DE3323608A1 - Method for suppressing quantisation noise in the transmission of sinusoidal audible tones in a digital telecommunication system - Google Patents

Abstract

Audible tones, the frequency of which is not a subharmonic of the sampling frequency, are generated by a digital tone generator by cyclically repeated transmission of such PCM words that a chaining together is produced shortly before or shortly after the end of the period of interrupted sinusoidal oscillation trains is reached. The frequency of audible tones generated in this manner slightly deviates from the nominal frequency and is no longer a sinusoidal oscillation but is a subharmonic of the sampling frequency which is physiologically sensed as being free of interference. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Unterdrückung von QuantisierungsgeräuschenMethod for suppressing quantization noise

bei der Ubertragung sinusförmiger Hörtöne in einem digiallen Fernmeldesystem.when transmitting sinusoidal audible tones in a digital telecommunications system.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Quantisierungsgeräuschen, die sinusförmigen Hörtönen bei deren Ubertragung in einem digitalen Fernmeldesystem überlagert sind, sofern die Frequenz der Hörtöne keine Subharmonische der dem Betrieb des Fernmeldesystems zugrunde liegenden Abtastfrequenz ist.The invention relates to a method for suppressing quantization noises, the sinusoidal audible tones when they are transmitted in a digital telecommunications system are superimposed, provided the frequency of the audible tones is no subharmonics of the operation of the telecommunications system is the underlying sampling frequency.

Bei der Übertragung von Sprachsignalen in digitalen Vermittlungssystemen, denen eine Abtastfrequenz von beispielsweise 8 kHz zugrundegelegt ist, werden codierte Abtastproben in Zeitabständen von jeweils 125 /usec übertragen. Da die genannte Abtastfrequenz für die Frequenz der üblicherweise verwendeten Hörtöne kein ganzzahliges Vielfaches ist, entstehen Guantisierungsgeräusche, die insbesondere auf die mit relativ hohen Am^-lituden auftretenden gemeinsamen Subharmonischen der Hörfrequenz und der Abtastfrequenz zurückzuführen sind.When transmitting voice signals in digital switching systems, which are based on a sampling frequency of 8 kHz, for example, are encoded Samples are transmitted at intervals of 125 / usec. Because the said Sampling frequency for the frequency of the commonly used audible tones is not an integer Is multiple, Guantisierungsgeräusche arise, which in particular on the with Relatively high Am ^ -litudes occurring common subharmonics of the audio frequency and the sampling frequency.

Diese gemeinsamen Subharmonischen sowie deren Oberwellen sind im engen Abstand über das ganze Sprachband verteilt und können daher nicht durch Filter unwirksam gemacht werden. Gerade bei Signalen mit sinusförmigem Verlauf, wie sie die Hörtöne darstellen, machen sich derartige -antisierungsgeräusche besonders störend bemerkbar. Es wäre nun zwar möglich, solche Störungen dadurch zu vermeiden, daß lediglich Hörtöne erzeugt werden, deren Frequenz eine Subharmonische der Abtastfrequenz ist. Wegen der bestehenden Vorgaben fiir Fernmeldesysteme sowie im Hinblick auf die technische Realisierung läßt sich dies jedoch nicht in jedem Fall verwirklichen.These common subharmonics and their harmonics are close Distance distributed over the entire voice band and therefore cannot be ineffective through filters be made. Especially with signals with a sinusoidal course, like the audible tones represent, such -antisierungsgeräusche make themselves particularly annoying. It would be possible to avoid such disturbances in that only audible tones whose frequency is a subharmonic of the sampling frequency. Because the existing requirements for telecommunication systems as well as with regard to the technical However, this cannot be achieved in every case.

Es ist schon vorgeschlagen worden, dieses Problem in der Form zu lösen, daß zwar das Entstehen von Quantisierungsgeräuschen nicht verhindert wird, durch Überlagerung eines Oberwellentons des Hörtons mit gegenüber der Hörtonamplitude wesentlich geringerer Amplitude aber ein Klangeindruck erzeugt wird, bei dem die Quantisierungsgeräusche nicht mehr störend wirken.It has already been suggested to solve this problem in the form that the occurrence of quantization noises is not prevented by Superimposition of a harmonic of the audible tone with opposite the audible tone amplitude significantly lower amplitude but a sound impression is generated in which the Quantization noises are no longer annoying.

(DE-A 32 35 881.4).(DE-A 32 35 881.4).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ebenfalls darin, ein Verfahren anzugeben, durch das die Auswirkung von Quantisierungsgeräuschen, die sinusförmigen Hörtönen bei deren Übertragung in einem digitalen Fernme#desystem überlagert sind sofern die Frequenz der Hörtöne keine Subharmonische der den Betrieb des Fernmeldesystems zugrundeliegenden Abtastfrequenz ist, zumindest verringert wird.The object of the present invention is also to provide a To specify the method by which the effect of quantization noise, the sinusoidal audible tones when they are transmitted in a digital telecommunications system are superimposed provided the frequency of the audible tones no subharmonics of the operation of the telecommunications system underlying sampling frequency is at least reduced will.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß solche Hörtöne unter Verwendung eines digitalen Tongenerators in der Weise erzeugt werden, daß von in einem Speicher des digitalen Tongenerators zur Bildung von Sinustönen enthaltenen codierten Amplitudenwerten in periodischer Wiederholung jeweils dieselben Amplitudernerte ausgesendet werden, die so gewählt sind daß nach einer Digital-Analog-Wandlung eine Aneinanderreihung von vor Erreichen des Nullwerts am Periodenende oder nach Durchschreiten desselben abgebrochenen Sinusschwingungszügen entsteht.According to the invention this object is achieved in that such audible tones can be generated using a digital tone generator in such a way that contained in a memory of the digital tone generator for the formation of sine tones encoded amplitude values in periodic repetition each have the same amplitude value are sent out, which are chosen so that after a digital-to-analog conversion a Stringing together of before reaching the zero value at the end of the period or after passing through of the same broken-off sinusoidal oscillation train arises.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorgehens ergeben sich Hörtonsignale, die keine reinen Sinusschwlngungen mehr sind, deren Frequenz aber eine Subharmonische der btastfrequenz des Fernmeldesystems ist. Dasselbe gilt dann auch für die Oberwellen dieser nichtsinusförmigen Schwingung. Der psychologische Eindruck ist daher der eines Klangs im Gegensatz zu dem störenden Geräuscheindruck, der ohne die erfindungsgemäße Maßnahme oder ohne die vorerwähnte vorgeschlagene Maßnahme aufgrund der Quantisierung bei der Tonerzeugung bzw. digitalen Tonübertragung zustande kommt.Due to the procedure according to the invention, audible signals result which are no longer pure sine waves, but whose frequency is a subharmonic is the keying frequency of the telecommunications system. The same then also applies to the harmonics this non-sinusoidal oscillation. The psychological impression is therefore that one Sound in contrast to the annoying noise impression that without the inventive Measure or without the aforementioned proposed measure due to the quantization comes about during sound generation or digital sound transmission.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Figur noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a figure.

Für die Erzeugung von Hörtönen und Signalisierungszeichen sind in einem digitalen Tongenerator, wie er zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens infrage kommt, zur Darstellung einer Sinusschwingung z.B. 215 (38192)bitärcodierte Amplitudenwerte gespeichert. Bei der Hörtonerzeugung werden dann solche Amplitudenwerte jewells mit der Abtastfrequenz des Fernmeldesystems, zu dem der Tongenerator gehört, hier 8 kHz,also im Abstand von 125 /us ausgelesen. erden sämtliche der 8192 Amplitudenwerte ausgelesen, siehe die Figur, dann ergibt sich ein Ton von 0,976 Hz. Höhere Sinustonfrequenzen werden durch entsprechendes Auslassen einzelner der Amplitudenwerte erzeugt.For the generation of audible tones and signaling characters are in a digital tone generator such as that used for carrying out the method according to the invention possible to represent a sinusoidal oscillation, e.g. 215 (38192) bit-coded Amplitude values saved. Such amplitude values are then used when the audible tone is generated jewells with the sampling frequency of the telecommunications system to which the tone generator belongs, here 8 kHz, i.e. read out at intervals of 125 / us. ground all of the 8192 amplitude values read out, see the figure, then the result is a tone of 0.976 Hz. Higher sine tone frequencies are generated by omitting some of the amplitude values accordingly.

In Fällen in denen durch ein solches Auslassen Sinusschwingungen entstehen, deren Frequenz keine Subharmonische der Abtastfrequenz von t 8 kHz ist, wurde bisher so vorgegangen, daß bei der wiederholten Aussendung von einzelnen Amnlitudenwerten entsprechender POM-Worte eine zyklische Verschiebung vorgenommen wurde, mit jedem tvirchlauf also andere PCM-Worte ausgelesen wurden. Wenn es hierdurch auch möglich war, verzerrungsfreie Hörtöne zu erzeugen, so blieb doch das eingangserwähnte Problem der Quantisierungsgeräusche.In cases in which such omission results in sinusoidal oscillations, the frequency of which is not a subharmonic of the sampling frequency of t 8 kHz has been used so far proceeded in such a way that with the repeated transmission of individual amnlitude values corresponding POM words a cyclical shift was made with each tvirchlauf so other PCM words were read out. If this makes it possible was to generate distortion-free audible tones, the problem mentioned at the beginning remained of the quantization noises.

Erfindungsgemäß wird nun so vorgegangen, daß beginnend vom Amplitudenwert Ao unter der gewünschten Hörtonfrequenz entsprechenden Auslassung von Amplitudenwerten die nachfolgenden Amplitudenwerte ausgelesen werden,bis ein Amplitudenwert Ax erreicht ist, der dem das Periodenende markierten Amplitudenwert Ae mittelbar oder unmittelbar vorangeht oder nachfolgt, mit diesem aber nich-t zusammenfällt, sofern es sich um einen Hörton handelt, dessen Frequenz keine Subharmonische der Abtastfrequenz ist. Im Anschluß daran wird die Aussendung der genannten Amplitudenwerte zyklisch wiederholt, das heißt es wird wieder mit der Aussendung des Amplitudenwertes AO begonnen. Steuerungsmäßig ist ein derartiger Betrieb des digitalen Tongenerators einfacher als bei der genannten periodischen Verschiebung des Anfangswertes. Es entsteht hierbei zwar ein nicht streng sinusförmiger Ton, seine Frequenz entspricht aber der Anzahl der zwischen den Amplitudenwert Ao und Ax liegenden Ausleseschritten und ist damit eine Subharmonische der Abtastfrequenz, was auch für seine Oberwellen mit dem 2-, 3-, n-fachen dieser Frequenz gilt, Die Abweichung von der Sinusform ist physiologisch daher nicht störend, was auch für die Abweichung von der Sollfrequenz gilt, die je nachdem ob der genannte Amplitudenwert Ax vor oder nach dem Periodenende liegt, positiv oder negativ ist. Dafür ist aber das Auftreten von Quantisierungsgeräuschen verhindert.According to the invention, the procedure is that starting from the amplitude value Ao omitting amplitude values corresponding to the desired audible tone frequency the subsequent amplitude values are read out until an amplitude value reaches Ax is the amplitude value Ae marked the end of the period directly or indirectly precedes or follows, but does not coincide with this, insofar as it is about is an audible tone whose frequency is not a subharmonic of the sampling frequency. The transmission of the amplitude values mentioned is then repeated cyclically, that is, the transmission of the amplitude value AO is started again. Controlled such an operation of the digital tone generator is simpler than the above periodic shift of the initial value. It does not result in a strictly sinusoidal tone, but its frequency corresponds to the number of between readout steps lying around the amplitude value Ao and Ax and is therefore a subharmonic the sampling frequency, which also applies to its harmonics with 2, 3, n times this Frequency applies, the deviation from the sinusoidal shape is therefore physiologically not disturbing, which also applies to the deviation from the target frequency, depending on whether the said Amplitude value Ax before or after the end of the period is positive or negative. On the other hand, the occurrence of quantization noises is prevented.

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Claims (1)

Patentanspruch.Claim. Verfahren zur Unterdrückung von auantisierungsgeräu schen,. die sinusförmige Hörtönen bei deren Übertragung in einem digitalen Fernmeldesystem überlagert sind, sofern die Freauenz der Hörtöne keine Subharmonische der den Betrieb des Fernmeldesystems zugrundeliegenden Abtastfrequenz ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß solche Hörtöne unter Verwendung eines digitalen Tongenerators in der Weise erzeugt werden, daß von in einem Speicher des digitalen Tongenerators zur Bildung von Sinustönen enthaltenen codierten Amplitudenwerten (Ao bis Ae) in periodischer Wiederholung jeweils dieselben, Amplitudenwerte ausgesendet werden, die so gewählt sind, daß nach einer DigitÄl-Analog-Wandlung eine Aneinanderreihung von vor Erreichen des Nullwerts am Periodenende oder nach Durchschreiten desselben abgebrochenen Sinusschwingungszügen entsteht.Process for the suppression of auantisierungsgeräu rule. the sinusoidal Audible tones are superimposed when they are transmitted in a digital telecommunications system, provided that the frenzy of the audible tones no subharmonics of the operation of the telecommunications system is the underlying sampling frequency, which is not indicated that such audible tones using a digital tone generator in the manner generated by that in a memory of the digital tone generator for formation encoded amplitude values (Ao to Ae) contained in sine tones in periodic Repetition, the same amplitude values are sent out, which are chosen in this way are that after a digit / analog conversion, a sequence of before reaching of the zero value at the end of the period or after traversing the same interrupted sinusoidal waveform arises.