DE3445419C2

DE3445419C2 -

Info

Publication number: DE3445419C2
Application number: DE3445419A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 6101 Rossdorf De Hessenmueller
Original assignee: Siemens AG; Philips Kommunikations Industrie AG
Current assignee: Siemens AG; Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1984-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1992-03-12
Also published as: DE3445419A1

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur digitalen Übertragung programmbezogener oder anderer Daten gemeinsam mit digital codierten Tonsignalen über genormte Kanäle des ISDN, wobei die verfügbare Kanalkapazität optimal ausgenutzt wird.

Stand der Technik

In der Richtlinie FTZ 154 R 4 der Deutschen Bundespost vom August 1984 mit dem Titel "Schnittstellen-Kennwerte für digitale Stereosignale der Bitrate 1024 kbit/s (DS1)" wird eine Kanalstruktur zur Übertragung digitaler stereophonischer Tonsignale beschrieben. Bei 32 kHz Abtastfrequenz werden je Abtastprobe 14 bit zuzüglich eines Paritätsbits zum Schutz der 7 höchstwertigen Bits gegen auf dem Übertragungsweg ggf. auftretende Bitfehler übertragen. Die 14 bit je Abtastwert resultieren aus einer Quasi-Momentanwertkompandierung und Codierung von 16 in 14 bit. Die Blocklänge des Kompanders beträgt 64 Abtastwerte. Zu jedem Block wird ein aus 3 bit bestehender Skalenfaktor SKF übertragen, der erstens der Kompandierung dient und zweitens eine Aussage darüber macht, in welchem von 8 möglichen Amplitudenbereichen der größte Abtastwert eines Codierblocks liegt. Die Übertragung des Skalenfaktors erfolgt durch logische Verknüpfung mit den Paritätsbits.

Innerhalb eines Blocks mit 64 codierten Abtastwerten zu (14+1) bit wird der Skalenfaktor 21mal wiederholt und mit 63 der insgesamt 64 verfügbaren Paritätsbits so verknüpft, daß eine logische "1" bei einem Skalenfaktor-bit das zugehörige Paritätsbit invertiert, eine logische "0" es dagegen unverändert läßt.

Nach den vorstehenden Ausführungen werden für einen monophonischen digitalen Tonkanal

32 kHz × 15 bit = 480 kbit/s

an Informationskapazität benötigt. Der Bedarf für einen stereophonischen Kanal ist dann das Zweifache, nämlich 960 kbit/s. In diesen Bitraten sind nur die vorstehend beschriebenen Informationen enthalten, nicht jedoch programmbegleitende und andere Daten (Programm-, Programmart-, Sender-, Sprache-, Musikkennung etc.). Hierfür sind Zusatz informationskanäle (ZIK) zu je 16 kbit/s vorgesehen. Die gesamte Nettobitrate eines monophonischen digitalen Tonsignals beträgt also 496 kbit/s, die eines stereophonischen digitalen Tonsignals 992 kbit/s. Der letztere Wert ist auch die Nettobitrate des o. g. DS1-Schnittstellensignals, das durch Hinzufügen von 32 kbit/s für Synchronisierzwecke auf 1024 kbit/s kommt.

Inzwischen sind aber von der 18. Studienkommission des CCITT die Empfehlungen der I-Serie erarbeitet worden, von denen I.412, Abschnitt 3.4.1, einen sog. H1-Kanal mit 1920 kbit/s definiert.

Kritik des Standes der Technik

Für ein künftiges breitbandiges dienstintegriertes digitales Netz ISDN sind die Kanalbitraten der I-Serie verbindliche Empfehlungen. Zur Übertragung digitaler stereophonischer oder monophonischer Tonsignale hoher Qualität in ISDN kommt nach den vorstehenden Ausführungen nur der H1-Kanal mit 1920 kbit/s infrage. Ein Vergleich mit den oben genannten Bitraten von 496 und 992 kbit/s zeigt, daß eine optimale Nutzung des H1-Kanals durch digitale Tonsignale des Typs DS1 nicht möglich ist.

Aufgabe

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Übertragung digitaler monophonischer und stereophonischer Tonsignale unter Beibehaltung der vollen Signalqualität bei gleichzeitiger Übermittlung der genannten zusätzlichen Daten unter optimaler Ausnutzung des H1-Kanals mit 1920 kbit/s möglich ist.

Lösung

Diese Ausgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Dadurch kann die Gesamtbitrate für einen monophonischen Tonkanal auf 480 kbit/s und für einen stereophonischen Tonkanal auf 960 kbit/s reduziert werden, die nach der Richtlinie FTZ 154 R4 vorgesehen gewesenen Zusatzinformationskanäle ZIK können weggelassen werden und die erforderlichen Daten wie der Skalenfaktor SKF durch logische Verknüpfung mit einem Teil der Paritätsbits übertragen werden, wobei für die Übertragung des Skalenfaktors SKF nicht mehr 63 Paritätsbits eines Codierblocks verwendet werden, sondern entsprechend weniger.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

Bei Anwendung des oben beschriebenen Codierverfahrens ist die Blockbildung von jeweils 64 codierten Abtastwerten erforderlich. Auch die dazu notwendige Blocksynchronisierungsinformation wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung innerhalb der Datenfolge übertragen, die durch logische Verknüpfung mit einem Teil der Paritätsbits übermittelt wird.

Erzielbare Vorteile

Die Erfindung hat den Vorteil, daß über H1-Kanäle des ISDN mit einer Bitrate von 1920 kbit/s exakt vier monophonische oder zwei stereophonische Tonsignale übertragen werden können. Die verfügbare Bitrate wird dabei ohne Rest ausgenutzt.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand von Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Codierung der Paritätsbits P eines Codierblocks durch eine zusätzliche Datenfolge ZD und den Skalenfaktor SKF. Die zusätzliche Datenfolge ZD entsteht aus der fünffachen Wiederholung der ein Byte=8 bit umfassenden Zusatzinformation.

Fig. 2 zeigt ein empfängerseitiges Blockschaltbild.

In Fig. 1 Zeile a) sind die 64 Paritätsbits P eines Codierblocks eines monophonischen bzw. des rechten oder linken Kanals eines stereophonischen Tonkanals dargestellt. Entgegen der beim Stand der Technik geschilderten Vorgehensweise werden zur Übertragung des aus 3 bit bestehenden Skalenfaktors die Paritätsbits 1 bis 21 mitbenutzt, indem der Skalenfaktor für eine Mehrheitsentscheidung auf der Empfangsseite siebenmal wiederholt wird. Die Paritätsbits 22 bis 24 bleiben unberührt (siehe Fig. 1, Zeile b). In den Paritätsbits 25 bis 64 wird ein Byte übertragen, indem jedes der 8 bit nacheinander fünfmal wiederholt wird. Es ist auch vorstellbar, nicht die einzelnen Bits, sondern das Byte als Ganzes fünfmal zu wiederholen. Dieses Byte enthält die sendeseitig zu übertragende Zusatzinformation ZD⁺. Die übertragbare Datenrate errechnet sich wie folgt

Je Monokanal stünden demnach 4 kbit/s, je Stereokanal 8 kbit/s an Kapazität für Zusatzinformation zur Verfügung. Die codierte Übertragung des Skalenfaktors und der Datenfolge ZD erfolgt nun in der beim Stand der Technik geschilderten und in Fig. 1, Zeile c dargestellten Weise, indem jede logische 0 das zugehörige Paritätsbit P unverändert läßt, jede logische 1 dagegen eine Inversion desselben vornimmt (). Der sendeseitige Schaltungsaufwand ist leicht vorstellbar und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden. Ein für die Empfangsseite denkbares Blockschaltbild ist in Fig. 2 dargestellt.

Die Digitalsignale D eines Kanals werden mit dem Takt T in einen Serien-Parallelwandler SPW eingelesen und mit dem Worttakt WT parallel in einen 15-bit-Speicher SP übernommen. Für die 7 höchstwertigen Bits, die üblicherweise durch das mitübertragene Paritätsbit P geschützt werden, wird in einem Paritätsgenerator PG die Paritätsbitfolge P⁺ erzeugt und mit der empfangenen Paritätsbitfolge P′ in einem ersten Exklusiv-Oder-Glied EXOR1 verknüpft. Infolge der sendeitigen Codierung der Paritätsbits durch den Skalenfaktor und durch die die Zusatzinformation enthaltende Datenfolge ZD auf der Sendeseite erscheint am Ausgang des Exklusiv-Oder-Gliedes EXOR1 je Codierblock neben dem siebenfach wiederholten Skalenfaktor und drei Leerbits die fünffach übertragene Datenfolge ZD′, die sich ggf. von der sendeseitigen Datenfolge ZD nur durch Bitfehler unterscheidet, die sowohl in den sieben höchstwertigen Bits, als auch in den Paritätsbits P aufgetreten sein können. Sofern die mittlere Bitfehlerquote einen bestimmten Betrag nicht überschreitet, können eventuell aufgetretene Bitfehler durch einen Mehrheitsentscheid erkannt und korrigiert werden. Dies geschieht im Mehrheitsentscheider M. Dieser kann aber nur dann korrekt arbeiten, wenn zuvor eine Synchronisation durch die Synchronisiereinrichtung S stattgefunden hat. Diese benötigt dazu den Worttakt WT und die Datenfolge ZD′, in der - ebenfalls jedes Bit fünffach übertragen - ein einen Überrahmen kennzeichnendes Signal ÜS enthalten ist. Die Überrahmendauer ist ein ganzzahliges Vielfaches der Blocklänge. Die Synchronisiereinrichtung S gibt dann das den Überrahmen kennzeichnende Signal ÜS und den zu der Datenfolge ZD′ gehörigen Takt ZDT′ ab. Mit ZD′ und ZDT′ kann im Mehrheitsentscheider M die fehlerkorrigierte Zusatzinformation ZD⁺ von 4 kbit/s mit dem zugehörigen Takt ZDT⁺ gewonnen werden. Zusätzlich wird die fehlerkorrigierte Datenfolge ZD generiert, die sich von der Zusatzinformation ZD⁺ durch die fünffache Wiederholung jedes einzelnen Bits unterscheidet. Die Datenfolge ZD wird im Exklusiv-Oder-Glied EXOR2 mit den empfangenen Paritätsbits P′ verknüpft, die mit einem Verzögerungsglied V um die Verarbeitungszeit innerhalb des Mehrheitsentscheiders M verzögert ist. Hierdurch liefert das zweite Exklusiv-Oder-Glied EXOR2 an seinem Ausgang die decodierte Paritätsbitfolge P, die dann die Anwendung der bekannten Fehlerüberdeckungstechnik für mit einem Bitfehler behaftete Codeworte ermöglicht.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung von Zusatzinformation zu in Blocks von jeweils 64 Abtastwerten zu je 14 bit und je einem Paritätsbit digital codierten Tonsignalen, bei dem der jedem Block zugeordnete Skalenfaktor durch logische Verknüpfung mit den Paritätsbits übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zusatzinformation durch logische Verknüpfung mit den Paritätsbits übertragen wird, derart, daß die den Abtastwerten 1 bis 21 zugeordneten Paritätsbits den 3-bit-Skalenfaktor (SKF) siebenfach wiederholt übertragen und daß die den Abtastwerten 25 bis 64 zugeordneten Paritätsbits ein die Zusatzinformation (ZD⁺) enthaltendes Byte als Datenfolge (ZD) fünffach wiederholt übertragen, wobei sich für die Zusatzinformation eine Datenrate von 4 kbit/s ergibt (Fig. 1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfung von Skalenfaktor und Zusatzinformation mit den Paritätsbits dadurch geschieht, daß jede logische 0 das zugehörige Paritätsbit unverändert läßt, während jede logische 1 eine Inversion desselben vornimmt (Fig. 1, Zeile c).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation neben den programmbegleitenden Daten auch die notwendige Blocksynchronisierungsinformation tion (Überrahmen-Signale ÜS in Fig. 2) enthält.

4. Schaltungsanordnung zum Empfang der nach dem Verfahren nach Anspruch 1 übertragenen Zusatzinformation (ZD⁺), gekennzeichnet durch:
einen Serienparallelwandler (SPW), in den die Digitalsignale D eines Kanals mit dem Takt T eingelesen werden,
einen 15-Bit-Speicher (Sp), in den die Digitalsignale D mit dem Worttakt (WT) übernommen werden,
einen Paritätsgenerator (PG), in dem die Paritätsbitfolge (P⁺) für die 7 höchstwertigen Bits erzeugt wird,
ein erstes Exklusiv-Oder-Glied (EXOR1), in dem die erzeugte Paritätsbitfolge (P⁺) mit der empfangenen Paritätsbitfolge (P′) verküpft wird und das an seinem Ausgang je Codierblock den siebenfach wiederholten Skalenfaktor als Datenfolge (SKF) und die fünffach wiederholte Zusatzinformation als ggf. fehlerbehaftete Datenfolge (ZD′) liefert,
einen Mehrheitsentscheider (M), mit dem in der Datenfolge (ZD′) eventuell aufgetretene Bitfehler erkannt und korrigiert werden,
eine Synchronisiervorrichtung (S), welche den Überrahmen kennzeichnende Signale (ÜS) und den zu der Datenfolge (ZD′) gehörenden Takt (ZDT′) abgibt,
ein zweites Exklusiv-Oder-Glied (EXOR2), welches die fehlerkorrigierte Datenfolge (ZD) mit der empfangenen Paritätsbitfolge (P′) verknüpft, die in einem Verzögerungsglied (V) um die Verarbeitungszeit innerhalb des Mehrheitsentscheiders (M) verzögert ist, und welches an seinem Ausgang die decodierte Paritätsbitfolge (p) liefert (Fig. 2).