DE3344475A1

DE3344475A1 - Deltamodulations-codierer/decodierer-anordnung

Info

Publication number: DE3344475A1
Application number: DE19833344475
Authority: DE
Inventors: Nicholas Geoffrey Cosham Portmouth Kingsbury
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1984-06-14
Also published as: GB2133238A; JPS59160321A; GB8332678D0

Description

THE MARCONI COMPANY LTD., Middlesex, England

DeItamodulations-Codierer/Decodierer-Anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Deltamodulations-Codierer/Decodierer-Anordnung.

Eine derartige Codierer/Decodierer-Anordnung benötigt gewöhnlich komplizierte analoge Stimmenfrequenzfilter, um eine gute Arbeitsweise zu erreichen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält eine DeI-tamodulations-Codierer/Decodierer-Anordnung eine integrierte Schaltung mit einer digitalen Filtereinrichtung auf dem gleichen Substrat wie die Codierer/Decodierer-Logikschaltung, wobei die digitale Filtereinrichtung einer Stimmenfrequenzfilterung dient, die in der Codierer/Decodierer-Anordnung erforderlich ist.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die digitale Filtereinrichtung eine oder mehrere Endlichimpulsantwort- oder nicht-rekursive Filterstufen zusammen mit einer rekursiven Filterstufe zweiter Ordnung aufweist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält eine DeItamodulations-Codierer/Decodierer-Anordnung eine Codierereinrichtung zur Bildung eines Stroms codierter Sprachsignale mit einer vorbestimmten Datenfolgefrequenz.

Vorzugsweise enthält diese Codierer/Decodierer-Anordnung eine Delta-Codierer-Anordnung, die mit einer

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höheren Datenfolgefrequenz als der vorbestimmten Folgefrequenz betrieben wird, so daß sie als Eingangs-Analog/Digital-Umsetzer wirkt. Bei dieser Codierereinrichtung kann es sich um einen Delta-Sigma-Codierer handeln. Die vorbestimmte Datenfolgefrequenz kann 16 oder 32 Kb/s und die höhere Datenfolgefrequenz 128 Kb/s betragen. Bei dem Delta-Codierer kann eine Kompandierung in Abhängigkeit vom Ausgangsdatenstrom des Delta-Sigma-Codierers angewandt werden, um den Dynamikbereich des Deltacodierers und der digitalen Filter zu verbessern.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Codierer/Decodierer-Anordnung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Codiererteil der Codierer/ Decodierer-Anordnung,
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Fig. 2 schematisch den Decodiererteil der Codierer/ Decodierer-Anordnung und die

Fig. 3 und 4 Frequenzgänge zur Erläuterung der Wirkungsweise der beiden Teile der Codierer/Decodierer-Anordnung.

In dem Codiererteil nach Fig. 1 wird die Eingangssprache mittels eines 128-Kb/s-Delta-Codierers 1 digitalisiert. Die Schrittweite dieses Delta-Codierers 1 wird durch ein digitales Modulationspegelanalysier-Filter 2 gesteuert, das seinerseits durch einen Modulationspegelanalysator 3 gesteuert wird, . der am Ausgang des Codiererteils der Anordnung angeschlossen ist. Der Dynamikbereich aller nach dem Codierer 1 auftretenden Signale ist daher kompri-

rr.iert. Dem Delta-Codierer 1 ist ein digitales Filter mit Endlichimpulsantwort (finite impulse response) nachgeschaltet, das Doppelnullstellen bei 32, 64 und 96 kHz aufweist und eine Verringerung der Abtastfrequenz von 128 kHz auf 32 kHz für die anschließende Filterung ermöglicht. Dem Filter 4 ist ein zweites digitales Filter 5 mit Endlichimpulsantwort nachgeschaltet, das Nullstellen bei 5,33; 10,67; 21,33 und 26,67 kHz bewirkt. Dem Filter 5 ist ein digitales Tiefpaßfilter 6 mit einem Durchlaßbereich von 3,4 kHz und zwei Polen sowie einer Doppelnullstelle bei 16 kHz nachgeschaltet. Die Pole dieses Filters 6 haben eine verhältnismäßig hohe Güte Q und kompensieren die durch alle NuIlstellen bewirkte Durchlaßbereich-Absenkung. Ein digitales Hochpaßfilter 7 mit 3CO Hz und zwei Polen unterdrückt niederfrequente Störsignale, wie sie durch Netzleitungen verursacht werden, und ist als ein Netzwerk ausgebildet, das niederfrequente Signa-Ie am Eingang des Codierers 1 unterdrückt. Es ist ferner am Ausgang des Filters 4 angeschlossen und wird ebenfalls durch das Filter 2 gesteuert.

Das Ausgangssignal der Filterkette wird einem Delta-Sigma-Codierer 8 zugeführt, der die Ausgangsdaten abgibt. Der Delta-Sigma-Codierer 8 ist (im Gegensatz zu einem Delta-Codierer) erforderlich, weil der Delta-Codierer 1 das Eingangssignal differenziert. Ein Modulationspegelanalysator 3 analysiert die Ausgangsdaten und steuert die Schrittweite des Deltacodierers 1. Der Frequenzgang der Codiererfilter, ohne das Hochpaßfilter 7, ist in Fig. 3 dargestellt.

Dem in Fig. 2 dargestellten Decodierteil werden eingangsseitig die Ausgangsdaten des Codierteils zugeführt. Vom Eingang des Codierteils werden sie einer Filterkette und einem Modulationspegelanalysator 9 zugeführt. Alle Filter werden mit einer Abtastfrequenz von 32 kHz betrieben. Die Filterkette enthält ein erstes digitales Filter 10 mit Endlichimpulsantwort und Nullstellen bei 6,4; 8; 12,8; 19,2; 24 und 25,6 kHz. Ferner enthält die Filterkette ein zweites digitales Filter 11 mit Endlichimpulsantwort und Nullstellen bei 5,33, 10,67, 21,33 und 26,7 kHz. Das Ausgangssignal dieser Filter wird in einem Multiplizierer 12 mit der durch ein digitales Modulationspegelanalysier-Tiefρaßfilter 13 gelieferten Schrittweite multipliziert und dann einem digitalen zweipoligen 3,4-kHz-Tiefpaßfilter mit einer Nullstelle bei 15 kHz zugeführt. Wie im Codierteil, kompensieren die Pole dieses Filters 14 die durch alle Nullstellen im Durchlaßbereich bewirkte Absenkung. Schließlich wird das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 14 durch einen 9-Bit-Digital/Analog-Umsetzer 15 in ein analoges Signal umgesetzt und einem externen RC-Filter 16 zugeführt, das gleichzeitig als Integrator und als Anti-Umfalteffekt-Filter wirkt. Ein Trennverstärker 17 sorgt für einen Ausgangswiderstand von 600 0hm und stellt eine Gesamtverstärkung von eins wieder her. Der Frequenzgang der Decodiererfilter ist in Fig. 4 dargestellt. Sein steiler Abfall oberhalb von 3,4 kHz stellt ein minimales Quantisierungsrauschen bei guter Sprachverständlichkeit sicher.

Die digitalen Filter werden durch eine serielle Addition von Wörtern mit bis zu 16 Bits Länge verwirklicht, und die Filtertaktfrequenz beträgt

3 3 Λ Α 4 7

16 χ 32 = 512 kHz. £in digitaler phasenstarrer Frequenzregelkreis mit einem 6,3-MHz-Quarzoszillator erzeugt ein Signal mit einer Frequenz von 512 kHz, das mit der Frequenz von 16 kHz eines äußeren Taktgebers synchronisiert ist. Anstelle -eines 6,2-MHz-Quarzoszillators kann der 512-kHz-Takt extern zugeführt werden, vorausgesetzt, daß er mit dem 16-kHz-Datentaktgeber phasenstarr synchronisiert ist. Der Codierer/Decodierer kann auch mit 32 Kb/s anstelle von 16 Kb/s betrieben werden.

Es ist günstig, diese Filter auf einem einzigen Chip (Halbleiterplatte) auszubilden, weil die Pole und Nullstellen so gewählt sind, daß lediglich MuI-tiplikationen mit Potenzen von zwei oder mit sehr einfachen Kombinationen von Potenzen von zwei erforderlich sind. Der komplizierteste Multiplizierer ist der für die Schrittweitenmultiplikation in dem Decodiererteil vorgesehene Multiplizierer 12, doch sind die Ausgangswörter der digitalen Endlichimpulsantwort-Filter nur fünf Bits lang, so daß dieser Multiplizierer 12 nur vier Serien-Addierer benötigt. Der 9-Bit-Digital/Analog-Umsetzer 15, der für das Ausgangssignal des Decodiererteils und für den DeI-tacodierer 1 erforderlich ist, enthält eine Reihenschaltung aus ohmschen Widerständen mit 512 Abgriffpunkten, um die Monotonie sicherzustellen. Da die meisten Schaltungen auf dem Chip dem Codier- und Decodierteil gemeinsam sind, kann der Chip sowohl im Codierbetrieb als auch im Decodierbetrieb, jedoch nicht in beiden Betriebsarten gleichzeitig, betrieben werden.

Claims

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THE MARCONI COMPANY LTD., Middlesex, England

Patentansprüche

1. Deltamodulations-Codierer/Decodierer-Anordnung, gekennzeichnet durch eine integrierte Schaltung mit einer digitalen Filtereinrichtung auf dem gleichen Substrat wie die Codierer/Decodierer-Logikschaltung, wobei die digitale Filtereinrichtung einer Stimmenfrequenzfilterung dient, die in der Codierer/Decodierer-Anordnung erforderlich ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Filtereinrichtung eine oder mehrere Endlichimpulsantwort- oder nicht-rekursive Filterstufen zusammen mit einer rekursiven Filterstufe zweiter Ordnung aufweist.

3. Deltamodulations-Codierer/Decodierer-Anordnung mit einer Codierereinrichtung zur Bildung eines Stroms codierter Sprachsignale mit einer vorbestimmten Datenfolgefrequenz,

gekennzeichnet durch eine Delta-Codierer-Anordnung, die mit einer höheren Datenfolgefrequenz als der vorbestimmten Folgefrequenz betrieben wird, so daß sie als Eingangs-Analog/Digital-Umsetzer wirkt.

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A. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine oder mehrere ditiale Filtereinrichtungen zwischen dem Ausgang der Delta-Codierer-Anordnung und dem Eingang der Codierer-Einrichtung, um eine Stimmenfrequenzfilterung zu bewirken.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet.

daß die Codierereinrichtung ein Delta-Sigma-Codierer ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Datenfolgefrequenz 16 oder 32 Kilobit pro Sekunde und die höhere Datenfolgefrequenz 128 Kilobit pro Sekunde beträgt.