JPH1175273A - サンプリング値からの信号を集約するための方法および装置 - Google Patents

サンプリング値からの信号を集約するための方法および装置

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JPH1175273A
JPH1175273A JP10108265A JP10826598A JPH1175273A JP H1175273 A JPH1175273 A JP H1175273A JP 10108265 A JP10108265 A JP 10108265A JP 10826598 A JP10826598 A JP 10826598A JP H1175273 A JPH1175273 A JP H1175273A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 かなり短い計算時間で集約が実行でき、でき
るだけ多くの低速で高価な加算器構成要素を節約し、処
理中の信号の減衰を最少にして、結果として情報の損失
を最少にする方法を提供する。 【解決手段】 帯域幅が≦Bの、各サンプリング周波数
がfA>2Bであり、アナログまたはデジタルあるいは
その両方のサンプリング値として存在する、N>1個の
帯域制限された時刻信号の集約を形成するための方法で
あって、N個の時刻信号全てのサンプリング値が時間的
にオフセットされ、互いに重ねられ、帯域幅B’がB’
>Bである低域通過フィルタ(12)に共同で入力さ
れ、合成信号が低域通過フィルタ(12)の出力から提
供されることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、それぞれの帯域幅
が≦Bであり、それぞれfA>2Bであるサンプリング
周波数を有し、アナログまたはデジタルあるいはその両
方のサンプリング値として存在し、N>1個の帯域が制
限された時刻信号を集約するための方法および装置に関
する。このような方法は、ドイツ出願DE 32 00
934A1から既に知られている。
【0002】
【従来の技術】加算器を使用したアナログ信号の集約
は、参考書、TietzeおよびSchenk著「Se
miconductor circuit techn
ology」第8版、1986年、299ページから3
00ページと579ぺージから581ページに、たとえ
ば記載されている。
【0003】デジタル信号プロセッサ(DSP)を介す
る中間アナログデジタル変換器(ADC)を使用した、
アナログ入力信号からのデジタル信号の集約、および、
特にビデオ信号の領域における、デジタル−アナログ変
換器(DAC)を使用した処理信号の再アナログ化が、
ヨーロッパ出願EP 0 695 066 A2に、た
とえば記載されている。
【0004】複数の帯域が制限された時刻信号の新しい
合成信号への線形集約は、特に、複数の異なるソースか
らの音響を混合することで音声信号を重ねる音声技術、
または、二つの異なるソースからの画像をクロスフェー
ドすることで、ビデオ信号を組み合わせて新しいビデオ
信号にするビデオ技術で行われている。サウンドミキシ
ングの応用分野の例には、ラジオ、ディスクレコーディ
ング業界、および他のサウンドキャリアの生産などの分
野がある。さらに、サウンドミキシングは電話会議回
線、すなわち遠距離通信の分野において、異なるソース
からの複数の音響信号の集約に必要である。複数のビデ
オ信号をクロスフェードすることによる画像の混合は、
たとえばテレビジョン、ビデオディスクの生産、他のビ
デオキャリア、ビデオレコーダ、カムコーダなど上での
ビデオ表示として一般的である。ビデオ会議ではビデオ
混合は行われないが、ウィンドウを会議システムの異な
る参加者用のジョイントビデオにフェードする。
【0005】本明細書の最初に引用したドイツ出願DE
32 00 934 A1から既に知られている、デ
ジタル走査サンプルという形で存在する低周波数信号の
混合のための方法を使用することで、それぞれの端末で
共同で可聴されるべき、共通端末向けのパルスが、アナ
ログ加算器によって集約され、全時間枠中端末を制御す
る集約パルスの形で一つの時間フレーム内で伝送され
る。
【0006】知られている方法の欠点は、デジタルコン
ピュータ、または加算装置のハードウェア回路による個
々の信号の集約のための計算時間が比較的長いことであ
る。さらに、信号の減衰がかなりあり、その結果、デジ
タル集約の場合、加算される信号の再アナログ化の際
の、アナログからデジタル、およびその逆の変換時に情
報損失がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、かなり短い計算時間で集約が実行でき、できる
だけ多くの低速で高価な加算器構成要素を節約し、処理
中の信号の減衰を最少にして、結果として情報の損失を
最少にするよう、本明細書の最初に引用した種類の方法
を改善することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、全てのN個の
時刻信号のサンプリング値が時間的にオフセットされ、
互いに重ねられ、B’>Bの帯域幅である低域通過フィ
ルタに共同で入力され、合成信号が低域通過フィルタの
出力から提供されるという、驚くべき、および効率的な
方法によってこの目的を達成する。
【0009】アナログまたはデジタルサンプリング値と
して存在する異なるソースからの信号を、それぞれの信
号について別々にアナログ信号に変換し、これを一つま
たは複数のアナログ加算器またはデジタルプロセッサを
使用して集約する知られている方法とは対照的に、本発
明の方法では、異なる時刻信号のサンプリング値は時間
的にオフセットされ、互いに重ねられ、受動低域通過フ
ィルタを使用してアナログに変換される。それぞれ周波
数fAでサンプリングされた異なる信号のサンプリング
値は、時分割マルチプレックス方式を使用して周波数が
N・fAの重ねられた信号に結合される。帯域幅B’=
A/2の低域通過フィルタを使用した後続の濾過の際
に、アナログ合成信号が生成され、さらに周波数fA
処理でサンプリングすることができる。
【0010】これは一方では結果として質的に向上し、
より高速な集約となり、他方では加算器、または入力信
号のデジタル集約のための対応するプロセッサを節約す
ることで、より費用効果の高い方法で集約を達成するこ
とができる。もう一つの利点は、本発明の方法を実行す
るのに適する装置が、たとえばVLSIチップなどの集
積スイッチング回路に簡単な方法で統合することができ
ることである。また一方では、本発明の方法は、計算時
間で対応する利益をあげながら、DSPソフトウェアに
簡単に組込むことができる。本発明の方法は、アナログ
入力値だけでなくデジタル入力値の両方を加算するのに
適している。
【0011】
【発明の実施の形態】特に、本発明の方法の構成におい
て、N個の時刻信号のサンプリング値は時間的に互いに
等間隔にオフセットされることが望ましい。これによっ
て、最初から異なるソースからの固定した常に既知の信
号の時間関係を構築し、同じ状態にすることができる。
【0012】本発明の別の好ましい構成は、クロック周
波数N・fAの低域通過フィルタに入力され互いに時間
的にオフセットされるサンプリング値を提供する。
【0013】本発明の別の有利な構成において、アナロ
グサンプリング値が入力される場合は、アナログ低域通
過フィルタを使用することができ、この出力は時間的に
連続する合成信号であり、部分的な信号の完全な集約を
形成させる。
【0014】この方法は、アナログサンプリング値が時
間的に連続する合成信号のサンプリングによって得られ
るため、さらに発展させることが好ましい。
【0015】あるいは、デジタルサンプリング値が入力
される他の構成では、クロック周波数n・fAで動作す
るデジタル低域通過フィルタの使用を提供し、この出力
は、単位あたりn・fAのサンプリング値を有する、す
なわちオーバーサンプル形式である合成信号である。こ
れにより、オーバーサンプリング方法の全ての利点を利
用することが可能になる。
【0016】この構成をさらに発展させると、オーバー
サンプルされた合成信号を、クロック周波数N・fA
動作するデジタル−アナログ(D/A)変換器に入力と
して提供し、その出力信号は、好ましくは抵抗器−コン
デンサ(RC)構成要素を使用して、後続の濾過を介し
て時間的に連続する合成信号を生成する。高価なフィル
タをインストレーションする代わりに、オーバーサンプ
リングのため、フーリエ変換にしたがって周波数空間に
定期的に起こるミラー信号の十分な抑制を確実にする、
非常にシンプルな費用効果の高いRCフィルタ構成要素
を使用することができる。
【0017】さらに発展させると、オーバーサンプルさ
れた合成信号は、定期的にサンプリング値を省略する
(デシメーション)ことで、好ましくはi=1である、
低サンプリング周波数i・fA<N・fAに変換できるた
め、特に有利である。反対に、高サンプリング周波数
は、架想のサンプリング値「0」を中間領域に挿入する
ことによる、サンプリング率変換を使用して達成するこ
ともでき、この場合、最終的に低域濾過が完全な全体信
号を生成する。
【0018】本発明の方法は、集約および低域濾過がデ
ジタル信号プロセッサで実施される場合は、アナログ入
力値を使用して、特に簡単でコストがかからない方法で
実施することができる。
【0019】本発明のフレームワークは、それぞれが帯
域幅≦Bであり、各サンプリング周波数がfA>2Bで
あり、アナログまたはデジタルあるいはその両方のサン
プリング値として存在する、1より大きいN個の帯域制
限された時刻信号を集約するための装置も含み、全ての
N個の時刻信号のサンプリング値が時間的にオフセット
され、互いに重ねられる時分割マルチプレックスユニッ
トが提供され、帯域幅B’がB’>Bの低域通過フィル
タは時分割マルチプレックスユニットに接続され、ここ
に重ねられた時間オフセットサンプリング値が共同で入
力され、この出力から合成信号が提供できる。
【0020】本発明のさらなる利点は、説明および図か
らわかる。上記に記述した本発明の特徴、および後でリ
ストする特徴は、個別でも如何なる組合せでも応用する
ことができる。ここに示し説明する構成は、最終的な列
挙として解釈すべきではなく、本発明を記述するための
例示的な性格のものである。
【0021】本発明を図に示し、実施形態を使用してよ
り詳細に説明する。
【0022】図1は、本発明による時刻信号の集約を形
成するための、特に簡単な構造を示し、ここでは各時刻
信号はサンプリング周波数fAを有するサンプリング値
として入力される。この場合、サンプリング周波数fA
は帯域制限された時刻信号の帯域幅の2倍より大きいか
あるいは少くとも等しくなければならない。
【0023】両方のソースからの時刻信号は、時分割マ
ルチプレックスユニット11に入力され、ここで信号は
時間的にオフセットされ互いに重ねられる。時刻信号の
サンプリング値が時間的に等間隔の場合、これは好都合
な条件であるため、この例の周波数が2・fAのサンプ
リング値が、時分割マルチプレックスユニット11から
現れる。これらは、帯域幅がB’>Bの低域通過フィル
タ12へ入力される。望ましい合成信号は、低域通過フ
ィルタ12の出力から提供することができる。
【0024】デジタル入力データの処理のための改良さ
れた構成が概略的に図2に示されている。この場合、こ
の例では二つのソースからだけもう一度発生するデジタ
ルサンプリング値は、時分割マルチプレックスユニット
21に入力され、好ましくはここで等間隔の時間オフセ
ットがもう一度行われる。重ねられた時間オフセット信
号は、その後、この例ではクロック周波数が2・fA
あるデジタル低域通過フィルタ22へ送られる。デジタ
ル低域通過フィルタ22は、常に定期的に連続した望ま
しくない信号を生成するため、合成信号はデジタル−ア
ナログ変換器(DAC)23を通ったあと、さらに、ア
ナログ低域通過フィルタ24へ送られ、これにより生成
された信号の小さい周波数部分が周波数空間を通過で
き、望ましくない定期的な信号の生成物を十分抑制する
ように高周波数を減衰させることができる。この例で
は、DAC23とデジタル低域通過フィルタ22は、二
つの異なるソースからの信号だけを処理しなければなら
ないため、クロック周波数は2・fAであり、時分割マ
ルチプレックスユニット21で互いに等間隔でオフセッ
トされる。アナログ低域通過フィルタ24は、低価格な
一つのRC構成要素か、または複数のRC構成要素で構
成することができる。
【0025】図3aおよび図3bは、本発明の方法の順
序を概略的に示す図である。図3aは、下に互いのN個
のソースの時刻信号を表し、信号はソース番号を表す
「S」に続く数字によって識別され、もう一つの数字
は、次のアナログ信号の内部のサンプリング値を表す。
N個の異なるソースからの信号がマルチプレックスユニ
ット31へ送られ、ここで時間的にオフセットされ互い
に重ねられるのが、図3bに概略的に示されている。同
じソースからのサンプリング値は、時間的に等間隔にオ
フセットされる必要があるが、フィルタのインストレー
ションまたはDACが高速の信号処理を十分に扱える場
合は、異なるソースからの信号が、時間的に等間隔でオ
フセットされる必要はない。
【0026】時分割マルチプレックスユニット31の出
力の結果として生じる信号列は、各個々のソースの信号
が合成信号から再構築できるように、サンプリング周波
数fAの約半分に相当する帯域幅B’の通常の低域通過
フィルタ32へ送られる。
【0027】図4は、ここではアナログであり、異なる
ソースから発生する信号からのサンプリング値の処理を
概略的に表す図である。図4には詳しく説明されていな
いが、信号は重ねられ、時分割マルチプレックスユニッ
トで時間的にオフセットされ、他のソース全て(S21
からSN1)からのサンプリング値が全て、第一ソース
からの第一サンプリング値S11と、第一ソースからの
第二サンプリング値S12との間に位置付けられるよう
にする。この列は、アナログ低域通過フィルタ42へ送
られ、ここから対応する連続的な合成信号がアナログ形
式で現れる。
【0028】図5aは、デジタルサンプリング値の入力
を有する、同じ処理を表す図である。この場合、時間オ
フセットされ重ねられた信号は、クロック周波数がN・
Aのデジタル低域通過フィルタである低域通過フィル
タ52へ再度送られる。デジタルサンプリング値が周波
数N・fAである合成信号は、低域通過フィルタ52の
出力で生成され、図5bに示すように、これもクロック
周波数がN・fAであるDAC53へ送られる。DAC
53の出力は、周波数N・fAのアナログサンプリング
値を含むが、これは上記のデジタル低域通過フィルタの
動作モードのため、さらにRC構成要素54のアナログ
低域濾過を受けなければならない。
【0029】デジタルサンプリング値のタイムフローが
それぞれn個のサンプリング値の等しいブロックに分割
される場合、たいてい、各ブロックの第一番目の各サン
プリング値を保持すれば、残りの(n−1)個のサンプ
リング値は無視して十分である。このいわゆるデシメー
ション手順を使用して選択したサンプリング値は、反復
周波数率fAを有し、また望ましい合成信号を正確に表
す。
【0030】反対に、サンプリング値の補間をいわゆる
サンプリング率変換の助けを使用して行うことができ
る。図6は、時分割マルチプレックスユニット61から
時間的にオフセットされ互いに重ねられて現れるアナロ
グ信号が、出力がサンプルホールド回路65に提供され
る、アナログ低域通過フィルタ62へ送られる方法を表
す図である。サンプルホールド回路もまた、アナログ−
デジタル変換器ユニット(ADC)63に接続され、こ
の後で信号のデジタル処理が可能になる。サンプリング
率変換のために、サンプリング周波数を増大させるに
は、サンプリング値が存在しない場所に「ゼロ値」を補
間的に挿入する。
【0031】最後に図7は、時分割マルチプレックスユ
ニット71、「ゼロ値」を挿入し、対応するサンプリン
グ率変換のための補間装置76、低域通過フィルタ7
2、および上記で説明したデシメーション手順にしたが
って信号データを選択的に圧縮するためのデシメータ7
7を有する、本発明による装置を概略的に示す図であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】示したサンプリング信号を使用して本発明の方
法を実施する装置の概略図である。
【図2】図1の装置の改良された構成を示す図である。
【図3a】時間的に異なるソースから来る信号の概略図
である。
【図3b】図3aの入力信号の時間オフセット集約およ
び低域濾過の概略図である。
【図4】アナログ入力値を使用した本発明による集約の
時間挙動の概略図である。
【図5a】本発明の方法の、デジタル入力値の合計の間
の時間挙動の概略図である。
【図5b】図5aの装置の改良型を示す図である。
【図6】アナログ信号入力およびサンプリング率の変換
の可能性を有する集約形成のための構造概略図である。
【図7】本発明の方法を補間法またはデシメーション法
あるいはその両方を使用して実施するための構造概略図
である。
【符号の説明】
11、21、31、61、71 時分割マルチプレック
スユニット 12、22、52、72 デジタル低域通過フィルタ 23、53 デジタル−アナログ変換器(DAC) 24、32、42、62 アナログ低域通過フィルタ 31 マルチプレックスユニット 54 RC構成要素 63 アナログ−デジタル変換器(ADC) 65 サンプルホールド回路 76 補間装置 77 デシメータ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれがBより小さいかあるいはBと
    等しい帯域幅を有し、それぞれのサンプリング周波数が
    A>2Bであり、アナログまたはデジタルあるいはそ
    の両方のサンプリング値として存在する、1より大きい
    N個の帯域制限された時刻信号の集約を形成するための
    方法であって、N個の時刻信号全てのサンプリング値が
    時間的にオフセットされ、互いに重ねられ、帯域幅B’
    がB’>Bである低域通過フィルタ(12、22、3
    2、42、52、62、72)に共同で送られ、合成信
    号が低域通過フィルタ(12、22、32、42、5
    2、62、72)の出力から提供されることを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項2】 N個の時刻信号のサンプリング値が互い
    に時間的に等間隔にオフセットされることを特徴とする
    請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 互いに時間的にオフセットされるサンプ
    リング値が、クロック周波数N・fAの低域通過フィル
    タ(12、22、32、42、52、62、72)に入
    力されることを特徴とする請求項1または2に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 アナログ低域通過フィルタ(11、3
    2、42、62)がアナログサンプリング値のために使
    用され、時間的に連続する合成信号がその出力に現れる
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 合成信号のアナログサンプリング値が、
    サンプリングによって時間的に連続する合成信号から得
    られることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 クロック周波数n・fAで動作するデジ
    タル低域通過フィルタ(12、22、52、72)がデ
    ジタルサンプリング値のために使用され、時間単位あた
    りn・fAのサンプリング値を有する合成信号が、その
    出力に、すなわちオーバーサンプルされた形態で現れる
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載
    の方法。
  7. 【請求項7】 オーバーサンプルされた合成信号が、ク
    ロック周波数がN・fAで動作する、デジタル−アナロ
    グ(D/A)変換器(23、53)へ送られ、その出力
    信号が、好ましくはRC構成要素(24、54)を使用
    した後続の濾過を通して時間的に連続する合成信号を生
    成することを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 オーバーサンプルされた合成信号が、好
    ましくはi=1であり、サンプリング値の周期的な省略
    (デシメーション)によって、i・fA<N・fAである
    低サンプリング周波数に転送されることを特徴とする請
    求項6または7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 集約および低域濾過がデジタル信号プロ
    セッサを使用して実施されることを特徴とする請求項1
    から3または請求項6から8のいずれか一項に記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 それぞれがBより小さいかあるいはB
    と等しい帯域幅を有し、それぞれのサンプリング周波数
    がfA>2Bであり、アナログまたはデジタルあるいは
    その両方のサンプリング値として存在する、1より大き
    いN個の帯域制限された時刻信号の集約を形成するため
    の装置であって、N個の時刻信号全てのサンプリング値
    が時間的にオフセットされ、互いに重ねられる、時分割
    マルチプレックスユニット(11、21、31、61、
    71)が備えられ、帯域幅B’がB’>Bである低域通
    過フィルタ(12、22、32、42、52、62、7
    2)が時分割マルチプレックスユニット(11、21、
    31、61、71)に接続され、そこで時間的にオフセ
    ットされ重ねられたサンプリング値は共同で入力され、
    合成信号が低域通過フィルタの出力から提供することが
    可能であることを特徴とする装置。
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