DE2131082B2

DE2131082B2 - Pulse-delta-modulation transmission system - uses exponential pulse weights when more than two pulses of same polarity occur consecutively

Info

Publication number: DE2131082B2
Application number: DE2131082A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dieter Dr.-Ing. 7911 Ay Schenkel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1971-06-23
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2131082C3; AU464061B2; DE2131082A1; AU4319772A

Abstract

The transmission system is designed so that the maximum signal increase that can be transmitted is greater than that with normal delta modulation and so that transmission characteristics are improved at low pulse rates. The pulses in the main receiver and local receiver in the transmitter are weighted with an exponentially-increasing value when more than two isopolar pulses occur consecutively. When the pulse polarity changes, the weighting is reduced by one exponential step. The pulses before and after the weighting are multiplied by a level signal derived from the pulses transmitted. The resulting pulses are integrated to produce the analog signal.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Signalübertragungssystem mit Impulsdeltamodulation, bei dem der Sender mit einem Impulsgenerator versehen ist, dessen Impulse zwei unterschiedliche Zustände (0; I) annehmen in « Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Eingangssignal und einem Vorhersagesignal, das durch einen im Sender enthaltenen örtlichen Empfänger, welcher die Impulse aufnimmt und in ein analoges Signal verwandelt, gebildet wird. ^r>(| The invention relates to a signal transmission system with pulse delta modulation, in which the transmitter is provided with a pulse generator, the pulses of which assume two different states (0; I) depending on the difference between the input signal and a prediction signal sent by a local receiver contained in the transmitter , which picks up the impulses and converts them into an analog signal. ^{r> (|}

Bei der Deltamodulation besteht jeder übertragene Wert nur aus einem einzigen Bit. Hierdurch ist eine Rahmensynchronisierung nicht erforderlich. Diesem Vorteil steht der Nachteil gegenüber, daß wegen der Quantisierung der Amplitudendifferenz eine obere « Grenze der übertragbaren Signalsteigung durch die Hölle der Quantisierungsstufe vorgegeben ist. Hierdurch leidet die Übertragungsqualität.With delta modulation, each transmitted value only consists of a single bit. This is a Frame synchronization not required. This advantage is offset by the disadvantage that because of the Quantization of the amplitude difference is an upper limit of the transmittable signal slope through the Hell the quantization level is given. Through this the transmission quality suffers.

Zur Verbesserung der Dynamik ist es einerseits bekannt, die maximal Obertragbare Steigung dadurch *° wesentlich zu erhöhen, daß nach einer vorgegebenen Anzahl isopolarer Impulse, ausgehend von einer Grundwertigkeit, die Wertigkeit jedes weiteren isopoiaren Impulses exponentiell erhöht wird. Bei einer Änderung der Impulspolarität wird dem neuen Impuls ^ht> jeweils die Hälfte der Wertigkeit des vorhergehenden Impulses zugeordnet, bis schließlich wieder die Grundwertigkeit erreicht ist. Zur Vermeidung von Fehlern wird der Anstieg der Wertigkeit auf eine Maximalhöhe begrenzt, Dieses Verfahren hat bei einer Pulsrate von 20 kbit/s und einem analogen Eingangssignal der Frequenz 500Hz denselben Dynamfkbereich wie /-Bit-Pulscodemodulation, Bei einem Eingangssignal von 20Q0 Hz ist der Dynamikbereich etwas kleiner a!s der von ö-Bit-PulscodemoduIation, Bei fallender Impulsrate nimmt die übertragene Sprachqualität stark ab; eine Grenze ist bei etwa 15 kbit/s vorhanden.To improve the dynamics, it is known, on the one hand, to increase the maximum transferable slope significantly by increasing the value of each further isopolar pulse exponentially after a predetermined number of isopolar pulses, starting from a basic value. If the pulse polarity changes, the new pulse ^ht > is assigned half of the value of the previous pulse until the basic value is finally reached again. In order to avoid errors, the increase in the value is limited to a maximum level.This method has the same dynamic range as / -bit pulse code modulation with a pulse rate of 20 kbit / s and an analog input signal with a frequency of 500Hz, with an input signal of 20Q0 Hz the dynamic range is somewhat smaller than that of δ-bit pulse code modulation. When the pulse rate falls, the transmitted voice quality decreases sharply; there is a limit at around 15 kbit / s.

Aus der DE-AS 13 02 779 und der DE-OS 20 49 641 sind Verfahren bzw. Einriebtungen bekannt, die sich auf die Erhöhung des Amplitudenwertes des rückgeführten Signals entsprechend einer bestimmten mathematischen Funktion beziehen.From DE-AS 13 02 779 and DE-OS 20 49 641 are known methods or Einriebtungen that relate to the increase in the amplitude value of the returned signal according to a certain mathematical Function.

Während bei dem Verfahren nach DE-AS 13 02779 nur die Erhöhung des rückgeführten Amplitudenwertes dieser Funktion folgt, ist bei der Einrichtung gemäß DE-OS 20 49 641 auch die Erniedrigung des Amplitudenwertes nach einem zweiten mathematischen Gesetz beschrieben, wobei hier das Ausgangssignal einen unteren Grenzwert enthält Auch diese Verfahren bzw. Einrichtungen haben den Nachteil, daß bei fallender Impulsrate die übertragene Sprachqualität stark abnimmt While in the method according to DE-AS 13 02779 only the increase in the returned amplitude value If this function follows, the device according to DE-OS 20 49 641 also reduces the amplitude value described according to a second mathematical law, the output signal here being a The lower limit value also includes these methods and facilities, that with falling Pulse rate the transmitted voice quality decreases sharply

Bei einem weiteren bekannten Verfahren schließt man aus der Anzahl der in ununterbrochener Reihenfolge auftretenden isopolaren Impulse auf den mittleren Pegel des Eingangssignales.In another known method, conclusions are drawn from the number of in uninterrupted order occurring isopolar impulses to the mean level of the input signal.

Mit diesem Silbenpegel wird die Impulsamplitude bewertet und damit paßt sich die Höhe der Quantisierungsstufe dem jeweiligen mittleren Signalpegel an. Da die maximal übertragbare Signalsteigung nun vom Signalpegel abhängt werden Sprungfunktionen verschiedener Amplituden jeweils gleich gut nachgebildet Bei einer Impulsrate von 56 kbit/s wird angegeben, daß die Übertragungsgüte etwa der von 7-Bit-Pulscodemodulation entspricht Bei einer Impulsrate von 16 kbit/s läßt sich noch eine brauchbare Wiedergabequalität von Sprachsignalen erreichen. Bei einer weiteren Reduzierung der Impulsfrequenz beobachtet man jedoch, daß aufgrund der quantisierten Veränderung des Silbenpegels dem Sprachsignal ein Störsignal überlagert ist, dessen Frequenz zwischen 300 und 1000 Hz liegt Da dieses Störsignal nicht von der Sprachfrequenz, sondern von der Lautstärke abhängt, wird es als besonders störend empfunden.The pulse amplitude is evaluated with this syllable level and the level of the quantization level is adjusted accordingly the respective mean signal level. Since the maximum transmittable signal slope is now from Depending on the signal level, step functions of different amplitudes are simulated equally well A pulse rate of 56 kbit / s indicates that the transmission quality is approximately that of 7-bit pulse code modulation At a pulse rate of 16 kbit / s, a usable reproduction quality of Reach speech signals. With a further reduction of the pulse frequency, however, one observes that due to the quantized change in the syllable level an interference signal is superimposed on the speech signal, the frequency of which is between 300 and 1000 Hz Da this interfering signal does not depend on the voice frequency but on the volume, it is considered special felt annoying.

Es war Aufgabe der Erfindung, ein Signalübertragungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die maximal übertragbare Signalsteigung größer ist als bei der normalen Deltamodulation, das jedoch bei niedrigen Impulsraten bessere Übertragungseigenschaften als die soeben genannten bekannten Systeme aufweistThe object of the invention was to create a signal transmission system of the type mentioned at the beginning, in which the maximum transmittable signal slope is greater than with normal delta modulation, that however, at low pulse rates better transmission properties than the known ones just mentioned Systems

Die Erfindung besteht darin, daß die Impulse im Empfänger des Ubertragungssystems und im örtlichen Empfänger in an sich bekannter Weise, ausgehend von einem Grundwert, fortlaufend mit einem exponentiell ansteigenden Wert gewichtet werden, wenn mehr als zwei isopolare Impulse in ununterbrochener Reihenfolge auftreten, und bei Änderung der Impulspolarität die Gewichtung um jeweils eine exponentiell Stufe gegenüber dem zuletzt erreichten Wert herabgesetzt wird, wobei jedoch der Grundwert nicht unterschritten wird; daß die Impulse vor oder nach der Gewichtung außerdem in an sich bekannter Weise mit einem Silbenpegelsignal, das aus der ausgesendeten Impulsfolge gewonnen wird, multipliziert werden; und daß die gewichteten. mit dem Silbenpegelsignal multipliziertenThe invention consists in that the pulses in the receiver of the transmission system and in the local Receiver in a manner known per se, starting from a basic value, continuously with an exponential increasing value are weighted if more than two isopolar impulses in uninterrupted sequence occur, and when the pulse polarity changes, the weighting increases by one exponential step is reduced compared to the last reached value, but not below the base value will; that the pulses before or after the weighting also in a known manner with a Syllable level signal obtained from the transmitted pulse train are multiplied; and that the weighted. multiplied by the syllable level signal

Impulse durch einen Integrator in das analoge Signal verwandelt werden.Pulses are converted into the analog signal by an integrator.

Die Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert. Das analoge Eingangssignal gelangt vom Eingang E der Schaltungsanordnung zu einem Eingang einer Subtraktionsschaltung 1. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung ist mit einem Modulator 2 verbunden, der die von einem ersten Impulsgenerator 3 gelieferten Impulse entsprechend dem Ergebnis der Subtraktion in der Subtraktionsschaltung 1 moduliert Im gezeigten Beispiel besteht der Modulator aus einem einfachen Schalter, der entweder positive oder negative impulse des Impulsgenerators ?u einer Ausgangsklemme A durchschaltet Die am Ausgang des Modulators 2 ankommenden Impulse werden einer Impulsmusterauswertungseinrichtung 4 zugeführt, die erkennt, in welcher Weise die verschiedenen Impulse aufeinander folgen und in Abhängigkeit davon einen Schalter 5 steuert Durch den Schalter 5 ist einer von vier Ausgängen eines zweiten Impulsgenerators 6 jeweils für die Dauer eines einzigen Impulses des Impulsgenerators 3 zu einem Multiplizierer 7 durchgeschaltet Der Ausgang des Multiplizierers 7 führt über einen Integrator 8 zum zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung 1. Bei Beginn einer Nachrichtenübertragung steht der Schalter 5 in einer derartigen Stellung, daß er den mit 1 bezeichneten Ausgang des Impulsgenerators 6 mit dem Multiplizierer 7 verbindet Erscheint nun am Ausgang des Modulators 2 ein positiver Impuls, so wird ein einziger Impuls des Impulsgenerators 6 zum Modulator 7 durchgeschaltet Bei einem unmittelbar folgenden zweiten positiven Impuls wird wiederum ein Impuls zum Modulator 7 weitergeleitet Folgt abermals ein positiver Impuls des Impulsgenerators 3, so schaltet nun die Impulsmusterauswertungsschaltung 4 den Schalter 5 eine Stellung höher, so daß für den dritten vom Impulsgenerator 3 gelieferten Impuls zwei Impulse des Impulsgenerators 6 zum Modulator 7 gelangen,The invention is explained below in an exemplary embodiment with reference to the drawing. The analog input signal passes from input E of the circuit arrangement to an input of a subtraction circuit 1. The output of the subtraction circuit is connected to a modulator 2, which modulates the pulses supplied by a first pulse generator 3 according to the result of the subtraction in the subtraction circuit 1 in the example shown The modulator consists of a simple switch that switches through either positive or negative pulses from the pulse generator and an output terminal A. The pulses arriving at the output of the modulator 2 are fed to a pulse pattern evaluation device 4, which recognizes how the various pulses follow one another and depending on them controls a switch 5. One of the four outputs of a second pulse generator 6 is switched through to a multiplier 7 for the duration of a single pulse from the pulse generator 3. The output of the multiplier 7 leads via e Inen integrator 8 to the second input of the subtraction circuit 1. At the beginning of a message transmission, the switch 5 is in such a position that it connects the output of the pulse generator 6 labeled with the multiplier 7. If a positive pulse now appears at the output of the modulator 2, so a single pulse from the pulse generator 6 is switched through to the modulator 7. In the case of an immediately following second positive pulse, a pulse is again passed on to the modulator 7 for the third pulse supplied by the pulse generator 3, two pulses from the pulse generator 6 reach the modulator 7,

Folgt abermals ohne Unterbrechung durch einen anders gepolten Impuls ein positiver Impuls des Impulsgenerators 3, so wird der Schalter 5 derartig umgeschaltet, daß nunmehr für den soeben genannten Impuls aus dem Impulsgenerator 3 vier Impulse desAnother positive impulse of the follows without interruption due to a differently polarized impulse Pulse generator 3, the switch 5 is switched so that now for the just mentioned Pulse from the pulse generator 3 four pulses of the

ι ο Impulsgenerators 6 dem Modulator 7 zugeleitet werden. Bei jedem negativen Impuls, den der Modulator 2 liefert wird der Schalter 5 wieder um eine Stufe nach unten geschaltet Durch diese exponentiell steigende Gewichtung der vom Impulsgenerator 3 gelieferten Impulse ist es möglich, auch relativ steile Flanken gut zu übertragen.ι ο pulse generator 6 to be fed to the modulator 7. With every negative pulse that modulator 2 delivers the switch 5 is switched down one step again by this exponentially increasing weighting of the pulses supplied by the pulse generator 3, it is possible to achieve even relatively steep edges transfer.

Die am Ausgang A der Schaltungsanordnung erscheinenden Impulse werden außerdem über einen Integrator 9 integriert, in einem Gleichrichter 10 gleichgerichtet und in einem Tiefpaß 11 geglättet Die Ausgangsspannung am Ausgang des Tiefpasses U entspricht ungefähr dem Mittelwert eines relativ kurzen Zeitabschnittes des Eingangssignals und wird üblicherweise als Silbenpegelsignal bezeichnet In einerThe pulses appearing at the output A of the circuit arrangement are also integrated via an integrator 9, rectified in a rectifier 10 and smoothed in a low-pass filter 11. The output voltage at the output of the low-pass filter U corresponds approximately to the mean value of a relatively short time segment of the input signal and is usually referred to as the syllable level signal In a

>s Additionsschaltung 12 wird zum Silbenpegelsignal eine konstü.ite Vorspannung LJ addiert; der Ausgang der A constant bias LJ is added to the syllable level signal in the addition circuit 12; the outcome of the

The addition circuit 12 is connected to the second input of the Multiplier 7 connected. The addition circuit 12 is provided to also

jo dann, wenn der Tiefpaß 11 keine Ausgangsspannungen liefert, durch eine Vorspannung sicherstellen zu können, daß die vom Impulsgenerator 6 stammenden Impulse zum Integrator 8 gelangen können. Damit lassen sich Instabilitäten der Schaltung verhindern.jo when the low-pass filter 11 has no output voltages supplies, to be able to ensure by a bias voltage that the pulses originating from the pulse generator 6 can get to the integrator 8. This can prevent instabilities in the circuit.

1 sheet of drawings

Claims

Claims;

1, signal transmission system with pulse delta modulation, in which the transmitter is provided with a pulse generator, the pulses of which assume two different states (0; l) depending on the difference between the input signal and a prediction signal that is sent by a local receiver contained in the transmitter, which the Receives pulses and is converted into an analog signal ι ο, is formed, characterized in that the pulses in the receiver of the transmission system and in the local receiver in a manner known per se, starting from a basic value, continuously with an exponential ι ¹ ? increasing value "are weighted" if more than two isopolar impulses occur in uninterrupted sequence, and if the impulse polarity changes, the weighting is reduced by one exponential step compared to the last reached value, although the basic value is not undershot; that the pulses before or after the weighting also in a manner known per se with a syllable level signal that is derived from the transmitted pulse sequence 2; is obtained, are multiplied, and the weighted pulses multiplied by the syllable level signal are converted into the analog signal by an integrator.

2. Signal transmission system according to claim 1, characterized in that the exponential Weighting of the transmitted pulses in the receiver is achieved by a second Pulse generator much higher pulse repetition frequency for each transmitted pulse one of the ^ Valence of this pulse corresponding number of pulses is generated.