JPS60501086A - Simultaneous transmission of voice and data over analog channels - Google Patents
Simultaneous transmission of voice and data over analog channelsInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 アナログ・チャネル上の音声及びデータの同時送信本発明はアナログ・チャネル を介して同時に送信されたアナログ音声と変調データとを復元するための技術に 関する。この技術では受信器において、その同時に受信された二つの信号を分離 する能力と、復元されたデータ信号における位相ジッダ及び周波数オフセットを 補償することによシ音声信号からのデミ夕の除去を実質的に改善する能力とが備 えられている。[Detailed description of the invention] Simultaneous Transmission of Voice and Data on Analog Channels techniques for restoring analog voice and modulated data transmitted simultaneously through related. In this technology, the receiver separates the two signals received at the same time. phase jitter and frequency offset in the recovered data signal. and the ability to substantially improve the removal of demi-waves from audio signals by compensating for is being given.
現在のアナログ送信設備はもし同一のチャネルを介して音声とデータとを同時に 送信できればさらに効率的であろう。好ましくはこのような提案は復元された音 声及びデータの品質を落とすものであってはならないし、帯域幅を広げるような ものであってもならない。同時に、簡素で価格も高くないシステムを提供するこ とが望ましい。Current analog transmission equipment can simultaneously transmit voice and data over the same channel. It would be even more efficient if it could be sent. Preferably such a suggestion would be a restored sound It must not reduce the quality of voice and data, and it must not reduce the quality of voice and data, and It doesn't have to be anything. At the same time, we aim to provide a simple and inexpensive system. is desirable.
無線結合を介して通信が行なわれる電話システムにおいてデータ及び音声信号を 送信する1つの方法が、1981年7月21日にエル、イー、シュナル(L、 E、5chnurr)に付与された米国特許第4,280,020号に開示され ている。データ及び音声信号は周波数領域において分離され、それぞれ別のサイ ドバンド・チャネルで送信される。Data and voice signals in telephone systems where communication is carried out via wireless coupling. One way to send this is by L. E. Schnall (L.) on July 21, 1981. No. 4,280,020 issued to E., 5chnurr). ing. Data and voice signals are separated in the frequency domain and each has its own separate size. transmitted on a low-band channel.
データのサイドバンド・チャネルは、そうでなければ連続波である信号を時間符 号化することで発生されるサイドバンドを含んでいる。The data sideband channel converts an otherwise continuous wave signal into a time-marked signal. Contains sidebands generated by encoding.
音声信号及び非音声信号をマルチプレックスまたはデマルチプレックスするため の分布スペクトル装置が、1982年1月26日にエヌ、エフ、マグゼムチャッ ク(N、 F、 Maxemchuk )に付与された米国特許第4.3]31 97号に開示されている。ここでは送信器において〕ブロックの音声信号がフー リエ変換によって時間領域から周波数領域に変換される。フーリエ成分はそのよ うな成分の組からほぼランダムに選ぶことができる。その選択された成分に応動 して、該成分の予測値がそれに取って代る。その予測値はその後変調される。例 えば振幅が、論理1または0の非音声信号のマルチプレックスを反映するために 、増加または減少される。変調された予測値は、受信器への送信を行なうために 再び時間領域に変換される。受信器においては、マルチプレックスされた信号に 対して、音声信号及び非音声信号を抽出するために平行デマルチプレックスが生 じる。For multiplexing or demultiplexing audio and non-audio signals The distributed spectrum instrument of N.F. U.S. Patent No. 4.3 to N.F. Maxemchuk]31 No. 97. Here, at the transmitter, the audio signal of the block is The time domain is transformed into the frequency domain using the Rie transform. That's the Fourier component. It can be selected almost at random from a set of eel ingredients. responsive to its selected ingredients and the predicted value of that component replaces it. The predicted value is then modulated. example For example, to reflect a multiplex of non-speech signals whose amplitudes are logical 1 or 0. , increased or decreased. The modulated predicted value is sent to the receiver for transmission to the receiver. It is transformed back into the time domain. At the receiver, the multiplexed signal On the other hand, parallel demultiplexing is generated to extract audio and non-audio signals. Jiru.
最近、短時間高速フーリエ変換CFFT)の特性と音声の統計的特徴とを利用し て音声とデータを同時に送るためにいくつかのシステムが提案されている。例え ばアール、スティール(R,5teele)らの「コード・プレイキング技法を 用いる音声及びデータの同時送信J(”Sim−ultaneOus Tran smission of 5peech and Data usingCod e−Breaking Techniques”)、BSTJ第60巻第9号、 1981年11月号、2081−2105ぺ一’:;にオイて音声がデータ・キ ャリアとして用いられるシステムが3 提案されている。さらに詳しくは、音声は8 kHzでサンプリングされ、Nサ ンプルのブロックに分割されており、そのサンプルの相関係数と自乗平均値がシ ステムのしきい値を越えるとデータが送画状態となる。データが論理0であれば サンプルは変調なしで送られるが、論理1が存在すればサンプルの周波数反転ス クランプリンク(Scrambl ing )が起きる。受信器は音声とデータ の両方を復元させるためにその反転工程を遂行する。これらの技法は非常に複雑 であり、慎重なタイミンクと非分散チャネルを必要とする。Recently, we have been using the characteristics of the short-time fast Fourier transform (CFFT) and the statistical characteristics of speech. Several systems have been proposed for transmitting voice and data simultaneously. example Based on the “Chord Playing Technique” by Baar, Steel (R, 5teele) et al. Simultaneous transmission of voice and data used ("Sim-ultaneOus Tran" mission of 5peach and Data usingCod e-Breaking Techniques”), BSTJ Vol. 60 No. 9, November 1981 issue, p. 2081-2105:; There are three systems used as carriers. Proposed. More specifically, the audio is sampled at 8 kHz and The correlation coefficient and root mean square value of the sample are divided into blocks of samples. When the stem threshold value is exceeded, the data enters the image sending state. If the data is logical 0 The sample is sent without modulation, but the presence of a logic 1 causes the frequency inversion shift of the sample. Clamp linking (scrambling) occurs. Receiver for voice and data Perform the inversion process to restore both. These techniques are very complex and requires careful timing and non-distributed channels.
残る問題は、アナログ・チャネルによって生み出される様々な効果を受信器側で 補償する一方、アナログ・チャネルを介して音声とデータを同時に送信する技術 であって、簡素で価格も高くなく、かつ帯域幅を広げる必要のない技術を提供す ることである。The remaining problem is how to handle the various effects produced by the analog channel at the receiver. A technique that simultaneously transmits voice and data over an analog channel while compensating The goal is to provide a technology that is simple, inexpensive, and does not require increased bandwidth. Is Rukoto.
前述の問題は本発明によって解決された。本発明はアナログ・チャネルを介して アナログ音声と変調データとを同時に送信するための技術に関している。この技 術ては受信器側において、その同時に受信された2つの信号を分離する能力と、 復元されたデータ信号における位相ジッダと周波数オフセットを補償することに ょシ音声信号からのデータ信号の除去を実質的に改善する能力を備えている。The aforementioned problems have been solved by the present invention. The invention provides It relates to technology for simultaneously transmitting analog voice and modulated data. This technique The technique is the ability to separate the two signals received at the same time on the receiver side, to compensate for phase jitter and frequency offset in the recovered data signal. It has the ability to substantially improve the removal of data signals from voice signals.
既定のチャネル帯域幅を含むアナログ送信チャネルから、同時に受信されたアナ ログ音声信号と変調されたデ4 特表昭GO−501Q8G (3)−タ信号の それぞれを復元するだめの受信器を提供するコトハ本発明の1つの特徴である。Simultaneously received analog signals from an analog transmit channel containing the default channel bandwidth. Log audio signal and modulated data signal It is one feature of the present invention to provide a receiver capable of restoring each.
ここで、アナログ音声信号はアナログ送信チャネルの帯域幅にわたる既定の電力 密度特性を有しており、データ信号はこのアナログ音声信号の電力密度特性が最 小レベルになるアナログ送信チャネル周波数帯域の部分で受信される。受信器に おいて、データは検出され再変調され、その後、適応フィルタを介して、該送信 され受信された信号から減算されて復元された音声を生み出す。適応フィルタ内 で用いられる重みは、最小平均2乗アルゴリズムを実施する装置によって調節さ れ、受信された合成音声・データ信号からのデータ信号の除去を最大限にするよ うに動作する。where the analog audio signal has a predetermined power over the bandwidth of the analog transmission channel. The data signal has the highest power density characteristic of this analog audio signal. It is received in the part of the analog transmission channel frequency band where the level is low. to the receiver At the time, the data is detected and remodulated and then passed through an adaptive filter to and subtracted from the received signal to produce recovered audio. In adaptive filter The weights used in are adjusted by the device implementing the least mean squares algorithm. to maximize removal of the data signal from the received synthesized speech and data signal. It works just like that.
データ検出工程においては、位相ジッダ及び周波数オフセットに関連する情報が 形成され、復元された音声信号からのデータ信号の除去を実質的に改善するため にデータを再変調する際に用いられる。During the data detection process, information related to phase jitter and frequency offset is To substantially improve the removal of data signals from formed and recovered audio signals It is used when remodulating data.
本発明の他の特徴は以下の記載及び添付された図面を参照することにより明らか になるであろう。Other features of the invention will be apparent from the following description and the attached drawings. It will be.
図面を参照すると、ここではいくつかの図において同様の部分は同様の番号で示 されており、第1図は音声信号と多レベル移相キー変調(Multile−ve l Phase 5hift’Keyed ; MPSK )データ信号とを同 時に送信するだめの好適な送受信器配置のブロック図;第2図は本発明によって 送信された、男性及び女性の話者により発生された典型的な音声及び既定のポー 速度のデータ信号について平均された周波数に対する電力密度(db)をプロッ トした図; 第3図は500から2500Hz(D範囲のBPSKデータ・キャリア周波数及 びガウス雑音について、5o。Referring to the drawings, like parts are designated by like numbers in the several figures. Figure 1 shows the audio signal and multi-level phase shift key modulation. l Phase 5hift’Keyed; MPSK) same as the data signal. A block diagram of a preferred transceiver arrangement for transmitting data; FIG. Typical voices generated by male and female speakers and default port Plot the power density (db) versus frequency averaged for the speed data signal. Figure shown; Figure 3 shows the BPSK data carrier frequency range from 500 to 2500Hz (D range) and Regarding loud Gaussian noise, 5o.
ビット/秒のデータ・ビット速度の場合の、データ対音声電力率(data−t o−speech power ratio: DSPR)に対するビットエラ ー速度(Bit Error Rate : BER)の典型的曲線を示す図; 第4図はBPSKデータ・キャリア周波数が2500Hzの場合に250と10 00ビット/秒の間のビット速度について典型的なりER対DSPR曲線をプロ ットした図である。data-to-voice power ratio (data-t) for a data bit rate of bits per second Bit error for o-speech power ratio: DSPR) - A diagram showing a typical curve of speed (Bit Error Rate: BER); Figure 4 shows 250 and 10 when the BPSK data carrier frequency is 2500Hz. Produce a typical ER vs. DSPR curve for bit rates between 0.00 bit/s. This is a diagram that was cut.
本発明に従ってアナログ音声及びデータ信号を同時に送信するシステムの好まし い実施例のブロワ−り図が第1図に示されている。このシステムは、不図示の外 部信号源から入力として音声信号及びデータ信号を受信する送信器10を含んで いる。音声信号は、もし望むなら、任意配設のフィルター2において帯域ろ波し て、例えば200 Hy、から3200Hzの典型的周波数帯にするととができ る。結果の音声信号5(t)はそれから乗算器14で因子αでスケ−リンクされ 加算器16に送られる。Preferred systems for simultaneously transmitting analog voice and data signals according to the invention A blower diagram of a preferred embodiment is shown in FIG. This system includes a transmitter 10 receiving as input audio and data signals from a signal source; There is. The audio signal can be bandpass filtered in an optional filter 2, if desired. For example, a typical frequency band of 200 Hy to 3200 Hz can be used. Ru. The resulting audio signal 5(t) is then scale-linked by a factor α in a multiplier 14. It is sent to adder 16.
入力データ信号は変調器18において既定のキャリア周波数f。で変調される。The input data signal is at a predetermined carrier frequency f at modulator 18. Modulated by
このキャリアは以下、例えば2500H2のアナログ信号周波数帯以内の多レベ ル移相キー(Multilevel Phase 5hift Keyed : MPSK )キャリアの形で典型的にはとる。この変調は増幅された余弦パル ス波形を含み得るMPSK変調されたデータ信号D(t)を発生するために行な われる。結果として得られる典型的なMPSK変調データ信号は加算器16にお いて重み付けされた音声信号に加えられて、アナログ送信チャネル20上の送信 信号X(t)を発生する。送信信号はx(t)−D(t)十α5(t)と表わさ れる。This carrier can be used for multiple levels within the analog signal frequency band of, for example, 2500H2. Multilevel Phase 5hift Keyed: MPSK) typically in the form of a carrier. This modulation is an amplified cosine pulse performed to generate an MPSK modulated data signal D(t) that may include a signal waveform. be exposed. The resulting typical MPSK modulated data signal is applied to adder 16. transmission on analog transmission channel 20. A signal X(t) is generated. The transmitted signal is expressed as x(t)-D(t)+α5(t) It will be done.
本システムにおいては送信信号X(t)はアナログ送信チャネルを伝わる。最初 の近似として、このチャネルは倍信号とのたたみ込み(convo1uti+: +n ) と解釈する。即ち、 x(t) −(D(t)十α5(t))”Hch(t)−(D(t)*Hch( t) )+(α5(t)*Hch(t) ) (1)受信器30は、適切なキャ リア復元装置32及o:MPSK復調器33を用いて従来のやり方で受信信号X (t)のデータ部分を復元する。復調器33は符号化及び判定部を含み、これは (a)受信器第1出力及び再変調器34の両方に送信するために受信データ信号 を符号化し、(b)受信合成信号X(t)のデータ信号における位相ジッダと周 波数オフセットに関連する位相誤り情報を発生する能力を持っている。位相誤り 情報信号は例えば長距離マイクロ波または衛星通信キャリアの不整合及び局所電 源周波数とこれのある種の高調波に関連する生情報を含む。米国7 においてはこれらの周波数は例えば60,1’20、及び180Hzである。ヨ ーロッパにおいてはそのような周波数は例えば50.10o及び150Hzであ ろう。この生位相誤シ信号は位相誤り追跡回路38において処理されて適切な位 相誤シ信号を発生する。位相誤り追跡回路38は当業者に知られた任意の適当な 回路を含むことができることを理解されたい。例えば、対象となる周波数のそれ ぞれに対する別個の帯域フィルタ:例えば500H21でを通過させる低域フィ ルタ;あるいは、例えば1982年3月16日にアール、ディー、ギトリン(R 。In this system, the transmitted signal X(t) travels on an analog transmission channel. first As an approximation to +n ) . That is, x(t) - (D(t) ten α5(t))"Hch(t) - (D(t)*Hch( t))+(α5(t)*Hch(t)) (1) The receiver 30 Rear reconstruction device 32 and o: converts the received signal X in a conventional manner using an MPSK demodulator 33. Restore the data part of (t). The demodulator 33 includes an encoding and determining section, which is (a) the received data signal for transmission to both the receiver first output and the remodulator 34; (b) Phase jitter and frequency in the data signal of the received composite signal X(t) It has the ability to generate phase error information related to wavenumber offsets. phase error The information signal may be e.g. Contains raw information related to the source frequency and certain harmonics of this. United States 7 For example, these frequencies are 60, 1'20, and 180 Hz. Yo For example, in a Dew. This raw phase error signal is processed in a phase error tracking circuit 38 to find an appropriate position. Generates a mismatch signal. Phase error tracking circuit 38 may include any suitable method known to those skilled in the art. It is to be understood that circuitry may be included. For example, that of the frequency of interest Separate bandpass filters for each: e.g. a low pass filter that passes 500H21 Or, for example, on March 16, 1982, R. D. Gitlin (R. .
D、 Gitlin)に与えられた米国特許第4,320,526号に開示され た適応位相ジッタ追跡器である。受信器3oのデータ信号復元部の効率はシステ ムパラメータαに大きく依存する。式(1)からデータ信号D(t)は音声信号 5(t)が存在するところで検出しなければならないことは明らかである。シス テムパラメータαは、音声電力σ2 を信頼性の高いデータ復元を行なうのに充 分なほどに小さくするよう調整される。Gitlin, D., U.S. Pat. No. 4,320,526. This is an adaptive phase jitter tracker. The efficiency of the data signal restoration section of the receiver 3o is determined by the system greatly depends on the parameter α. From equation (1), data signal D(t) is an audio signal It is clear that 5(t) must be detected where it is present. Sith system parameter α is the amount of audio power σ2 required for reliable data restoration. It is adjusted to be as small as possible.
音声信号は適切に同期された合成信号X(t)からデータ△ 信号D(t)成分を減することによって復元される。これは最初に、MPSK再 変調器34でデータ信号D(t)を発生することによシ行なわれる。34は送信 器1oのMPSK変調器18と機能の点で対応する。MPSK再変調器34のだ めのタイミングはキャリア復元回路32から得られる。加えて、位相誤り追跡回 路38からの位相誤シ情報は再発生されたデータ信号D(t)内に導かれる。こ れは、再発生されたデータ信号が受信合成信号X(t)から減算される時、受信 器の第2出力における、結果の復元音声信号内のデータ信号の除去を実質的に改 善するやυ方で行なわれる。再変調器は、次のような任意の適切な回路を含むこ とができる。例えば、該データ信号を、復元された位相誤シ情報によって改変さ れた位相差分符号化信号に変換するための位相変調器を含む第1の位相符号化部 、該第1部からの結果の信号を再発生されたデータ信号D(t)に変調する第2 の変調部である。データ信号へ D(t)はチャネル20の影響が明らかにされてしまうまで、音声信号5(t) を復元するために受信合成信号’52’(t)から直接に減算されるのではない 。これを行なうためにチャネル応答Hch(t)の見積シを行なわなければなら ない。その後で音声信号5ct)n次のようにして復元される。The audio signal is converted from the properly synchronized composite signal X(t) to the data △ It is restored by subtracting the signal D(t) component. This first This is done by generating a data signal D(t) in modulator 34. 34 is sent It corresponds in function to the MPSK modulator 18 of the device 1o. MPSK remodulator 34 The second timing is obtained from the carrier recovery circuit 32. In addition, the phase error tracking circuit The phase error information from path 38 is channeled into the regenerated data signal D(t). child This is the received signal when the regenerated data signal is subtracted from the received composite signal X(t). substantially alters the removal of the data signal within the resulting recovered audio signal at the second output of the device. If you do good, it will be done in the υ direction. The remodulator may include any suitable circuitry such as: I can do it. For example, if the data signal is modified by the recovered phase error information, a first phase encoder including a phase modulator for converting the signal into a phase difference encoded signal; , a second part modulating the resultant signal from the first part into a regenerated data signal D(t). This is the modulation section. to data signal D(t) is the audio signal 5(t) until the influence of channel 20 becomes apparent. is not directly subtracted from the received composite signal '52'(t) to recover . To do this, we must estimate the channel response Hch(t). do not have. Thereafter, the audio signal (5ct) is restored as follows.
↑(t)−[(D(t)*ach(t))+(α5(t)%rch〔t))〕− i(を辻1ch(t))(2)データ信号D(1)が判っていて任意に変化する 音声信号5(t)が判らない状況でチャネル応答He h (t)の見積りを行 なう問題は本発明に従い適応フィルタ35を用いることで解決される。現在、重 み付けが装置36を介して最小平均2乗(Least Mean 5quare : LMS )アルゴリズムによって調節される適応有限インパルス応答(F inite ImpulseRespOnse : F I R)フィルタが適 応フィルタ35に用いられている。典型的な装置はビー、ウィドロウ(B、 W i d r (IW )らの文献「適応ノイズ除去:原理と応用J (” Ad apt 1veNO4se Cancelling :Pr1nciples and Applications−プロシーデイングズ オブ シ アイイー イーイー(PrOceedings of the IEEE )、第63巻第 12号、1975年12月号1709頁の第29図に示されている。↑(t)-[(D(t)*ach(t))+(α5(t)%rch[t))]- i(Tsuji1ch(t))(2) Data signal D(1) is known and changes arbitrarily Estimate the channel response Heh(t) when the audio signal 5(t) is unknown. This problem is solved by using an adaptive filter 35 according to the present invention. Currently heavy The detection is performed using the least mean square (Least Mean 5 square) through the device 36. Adaptive finite impulse response (F inite ImpulseRespOnse: F I R) If the filter is It is used in the response filter 35. Typical devices are Bee Widrow (B, W Ad apt 1veNO4se Cancelling: Pr1nciples and Applications-Proceedings PrOceedings of the IEEE, Volume 63 No. 12, December 1975, page 1709, Figure 29.
キャリア復元回路32及びMPSK復調器33を含むMPSK受信器の効率はガ ウス干渉とともによく理解できる。しかしながら干渉が音声である時は受信器の 効率には特別な注意が必要である。白色ガウス雑音の周波数分布は均一であるか ら、データのビット誤シ率(Bit−Error −Rate : BER)に ついてはMPSKキャリア周波数は重要でない。音声の電力密度は周波数に対し て均一ではなく、むしろ、第2図の曲線40に示すように周波数が大きくなるに つれて急速に減少する。この場合、MPSKキャリア周波数はBER効率におい て重要な役割を果たすものと思われる。というのは、それは損害を及ぼすデータ 信号と同一の帯域内にある干渉の部分のみであるからである。二進移相キー(B inary Phase 5hiftKeyed : BPSK )キャリア周 波数が2500Hz、ポー速度が例えば250の典型的なデータ信号が第2図に おいて音声信号曲線40に重畳した曲線40として示されている。The efficiency of the MPSK receiver including the carrier recovery circuit 32 and the MPSK demodulator 33 is This can be easily understood along with the interference caused by interference. However, when the interference is audio, the receiver Efficiency requires special attention. Is the frequency distribution of white Gaussian noise uniform? Then, the data bit error rate (Bit-Error-Rate: BER) In this case, the MPSK carrier frequency is not important. Audio power density varies with frequency It is not uniform, but rather as the frequency increases, as shown by curve 40 in Figure 2. It decreases rapidly over time. In this case, the MPSK carrier frequency is seems to play an important role. Because it's damaging data. This is because only the interference portion is within the same band as the signal. Binary phase shift key (B inary Phase 5hiftKeyed: BPSK) Career lap A typical data signal with a wave number of 2500 Hz and a paw rate of, for example, 250 is shown in Figure 2. is shown as a curve 40 superimposed on an audio signal curve 40 in FIG.
ある与えられたデーター音声電力率(Da’ta−to−8peec)POwe r RatiO: DSPR)に対しては整合されたフイJレタ受信器を用いて 、第3図に示すようにより高いキャリア周波数を選択した場合により良いBER 効率が得られることが判っている。第4図は異なるデータ速度が用いられた時の 、異なるDSPHに対するBER効率を示す。第4図において、用いられたBP SKキャリア周波数は典型的な2.5 kHzであり、図示されたように、与え られたBERに対してはよシ高いデータ速度にはよシ高いDSPRが必要である 。前述したように、パラメータαは音声電力を信頼度の高いデータ復元を行なう のに充分なほどに小さくするように調整される。αの値はDSPRから容易に決 められる。即ち、 音声信号が受信器30において受信されたデータ及び音声の合成信号から復元さ れる度合は主に、チャネル20の応答Hch(t)を式(2)を用いていかにう まく見積る乙とができるかによって制限される。適応FIRフィルタ35は、適 応除去のために備えられているのであるが、再変調器34からの再発生されたデ ータ信号D(t)が任意に変化するインパルス応答H(t)とたたみ込まれる場 合にはそのような問題を解決する上で非常に有効であることが判っている。その 結果の信号はその後減算器3tにおいて、任意の適切な手段によってD(t)に 同期された合成/\ 信号X(t)から減算されて復元された音声S (t)を残す。その適切な手段 は例えば、第1図の減算器37の十入力端子における遅延である。復元された音 声の見積りを改するために最小平均2乗(Least Mean 5quare : LMS )ア11 だ後、H(t)は任意に変化する応答H(t)がらHch(t)へ収束する。そ して減算器37の出力における復元された音声には、データ信号D(t)による 雑音は全くあるいはほとんど含まれない。位相誤り情報を再変調データ信号D( t)内に再導入すると、位相誤シを補償する能力を持たない適応フィルタ35を 補助することができる。For a given data-to-8peec POwe r RatiO: DSPR) using a matched FIJ letter receiver. , better BER when selecting a higher carrier frequency as shown in Figure 3. It has been found that efficiency can be achieved. Figure 4 shows when different data rates are used. , shows the BER efficiency for different DSPHs. In Figure 4, the BP used The SK carrier frequency is typically 2.5 kHz and the given Higher data rates require higher DSPR for lower BER. . As mentioned above, the parameter α determines the voice power for reliable data recovery. is adjusted to be small enough to The value of α can be easily determined from the DSPR. I can't stand it. That is, The audio signal is recovered from the received data and audio composite signal at the receiver 30. The degree to which It is limited by the ability of the party to estimate the cost. The adaptive FIR filter 35 However, the regenerated data from the remodulator 34 If the data signal D(t) is convolved with the arbitrarily changing impulse response H(t), It has been found to be very effective in solving such problems. the The resulting signal is then subtracted into D(t) by any suitable means in subtractor 3t. Synchronized composition/\ Subtracted from signal X(t) to leave restored audio S(t). appropriate means is, for example, the delay at the ten input terminal of subtractor 37 in FIG. restored sound To improve the voice estimate, we use the least mean square (Least Mean 5 square : LMS) A11 After that, H(t) converges to Hch(t) while the response H(t) changes arbitrarily. So The restored voice at the output of the subtractor 37 has a No or almost no noise is included. The phase error information is re-modulated into the data signal D ( t), the adaptive filter 35, which does not have the ability to compensate for phase errors, is Can assist.
パラメータμはフィルタ35が収束する速さを制御する。大きくなると適応が早 くなるが、μの値が大きすぎると不安定になる。加えてμが小さいと最終的な’ 9(t)とHch(t)の誤差がよシ小さくなる。適応フィルタの理論はウィド ロウ(Widrow)らの前述の文献(1975年12月号のプロシーデインダ ス オフ゛ シ アイイーイーイ(Proceedings of the I EEE ) )に記載されている。The parameter μ controls how quickly filter 35 converges. The older you get, the faster you adapt. However, if the value of μ is too large, it becomes unstable. In addition, if μ is small, the final’ The error between 9(t) and Hch(t) becomes much smaller. The theory of adaptive filters is The aforementioned article by Widrow et al. (December 1975 issue of Proceedings Procedures of the I EEE)).
典型的な例として、長さ64のFIRフィルタ及び1o−90μが用いられて3 3db近辺のデータ除去が達成された。As a typical example, a length 64 FIR filter and a 1o-90μ are used to Data removal of around 3db was achieved.
ここに記載された適応フィルタ35の応用は、入力データ信号D(t)の帯域幅 が全アナログ送信チャネル帯域幅を占有しない場合の特別な例である。この場合 は適応フ12 78表昭GO−501086(6)一群の解が存在する。回路3 6からのLMSアルゴリズムが収束した後、H(t)は特殊なリードウェアを用 いる際に算術誤シを生むそれらの解の1つに達するまで変化し続ける。この問題 に対する簡単な解決案は受信器30に配置されたMPSK変調器34内の変調フ ィルタを取り除くことである。その結果の信号D(t)は広い帯域を狩ってあろ う。適応フィルタの解はただ1つとなり、RCフィルタ応答とたたみ込まれたチ ャネル応答He h (t)から成るであろう。The application of the adaptive filter 35 described herein is based on the bandwidth of the input data signal D(t). is a special case when the data does not occupy the entire analog transmission channel bandwidth. in this case There exists a group of solutions for adaptive f12 78 Table Sho GO-501086 (6). circuit 3 After the LMS algorithm from 6 converges, H(t) is will continue to change until one of those solutions is reached, which produces an arithmetic error when this problem A simple solution for The solution is to remove the filter. The resulting signal D(t) should cover a wide band. cormorant. There is only one solution for the adaptive filter, and the RC filter response and the convolved chip The channel response will consist of He h (t).
復元された音声はチャネル応答、付加チャネル雑音及びデータ信号の不完全力除 去により劣化することを理解されたい。復元音声の品質を測るために音声の信号 対雑音比(Signal−t、:+−Noi+8e Ratio: SNR)が 用いられる。The recovered voice is calculated by removing channel response, additive channel noise, and imperfect power of the data signal. Please understand that it deteriorates due to aging. Audio signal to measure the quality of restored audio The noise ratio (Signal-t, :+-Noi+8e Ratio: SNR) used.
SNRは次のように表わされる。SNR is expressed as follows.
Nchは付加チャネル雑音の電力、NDは除去されたデータ信号D(t)によっ て生じた雑音の電力、そしてσ8 は音声信号の電力である。以前に、より小さ いαの値により、よシ良いBERが得られると記した。しかしながら式(5)か ら復元音声のS N Riiαと共に減少し、さらに、もしαが非常に小さい値 で・力ければならないとすると復元音声の品質は劣化すると“言える。従ってα は復元データと音声の効率間の最良の妥協点を決定する上で重要なシステム・パ ラメータの1一つである。Nch is the power of the additive channel noise, and ND is the power of the removed data signal D(t). The power of the noise generated by σ8 is the power of the audio signal. Previously, smaller It was mentioned that a better BER can be obtained by increasing the value of α. However, equation (5) SN of the restored speech decreases with Riiα, and furthermore, if α is a very small value It can be said that the quality of the restored audio deteriorates if is a critical system parameter in determining the best compromise between recovered data and voice efficiency. This is one of the parameters.
3 前述の実施例は単に本発明の詳細な説明するためのものであることを理解された い。本発明の原理を具体化し、本発明の精神と範囲に属する他の種々の改良及び 変形が当業者によってなされるであろう。アナログ送信チャネル20は様々な形 、例えば未知の振幅と周波数歪みを有し0−4000Hzの範囲で動作する一般 の電話チャネルを含み得ることを理解されたい。3 It is understood that the foregoing examples are merely illustrative of the invention. stomach. Various other modifications and variations embodying the principles of the invention and falling within the spirit and scope of the invention. Variations will occur to those skilled in the art. The analog transmission channel 20 can take various forms. , e.g. a general signal operating in the range 0-4000Hz with unknown amplitude and frequency distortion. It should be understood that the telephone channels may include telephone channels.
図面の簡単な説明 F/に、 / ビット誤り率 ビット誤り率Brief description of the drawing F/ni, / bit error rate bit error rate
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