METHOD OF CONVERTING LINEAR PCM WORDS INTO NON-LINEAR PCM WORDS AND REVERSELY NON-LINEAR PCM WORDS INTO LINEAR PCM WORDS ACCORDING TO A 13 SEGMENTS CHARACTERISTIC OBEYING THE A-LAW

Abstract: 1. Method of converting linear-coded PCM-words into non-linear-coded PCM-words (companding) and vice versa for converting non-linear-coded PCM-words (linearisation), in accordance with a 13-segment curve which obeys the A-law, using a shift register into which, in the case of companding, a linear-coded PCM-word is input and is shifted until a significant bit appears at the shift register series output, whereupon, for the formation of the non-linear-coded PCM-word, the complement of the bit combination which characterises the number of shift clock pulses required for this purpose is used as higher-value word component, and a number of bits which follow the afore mentioned significant bit and which are contained in the shift register are used as lower value word component, and in the case of linearisation, the lower-value word component of a non-linear-coded PCM-word, which word component corresponds to the grading within the segments of the aforementioned curve, is input and shifted by a number of digits which is related to the relevant segment number of the curve, designated by that part of the non-linear-coded PCM-word which has not been taken into account, whereupon it is used, with the value which has been hereby changed, in order to form the higher-value part of the linear-coded PCM-word, characterised in that in the case of companding, the advance of the linear-coded PCM-word (L) which has been input into the shift register (SCH) and which is to be converted is prevented also when the aforementioned significant bit does not appear at the shift register series output but information shifts have taken place in a number which is 1 smaller than the highest segment number (7), and a counter (Z) which serves to count the shift clock pulses (t) and which is normally brought to a halt when the significant bit appears and whose count then indicates the complement of the number of the segment at which the converted PCM-word is located, is stepped on to its end count, and that in the case of linearisation, the lower-value portion (d, c, b, a) of a non-linear-coded PCM-word (K) which portion corresponds to the grading within a segment, prior to input into the shift register (SCH), is added to a specific bit combination if the PCM-word is assigned to the lowest-value segment (0) of the curve, and is added to another specific bit combination if it is assigned to a higher-value bit combination.

Description: Verfahren zur Umwandlung linear codierter PCM-orte in nichtlinear codierte PCM-Worte und umgekehrt nichtlinear codierter PCM-Worte in linear codierte PCM-Worte gemäss einer dem -A-Gese-tz gehorchenden 1 3-Segment-Kennlinie. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung linear ar codierter PCM-Worte in nichtlinear codierte PCM-.Worte (Kompandierung) und umgekehrt nichtlinear codierter .PCM Worte in linear codierte PCM-Worte (Linearisierung) gemäss einer dem A-Gesetz gehorchenden 13-Segment-Kennlinie unter Verwendung eines Schieberegisters, in das im Falle der Kompandierung ein linear codiertes PCM-Wort eingegee ben und dort so lange verschoben wird, bis ein signifikantes Bit am Schieberegisterserienausgang erscheint, wonach zur Bildung des nichtlinear codierten PCM-Wortes das Eom- plement der die Anzahl der hierfür erforderlichen Schiebetakte kennzeichnenden Bitkombination als höherwertiger Wortteil und eine Anzahl von auf das genannte signifikante Bit folgender, im Schieberegister stehender Bit als niedrigerwertiger Wortteil herangezogen werden, und im Falle der Linearisierung der der Stufung innerhalb. der Segmente der genannten Kennlinie entsprechende niedrigerwertige Wortteil eines nichtlinear codierten PCM-Wortes eingegeben und dort um eine Anzahl von Stellen verschoben wird, die mit der durch den nicht berücksichtigten Teil des nichtlinear codierten PCM-Wortes bezeichneten betreffenden Segmentnummer der Kennlinie in Zusammenhang steht, woraufhin er mit der hierdurch veränderten Wertigkeit zur Bildung des höherwertigen Teiles des linear codierten PCM-Wortes herangezogen wird. Eine derartige Umwandlung von linearer Codedarstellung in nichtlineare Codedarstellung und umgekehrt ist insbesondere im Zusammenhang mit der digitalen Vermittlung von tonferenzgesprächen von Interesse, da in deren Verlauf aus den von den einzelnen Konferenzteilnehmern gelieferten PCM-Worten, die im Interesse eines konstanten Signal Rausch-Verhältnisses eine nichtlineare Codedarstellung aufweisen, Summencodeworte gebildet werden müssen. Eine derartige Summenbildung ergibt aber nur dann zutreffende Ergebnisse, wenn die einzelnen zu addierenden PCM-Worte vorher einer Linearisierung unterworfen worden sind. Vor einer Weiterübertragung des Summencodewortes hat dann wieder eine Umwandlung in nichtlineare Codedarstellung stattzufinden. Die vorerwähnte den Umwandlungen zugrunde gelegte, dem A-Gesetz gehorchende 13-Segment-Kennlinie zeichnet sich durch einen regelmässigen Verlauf aus, aufgrund dessen die Codewandnngen in der vorstehend angegebenen Art und Weise durch entsprechende Verschiebe- und Zählvorgänge durchgeführt werden können. Ausgenommen von dieser RegelmäBig- keit ist allerdings das erste Segment jeder Kennlinienhälfte, weswegen bei einem bekannten Verfahren, (DE-OS 1 803 222), das in der obenstehend beschriebenen Art und Weise arbeitet, soweit PCM-Worte betroffen sind, die auf diesem ersten Segment liegen, abweichend von der Behandlung von PCM-Worten übriger Segmente bei einer Umwandlung von nichtlinear codierten PCM-Worten in linear codierte PCM-Worte an die Bits der nichtlinear codierten PCM-Worte weitere Bitkombinationen angesetzt werden bzw. bei einer Umwandlung in umgekehrter Richtung einzelne Bits eines umzuwandelnden linear codierten PCM-Wortes unterdrückt werden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, dass unabhangig davon, welchem Segment die umzuwandelnden PCM-Worte angehören, bei den entsprechenden Umwandlungen grundsätzlich in gleicher Weise verfahren werden kann. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Kompandierung ein Weiterschieben des in das Schieberegister eingegebenen; umzuwandelnden linear codierten PCM-Wortes auch dann verhindert wird, wenn das genannte signifikante Bit nicht am Schieberegisterserienausgang erscheint, aber Informationsschiebungen in einer Anzahl stattgefunden haben, die um t kleiner ist als die höchste Segmentnummer und ein zum Abzählen.der Schiebetakte dienender Zahler, der normalerweise bei Erscheinen des signifikanten Bits angehalten wird, und dessen Zählerstand dann das Komplement der Nummer des Segmentes angibt, auf dem das umgewandelte PCM-Wort liegt in seinen Zählerendstand weitergeschaltet wird, und dass bei einer Linearisierung der der Stufung innerhalb eines Segmentes entsprechende niedrigerwertige Teil eines nichtlinear codierten PCM-Wortes vor einer Eingabe in das Schieberegister, sofern das PCM-Wort dem niedrigstwertigen Segment der Kennlinie zugeordnet ist zu einer bestimmten Bitkombination und, sofern es einem höherwertigen Segment zugeordnet ist, zu einer anderen bestimmten Bitkombination addiert wird. Aufgrund des erfindungsgemässen Vorgehens erfolgt eine grundsätzliche Gleichbehandlung aller PCM-Worte bei den Umwandlungen in der einen oder in der anderen Richtung. Abgesehen von einem einheitlichen Steuerungskonzept ergibt sich hierdurch nicht der besondere Vorteil, dass ein solches Verfahren mit einem vorgeschlagenen Verfahren kompatibel ist, damgemäss solche Codewandlungen entsprechend einerKennlinie durchgeführt werden, die dem -Gesetz ge horcht. Bei diesem e Gesetz erstreckt sich nämlich die beim A-Gesetz nur bezüglich des ersten Segmentes vorhandenen Unregelmässigkeit über sämtliche Segmente, weswegen dort, um überhaupt Codewandlungen in Form von Verschiebeund Zähivorgängen vornehmen zu können, Massnahmen ergriffen werden; die hier lediglich im Hinblick auf das erste Segment erforderlich werden. Es lässt sich daher dann eine Schaltungsanordnung, die zur Durchführung des genannten Verfahrens zugrunde des p-Gesetzes arbeitet, ohne grossen Aufwand auf eine Arbeitsweise nach dem A-Gesetz umschaltbar machen. Nachstehend wird das erSindungsgemässe Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf zwei Figuren naher erläutert. Fig. 1 zeigt die GegenUberstellung einer Codetabelle li near codierter Signalwerte und einer Codetabelle zugeordneter nichtlinear codierter Signalwerte. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanord nung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfah rens. Die im linken Teil der Figur dargestellten Bitkombinationen aus den Bits 20 bis zu denen noch ein Vorzeichenbit VZ als höchstwertiges Bit kommt, stellen linear codierte Signalwerte dar. Im rechten Teil der Figur sind 0 Kombinationen aus acht Bits 2 bis VZ dargestellt, die die entsprechenden nichtlinear codierten Signalwerte veranschaulichen. Die zwischen den beiden Codegruppen eingetragenen Zahlen O bis 7 geben an, dass die entsprechenden Zeilen die Segmente 0 bis 7 der positiven oder der negativen Kennlinienhälfte betreffen, je nachdem, ob das Bit VZ den Binärwert 1 oder den Binärwert 0 aufweist. Die Segmente 0 und 1 beider Kennlinienhälften weisen jeweils dieselbe Steigung auf, so dass die vollständige Kennlinie tatsächlich, wie oben angegeben, aus dreizehn Geraden zu sammengesetzt ist. Wie die nichtlinieare Codedarstellung im rechten.Teil der Figur zeigt, sind sämtliche der Segmente Q-:bis 7 in sechzehn gleich grosse Stufen unterteilt, entsprechend den sechzehn möglichen unterschiedlichen Kombinationen d,c,b,a der vier niedrigerwertigen Bits 20 bis 25. Die drei auf das Vorzeichen-Bit VZ folgenden höherwertigen Bit 26 bis 24 nehmen vom Segment O bis zum Segment 7 unterschiedliche Kombinationen 000 bis 111 an und stellen die Segmentadresse dar. Aus dem Vergleich der beiden Codetabellen erkennt man, dass die bei einem nichtlinear codierten PCM-Wort die Stufen innerhalb eines Segmentes angebenden Bitkombination d,c, b,a in dem entsprechenden linearcodierten PCM-Wort ebenfalls auftauchen, je nachdem welchem Segment das nichtlinear codierte PCM-Wort angehört, jedoch mit anderer Stellenwertigkeit, nämlich mit steigender Segmentnummer zu höheren Wertigkeiten hin verschoben sind. Man erkennt ferner, dass bei den linear codierten PCM-Ifor- ten die Bitkombination d,c,b,a jeweils zwischen einem höherwertigen und niedrigerwertigen Bit des Binärwertes 1 steht; mit Ausnahme der dem Segment 0 zugehörenden Bitkombination, die zwischen einem höherwertigen Bit des Binärwertes 0 und einem niedrigerwertigen Bit des Binärwertes 1 steht. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung zur Durchfuhrung des erfindungsgemässen Verfahrens, die lediglich insoweit gezeigt ist, als dies zum Verständnis der Erfindung erforderlich erscheint, weist als wesentlichen Bestandteil ein Schieberegister SCH auf, das unter der aus Fig. 1 ersichtlichen Voraussetzung, dass linear codierte PCM-Worte unter Verwendung von dreizehn Bit dargestellt werden, aus dreizehn Schieberegisterstufen besteht. Ferner ist Bestandteil dieser Anordnung ein Zähler Z, der unter der Voraussetzung einer aus dreizehn Segmenten bestehenden Kennlinie, wie sie die A-Kennlinie ist, drei Stufen aufweist, also acht verschiedene Zähierzusände einnehman kann, was ausreicht, da PCM-Worte, die unterschidlichen Kennlinienhälften zugeordnet sind, jeweils gesondert behandelt werden und je Kennlinienhälfte lediglich acht unterscheidbare Segmente auftreten. Weiterer Bestandteil der Anordnung gemäss Fig. 2 ist eine Addiereinrichtung Add, der im Zuge einer Linearisierung die Codekombination d,c,b,a nichtlinear codierter PCM Worte zugeführt wird. Ferner ist Bestandteil der dargestellten Anordnung ein Speicher Sp, in dem bestimmte Bitkombinationen gespeichert sind, die, wie noch erläutert werden wird, den Betriebsverhältnissen entsprechend abgerufen und als Jeweils zweite EingangsgröBe dem Addierer Add zugeführt werden. Die von dem Addierer gebildeten Summencodeworte werden an das genannte Schieberegister SCH übergeben. Nachstehend werden die Vorgänge näher erläutert, die sich in Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens bei der Umwandlung von PCM-Worten von der einen Codierungsart in die andere abspielen. Zunächst wird die Umwandlung positiver linear codierter PCM-Worte in nichtliniear codierte PCM-Worte, also eine Kompandierung, behandelt. Hierzu wird das umzuwandelnde liniear codierte PCM-Wort in das Schieberegister SCH eingegeben. Der Zabler Z wird auf den Zählerstand 0 gestellt. Nunmehr wird unter dem Einfluss von Taktimpulsen t das im Schieberegister SCH befindliche PM-Wort so 'ans nach links verschoben, bis in der Schieberegisterstufe 212 ein Bit des Binärwertes 1 erscheint, worau%hria ein' Weiterschieben im Schieberegister und ein Weiterzählen des Zäh- lers Z unterbunden wird. Bei dem erwähnten Bit des Binärwertes 1 handelt es sich um dasJenige des linear codierten PCM-Wortes, das, wie die Fig. j zeigt, als höherwertiges Bit an die Bitkombination d,c,b,a angrenzt. Die Einbeziehung der Schieberegisterstufe 212 in die Auswertung bedeutet, dass vom jeweils doppelten Linearwert ausgegangen worden ist, was aber deswegen zulässig ist, weil dieser Umstand bei einer nachfolgenden Umwandlung in umgekehrter Richtung Berücksichtigung findet. Das entsprechende nichtlinear codierte PCM-Wort wird nun aus einer Bitkombination, die das Komplement des aktuellen Zählerstandes des Zählers Z darstellt, also die Anzahl der beim linear codierten PCM-Wort vor dem genannten Bit des Binärwertes 1 stehende Anzahl von Bits des Binärwertes O angibt, als höherwertiger Seil sowie aus den in der Stufen 211 bis 28 des Schieberegisters stehenden Bits als niedrigerwertiger Teil gebildet, was durch die mit K1 und K2 bezeichneten Ausgangspfeile an dem dem Zähler Z nachgeschalteten Inverter 1 bzw. an den genannten Stufen des Schieberegisters angedeutet ist. Da, wie erläutert, bei linear codierten PCM-Worten, die dem Segment 0 zugeordnet sind, ein an die Bitkombination d,c,b,a angrenzendes höherwertiges Bit des Binärwertes 1 nichtvorhanden ist, wird die Anzahl der Schiebeschritte des Schieberegisters SCH auf t = 6 begrenzt, bei- spielsweise durch Vitnüpfung des das Weiterschieben bewirkenden Taktes t mit den beim Zählerstand 6 des Zah- lers Z abgegebenen Ausgangssignalen, wogegen der Zahler Z noch durch einen nachfolgenden Zähltakt weitergeschaltet werden kann, und damit den Zählerstand 7 erreicht. Auch hier wird das nichtliniear codierte PCM-Wort wieder aus dem Komplement des dann erreichten Zählerstandes und den Bits in den Stufen 211 bis 28 des Schieberegisters SCH gebildet. Bei einer Umwandlung in umgekehrter Richtung, also bei einer Linearisierung, wird der der Stufung innerhalb eines Segmentes entsprechende niedrigerwertige Teil d,c,: b,a eines nichtlinear codierten PCM-Wortes jeweils vor einer Eingabe in das Schieberegister SCH zu einer bestimmten Bitkombination addiert, die davon abhängt, ob das umzucodierende PCM-Wort dem niedrigstwertigen Seg mezit oder einem der höherwertigen Segmente zugeordnet ist. Die Bits der hinzuzuäddierenden Bitkombination haben jeweils einen derartigen Binärwert, dass bei PCM-Wor- ten mit positivem Vorzeichen, die dem niedrigstwertigen Segment zugeordnet sind, die Summe Odcbal entsteht und bei PCM-Worten mit positivem Vorzeichen, die einem der übrigen Segmente zugeordnet sind, die Summe Idcbal entsteht. Die genannten beiden hinzuzuaddierenden Bitkombinationen werden aufgrund entsprechender Ansteuerung mit den die Segmentadresse des umzuwandelnden PCM-Wortes angebenden höherwertigen Bits x,y,z dem Speicher Sp der Anordnung gemäss Fig. 2 entnommen und dem Addierer Add zugeführt, an dessen anderem Eingang die die Segmentstufung angebenden Bits d,c,b,a des umzuwandelnden PCM-Wortes anliegen. Das durch den Addierer gebildete Summencodewort wird dann in die Stufen 212 bis 29 des Schieberegisters SCH eingegeben und dort um eine Anzahl von Stufen nach rechts verschoben, die sich aus dem Komplement der Segmentnummer des umzuwandelnden PCM-Wortes ergibt, sofern es sich um den Segmenten 1 bis 7 zugeordnete PCM-lforte handelt. Ist das umzuwandelnde PCM-Wort dem Segment O zugeordnet, dann ist dafür Sorge zu tragen, dass in Abweichung von der oben erwahnten Zuordnung von Schiebetakten zu Segmentnummer genau so viele Verschiebungen vorgenommen werden, wie bei einem PCM-Wort, das dem Segment 1 zugeordnet ist. Man könnte allerdings auch so vorgehen, dass bei der Summenbildung nicht wie angegeben die Summe Odcbal erzeugt wird, sondern die Summe dcbal, die dann ebenfalls in die Stufen 2 und die nachfolgenden niedrigerwertigen Stufen des Schieberegisters eingegeben wird, in welchem Falle dann ein.Schiebetakt mehr wirksam werden muss, als bei einem PCM-Wort, das dem Segment 1 zugeordnet ist. Unter der Voraussetzung, dass die bei der beschriebenen Schiebeaktion freiwerdenden Stufen des Schieberegisters SCH dem Binärwert 0 entsprechend eingestellt werden, stellt dann der nach Abschluss der Schiebeoperation er haltene-Belegungszustand der Stufen 212 bis 2 des Schieberegisters SCH den zweifachen Wert des linear codierten PCM-Wortes dar. Insbesondere bei dieser Art der Umwandlung, also bei der Linearisierung, zeigt sich die Kompatibilität zu dem er wahnten vorgeschlagenen Verfahren zur Codewandlung nach dem -Gesetz, das bei der Linearisierung das Hinzuaddie ren von Segment zu Segment unterschiedlicher Bitkombination zu den die Stufung angebenden Bits dcba eines nichtlinear codierten PCM-Wortes erfordert. Bei PCM-Worten mit negativem Vorzeichen, das sich von PCM-Worten mit positivem Vorzeichen durch den anderen Binärwert des höchstwertigen Bits VZ unterscheidet, spielen sich dieselben Vorgänge ab. Gerade im Zusammenhang mit der Bildung von Summencodeworten im Zuge der Vermittlung von Ronferenzgesprächen , für die das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise Verwendung finden kann, ist es zweckmässig, PCM-Worte mit negativem Vorzeichen in Form des Zweierkomplementes der entsprechenden PCM-Worte mit positivem Vorzeichen darzustellen. Es lassen sich dann nämlich Subtraktionen von PCM Worten auf Addietionen des entsprechenden Zweierkomple- mentes zurückführen, was zu einer Vereinfachung bei der Bildung der Konferenzsunmenworte führt. Bei der Kompandierung unterscheidet sich das Vorgehen von dem für positive PCM-Worte gültigen dadurch, dass bei Weiterschieben des betreffenden in das Schieberegister SCH eingetragenen Zweierkomplementes der Serienausgang des Schieberegisters nicht auf das Auftreten eines Bits des Binärwerts 1 sondern auf das Auftreten eines Bits des Binärwertes 0 überwacht wird. Bei der Linearisierung wird so vorgegangen, dass nicht zu dem Wortteil d,c,b,a des umzuwandelnden PCM-Wortes, sondern zu dessen invertierten Wert eine bestimmte Bitkombination vor der Eingabe in das Schieberegister SCB addiert wird und zwar derart, dass sich bei PCM-Worten, die den Segmenten 1 bis 7 zugeordnet sind, der Summenwert O,z,c,b, ,1 und bei den PCM-Worten, die dem Segment 0 zugeordnet sind, der Summnenwert 1,d,c,t, ,1 ergibt. 1 Patentanspruch 2 Figuren

Claims: Patentanspruch Verfahren zur Umwandlung linear codierter PCM-Worte in nichtlinear codierte PCM-Worte (Kompandierung) und umge kehr.t nichtlinear codierter PCM-Worte in linear codierte PCM-Worte (Linearisierung) gemäss einer dem A-Gesetz gehorchenden 15-Segment-Kennlinie unter Verwendung eines Schieberegisters, in das im Falle der Kompandierung ein linear codiertes PCM-Wort eingegeben und dort so lange verschoben wird, bis ein signifikantes Bit am Schiebetegisterserienausgang erscheint, wonach zur Bildung des nichtlinear codierten PCM-Wortes das Komplement der die Anzahl der hierfür erforderlichen Schiebetakte kennzeichnende Bitkombination als höherwertiger Wortteil und eine Anzahl von auf das genannte signifikante Bit folgender, im Schieberegister stehender Bits als niedrigerwertiger Wortteil herangezogen werden, und im Fall der Linearisierung der der Stufung innerhalb der Segmente der ge nannten Kennlinie entsprechende niedrigerwertige Wortteil eines nichtlinear codierten PCM-Wortes eingegeben und dort um eine Anzahl von Stellen verschoben wird, die mit der durch den nicht berücksichtigten Teil des nichtlinear codierten PCM-Wortes bezeichneten betreffenden Segmentnummer der Kennlinie in Zusammenhang steht, woraufhin er mit der hierdurch veränderten Wertigkeit zur Bildung des höherwertigen Teiles des linear codierten PCM-Wortes herangezogen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einer Kompandierung ein Weiterschieben des in das Schieberegister (ECK) eingegebenen, umzuwandelnden linear codierten PCM-Wortes (L) auch dann verhindert wird, wenn das genannte signifikante Bit nicht am Schieberegisterserienausgang erscheint, aber Informationsschiebungen in einer Anzahl stattgefunden haben, die um 1 kleiner ist als die höchste Segmentnummer (7) und ein zum Abzählen der Schiebetakte (t) dienender Zähler (Z), der normalerweise bei Erscheinen des signifikanten Bits angehalten wird, und dessen Zählerstand dann das Komplement der Nummer des Segmentes angibt, auf dem das umgewandelte PCM-Wort liegt, in seinen Zählerendstand weitergeschaltet wird, und dass bei einer Linearisierung der der Stufung innerhalb eines Segmentes entsprechende niedrigerwertige Teil (d,c,b,a) eines nichtlinear codierten PCM-Wortes (K) vor einer Eingabe in das Schieberegister (SCH), sondern das PCM-Wort dem niedrigstwertigen Segment (0) der Kennlinie zugeordnet ist, zu einer bestimmten Bitkombination und, sofern es einem höherwertigen Segment zugeordnet ist, zu einer anderen bestimmten Bitkombination addiert wird.

Inventors: ZEITRAG, ROLF, DIPL.-PHYS., Zeiträg, Rolf, Dipl.-Phys.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H04B14
IPC codes: H03G7, H03M7