DE2539769C3

DE2539769C3 - Digitale Pulsmodulation mit Dynamikbegrenzung

Info

Publication number: DE2539769C3
Application number: DE2539769A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Desire Johan Eggermont; Karel Riemens
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-09-10
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1979-04-05
Also published as: GB1525636A; CA1071308A; DE2539769A1; AU8460675A; DE2539769B2; AU499439B2; US4039949A; JPS5152709A; SE7509928L; SE409796B; NL7411988A; FR2285026A1; FR2285026B1

Description

1. Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht

DieErfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem zur Signalübertragung mittels digitaler Pulsmodulation, wobei der Sender mit einer Anordnung für Dynamikkompression und der Empfänger mit einer Anordnung für Dynamikexpansion versehen ist, welche letztere Anordnung aus einem Dynamikregelkreis besteht, der einen Dynamikregelsignalgenerator enthält, dem übertragene Informationsimpulse zugeführt werden, sowie einen Vervielfacher, dem das vom Dynamikregelsignalgenerator erzeugte Dynamikregelsignal sowie übertragene Impulse zugeführt werden und dessen Ausgang an eine Dekodierschaltung zur Rekonstruktion des zu übertragenden Signals gelegt ist.

Z Stand der Technik.

Digitale Pulsmodulationssysteme, in denen Dynamikkompression und Dynamikexpansion angewandt wird, sind bekannt und beispielsweise in der englischen Patentschrift 11 97 509 ist ein Deltamodulationssystem mit zwei getrennten Kanälen beschrieben worden, wobei das Dynamikregelsystem im Sender durch Abtastung der Hüllkurve des Informationssignals

ίο erhalten wird. Die aus dieser Abtastung erhaltenen Impulse werden durch eine erste Sendeanordnung über einen ersten Kanal zum zusammenarbeitenden Empfänger übertragen und dort einem Dynamikregelsignalgenerator zugeführt, und zwar zur Erzeugung eines Dynamikregelsignals. Die Impulse, die im Sender aus dsm Informationssignal erhalten sind und durch eine zweite Sendeanordnung über einen zweiten Kanal zum zusammenarbeitenden Empfänger übertragen worden sind, werden in einem Amplitudenmodulator mit dem

Dynamikregelsignal moduliert

Auch ist ein Übertragungssystem der eingangs erwähnten Art, bei dem das Informationssignal durch mit Hilfe von Pulskodemodulation gebildete Kodeworte gekennzeichnet wird, in der englischen Patentschrift 11 93 726 beschrieben worden. Hier wird das Dynamikregelsignal durch Verwendung des gegebenenfalls vorhandenen Impulses mit dem größten Gewicht im Kodewöri, das der augenblicklichen Signäipege! des Informationssignals kennzeichnet aufgebaut damit die Kodierungs- und Dekodierungseinheit proportional zu diesem Pegel geändert wird.

Weiter ist in der englischen Patentschrift 12 61 951 ein derartiges System beschrieben, bei dem das Deltamodulationsprinzip angewandt wird und wobei das Dynamikregelsignal im Sender sowie im zusammenarbeitenden Empfänger mittels eines Impulsmusteranalysators entsteht, der Impulse abgibt die in ihrer Dauer von der Anzahl gleicher Impulse abhängig sind, die nacheinander in derjenigen Impulsreihe auftreten, die

*> die kodierte Repräsentation des zu übertragenden Signals bildet

Diese bekannten Systeme sind derart, daß der mit dem Sender zusammenarbeitende Empfänger dem Eingangssignal des Senders über den ganzen dynamisehen Bereich möglichst genau folgt so daß auch alle Änderungen im Signalpegel des Eingangssignals am Ausgang erscheinen.

3. Kurze Beschreibung der Erfindung

Zum Verarbeiten schneller Tonpegelschwankungen braucht das menschliche Hörorgan gewisse Anpassungszeit In der Praxis hat es sich daher herausgestellt, daß die Verständlichkeit bei nacheinander auftretenden Sprachsignalen mit einem wesentlich unterschiedenen Schallpegel geringer ist, als wenn der Pegel dieser Signale nahezu gleich ist

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

Schallpegel verwirklicht wird.

Das erfindungsgemäße System weist dazu das Kennzeichen auf, daß im Dynamikregelkreis des Empfängers, in den durch den Dynamikregelsignalgenerator, den Vervielfacher und die Dekodierschaltung

μ gebildeten Kreis eine Begrenzeranordnung aufgenommen ist.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme werden die Schwankungen des Schallpegels empfangs-

seitig beschränkt, und zwar dadurch, daß große Signalwerte auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden, so daß ein konstanterer Schallpegel verwirklicht und dementsprechend die Verständlichkeit verbessert wird.

4. Kurzbeschreibung der Figuren.

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

F i g. 1 ein Übertragungssystem nach der Erfindung, das aus einem Sender und einem Empfänger vom Deltamodulationstyp mit Kompandierung besteht,

Fig. 2 ein einfaches Ausführungsbeispiel einer Begrenzeranordnung zum Gebrauch entsprechend der Erfindung,

Fig.3 ein erfindungsgemäßes Übertragungssystem, wobei Signalübertragung mittels Pulskodemodulation angewandt wird.

5. Detaillierte Beschreibung der Figuren.

Das in F i g. 1 dargestellte System nach der Erfindung ist zur Übertragung von Gesprächssignalen in Form von durch Deltamodulation erhaltenen digitalen Signalen eingerichtet Insbesondere werden im Sender die einem Mikrophon 1 entnommenen Signale über ein Bandpaßfilter 2 mit einem Durchlaßband von 03—3,4 kHz und einen N F-Verstärker 3 einem Differenzerzeuger 4 zugeführt Dem Differenzerzeuger 4 wird zugleich über einen Vergleichskreis 5 mit einem Ortsempfänger 6 mit einer darin aufgenommenen Dekodierschaltung 7, die im Ausführungsbeispiel aus einem integrierenden Netzwerk besteht eine Vergleichsspannung zugeführt Dadurch entsteht am Ausgang des Differenzerzeugers 4 eine Differenzspannung, die eine an einen Impulsgenerator 8 angeschlossene Abtastanordnung 9 steuert

Abhängig von der Polarität der Ausgangsspannung des Differenzerzeugers 4 treten die vom Impulsgenerator 8 herrührenden Impulse am Ausgang der Abtastanordnung 9 auf bzw. werden ausgetastet An den Ausgang der Abtastanordnung 9 ist auf bekannte Weise ein vom Impulsgenerator 8 gesteuerter Impulsregenerator 10 angeschlossen. Die regenerierten Impulse werden dem Vergleichskreis 5 zugeführt und außerdem nach Verstärkung in einem Endverstärker 11 über die Leitung 12 einem zusammenarbeitenden Empfänger zugesandt

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

Der Impulsregenerator 13 ist an einen mit dem Impulsgenerator 8 des Senders auf bekannte Weise zu synchronisierenden Ortsimpulsgenerator 15 angeschlossen. Über einen NF-Verstärker 16 und ein Bandpaßfilter 17, das die außerhalb des Gesprächsfrequenzbandes liegenden Frequenzen austastet, wird die Signalspannung einer Wiedergabeanordnung 18 zugeführt.

In der beschriebenen Anordnung für Deltamodulation tritt bei der Wiedergabe der zu Obertragenden Signale das durch die Amplitudenquantisierung herbeigeführte Quantisierungsgeräusch auf, das die Wiedergabequalität beeinträchtigt Diese Beeinträchtigung der Wiedergabequalität durch das Quantisierungsgeräusch wird bekanntlich dadurch verringert, daß im Dynamikregelkreis 19 bzw. 20 der Energieinhalt der der Dekodierschaltung 7 bzw. 14 zugeführten Impulse in einem als Impulsmodulator ausgebildeten Vervielfacher

21 bzw. 22 durch ein Dynamikregelsignal gesteuert wird. Das Dynamikregelsignal wird einem durch die Ausgangsimpulse der Abtastanordnung 9 gespeisten Dynamikregelsignalgenerator 23 bzw. 24 mit einem im Ausgangskreis liegenden integrierenden Netzwerk 25

ίο bzw. 26 entnommen.

In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Dynamikregelsignalgenerator 23 bzw. 24 weiter noch einen Impulsmusteranalysator 27 bzw. 28, wie dieser in der englischen Patentschrift 12 61951

is beschrieben worden ist der nacheinander die Konfiguration der durch die Ausgangsimpulse gebildeten Impulsgruppen innerhalb eines festen und beschränkten Zeitintervalls von mindestens drei aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgenerators 8 bzw. 15 analysiert

2(i und beim Auftritt vorherbestimmter Impulsgruppen ein impulsförmiges Ausgangssigna! liefert, das zur Erzeugung des Dynamikregelsignals dem integrierenden Netzwerk 25 bzw. 26 zugeführt wird.
Mit der beschriebenen Anordnung werden in der Praxis ausgezeichnete Resultate erzielt, aber weil durch Anwendung des beschriebenen Dynamikregelkreises 19 bzw. 20 dii dem Mikrophon 1 zugeführten Signale genau befolgt werden, werden auch aile Schwankungen im Schallpegel der Wiedergabeanordnung 18 wiederge-

Ji) geben.

Die Erfindung bietet eine andere Konzeption des Dynamikregelkreises 20 im Empfänger, wobei die als belästigend erfahrenen Schallstärkenschwankungen beschränkt werden, und zwar dadurch, daß in den

J5 genannten Dynamikregelkreis eine Begrenzeranordnung aufgenommen wird, und zwar in den durch den Dynamikregelsignalgenerator 24, den Vervielfacher 22 und die Dekodierschaltung 14 gebildeten Kreis.

In dem in F i g. 1 dargestellten Ausfühnmgsbeispiel

gibt es eine Begrenzeranordnung 23, und zwar zwischen dem Ausgang des integrierenden Netzwerkes 26 und dem Eingang des Vervielfacher 22. Eine andere Möglichkeit ist die Begrenzeranordnung dem Vervielfacher 22 und der Dekodierschaltung 14 zwischenzuschalten.

Fig.2 zeigt eine einfache Ausführungsform der Begrenzeranordnung 29 zum Gebrauch in einem System nach der Erfindung. Die Anordnung besteht aus zwei Transistoren 30 und 31 und drei Widerständen 32,

^r»o 33 und 34, die auf die in der Figur angegebene Weise miteinander verbunden sind. Als solche bilden die Transistoren 30 und 31 ein sogenanntes »long-tailed pair«. Die Basiselektroden 35 und 36 der Transistoren 30 und 31 bilden den Eingang der Begrenzeranordnung,

Yt während der Ausgang, an dem die begrenzte Spannung auftritt, durch die Kollektorelektroden 37 und 38 gebildet wird.

In Fig.3 ist ein anderes Übertragungssystem nach der Erfindung dargestellt, und zwar ein System, das zur

mi Übertragung von Gisprächssignalen mittels Pulskodemodulation eingerichtet ist In einem Sender werden die von einen Mikrophon 39 aufgenommenen Signale Ober ein differenzierendes Netzwerk 40 und einen N F-Verstärker 41 einem Pegelspannungsgenerator 42 zugebt führt, der aus einem Gleichrichter 43 und einem Tiefpaßfilter 44 mit einer Grenzfrequenz von beispielsweise 100 Hz besteht Die PegeSspannung wird in einer Zusammenfügiingsanordnung 45 mit dem zu übertra-

genden Gesprächssignal zusammengefügt und über eine Abtastanordnung 46 einer Kodierschaltung 47 zugeführt. Die von der Kodierschaltung 47 gelieferten Ausgangsimpulse, die in Kodegruppen den Pegel des Gesprächssignals kennzeichnen, werden nach Verstärkung in einem NF-Verstärker 48 über eine Leitung 49 einem zusammenarbeitenden Empfänger zugesandt.

Die über die Leitung 49 empfangenen Impulse werden im Empfänger, nachdem sie auf bekannte Weise mittels eines von einem Impulsgenerator 50 gesteuerten Impulsregenerators 51 regeneriert worden sind, einer Dekodierschaltung 52 zugeführt

Die Kodierschaltung 47 im Sender sowie die Dekodierschaltung 52 im Empfänger sind auf die Art und Weise ausgebildet, wie diese in der englischen Patentschrift 11 70 727 reschrieben worden ist, wodurch am Eingang einer an die Dekodierschaltung 52 angeschlossenen Abtastanordnung 53 eine mit der £nannijnir am Finaanc» d?r AbtäStänordniül⁰ 4β des Senders vergleichbar Signalspannung entsteht. Diese Signalspannung wir J über einen N F-Verstärker 54, ein integrierendes Net .werk 55 und ein Bandpaßfilter 56 einer Wiedergabe« .!Ordnung 57 zugeführt.

Auch in diesem i ystem wird Dynamikkompandierung durch einen Dynamikregelkreis 58 bzw. 59 erhalten. Der Dynamikregelkreis besteht dazu aus einem Dynamikregelsignalgenerator 60 bzw. 61, der ein Regelsignal liefert, mit dem auf bekannte Weise in einem Vervielfacher 62 bzw. 63 die Kodicrungs- bzw. Dekodierungseinheit gesteuert wird. in

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Dynamikrege'isignalgeneraior 60 bzw. 61 durch ein normalerweise gesperrtes Tor 64 bzw. 65 gebildet, das im Takte der Kodegruppen während des Impulses mit dem größten Gewicht freigegeben wird und weiter durch ein an den Ausgang dieses Tores angeschlossenes integrierendes Netzwerk 66 bzw. 67 mit einer Grenzfrequenz in der Größenordnung der niedrigen Frequenzen des Pegelspannungssignals, beispielsweise 20 Hz, zur Erzeugung des Dynamikregelsignals.

Im Sender wird die Abtastanordnung 46 und das To 64 durch einen Impulsgenerator 68 gesteuert, wahrem ein mit dem Impulsgenerator 68 zu synchronisierende Impulsgenerator 69 im Empfänger das Tor 65 und dii Abtastanordnung 53 steuert

Auch bei dem obenstehend beschriebenen Systert kann eine Verbesserung der Verständlichkeit erreich werden, und zwar auf dieselbe Art und Weise, wie die: im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 erläutert wurde Dazu ist in dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbei spiel zwischen dem Ausgang des Vervielfachers 63 unc dem Eingang der Dekodierschaltung 52 im Empfängei eine Begrenzeranordnung 70 vorgesehen.

Begrenzerschaltungen sind in vielen Ausführungsfor men aus der Literatur durchaus bekannt An diesel Stelle sei bemerkt, daß bei Versuchen bereits ein gute!

Resultat erreicht wurde mit nur einer Diode -il· η._πη^.. ....

^f*länl·» !rl Hi^i t *4nr -*··

Signal unipolar ist. Damit jedoch ein Temperaturaus gleich erhalten wird, empfiehlt es sich, in diesem FaI zwei gegeneinandergeschaltete Dioden zu verwenden. Weiter sei bemerkt, daß andere Kompandierungsver fahren bekannt sind, wie beispielsweise bei HIDV (»High Information Delta Modulation«), was eine Forrr von Deltamodulation ist mit nichtgleichmäßiger Quantisierung der Schriiigröße, angewandt wird. Dabei wire die Sch'.'ttgröße beispielsweise durch eine Stellung eines Zählers festgelegt Auch in diesem Fall kann eine Begrenzung im Dynamikregelkreis dadurch angewand¹ werden, daß nur ein bestimmter maximaler Wert dei Schrittgröße im Empfänger erlaubt wird der kleiner ist als die maximale Schrittgröße, mit der der Sendei arbeitet. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß bei dei Dekodierung der Stellung des Zählers nur bis zu einen bestimmten Maximalwert gegangen wird oder dadurch daß ein Zähler mit einer beschränkten Länge verwende! wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem zur Signalübertragung mittels digitaler Pulsmodulation, wobei der Sender mit einer Anordnung für Dynamikkompression und der Empfänger mit einer Anordnung für Dynamikexpansion versehen ist, weiche letztere Anordnung aus einem Dynamikregelkreis (20, 59) besteht, der einen Dynamikregelsignalgenerator (24,61) enthält, dem übertragene Informationsimpulse zugeführt werden, sowie einen Vervielfacher (22,63), dem das vom Dynamikregelsignalgenerator (24,61) erzeugte Dynamikregelsignal sowie übertragene Impulse zugeführt werden und dessen Ausgang an eine Dekodierschaltung (14,52) gelegt ist, und zwar zur Rekonstruktion des zu übertragenden Signals, dadurch gekennzeichnet, daß im genannten Empfänger in den genannten Dynamikregelkreis (20,59) außerdem eine Begrenzeranordnung (29,70) aufgenommen ist, und zwar in den Kreis, der durch den obengenannten Dynamikregelsignalgenerator (24, 61) dec Vervielfacher (22, 63) und die Dekodierschaltung (14,52) gebildet wird.

2. Empfänger zum Gebrauch in einem Übertragungssystem nach Anspruch 1 mit einer Anordnung für Dynamikexpansion, die aus einem Dynamikregelkreis (20,59) besteht, der einen Dynamikregelsigna'genersior (24, 61} enthält, dem übertragene Informationsimpulse zugeführt werden, sowie einen Vervielfacher (22,63), dem das vom Dynamikregelsignalgenerator (24,61) erzeugte Dynamikregelsignal sowie übertragene Impulse zugeführt werden und dessen Ausgang an eine Dekodierschaltung (14,52) gelegt ist, und zwar zu? Rekonstruktion des zu übertragenden Signals, dadurch gekennzeichnet, daß im genannten Dynamikregelkreis ("Ό, 59) außerdem eine Begrenzeranordnung (29,70) aufgenommen ist, und zwar in den durch den obengenannten Dynamikregelsignalgenerator (24, 61), den Vervielfacher (22, 63) und die Dekodierschaltung (!4, 52) gebildeten Kreis.

3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzeranordnung (29, 70) im Dynamikregelkreis (20,59) zwischen dem Ausgang des Dynamikregelsignalgenerators (24,61) und dem Eingang des Vervielfachers (22,63) vorgesehen ist