge-25 val zal dan echter de kwantiseerinrichting 6 moeten vervangen door een analoog-digitaal omzetter en zal het digitale prediktiesignaal y(n) in een digitaal-analoog omzetter moeten worden omgezet in een analoog prediktiesignaal.

B. Ten aanzien van het verbeterde hybride D-PCM overdracht-30 stelsel zij opgemerkt dat daarin nog de volgende modificaties mogelijk zijn.

1. Zonder het goede funktioneren van het overdrachtstelsel te verminderen, is het mogelijk cm in het stelsel dat in Fig. 6 is weergegeven in plaats van het uitgangssignaal van het prediktiecircuit 35 10 resp. 20, het uitgangssignaal van de kwantiseer inrichting 12 resp. 22 aan de optelinrichting 40 resp. 41 toe te voeren.

2. In referentie 2 is aangegeven dat de funktie van de cascadeschakeling van kwantiseerinrichting 12 resp. 22 en codeamzetter 13 resp. 23 kan 8005950 t-

- ·>» I

H3N 9871 13 worden gerealiseerd door middel van een afkapinrichting (magnitude truncator). In de hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden van het overdrachtstelsel zal dan bij voorkeur een afkapinrichting worden gekozen die is voorzien van twee uitgangen en die aan een eerste 5 uitgang telkens de vier meest significante bits toevoert van het codewoord dat door het prediktiecircuit 10 resp. 20 wordt geleverd, terwijl telkens de vier minst significante bits van dat codewoord worden toegevoerd aan de tweede uitgang. De vier-bits codewoorden die optreden aan de eerste uitgang van de afkapinrichting stellen 10 het foutenreduceersignaal y(n) resp. y' (n) voor. De vier-bits codewoorden die optreden aan de tweede uitgang van deze afkapinrichting stellen het kwantiseringsfoutsignaal q(n) resp. q’(n) voor.

15 20 25 30 8005950 35

Claims

1. Overdrachtstelsel voorzien van: A. een zender bevattende: 1. een DPCM-codeerinrichting voor het anzetten van een informatie-signaal in een DPCM-signaal en die is voorzien van een eerste 5 verschilvorrner waaraan via een eerste ingang het informatiesignaal en via een tweede ingang een geschatte versie van dit informatie-signaal worden toegevoerd ter opwekking van een eerste verschil-signaal; 2. een eerste fcutreduceercircuit voor het opwekken van een eerste 10 foutenreduceersignaal dat transmissiefouten reduceert en dat is voorzien van een eerste kwantiseerinrichting waarvan de ingang is gekoppeld met êên van beide ingangen van de eerste verschil-vormer. 3. middelen die gekoppeld zijn met de eerste kwantiseerinrichting 15 om een eerste kwantiseringsfoutsignaal te leveren; 4. middelen voor het modificeren van het eerste kwantiseringsfoutsignaal voor het opwekken van een gemodificeerd eerste kwantiseringsfoutsignaal ; 5. optelmiddelen voor het opwekken van het zenderuitgangssignaal; 20 6) middelen om aan de optelmiddelen toe te voeren het DPCM-signaal, het eerste foutenreduceersignaal en het gemodificeerde eerste kwantiseringsfoutsignaal,· B. een ontvanger bevattende: 1. een ontvanger ingang voor het ontvangen van het zenderuitgangssig- 25 naai? 2. een tweede verschilvorrner waarvan een eerste ingang is gekoppeld met de ontvanger ingang en waaraan via een tweede ingang een tweede foutenreduceersignaal wordt toegevoerd voor het opwekken van een tweede verschilsignaal; 30 3) een DPCM-decodeerinrichting waaraan het tweede verschilsignaal wordt toegevoerd· en die is voorzien van een DPCM-decodeer-inrichting uitgang? 4. een tweede foutenreduceercircuit voor het opwekken van het tweede foutenreduceersignaal en dat is voorzien van een tweede kwanti- 35 seerinrichting waarvan de ingang is gekoppeld met de DPCM-decodeer- inrichting uitgang; 5. middelen die gekoppeld zijn met de tweede kwantiseerinrichting voor het opwekken van een tweede kwantiseringsfoutsignaal;

80 U 5 9 5 0 t PHN 9871 15 ί ** 6. middelen voor het modificeren van het tweede kwantiseringsfout-signaal voor het opwekken van een gemodificeerd tweede kwanti-ser ingsfoutsignaal; 7. middelen die tassen de ontvanger ingang en de DPCM-decodeer- 5 inrichting uitgang in cascade met de tweede verschilvormsr zijn gekoppeld en waaraan het gemodificeerde tweede kwantiserings-foutsignaal wordt toegevoerd voor het elimineren van het gemodificeerde eerste kwantiseringsfoutsignaal dat in het ontvangen zenderuitgangssignaal aanwezig is.

2. Overdrachtstelsel volgens conclusie 1, waarin de middelen voor het modificeren van het kwantiseringsfoutsignaal zijn voorzien van: 1. een optelinrichting bevattende een eerste en een tweede ingang, alsmede een som-uitgang; 15 2) middelen om het kwantiseringssignaal toe te voeren aan de eerste ingang; 3. middelen voor het opwekken van een hulpsignaal dat wordt toe-gevoerd aan de tweede ingang; 4. kwantiseermiddelen waarvan de ingang is aangesloten pp de scm- 20 uitgang.

3. Overdrachtstelsel volgens conclusie 2, waarin de middelen om het kwantiseringssignaal toe te voeren aan de eerste ingang van de optelinrichting een vermenigvuldiginrichting bevat met een vermenigvul-digfaktor waarvan de absolute waarde kleiner is dan één.

4. Overdrachtstelsel volgens conclusie 2, waarin genoemde middelen voor het opwekken van een hulpsignaal zijn voorzien van: 1. middelen die gekoppeld zijn met de kwantiseermiddelen voor het opwekken van een derde kwantiseringsfoutsignaal; 2. vertragingsmiddelen waaraan dit derde kwantiseringsfoutsignaal 30 wordt toegevoerd.

5. Overdrachtstelsel volgens conclusie 2, waarin genoemde middelen voor het opwekken van een hulpsignaal is voorzien van; 1. een telschakeling waaraan periodiek optredende telpulsen worden toegevoerd; 35 2) een uitcodeemetwerk voor het omzetten van de opeenvolgende tel- standen in het hulpsignaal. 8005950