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JPS6149860B2 - - Google Patents
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JPS6149860B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6149860B2
JPS6149860B2 JP10005580A JP10005580A JPS6149860B2 JP S6149860 B2 JPS6149860 B2 JP S6149860B2 JP 10005580 A JP10005580 A JP 10005580A JP 10005580 A JP10005580 A JP 10005580A JP S6149860 B2 JPS6149860 B2 JP S6149860B2
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JP
Japan
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level
signal
modulated wave
variable
analog
Prior art date
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Application number
JP10005580A
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Japanese (ja)
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JPS5725740A (en
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Masao Kasuga
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP10005580A priority Critical patent/JPS5725740A/en
Publication of JPS5725740A publication Critical patent/JPS5725740A/en
Publication of JPS6149860B2 publication Critical patent/JPS6149860B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G7/00Volume compression or expansion in amplifiers
    • H03G7/007Volume compression or expansion in amplifiers of digital or coded signals

Landscapes

  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はデイジタル変調波の圧縮伸長方式に係
り、送信側でデイジタル変調波のアナログ換算値
をレベル圧縮して伝送し、受信側で伝送されてき
たデイジタル変調波のアナログ換算値をレベル圧
縮分だけレベル伸長することにより、AD変換器
やDA変換器の変換精度以上の品質のデイジタル
変調波の伝送ができ、しかも信号予測回路を用い
ることによりレベル圧縮の情報を示す制御用信号
の伝送が不要なので、従来よりも少ないビツト数
でデイジタル変調波を伝送しうる圧縮伸長方式を
提供することを目的とする。 第1図は従来のデイジタル変調波の圧縮伸長方
式の一例のブロツク系統図を示す。同図中、入力
端子1に入来したアナログ信号は低域フイルタ2
に供給され、ここで不要な高域成分が除去された
後サンプリングホールド回路3に供給され、ここ
でサンプリングホールドされる。サンプリングホ
ールド回路3より取り出された時間的に離散化さ
れた標本化信号は、後述の可変利得器7を通して
AD変換器8に印加される一方、絶対値回路4に
供給され、ここで絶対値をとられる。この絶対値
回路4の出力信号は、電圧比較器6に供給され、
ここで基準電圧設定器5よりの基準電圧と比較さ
れ、基準電圧を越えた時可変利得器7の利得を可
変せしめる。 第2図は上記の利得制御が行なわれる可変利得
器7の入力電圧対出力電圧特性を示す。同図より
もわかるように、入力電圧の絶対値が大になり、
AD変換器8によつて伝送しうる最大又は最小の
入力電圧となつたときは、上記の電圧比較器6よ
りの利得制御信号によつて利得が可変せしめられ
る結果、出力電圧の絶対値が減衰せしめられる。
この結果、可変利得器7の出力電圧は常にAD変
換器8のビツト数によつて定まる所定電圧範囲
(第2図に±1で示す)内とされ、第3図に示す
如きレベル圧縮波形となる。 上記可変利得器7の出力電圧はAD変換器8に
供給され、ここでアナログ―デイジタル変換され
て(具体的には量子化、符号化されて)パルス符
号変調(PCM)信号等のデイジタル変調波とさ
れる。このデイジタル変調波は所定の伝送路を経
てDA変換器9に供給され、ここでデイジタル―
アナログ変換された後可変利得器10により送信
系でレベル減衰又はレベル増強された分がレベル
伸長により元に戻され、更に低域フイルタ11に
より元のアナログ信号に復元されて出力端子12
より出力される。 しかるに、上記の従来のデイジタル変調波の圧
縮伸長方式は、送信側の可変利得器7で利得制御
した分と逆方向で、かつ、同じ量だけ受信側の可
変利得器10で制御させるための、可変利得器制
御用信号も伝送信号として同時に伝送しなければ
ならなかつたため、伝送ビツト数の削減化という
要求に制限を与えていた。 本発明は上記欠点を除去したものであり、第4
図以下の図面と共にその各実施例について説明す
る。 第4図は本発明になるデイジタル変調波の圧縮
伸長方式の第1実施例のブロツク系統図を示す。
同図中、第1図と同一構成部分には同一番号を付
し、その説明を省略する。第4図において、AD
変換器8より取り出されたデイジタル変調波は、
可変利得器(デイジタル信号を取り扱うものであ
り、シフトレジスタ、あるいはマルチプライヤな
どにより構成されている)13に供給され、ここ
で後述する利得制御部14よりの制御信号により
そのアナログ換算レベルが可変せしめられた後送
信され、また同時に利得制御部14内の信号予測
回路15に供給される。いま、可変利得器13の
時刻nT(Tはサンプリングホールド回路3のサ
ンプリング周期)における入力デイジタル変調波
のアナログ換算レベルをXo、そのときの可変利
得器13の利得をG1、可変利得器13の時刻nT
における出力デイジタル変調波のアナログ換算レ
ベルをyoとすると次式が成立する。 yo=XoG1 (1) 一方、信号予測回路15はL/M倍(L,Mは自然 数で、L>M)にサプリング周波数を上げる機能
を有するサンプリング周波数変換器が入力初段に
前置されてなる構成とされている。上記のサンプ
リング周波数変換器は入力信号yoが供給される
補間器と、この補間器の出力信号が供給され、
L/M倍のサンプリング周波数で動作する第1の
デイジタルフイルタとより少なくとも構成されて
いる。 上記の補間器は入力信号yoの各サンプル値の
時間間隔T内でL―1個の雰点を期間k毎に順次
挿入する回路で、その出力信号V(oL/M)+kは次
式で表わされる。
The present invention relates to a compression/expansion method for digitally modulated waves, in which the analog equivalent value of the digitally modulated wave is level-compressed and transmitted on the transmitting side, and the analog equivalent value of the transmitted digitally modulated wave is compressed by the amount of level compression on the receiving side. By level expansion, it is possible to transmit digitally modulated waves with a quality higher than the conversion accuracy of AD converters and DA converters, and by using a signal prediction circuit, there is no need to transmit control signals indicating level compression information. It is an object of the present invention to provide a compression/expansion method that can transmit digital modulated waves using a smaller number of bits than conventional methods. FIG. 1 shows a block system diagram of an example of a conventional digital modulated wave compression/expansion method. In the figure, the analog signal entering input terminal 1 is passed through low-pass filter 2.
After removing unnecessary high-frequency components, the signal is supplied to the sampling and holding circuit 3, where it is sampled and held. The temporally discretized sampled signal taken out from the sampling hold circuit 3 is passed through a variable gain device 7, which will be described later.
While being applied to the AD converter 8, it is also supplied to the absolute value circuit 4, where the absolute value is taken. The output signal of this absolute value circuit 4 is supplied to a voltage comparator 6,
Here, it is compared with the reference voltage from the reference voltage setter 5, and when it exceeds the reference voltage, the gain of the variable gain unit 7 is varied. FIG. 2 shows the input voltage versus output voltage characteristics of the variable gain device 7 in which the above gain control is performed. As can be seen from the figure, the absolute value of the input voltage increases,
When the input voltage reaches the maximum or minimum that can be transmitted by the AD converter 8, the gain is varied by the gain control signal from the voltage comparator 6, and as a result, the absolute value of the output voltage is attenuated. I am forced to do it.
As a result, the output voltage of the variable gain unit 7 is always within a predetermined voltage range (indicated by ±1 in Figure 2) determined by the number of bits of the AD converter 8, and a level compression waveform as shown in Figure 3 is generated. Become. The output voltage of the variable gain device 7 is supplied to the AD converter 8, where it is analog-to-digital converted (specifically, quantized and encoded) into a digital modulated wave such as a pulse code modulation (PCM) signal. It is said that This digitally modulated wave is supplied to the DA converter 9 through a predetermined transmission path, where it is converted into a digital signal.
After analog conversion, the level attenuation or level enhancement in the transmission system is restored by level expansion by the variable gain unit 10, and then restored to the original analog signal by the low-pass filter 11 and sent to the output terminal 12.
It is output from However, in the conventional digital modulated wave compression/expansion method described above, the variable gain unit 10 on the receiving side controls the gain in the opposite direction and the same amount as the gain controlled by the variable gain unit 7 on the transmitting side. Since the variable gain control signal also had to be transmitted at the same time as the transmission signal, the demand for reducing the number of transmission bits was limited. The present invention eliminates the above drawbacks, and the fourth
Each embodiment will be described with reference to the drawings below. FIG. 4 shows a block system diagram of a first embodiment of the digital modulated wave compression/expansion method according to the present invention.
In the figure, the same components as those in FIG. 1 are given the same numbers, and their explanations will be omitted. In Figure 4, AD
The digital modulated wave taken out from the converter 8 is
The signal is supplied to a variable gain unit 13 (which handles digital signals and is composed of a shift register or a multiplier), and its analog conversion level is varied by a control signal from a gain control unit 14, which will be described later. The signal is then transmitted and simultaneously supplied to the signal prediction circuit 15 in the gain control section 14. Now, the analog conversion level of the input digital modulated wave at time nT of the variable gain unit 13 (T is the sampling period of the sampling and holding circuit 3) is X o , the gain of the variable gain unit 13 at that time is G 1 , and the variable gain unit 13 time nT
Letting the analog conversion level of the output digital modulated wave at y o be the following equation. yo = _ It is said that the structure consists of The above sampling frequency converter includes an interpolator to which an input signal y o is supplied, and an output signal of this interpolator to which the input signal y o is supplied;
The filter includes at least a first digital filter that operates at a sampling frequency that is L/M times higher. The above interpolator is a circuit that sequentially inserts L-1 atmosphere points every period k within the time interval T of each sample value of the input signal y o , and its output signal V (oL/M)+k is It is expressed by the formula.

【表】 この信号V(oL/M)+kは上記の第1のデイジタ
ルフイルタに供給され、入力信号yoの信号成分
s/2以下の周波数成分)のみが分離波され
る。 以下、M=1の場合を例にとつて説明するに、
この様子を第9図A〜C及び第10図A〜Cと共
に示す。第9図A及び第10図Aは夫々上記の入
力信号yoの波形、及び周波数スペクトラムを示
し、また第9図B及び第10図Bは夫々補間した
信号の波形及び周波数スペクトラムを示す。そし
て第9図Cが上記L倍のサンプリング周波数で動
作するデイジタルフイルタの出力信号のアナログ
換算波形を示し、その周波数スペクトラムは第1
0図Cに示す如くになる。 このようにして得られてデイジタルフイルタの
出力信号のアナログ換算レベルをZ(oL/M)+i
信号予測回路15内にて付与する重み付け係数を
i(i=0〜N)とすると、信号予測回路15
なる式で表わされるデイジタル信号を出力する。
(2―2)式は一種のFIR形デイジタルフイルタ
の出力デイジタル信号を表わす式でもある。よつ
て、上記の信号予測回路15はサンプリング周波
数変換器と、サンプリング周波数変換器の出力信
号V(oL/M)+i-kが供給される絶対値回路と、絶
対値回路の出力信号が供給されるFIR形デイジタ
ルフイルタ(第2のデイジタルフイルタ)とより
構成することができる。なお、(2―2)式中|
V〓+i-k|はデイジタル変調波V〓+i-kを絶対値
回路を通して得た信号を示す。 信号予測回路15の最も簡単な例として、M=
1,a0=2,a1=−1,a2=a3=…=ao=0とし
た場合には、第5図に示す如くに構成でき、入力
端子20に入来したデイジタル変調波yoをサン
プリング周波数変換器21でサンプリング周波数
をL倍にした後、更にそれを絶対値回路22で絶
対値をとつた後、差分器23でVoL+iの絶対値か
らL倍の一サンプリング周期TLだけ遅延する遅
延器24の出力一標本前のデイジタル変調波VoL
+i−1の絶対値を差し引いて差分信号を得、それを
oL+iの絶対値と加算器25で加算することによ
り、時刻(n+1)TLに入来するであろうと予
測されるアナログ換算レベルをもつデイジタル信
号zoL+iが予測信号として次の時刻(n+1)T
Lのデイジタル変調波VoL+i+1が入来するまでの間
に出力端子26から出力される。 信号予測回路15の出力予測信号zoL+iは比較
器17に供給され、ここで可変基準レベル発生器
16よりの基準レベルloとアナログ換算値での
レベル比較がなされる。その結果、デイジタル信
号zoL+iの方が基準レベルloよりも大レベルの
ときには、比較器17より可変利得器13の利得
G1を下げ(具体的には可変利得器13がシフト
レジスタで構成されている場合はLSB方向へシフ
トし、またマルチプライヤで構成されている場合
は係数を小にする)、かつ、可変基準レベル発生
器16の基準レベルを、同じ値だけ小にした新た
な基準レベルに変更するための信号が出力され
る。他方、デイジタル信号zoL+iの方が基準レベ
ルloよりも小レベルのときには、比較器17よ
り可変利得器13の利得G1を上げ(具体的には
可変利得器13がシフトレジスタで構成されてい
る場合はMSB方向へシフトし、またマルチプラ
イヤで構成されている場合は係数を大にする)、
かつ、可変基準レベル発生器16の基準レベルを
同じ値だけ大なる新たな基準レベルに変更するた
めの信号が出力される。なお、比較器17の出力
は信号予測回路15にも供給される。ただし、予
測信号を得て利得制御部14はTLで動作し、可
変利得器13はTで動作する。 このようにして、可変利得器13の利得G1
を、予測信号に基づき利得制御部14の出力信号
により利得制御(アナログ換算レベルのレベル制
御)して得たデイジタル変調波yoはそのアナロ
グ換算レベル変化の大きいときは量子化の最低レ
ベルが上がり、逆にレベル変化の小さい場合は量
子化の最低レベルが下がり、より細かい量子化が
行なわれた信号と等価となる。 上記のデイジタル変調波は所望の伝送路を経て
受信され、可変利得器13と同様構成の可変利得
器18に供給されると同時に利得制御部19に供
給される。可変利得器18は可変利得器13と同
様の構成とされており、供給されるデイジタル信
号のアナログ換算レベルが利得制御部19の出力
により可変制御される。ここで、可変利得器18
の時刻nTにおける入力デイジタル変調波のアナ
ログ換算レベルをpo、時刻nTにおける出力デイ
ジタル変調波のアナログ換算レベルをqo、可変
利得器18の利得をG2とすると次式が満足され
る。 qo=po・G2 (3) 一方、利得制御部19は上記の利得制御部14
と同様構成であるが、利得制御部14とは逆の動
作を行なう。すなわち、利得制御部19はその比
較器(図示せず)において、デイジタル変調波p
oより得た予測信号のアナログ換算レベルの方が
基準レベルよりも大のときは、上記利得G2を上
げ、かつ、基準レベルを同じ値だけ大に変更する
ように動作し、他方、上記と逆の場合には、可変
利得器18の利得G2を下げ、かつ、基準レベル
を同じ値だけ小なる基準レベルに変更する。すな
わち、上記利得制御部19による利得制御は、利
得制御部14による利得制御と相補的なレベル伸
長動作を行ない G1・G2=1 (4) なる関係が満足せしめられる。また、 yo≒po (5) である。 可変利得器18より取り出されるデイジタル変
調波(アナログ換算レベルqo)はDA変換器9に
供給される。ここで、(1),(3),(4)及び(5)の各式よ
り(6)式が成立する。 qo=po・G2 ≒yo・G2=xo・G1・G2=xo ∴ qo≒xo (6) 従つて、送信側でレベル圧縮されたデイジタル
変調波は、受信側でレベル圧縮分だけレベル伸長
されることにより、もとのデイジタル変調波に戻
される。 上記のレベルの圧縮、伸長は本実施例によれば
予測信号に基づいて行なうものである。例えば
(2―2)式において、M=1,a0=2,a1=−
1,a2=…=ao=0とすると zoL+i=VoL+i+(VoL+i−VoL+i-1) =VoL+i+dvoL+i/dt (7) となり、微分による予測信号が得られる。同様に
して(2−1),(2−2)式で適当な重み付けを
行なうことにより、入力デイジタル変調波の性質
に応じた適切な予測信号が得られる。かかる予測
信号は(2−1),(2−2)式よりわかるように
デイジタル変調波から得ることができるため、従
来方式のように受信側へ利得制御用信号を別途伝
送する必要は全くなく、よつて従来よりも少ない
ビツト数でデイジタル変調波を圧縮伸長伝送する
ことができる。 第6図は本発明方式の第2実施例のブロツク系
統図を示す。同図中、第4図と同一構成部分には
同一番号を付し、その説明を省略する。本実施例
は、可変利得器13の可変利得用制御信号を生成
するための利得制御回路27を、AD変換器8の
出力デイジタル変調波を入力信号として構成し、
かつ、可変利得器18の利得を可変するための制
御信号を生成する利得制御回路28は、可変利得
器18の出力デイジタル変調波より得るように構
成したものである。利得制御回路27,28は利
得制御回路14,19と同様構成であり、本実施
例も第1実施例と同様の特長を有する。 また第7図は本発明方式の第3実施例のブロツ
ク系統図、第8図は本発明方式の第4実施例のブ
ロツク系統図を示す。上記の第3及び第4実施例
は、いずれも可変利得器7,10が標本化信号を
入力とするものであり、第1及び第2の実施例と
異なる。従つて(1)式のyo、(2−1),(2−2)
式のVoL+k,zoL+iはアナログ換算レベルではな
く信号レベルを表わす。また第3実施例におい
て、利得制御部29は可変利得器7の出力信号よ
り前記した方法により予測信号を生成し、それと
基準レベルとを比較し、予測信号レベルが基準レ
ベルよりも大のときは可変利得器7の利得を小に
制御する一方、基準レベルを小に変更し、他方、
基準レベルよりも小のときには可変利得器7の利
得を大に制御する一方、基準レベルも大に変更す
る。また第7図示の利得制御部30は利得制御部
19,28と同様の構成で同様の動作を行なう。 更に第8図の第4実施例は、利得制御部31が
サンプリングホールド回路3の出力標本化信号を
入力信号とし、利得制御部29と同様の動作を行
なつて得た制御信号により可変利得器7の利得を
可変するものであり、かつ、利得制御部32が可
変利得器10の出力アナログ信号を入力信号とし
て利得制御部30と同様の動作を行なつて得た制
御信号により可変利得器10の利得を可変制御す
ることにより、デイジタル変調波の圧縮、伸長動
作を行なうようにしたものである。上記第3実施
例及び第4実施例も、前記した第1実施例及び第
2実施例と同様の特長を有する。 なお、第1及び第2実施例はデイジタル変調波
のアナログ換算レベルをレベル圧縮、伸長し、ま
た第3及び第4実施例ではデイジタル変調波の変
調信号(アナログ信号)をレベル圧縮し、その復
調信号をレベル伸長したが、これらに限らず差分
信号(mo−mo-1)についても同様にレベル圧
縮、伸長を行ない所期の目的を達成しうる(ただ
し、moは時刻nTにおけるデイジタル変調波のア
ナログ換算レベルを示す)。この差分信号も本明
細書のデイジタル変調波に含まれる。 なお、利得制御部14,27,29,31内の
サンプリング周波数変換器はサンプリング周波数
を入力信号yoのL倍のみならず、L/M倍に上
げることも同様にしてできることは勿論である。 上述の如く、本発明になるデイジタル変調波の
圧縮伸長方式は、アナログ信号をデイジタル変調
してデイジタル変調波を得るAD変換器の出力側
に設けられた第1の可変利得器と、この第1の可
変利得器の出力側(又は入力側)より取り出した
時刻nTにおけるデイジタル変調波のアナログ換
算レベルをyo(ただし、Tはデイジタル変調波
のサンプリング周期)、重み付けのための係数を
iとし、L/M倍にサンプリング周波数を上げるた めのサンプリング周波数変換器内の補間器の出力
信号のアナログ換算レベルをV(oL/M)+kとした
とき V〓+k={yo(k=0)
0(k=1,2,…,L−1)} (ただし、L,M,Nは任意の自然数、a0〜a
Nは0又は任意の数) なる式を満足するアナログ換算レベルz〓+iをも
つ予測信号を生成し、可変基準レベル発生器より
の基準レベルと上記予測信号のアナログ換算レベ
ルZ〓+iとを夫々比較して得た制御信号により第
1の可変利得器をしてその入力デイジタル変調波
のアナログ換算レベルを所定レベル範囲内におい
てレベル圧縮させる第1の利得制御部と、第1の
利得制御部より取り出されたデイジタル変調波が
伝送路を通して供給されそのアナログ換算レベル
を制御信号に応じて可変する第2の可変利得器
と、第2の可変利得器の入力側(又は出力側)よ
り取り出したデイジタル変調波に対し上記第1の
利得制御部とは逆の動作を行なつて第2の可変利
得器をしてその入力デイジタル変調波のアナログ
換算レベルを所定レベル範囲において上記レベル
圧縮分レベル伸長させる第2の利得制御部と、第
2の可変利得器の出力デイジタル変調波を原アナ
ログ信号に復調する回路とより構成したため、ま
た前記AD変換器の入力側に可変利得器を設けた
場合も上記と同様に構成したため、AD変換器や
DA変換器の変換精度が低くてもそれらの入力レ
ベルや出力レベルを制御しているからそれらの性
能以上の信号伝送を確保でき、また予測信号を生
成し、それと基準レベルとをレベル比較して第1
及び第2の可変利得器の利得制御信号を得るよう
にしているから、従来方式のような利得制御信号
の伝送を別途必要とすることはなく、よつて従来
方式に比し伝送ビツト数を低減することができ、
また従来方式と同じ伝送ビツト数とした場合は、
従来方式に比し伝送しうる情報量を大にでき、ま
た所定のビツト長を有するデイジタル変調波、す
なわちPCM信号、DPCM信号をビツト圧縮して
伝送できることから、伝送路の低減ができ、更に
信号レベルが小なるときは量子化の最低レベルを
下げてより細かな量子化を行なうので信号レベル
が低くても従来方式に比し量子化ノイズを低減す
ることができ、みかけ上サンプリング周波数をL/M 倍にあげた信号の予測信号を得ているので、予測
誤差を略雰にできる等の数々の特長を有するもの
である。
[Table] This signal V (oL/M)+k is supplied to the first digital filter, and only the signal components (frequency components below s /2) of the input signal y o are separated. Below, we will explain the case of M=1 as an example.
This state is shown together with FIGS. 9A to 9C and 10A to 10C. 9A and 10A respectively show the waveform and frequency spectrum of the input signal yo , and FIGS. 9B and 10B show the waveform and frequency spectrum of the interpolated signal, respectively. FIG. 9C shows the analog converted waveform of the output signal of the digital filter operating at the sampling frequency L times the above, and its frequency spectrum is the first
The result will be as shown in Figure 0C. The analog conversion level of the output signal of the digital filter obtained in this way is Z (oL/M)+i ,
When the weighting coefficient assigned in the signal prediction circuit 15 is a i (i=0 to N), the signal prediction circuit 15
teeth A digital signal expressed by the following formula is output.
Equation (2-2) is also an equation representing the output digital signal of a kind of FIR type digital filter. Therefore, the signal prediction circuit 15 described above includes a sampling frequency converter, an absolute value circuit to which the output signal V (oL/M)+ik of the sampling frequency converter is supplied, and an output signal of the absolute value circuit to which the output signal of the absolute value circuit is supplied. It can be configured with an FIR type digital filter (second digital filter). Note that in formula (2-2) |
V〓 +ik | represents a signal obtained by passing the digital modulated wave V〓 +ik through an absolute value circuit. As the simplest example of the signal prediction circuit 15, M=
1, a 0 = 2, a 1 = -1, a 2 = a 3 =...= a o = 0, it can be configured as shown in Fig. 5, and the digital modulation input to the input terminal 20 After the sampling frequency of the wave y o is multiplied by L by the sampling frequency converter 21, the absolute value is taken by the absolute value circuit 22, and then the absolute value of V oL+i is multiplied by L by the subtractor 23. The output of the delay device 24 which is delayed by the sampling period T L is the digital modulated wave V oL before one sample.
By subtracting the absolute value of +i-1 to obtain a difference signal and adding it to the absolute value of V oL+i in adder 25, the analog predicted to arrive at time (n+1) T L is calculated. The digital signal z oL+i with the conversion level is used as the predicted signal at the next time (n+1)T
It is output from the output terminal 26 until the L digital modulated wave V oL+i+1 comes in. The output prediction signal z oL+i of the signal prediction circuit 15 is supplied to a comparator 17, where the level is compared with the reference level lo from the variable reference level generator 16 in terms of an analog conversion value. As a result, when the digital signal z oL+i is at a higher level than the reference level l o , the gain of the variable gainer 13 is lower than that of the comparator 17.
Lower G1 (specifically, if variable gain unit 13 is configured with a shift register, shift in the LSB direction; if configured with a multiplier, reduce the coefficient), and A signal for changing the reference level of the level generator 16 to a new reference level lowered by the same value is output. On the other hand, when the digital signal z oL+i is at a lower level than the reference level l o , the comparator 17 increases the gain G 1 of the variable gain unit 13 (specifically, the variable gain unit 13 is composed of a shift register). If it is configured with a multiplier, shift it towards the MSB, or increase the coefficient if it is configured with a multiplier),
In addition, a signal for changing the reference level of the variable reference level generator 16 to a new reference level that is higher by the same value is output. Note that the output of the comparator 17 is also supplied to the signal prediction circuit 15. However, upon obtaining the prediction signal, the gain control section 14 operates at T L and the variable gain unit 13 operates at T. In this way, the gain G 1 of the variable gain unit 13
The digitally modulated wave y o obtained by gain control (level control of the analog conversion level) by the output signal of the gain control unit 14 based on the predicted signal, the lowest level of quantization increases when the change in the analog conversion level is large. On the contrary, when the level change is small, the lowest level of quantization is lowered, and the signal becomes equivalent to a signal that has been subjected to finer quantization. The digitally modulated wave described above is received through a desired transmission path, is supplied to a variable gain unit 18 having the same configuration as the variable gain unit 13, and at the same time is supplied to a gain control unit 19. The variable gain unit 18 has the same configuration as the variable gain unit 13, and the analog conversion level of the supplied digital signal is variably controlled by the output of the gain control unit 19. Here, the variable gain device 18
When the analog equivalent level of the input digital modulated wave at time nT is p o , the analog equivalent level of the output digital modulated wave at time nT is q o , and the gain of the variable gain unit 18 is G 2 , the following equation is satisfied. q o = p o · G 2 (3) On the other hand, the gain control section 19 is the same as the gain control section 14 described above.
Although the configuration is similar to that of the gain control section 14, the operation is opposite to that of the gain control section 14. That is, the gain control unit 19 uses a comparator (not shown) to output the digital modulated wave p.
When the analog equivalent level of the predicted signal obtained from o is higher than the reference level, the above gain G 2 is increased and the reference level is increased by the same value. In the opposite case, the gain G 2 of the variable gain unit 18 is lowered and the reference level is changed to a reference level lower by the same value. That is, the gain control by the gain control section 19 performs a level expansion operation complementary to the gain control by the gain control section 14, so that the relationship G 1 ·G 2 =1 (4) is satisfied. Also, y o ≒ p o (5). The digital modulated wave (analog conversion level q o ) extracted from the variable gain unit 18 is supplied to the DA converter 9 . Here, equation (6) is established from equations (1), (3), (4), and (5). q o = p o・G 2 ≒y o・G 2 =x o・G 1・G 2 =x o ∴ q o ≒x o (6) Therefore, the level-compressed digital modulated wave on the transmitting side is On the receiving side, the level is expanded by the amount of level compression, and the signal is returned to the original digitally modulated wave. According to this embodiment, the above-mentioned levels of compression and expansion are performed based on the predicted signal. For example, in equation (2-2), M = 1, a 0 = 2, a 1 = -
1, a 2 =...=a o = 0, then z oL+i = V oL+i + (V oL+i − V oL+i-1 ) = V oL+i + dv oL+i /dt (7), A predicted signal is obtained by differentiation. Similarly, by performing appropriate weighting using equations (2-1) and (2-2), an appropriate predicted signal can be obtained depending on the nature of the input digital modulated wave. As can be seen from equations (2-1) and (2-2), this predicted signal can be obtained from the digitally modulated wave, so there is no need to separately transmit a gain control signal to the receiving side as in the conventional system. Therefore, the digital modulated wave can be compressed and expanded using a smaller number of bits than before. FIG. 6 shows a block system diagram of a second embodiment of the system of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 4 are given the same numbers, and their explanations will be omitted. In this embodiment, a gain control circuit 27 for generating a variable gain control signal for the variable gain unit 13 is configured with the output digital modulated wave of the AD converter 8 as an input signal,
A gain control circuit 28 that generates a control signal for varying the gain of the variable gain device 18 is configured to obtain the control signal from the output digital modulated wave of the variable gain device 18. The gain control circuits 27 and 28 have the same configuration as the gain control circuits 14 and 19, and this embodiment also has the same features as the first embodiment. 7 is a block system diagram of a third embodiment of the system of the present invention, and FIG. 8 is a block system diagram of a fourth embodiment of the system of the present invention. The third and fourth embodiments described above are different from the first and second embodiments in that the variable gainers 7 and 10 receive the sampled signal as input. Therefore, y o in equation (1), (2-1), (2-2)
V oL+k and z oL+i in the equations represent signal levels rather than analog conversion levels. Further, in the third embodiment, the gain control unit 29 generates a predicted signal from the output signal of the variable gain unit 7 by the method described above, compares it with a reference level, and when the predicted signal level is higher than the reference level, On the one hand, the gain of the variable gain device 7 is controlled to a small value, and on the other hand, the reference level is changed to a small value, and on the other hand,
When the gain is smaller than the reference level, the gain of the variable gain unit 7 is controlled to be large, and the reference level is also changed to be large. Further, the gain control section 30 shown in FIG. 7 has the same configuration as the gain control sections 19 and 28 and performs the same operation. Furthermore, in the fourth embodiment shown in FIG. 8, the gain control section 31 uses the output sampling signal of the sampling and holding circuit 3 as an input signal, and performs the same operation as the gain control section 29 to obtain a control signal to control the variable gain control section. 7, and the gain control section 32 uses the output analog signal of the variable gain device 10 as an input signal and performs the same operation as the gain control section 30 to obtain a control signal. The digital modulated wave is compressed and expanded by variable control of the gain. The third and fourth embodiments described above also have the same features as the first and second embodiments described above. In addition, in the first and second embodiments, the analog conversion level of the digital modulation wave is level-compressed and expanded, and in the third and fourth embodiments, the modulation signal (analog signal) of the digital modulation wave is level-compressed and demodulated. Although the signal is level-expanded, the desired purpose can be achieved by level-compressing and expanding the differential signal (m o - m o-1 ) as well (however, m o is the digital signal at time nT). (indicates the analog equivalent level of the modulated wave). This differential signal is also included in the digital modulated wave in this specification. It goes without saying that the sampling frequency converters in the gain control units 14, 27, 29, and 31 can increase the sampling frequency not only to L times the input signal y o but also to L/M times the input signal yo. As described above, the digital modulated wave compression/expansion method according to the present invention includes a first variable gain device provided on the output side of an AD converter that digitally modulates an analog signal to obtain a digital modulated wave; Let the analog conversion level of the digital modulated wave at time nT taken from the output side (or input side) of the variable gainer of y o (where T is the sampling period of the digital modulated wave) and the coefficient for weighting be a i , when the analog conversion level of the output signal of the interpolator in the sampling frequency converter to increase the sampling frequency by L/M times is V (oL/M)+k, V〓 +k = {y o (k= 0)
0(k=1,2,...,L-1)} (However, L, M, N are arbitrary natural numbers, a 0 ~ a
N is 0 or any arbitrary number) A predicted signal with an analog conversion level z〓 +i that satisfies the formula is generated, and the reference level from the variable reference level generator and the analog conversion level Z〓 +i of the above predicted signal are a first gain control unit that causes a first variable gain unit to compress the analog equivalent level of the input digital modulated wave within a predetermined level range using a control signal obtained by comparing the two; A digital modulated wave taken out from the second variable gain device is supplied through a transmission line and its analog conversion level is varied according to a control signal, and the digital modulated wave is taken out from the input side (or output side) of the second variable gain device. The second variable gain unit performs an operation opposite to that of the first gain control unit for the input digital modulated wave, and adjusts the analog conversion level of the input digital modulated wave to the level corresponding to the level compression within a predetermined level range. Since it is composed of a second gain control section for expansion and a circuit for demodulating the output digital modulated wave of the second variable gain device into the original analog signal, and when a variable gain device is provided on the input side of the AD converter. was configured in the same way as above, so the AD converter and
Even if the conversion accuracy of the DA converter is low, since the input level and output level are controlled, signal transmission that exceeds their performance can be ensured.Also, a predicted signal is generated and the level is compared with the reference level. 1st
and the gain control signal of the second variable gain device, there is no need to separately transmit the gain control signal as in the conventional method, and the number of transmission bits is reduced compared to the conventional method. can,
Also, if the number of transmission bits is the same as the conventional method,
The amount of information that can be transmitted can be increased compared to conventional methods, and digital modulated waves with a predetermined bit length, that is, PCM signals and DPCM signals, can be compressed and transmitted, so the number of transmission paths can be reduced, and the signal When the level becomes small, the minimum level of quantization is lowered to perform finer quantization, so even if the signal level is low, quantization noise can be reduced compared to the conventional method, and the apparent sampling frequency is lowered to L/ Since the predicted signal is obtained by multiplying the signal by M times, it has many advantages such as being able to substantially minimize the prediction error.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来方式の一例を示すブロツク系統
図、第2図は送信側の可変利得器の入出力特性を
示す図、第3図は送信側の可変利得器の出力信号
波形の一例を示す図、第4図、第6図、第7図及
び第8図は夫々本発明方式の各実施例を示すブロ
ツク系統図、第5図は本発明方式の要部の一実施
例を示すブロツク系統図、第9図A〜Cは夫々本
発明方式の信号予測回路内の各部信号波形図、第
10図A〜Cは夫々第9図A〜Cの周波数スペク
トラムを示す図である。 1…アナログ信号入力端子、7,10,13,
18…可変利得器、8…AD変換器、9…DA変換
器、12…アナログ信号出力端子、14,27,
29,31…レベル圧縮用利得制御部、15…信
号予測回路、16…可変基準レベル発生器、17
…比較器、19,28,30,32…レベル伸長
用利得制御部、21…サンプリング周波数変換
器、25…予測信号出力端子。
Figure 1 is a block system diagram showing an example of the conventional method, Figure 2 is a diagram showing the input/output characteristics of the variable gain unit on the transmitting side, and Figure 3 is an example of the output signal waveform of the variable gain unit on the transmitting side. 4, 6, 7 and 8 are block system diagrams showing respective embodiments of the system of the present invention, and FIG. 5 is a block system diagram showing an embodiment of the main part of the system of the present invention. 9A to 9C are respective signal waveform diagrams of various parts in the signal prediction circuit according to the present invention, and FIGS. 10A to 10C are diagrams showing frequency spectra of FIGS. 9A to C, respectively. 1...Analog signal input terminal, 7, 10, 13,
18... Variable gain device, 8... AD converter, 9... DA converter, 12... Analog signal output terminal, 14, 27,
29, 31... Gain control unit for level compression, 15... Signal prediction circuit, 16... Variable reference level generator, 17
...Comparator, 19, 28, 30, 32... Gain control section for level expansion, 21... Sampling frequency converter, 25... Prediction signal output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アナログ信号をデイジタル変調してデイジタ
ル変調波を得るAD変換器の出力側に設けられた
第1の可変利得器と、該第1の可変利得器の出力
側(又は入力側)より取り出した時刻nTにおけ
るデイジタル変調波のアナログ換算レベルをyo
(ただし、Tはデイジタル変調波のサンプリング
周期)、重み付けのための係数をaiとし、L/M
倍にサンプリング周波数を上げるためのサンプリ
ング周波数変換器内の補間器の出力信号のアナロ
グ換算レベルをV(oL/M)+kとしたとき、 【表】 (ただし、L,M,Nは任意の自然数、aO
NはO又は任意の数、L>M) なる式を満足するアナログ換算レベルZ(oL/M)+
をもつ予測信号を生成し、可変基準レベル発生
器よりの基準レベルと上記予測信号のアナログ換
算レベルZ(oL/M)+iとを夫々比較して得た制御
信号により該第1の可変利得器をしてその入力デ
イジタル変調波のアナログ換算レベルを所定レベ
ル範囲内においてレベル圧縮させる第1の利得制
御部と、該第1の利得制御部より取り出されたデ
イジタル変調波が伝送路を通して供給されそのア
ナログ換算レベルを制御信号に応じて可変する第
2の可変利得器と、該第2の可変利得器の入力側
(又は出力側)より取り出したデイジタル変調波
に対し該第1の利得制御部とは逆の動作を行なつ
て該第2の可変利得器をしてその入力デイジタル
変調波のアナログ換算レベルを所定レベル範囲に
おいて上記レベル圧縮分だけレベル伸長させる第
2の利得制御部と、該第2の可変利得器の出力デ
イジタル変調波を原アナログ信号に復調する回路
とより構成したことを特徴とするデイジタル変調
波の圧縮伸長方式。 2 アナログ信号をデイジタル変調してデイジタ
ル変調波を得るAD変換器の入力側に設けられた
第1の可変利得器と、該第1の可変利得器の出力
側(又は入力側)より取り出した時刻nTにおけ
る標本化信号レベルをyo(ただし、Tはデイジ
タル変調波のサンプリング周期)、重み付けのた
めの係数をaiとし、L/M倍にサンプリング周
波数を上げるためのサンプリング周波数変換器内
の補間器の出力信号のレベルをV(oL/M)+kとし
たとき、 【表】 (ただし、L,M,Nは任意の自然数、aO
NはO又は任意の数、L>M) なる式を満足するレベルZ(oL/M)+iをもつ予測
信号を生成し、可変基準レベル発生器よりの基準
レベルと上記予測信号レベルZ(oL/M)+iとを
夫々比較して得た制御信号により該第1の可変利
得器をしてその入力デイジタル変調波のアナログ
変調信号レベルを所定レベル範囲内においてレベ
ル圧縮させる第1の利得制御部と、該第1の利得
制御部より取り出されたデイジタル変調波が伝送
路及びDA変換器を順次通して供給されその信号
レベルを制御信号に応じて可変する第2の可変利
得器と、該第2の可変利得器の入力側(又は出力
側)より取り出したアナログ信号に対し該第1の
利得制御部とは逆の動作を行なつて該第2の可変
利得器をしてその入力アナログ信号のレベルを所
定レベル範囲において上記レベル圧縮分だけレベ
ル伸長させる第2の利得制御部と、該第2の可変
利得器の出力信号を原アナログ信号に復調する回
路とより構成したことを特徴とするデイジタル変
調波の圧縮伸長方式。
[Claims] 1. A first variable gain device provided on the output side of an AD converter that digitally modulates an analog signal to obtain a digital modulated wave; The analog conversion level of the digital modulated wave at time nT taken from
(T is the sampling period of the digital modulated wave), the coefficient for weighting is a i , and L/M
When the analog conversion level of the output signal of the interpolator in the sampling frequency converter to double the sampling frequency is V (oL/M)+k , [Table] (However, L, M, N are arbitrary natural numbers, a O ~
a N is O or any number, L>M) Analog conversion level Z that satisfies the formula (oL/M)+
i , and the control signal obtained by comparing the reference level from the variable reference level generator with the analog equivalent level Z (oL/M)+i of the above-mentioned predicted signal, controls the first variable a first gain control section that causes the gain unit to compress the analog equivalent level of the input digital modulated wave within a predetermined level range; and the digital modulated wave taken out from the first gain control section is supplied through a transmission line. a second variable gain device that varies the analog conversion level thereof according to a control signal; and a first gain control for a digital modulated wave taken out from the input side (or output side) of the second variable gain device. a second gain control section that performs an operation opposite to that of the second variable gain unit to expand the analog equivalent level of the input digital modulated wave by the level compression amount in a predetermined level range; A digital modulated wave compression/expansion system comprising a circuit for demodulating the output digital modulated wave of the second variable gainer into an original analog signal. 2. A first variable gain device installed on the input side of an AD converter that digitally modulates an analog signal to obtain a digital modulated wave, and the time taken out from the output side (or input side) of the first variable gain device. The sampling signal level at nT is y o (where T is the sampling period of the digital modulation wave), the weighting coefficient is a i , and interpolation within the sampling frequency converter is performed to increase the sampling frequency by L/M times. When the level of the output signal of the device is V (oL/M)+k , [Table] (However, L, M, N are arbitrary natural numbers, a O ~
a A predicted signal with a level Z (oL/M)+i that satisfies the formula (where N is O or any arbitrary number, L>M) is generated, and the reference level from the variable reference level generator and the above predicted signal level Z are generated. (oL/M)+i , and the first variable gain unit compresses the level of the analog modulation signal of the input digital modulation wave within a predetermined level range. a gain control unit; a second variable gain unit in which the digitally modulated wave taken out from the first gain control unit is sequentially supplied through a transmission line and a DA converter and whose signal level is varied in accordance with a control signal; , the analog signal taken out from the input side (or output side) of the second variable gain unit is operated in the opposite manner to that of the first gain control unit, and the second variable gain unit The second gain control unit expands the level of the input analog signal by the amount of level compression within a predetermined level range, and the circuit demodulates the output signal of the second variable gainer into the original analog signal. Features a compression/expansion method for digitally modulated waves.
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