DE1076181B

DE1076181B - Anordnung zur Decodierung von PCM-Signalen

Info

Publication number: DE1076181B
Application number: DEST14253A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Marko
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-09-18
Filing date: 1958-09-18
Publication date: 1960-02-25

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Decodierung von PCM-Signalen, die nach einem binären Code gebildet sind, die sich besonders für Mehrkanalsysteme nach dem Zeitmultiplexverfahren eignet.

Bei der Pulscodemodulation (PCM) wird der zu übertragende Amplitudenbereich in Amplitudenstufen unterteilt. Jeder dieser Amplitudenstufen wird entsprechend einem Code eine kennzeichnende Folge von Impulsen zugeordnet. Für jeden zu übertragenden Momentanwert des Signals wird dann die Impulsfolge ausgesendet, deren zugehörige Amplitudenstufe dem Momentanwert am nächsten liegt.

Setzt man einen binären Code voraus, gemäß dem in den Codeimpulsfolgen nur zwei Amplitudenwerte auftreten, so muß jede Codeimpulsfolge, wenn man im Signalbereich m Amplitudenstufen unterscheiden will, aus M=log₂ m Codeimpulsen bestehen. Für eine beliebige Amplitudenstufe N ergibt sich dann die zugehörige Impulsfolge aus der Reihe

N=-a_n__t 2»-i + ... + O₁ 2i+o₀ 2«. (1)

Dabei sind a_n__± ... α₀ die Amplituden der einzelnen Codeimpulse, die beim binären Code z.B. gleich +1 oder gleich — 1 sind.

So lassen sich z. B. bei einem Code mit fünf Codeimpulsen pro Impulsfolge 32 Amplitudenstufen zwischen + 31 und — 31 unterscheiden. Die Amplitudenstufe + 13 wird dann durch +l3 = + l -2*—1 · 2³ +1 · 22 +1 · 2¹ — 1 · 2°, d. h. durch die Impulsfolge +1, — 1, +1, +1, —1 dargestellt. Die Wertigkeit der einzelnen Impulse in der Codeimpulsfolge ist also nach Potenzen von 2 gestaffelt.

In dem PCM-Decoder wind dann die im Coder codierte Amplitudenstufe durch Multiplikation der »Ja, Nein«- bzw. » + 1, —1 «-Aussage der Codeimpulse mit einem Bewertungsfaktor (Potenz von 2) und anschließender Addition, entsprechend der oben gegebenen Beziehung (1), wiederhergestellt.

Es sind bereits-verschiedene, nach diesen allgemeinen Prinzip arbeitende PCM-Decodierschaltungen bekanntgeworden, so z. B. eine Schaltungsanordnung, bei der eine von den PCM-Impulsen gesteuerte Konstantstromquelle (Pentode) einem Speicherkreis eine bestimmte Ladung zuführt, die dann, und damit die Spannung am Speicher, exponentiell mit der Zeit absinkt. Die PCM-Impulse werden in dem Speicher addiert und durch das Absinken der Spannung am Speicher mit ihrem Bewertungsfaktor multipliziert, so daß nach dem letzten Codeimpuls einer Impulsfolge eine dem ursprünglich codierten Amplitudenwert entsprechende Spannung entsteht. Der Spannung am Speicher wird durch einen -in Serie mit dem Speicher geschalteten i?CL-Kreis eine schwache Sinuskompo-

Anordnung zur Decodierung
von PCM-Signalen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dr.-Ing. Hans Marko, Stuttgart-Stammheim,
ist als Erfinder genannt worden

nente überlagert, so daß die Tangente der resultierenden Spannungskurve zu mehreren Zeitpunkten parallel zur Zeitachse verläuft und damit die Spannung am Speicher für eine gewisse Zeit konstant ist. Durch diese Maßnahme wird die Steuerung einer Torschaltung, die am Speicher die resultierende Spannung abfragt, weniger kritisch.

Diese Schaltungsanordnung hat jedoch, wie alle ähnlich aufgebauten Anordnungen, den Nachteil, daß aktive Schaltelemente verwendet werden müssen. Die hier vorgeschlagene Anordnung hat dagegen den Vorteil, im eigentlichen Decoder nur mit passiven Schaltelementen (Diode, Widerstände) aufgebaut zu sein. Weiterhin ist die Schaltung dadurch, daß die Addition im Speicher bipolar entsprechend dem Vorzeichen der Codeimpulse durchgeführt wird, gleichstromfrei. Besonders auf Grund dieses letztgenannten Vorteiles ergibt sich ein gegenüber den bekannten Schaltungen sehr einfacher Aufbau.

Die Anordnung zur Decodierung von pulscodemodulierten Signalen nach der Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die Codeimpulse einer Codeimpulsgruppe eine Torschaltung steuern, die aus einer innerhalb einer Decodierperiode abklingenden Steuerspannung bei Anliegen eines Codeimpulses einen Impulsausschnitt heraustrennt, und daß diese Impulsausschnitte mit der Polarität der auslösenden Codeimpulse in einem der Torschaltung nachgeschalteten Speicherkondensator so aufsummiert werden, daß dort das decodderte Signal abgenommen werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

909 757/338

Fig. 1 eine Anordnung zur Decodierung von PCM-Signalen nach der Erfindung für mehrere Nachrichtenkanäle,

Fig. 2 eine Anordnung zur Decodierung von PCM-Signalen nach der Erfindung für einen Nachrichtenkanal,

Fig. 3, 4 und 5 drei Schaltungen zur Erzeugung der in den Anordnungen nach Fig. 1 und 2 benötigten Steuerspannungen.

In der in Fig.'l dargestellten Decodierungsanordnung werden dem Schaltkreis 2 gleichzeitig bei 1 die eingehenden Codeimpulse und bei 3 eine Steuerspannung 5 zugeführt. Der Schaltkreis 2 ist so eingerichtet, daß jeder positive und negative Codeimpuls aus der Steuerspannung 5 abhängig von seinem Auftrittszeitpunkt einen Impulsausschnitt 6 heraustrennt, der dann mit der Polarität des auslösenden Codeimpulses in dem Kondensator 4 gespeichert wird. Die Steuerspannung 5 besteht aus einer Folge von innerhalb einer Decodierperiode exponentiell abklingenden Schwingungen mit jeweiligen Länge η · τ, wenn τ der zeitliche Abstand zweier Codeimpulse und η die Zahl der Codeimpulse pro Impulsgruppe ist.

Die Zeitkonstante der Exponentialschwingungen ist so bemessen, daß ihre Amplitude jeweils nach dem Zeitabschnitt τ auf die Hälfte abgeklungen ist. Dadurch werden praktisch die einzelnen Codeimpulse mit nach Potenzen von 2 abnehmenden Faktoren multipliziert. Diese einzelnen Impulse addieren sich dann in dem Kondensator 4, so daß die dort auftretende Spannung der auf der Sendeseite codierten Amplitudenstufe proportional ist. Durch den Schalter 7 werden dann die an dem Kondensator 4 durch die nacheinander einlaufenden Codeimpulsgruppen auftretenden Spannungswerte entsprechend dem verwendeten Multiplexschema über die Tiefpässe 8, 9, 10 auf die entsprechenden niederfrequenten Nachrichtenkanäle verteilt. Als Schaltkreis 2 wird zweckmäßigerweise eine einfache Modulatoranordnung verwendet, wie sie aus der PAM-Technik bekannt ist, z. B. ein Dioden-Brückenmodulator.

Fig. 2 zeigt eine entsprechende Decodieranordnung für nur einen Nachrichtenkanal. Der Speicherkondensator 4 besteht hier aus dem Eingangskondensator des Tiefpasses 11. Die Wirkungsweise dieser Schaltung unterscheidet sich, abgesehen davon, daß hier der Verteilschalter 7 fortfällt und, falls die Schaltungsanordnung in einem Mehrkanalsystem verwendet wird, zwischen den einzelnen bei 1 einlaufenden Codeimpulsgruppen und entsprechend zwischen den einzelnen abklingenden Exponentialschwingungen der Steuerspannung 5 größere zeitliche Abstände bestehen, nicht von der in Fig. 1 beschriebenen Schaltung.

Wird der Kondensator 4 nach jeder eingelaufenen Codeimpulsgruppe nicht vollständig entladen, so kann bei der Schaltung nach Fig. 1 leicht Nebensprechen auftreten.

Um dieses zu vermeiden, müßte man den Kondensator während des Überganges vollständig entladen. Da dies auf gewisse Schwierigkeiten stößt, kann man zwei Kondensatoren 4 verwenden, die abwechselnd in die Schaltung eingeschaltet werden, so daß sich der eine Kondensator vollständig entladen kann, während der andere in der Schaltung geladen wird, und umgekehrt. Entsprechend kann man auch zwei vollständige Schaltungen nach Fig. 1 verwenden, wobei in der einen die geradzahligen und in der anderen die ungeradzahligen Kanäle decodiert werden.

In Fig. 3 ist ein Netzwerk zur Erzeugung der Steuerspannung dargestellt. Speist man dieses RC-Glied 12 mit kurzen Stromimpulsen, so ergibt sich über ihm ein Spannungsverlauf 13, der die an die Steuerspannung 5 in Fig. 1 und 2 gestellten Bedingungen erfüllt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres kombiniertes Netzwerk 14. Der hierüber bei gleicher Einspeisung abnehmbare Spannungsverlauf 15 zeigt eine durch das zusätzliche i?CL-Glied hervorgerufene, der Exponentialkurve überlagerte gedämpfte Sinusschwingung. Durch den sich dadurch ergebenden treppenförmigen Verlauf der Exponentialkurve wirken kleine Zeitungenauigkeiten weniger störend.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Netzwerk 16, bestehend aus einem Schwingkreis, der exponentiell abklingende Schwingungen mit der doppelten Frequenz der Codesschritte liefert. Mittels eines Gleichrichters werden nur die positiven Halbwellen durchgelassen, so daß sich am Ausgang ein Spannungsverlauf nach 17 ergibt. Die Dämpfung des Schwingkreises ist so dimensioniert, daß sich die Impulsintegrale zweier aufeinanderfolgender positiver Halbwellen wie 2 :1 verhalten. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß damit der Ein- und Ausschaltzeitpunkt des Schaltkreises 2 (Fig. 1 und 2) weniger kritisch wird. Der Schaltkreis muß nun lediglich zwischen zwei aufeinanderfolgenden positiven Halbwellen ein- bzw. abgeschaltet werden, wobei keine hohen Forderungen an die Zeitgenauigkeit des Ein- bzw. Abschaltzeitpunktes zu stellen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Decodierung von pulscodemodulierten Signalen, die nach einem binären Code gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Codeimpulse einer Codeimpulsgruppe eine Torschaltung steuern, die aus einer innerhalb einer Decodierperiode abklingenden S teuer spannung bei Anliegen eines Codeimpulses einen Impulsausschnitt heraustrennt, und daß diese Impulsausschnitte mit der Polarität der auslösenden Codeimpulse in einem der Torschaltung nachgeschalteten Speicherkondensator so aufsummiert werden, daß dort das decodierte Signal abgenommen werden kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung aus einer Folge von exponentiell abklingenden Schwingungen besteht, deren Zeitkonstante so bemessen ist, daß ihre Amplitude jeweils nach der Zeit τ, die dem Abstand zweier Codeimpulse entspricht, auf die Hälfte abgeklungen ist, und deren Länge jeweils gleich η · τ ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den exponentiell abklingenden Schwingungen zusätzlich noch eine ebenfalls abklingende Sinusspannung überlagert ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung aus Folgen von positiven Halbwellen von Sinusschwingungen mit

der Frequenz— und der Dauer w τ je Folge besteht, die so gedämpft sind, daß sich die Impulsintegrale zweier aufeinanderfolgender Halbwellen wie 2 :1 verhalten.

5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3 zur Verwendung in Mehrkanalsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Nebensprechen zwei Speicherkondensatoren vorgesehen sind, die abwechselnd in die Schaltung eingeschaltet werden.

6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3 zur Verwendung in Mehrkanalsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Nebensprechen zwei gleiche Schaltungen der erwähnten Art vorgesehen sind, von denen der einen die Nachrichtensignale der geradzahligen Kanäle und der anderen die der ungeradzahligen Kanäle zugeführt werden.

7. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3 zur Verwendung für nur einen Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator gleichzeitig das erste Glied eines Tiefpasses ist, dem das decodierte und demodulierte Signal entnommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 514 671.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen