DE2656044A1 - Verfahren und vorrichtung zur codierung und uebertragung eines sprachsignals - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur codierung und uebertragung eines sprachsignals

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DE2656044A1 DE19762656044 DE2656044A DE2656044A1 DE 2656044 A1 DE2656044 A1 DE 2656044A1 DE 19762656044 DE19762656044 DE 19762656044 DE 2656044 A DE2656044 A DE 2656044A DE 2656044 A1 DE2656044 A1 DE 2656044A1
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Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN . KRAMER
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Postadresse München: Palenlconsult 8 München 60 Radeckestidße 43 Telefon (089) 883603/885604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Paientconsull 62 Wiesbaden Sonnenbergei Straße 43 Telefon (06121; 502943/561998 Telex 04-186237
. n.
WESTERN ELECTRIC COMPANY Crochiere, R.E. 3-34-1
Incorporated
NEW YORK (N.Y.) 10007 USA
Verfahren und Vorrichtung zur Codierung und Übertragung eines
Sprachsignals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Codierung eines Sprachsignals unter Erzeugung von Signalabtastwerten und eines Digitalcode, der jeden erzeugten Signalabtastwert darstellt. Darüberhinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Übertragung des codierten Sprachsignals und Vorrichtungen zur Durchführung des Codierungs- und Übertragungsverfahrens.
In Sprachübertragungsanlagen ist es häufig erwünscht, ein Sprachsignal in digitaler Form zu übertragen, um eine sichere Nachrichtenverbindung herzustellen oder die Verständlichkeit des Sprachsignals bei Vorhandensein von Störungen zu verbessern. Eine Analog-Digita!umwandlung des Sprach-
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üpoien: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumoach ■ Dr. Bergen · Zwirner
signals macht es generell erforderlich, das Signal mit eire r Frequenz abzutasten, die doppelt so hoch ist v/ie der höchste Frequenzanteil des Analogsignals. Ein Sprachsignal läßt sich in einem Frequenzband zwischen 200 und 3000 Hz wiedergeben, so daß eine Abtastfrequenz von 6000 Hz oder mehr erforderlich ist. Bei der Codierung der Signalabtastwerte mit Hilfe einer oder mehrerer Impulscodemodulationsverfahren wird eine Vielzahl von Bits entsprechend der Amplitude und dem Vorzeichen jedes Abtastwertes erzeugt. Demgemäß ist die zu übertragende Bitfrequenz wesentlich höher als die Abtastfrequenz. Setzt man die Anzahl von Bits für jeden Abtastwert herab, um die Bitfrequenz zu begrenzen, so wird das sich ergebende Signal entsprechend verschlechtert und das Quantisierungsrauschen auf Grund des Modulationsverfahrens verschlechtert das aus dem Impulscodesignal wieder hergestellte Signal weiter. Die Quantisierungsverschlechterung überspannt und beeinflußt den gesamten Frequenzbereich des ursprünglichen Sprachsignals.
Entsprechend der Darstellung in der US-Patentschrift Nr. 3 674 939 (4. Juli 1972) läßt sich eine Verringerung der für eine digitale Sprachübertragungsanlage erforderlichen Bitfrequenz dadurch erzielen, daß das Sprachspektrum gleichmäßig in eine Vielzahl von Subbändern unterteilt wird, von denen jedes mit Hilfe von Modulationsverfahren auf ein gemeinsames, verhältnismäßig
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schmales Grundband transponiert wird. Auf diese Weise wird die für die Übertragung der transponierten Grundbandsignale erforderliche Abtastfrequenz derart verringert, daß sie der höchsten Frequenz des gemeinsamen Grundbandes entspricht. Eine getrennte'Codierung jedes Grundbandsignals vervielfacht jedoch die Bitfrequenz, so daß nur eine kleine oder keine Verringerung der Gesamtbitfrequenz, erzielt wird, ohne den Bereich des Sprachsignals zu begrenzen oder die Verständlichkeit auf andere Weise zu beeinträchtigen. Ein Abbild des analogen Sprachsignals wird durch Rücktransponierung der getrennten decodierten Grundbandkomponenten und Summierung der rücktransponierten Subbänder erzeugt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die aufgezeigten Probleme zu überwinden. Zur Lösung geht sie aus von einem Verfahren der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Sprachsignal in eine Vielzahl von Subbandabschnitten mit nicht einheitlich in Beziehung stehenden Bandbreitenabschnitten des Sprachspektrums unterteilt wird, daß die Abtastwerte für jeden Subbandabschnitt mit einer Frequenz erzeugt werden, die der Bandbreite des jeweiligen Subbandabschnittes entspricht, und daß für jeden Subbandabschnitt erzeugte Digitalcodierungen zu einer gemeinsamen Impulsfolge kombiniert werden.
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In einem Aufsatz "The Design of Speech Communication Systems" von Leo L. Beranek, erschienen in Proceedings of the IRE, Setember 1947, Seifen 880-884, wird beschrieben, daß das Sprachspektrum anhand der Fähigkeit einer Nachrichtenübertragungsanlage beschrieben werden kann, Sprache in Gegenwarf von Störungen verständlich zu übertragen. Anhand von experimentell durchgeführten Artikulationsprüfungen ist ein Artikulationsindex erzeugt worden, der den Beitrag von Frequenzbändern des Sprachspektrums in Beziehung zur Verständlichkeit des Sprachsignals setzt. Die Analyse zeigt, daß für das Sprachspektrum ein Frequenzband gegebener Breite einen unterschiedlichen Beitrag zur Verständlichkeit leistet, und zwar abhängig von seiner Frequenzlage im Spektrum. Demgemäß kann eine ungleichförmige Unterteilung des Sprachspektrums in Subbänder für eine digitale Codierung und Übertragung eines Sprachsignals zu einem Abbild des ursprünglichen Sprachsignals mit verbesserter Verständlichkeit führen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild einer digitalen Subband-
Sprachübertragungsanordnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Vf.
Fig. 2A ein Blockschaltbild eines Typs einer digitalen Subband-
und 2B
Sprachübertragungsanlage unter Verwendung einer
Modulation jedes Subbandes als Ausführungsbeispiel der Erfindung/
Fig. 3A das Blockschaltbild eines weiteren Typs einer digitalen
und 3B
Subband-Sprachübertragungsanlage unter Verwendung einer
komplexen Modulation jedes Subbandes als Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 einen weiteren Typ einer digitalen Subband-Sprachüber-
tragungsanlage unter Verwendung einer anderen Abtastart als Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 Frequenzspektren zur Erläuterung der digitalen Sprach
übertragungsanlage nach Fig. 2;
Fig. 6A Frequenzspektren zur Erläuterung der Sprachübertragungsund 6B
anlagen nach Fig. 3,'
Fig. 7 Frequenzspektren zur Erläuterung der digitalen Sprach-
überiragungsanlage nach Fig. 4.
Fig. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild einer digitalen Sprachübertragungsanlage, bei der ein Signal s(t) aus einer Sprachquelle 101 durch Subbandteiler
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102-1 bis 102-η in m Subbänder unterteilt wird. Jeder Subbandteiier wählt ein vorbestimmtes Subfrequenzband des Frequenzspektrums von s(t) und gibt dieses bezüglich der Frequenz auf das subbandbegrenzte Sprachsignal an den Jeweils nachgeschaiteten Codierer der Subband-Codierer 104-1 bis 104-n. Beispielsweise ist der Subbandteiier 102-1 an den Subbandcodierer 104-1 und der Subbandteiier 102-n an den Subbandcodierer 104-n angeschaltet. Die vorbestimmten, durch die Teiler 102-1 bis 102-4 aufgeteilten Subbänder sind Abschnitte des Kurzzeit-Sprachspektrums, die entsprechend dem oben genannten Artikulationsindex auf vorbestimmte Weise zur Verständlichkeit des Sprachsignals beifragen. Demgemäß unterteilen die Teiler 102-1 bis 102-n das Kurzzeit-Sprachspektrum in nicht einheitliche Subbänder, die auf vorbestimmte Weise zur Verständlichkeit beitragen.
Der Subbandabschnitt des Sprachsignals W11 bis W1,, vom Teiler 102-1
ILIH
wird mit einer Frequenz abgetastet, die der Bandbreite W1 des Subbandes Wj. bis W11, entspricht, und durch den Codierer 104-1 in digitale Form gebracht. Der Digitalcode vom Codierer 102-1 wird an einen Code-Kombinierer 106 gegeben. Entsprechend werden die Ausgangssignale jedes anderen Teilers mit einer Frequenz abgetastet, die gleich der doppelten Bandbreite ihres Subbandes sind, und dann durch den zugeordneten
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Codierer digital codiert. Die sich ergebenden Digitalcodierungen werden an den Code-Kombinierer 106 angelegt. Der Kombinierer 106 formt aus den Digitalcodierungen eine Impulsfolge, die über einen gemeinsamen Kanal 108 übertragen wird. Der Code-Kombinierer kann Verschlüsse lungseinrichtungen bekannter Art enthalten, um eine gesicherte Nachrichtenübertragung zu ermöglichen.
Der Kanal 108 ist an einen Code-Separator 111 angeschaltet, der die Subband-Codierungen aufnimmt und jeden Subbandcode an einen zugeordneten Decodierer der Subbanddecodierer 113-1 bis 113-n anlegt. Der Subbanddecodierer 113-1 wandelt den abgetrennten Digitalcode, der ursprünglich im Codierer 104-1 erzeugt worden ist, in ein abgetastetes Sprachsignal mit einem Spektrum im Subband W,. bis W1 „ um. Das Ausgangssignal des Decoders 104-1 wird einem Subbandwähler 115-1 zugeführt, der ein dem Subbandabschnitt W,. bis W... entsprechendes Analogsignal liefert. Auf entsprechende Weise liefern die Ausgänge der Subbandwähler 115-2 bis 115-n die Sprachsignalabschnitte W01 - WOLJ bis W . - W „ .
ZL ZH nl_ nri
Die Subband-Ausgangssignale der Wähler 116-1 bis 116-n werden im SignaIkombinierer 117 zusammengeführt und erzeugen ein Abbild s(t) des Sprachsignals.
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Die Aufteilung des Kurzzeitspektrums eines Sprachsignals in ungleichförmig in Beziehung stehende Subbänder, die in vorbestimmter Weise zur Verständlichkeit beitragen, vor der Codierung der Subbänder ermöglicht eine Optimierung des Digitalcode für jedes Subband auf der Grundlage des Artikulationsindex. Auf diese Weise kann die Verständlichkeit des Sprachsignalabbildes s'(t) an vorgegebene Normen angepaßt werden. Bei einer Subbandaufteilung entsprechend der Sprachverständlichkeit, die durch den anhand der Wahrnehmung abgeleiteten Artikulationsindex definiert ist, wird jeder Subbandabschnitt des Sprachsignals in seinem ihm zugeordneten. Subbandcodierer mit einer Genauigkeit quantisiert, die auf Wahrnehmungskriterien beruht. Auf diese Weise wird die Qualität des in Subbändern codierten Sprachsignals gegenüber derjenigen verbessert, welche bei einer Codierung des Sprachsignals s(t) in einem einzigen Vollband erreicht wird, und gegenüber derjenigen, welche bei einer gleichförmigen Aufteilung des Sprachspektrums in Subbänder zu erzielen ist. Die Zuordnung von Bits entsprechend der gewählten Subband-Aufteilung ermöglicht eine Minimierung der Bitfrequenz auf dem gemeinsamen Übertragungskanal, wobei sich eine vorbestimmte Güte der Verständlichkeit für das vom Kombinierer 117 kommende, wiederhergestellte Sprachsignal ergibt.
Fig. 2A und 2B zeigen eine digitale Sprachübertragungsanordnung, bei der
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eine multiplikaiive Modulation benutzt wird, um jedes Subband auf ein Frequenzband zu transponieren, das die Abtastfrequenz und die Bitfrequenz der Subband-codierten Signale entsprechend vorgegebenen Verständlichkeitsnormen minimiert. Die Sprachsigna !quelle 201 liefert ein abgetastetes Sprachsignal s(t), das zweckmäßig mit einer Frequenz von 20 kHz abgetastet ist. Das abgetastete Signal s(t) wird an die parallelen Eingänge von digitalen Bandpassfilfern 201-1 bis 202-4 angelegt, derart, daß das Signal s(t) in vier Subbänder unterteilt wird, von denen jedes einen im voraus zugeordneten Teil zum Artikulationsindex beiträgt. Die Bandbreite der Bandpassfilter 202-1 bis 202-4 beträgt 240 Hz bis 640 Hz, 670 Hz bis 1146 Hz, 1214 Hz bis 1770 Hz und 1872 bis 2461 Hz. Jedes dieser voneinander getrennten, nicht einheitlich zueinander in Beziehung stehenden Subbänder trägt etwa 16% zum Artikulationsindex bei, so daß der gesamte Art ikulat ions index 62 °/o beträgt. Dies entspricht einer Wortverständlichkeit von 85 % gemäß einem Aufsatz "Methods for the Calculation and Use od the Articulation Index" von K.D. Kryter in der Zeitschrift "Journal of the Acoustic Society of America", Band 34, Seiten 1689-1697 (1962), was einer Satzverständlichkeit größer als 95 % entspricht. Es se? darauf hingewiesen, daß eine andere nicht einheitlich bezogene Subband-Aufteilung benutzt werden kann, um andere Verstandlichkeitsnormen zu erreichen.
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Der Subbandabschnitt des Sprachsignais vom Bandpassfilter 201-1 wird an einen Eingang des Multiplizieren 206-1 angelegt, in welchem das auf ein Subband begrenzte Sprachsignal mit einer abgetasteten 240-Hz-Cosinuswelle vom Oszillator 204-1 multipliziert wird. Die Frequenz von 240 Hz entspricht der unteren Grenzfrequenz W,. des ersten Subbandes. Das sich ergebende modulierte Signal geht zu einem Tiefpassfilter 208-1, das ein vorbestimmtes Impulsansprechen h, (t) besitzt, derart, daß die obere Grenzfrequenz des Ausgangssignals bei 400 Hz liegt. Das Bandpassfilter 201-1 und das Tiefpassfilter 208-1 können je eine ladungsgekoppelte Einrichtung aufweisen, wie sie in einem Aufsatz "Basic Concepts of Charge-Coupled Devices" von W.F. Kosonocky und J.E. Carnes in der Zeitschrift RCA Review, Band 36, Sept. 1975, Seiten 566-593 beschrieben sind. Bei Verwendung von ladungsgekoppelten Einrichtungen als Bandpassfilter kann das analoge Sprachsignal angelegt und ein abgetastetes , gefiltertes Sprachsignal gewonnen werden.
Fig. 5 zeigt Frequenzspektren zur Erläuterung der Betriebsweise für die Anordnung nach Fig. 2A und 2B. Die Kurvenform 501 zeigt das Spektrum S(a>) am Ausgang eines Bandpassfilters, beispielsweise des Filters 202-1, wobei W . die untere Grenze des Subbandes, beispielsweise W.. =240 Hz, und W H die obere Grenze des gleichen Subbandes ist, beispielsweise
W111 = 640 Hz. Die Bandbreite des Subbandes ist W , beispielsweise In η
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W. = 400 Hz. Die Kurvenform 503 zeigt das Frequenzspektrum des abgetasteten Signals vom Oszillator 204-1, wobei W ,, die untere Grenzfrequenz des zugeordneten Bandpassfilters ist, beispielsweise 240 Hz, und die Kurvenform 505 zeigt das Spektrum am Ausgang des Subband-Tiefpassfilters, beispielsweise des Filters 208-1. In bekannter Weise arbeitet der Multiplizierer 206-1 als Modulator und transponiert das Subband-Sprachsignal vom Bandpassfilter 202-1 in ein Grundband von 0 bis 400 Hr. Das Tiefpassfilter 208-1 eliminiert das obere Frequenzband, das sich bei der Modulation ergibt und in der Kurvenform 505 gestrichelt dargestellt ist. Allgemein ausgedrückt lautet das Ausgangssignal jedes Tiefpassfilters
rn« -(,J» cos WmLtj\(t) (1)
wobei W , die untere Grenzfrequenz des mten Subbandes und h (t) mL ^ m
ein Tiefpassfilter mit dem Durchlaßbereich 0 bis W sind und einen linearen Abfall (convolution) bedeutet. Demgemäß hat das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 208-1 eine Bandbreite von 0 bis 400 Hz und kann mit einer Frequenz von 800 Hz abgetastet werden. Die Abtastung wird im Dezimator 210-1 durchgeführt, der in bekannter Weise so ausgelegt ist, daß er das mit 20 kHz abgetastete Ausgangssignal des Tiefpassfilters 208-1 mit der Frequenz von 800 Hz abtasten kann.
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Die dezimierten Abtastwerte des auf ein Subband begrenzten Sprachsignals vom Dezimator 210-1 werden sequentiell an einen digitalen Codierer 212-1 gegeben, der für jeden Abtastwert einen Code mit 3 Bits bildet. Auf entsprechende Weise haben die Ausgangssignale der Tiefpassfilter 208-2 bis 208-4 Durchlaßbänder von 476 Hz, 556 Hz und 769 Hz. Die 20-kHz-Abtastfrequenz der Tiefpassfilter wird in Dezimatoren 210-2, 210-3 und 210-4 auf Abtastfrequenzen von 952 Hz, 1111 Hz bzw. 1538 Hz dezimiert. Jeder der digitalen Codierer 212-2 bis 212-4 liefert einen 2-Bit-Code, der jeden zugeführten Abtastwert darstellt. Die Ausgangssignale der Codierer 212-1 bis 212-4 werden im Multiplexer 215 kombiniert und an einen gemeinsamen Übertragungskanal 218 angelegt. Es.se? jedoch darauf hingewiesen, daß die digitalen Codierungen getrennt übertragen werden können oder sich auf irgendeine bekannte Weise kombinieren lassen. .
Die Bitfrequenz der digitalen Codierungen vom Codierer 212-1 ist gleich dem dreifachen Wert der Abtastfrequenz von 800 Hz, beträgt also 2400 Bits je Sekunde, und die Bitfrequenzen der Codierer 212-2 bis 212-4 betragen 1904 bzw.' 2222 bzw. 3076 Bits je Sekunde, so daß die Gesamtbitfrequenz auf dem Kanal 218 etwa 9600 Bits je Sekunde ist. Diese Bitfrequenz entspricht der Kapazität bekannter digitaler Übertragungseinrichtungen, beispielsweise den DATA-Phone-Geräten. Die Bitfrequenz für die
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digitale Sprachsigna !übertragung ist dabei verringert, wobei aber eine vorbestimmte Verständlichkeitsnorm aufrecht erhalten bleibt.
Der Nachrichtenkanal 218 ist an einen Demultiplexer 221 in Fig. 2B angeschaltet, der die kombinierten Digitalcodierungen vom Multiplexer 215 trennt. Jeder getrennte Digitalcode wird an einen der Decodierer 223-1 bis 223-4 gegeben. Der vom Codierer 212-rl ausgehende Code wird im Decodierer 223-1 in ein abgetastetes Sprachsignal decodiert und das Ausgangssignal an einen Interpolator 225-1 angelegt. Der Interpolator 225-1 erhöht die dezimierte Abtastfrequenz durch Einfügen von 24 Nu 11-Abtastwerten zwischen jedes aufeinander folgende Paar von Signalabtastwerten aus dem Decodierer 223-1 entsprechend bekannten Verfahren, so daß die Abtastfrequenz 20 kHz beträgt. Das dem Subband zwischen 240 Hz und 640 Hz entsprechende interpolierte und abgetastete Signal vom Interpolator 225-1 wird zum Multiplizierer 229-1 gegeben, indem es mit einer mit 20 kHz abgetasteten 240-Hz-Cosinuswelle vom Oszillator 227-1 multipliziert wird. Der Multiplizierer 229-1 moduliert das Subband-Sprachsignal vom Interpolator 225-1 derart, daß das Subbandsignal in sein ursprüngliches Spektrum entsprechend der Kurvenform 509 in Fig. 5 rücktransponiert wird. Das rücktransponierte Frequenzspektrum enthält ein unerwünschtes unteres Band, das durch ein
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Bandpassfilter 231-1 entsprechend den gestrichelten Linien der Kurvenform 509 eliminiert wird. Demgemäß ist das Ausgangssignal des Bandfilters 231-1 ein analoges Abbild des Subbandabschnittes des Sprachsignals im Frequenzbereich von 240 bis 640 Hz. Dieser Subbandabschnitt wird an einen Summierer 235 gegeben, in welchem die Subbandabschnitte des restlichen Sprachsignals zur Erzeugung eines Abbildes des übertragenen Sprachsignals kombiniert werden.
Auf entsprechende Weise liefert jeder der Decodierer 223-2 bis 223-4 ein abgetastetes Subband-Sprachsignal, das in den zugehörigen Interpolaroren 225-2 bis 225-4 auf die ursprüngliche 20-kHz-Abtastfrequenz gebracht wird. Jedes interpolierte Signa! wird an einen der Multiplizier-Modulatoren 229-2 bis 229-4 angelegt, dessen Ausgangssignal in seiner Bandbreite begrenzt und zur Wiederherstellung des Sprechsignals an den Summierer 235 angelegt wird.
Fig. 3A und 3B zeigt eine weitere digitale Sprachübertragungsanordnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung, das auf einer komplexen Modulation des ankommenden analogen Sprachsignals s(t) mit einem Signal entsprechend e m beruht, wobei u> t die Mitte des gewählten Subbandes W .
'" mL
bis W ist. Die Sprachsignalquelle 301 in Fig. 3A liefert ein mit 10 kHz mn
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abgetastetes Sprachsignal s(t), das an die Eingänge von Subband-Teilern 350-1 bis 350-4 angelegt wird. Das Subband-Spektrum wird durch die Kurvenform 601 in Fig. 6A dargestellt. Die modulierende Cosinuswelle wird durch die Kurvenform 602 und die modulierende Sinus welle durch die Kurvenform 605 angegeben. Jeder Subband-Teiler weist eine komplexe Modulator- und Tiefpass-Filteranordnung auf, derart, daß ein Paar von Ausgangssignalen gewonnen wird:
.„(«,,. 0= f.We-Om.]\« Pa)
b U , 0= [sMsinu t]\ft) Pb)
Das Frequenzspektrum von α (ω , t) wird durch die Kurvenform 603
m m
und das Frequenzspektrum von b (w , t) durch die Kurvenform 606
m m
• dargestellt. Der Bandpass-Teiler 350-1 enthält beispielsweise den Multiplizierer 306-1, der einen Eingang für das Sprachsignal s(t) besitzt. Der Multiplizierer 306-1 mult'pliziert das Signal s(t) mit 10-kHz-Abtastwerten einer 440-Hz-Cosinuswelle (Kurvenform 602). Diese Frequenz der Cosinuswelle ist so gewählt, daß sie die Mitte eo» des bubbandes W.. bis W,j, zwischen 240 und 640 Hz ist. Als Ergebnis der im Multiplizierer 306-1 durchgeführten Modulation enthält das Ausgangssignal des
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Muitiplizierers ein Frequenzband zwischen -200 Hz und H200 Hz entsprechend dem Subband zwischen 240 Hz und 640 Hz. Das modulierte Ausgangssignal des MultipIizierers 306-1 wird im Tiefpassfilter 308-1 verarbeitet, das ein vorbestimmtes Impulsansprechen h. (t) besitzt. Das Filter 308-1 begrenzt das angelegte Signal auf ein Durchlaßband zwischen -200 Hz und +200 Hz. Das Ausgangssignal des Filters 308-1 ist eine Komponente des komplexen modulierten Signals (Kurvenform 603) entsprechend Gleichung (2a).
Die andere Komponente des komplexen modulierten Signals wird durch Multiplizieren des Signals s(t) im Multiplizierer 307τ1 mit einer abgetasteten 440-Hz-Sinuswelle (Kurvenform 605) aus dem Oszillator 305-1 mit einer Frequenz von 10 kHz gewonnen. Das modulierte Signal des Multiplizierers 307-1 enthält ein Band zwischen -200 Hz und +200 Hz (Kurvenform 606) entsprechend dem Subband von 240 Hz bis 640 Hz. Das Band wird an ein Tiefpassfilter 309-1 mit dem vorbestimmten Impulsansprechen h, (t) angelegt. Das Ausgangssignal des Filters 309-1 ist ein Signal mit einem Frequenzbereich zwischen -200 Hz und +200 Hz (Kurvenform 606). Im Ergebnis liefert der Subband-Teiler 350-1 ein Signalpaar, das der komplexen Modulation des Signal s(t) entspricht, wobei der Frequenzbereich des Signalpaares auf das Grundband mit der
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Breite W eines Subbandes begrenzt ist, das entsprechend dem Artikula
tionsindex gewählt ist.
Das komplex modulierte Signal von einem Bandbreitenteiler kann weiter durch Signale Cos (W t/2) und sin (W t/2) komplex moduliert werden. Diese Modulation führt zur Bildung von Signalen, die sich kombinieren lassen zu
r (t) = 2a (co ,t)cosW t/2+2b (w , t) sin W t/2 (3)
m mm m mm m
wobei α (ω , t) und b (w , t) durch die Gleichunqen (2a) und (2b) m m mm' λ\λ/
definiert sind. Bei einer Abtastfrequenz von f = -~ lauten die
entsprechend cos (W t/2) und sin(W t/2) 1,0, -1,0, 1, ... bzw.
0, 1, 0, -1, 0, Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 308-1
stellt die Funktion α (ω , t) und das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 309-1 die Funktion b (<o , t) dar. Jedes dieser Signale läßt sich zur Ver-
n η
ringerung der Abtastfrequenz dezimieren, derart, daß es einem Band zwischen null und der oberen Frequenzgrenze des gewählten Subbandes entspricht und die dezimierte Frequenz die Null-Abtastwerte in Betracht zieht.
Im Hinblick auf die Abtastfolge von cos(W t/2) und sin(W t/2) können
m m
die dezimierten Signalabtastwerte (Abtastfrequenz entsprechend der oberen Grenze des gewählten Subbandes) ineinander geschachtelt und digital
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-SJ-
codiert werden, derart, daß sie eine digital codierte Darstellung des Subband-Abschnittes des Sprachsignals entsprechend r (t) gemäß.Gleichung (3) bilden.
Die Ausgangssignale der Tiefpassfilter 308-1 und 309-1 werden an Dezimatoren 310-1 bzw. 311-1 des Subband-Codierers 352-1 angelegt. Jeder der Dezimatoren 310-1 und 311 -1 dezimiert auf bekannte Weise die 10-kHz-Abtastfrequenz um den Faktor 25, so daß das abgetastete Ausgangssignal jeder der dezimierten Abtastfolgen mit einer Frequenz von 400 Hz auftritt. Die Abtastwerte des Dezimators 310-1 werden direkt an einen Eingang einer Schaltanordnung 315-1 angelegt, während die Abtastwerte vom Dezimator 311 -1 über eine Verzögerungsschaltung 313-1 zum anderen Eingang der Schaltanordnung 315-1 laufen. Die Verzögerungsschaltung 313-1 ermöglicht ein Ineinanderschachteln jedes Paares von Abtastwerten. Die ineinander geschachtelten Abtastwerte werden im digitalen Codierer 316-1 codiert, der ebenfalls entsprechend Gleichung (3) die Abtastwerte mit dem Faktor 2 multipliziert. Das digital codierte Subbandsignal r, (t) entsprechend dem Subband zwischen 240 und 640 Hz wird dann zum Multiplexer 317 gegeben, wo es mit den digitalen Codierungen von den anderen Subband-Codierern 352-1 bis 352-4 kombiniert wird.
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Auf entsprechende Weise transformiert jeder der Subband-Teiler 350-2, 350-3 und 350-4 selektiv das ihm zugeführte Signal s (t) in getrennte
Subbandsianale α (ej ,t) und b (ι& ,t). Das Subband des Teilers 350-2 mm mm
liegt zwischen 672 und 1146 Hz. Das Ausgangssignal des Subband-Teilers 350-2 geht zum Subband-Codierer 352-2, der die 10-kHz-Abtastfrequenz um den Faktor 21 dezimiert, so daß die Abtastfrequenz der Bandbreite des Subbandes von 476 Hz entspricht. Der Subband-Teiler 350-3 liefert ein Paar von Ausgangs-Subbandsignalen a^(a; ~,t) und b-i^-jt) im Frequenzband von 0-556 Hz entsprechend dem Subband zwischen 1214 und 1770 Hz. Die abgetasteten Ausgangssignale vom Teiler 350-3 gehen zum Subband-Codierer 352-3, in welchem die Abtastfrequenz um den Faktor 18 auf 556 Hz dezimiert wird. Der Subband-Teiler 350-4 liefert ein Paar von Ausgangs-Subbandsignalen α .(o ,t) und b.((o .,t) im Frequenzband von 0-759 Hz auss.(t) entsprechend dem Subband zwischen 1872 und 2641 Hz. Die abgetasteten Ausgangssignale vom Teiler 350-4 werden an einen Subband-Codierer 352-4 angelegt, in welchem die Abtastfrequenz um den Faktor 13 auf 769 Hz dezimiert wird. Jeder der Subband-Teiler 350-2 bis 350-4 arbeiter im wesentlichen auf die gleiche Weise wie der Subband-Teiler 350-1. Entsprechend arbeiten die Subband-Codierer 352-3 bis 352-4 im wesentlichen auf die gleiche Weise wie der Subband-Codierer 352-1.
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Der digitale Codierer 316-1 codiert jeden zugeführten Abtastwert in einen 3-Bit-Code, so daß die Bitfrequenz des Codierers 316-1 gleich.2400 Bits je Sekunde ist. Der Codierer 316-2 liefert einen 2-Bit-Code für jeden zugeführten Abtastwert, so daß die Bitfrequenz dieses Codierers gleich 1904 Bits je Sekunde ist. Die Bitfrequenz des Codierers 316-3 beträgt 2222 Bits je Sekunde, wobei jeder zugeführte Abtastwert in einen 2-Bit-Code codiert wird. Jeder zugeführte Abtastwert wird im Digitalcodierer 316-4 in einen 2-Bit-Code umgewandelt, so daß die Bitfrequenz dieses Codierers gleich 3077 Bits je Sekunde ist. Die Ausgangssignale der Codierer 316-1 bis 316-4 werden zu einer einzigen Impulsfolge im Multiplexer 317 kombiniert, dereine Impulsfolge mit 9606 Bits je Sekunde liefert. Die Bitfrequenz auf dem gemeinsamen Übertragungskanal 318 ist damit auf eine gut eingeführte Übertragungsfrequenz reduziert worden. Außerdem sind vorbestimmte Verständlichkeitsnormen durch die Aufteilung des Signals s (t) in nicht einheitliche Bubbänder, die auf im voraus zugeordnete Weise zur Verständlichkeit beitragen, entsprechend dem Artikulationsindex erreicht worden.
Das Signal vom Nachrichtenkanal 318 wird vom Demultiplexer 321 aufgenommen, der die vom gemeinsamen Kanal gehaltenen Subband-
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Codierungen trennt. Die Folge von Subband-Codierungen, die ursprünglich im Subband-Codierer 352-1 gebildet worden ist, wird vom Demultiplexer 321 zum Decodierer 323-1 gegeben. Das Ausgangssignal des Decodierers 323-1 enthält ein Paar von Abtastwerten für jeden Code, die den Signalkomponenten Q1 (ς,?, ,t) und b. (^.,t) entsprechen. Diese Abtastwerte werden in der Schalteinrichtung 325-1 getrennt. Das Ausgangssignal der Einrichtung 325-1, das der Komponente a. (u>.,t) entspricht, wird verzögert, so daß jedes Paar von Abtastwerten am Ausgang der Schalteinrichtung 325 ausgerichtet ist. Die Folge von a. (w,,t) Abtastwerten wird über einen Interpolator 328-1 geführt, der in bekannter Weise 24 Nu 11-Abtastwerte zwischen die aufeinander folgend eintreffenden Abtastwerte von der Schalteinrichtung 325-1 einfügt.
Das interpolierte Signal vom Interpolator 328-1 wird über ein Tiefpassfilter 333-1 gegeben, das ein vorbestimmtes Impulsansprechen h, (t) besitzt. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 333-1 (Kurvenform 621) wird dann im Multiplizierer 334-1 mit einer mit 10 kHz abgetasteten 440-Hz-Cosinuswelle vom Oszillator 330-1 moduliert. Das Ausgangssignal α. (ω,,τ) vom Multiplizierer 334-1 (Kurvenform 623) wird an einen Eingang einer Summierschaltung 337-1 angelegt.
Auf entsprechende Weise wird das abgetaste Subbandsignal gemäß b, (ω, ,t)
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an einen Interpolator 329-1 gegeben, um die Abtastfrequenz um den Faktor 25 zu erhöhen. Nach Durchlaufen des Interpolierten Signals vom Interpolator 329-1 durch das Tiefpassfilter 340-1 mit einem Impulsansprechen h. (t) ergibt sich ein abgetastetes Subbandsignal zwischen -200 Hz und +200 Hz (Kurvenform 622). Diese Subband-Komponente wird durch mit 10 kHz abgetastete 440-Hz-Sinuswelle im Multiplizierer 335-1 moduliert und die sich ergebende modulierte Komponente b. (u. ,t) gemäß Kurvenform 624 an die Summierschaltung 337-1 angelegt.
Ausgedrückt durch r (t) erhält man
η
n(con,t) = [rn(t)cosWnt/2]*hn(t) (5a)
Sm(t) = W* COS «V* + bm(£Vt} sin
Demgemäß liefert die Summierschaltung 337-1 ein Ausgangssignal entsprechend einem Abbild des Subband-Abschnittes des Sprechsignais s(t) im Subband zwischen 240 Hz und 640 Hz (Kurvenform 626).
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.Jf.
Aut entsprechende Weise wird jeder im Demultiplexer 321 abgetrennte Subband-Code in einen analogen Subband-Abschnitt des Sprachsignals s(t) transformiert. Der dem Subband zwischen 670 Hz und 1146 Hz entsprechende Code wird auf einem Weg verarbeitet, der den Decoder 332-2 und den Summierer 337-2 enthält, während die Codierungen vom Demultiplexer 321 entsprechend den Subbändern zwischen 1214 Hz und 1770 Hz sowie zwischen 1872 und 2641 Hz mittels des Decodierers 323-3 und des Summierers 337-3 bzw. des Decodierers 323-4 und des Summierers 337-4 verarbeitet werden. Die Ausgangssignale der Summierer 337-1 bis 337-4 werden im Summierer 339 zur Erzeugung eines Abbildes des ursprünglichen Sprachsignais s(t) addiert entsprechend der Gleichung
=1, s (t) . m=l m
Fig. 4 zeigt eine alternative Digitalübertragungsanordnung auf der Grundlage des Prinzips, daß ein durch einen Bandpass begrenztes Signal zur Transponierung im Sog. A lias-Verfahre η auf geeignete Weise abgetastet werden kann. Dabei ist vorteilhaft, daß eine solche Anordnung keine Modulation oder Multiplikation wie bei den Anordnungen nach Fig. 2 und 3 benötigt. Die Sprachsignalquelle 401 in Fig. 4 liefert ein pulsamplitudenmoduliertes Sprachsignal, das mit einer Frequenz von 10 kHz abgetastet ist.
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Dieses Signal wird parallel an die Eingänge von Bandpassfiltern 402-1 bis 402-5 angelegt. Wenn die Bandpassfilter vom ladungsgekoppelten Typ sind, kann das Sprachsignal direkt zugeführt werden. Diese Bandpassfilter teilen das abgetastete Sprachsignal in ungleiche Subband-Abschnitfe entsprechend dem Artikulationsindex auf. Jedes Subband ist darüberhinaus ' so gewählt, daß seine untere Frequenzgrenze ein ganzzahliges Vielfaches η des Durchlaßbandes W und die obere Frequenzgrenze ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches η + 1 des Durchlaßbandes W ist. Die Werte η und _ m
W sind für jedes Subband so gewählt, daß das sich ergebendeSubband auf eine vorbestimmte Weise zum Artikulationsindex beiträgt. Demgemäß hat das Bandpaßfilter 402-1 eine Bandbreite W-I von 250 Hz, eine untere Frequenzgrenze von 250 Hz und eine obere Frequenzgrenze von 500 Hz. Entsprechend hat das Bandpassfilter 402-2 eine Bandbreite von 500 Hz, eine untere Grenzfrequenz von 500 Hz und eine obere Grenzfrequenz von 1000 Hz. Diese Subbänder entsprechen η = 1. Die Bnndpassfilter 402-3 und 402-4 sind auf der Grundlage von η = 2 gewählt. Die Bandbreite W_ des Filters 402-3 beträgt 500 Hz mit einer unteren Grenzfrequenz von 1000 Hz und einer oberen Grenzfrequenz von 1500 Hz. Entsprechend besitzt das Bandpassfilter 402-4 eine Bandbreite W . von 750 Hz, eine
untere Grenzfrequenz von 1500 Hz (2W.) und eine obere Grenzfrequenz von 2250 Hz (3W.). Das Bandpassfilter 402-5 ist auf der Basis von η = 3
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gewählt, wobei die Bandbreit W,. 750 Hz beträgt, die untere Grenzfrequenz 2250 Hz (3W5) und die obere Grenzfrequenz 3000 Hz (4W) sind. Die Bandpassfilter 402-1 bis 402-5 teilen das Sprachspektrum in dicht aneinander liegende , nicht einheitlich in Beziehung stehende Subbänder auf, wobei die Frequenzgrenzen der Subbänder ganzzahlige Vielfache nW und
(n + I)W der Breite W des Subbandessind. W kann so gewählt werden, m m m a
daß die Subbänder nicht aneinander liegen.
Die Kurvenform 701 in Fig. 7 zeigt die Subband-Komponente des Sprachsignals am Ausgang des Bandfilfers 402-3 , wobei sich das Subband von 1000 Hz bis 1500 Hz erstreckt. Dieses Ausgangssignal wird an eine Abtastschaltung 410-3 angelegt, in welchem das auf das Subband begrenzte Signal mit einer Frequenz von 1000 Hz abgetastet wird. Das Frequenzspektrum des abgetasteten Signals wird durch die Kurvenform 703 dargestellt. Es ergibt sich, daß die Abtastfrequenzen bei Vielfachen von 1000 Hz auftreten. Das Frequenzspektrum am Ausgang der Abtastschaltung 410-3 wird durch die Kurvenform 705 dargestellt. Wie diese Jurvenform zeigt, ist der ursprüngliche Subband-Abschnitt zwischen 1000 Hz und 15Ö0 Hz "verfremder" (aliased), um Bänder über das Frequenzspektrum zu liefern. Wie oben angegeben, ist jedem der abgetasteten Subbänder eine Anzahl von Bits für die Codierung entsprechend der für die Quantisierung zulässigen Bedeutung des Subbandes zugeordnet.
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Jeder Abtastwert von der Abtastschaltung 410-3 wird durch den Codierer 412-3 adaptiv digital codiert und an einen Multiplexer 415 angelegt. Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 402-1 wird mit einer Frequenz gleich der doppelten Bandbreite des Filters 402-1 in der Abtastschaltung 410-1 (500 Hz) abgetastet. Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 402-2 wird in der Abtastschaltung 410-2 mit einer Frequenz von 1000 Hz abgetastet. Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 402-4 wird in der Abtastschaltung 410-4 mit einer Frequenz von 1500 Hz und das Ausgangssignal des Bandpassfilters 402-5 in der Abtastschaltung 410-5 mir einer Frequenz von 1500 Hz abgetastet. Digitale Codierer 412-1 bis 412-5 liefern Codierungen mit 3, 3, 2, 2, 2 Bits. Diese Bitzuordnung liefert eine Codierung besonders guter Qualität für die 5 gewählten Subbänder. Die Ausgangssignale der digitalen Codierer 412-1 bis 412-5 werden im Multiplexer 415 zu einer gemeinsamen Impulsfolge kombiniert, die an einen Kanal 418 angelegt wird.
Ein Demultiplexer 421 trennt die vom Kanal 418 empfangenen digitalen Codierungen und gibt jeden getrennten Code an einen der Decoder 423-1 bis 423-5. Die Subbandsignale, die ursprünglich im Codierer 412-1 adaptiv und digital codiert worden sind, werden im Decodierer 423-1 zur Erzeugung einer abgetasteten Darstellung des verfremdeten Subband-
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signals im Subband zwischen 250 Hz und 500 Hz decodiert. Das abgetastete Signal der Darstellung wird im Interpolator 425-1 interpoliert, der in bekannter Weise 29 Nu 11-Abtastwerte zwischen jedes Paar von aufeinander folgenden, vom Decoder 423-1 ankommenden Abtastwerten einfügt. Das Ausgangssignal vom Interpolator 425-1 entspricht dann dem mit einer Frequenz von 15 kHz abgetasteten Subbandsignal. Dieses Signal wird an ein Bandpassfilter 431 -1 mit einem Durchlaßband zwischen 250 Hz und 500 Hz gegeben, um ein analoges Abbild des Subband-Sprachsignals wiederzugewinnen.
Aut entsprechende Weise nimmt der Decoder 423-3 das dem Subband zwischen 1000 Hz und 1500 Hz entsprechende Signal auf und erzeugt eine abgetastete Form des verfremdeten Signals im Subband. Ein Interpolator 425-3 fügt 14 Nu 11-Abtastwerte zwischen die Abfastwerte vom Decoder 423-3 ein und gibt das interpolierte Subband-Signal zum Bandpassfilter 431-3. Entsprechend der Darstellung in der Kurvenform 707 ist das Frequenzspektrum des Signals am Ausgang des Bandpassfilters 431-3 ein analoges Abbild des Subband-Abschnittes des Sprachsignals im Subband zwischen 1000 Hz und 1500 Hz. Ein Summierer 435 kombiniert die Ausgangssignale der Filter 431-1 bis 431-5, derart, daß ein.Abbild s(t) des ursprünglichen Sprachsignals erzeugt wird. Die entsprechenden Bandpassfilter 402-1 bis 402-5 sind im wesentlichen identisch mit den Filtern 431-1 bis 431-5.
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Es sind zahlreiche Abänderungen möglich. Beispielsweise stellen die Ausführungsbeispiele in den Fig. I1 3 und 4 ein einseitig gerichtetes Nachrichtenübertragungssysfem dar. Ein doppelt gerichtetes Übertragungssystem kann mit Hilfe eines Vierdrahtkanals durch paarweise Zusammenfügung einer Subband-Auftei !vorrichtung und eines Codierers mit einem Subband-Decodierer und einem Subband-Wähler an jedem Ende des Vierdrahtkanals geschaffen werden.
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Claims (1)

  1. BLUMBACH · WESER · BERGEN ♦ KRAMER ZWiRNER · HIRSCH
    PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN £ Q O D U *+ H·
    Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237
    Western Electric Company, Incorporated Crochiere, R.E. 3-34-1
    Broadway
    New.York, N.Y. 10007 USA
    Patentansprüche
    (A J Verfahren zur Codierung eines Sprachsignals unter Erzeugung von Signalabtastwerten und eines Digitalcode, der jeden erzeugten Signalabtastwert darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprachsignal in eine Vielzahl von Subbandabschnitten mit nicht einheitlich in Beziehung stehenden Bandbreitenabschnitten des Sprachspektrums unterteilt wird, daß die Abtastwerte für jeden Subbandabschnitt mit einer Frequenz erzeugt werden, die der Bandbreite des jeweiligen Subbandabschnittes entspricht,
    und daß für jeden Subbandabschnitt erzeugte Digitalcodierungen zu einer gemeinsamen Impulsfolge kombiniert werden.
    2, Verahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Sprachsignal in eine Vielzahl von Subbandabschnitten unterteilt wird, die in gleicher Weise zur Verständlichkeit • beitragen,
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    München: Kramer · Dr. Weser.- Hirsch — Wiesbader.. BlJ'nbach · Dr. Bergen · Zwirner
    3. Verfahren zur digitalen Sprachübertragung unter Codierung eines Sprachsignals nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die gemeinsame Impulsfolge ausgesendet und empfangen wird, daß die Subband-Digitalcodierungen aus der empfangenen gemeinsamen Impulsfolge abgetrennt werden, daß ein abgetastetes Abbild jedes abgetrennten Subband-Code erzeugt wird, daß ein analoges Abbild des abgetrennten Subbandabschnittes des Sprachsignals aus dem jeweiligen abgetasteten Abbild erzeugt wird, und daß die analogen Abbilder der gewählten Subbandabschnitte des Sprachsignals zur Rekonstruktion des Sprachsignals kombiniert werden»
    4. Vorrichtung zur Codierung eines Sprachsignals entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Signalabtastwerten und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Digitalcode, der jeden erzeugten Abtastwert darstellt,
    dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (102-1 bis 102-n) vorgesehen sind, um das Sprachsignal in eine Vielzahl von Subbandabschnitten mit nicht einheitlich in Beziehung stehenden Bandbreiten zu unterteilen, daß die Abtasteinrichtung (104-1 bis 104-n) Abtastwerte für jeden Subbandabschnitt mit einer Frequenz erzeugt, die der Bandbreite des Subbandabschnittes entspricht, und daß eine Einrichtung (106) vorgesehen ist, um für die Vielzahl von Subbandabschnitten erzeugte Digital-
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    Codierungen zu kombinieren und die kombinierten Codierungen an einen gemeinsamen Übertragungskanal anzulegen.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite der Subbandabschnitte so gewählt ist, daß die Abschnitte im wesentlichen gleichmäßig zur Verständlichkeit beitragen.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (102-1 bis 102-n) zur Subbandunterteilung eine Vielzahl von Bandpaßfiltern (402-1 bis 402-5) aufweist, daß jedes Bandpaßfilter eine untere Grenzfrequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen η der Subband-Bandbreite und eine obere Grenzfrequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen η + 1 der Subband-Bandbreite besitzt, und daß von einer Vielzahl von Abtasteinrichtungen (410-1 bis 410-5) jeweils eine an jedes der Bandpaßfilter (402-1 bis 402-5) angeschaltet ist, um den jeweiligen Subbandabschnitt des Sprachsignals mit einer Frequenz abzutasten, die gleich dem doppelten Wert der Durchlaßbandbreite des Bandpaßfilters ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
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    daß jede Abtasteinrichtung (104-1 bis 104-n) eine Vielzahl von Einrichtungen (206-1 bis 206-4) zur Transponierung des Subbandabschnittes des Sprachsignals auf ein Grundband mit der gleichen Bandbreite wie das Subband und eine Einrichtung (210-1 bis 210-4) aufweist, um ein entsprechend transponiertes Grundbandsignal mit der der Bandbreite des Subbandes entsprechenden Frequenz abzutasten.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Subband-Transponiereinrichtung (206-1 bis 206-4) eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten abgetasteten Signals entsprechend dem Produkt des Subbandabschnittes des Sprachsignals mit einer Kosinuswelle einer Frequenz gleich der unteren Grenzfrequenz des gewählten Subbandabschnittes sowie eine Tiefpaßfiltereinrichtung (208-1 bis 208-4) mit einem vorbestimmten Impulsansprechen zur Erzeugung eines zweiten abgetasteten Signals entsprechend der Konvolution des ersten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechen aufweist, und daß das zweite Signal eine obere Grenzfrequenz entsprechend der Bandbreite des gewählten Subbandes besitzt.
    9. Vorrichtung nach Anspruch S8
    gekennzeichnet durch Dezimiereinrichtungen (210-1 bis 210=4) ziar Abtastung oeäss zweiten Signals mit einem Vielfachen fler Sprachsignal=Abtast= frequenz entsprechend der Bandbreite ·& Sifoband.es s
    _ 5 —
    10. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteileinrichtung (102-1 bis 102-n) eine Einrichtung (306-1 bis 306-4) zur Erzeugung eines ersten Signals entsprechend dem Produkt aus dem Sprachsignal und einer Kosinuswelle mit einer Frequenz gleich der Mittelfrequenz jedes Subbandes aufweist, ferner eine Einrichtung (307-1 bis 307-4) zur Erzeugung eines zweiten Signals entsprechend dem Produkt aus dem Sprachsignal und einer Sinuswelle mit einer Frequenz gleich der Mittelfrequenz jedes Subbandes, ferner eine erste Tiefpaß-Filtereinrichtung (308-1 bis 308-4) mit einem vorbestimmten Impulsansprechen zur Erzeugung eines ersten Konvolutionssignals, das die Konvolution des ersten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechen darstellt, und eine zweite Tiefpaß-Filtereinrichtung (309-1 bis 309-4) mit dem vorbestimmten Impulsansprechen zur Erzeugung eines zweiten Konvolutionssignals, das die Konvolution des zweiten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechen darstellt, und daß die Abtasteinrichtung eine Einrichtung (310-1 bis 310-4) zur Abtastung des ersten Konvolutionssignals mit einer Frequenz entsprechend der Bandbreite des Subbandes und eine Einrichtung (311-1 bis 311-4) zur Abtastung des zweiten Konvolutionssignals mit einer Frequenz entsprechend der Bandbreite des Subbandes aufweist, und daß die Einrichtung (316-1 bis 316-4) zur Erzeugung von Digitalcodierungen unter Ansprachen auf das erste abgetastete
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    Konvolutionssignal und das zweite abgetastete Konvolutionssignal erste und zweite, aufeinanderfolgende Digitalcodierungen, die Abtastwerte des ersten und zweiten Konvolutionssignals darstellen, erzeugt und ineinanderschiebt.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, zur Codierung eines abgetasteten Signals,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Subband-Aufteileinrichtung (102-1 bis 102-n) eine Vielzahl von Teilereinrichtungen (350-1 bis 350-4) aufweist, die je eine Einrichtung (306-1 bis 306-4) zur Multiplizierung des abgetasteten Sprachsignals mit einer abgetasteten Kosinuswelle einer Frequenz gleich der Mittelfrequenz des gewählten Subbandes zur Erzeugung eines ersten abgetasteten Signals enthalten, ferner eine Einrichtung (307-1 bis 307-4) zur Multiplizierung des abgetasteten Sprachsignals mit einer abgetasteten Sinuswelle einer Frequenz gleich der Mittelfrequenz des gewählten Subbandes zur Erzeugung eines zweiten abgetasteten Signals, sowie eine erste Tiefpaß-Filtereinrichtung (308-1 bis 308-4) mit einem vorbestimmten Impulsansprechen zur Erzeugung eines dritten abgetasteten Signals, das die Konvolution des ersten abgetasteten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechen darstellt, und eine zweite Tiefpaß-Filtereinrichtung (309-1 bis 309-4) mit dem vorbestimmten Impulsansprechen zur Erzeugung eines vierten abgetasteten Signals, das die Konvolution dss zweiten abge-
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    tasteten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechen darstellt, und daß die Frequenz des dritten und vierten abgetasteten Signals auf die Bandbreite des gewählten Subbandes begrenzt ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (104-1 bis 104-n) eine erste Dezimiereinrichtung (310-1 bis 310-4) zur Abtastung des dritten abgetasteten Signals mit einer Frequenz entsprechend der halben Bandbreite des gewählten Subbandes sowie eine zweite Dezimiereinrichtung (311-1 bis 311-4) zur Abtastung des vierten abgetasteten Signals mit einer Frequenz entsprechend der halben Bandbreite des gewählten Subbandes und eine Einrichtung aufweist, um die Ausgangsabtastwerte der ersten und der zweiten Dezimiereinrichtung ineinander zu schieben, derart, daß sie eine Darstellung des gewählten Subbandabschnittes des Sprachsignals abgetastet mit einer Frequenz entsprechend der Bandbreite des gewählten Subbandes bildet.
    13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der jeden erzeugten Abtastwert darstellende Digitalcode ein ädaptiver Code ists
    14. Nachrichtenübertragungsanlage,
    gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 in Kombination mit einer Einrichtung (111) zum Empfang der kombinierten Digitalcodierungen über den gemeinsamen Nachrichtenkanal und zur Auftrennung der kombinierten Digitalcodierungen in die Vielzahl von Subband-Digitalcodierungen, durch eine Vielzahl von Subband-Decodiereinrichtungen (113-1 bis 113-n), die je eine Einrichtung zum Decodieren jedes Code eines entsprechenden Subbandes in einen entsprechenden Abtastwert des codierten Subbandsignals, eine Einrichtung, die auf die Folge von Abtastwerten aus der Decodiereinrichtung zur Erzeugung eines abgetasteten Abbildes des codierten Signals in dem Subband anspricht, und eine Einrichtung aufweist, die unter Ansprechen auf das abgetastete Abbild ein analoges Abbild des Subbandabschnittes des Sprachsignals erzeugt, und durch eine Einrichtung (117), die die analogen Abbilder der Subbandabschnitte zur Rekonstruktion des Sprachsignals kombiniert.
    15. Nachrichtenübertragungsanlage,
    gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach Anspruch 6 in Kombination mit einer Einrichtung (421) zur Trennung der Digitalcodierungen, einer Vielzahl von Subband-Decodiereinrichtungen (113-1 bis 113-n), die je eine Einrichtung (423-1 bis 423-n) zur Erzeugung eines Abtastwertes aus jedem Code eines ent-
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    sprechenden Subbandes aufweist, ferner eine Interpoliereinrichtung (425-1 bis 425-5), die unter Ansprechen auf die Folge von Abtastwerten aus der Einrichtung zur Erzeugung von Abtastwerten die Abtastfrequenz der Abtastwerte erhöht, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines analogen Abbildes des Subband-Sprachsignalabschnittes mit einem Bandfilter (431-1 bis 431-5), dessen Durchlaßband gleich dem gewählten Subband ist, und durch eine Einrichtung (435), die die analogen Abbilder der Subband-Sprachsignalabschnitte zur Wiederherstellung des Sprachsignals kombiniert.
    16. Nachrichtenübertragungsanlage,
    gekennzeichnetdurch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 in Kombination mit einer Einrichtung (221) zur Trennung der kombinierten Digitalcodierungen aus dem gemeinsamen Übertragungskanal (218) in Subband-Codierungen, einer Vielzahl von Subband-Decodiereinrichtungen (113-1 bis 113-n), die Je eine Einrichtung (223-1 bis 223-4) zur Erzeugung eines Abtastwertes für jeden Subband-Code enthalten, Interpoliereinrichtungen (225-1 bis 225-n) zur Erhöhung der Abtastfrequenz der Folge von decodierten Abtastwerten, und eine Einrichtung (229-1 bis 229-4) zur Erzeugung eines dritten Signals entsprechend dem Produkt des interpolierten, abgetasteten, decodierten Signals mit einer Kosinuswelle einer Frequenz gleich der
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    unteren Grenzfrequenz des gewählten Subbandes, sowie eine Einrichtung, die unter Ansprechen auf das dritte Signal ein analoges ÄbMld des Subbandabschnittes des Sprachsignals erzeugt und ein Bandpaßfilter (231-1 "bis 231-4) mit einem Durchlaßband gleich dem gewählten Subband aufweist, und durch eine Einrichtung (235), die die analogen Abbilder der Subbandabschnitte des Sprachsignals zur Rekonstruktion des Sprachsignals kombiniert.
    17. Nachrichtenübertragungsanlage,
    gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10 in Kombination mit einer Einrichtung (321) zur Aufnahme der kombinierten Digitalcodierungen aus dem gemeinsamen Übertragungskanal (318) und zum Demultiplexen der kombinierten Digitalcodierungen, einer Vielzahl von Einrichtungen (323-1 bis 323-4 und 325-1 bis 325-4), die jeweils unter Ansprechen auf die durch Demultiplexen erzeugten Codierungen für jedes Subband getrennte Abtastwerte entsprechend den ineinandergeschobenen Codierungen erzeugen, einer ersten Interpoliereinrichtung (328-1 bis 328-4) zur Erhöhung der Abtastfrequenz der Abtastwerte entsprechend dem ersten Konvolutionssignal, zweiten Interpoliereinrichtungen (329-1 bis 329-4) zum Erhöhen der Abtastfrequenz der Abtastv/erte entsprechend dem zweiten Konvolutionssignal, dritten Tiefpaß-Filtereinrichtungen (333-1 bis 333-4) mit einem vorbestimmten Impuls» ansprechen zum Erzeugen eines dritten Signals, das die
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    Konvolution des ersten interpolierten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechten darstellt, vierten Tiefpaß-Filter einrichtungen (340-1 bis 340-4) mit dem vorbestimmten Impulsansprechen zur Erzeugung eines vierten Signals, das die Konvolution des zweiten interpolierten Signals mit dem vorbestimmten Impulsansprechen darstellt, dritten Einrichtungen (334-1 bis 334-4) zum Multiplizieren des dritten Signals mit einer Kosinuswelle einer Frequenz gleich der Mittelfrequenz des gewählten Subbandes, vierten Einrichtungen (337-1 bis 337-4) zum Multiplizieren des vierten Signals mit einer Sinuswelle einer Frequenz gleich der Mittenfrequenz des gewählten Subbandes, und Einrichtungen (337-1 bis 337-4) zum Kombinieren der Ausgangssignale der driüen und vierten Multipliziereinrichtungen zwecks Bildung eines analogen Abbildes des gewählten Subband-Abschnittes des Sprachsignals, und durch eine Einrichtung (339), die die analogen Abbilder der Subbandabschnitte des Sprachsignals zur Rekonstruktion des Sprachsignals kombiniert.
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DE2656044A 1975-12-12 1976-12-10 Verfahren und Vorrichtung zur Codierung und Übertragung eines Sprachsignals Expired DE2656044C2 (de)

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