NO781288L - Anordning for overfoering av informasjonssignaler ved hjelp av digitalt styrt deltamodulasjon - Google Patents

Description

Anordning for overføring av informasjonssignaler ved

hjelp av deltamodulasjon.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en anordning for overforing

av informasjonssignaler ved hjelp av digitalt styrt deltamodu-las jon, med en sammenligningskobling på sendersiden, som sammenligner informasjonssignalene som skal overfores med sammenligningssignaler generert i en tilbakekoblingskrets og som på grunnlag av den registrerte differanse mellom informasjons- og sammenligningssignalene genererer utgangssignaler, som sendes til mottakersiden, hvorved tilbakekoblingskretsen omfatter en pulsrekkeanalysator, som er koblet til sammenligningskoblingens utgang og som ved opptreden av minst tre etter hverandre folgende, likeartede utgangspulser fra sammenligningskretsen genererer et utgangssignal, en styrekobling, som er koblet til pulsrekkeanalysatorens utgang og som på grunnlag av utgangssignalene generert av pulsrekkeanalysatoren genererer utgangssignaler med motsatt polaritet, som bestemmer kvantiseringstrinnenes storrelse, og en avgjorelseskobling, som er anordnet mellom styre- og sammenligningskoblingen og som i avhengighet av arten av utgangspulsene fra sammenligningskoblingen leder utgangssignalene generert av styrekoblingen med den ene eller annen polaritet videre til sammenligningskoblingen.

En slik anordning er kjent og skjematisk gjengitt i fig. 1, som viser prinsippet for den digitalt styrte deltamodulasjon ifolge EUROCOM. Danne kjente anordning har den uonskede egenskap at det som folge av tilbakekoblingskretsens oppbygning fastlegges et minste kvantiseringstrinn, hvilket betyr at informasjonssignaler med amplityder som er mindre enn en nedre grenseverdi, ikke lenger kan kvantiseres. For ovrig har anordningen den ulempe at de digitale koblingselementers parametere har stor innflytelse på anordningens noyaktighet.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å eliminere de nevnte ulem-pene. Dette oppnås ifolge oppfinnelsen ved at styrekoblingen omfatter en integrerende kobling med ikke-lineær karakteristikk, som er koblet til pulsrekkeanalysatorens utgang.

Ved losningen ifolge oppfinnelsen er kvantiseringstrinnene til enhver tid proporsjonale med den absolutte verdi av de informasjonssignaler som skal overfores. Derved kan også informasjonssignaler med liten amplityde bli ordentlig kodet.

Et utforelseseksempel av oppfinnelsen skal i det folgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 viser et koblingsskjema av en kjent koblingsanordning for overforing av informasjonssignaler ved hjelp av digitalt styrt deltamodulasjon,

fig. 2 viser et koblingsskjema av senderen,

fig. 3 viser et koblingsskjema av mottakeren for en anordning ifolge oppfinnelsen for overforing av informasjonssignaler ved

4

hjelp av digitalt styrt deltamodulasjon og

fig. 4 er et diagram, som viser det tidsmessige forlop av for-skjellige signaler.

Under henvisning til koblingsanordningen ifolge fig. 1 skal prinsippet for den kjente digitalt styrte deltamodulasjon ifolge EUROCOM beskrives. I en sammenligningskobling 1, som styres av taktsignaler T, sammenlignes den momentane verdi av det analoge informasjonssignal U^, som skal overfores, med et sammenligningssignal U^., som genereres i en tilbakekoblingskrets 2. På grunnlag av sammenligningen mellom disse signaler UAog Uv vil sammenligningskoblingen 1 ved sin utgang A generere pulser, som sendes til mottakersiden via den skjematisk antydede ledning 3. Hvis U"v er mindre enn U^, vil det ved sammenligningskoblingens 1 utgang A opptre et "1"-signal, mens det i omvendt tilfelle opptrer et "0 "-signal ved utgangen A. På grunnlag av disse pulser som opptrer ved utgang A, genereres ' i tilbakeforingskretsen 2 det tilbakeforte sammenligningssignal U^..

Tilbakekoblingskretsen 2 har for dette formål en pulsrekkeanalysator 4, som består av et 3-bit-skyveregister 5 og et til-.knyttet, logisk tilkoblingsledd 6. Når det i skyveregisteret 5, som er koblet til sammenligningskoblingens 1 utgang A, er lagret tre etter hverandre folgende, likeartede utgangspulser ("0", "0","0" eller "1", "1", "1"), vil tilkoblingsleddet 6 avgi en puls ved sin utgang. Disse pulser glattes i et glattefilter 7, som er koblet inn bak tilkoblingsleddet 6. Ved glattefilterets 7 utgang foreligger således en kvasi-likespenning, som er proporsjonal med den tidsmessige tetthet av tilkoblingsleddets 6 utgangspulser. Denne utgangsspenning fra glattefilteret 7 til-kobles som styrespenning til to stromkilder 8,9 med motsatt polaritet. Stromkildene 8,9 lader om en integrator 10 med et trinn ^ U i positiv eller negativ retning i avhengighet av, om det ved utgangen A for sammenligningskoblingen 1 opptrer et "1"-signal eller et "0"-signal. Integratoren 10 avgir sammenligningssignalet U^. til sammenligningskoblingen 1. For omlading av integratoren 10 vil til enhver tid den ene eller andre av stromkildene 8,9 kobles til integratoren 10 via en avgjorelseskobling 11. Denne avgjorelseskobling 11 styres av utgangspulsene fra sammenligningskoblingen 1.

Styrken av strommene fra de to stromkilder 8,9 og dermed storrelsen av kvantiseringstrinnene tilpasses således informasjons-signalets U"Abratthet. Jo storre brattheten av dette informasjonssignal UAer, dvs. jo storre signalets amplityde og frekvens er, dess oftere vil det opptre grupper på tre eller flere likeartede signaler ved sammenligningskoblingens 1 utgang. Tilsvarende oftere vil det opptre utgangspulser ved tilbakekoblings-leddet 6, hvorved styrespenningen på glattefilterets 7 utgang B og dermed storrelsen av kvantiseringstrinnet A U okes.

Koblingen på mottakersiden av den kjente anordning svarer til koblingen på sendersiden i fig. 1, bortsett fra at sammenligningskoblingen 1 faller bort.

Denne kjente anordning har de ovenfor angitte ulemper, som unn- : gås ved anordningen ifolge oppfinnelsen som vist i fig. 2 og 3.

Senderkoblingen ifolge fig. 2 omfatter, likesom koblingen i fig. 1, en sammenligningskobling 20, hvor det på + inngangen påtrykkes informasjonssignaler U. som skal overfores og på den andre inngangen - påtrykkes sammenligningssignaler U^, som er generert i en tilbakekoblingskrets 21.

Informasjonssignalene UAsom skal overfores kan f.eks. være talesignaler, som etter filtrering og forsterkning tilfores en inngangskiemme 22a. Ved hjelp av anordningen som vist i fig. 2 og 3 kan imidlertid også likestroms-signaler hhv. lavfrekvente datasignaler kodes, f.eks. hjelpe- opptatt- og kallesignaler for telefonanlegg. Disse likestroms-signaler hhv. lavfrekvente datasignaler blir etter tilsvarende bearbeidelse tilfort en inngangsklemme 22b.

Til utgangen 20a for sammenligningskoblingen 20 er en pulsrekkeanalysator 23 koblet, som består av et 3-bit-skyveregister 24 og et tilkoblingsledd 25, koblet til skyveregisteret. Etter pulsanalysatoren 23 er en styrekobling 26 koblet, som omfatter en integrator 27, bestående av en driftsforsterker 28, parallelt, med denne en kondensator 29, samt en motstand 30. Integratorens 27 inngang er via en diode 31 koblet til utgangen for tilkoblingsleddet 25.

Integratorens 27 utgang er dels forbundet med utgangsklemmen 26a (--klemme) for styrekoblingen 26 og dels med inngangen for en omvender 32, som dannes av en driftsforsterker og hvis utgang er koblet til utgangsklemmen 26b (+-klemme) for styrekoblingen 26.

Styrekoblingen 26 omfatter videre en strombane 33, som omfatter en diode 34, koblet til utgangen for tilkoblingsleddet 25, og en motstand 35, koblet i serie med dioden 34 og til klemmen 26b. Denne strombane 33 bevirker at integratoren 27 har en ikke-lineær karakteristikk.

Til styrekoblingens 26 utganger 26a,26b er en avgjorelseskobling 36 koblet, som er skjematisk vist som en bryter og som i avhen gighet av arten av det forste signal som er lagret i skyveregisteret 24 forbinder enten utgangsklemmen 26a eller 26b med et lavpassfilter 37, koblet etter avgjorelseskoblingen 36. Sty-reforbindelsen mellom skyveregisteret 24 og avgjorelseskoblingen 36 er skjematisk vist ved forbindelsen 36a.

Utgangen for lavpassfilteret 37, hvor sammenligningssignalet

UYopptrer, er forbundet med inngangen - for sammenligningskoblingen 20.

Senderen ifolge fig. 2 omfatter videre en utgangsklemme 38, koblet til skyveregisterets 24 utgang og en inngangsklemme 39, koblet til skyveregisteret 24, for taktpulser. Taktpulsgenere-toren som genererer disse taktpulser er ikke vist.

Pulsene som opptrer ved utgangsklemmen 38 overfores til mottakeren, som er vist i fig. 3. Denne mottaker er oppbygget som senderen, bortsett fra at sammenligningskoblingen 20 faller bort.

Pulsene som overfores av senderen, ledes via en inngangsklemme 40 til en pulsrekkeanalysator 41, som svarer til pulsrekkeanalysatoren 23 på sendersiden og likeledes omfatter et 3-bit-skyveregister 42 og et logisk tilkoblingsledd 43. Til skyveregisteret 42 er også en inngangsklemme 44 for taktpulser koblet.

Til utgangen for pulsrekkeanalysatoren 44 er det koblet en styrekobling' 45, som med hensyn til oppbygning og virkemåte svarer til styrekoblingen 26 på sendersiden. Styrekoblingen 45 omfatter således en integrator 46, dannet av en driftsforsterker 47, en kondensator 48 og en motstand 49. Driftsforsterkeren 47 er på utgangssiden forbundet med en omvender 50 og en — utgangsklemme 45a. Integratoren 50 er koblet til en +- utgangsklemme 45b. Styrekoblingen 45 omfatter videre en strombane 51, som forbikobler integratoren 46 og omfatter en diode 52 og en motstand 53. Integratorens 46 inngang er via en diode 54 koblet til utgangen for pulsrekkeanalysatoren 41.

Til utgangsklemmene 45a,45b er det, likesom ved senderen ifolge fig. 2, koblet en avgjorelseskobling 55, som via en styrefor-bindelse 56 styres av skyveregisteret 42 og til enhver tid for-

binder en av utgangsklemmene 45a, 45b med et lavpassfilter 57, som svarer til lavpassfilteret 37 på sendersiden. Til lavpassfilteret 57 en en impedansomformer. 58 koblet, som på utgangssiden er koblet til en utgangsklemme 59a og via en motstand 60 sammen med en kondensator 61 er koblet til en klemme for en sammenligningskobling 62. Den andre inngangsklemmen for sammenligningskoblingen 62 er forbundet med en sammenlignings-spenningskilde 63. Sammenligningskoblingens 62 utgang er koblet til en utgangsklemme 59.

Som allerede omtalt i forbindelse med fig. 1, genererer senderens (fig. 2) sammenligningskobling 20 utgangspulser, som avhenger av differansen mellom informasjonssignalene U, og sammenligningssignalene Uv som er sammenlignet i koblingen 20. Hvis differansen er positiv, dvs. \ J er storre enn U , vil det ved kob-lingens 20 utgang opptre en "l"-puls. Ved negativ differanse, dvs. når UAer mindre enn U^, genererer koblingen 20 en "0"-puls. I fig. 4a er de sammenlignede signalene UAog u"vgjengitt, mens fig. 4b viser utgangspulsene fra sammenligningskoblingen 20. Utgangssignalene fra koblingen 20 blir ved hjelp av taktpulser som er påtrykt inngangen 39, skjovet til tegn med like avstander gjennom skyveregisteret 24 til utgangen 38, hvorfra disse utgangspulser via en ikke vist overforingsstrekning, f.eks. en overforingsledning, sendes til mottakeren (fig. 3). Utgangspulsene fra sammenligningskoblingen 20, som skyves inn i skyveregisteret 24 er vist i fig. 4c.

Ved tilknytningsleddets 25 utgang opptrer et "1"-signal, hver gang det er lagret tre likeartede pulser ("0 ","0","0" eller "1", "1","1") i skyveregisteret 24. Det betyr at tilkoblingsleddet 25 genererer et "1"-signal, hver gang sammenligningskoblingen 20 har registrert en positiv hhv. negativ differanse under minst tre etter hverandre folgende sammenligninger. I fig. 4d er ut-gangssignalet fra tilkoblingsleddet 25 vist.

Disse utgangssignaler integreres i integratoren 27. Integratorens 27 utgangssignaler opptrer ved-klemmen 26a og omvendes i omvenderen 32, slik at klemmen 26b mottar det omvendte utgangssignal fra omvenderen 27, som er vist i fig. 4e. Ved hjelp av strombanen 33 oppnås at integratorens 27 karakteristikk ikke blir lineær. Utgangssignalene fra tilkoblingsleddet 25 blir dels tilfort integratoren 27 for integrering og dels påtrykt klemmen 26b via strombanen 33. I avhengighet av spenningsver-dien på klemmen 26b hhv. klemmen 26a vil det flyte en sterkere eller svakere strom gjennom integratoren. Integratorens 27 in-tegreringstid avhenger således av den absolutte verdi ved klemmen 26b hhv. 26a, hvilket har til folge at styrekoblingens 26 styrekarakteristikk til enhver tid er proporsjonal med den absolutte verdi av informasjonssignalet U^, slik at det oppnås en finere kvantisering ved små amplityder og dermed en bedring av signal-stoy-avstanden ved små informasjonssignaler. Diodene 31 og 34 hindrer utlading, når det ved tilbakekoblingsleddets

25 utgang opptrer et "0"-signal.

I avhengighet av arten av forste puls som lagres i skyveregisteret 24, vil enten klemmen 26a eller klemmen 26b forbindes med lavpassfilteret 37 ved hjelp av avgjorelseskoblingen 36. Hvis forste puls som lagres i skyveregisteret 2.4 er en "l"-puls, mottar lavpassfilteret 37 det positive signal på klemmen 26b.

I motsatt tilfelle ("0"-puls i skyveregisteret 24) mottar lavpassf ilteret 37 det negative signal på klemmen 26a. Ved lavpassf ilterets 37 utgang opptrer sammenligningssignalet Uy som ledes tilbake til sammenligningskoblingen 20.

På sendersiden oppnås sammenligningssignalet Uv på omtalte måte av utgangspulsene fra sammenligningskoblingen 20 og fores etter . informasjonssignalene U^. Sammenligningssignalet U^. svarer således til det innmatede informasjonssignal U^. På mottakersiden er det således uten videre mulig med samme komponenter å vinne et utgangssignal som svarer til sammenligningssignalet U^ fra sendersiden og- dermed informasjonssignalet UAav de overforte utgangspulsene fra sammenligningskoblingen 20 på sendersiden.

Utgangspulsene fra sammenligningskoblingen 20 på sendersiden, som genereres og sendes av senderen, vil på mottakersiden (fig.

3) via inngangen 40 mates inn i skyveregisteret 42 for pulsrekkeanalysatoren 41. På grunnlag av utgangssignalene fra tilkoblingsleddet 43 genererer styrekoblingen 45 - som på sendersiden - omvendte utgangssignaler på klemmene 45a og 45b, som påtrykkes lavpassfilteret 57 i avhengighet av forste lagrede

! puls i skyveregisteret 42. Ved lavpassfilteret 57 opptrer et signal som svarer til sammenligningssignalet U^. på sendersiden. Dette utgangssignal fra lavpassfilteret 57 avgis via impedansomformeren 58 lavohmig til utgangsklemmen 59a.

Sammenligningskoblingen 62 sammenligner det signal som opptrer ved impedansomformerens 58 utgang med en sammenligningsspen-ning generert av sammenlignings-spenningskilden 63. På grunnlag av denne sammenligning genererer sammenligningskoblingen 62 et utgangssignal som avgis til klemmen 59b. Hvis det på sendersiden mates inn og kodes et via inngangsklemmen 22b innmatet likestroms-signal eller et lavfrekvent datasignal, vil dette likestroms- eller lavfrekvente datasignal registreres og avgis av sammenligningskoblingen 62. Med den omtalte anordning kan det således også kodes og overfores likestroms-signaler og lavfrekvente datasignaler med en frekvens til ca. 12 hz.

Ved det viste utforelseseksempel ble integreringstidskonstanten for integratorene 27 og 46 valgt til = 4,7 ms. Denne integre-ringskonstant og lavpassfiltrenes 37 og 57 egenskaper ble ved et overforings-bit-forhold på 32 k.bit/s optimert for energispek-tret for tale.

Samme anordning kan også drives ved overforings-bit-forhold på 64 k bit/s, hvorved signal-stoy-forholdet kan bedres med ytter-ligere ca. 10 dB.

Den beskrevne anordning kan med samme filterdimensjonering drives til et overforings-bit-forhold på 12 k bit/s, hvorved det dog må godtas en tilsvarende kvalitetssenkning. Ved et overforings-bit-forhold på 16 k bit/s kan tale-, stavelses- og stemmeidentifikasjonen fortsatt betegnes som tilstrekkelig.

I stedet for de viste integratorer 27 og 46, hvis karakteristikk ikke er lineær på grunn av strombanene 33 hhv. 51, kan det også benyttes integratorer, som i seg selv har en ikke-lineær, f.eks. en logaritmisk karakteristikk.

Ved anordningen ifolge oppfinnelsen benyttes i stedet for strom7kildene 8,9 i den kjente kobling ifolge fig. 1 en spenningskil- i de (styrekoblingingen 26), hvilket medforer at virkningen av dynamikkreguleringen på lavpassf ilteret 37 avtar"ved hoyere nivåer av informasjonssignalet UA. Det betyr at koblingen ifolge oppfinnelsen virker som begrenser ved hoye nivåer.

Ved at kvantiseringstrinnenes storrelse ved anordningen ifolge oppfinnelsen er proporsjonal med den til enhver tid aktuelle absolutte verdi av informasjonssignalene U^, som skal overfores oppnås folgende fordeler: - en meget fin kvantisering av de små amplitydeverdier av informasjonssignalet som skal overfores. Derved bedring av signal-stoy-avstanden (mindre kvantiseringsstoy) - laveste kvantiseringstrinn er bare avhengig av grensedata for de benyttede komponenter, f.eks. sammenligningskoblingens 20 offset-spenning, som i tillegg kompenseres, - bedring med henblikk på tilpasningshastigheten av styresig-nalet som genererers av styrekoblingen til de momentane end-ringene av det innmatede inf ormas jonssignalet u"A - koding og overforing av likestroms-signaler og lavfrekvente datasignaler er mulig, f.eks. av hjelpe-, opptatt- og kallesignaler for telefonanlegg.

Claims (11)

1. Anordning for overforing av informasjonssignaler ved hjelp av digitalt styrt deltamodulasjon, med en sammenligningskobling på sendersiden, som sammenligner informasjonssignalene som skal overfores med sammenligningssignaler generert i en tilbakekoblingskrets og på grunnlag av den registrerte differanse mellom informasjons- og sammenligningssignalene genererer utgangssignaler, som sendes til mottakersiden, hvorved tilbakekoblingskretsen omfatter en pulsrekkeanalysator, som er koblet til sammenligningskoblingens utgang og som ved opptreden av minst tre etter hverandre folgende, likeartede utgangspulser fra sammenligningskretsen genererer et utgangssignal, en styrekobling, som er koblet til pulsrekkeanalysatorens utgang og som på grunnlag av utgangssignalene generert av pulsrekkeanalysatoren genererer utgangssignaler med motsatt polaritet, som bestemmer kvantiseringstrinnenes storrelse, og en avgjorelseskobling, som er anordnet mellom styre- og sammenligningskoblingen og som i avhengighet av arten av utgangspulsene fra sammenligningskoblingen leder utgangssignalene generert av styrekoblingen med den ene eller annen polaritet videre til sammenligningskoblingen, karakterisert ved at styrekoblingen (26) omfatter en integrerende kobling (27,33), som er koblet til pulsrekkeanalysatoren (23) og har en ikke-lineær karakteristikk.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at mottakeren omfatter en pulsrekkeanalysator (41), som mottar utgangspulsene. som er overfort av senderen og er oppbygget som pulsrekkeanalysatoren (23) på sendersiden, at det etter pulsrekkeanalysatoren (41) på mottakersiden er koblet en styrekobling (45), som svarer til styrekoblingen (26) på sendersiden og likeledes omfatter en integrerende kobling (46,51) med ikke-lineær karakteristikk og genererer utgangssignalene med motsatt polaritet, og at det til styrekoblingen (45) på mottakersiden er koblet en avgjorelseskobling (55), som svarer til avgjorelseskoblingen (36) på sendersiden og som på grunnlag av de mottatte pulser leder videre utgangssignalene med den ene eller annen polaritet som er generert av styrekoblingen (45).

3. Anordning som angitt i et av kravene 1 eller 2, ' karakterisert ved at styrekoblingen (26,45) på sender- og mottakersiden omfatter en integrator (27,46),som er koblet til pulsrekkeanalysatorens (23,41) utgang og på utgangssiden er forbundet med en omvender (32,50), "hvorved det ved integratorens (23,41) og omvenderens (32,50) utganger opptrer omvendte signaler.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved a.t det foreligger en strombane (33,51), som forbikobler integratoren (27,46), er koblet til integratorens (27,46) inngang og omvenderens (32,50) utgang (26b,45b) og sammen med integratoren (27,46) danner den integrerende kobling med ikke-lineær karakteristikk.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at en motstand (35,53) er koblet inn i strombanen (33,51).

6. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at integratoren (27,46) har en ikke-lineær, f. eks. en logaritmisk karakteristikk.

7. Anordning som angitt i et av kravene 1 eller 2, karakterisert vedat det både på sendersiden og på mottakersiden er koblet et lavpassfilter (37,57) etter avgjorelseskoblingen (36,55), hvorved senderens lavpassfilter (37) på utgangssiden er koblet til sammenligningskoblingen (20).

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at det etter lavpassfilteret (57) på mottakersiden er koblet en impedansomformer (58).

9. Anordning som angitt i et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at pulsrekkeanalysatoren (23,

41) på sender- og mottakersiden omfatter et skyveregister (24,

42) med minst tre lagerplasser, hvor de pulser som genereres av sammenligningskoblingen (20) hhv. de mottatte pulser kan lagres, og at hver av skyveregisterets (24,42) minst tre lagerplasser er forbundet med en inngang for et tilkoblingsledd (25,43), til hvis utgang styrekoblingens (26,45) integrerende kobling (27,33, 46,51) er koblet.

10. Anordning som. angitt i krav 9, karakterisert ved at både avgjorelseskoblingen (36,55) på sendersiden og på mottakersiden leder videre utgangssignalene med den ene eller annen polaritet som er generert av styrekoblingen (26, 45) på grunnlag av arten av den puls som er lagret på forste lagerplass i skyveregisteret (24,42).

11. Anordning som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at mottakeren omfatter en sammenligningskobling (62), hvis ene inngang er koblet til utgangen for lavpassf ilteret (57) hhv. impedansomformeren (58) og hvis annen inngang er koblet til en sammenlignings-spenningskilde (63) og som ved sin utgang på grunnlag av den gjénnomforte sammenligning genererer et utgangssignal, som svarer til et likestroms- eller lavfrekvent datainformasjonssignal som på sendersiden er tilfort sammenligningskoblingen, (20).