NO304480B1 - FremgangsmÕte og innretning for koding og dekoding av et analogt lavfrekvent signal i et PCM-format, isµr for overf°ring av taleinformasjon i et h°yttalende hustelefonanlegg - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for koding og dekoding av et analogt lavfrekvent signal i et PCM-format som angitt i innledningen til krav 1, samt innretning for utførelse av fremgangsmåten som angitt i innledningen til krav 3.

Det er for eksempel kjent at et kodet talesignal overføres med en båndbredde på 3,4 kHz i PCM-format, idet en avsøk-ningsverdi til det analoge lavfrekvente signalet tildeles nøyaktig en tidsluke i PCM-rammen. Derved innbefatter hver tidsluke et dataord på 8 biter pr. 125 us, som tilsvarer en datahastighet på 64 kbit/s. En overføring med ovenfor nevnte båndbredde tilsvarer vanlig telefonkvalitet og er derfor akseptabel ved telefonsamtaletrafikk.

Det har imidlertid vist seg at ved en overføring av taleinformasjon, som skal bli utstrålt via høyttalere, er denne båndbredden ikke tilstrekkelig for å kunne frembringe en forståelig tale.

Fra FR-A-2 301 136 er kjent en fremgangsmåte som angitt i innledningen til krav 1, hvor det tilveiebringes en økning av overføringsbåndbredden ved at for en bredbåndforbindelse belegges respektive flere kanaler innenfor en tidsmultiramme og med en spesiell kanal tilordningskrets sikres at den på flere tidsmultikanaler fordelte informasjon leses ut i samme rekkefølge fra talelageret til tidsmultisentralen, i hvilken de blir innlest. For kanaltilordningskretsen er anordnet en første cyklisk utlest lagerinnretning, som markerer posisjonen til inngangs- og utgangskanalene til en bredbåndforbindelse innenfor en ramme. Med inngangen til lagerinn-retningen er forbundet et toveis skyveregister, som inneholder en referanseverdi, som forstørres med en enhet når markeringen til en utgangskanal er lest ut av lagerinn-retningen og reduseres med en når markeringen til en inngangskanal leses ut. Det er videre anordnet en logikkrets som identifiserer de respektive utgangskanalene hvor den høyeste referanseverdien opptrer i skyveregisteret og det er anordnet en andre lagerinnretning hvor adressen til utgangssignalene følger adressen til inngangssignalene anordnet slik at utgangssignalene med høyeste referanseverdi er tilordnet den tidsmessig umiddelbart foregående inngangskanal.

Det er også kjent fremgangsmåter hvor taleinformasjonen kan overføres med en båndbredde som er større enn 3,4 kHz. Ved disse fremgangsmåtene blir dataen som skal overføres komprimert etter digitaliseringen ved hjelp av datareduk-sjonsalgoritmer slik at for overføring er det eventuelt kun nødvendig med en tidsluke pr. PCM-ramme. En ulempe ved denne kjente teknikken er den komplekse kretsteknikken for datakompresjonen i sender- og dataendekompresjonen ved mottagerinnretningen.

Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, så vel som en innretning for utførelse av fremgangsmåten slik at ved liten koblingsteknisk kompleksitet kan overføres taleinformasjon med en båndbredde på mer enn 7 kHz.

Denne oppgaven løses ved hjelp av en fremgangsmåte av innledningsvis nevnte art hvis karakteristikk fremgår av krav 1.

En ytterligere fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i krav 2.

De karakteristiske trekkene for innretningen for utførelse av fremgangsmåten fremgår av krav 3.

Ytterligere fordelaktige utførelsesformer av innretningen fremgår av de uselvstendige kravene 4 til 6.

Foreliggende oppfinnelse skal med fordel kunne anvendes hvor taleinformasjon skal kunne avgis over høyttalere, spesielt for overføring av taleinformasjon i et høyttalende hustelefonanlegg. Foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke begrenset bare til denne anvendelsestypen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender ikke datareduk-sjonsalgoritmer og krever derfor for overføring av taleinf ormas jon med en båndbredde mellom 7 og 8 kHz en datahastighet på 128 k8bit/s. Grunntanken ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse består deri at for overføring av nødvendig datahastighet tilveiebringes dette ved at respektive to tidsluker til en PCM-ramme belegges av en talekanal. Disse to tidslukene blir imidlertid ikke tidsmessig med lik avstand lagt på PCM-multipleksledningen (for eksempel tidsluke 0 og tidsluke 16 ved PCM32-systmet) som vil være nærliggende ved avsøkningstakt til en analog/digitalomformer, men det belegges respektive to umiddelbart på hverandre følgende tidsluker (for eksempel tidsluke 0 og tidsluke 1). Derved blir ved PCM32-systemene (PCM-system med 32 tidsluker med lengde 125 ps) tilveiebragt en vidtgående kompatibilitet til de innenfor industrien stort sett vanlige I0M2-standarder, til hvilke utførelsestyper er konstruert for ISDN-komponenter. Slike ISDN-komponenter med I0M2-grense-snitt kan gjenkjenne de to på hverandrefølgende tidsluker som Bl- henholdsvis B2-kanalen til ISND-basistilslutningsformat, som overføres felles over en ledning.

Belegningen av to tidsluker til PCM-rammen med respektive avsøkningsverdi til det analoge lavfrekvente signalet, som omformes til et dataord av 8 biter, muliggjør den høyere avsøkningsfrekvensen, som er nødvendig for overføring med høyere båndbredde. På grunn av det faktumet at to på hverandrefølgende avsøkningsverdier tilordnes to umiddelbart på hverandrefølgende tidsluker til PCM-rammen blir det nødvendig å foreta en mellomlagring av hver andre avsøknings-verdi da den tidsmessige avstanden til to avsøkningsverdier er vesentlig større enn den tidsmessige avstanden til to umiddelbart på hverandrefølgende tidsluker til PCM-rammen. Den kretsmessige kompleksibiliteten til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan derfor holdes relativ liten. Det er nødvendig med kun to ytterligere mellomlagre for lagring av dataord i senderdelen og i mottagerdelen så vel som et styreorgan, ved hjelp av hvilke dataordene, som skal overføres, tilføres respektive riktige tidsluker.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et blokkretsdiagram av en innretning for digital overføring av et analogt lavfrekvent signal over et PCM-system. Fig. 2 viser en grafisk fremstilling av tidslukebelegningen til PCM-rammen ved overføring ved hjelp av innretningen ifølge fig. 1. Fig. 3 viser et blokkretsdiagram av funksjonen til styreorganet til innretningen vist på fig. 1.

Ved innretningen vist på fig. 1 blir det fra en mikrofon kommende, via den lavfrekvente inngangen, til å begynne med ikke båndbegrenset, analoge talesignal sendt gjennom et lavpassfilter 5, som ovenfor 8 kHz har en sperredempning på minst 40 dB. Deretter blir signalet en analog/digitalomformer 8, som arbeider med en avsøkningshastighet på 16 kHz. I analog/digitalomformeren 6 er anordnet en innretning 7 for omkodering i samsvar med CCITT (A-regel eller jj-regel). Hver avsøkningsverdi til det analoge lavfrekvente signalet fører til et dataord med 8 biter. Dataordet tilføres et første mellomlager 8, i hvilket hvert andre dataord fasthol-des inntil det respektive derpåfølgende dataord likeledes står til rådighet. De totalt 18 biter av de to på hverandre-følgende dataord blir ved hjelp av et styreorgan 14, som skal beskrives nærmere nedenfor, koblet til PCM-multipleksledningen 1,2 og da slik at de belegger to på hverandre-følgende tidsluker.

Dette forløpet fremgår av fig. 2.

Det anvendte PCM32-systemet har en PCM-taktfrekvens på 4,096 MHz og en PCM-synkroniseringsfrekvens på 8 kHz. Hver PCM-ramme N, N+l osv. med en tidsmessig lengde på 125 us inneholder 32 tidsluker 0, 1, 2, 3 osv. av hvilke hver opptar 8 biter slik at totalt kan overføres 2,048 Mbit/s, dvs. PCM-rammen muliggjør 16 talekanaler med en datahastighet på respektive 128 kbit/s.

På fig. 2 er vist via fremstillingen av PCM-rammen det tidsmessige forholdet ved analog/digitalomformeren 6. Avsøkningen foregår for eksempel ved tidspunktene t, t+62,5 us, t+125 ps osv. Dataordet til tidspunktet t+62,5 ps lagres i mellomlageret 8 og ledes først 62,5 ps senere videre slik at på tross av avsøkningsfrekvensen på 16 kHz til analog/- digitalomformeren foregår overgivelsen av dataordet til PCM-multipleksledningen 1,2 med PCM-synkroniseringsfrekvensen på 8 kHz.

Mottagerdelen til innretningen ifølge fig. 1 har et andre mellomlager 9, som tilføres det fra PCM-multipleksledningen 1,2 uttatte dataord. Til det andre mellomlageret 9 er det innesluttet en innretning 10 for omkoding og til denne er det tilsluttet digital/analogomformeren 11, som etter hvilke er koblet et lavpassfilter 12 og en sin x/x-forvrengningskor-reksjonsinnretning 13, som er forbundet med den lavfrekvente utgangen.

I mottagerinnretningen blir i løpet av de fra styreorganet utvalgte to på hverandre følgende tidsluker tatt ut dataordet fra PCM-multipleksledningen 1,2. Dataordet til disse første to tidslukene blir tilført med en gang den digitale/analoge omformeren 11, mens dataordet til den andre tidsluken lagres i mellomlageret 9 og videreledes først 62,5 us senere slik at omformingsfrekvensen til digital/analogomformeren 11 igjen utgjør 16 kHz. Ved hjelp av lavpassf ilteret 12 og den påfølgende forvrengningskorreksjon 13 blir det opprinnelige talesignalet igjen frembragt.

For tilførsel av dataord til PCM-multipleksledningen 1,2 så vel som dens uttak styres den av et styreorgan 14. Dette styreorganet 14 tilføres et styreord på 4 biter (tilsvarende de 16 mulige dobbelttidslukene til PCM32-systemet), ved hjelp av hvilket de respektive anvendte tidsluker bestemmes. Videre blir det tilført styreorganet PCM-taktsignalet 3 og PCM-synkroniseringssignalet 4.

Av disse styresignalene frembringer styreorganet 14 alle interne, nødvendige takter og øvrige styresignaler.

Den nøyaktige kretsmessige realiseringen av styreorganet er spesielt avhengig av de øvrige anvendte kretskomponentene til komponentgruppen, som for eksempel av anvendt analog/digital-henholdsvis digital/analogomformere 6, 11 og av typen filterkomponenter 5, 12 eller av typen mellomlageret 8, 9.

Generelt kan det nødvendige styreorganet realiseres med en kretsstruktur som vist på fig. 3.

En 9-bit teller 14.1 drives med PCM-takten (4,096 MHz) og tilbakestilles med PCM-Sync-signalet (8 kHz). På denne måten oppdeles hver PCM-ramme i 512 like lange tidsavsnitt på respektive 244 ns, som kodes ved hjelp av 9 biter til tellernivået. Innenfor denne tidsluken kan nå de nødvendige takt- og pulsskjemaer for de anvendte kretskomponentene frembringes, idet den tidsmessige posisjonen til disse skjemaene i forhold til PCM-rammebegynnelsen bestemmes av 4-bit-styreordet til tidslukefordelingen. Den enkleste og mest fleksible kretsmessige realiseringen for frembringelse av takt- og pulsskjemaene består av en programmerbar logikk-komponent (PAL, GAL eller PROM med etteravsøkningsregister). Inngangssignalene for denne programmerbare logikken er ni tellerutgangsbiter så vel som de fire bitene til styreordet til tidslukekodingen, hvor utgangssignalene er de fra de øvrige kretskomponentene til komponentgruppen nødvendige takter og pulser.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for koding og dekoding av et analogt lavfrekvent signal i et PCM-format, især for overføring av taleinformasjon ved et høyttalende hustelefonanlegg, ved hvilket det lavfrekvente signalet etter begrensing av dets båndbredde omkodes til en på forhånd gitt verdi ved hjelp av en analog/digitalomformer til et digitalt signal, idet hver avsøkningsverdi til det analoge lavfrekvente signalet er tilordnet et dataord med 8 biter, og hvert dataord i en tidsluke til en PCM-ramme overføres med et på forhånd gitt antall av respektive dataord omfattende tidsluker på PCM-multipleksledningen og etter uttak fra dataordet fra PCM-multipleksledningen dekodes det digitale signalet ved hjelp av digital/analogomforming til et analogt lavfrekvent signal, idet avsøkningsfrekvensen til den analoge/digitale- og digitale/analoge omformingen er dobbelt så høy som PCM-synkroniseringsf rekvensen ,karakterisertved at etter kodingen mellomlagres respektive hvert andre dataord inntil de respektive derpå følgende dataord står til rådighet og disse to på hverandrefølgende dataordene avgis så på PCM-multipleksledningen, og at to umiddelbart på hver-andrefølgende tidsluker belegges og etter uttak av dataordet fra PCM-multipleksledningen dekodes med engang respektivt det i første av de to umiddelbart på hverandrefølgende tidsluker overførte dataord, mens det i den andre tidsluken overførte dataord mellomlagres inntil dekodingsforløpet av forangående dataord avsluttes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at for overføring av taleinf ormas jon med en båndbredde mellom 7 og 8 kHz anvendes et PCM-format med en 8-kHz-rammestruktur og 32 tidsluker pr. ramme ved en avsøkningsfre-kvens til den analoge/digitale-digitale/analoge omformingen på 16 kHz.

3. Innretning til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 med et PCM-system som er tilsluttet en senderdel med et første lavpassfilter og en etter denne koblet analog/digitalomformer så vel som en mottagerdel med en digital/omformer og etter dette koblet et andre lavpassfilter,karakterisert vedat i senderdelen er koblet etter en analog/digitalomformer (6) et første mellomlager (8) og i mottagerdelen er koblet foran den digitale/analoge omformeren et andre mellomlager (9) og et styreorgan (14), hvilket styreorgan tilføres som styresignal PCM-taktsignalet, PCM-synkroniseringssignalet så vel som et styreord for tidslukekoding, og ut fra hvilket styreorgan tilføres analog/digital-omformeren (6) så vel som digital/analogomformeren (11) og de to mellomlagrene (8, 9) taktsignaler og fra hvilket styreorgan tilføres videre det første mellomlageret (8) frigivningssignal for avgivelse av det i lageret lagrede dataord på PCM-multipleksledningen (1,2) og det andre mellomlageret (9) frigivningssignal for avgivelse av det i lageret lagrede dataord til den digitale/analoge omformeren (11).

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisertved at lavpassfilteret (5) i senderdelen har over 8 kHz en sperredemping på minst 40 dB.

5. Innretning ifølge krav 3 eller 4,karakterisertved at i senderdelen og i mottagerdelen er anordnet respektive mellom analog/digital- henholdsvis digital/analog-omformeren (6, 11) og det første henholdsvis det andre mellomlager (8, 9) omkodingsinnretninger (7, 10), som styres fra styreorganet (14).

6. Innretning ifølge et av kravene 3 til 5,karakterisert vedat styreorganet (14) har en av et PCM-taktsignal taktet og av PCM-synkroniseringssignalet tilbakestillbar teller (14.1), som styrer et lager inne-holdende et register (14.2), som dessuten tilføres et styreord for tidslukekoding.