JPS6046859B2 - Variable length coding serial transmission method - Google Patents

Variable length coding serial transmission method

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JPS6046859B2
JPS6046859B2 JP52121651A JP12165177A JPS6046859B2 JP S6046859 B2 JPS6046859 B2 JP S6046859B2 JP 52121651 A JP52121651 A JP 52121651A JP 12165177 A JP12165177 A JP 12165177A JP S6046859 B2 JPS6046859 B2 JP S6046859B2
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JP
Japan
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circuit
level
length
variable length
bit
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JP52121651A
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利忠 土井
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/40Conversion to or from variable length codes, e.g. Shannon-Fano code, Huffman code, Morse code
    • H03M7/4031Fixed length to variable length coding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make easy synchronism and to enable to delivery of high fidelity, by setting the bit length depending on the probability of occurrence per a given time of the level of the sampling time difference before and after the audio signal. CONSTITUTION:After the audio signal is sampling-held 2, the difference between the value of sampling time and that before it is obtained at the subtraction circuit 7, and the difference is A/D converted 3 and is synchronizingly mixed 12 with the pulse from the timing control circuit 13 via the parallel serial conversion and uneven length conversion circuit 10 and buffer memory 11, and the variable length cade of the bit length corresponding to the output level of the circuit 7 is delivered. Furhter, the output level of the subtraction circuit 7 shortens the bit length with comparatively smaller level having greater probability of occurrence per a given time and makes longer with comparatively greater level having smaller probability, performing coding.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変長符号化を用いたデータの直列伝送方法に
関し、特に同期が容易で実用的なものを提案せんとする
ものてある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for serially transmitting data using variable length coding, and particularly aims to provide a method that is easy to synchronize and is practical.

従来から符号化方法に関して、固定長符号を用いるもの
に対して可変長符号を用いるものが提案されている。
Conventionally, as for encoding methods, methods using variable length codes have been proposed in contrast to those using fixed length codes.

可変長符号による符号化方法としては、シヤノン、ホフ
マン、フアノなどによつて考案されたエントロピー符号
化を用いてレベル分布の面から冗長度を低減する符号化
方法、又はDPCM等により時間的な相関の面から冗長
度を低減し、しかる後に各種の誤訂正符号を用いる符号
化方法がある。しかし、これらの符号化方法はオーディ
オ信号やビデオ信号などの高忠実度伝送に適用する際に
問題点が多く実用に供しにくかつた。すなわち、固定長
符号を用いたデータの直列伝送方法においては、伝送路
を介することにより起り得る符号誤りの影響を有限長に
抑えるために挿入されるフレーム同期信号は一定周期で
あるのでこのフレーム同期信号を検出することは容易で
あるが、可変長符号を用いたデータの直列伝送方法にお
いては各語の符号長が変化するため挿入されるフレーム
同期信号は一定周期を有せず、このためこのフレーム同
期信号を検出することは困難であり、また回路規模も大
きくならざるを得なかつた。
Encoding methods using variable-length codes include encoding methods that reduce redundancy from the perspective of level distribution using entropy encoding devised by Shannon, Hoffman, and Juano, or temporal correlation using DPCM etc. There are encoding methods that reduce redundancy and then use various error correction codes. However, these encoding methods have many problems when applied to high-fidelity transmission of audio signals, video signals, etc., making them difficult to put into practical use. In other words, in a data serial transmission method using fixed-length codes, the frame synchronization signal inserted in order to suppress the influence of code errors that may occur through the transmission path to a finite length has a constant period. Although it is easy to detect the signal, in the serial data transmission method using variable length codes, the code length of each word changes, so the inserted frame synchronization signal does not have a constant period. It is difficult to detect the frame synchronization signal, and the circuit size also has to be increased.

本発明は上述の点を考慮して高忠実度伝送に適用して好
適て同期の容易な可変長符号化直列伝送方法を提案せん
とするものである。
The present invention takes the above-mentioned points into account and proposes a variable length coding serial transmission method that is suitable for high-fidelity transmission and is easy to synchronize.

以下、本発明について説明するに、第1図は本発明の適
用された可変長符号化直列伝送系の送信系の一例を示す
To explain the present invention below, FIG. 1 shows an example of a transmission system of a variable length coding serial transmission system to which the present invention is applied.

第1図において、1はアナログ信号例えばオーディオ信
号の供給される入力端子を示し、2はこのオーディオ信
号をサンプリング’するサンプリングホールド回路を示
し、3は油変換器を示す。AD変換器3は比較形のもの
で、比較回路4と、この比較回路4の出力てホ1両され
る制御用論理回路及びレジスタ5と、このレジスタの出
力が供給される油変換器6とを有し、DA・変換器6の
出力が比較回路4に供給され、比較回路4にて入力信号
とレベル比較される構成てある。そして可変長符号化の
ために、サンプリングホールド回路2の出力に現れるサ
ンプリング時間の値とその前のサンプリング時間の値と
の差を減算回路7にて得、この差を油変換するようにな
す。
In FIG. 1, 1 indicates an input terminal to which an analog signal such as an audio signal is supplied, 2 indicates a sampling and hold circuit for sampling this audio signal, and 3 indicates an oil converter. The AD converter 3 is of a comparison type, and includes a comparison circuit 4, a control logic circuit and register 5 to which the output of the comparison circuit 4 is connected, and an oil converter 6 to which the output of this register is supplied. The output of the DA/converter 6 is supplied to a comparator circuit 4, where the level is compared with the input signal. For variable length encoding, the difference between the sampling time value appearing in the output of the sampling hold circuit 2 and the previous sampling time value is obtained in the subtraction circuit 7, and this difference is subjected to oil conversion.

この例では前のサンプリング時間の値として鳩変換器3
のDA変換器6の出力を用いており、DA変換器6の出
力を積分器等の遅延回路8を介して減算回路7に供給し
ている。この場合、DA変換器6の出力は差であるから
、加算器9を用いて元の値に戻すようにしている。この
鳩変換器3の出力は、並列直列変換及び不等長変換回路
10に供給され、更にバッファメモリー11を介して同
期混合回路12に供給される。フレーム同期信号はタイ
ミング制御回路13から発生する。またタイミング制御
回路13は、サンプリングホールド回路2に対するサン
プリングパルス、AD変換器3、並列直列変換及び不等
長変換回路10に対するクロックパルスを発生する。こ
のようにして出力端子14には減算回路7の出力のレベ
ルに応じたビット長の可変長符号が得られる。そしてこ
れが伝送路に送出される。受信系は第2図に示すように
入力端子15に接続されたバッファメモリー16と、こ
のバッファメモリー16の出力が供給される直列並列変
換及び等長変換回路17と、DA変換器18と、デグリ
ツチ回路19とこれらに対するクロックパルスを同期分
離回路20により分離されたフレーム同期信号に基いて
形成するタイミング制御回路21とから構成されている
In this example, pigeon converter 3 is used as the value of the previous sampling time.
The output of the DA converter 6 is used, and the output of the DA converter 6 is supplied to a subtraction circuit 7 via a delay circuit 8 such as an integrator. In this case, since the output of the DA converter 6 is a difference, the adder 9 is used to restore the original value. The output of this pigeon converter 3 is supplied to a parallel-to-serial conversion and unequal length conversion circuit 10, and further supplied to a synchronous mixing circuit 12 via a buffer memory 11. The frame synchronization signal is generated from timing control circuit 13. The timing control circuit 13 also generates sampling pulses for the sampling hold circuit 2 and clock pulses for the AD converter 3 and the parallel-serial conversion and unequal length conversion circuit 10. In this way, a variable length code having a bit length corresponding to the level of the output of the subtraction circuit 7 is obtained at the output terminal 14. This is then sent out to the transmission path. As shown in FIG. 2, the reception system includes a buffer memory 16 connected to the input terminal 15, a serial-parallel conversion and equal-length conversion circuit 17 to which the output of the buffer memory 16 is supplied, a DA converter 18, and a deglitch switch. It is composed of a circuit 19 and a timing control circuit 21 which forms clock pulses for these circuits based on a frame synchronization signal separated by a synchronization separation circuit 20.

そしてデグリツチ回路19の出力は差であるから、加算
器22と遅延回路.23によつて元のレベルに戻すよう
にしており、出力端子24に復調オーディオ信号を得る
ことができる。上述の伝送系における減算回路7の出力
のレベルは、その所定時間当りの生起確率が第3図に示
!すような分布となる。
Since the output of the deglitch circuit 19 is a difference, the output of the adder 22 and the delay circuit. 23 to restore the original level, and a demodulated audio signal can be obtained at the output terminal 24. The level of the output of the subtraction circuit 7 in the above-mentioned transmission system has a probability of occurrence per predetermined time as shown in FIG. The distribution will be as follows.

第3図の横軸は減算回路7の出力レベルを示し、その縦
軸は生起確率である。この第3図から明らかなように、
例えばオーディオ信号では、1サンプリング時間の間に
急激にレベルが増大(正方向)又は低下(負方向)すイ
ることは少ない。従つて生起確率の大きい信号、レベル
の小さな信号ほどビット長を短かくし、生起確率の小さ
い信号、レベルの大きな信号ほどビット長を長くするよ
うに符号化すれば、冗長度を最少限として高忠実度の情
報伝送が可能となる。第4図は本発明による可変長符号
の一例を示すものである。第4図ではアナログ信号(差
レベル)を正及び負方向に233鍛階に量子化して、こ
れをAD変換器によつて折返し線形符号に13ビットに
符号化し、その後更に可変長符号に変換している。この
可変長符号の特徴は識別ビットを含む一定長例えば4ビ
ットの単位(以下これをセグメントと称する)の所定個
でもつて1語が形成されlていることである。そして各
セグメントとの接続関係を表わすために含まれる識別ビ
ットとして例えば1語の最初の1ビット(語頭ビットと
称する)は“゜0゛と定め、語頭ビット以外の1語内で
のセグメントの最初の1ビット(接続ビットと称する)
を゜゜1゛と定める。更に、正負の判別のためのサイン
ビットは語頭ビットの次の1ビットとし、サインビット
は正の場合で“゜1゛、負の場合で“゜0゛とされる。
従つて正側のみについて説明すると、4ビットを1語長
としたときは、識別ビットである語頭ビットもしくは接
続ビットとサインビット以外の有効データビットは2ビ
ットであるから、第4図において0〜3のレベルの範囲
を符号化することができ、8ビットを1語長としたとき
は、有効データビットは5ビットであるから、同図にお
いて4〜35のレベルの範囲を符号化することができ、
同様に12ビットを1語長としたときは、有効データビ
ットは8ビットであるから、同図において36〜291
のレベルの範囲を符号化することができ、更に16ビッ
トを1語長としたときは、有効データビットは11ビッ
トであるから、同図において292〜2339のレベル
の範囲を符号化することとができる。
The horizontal axis in FIG. 3 shows the output level of the subtraction circuit 7, and the vertical axis shows the probability of occurrence. As is clear from this figure 3,
For example, in an audio signal, the level rarely increases (positive direction) or decreases (negative direction) during one sampling period. Therefore, if the signal with a higher probability of occurrence or signal with a lower level is encoded with a shorter bit length, and the signal with a lower probability of occurrence or signal with a higher level is encoded with a longer bit length, it is possible to minimize redundancy and achieve high fidelity. It becomes possible to transmit information at high speeds. FIG. 4 shows an example of a variable length code according to the present invention. In Figure 4, the analog signal (difference level) is quantized to 233 degrees in the positive and negative directions, encoded into a 13-bit folded linear code by an AD converter, and then further converted into a variable length code. ing. A feature of this variable length code is that one word is formed by a predetermined number of units of fixed length, for example, 4 bits (hereinafter referred to as segments) including identification bits. As an identification bit included to express the connection relationship with each segment, for example, the first bit of one word (referred to as the word-initial bit) is set as "゜0゛." 1 bit (referred to as connection bit)
is set as ゜゜1゛. Further, the sign bit for determining whether the word is positive or negative is the 1 bit following the initial bit of the word, and the sign bit is set as "゜1゛" when the word is positive, and "゜0゛" when it is negative.
Therefore, to explain only the positive side, when one word length is 4 bits, there are 2 valid data bits other than the initial bit or connection bit, which is an identification bit, and the sign bit. It is possible to encode a level range of 3, and when one word length is 8 bits, the effective data bits are 5 bits, so in the figure, a level range of 4 to 35 can be encoded. I can do it,
Similarly, when one word length is 12 bits, the effective data bits are 8 bits, so in the same figure, 36 to 291
Furthermore, when one word length is 16 bits, the effective data bits are 11 bits, so in the same figure, the level range from 292 to 2339 can be encoded. I can do it.

そしてかかる可変長符号を伝送する場合には連続したセ
グメントの所定個おきにフレーム同期パルスが挿入され
るようになされる。
When transmitting such a variable length code, frame synchronization pulses are inserted at predetermined intervals of consecutive segments.

最初のフレーム同期信号の次のビットは語頭ビット′4
0゛となり、これより4ビット目が゛1゛か゜゜0゛か
を検出することによつて1語の符号を区別することがで
きる。このように、本発明による可変長符号化直列伝送
方法はフレームの同期という点からは固定長符号と全く
同様に考えることができるのでフレーム同期信号の検出
が容易となり、また、伝送系よりの外乱に強くすること
ができる。勿論、可変長とすることにより忠実度が損な
われることなく、冗長度を最少限のものとすることがで
きる利点がある。第5図は本発明の他の例を示すもので
、第4図の場合と同様に1セグメントを4ビット長とし
、識別ビットである語頭ビットもしくは接続ビットとサ
インビットを有するようにされているが、不等長変換の
ための構成を簡単とするために折返し線形コードと同一
のビット構成のものに変換するようにしている。
The next bit of the first frame synchronization signal is the beginning bit '4
The code of one word can be distinguished by detecting whether the fourth bit is "1" or "0". In this way, the variable-length coded serial transmission method according to the present invention can be considered in exactly the same way as a fixed-length code from the point of view of frame synchronization, making it easy to detect frame synchronization signals, and making it easier to detect disturbances from the transmission system. can be made stronger. Of course, the variable length has the advantage of minimizing redundancy without sacrificing fidelity. FIG. 5 shows another example of the present invention, in which one segment has a length of 4 bits as in the case of FIG. 4, and includes an initial bit or connection bit which is an identification bit, and a sign bit. However, in order to simplify the configuration for unequal length conversion, the code is converted to one with the same bit configuration as the folded linear code.

また、このようにすれば、例えば〔00001000〕
なる符号は情報を意味しないため、これを送信系のバッ
ファメモリーがアンダーフローしたときのスペースに用
いることができる。このようなスペースを適宜用いれば
、送信系と同じ容量(時間軸変動分を補正するための容
量は余分に必要)のバッファメモリーを有する受信系が
オーバーフローすることはない。この第5図に示す例も
前述と同様の利点を有することは明かであろう。なお、
図示しないが、鳩変換器の特殊なものとしてアナログ入
力信号をレベルによつて複数のレベル範囲に分割し、各
レベル範囲によつてゲインが異なる増幅器を介してAD
変換するようにしたものがある。
Also, if you do this, for example, [00001000]
Since the code does not mean any information, it can be used as a space when the transmitting buffer memory underflows. If such a space is used appropriately, the receiving system, which has a buffer memory of the same capacity as the transmitting system (extra capacity for correcting time axis fluctuations is required), will not overflow. It will be clear that the example shown in FIG. 5 also has advantages similar to those described above. In addition,
Although not shown, as a special feature of the pigeon converter, the analog input signal is divided into multiple level ranges depending on the level, and AD
There is something that can be converted.

このようにAD変換されたものをDA変換するには、ゲ
インを示すレンジビットを出力コードと共に受けとつて
、DA変換したアナログ出力信号をレンジビットによつ
て規定されるゲインの増幅器を介するようになせば良い
。このような方法は、少ないビット数で広いダイナミッ
クレンジのアナログ信号をAD変換することができる特
長があり、折線量子化或いは非線形AD変換と称される
。本発明はこのような非線形AD変換に対して適用する
ことができ、その場合、レンジビットと同一の情報をセ
グメント数で表わすことにより、特別にレンジビットを
必要としないようにできる利点がある。
To DA convert an AD-converted signal in this way, a range bit indicating a gain is received together with an output code, and the DA-converted analog output signal is passed through an amplifier with a gain specified by the range bit. Just do it. Such a method has the advantage of being able to AD convert an analog signal with a wide dynamic range with a small number of bits, and is called polygonal quantization or nonlinear AD conversion. The present invention can be applied to such non-linear AD conversion, and in that case, there is an advantage that the same information as the range bits is expressed by the number of segments, so that no special range bits are required.

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

第1図は本発明の実施に用いる送信系の一例のブロック
図、第2図はその受信系の一例のブロック図、第3図は
本発明の説明に用いる線図、第4図は本発明の詳細な説
明に用いる路線図、第5図1は本発明の他の例の説明に
用いる路線図である。 1はアナログ信号の入力端子、3はAD変換器、18は
DA変換器である。
Fig. 1 is a block diagram of an example of a transmitting system used to implement the present invention, Fig. 2 is a block diagram of an example of the receiving system, Fig. 3 is a diagram used to explain the present invention, and Fig. 4 is a block diagram of an example of the receiving system. FIG. 5 is a route map used to explain another example of the present invention. 1 is an analog signal input terminal, 3 is an AD converter, and 18 is a DA converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 伝送すべき信号を一連の可変長符号化された語に変
換するとともに上記一連の可変長符号化された語の各々
を一定ビット長を有するセグメントの所定個により形成
し、上記セグメントの各々はデータビットと、語頭もし
くは他のセグメントとの区切りを識別するための識別ビ
ットから形成し、上記一連の可変長符号化された語の伝
送にあたつて、連続したセグメントの所定個数ごとにフ
レーム同期信号を付加するようにした可変長符号化直列
伝送方法。
1 converting the signal to be transmitted into a series of variable length coded words and forming each of said series of variable length coded words by a predetermined number of segments having a constant bit length, each of said segments Formed from data bits and identification bits for identifying the beginning of a word or a break from other segments, frame synchronization is performed every predetermined number of consecutive segments when transmitting the series of variable-length encoded words. A variable length coding serial transmission method that adds signals.
JP52121651A 1977-10-11 1977-10-11 Variable length coding serial transmission method Expired JPS6046859B2 (en)

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JPS5454506A JPS5454506A (en) 1979-04-28
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