DE10220228B4 - Method and circuit arrangement for adaptive differential pulse code modulation - Google Patents

Method and circuit arrangement for adaptive differential pulse code modulation Download PDF

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Abstract

Verfahren zur adaptiven differentiellen Pulscodemodulation, wobei auf der Sendeseite ein Prädiktor (PS) den aktuellen Abtastwert (s) eines Eingangssignales voraussagt und die Differenz (e) zwischen dem tatsächlichen aktuellen Abstastwert (s) und dem vom Prädiktor (PS) vorhergesagten Abtastwert (s') – der sogenannte Prädiktionsfehler (e) – gebildet und zu einem Empfänger übertragen wird, wobei auf der Empfängerseite der von einem mit dem Prädiktor (PS) der Sendeseite identischen empfängerseitigen Prädiktor (PE) vorhergesagte Abtastwert (s') zum empfangenen Prädiktionsfehler (eq) addiert wird, um den tatsächlichen aktuellen Abtastwert wieder zu gewinnen, wobei die Quantisierung des Prädiktionsfehlers (e) auf der Sendeseite in Abhängigkeit von einem inversen Gewichtsfaktor (1/g) erfolgt, der vom Prädiktionsfehler (e) abhängt, und dass empfängerseitig durch Gewichtung des den Prädiktionsfehler darstellenden empfangenen Codewortes z mit dem Gewichtsfaktor (g) und durch Addition mit dem vom empfängerseitigen Prädiktor (PE) vorhergesagten Abtastwert das sendeseitige Eingangssignal (s) wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig das Eingangssignal (ES) vor der Differenzbildung mit...method for adaptive differential pulse code modulation, wherein on the Send side a predictor (PS) predicts the current sample (s) of an input signal and the difference (e) between the actual current sample value (s) and that of the predictor (PS) predicted sample (s') - the so-called prediction error (e) - formed and transmitted to a receiver being, being on the receiver side that of one with the predictor (PS) of the transmitter side identical receiver-side predictor (PE) predicted sample (s') is added to the received prediction error (eq), around the actual recover current sample, with quantization the prediction error (s) on the sending side in dependence from an inverse weighting factor (1 / g), that of the prediction error (e) depends and that on the receiver side by weighting the the prediction error representing received codeword z with the weighting factor (g) and by addition with the receiver-side predictor (PE) predicted sample recovered the transmit-side input signal (s) is, characterized in that the transmission side, the input signal (ES) before the difference with ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur adaptiven differentiellen Pulscodemodulation, wobei auf der Sendeseite ein Prädiktor den aktuellen Abtastwert eines Eingangssignales voraussagt und die Differenz zwischen dem tatsächlichen aktuellen und dem vom Prädiktor vorher gesagten Abtastwert – der sogenannte Prädiktionsfehler – gebildet und zu einem Empfänger übertragen wird, wobei auf der Empfängerseite der von einem mit dem Prädiktor der Sendeseite identischen Prädiktor vorhergesagte Abtastwert zum empfangenen Prädiktionsfehler addiert wird, um den tatsächlichen aktuellen Abtastwert wieder zu gewinnen.The The invention relates to a method for adaptive differential pulse code modulation, where on the sending side is a predictor predicts the current sample of an input signal and the Difference between the actual current and that of the predictor previously said sample - the so-called Prediction error - formed and transmitted to a receiver being, being on the receiver side that of one with the predictor the transmitter side identical predictor predicted sample is added to the received prediction error, around the actual recover the current sample value.

Die Erfindung betrifft weiter eine Schaltungsanordnung zur differentiellen Pulscodemodulation, wobei auf der Sendeseite ein Eingangssignal am Additionseingang eines Subtrahierers liegt, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Quantisierers verbunden ist, wobei der Ausgang des Quantisierers mit dem Steuereingang eines sendeseitigen Prädiktors und mit dem ersten Eingang eines sendeseitigen Addierers verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des sendeseitigen Prädiktors verbunden ist, wobei der Ausgang des sendeseitigen Prädiktors mit dem Subtraktionseingang des Subtrahierers und dem zweiten Eingang des sendeseitigen Addierers verbunden ist, wobei der Ausgang des Quantisierers mit dem ersten Eingang eines empfängerseitigen Addierers und mit dem Steuereingang eines empfängerseitigen Prädiktors verbunden ist, dessen Eingang mit dem Ausgang und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des empfängerseitigen Addierers verbunden ist.The The invention further relates to a circuit arrangement for differential Pulse code modulation, wherein on the transmitting side an input signal is at the addition input of a subtractor whose output with connected to the input of a quantizer, the output of the quantizer with the control input of a transmitter-side predictor and is connected to the first input of a transmitter-side adder, its output with the input of the transmitter-side predictor connected, wherein the output of the transmitter-side predictor with the subtraction input of the subtracter and the second input the transmit side adder, the output of the Quantizer with the first input of a receiver-side adder and with the control input of a receiver side predictor whose input is connected to the output and its output with the second input of the receiver side Adder is connected.

Die Druckschrift US 4,354,273 offenbart ein System zur adaptiven differenziellen Pulscodemodulation zur Bandbreitkompression von Sprachsignalen. Die JP 62-194741 beschreibt einen adaptiven Quantisierer. C.R. Watkins et al.: Destabilization Effects of Adaptive Quantization in ADPCM, in: IEEE Transactions an Speech and Audio Processing, vol. 3, no. 2, März 1995, S. 137–141 behandelt Destabilisationseffekte der adaptiven Quanitisierung in Systemen zur adaptiven differenziellen Pulscodemodulation.The publication US 4,354,273 discloses a system for adaptive differential pulse code modulation for bandwidth compression of speech signals. The JP 62-194741 describes an adaptive quantizer. CR Watkins et al .: Destabilization Effects of Adaptive Quantization in ADPCM, in: IEEE Transactions to Speech and Audio Processing, vol. 3, no. 2, March 1995, pp. 137-141 deals with adaptive quantization destabilization effects in systems for adaptive differential pulse code modulation.

Die adaptive differentielle Pulscodemodulation ist eine Pulscodemodulation, bei der ähnlich wie bei der Deltamodulation nicht die aktuellen Abtastwerte eines Eingangssignales, sondern die Differenzen zweier Abtastwerte von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden.The adaptive differential pulse code modulation is a pulse code modulation, at the similar as with delta modulation, not the current samples of a Input signals, but the differences of two samples of transmit a transmitter to a receiver become.

Auf der Sendeseite ist als Prädiktor ein adaptives Prädiktionsfilter vorgesehen, das den jeweils aktuellen Abtastwert des Eingangssignales vorhersagt. In einem Subtrahierer wird die Differenz – der sogenannte Prädiktionsfehler – zwischen dem tatsächlichen Abtastwert und dem vom adaptiven Prädiktionsfilter vorhergesagten Abtastwert gebildet. Der Prädiktionsfehler wird quantifiziert und als Codewort zur Empfängerseite übertragen, wo ein mit dem sendeseitigen Prädiktionsfilter identisches empfängerseitiges adaptives Prädiktionsfilter dieselben Abtastwerte vorhersagt wie das sendeseitige adaptive Prädiktionsfilter. Um den ursprünglichen tatsächlichen Abtastwert wieder zu gewinnen, werden in einem Addierer der von der Sendeseite übertragene Prädiktionsfehler und der vom empfängerseitigen adaptiven Prädiktionsfilter vorhergesagte Abtastwert addiert.On the transmitting side is a predictor an adaptive prediction filter provided that the current sample of the input signal predicts. In a subtractor, the difference - the so-called Prediction error - between the actual Sample and that predicted by the adaptive prediction filter Sample formed. The prediction error is quantified and transmitted as a codeword to the receiver side, where one with the transmitter side prediction identical receiver side adaptive prediction filter the same samples are predicted as the transmit-side adaptive prediction filter. To the original one actual sample again, in an adder, the transmitted from the transmitting side prediction and the receiver side adaptive prediction filter predicted sample added.

Durch die Maßnahme, anstelle von Abtastwerten nur Differenzen zwischen Abtastwerten, zwischen dem tatsächlichen Abtastwert und einem von einem Prädiktor vorhergesagten Abtastwert, zu übertragen, läßt sich die Datenrate erheblich reduzieren. Während bei der konventionellen Pulscodemodulation etwa acht Bit für die Quantifizierung eines Abtastwertes erforderlich sind, genügen bei der adaptiven differentiellen Pulscodemodulation drei bis vier Bit.By the measure, instead of samples only differences between samples, between the actual Sample and a sample predicted by a predictor, transferred to, let yourself significantly reduce the data rate. While at the conventional Pulse code modulation about eight bits for the quantification of a Sample are sufficient in adaptive differential Pulse code modulation three to four bits.

Die adaptive differentielle Pulscodemodulation ist z.B. für die Modulation bandbegrenzter Eingangssignale, wie z.B. Telefonsignale, besonders geeignet.The adaptive differential pulse code modulation is e.g. for the modulation band limited input signals, e.g. Phone signals, especially suitable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur adaptiven differentiellen Pulscodemodulation so zu gestalten, dass die Datenrate erheblich reduziert werden kann und unter drei bis vier Bit pro Abtastwert liegt.It is therefore an object of the invention, a method and a circuit arrangement for adaptive differential pulse code modulation so that the data rate can be significantly reduced and under three to four bits per sample.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.Procedurally this object is achieved with the features specified in claim 1.

Schaltungsmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.Circuit is this object is achieved with the features specified in claim 7.

Bei dem erfindungsgemäßen Modulationsverfahren erfolgt die Quantisierung des Prädiktionsfehlers nicht nach einer fest vorgegebenen Kennlinie, sondern wird signaladaptiv, d.h. in Abhängigkeit vom Prädiktionsfehler selbst, vorgenommen. Hierzu wird ein Gewichtungsfaktor g eingeführt, der die Wertigkeit des erzeugten Codewortes bestimmt. Vor der Quantifizierung wird der Prädiktionsfehler auf der Sendeseite mit dem Gewichtsfaktor 1/g gewichtet. Auf der Empfängerseite wird durch Gewichtung des übertragenen den Prädiktionsfehler darstellenden Codewortes mit dem inversen Gewichtsfaktor g und durch Addition des vom empfängerseitigen Prädiktionsfilter vorhergesagten Abtastwertes das sendeseitige Eingangssignal wieder gewonnen.at the modulation method according to the invention the quantization of the prediction error takes place not according to a fixed characteristic, but becomes signal-adaptive, i.e. dependent on from the prediction error yourself, made. For this purpose, a weighting factor g is introduced, the determines the significance of the generated codeword. Before quantification becomes the prediction error weighted on the sending side with the weight factor 1 / g. On the receiving end is weighted by the transmitted the prediction error representing codeword with the inverse weighting factor g and by Addition of the receiver side prediction predicted sample the transmission-side input signal again won.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, den Gewichtungsfaktor g in Abhängigkeit vom Prädiktionsfehler stufenweise durch Inkrementieren um eine Konstante oder durch Multiplikation mit einer Konstanten, die größer als 1 ist, zu inkrementieren oder stufenweise durch Dekrementieren um eine Konstante oder durch Multiplikation mit einer Konstanten, die kleiner 1 ist, zu dekrementieren.An exemplary embodiment of the method according to the invention provides for the weighting factor g to be incremental as a function of the prediction error by incrementing by a constant, or by multiplication by a constant greater than 1, or by decrementing it by decrementing it by a constant or by multiplying it by a constant less than one.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Schrittweite beim stufenweisen Inkrementieren oder Dekrementieren des Gewichtungsfaktors g in Abhängigkeit vom quantisierten Prädiktionsfehler durchzuführen.One another embodiment the method according to the invention provides, the step size for incremental incrementing or Decrementing the weighting factor g as a function of the quantized prediction perform.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, das den gewichteten Prädiktionsfehler repräsentierende und zu übertragende Codewort aus dem aktuellen Wert des Gewichtungsfaktors g und der Amplitude A des Prädiktionsfehlers nach folgender Vorschrift zu bestimmen:
Z = min (Zmax, nearest_integer (A/g)) für A ≥ 0
Z = max (Zmin, nearest_integer (A/g)) für A < 0,
wobei Zmax = 2N-1-1 und Zmin = –2N-1
N ist die Anzahl der für die Codierung der Amplitude A des Prädiktionsfehlers vorgesehenen Bits.A further exemplary embodiment of the method according to the invention provides for the codeword representing the weighted prediction error to be transmitted to be determined from the current value of the weighting factor g and the amplitude A of the prediction error in accordance with the following rule:
Z = min (Z max, nearest_integer (A / g)) for A ≥ 0
Z = max (Z min, nearest_integer (A / g)) for A <0,
where Z max = 2 N-1 -1 and Z min = -2 N-1
N is the number of bits provided for encoding the amplitude A of the prediction error.

Für Amplituden des Prädiktionsfehlers, die ≥ 0 sind, ist die Zahl Z das Minimum der Zahl Zmax und der nächsten ganzen Zahl des Quotienten A/g.For amplitudes of the prediction error that are ≥ 0, the number Z is the minimum of the number Z max and the nearest integer of the quotient A / g.

Für Amplituden des Prädiktionsfehlers, die < 0 sind, ist die Zahl Z das Maximum der Zahl Zmin und der nächsten ganzen Zahl des Quotienten A/g.For amplitudes of the prediction error that are <0, the number Z is the maximum of the number Z min and the next integer of the quotient A / g.

Immer wenn das Codewort Zmax oder Zmin resultiert, wird der Gewichtungsfaktor g vergrößert, z.B. auf die schon beschriebene Weise durch stufenweises Inkrementieren. Unterschreitet dagegen die resultierende Zahl Z einen vorgebbaren Schwellwert, wird der Gewichtungsfaktor g in der ebenfalls beschriebenen Weise stufenweise dekrementiert. Zusätzlich kann, wie eben falls bereits erläutert, auch die Schrittweite, mit welcher der Gewichtungsfaktor g inkrementiert oder dekrementiert wird, in Abhängigkeit vom quantisierten Prädiktionsfehler vergrößert oder verringert werden.Whenever the code word Z max or Z min results, the weighting factor g is increased, for example in the manner already described by stepwise incrementing. By contrast, if the resulting number Z falls below a predefinable threshold value, the weighting factor g is decremented stepwise in the manner also described. In addition, as already explained, the step size with which the weighting factor g is incremented or decremented can also be increased or reduced as a function of the quantized prediction error.

Von der Sendeseite wird das Codewort Z zur Empfängerseite übertragen, wo es ausgewertet wird. Die Amplitude A des empfangenen Prädiktionsfehlers ergibt sich nach folgender Formel: A = g x z From the transmitting side, the code word Z is transmitted to the receiver side, where it is evaluated. The amplitude A of the received prediction error is given by the following formula: A = gxz

Der Gewichtungsfaktor g wird auf der Empfängerseite nach derselben Vorschrift wie auf der Sendeseite mit einem Generator erzeugt, der identisch wie der Generator zur Erzeugung des Gewichtungsfaktors g auf der Sendeseite ist. Durch diese Maßnahmen läßt sich die sendeseitige Amplitude A auf der Empfängerseite wiedergewinnen, so dass das zu übertragende Signal, z.B. ein Sprach- oder Audiosignal, vollständig aus dem Prädiktionsfehler rekonstruiert werden kann.Of the Weighting factor g is on the receiver side according to the same rule as generated on the sending side with a generator that is identical as the generator for generating the weighting factor g on the Send side is. Through these measures let yourself to recover the transmitting side amplitude A on the receiver side, so that to be transferred Signal, e.g. a voice or audio signal, completely off reconstructed the prediction error can be.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, das Eingangssignal auf der Sendeseite vor der Subtraktion mit dem vorhergesagten Abtastwert zu komprimieren und analog dazu auf der Empfängerseite das Summensignal aus dem Prädiktionsfehler und dem vorhergesagten Abtastwert zu expandieren. Durch die sendeseitige Kompression und die empfängerseitige Expansion wird eine weitere Reduzierung der Datenrate erzielt.One another embodiment The invention provides for the input signal on the transmission side of the subtraction with the predicted sample and analogously on the receiver side the sum signal from the prediction error and expand the predicted sample. By the transmitting side Compression and the receiver side Expansion achieves a further reduction of the data rate.

Die Erfindung wird nun anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung näher beschrieben und erläutert.The Invention will now be described with reference to an embodiment shown in the figure the circuit arrangement according to the invention described in more detail and explained.

Das Eingangssignal ES liegt am Eingang eines Kompressors K, vorzugsweise eines Dynamik-Kompressors, dessen Ausgang mit dem Additionseingang eines Subtrahierers verbunden ist. Der Ausgang des Subtrahierers SU ist mit dem Eingang einer steuerbaren Gewichtungseinheit G1 verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang eines Quantisierers Q verbunden ist. Auf der Sendeseite ist der Ausgang des Quantisierers Q mit dem Eingang einer steuerbaren Gewichtungseinheit G2 verbunden, deren Ausgang mit dem Steuereingang eines als Prädiktor vorgesehenen Prädiktionsfilters PS und dem ersten Eingang eines Addierers AS verbunden ist. Der Ausgang des Prädiktionsfilters PS ist mit dem Subtraktionseingang des Subtrahierers SU und dem zweiten Eingang des Addierers AS verbunden. Ein Generator GS zur Erzeugung eines Gewichtungsfaktors 1/g und eines Gewichtungsfaktors g ist mit dem Quantisierer Q verbunden. Derjenige Ausgang des Generators GS, an welchem der Gewichtungfaktor 1/g abnehmbar ist, ist mit dem Steuereingang der Gewichtungseinheit G1 verbunden, während derjenige Ausgang des Generators GS, an welchem der Gewichtungsfaktor g abgreifbar ist, an den Steuereingang der Gewichtungseinheit G2 angeschlossen ist.The Input signal ES is at the input of a compressor K, preferably a dynamic compressor, whose output is connected to the addition input a subtractor is connected. The output of the subtractor SU is connected to the input of a controllable weighting unit G1, whose output is connected to the input of a quantizer Q. On the transmit side is the output of the quantizer Q with the input a controllable weighting unit G2 whose output with the control input of a prediction filter provided as a predictor PS and the first input of an adder AS is connected. Of the Output of the prediction filter PS is connected to the subtraction input of the subtractor SU and the second Input of the adder AS connected. A generator GS for generation a weighting factor 1 / g and a weighting factor g connected to the quantizer Q. The output of the generator GS, at which the weighting factor 1 / g is removable, is with the Control input of the weighting unit G1 connected while the one Output of generator GS, to which the weighting factor g can be tapped is connected to the control input of the weighting unit G2 is.

Der gemeinsame Verbindungspunkt des Ausganges des Quantisierers Q und des Einganges der Gewichtungseinheit G2 ist auf der Empfängerseite mit dem Eingang einer Gewichtungseinheit G3, eines Generators GE, der an seinem mit dem Steuereingang der Gewichtungseinheit G3 verbundenen Steuerausgang den Gewichtungsfaktor g erzeugt, und mit dem Steuereingang eines als Prädiktor vorgesehenen Prädiktionsfilters PE verbunden. Der Ausgang der Gewichtungseinheit G3 ist mit dem ersten Eingang eines Addierers AE verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Prädiktionsfilters PE und dessen Ausgang mit dem Eingang des Prädiktionsfilters PE und dem Eingang eines Expanders E, vorzugsweise eines dynamischen Expanders, verbunden ist.The common connection point of the output of the quantizer Q and the input of the weighting unit G2 is on the receiver side with the input of a weighting unit G3, a generator GE, which generates the weighting factor g at its connected to the control input of the weighting unit G3 control output, and with the control input of a connected as a predictor prediction filter PE connected. The output of the weighting unit G3 is connected to the first input of an adder AE, whose second input to the output of the prediction filter PE and whose output to the input of the prediction filter PE and the input of an expan E, preferably a dynamic expander connected.

Das sendeseitige Eingangssignal ES wird im dynamischen Kompressor komprimiert, von dessen Ausgangssignal s im Subtrahierer SU der vom Prädiktionsfilter PS erzeugte Prädiktionswert s' subtrahiert wird. Das Ausgangssignal e des Subtrahierers SU wird in der Gewichtungseinheit G1 mit dem Gewichtungsfaktor 1/g gewichtet und im Quantisierer Q quantisiert. Das Ausgangssignal eq des Quantisierers Q wird einerseits in der Gewichtungseinheit G2 mit dem Gewichtungsfaktor g gewichtet, um die Gewichtung mit dem Gewichtsfaktor 1/g am Eingang des Quantisierers Q zu kompensieren. Das ungewichtete Ausgangssignal der Gewichtungseinheit G2 steuert das Prädiktionsfilter PS, das den Vorhersagewert s' erzeugt.The transmit side input signal ES is compressed in the dynamic compressor, of its output signal s in the subtractor SU of the prediction filter PS generated prediction value s' is subtracted. The output e of the subtractor SU is in the weighting unit G1 weighted with the weighting factor 1 / g and quantized in the quantizer Q. The output signal eq of the quantizer Q is on the one hand in the Weighting unit G2 weighted with the weighting factor g to the weighting with the weight factor 1 / g at the input of the quantizer Q to compensate. The unweighted output of the weighting unit G2 controls the prediction filter PS, which generates the predicted value s'.

Andererseits wird das Ausgangssignal eq des Quantisierers Q auf der Empfängerseite ebenfalls mit dem Gewichtungsfaktor g gewichtet, um den ungewichteten Prädiktionsfehler zu erzeugen, zu dem im Addierer AE der vom empfängerseitigen Prädiktionsfilter PE, welches mit dem senderseitigen Prädiktionsfilter PS identisch ist, erzeugte Vorhersagewert s' addiert wird. Der empfängerseitige Generator GE erzeugt aus dem Ausgangssignal eq des sendeseitigen Quantisierers den Gewichtungsfaktor g, der die Gewichtungseinheit G3 steuert. Das Ausgangssignal sq des Addierers AE wird im Expandierer E expandiert, um das Ausgangssignal AL zu erzeugen, welches mit dem sendeseitigen Eingangssignal ES identisch ist.on the other hand becomes the output eq of the quantizer Q on the receiver side also weighted with the weighting factor g, around the unweighted prediction to generate, in the adder AE of the receiver-side prediction filter PE, which is identical to the transmitter-side prediction filter PS is added, generated predictive value s' becomes. The receiver side Generator GE generated from the output signal eq of the transmitting side Quantizer the weighting factor g, which is the weighting unit G3 controls. The output signal sq of the adder AE is in the expander E expands to produce the output signal AL, which with the transmission side input signal ES is identical.

Für N = 2 ergeben sich die folgenden 4 Codeworte:
10, 11, 00 und 01,
die einer Zweierkomplementdarstellung der Zahlen
Z = – 2, –1, 0 und 1
entsprechen. Unter Berücksichtigung des Gewichtungsfaktors g ergibt sich die Amplitude des codierten Prädiktionsfehlers zu
A = g x Z.For N = 2 the following 4 codewords result:
10, 11, 00 and 01,
that of a two's complement representation of the numbers
Z = - 2, -1, 0 and 1
correspond. Taking into account the weighting factor g, the amplitude of the coded prediction error is added
A = gxz

Folglich kann A die folgenden Werte annehmen:
A = – 2g,
A = – g,
A = 0 und
A = g.Consequently, A can take the following values:
A = -2g,
A = - g,
A = 0 and
A = g.

Es wird aber nur die Zweierkomplementarstellung der Zahl Z von der Senderseite zur Empfängerseite übertragen, während die Gewichtungsfaktoren g im senderseitigen Generator GS und im empfängerseitigen Generator GE vom Prädiktionsfehler abgeleitet werden.It but only the two's complementation of the number Z of the Transmitter side to the receiver side, while the weighting factors g in the transmitter-side generator GS and in receiver-side Generator GE derived from the prediction error become.

Die Erfindung ist insbesondere für die Übertragung bandbegrenzter Eingangssignale, vorzugsweise Telefonsignale, geeignet.The Invention is particularly for the transfer band limited input signals, preferably telephone signals suitable.

AEAE
empfängerseitiger Addiererreceiver side adder
ALAL
Ausgangssignaloutput
ASAS
sendeseitiger Addierertransmission side adder
ee
Ausgangssignal des Subtrahierersoutput of the subtractor
Ee
Expanderexpander
eqeq
Ausgangssignal des Quantisierers, gewichteter Prädiktionsfehleroutput of the quantizer, weighted prediction error
ESIT
Eingangssignalinput
gG
Gewichtsfaktorweight factor
GEGE
empfängerseitiger Generatorreceiver side generator
GSGS
sendeseitiger Generatortransmission side generator
G1G1
sendeseitige Gewichtungseinheittransmission side weighting unit
G2G2
sendeseitige Gewichtungseinheittransmission side weighting unit
G3G3
empfängerseitige Gewichtungseinheitreceiver-side weighting unit
KK
Kompressorcompressor
QQ
Quantisiererquantizer
ss
Komprimiertes Eingangssignalcompressed input
sqsq
durch Addition des Prädiktionsfehlers und des Vorhersagewertes wiedergewonnenes Ausgangssignalby Addition of the prediction error and the predicted value recovered output signal
SUSU
Subtrahierersubtractor
s's'
Vorhersagewert, Prädiktionswert.Predictive value, Prediction.

Claims (7)

Verfahren zur adaptiven differentiellen Pulscodemodulation, wobei auf der Sendeseite ein Prädiktor (PS) den aktuellen Abtastwert (s) eines Eingangssignales voraussagt und die Differenz (e) zwischen dem tatsächlichen aktuellen Abstastwert (s) und dem vom Prädiktor (PS) vorhergesagten Abtastwert (s') – der sogenannte Prädiktionsfehler (e) – gebildet und zu einem Empfänger übertragen wird, wobei auf der Empfängerseite der von einem mit dem Prädiktor (PS) der Sendeseite identischen empfängerseitigen Prädiktor (PE) vorhergesagte Abtastwert (s') zum empfangenen Prädiktionsfehler (eq) addiert wird, um den tatsächlichen aktuellen Abtastwert wieder zu gewinnen, wobei die Quantisierung des Prädiktionsfehlers (e) auf der Sendeseite in Abhängigkeit von einem inversen Gewichtsfaktor (1/g) erfolgt, der vom Prädiktionsfehler (e) abhängt, und dass empfängerseitig durch Gewichtung des den Prädiktionsfehler darstellenden empfangenen Codewortes z mit dem Gewichtsfaktor (g) und durch Addition mit dem vom empfängerseitigen Prädiktor (PE) vorhergesagten Abtastwert das sendeseitige Eingangssignal (s) wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig das Eingangssignal (ES) vor der Differenzbildung mit dem vom Prädiktor (PS) vorhergesagten Abtastwert (s') komprimiert wird, dass der Prädiktor (PS) den aktuellen Abtastwert des Eingangssignals (s) unmittelbar aus der Summe des mit dem Gewichtsfaktor (g) gewichteten quantisierten Prädiktionsfehler (eg) und dem vorhergesagten Abtastwert (s') voraussagt und dass empfängerseitig das durch Addition des gewichteten Prädiktionsfehlers (eq) und des Vorhersagewertes (s') gewonnene Ausgangssignal (sq) expandiert wird.Method for adaptive differential pulse code modulation, wherein at the transmitting end a predictor (PS) predicts the current sample value (s) of an input signal and the difference (e) between the actual current sample value (s) and the sample (s) predicted by the predictor (PS) ) - the so-called prediction error (e) - is formed and transmitted to a receiver, wherein on the receiver side of a predicted by the predictor (PS) of the transmitting side receiver-side predictor (PE) predicted sample (s') to the received prediction error (eq) is added to recover the actual current sample, the quantization of the prediction error (e) on the transmitting side being dependent on an inverse weighting factor (1 / g), which depends on the prediction error (e), and on the receiver side by weighting the the prediction error representing received codeword z with the weighting factor (g) and by Addition with the predicted by the receiver-side predictor (PE) sample the transmitting side input signal (s) is characterized in that on the transmitting side, the input signal (ES) is compressed before forming the difference with the predicted by the predictor (PS) sample (s') that the predictor (PS) derives the current sample of the input signal (s) directly from the sum of the weighted (g) weighted quantized prediction error (eg) and the predicted Ab probe (s ') and that at the receiver end the output signal (sq) obtained by adding the weighted prediction error (eq) and the prediction value (s') is expanded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsfaktor g in Abhängigkeit vom Prädiktionsfehler (e) stufenweise durch Inkrementieren um eine Konstante oder durch Multiplikation mit einer Konstanten, die größer als 1 ist, inkrementiert wird oder stufenweise durch Dekrementieren um eine Konstante oder durch Multiplikation mit einer Konstanten, die kleiner 1 ist, dekrementiert wird.Method according to claim 1, characterized in that that the weight factor g depends on prediction (e) stepwise by incrementing by a constant or by Multiplication by a constant greater than 1 is incremented is or by decrementing by a constant or is decremented by multiplication by a constant smaller than 1. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittweite des stufenweisen Inkrementierens oder Dekrementierens des Gewichtsfaktors g in Abhängigkeit vom quantisierten Prädiktionsfehler erfolgt.Method according to claim 2, characterized in that that the step size of the stepwise incrementing or decrementing of the weighting factor g in dependence from the quantized prediction error he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig die Amplitude des Prädiktionsfehlers (e) mit einem Codewort Z gemäß der Vorschrift Z = A/gcodiert wird, wobei g der auf der Sendeseite mittels eines Generators (GS) in Abhängigkeit von der Amplitude A des Prädiktionsfehlers (e) erzeugte Gewichtsfaktor ist, dass nur das Codewort Z zur Empfängerseite übertragen wird, dass auf der Empfängerseite mittels eines mit dem Generator (GS) der Sendeseite identischen Generators (GE) der Gewichtsfaktor g erzeugt wird und die Amplitude A des Prädiktionsfehlers (e) gemäß der Vorschrift A = g x Zwiedergewonnen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission side, the amplitude of the prediction error (e) with a code word Z according to the rule Z = A / g where g is the weight factor generated on the transmission side by means of a generator (GS) as a function of the amplitude A of the prediction error (e), that only the code word Z is transmitted to the receiver side, that on the receiver side by means of a GS) the transmission side of the identical generator (GE) the weighting factor g is generated and the amplitude A of the prediction error (e) according to the rule A = gx Z is recovered. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsfaktor g mit zunehmender Amplitude A des Prädiktionsfehlers (e) vergrößert, mit abnehmender dagegen verringert wird.Method according to claim 3, characterized that the weighting factor g with increasing amplitude A of the prediction error (e) enlarged, with decreasing, on the other hand, is reduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Codewort Z nach folgender Vorschrift gebildet wird: Z = min (Zmax, nearest_integer (A/g)) für A ≥ 0 Z = max (Zmin, nearest_integer (A/g)) für A < 0, wobei N = 2, 3, 4,... die Anzahl der Bits des Codewortes Z ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the code word Z is formed according to the following rule: Z = min (Z max , nearest integer (A / g)) for A ≥ 0 Z = max (Z min , nearest_integer (A / g)) for A <0, where N = 2, 3, 4, ... is the number of bits of the code word Z. Schaltungsanordnung zur differentiellen Pulscodemodulation, wobei sendeseitig ein Empfangssignal (s) am Additionseingang eines Subtrahierers (SU) anliegt, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Quantisierers (Q) verbunden ist, wobei der Ausgang des Quantisierers (Q) auf den Steuereingang eines sendeseitigen Prädiktors (PS) und den ersten Eingang eines sendeseitigen Addierers (AS) geführt ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des sendeseitigen Prädiktors (PS) verbunden ist, wobei der Ausgang des sendeseitigen Prädiktors (PS) mit dem Subtraktionseingang des Subtrahierers (SU) und dem zweiten Eingang des sendeseitigen Addierers (AS) verbunden ist, wobei der Ausgang des Quantisierers (Q) mit dem ersten Eingang eines empfängerseitigen Addierers (AE) und mit dem Steuereingang eines empfängerseitigen Prädiktors (PE) verbunden ist, dessen Eingang mit dem Ausgang und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des empfängerseitigen Addierers (AE) verbunden ist, wobei der Eingang eines sendeseitigen Generators (GS) zur Erzeugung eines Gewichtsfaktors (g) und des inversen Gewichtsfaktors (1/g) mit dem Quantisierer (Q) verbunden ist, wobei derjenige Ausgang des sendeseitigen Generators (GS), an dem der inverse Gewichtsfaktor 1/g abnehmbar ist, mit dem Steuereingang einer zwischen dem Ausgang des Subtrahierers (SU) und dem Eingang des Quantisierers (Q) liegenden ersten sendeseitigen Gewichtungseinheit (G1) verbunden ist, wobei der Ausgang des Quantisierers (Q) mit dem Eingang eines empfängerseitigen Generators (GE) zur Erzeugung eines Gewichtsfaktors (g), der mit dem sendeseitigen Generator (GS) identisch ist, verbunden ist, wobei der Ausgang des empfängerseitigen Generators (GE), an dem der Gewichtsfaktor (g) abnehmbar ist, mit dem Steuereingang einer empfängerseitigen Gewichtungseinheit (G3) verbunden ist, die zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Ausgangs des Quantisierers (Q) einerseits und dem ersten Eingang des empfängerseitigen Addierers (AE) andererseits liegt dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig das Eingangssignal (ES) am Eingang eines Kompressors (K) liegt, dessen Ausgang mit dem Additionseingang des Subtrahierers (SU) verbunden ist, und dass der Ausgang des empfängerseitigen Addierers (AE) mit dem Eingang eines Expanders (E) verbunden ist, an dessen Ausgang das Ausgangssignal (AL) abnehmbar ist und dass derjenige Ausgang des sendeseitigen Generators (GS), an dem der Gewichtsfaktor (g) abnehmbar ist, mit dem Steuerein gang einer zwischen dem Ausgang des Quantisierers (Q) und dem ersten Eingang des sendeseitigen Addierers (AS) liegenden zweiten sendeseitigen Gewichtungseinheit (G2) verbunden ist, welche ausgangsseitig mit dem Steuereingang des sendeseitigen Prädiktors (PS) und dem ersten Eingang des sendeseitigen Addierers (AS) verbunden ist.Circuit arrangement for differential pulse code modulation, at the transmitting end, a received signal (s) at the addition input of a Subtractor (SU) is applied, whose output to the input of a quantizer (Q), the output of the quantizer (Q) being connected to the Control input of a transmitter-side predictor (PS) and the first Input of a transmitter-side adder (AS) is performed, whose output with the input of the transmitter-side predictor (PS), the output of the transmitter-side predictor (PS) with the subtraction input of the subtractor (SU) and the second input of the transmit-side adder (AS) is connected, the output of the quantizer (Q) being connected to the first input of a receiver-side Adder (AE) and with the control input of a receiver side predictor (PE) whose input is connected to the output and its output with the second input of the receiver side Adder (AE) is connected, the input of a transmitter-side Generator (GS) for generating a weighting factor (g) and the Inverse weight factor (1 / g) connected to the quantizer (Q) is, wherein that output of the transmitting side generator (GS), where the inverse weight factor 1 / g is removable, with the control input one between the output of the subtracter (SU) and the input of the quantizer (Q), the first transmit-side weighting unit (G1), wherein the output of the quantizer (Q) with the entrance of a receiver side Generator (GE) for generating a weighting factor (g), with the transmitting side generator (GS) is identical, is connected the output of the receiver-side generator (GE), where the weight factor (g) is removable, with the control input a receiver side Weighting unit (G3) is connected between the common Connection point of the output of the quantizer (Q) on the one hand and the first input of the receiver side Adder (AE) on the other hand is characterized in that the transmitting side the input signal (ES) is at the input of a compressor (K), whose output is connected to the addition input of the subtractor (SU) is and that the output of the receiver-side adder (AE) is connected to the input of an expander (E), at whose output the Output signal (AL) is removable and that the output of the transmitting generator (GS) on which the weighting factor (g) can be removed is, with the Steuerein transition one between the output of the quantizer (Q) and the first input of the transmit-side adder (AS) second transmission-side weighting unit (G2), which on the output side with the control input of the transmitter-side predictor (PS) and the first input of the transmit-side adder (AS) is.
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