DE3687713T2

DE3687713T2 - Vermittlungssystem mit tonverbindungsleitung und verfahren zum erzeugen digitaler kodes auf der tonverbindungsleitung.

Info

Publication number: DE3687713T2
Application number: DE8686104151T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kumazaki; Koso Murakami; Toshio Shimoe
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2006-03-27
Also published as: JPS61225929A; AU5527886A; CA1246197A; EP0197433A3; EP0197433B1; KR900002741B1; KR860007837A; JPH0213968B2; AU568240B2; DE3687713D1; US4680758A; EP0197433A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schaltsystem einschließlich einer Tonverbindungsleitung (TNT), welche eine Vielfalt digitaler Tonsignale erzeugt zum Anlegen nach Umwandlung in analoge Tonsignale an Fernsprechteilnehmer-Telefonapparate und auf Verfahren zum Erzeugen digitaler Kodes für solch ein System.
Die FR-A-2 374 808 beschreibt einen Prozeß und eine Vorrichtung zum Erkennen kodierter Multifrequenz-Telefonsignale in Digitalform. Das Dokument offenbart ein digitales Schaltzentrum mit einem Schaltkreis zum Bilden einer Schnittstelle zwischen dem Zentrum und einem analogen Netzwerk. Das Dokument enthält keine Diskussion der Probleme, die verursacht werden durch Quantisierungsrauschen.
Im allgemeinen gibt es zwei Verfahren zum Erzeugen jedes Tonsignals von der Tonverbindungsleitung für den Telefonapparat des Fernsprechteilnehmers. Erstens erzeugt die Tonverbindungsleitung ein analoges Tonsignal und legt es an die Fernsprechteilnehmerstelle an, wie es ist. Zweitens speichert die Tonverbindungsleitung im voraus einen Ton in der Form eines digitalen Signals, i.e. ein digitales Tonsignal, in seinem Digitalspeicher und das digitale Tonsignal wird davon gelesen. Und dann, falls erforderlich, wird das digitale Tonsignal angelegt nach Umwandlung in das entsprechende analoge Tonsignal an die entsprechende Fernsprechteilnehmerstelle. Von den oben erwähnten zwei Verfahren benutzt das Schaltsystem nach der vorliegenden Erfindung die nach dem letzteren Verfahren erzeugten Tonsignale, d. h. digital verarbeitete Tonsignale.
Die so erzeugten digitalen Tonsignale werden von der Tonverbindungsleitung an die Fernsprechteilnehmerstellen in der Form eines Wähltons (DT) eines Rückruftons (RBT), eines Belegttons (BT), eines Neubestelltons (ROT), eines Haltetons (HT) und dergleichen selektiv angelegt. Diese digitalen Tonsignale werden in dem Digitalspeicher der Tonverbindungsleitung, wie zum Beispiel einem Lesespeicher (ROM), gespeichert.
Gewöhnlicherweise wird jedes digitale Tonsignal erhalten durch zunächst Abtasten eines entsprechenden analogen Tonsignals und dann Kodieren des so abgetasteten analogen Tonsignals nach einer vorbestimmten Kodierregel, wie zum Bei spiel einer bekannten Puls-Kode-Modulation- (PCM)-Kodierregel. Bei der gewöhnlichen PCM-Kodierregel wird jeder Abtast-Analogton-Signalpegel quantisiert in einen entsprechenden Quantisierungspegel. Unter den vielen verschiedenen Quantisierungspegeln wird der Quantisierungspegel gewählt durch Bestimmen eines Pegels, der am nächsten bei dem Abtast-Analogton-Signalpegel liegt.
Es ist allgemein bekannt, daß das so erhaltene digitale Tonsignal begleitet wird, wenn es umgewandelt wird in das hörbare Analog-Tonsignal, von einem Quantisierungsrauschen und gemäß allgemeiner Erfahrung ist solch ein Quantisierungsrauschen nicht störend für den Hörer, wenn das Rauschen ein analoges Zufallstonsignal, wie zum Beispiel ein Stimmsignal, begleitet.
Das Problem bei dem Schaltsystem nach dem Stand der Technik mit der digitalen Tonverbindungsleitung ist, daß das Quantisierungsrauschen den Hörer stört, wenn das Rauschen ein monotoner Ton, wie zum Beispiel der Wählton (DT), der Rückrufton (RBT) und dergleichen begleitet. Somit ist das Quantisierungsrauschen nicht vernachlässigbar bezüglich des Wähltons usw. und wird gehört als einzelner dem Analogton für die Kommunikation überlagerter Ton. Obwohl der Pegel des einzelnen Tons beträchtlich niedrig ist, ist er störend für die Ohren der Fernsprechteilnehmer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltsystem zu schaffen einschließlich einer Tonverbindungsleitung (TNT), bei dem die Tonverbindungsleitung in ihrem Digitalspeicher einen besonders verarbeiteten digitalen Signalton speichert, welcher nicht einen störenden einzelnen Ton erzeugt, der verursacht wird durch Quantisierungsrauschen beim Umwandeln in ein analoges Tonsignal.
Um die obige Aufgabe zu lösen, speichert der Digitalspeicher der Tonverbindungsleitung in sich ein digitales Tonsignal, welches insbesondere so verarbeitet ist, daß das analoge Tonsignal, welches umgewandelt wird aus dem digitalen Tonsignal, ein Frequenzspektrum hat, bei dem ein weißes Rauschen sich zeigt in einem Hörfrequenzbereich, der verschieden ist von der Frequenz oder Frequenzen, die inhärent sind zu dem entsprechenden Analogton-Signal.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch 1 durch ein Schaltsystem mit:
einer Vielzahl von Telefonapparaten für Fernsprechteilnehmer; einem Netzwerk, welches eine Schaltverbindung digitaler Signale zur Kommunikation zwischen der Vielzahl von Telefonapparaten durch jeweilige Leitungsschaltkreise mit einem Kodierer und Dekodierer errichtet; und einer Tonverbindungsleitung, welche in einem Digitalspeicher davon zumindest ein vorbestimmtes digitales Tonsignal in der Form digitaler Kodes speichert zum Anlegen des entsprechenden analogen Tonsignals durch das Netzwerk und den Dekoder an die Telefonapparate, dadurch gekennzeichnet, daß
die digitalen Kodes so kodiert sind, daß das dekodierte analoge Tonsignal begleitet wird von einem Quantisierungsrauschen, welches erzeugt wird während einer Umwandlung von dem analogen Tonsignal in das digitale Tonsignal, wobei das Quantisierungsrauschen im wesentlichen das gleiche wie ein weißes Rauschen ist;
wobei die digitalen Kodes aus gewöhnlichen digitalen Kodes oder modifizierten digitalen Kodes zusammengesetzt sind, bei denen jeder der gewöhnlichen digitalen Kodes bestimmt wird durch Zuordnen eines Quantisierungspegels, welcher einen niedrigsten Quantisierungsrauschpegel erzeugt, während jeder der modifizierten digitalen Kodes bestimmt wird durch Zuordnen eines Quantisierungspegels, welcher einen Quantisierungsrauschpegel erzeugt, der höher als der niedrigste Quantisierungsrauschpegel ist, das heißt ein nächst höherer Quantisierungsrauschpegel;
und daß die digitalen Kodes so ausgewählt sind, daß das entsprechende analoge Tonsignal begleitet wird von einem Quantisierungsrauschen mit einer niedrigen fundamentalen Frequenz, so daß die höheren Harmonischen des Quantisierungsrauschens in diesem weißen Rauschen resultieren.
Vorzugsweise wird jeder der digitalen Kodes für jeweilige Abtast-Analogton-Signalpegel, welche zu kodieren sind, analog zu den Abtastpegeln des analogen Tonsignals so bestimmt, daß er mit einer Charakteristik eines Tiefpaßfilters übereinstimmt, welcher angelegt wird an die vorhergehenden Quantisierungsrauschpegel bei jedem vorhergehenden Abtastpunkt.
Vorzugsweise wird jeder der digitalen Kodes entsprechend den jeweiligen Abtast-Analogton-Signalpegeln bestimmt gemäß einer Vorhersage des Quantisierungsrauschpegels P(n) am Abtastpunkt gemäß der Charakteristik des Tiefpaßfilters unter der Benutzung von zumindest zwei vorhergehenden Quantisierungsrauschpegeln P(n-2) und P(n-1), und ein Quantisierungspegel wird dem digitalen Kode am Abtastpunkt zugeordnet, welcher am nächsten beim so vorhergesagten Quantisierungsrauschpegel P(n) liegt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung nach Anspruch 6 wird ein Verfahren geschaffen zum Erzeugen digitaler Kodes zum Speichern in einem Digitalspeicher einer Tonverbindungsleitung in einem Schaltsystem mit einem Netzwerk, in dem die digitalen Kodes in Form eines digitalen Tonsignals an Telefonapparate von Fernsprechteilnehmern, die zu dem Schaltsystem gehören, durch das Netzwerk angelegt werden nach einer Umwandlung in das entsprechende analoge Tonsignal und die digitalen Kodes zusammengesetzt sind aus gewöhnlichen digitalen Kodes oder modifizierten digitalen Kodes, dadurch gekennzeichnet, daß jeder modifizierte digitale Kode erzeugt wird durch die Schritte
(a) Anlegen eines Abtast-Analogton-Signalpegels, wobei das analoge Tonsignal analog dem analogen Tonsignal ist, das den Fernsprechteilnehmern zuzuführen ist;
(b) Bestimmen eines gewöhnlichen Quantisierungspegels Qi für den Abtast-Analogton-Signalpegel Z;
(c) Bestimmen, ob der Pegel Qi höher als der Pegel Z ist;
(d-1) Auswählen eines niedrigeren Quantisierungspegels Qi-1, falls das Resultat von Schritt (c) "Qi > Z" ist;
(d-2) Auswählen eines höheren Quantisierungspegels Qi+1, falls das Resultat von Schritt (c) "Qi > Z" ist;
(e) Bestimmen des modifizierten Quantisierungspegels zu entweder Qi-1 oder Qi+1 für den Pegel Z;
(f) Erzeugen des modifizierten digitalen Kodes entsprechend dem modifizierten Quantisierungspegel, wie bestimmt in Schritt (e); und
(g) Wiederholen der oben genannten Schritte (a) bis (f) für den nächstzugeführten Abtast-Analogton-Signalpegel; und
daß die digitalen Kodes so ausgewählt werden, daß das entsprechende analoge Tonsignal begleitet wird von Quantisierungsrauschen mit einer niedrigen fundamentalen Frequenz.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung nach Anspruch 5 wird ein Verfahren geschaffen zum Erzeugen digitaler Kodes zum Speichern in einem Digitalspeicher einer Tonverbindungsleitung in einem Schaltsystem mit einem Netzwerk, in dem die digitalen Kodes in Form eines digitalen Tonsignals an Telefonapparate von Fernsprechteilnehmern, die dem Schaltsystem angehören, durch das Netzwerk nach einer Umwandlung in das entsprechende analoge Tonsignal angelegt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
(a) Anlegen jedes Abtast-Analogton-Signalpegels F(n), wobei das Analogton-Signal analog ist zu dem Analogton-Signal, das den Fernsprechteilnehmern zuzuführen ist;
(b) Auswählen eines entsprechenden Quantisierungspegels Qi(n) an einem Abtastpunkt , welcher dem Pegel F(n) am nächsten kommt;
(c) Vorhersagen eines entsprechenden Quantisierungsrauschpegels P(n) an dem Abtastpunkt unter Benutzung von zumindest zwei vorhergehenden Quantisierungsrauschpegeln P(n-2) und P(n-1) an den vorhergehenden Abtastpunkten (n-2) und (n-1) nach der Charakteristik eines transversalen Tiefpaßfilters;
(d) Erhalten eines Signals, das sich ableitet aus einer Subtraktion zwischen Qi(n), F(n) und P(n), das heißt Qi(n)-P(n)-F(n);
(e-1) Erzeugen eines weiteren Quantisierungspegels G(n), falls das Vorzeichen positiv ist, der gleich entweder dem Pegel Qi(n) oder dem Pegel Qi-1 (n) auf der niedrigen Seite ist, welcher näher dem vorhergesagten Pegel F(n) + P(n) im Schritt (c) ist;
(e-2) Erzeugen eines weiteren Quantisierungspegels G(n), falls das Vorzeichen negativ ist, der gleich entweder dem Pegel Qi(n) oder dem Pegel Qi+1 (n) auf der höheren Seite ist, welcher näher dem vorhergesagten Pegel F(n) + P(n) im Schritt (c) ist;
(f) Erzeugen des digitalen Kodes am Abtastpunkt entsprechend dem Pegel G(n) erhalten von entweder Schritt (e-1) oder Schritt (e-2) und Speichern desselbigen in dem Digitalspeicher;
(g) Ersetzen des vorherigen Pegels P(n-2) durch den vorherigen Pegel P(n-1) und ebenfalls Ersetzen des vorherigen P(n-1) mit einem neu erhaltenen Subtraktionswert F(n) - G(n); und
(h) Wiederholen der oben erwähnten Schritte (a) bis (g) bezüglich des nächsten zur Verfügung gestellten Abtast-Analogton-Signalpegels, bis ein Anlegen aller Abtast-Analogton-Signalpegel beendet ist.
Die obige Aufgabe und die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden klarer erscheinen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die begleitende Zeichnung. Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine allgemeine Ansicht eines bekannten Schaltsystems;
Fig. 2 eine detailliertere allgemeine Ansicht des Schaltsystems von Fig. 1;
Fig. 3 Wellenformen von analogen Tonsignalen;
Fig. 4 eine Darstellung eines Frequenzspektrums, das tatsächlich gemessen wird unter Benutzung eines Analogtons, der aus den herkömmlichen Digitalkodes dekodiert wird;
Fig. 5 eine Darstellung eines Frequenzspektrums, das tatsächlich gemessen wird unter Benutzung eines Analogtons, der von Digitalkodes, welche nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, dekodiert wird;
Fig. 6 einen Pegelplan zum Erklären des modifizierten digitalen Kodes nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A und 7B Flußpläne nacheinanderfolgender Schritte zur Bestimmung des modifizierten Quantisierungspegels, um die modifizierten Digitalkodes nach der vorliegenden Erfindung zu erhalten;
Fig. 8 eine Darstellung zum Erklären eines Abtastens eines analogen Tonsignals, welches zu kodieren ist;
Fig. 9 eine Darstellung zum Erklären einer digitalen Kodierung der abgetasteten Pegel nach dem Verfahren in Fig. 8;
Fig. 10 eine Darstellung zum Erklären einer Änderung des Quantisierungsrauschens;
Fig. 11 eine Darstellung für das modifizierte Quantisierungsrauschen, welches ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 12A und 12B Flußpläne aufeinanderfolgender Schritte nach der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung der digitalen Kodes einschließlich der modifizierten digitalen Kodes zum Speichern in dem Digitalspeicher;
Fig. 13 ein Beispiel eines Datenformats des PCM-Digitalkodes; und
Fig. 14A und 14B Flußpläne nacheinanderfolgender Schritte, welche praktischere Ausführungsformen der Schritte von Mol-%12B sind.
Vor der Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Problem nach dem Stand der Technik zunächst beschrieben werden mit Bezug auf die entsprechende Figuren.
Fig. 1 ist eine allgemeine Ansicht eines bekannten Schaltsystems. In dem Schaltsystem 10 bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf eine Tonverbindungsleitung 14 mit einem Digitalspeicher, vorzugsweise einem Lesespeicher (ROM) 15. Die Tonverbindungsleitung ist versehen mit einem Netzwerk (NW) 13 und führt ein digitales Tonsignal SD an das Netzwerk (NW) 13. Mit Hilfe des Netzwerks wird das digitale Tonsignal angelegt an einen Kodierer-Dekodierer (CODEC) 12, so daß ein gewünschter Telefonapparat 11 eines Fernsprechteilnehmers ein analoges Tonsignal SA empfängt.
Das ROM 15 speichert eine Vielzahl digitaler Tonsignale SD, von denen ein gewünschtes ausgelesen wird und umgewandelt wird in das analoge Tonsignal SA mit Hilfe eines Dekoders in dem CODEC 12, um zum Beispiel ein Wähltonsignal (DT) dem Telefonapparat 11 zuzuführen.
Fig. 2 ist eine detailliertere allgemeine Ansicht des Schaltsystems von Fig. 1. Elemente, die identisch denen von Fig. 1 sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen oder -buchstaben dargestellt. Der Telefonapparat 11 ist mit dem Netzwerk 13 über einen Leitungsschaltkreis (LC) 21 verbunden, der hauptsächlich den Dekoder (DEC) 23, den Kodierer (COD) 24, welche beide den CODEC 12 bilden, und einem Hybridschaltkreis (HYB) 22 umfaßt. Ein analoges Stimmsignal, welches von dem Telefonapparat 11 erzeugt wird, wird übertragen an einen Multiplexer (MUX) in dem Netzwerk 13 mittels des Hybridschaltkreises 22 und des Kodierers 24, welcher ein digitales Stimmsignal erzeugt. Es sollte hierbei verstanden werden, daß viele identische Telefonapparate 11 und entsprechende Leitungsschaltkreise 21 im allgemeinen mit dem Multiplexer 13 verbunden sind, aber nur ein Telefonapparat und ebenfalls nur ein Leitungsschaltkreis der Kürze halber hierin illustriert sind. Die so gemultiplexten digitalen Stimmsignale werden jeweiligen Zeitabschnitten zugeordnet und an einen Sprechwegspeicher (SPM) 32 eingespeist, in dem eine gewünschte Schaltoperation der gemultiplexten digitalen Stimmsignale erreicht wird unter Benutzung eines Sprechpfad-Steuerspeichers (SCM) 33, der Adreßdaten speichert, unter Steuerung einer zentralen Steuervorrichtung (CC) 34, so daß der Sprechweg-Steuerspeicher 33 die Adresse zum Zugriff auf den Sprechwegspeicher 32 erzeugt, um eine gewünschte Schaltung einzurichten. Die so verschalteten digitalen Stimmsignale werden mit Hilfe eines Demultiplexers (DEMUX) 35 an einen Telefonapparat auf der anderen Seite (ähnlich dem Telefonapparat 11) über den Dekoder (ähnlich dem Dekoder 23), der das empfangene digitale Stimmsignal in das analoge Stimmsignal, welches tatsächlich in dem Telefonapparat zu hören ist, umwandelt, übertragen.
Der Multiplexer 31 multiplext ebenfalls zusammen mit den empfangenen digitalen Stimmsignalen das digitale Tonsignal SD, welches von der Tonverbindungsleitung 14 ausgegeben wird. Die Tonverbindungsleitung 14 hat eine Vielzahl von ROMs 15-1, 15-2, . . ., 15-n. Zum Beispiel speichern die ROMs 15-1 und 15-2 ausschließlich das digitale Wähltonsignal (DT) und das Rückruftonsignal (RBT). Wenn man das ROM 15-1 als repräsentativ von diesen ROMs nimmt, speichert das ROM 15-1 zum Beispiel 800 Worte an jeweiligen Adressen "0", "1" bis "799". Jedes dieser Worte besteht zum Beispiel aus einem 8-Bit Digitalkode, der einen Quantisierungspegel angibt, der jedes Abtast-Analogwähltonsignal (DT) darstellt. Diese 800 Worte drücken das analoge Wähltonsignal für nur eine Periode davon aus. Somit kann ein kontinuierliches analoges Wähltonsignal erzeugt werden durch sequentielles Lesen der 800 Worte in dem ROM 15-1 von der Adresse "0" bis "799" in wiederholter Form. Das sequentielle Lesen der Worte wird erreicht mit Hilfe eines Zählers 41. Die so sequentiell gelesenen Worte, das heißt die digitalen Kodes, werden immer und wiederholt an den Multiplexer 31 eingegeben und eingespeist an den Sprechweg-Speicher 32, unter Benutzung jedes Zeitabschnitts TSi, der ausschließlich dem digitalen Tonsignal SD zugeordnet ist, das aus den seriellen digitalen Kodes besteht. Wenn das analoge Wähltonsignal zuzuführen ist an den Telefonapparat 11, dem ein anderer Zeitabschnitt TSj ausschließlich zugeordnet ist, wird jedes digitale Wähltonsignal jedes Zeitabschnitts TSi geschaltet, daß es in jedem Zeitabschnitt TSj existiert, um so das digitale Tonsignal an den Dekoder 23, der zu dem entsprechenden Telefonapparat 11 gehört, zu übertragen. Die digitalen Tonsignale von den anderen ROMs werden ebenfalls kontinuierlich unter Benutzung jeweiliger Zeitabschnitte an die Multiplexer 31 zugeführt.
Fig. 3 stellt Wellenformen analoger Tonsignale dar. Die Wellenform auf der rechten Seite zeigt das analoge Tonsignal SA, das tatsächlich dem Telefonapparat zuzuführen ist. Das analoge Tonsignal SA wird gewöhnlicherweise erzeugt durch Mischen einer Vielzahl von analogen Sinuswellensignalen, das heißt ersten und zweiten analogen Sinuswellensignalen SA1 und SA2 Unter der Annahme, daß das Signal SA das analoge Wähltonsignal (DT) nach dem US-Standard für ein Schreibsystem darstellt, haben die ersten und zweiten analogen Sinuswellen-Tonsignale SA1 und SA2 Frequenzen von jeweils 350 Hz und 440 Hz. Das analoge Tonsignal SA wird zum Beispiel mit einer Rate von 8 kHz abgetastet in seinem zeitlichen Verlauf und jeder Abtast-Analogton-Signalpegel (sh. p1, p2 und p3 als Beispiele) wird ausgedrückt durch den entsprechenden Quantisierungspegel. Dann wird jeder Quantisierungspegel transformiert in den entsprechenden digitalen Kode. Eine Reihe dieser digitalen Kodes bilden das digitale Tonsignal SD. Wenn die Quantisierungspegel unter der PCM-Kodierregel transformiert werden, werden die Quantisierungspegel bekannterweise klassifiziert in 0 bis 127 Pegel in einem Bereich mit positiven Vorzeichen und 0 bis 127 Pegel in einem Bereich mit negativen Vorzeichen. Einer dieser Quantisierungspegel wird ausgewählt für jedes vorgegebene Abtast-Analogtonsignal, wobei der ausgewählte Quantisierungspegel am nächsten dem Pegel des vorgegebenen Analogtonsignals kommt. Mit anderen Worten gibt es nur die kleinste Differenz zwischen den zwei Pegeln. Wie vorher erwähnt, ist der einzelne Ton aufgrund des Quantisierungsrauschens störend für das Ohr, wenn der monotone Analogton, wie zum Beispiel der Wählton (DT), an den Fernsprechteilnehmer geleitet wird. Das wird mit Bezug auf Fig. 4 erklärt werden.
Fig. 4 ist eine Darstellung eines Frequenzspektrums, das tatsächlich gemessen wird unter Benutzung eines analogen Tons, der dekodiert wird aus den herkömmlichen digitalen Kodes. Der analoge Ton, der für diese Messung benutzt wird, ist der analoge Wählton (DT) nach dem vorher erwähnten US-Standard. Dementsprechend zeigen sich zwei starke Spitzen bei den Frequenzen 350 Hz und 440 Hz. In der Darstellung sollte Aufmerksamkeit der Tatsache gezollt werden, daß es einige Spitzen bei Frequenzen verschieden von den inhärenten Frequenzen 350 Hz und 440 Hz im Bereich zwischen 0 Hz und 1 kHz gibt, welche wie zum Beispiel die Spitzen SP1 und SP2 relativ hohe Spektralpegel innerhalb des Hörfrequenzbereichs haben. Wenn die spektrale Spitze SP1 am stärksten ist unter den spektralen Spitzen, wird ein störender monotoner Ton gehört als Ton von ungefähr 600 Hz.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende Tatsache gekennzeichnet. Das heißt, nach einer herkömmlichen Kodierregel wird jeder der in dem Digitalspeicher zu speichernden Kodes (sh. ROM 15-1, 15-2, . . ., 15-n) für das entsprechende Abtast-Analogtonsignal so bestimmt, daß der vorbestimmte Quantisierungspegel ausgewählt wird als ein Pegel, der am nächsten dem Pegel des Abtast-Analogtonsignals kommt, welches zu kodieren ist, so daß der so bestimmte Digitalkode gegeben ist in Form des digitalen Tonsignals an den Dekoder in dem Leitungsschaltkreis zum Zuführen des entsprechenden dekodierten Analogsignals an den Fernsprechteilnehmer geleitet wird. Nach der vorliegenden Erfindung sind die digitalen Kodes, die in dem digitalen Speicher zu speichern sind, zusammengesetzt aus gewöhnlichen Digitalkodes, wie oben erwähnt, und/oder den modifizierten Digitalkodes. Die modifizierten digitalen Kodes werden nicht durch die gewöhnliche Kodierung bestimmt, sondern werden so bestimmt, daß entweder die gewöhnlichen oder die modifizierten digitalen Kodes ein Quantisierungsrauschen in Form eines weißen Rauschens erzeugen, wenn sie in das entsprechende Analogtonsignal dekodiert werden. Das so erzeugte weiße Rauschen maskiert effektiv die vorher erwähnten Spitzen (gezeigt als SP1 und SP2 in Fig. 4) des Spektrums, welche für das Ohr störend sind. Das wird sofort auf den ersten Blick verstanden werden mit Bezug auf Fig. 5.
Fig. 5 ist eine Darstellung eines Frequenzspektrums, das tatsächlich gemessen wird unter Benutzung eines analogen Tons, der dekodiert wird aus digitalen Kodes, die erfindungsgemäß zusammengesetzt sind. In dem Beispiel wird ein analoger Wählton (DT) benutzt, wie bei der Messung für das Spektrum von Fig. 4. Wie klar wird aus der Darstellung von Fig. 5 wird das Quantisierungsrauschen als weißes Rauschen gebildet. Das weiße Rauschen ist ein zufallsmäßiges akustisches Rauschen, das eine gleiche Energie pro Frequenz über ein spezifiziertes Gesamtfrequenzband hat. Die Bildung des weißen Rauschens als dem Quantisierungsrauschen ist eine einzigartige Idee basierend auf der vorliegenden Erfindung.
Genauer gesagt werden die modifizierten digitalen Kodes so bestimmt, daß die modifizierten digitalen Kodes oder die gewöhnlichen digitalen Kodes, wenn beide digitalen Kodes in das analoge Tonsignal dekodiert werden, das Quantisierungsrauschen mit einer niedrigeren Frequenz als der des herkömmlichen Quantisierungsrauschens erzeugen. In diesem Fall erzeugt das Quantisierungsrauschen einer niedrigen Frequenz notwendigerweise höhere Harmonische verglichen mit der fundamentalen Frequenz, was in der Erzeugung des beabsichtigten weißen Rauschens wie gezeigt in der Darstellung von Fig. 5 resultiert.
Insbesondere werden die modifizierten digitalen Kodes wie folgt bestimmt. Wenn ein Abtast-Analogton-Signalpegel gegeben ist, wird der entsprechende digitale Kode erzeugt durch Kodieren eines bestimmten Quantisierungspegels für den vorgegebenen Abtast-Analogton-Signalpegel, welcher verschieden ist von dem gewöhnliche Quantisierungspegel dafür. Das wird erklärt werden mit Bezug auf Fig. 6.
Fig. 6 ist ein Pegelplan zum Erklären des modifizierten digitalen Kodes nach der vorliegenden Erfindung. In dem Pegelplan ist ein Teil des analogen Tonsignals SA wie gezeigt in Fig. 3 als Beispiel genommen und illustriert als durchgezogene Kurve. Um digitale Kodes für das Signal SA zu erhalten, wird das Signal SA zunächst abgetastet an Abtastpunkten, das heißt Sk und Sk+1.
Die Abtast-Analogton-Signalpegel an den Punkten Sk und Sk+1 sind jeweils A und B. Die Abtastpegel A und B werden quantisiert, um die entsprechende Quantisierungspegel zu erhalten, welche dann in jeweilige digitale Kodes transformiert werden. Die Quantisierungspegel werden bezeichnet durch Linien Qi, Qi-1 usw. und Buchstaben Wi, Wi+1 usw. bezeichnen die Quantisierungsbreite. Gewöhnlicherweise wird ein Quantisierungspegel für den Abtastpegel A als Quantisierungspegel "a" bestimmt. Das ist deshalb so, da nach einer gewöhnlichen Kodierregel ein Quantisierungspegel, der am nächsten dem Pegel A liegt, der Pegel "a" ist. In ähnlicher Weise wird ein Quantisierungspegel für den Abtastpegel B als Quantisierungspegel "b" bestimmt. Im Gegensatz dazu werden die modifizierten digitalen Kodes nach der vorliegenden Erfindung unter Benutzung gewisser Quantisierungspegel unterschiedlich von den gewöhnlich spezifizierten Quantisierungspegeln, wie zum Beispiel "a" und "b", bestimmt. Das heißt, Quantisierungspegel "a'" und "b'" werden ausgewählt für jeweils die Abtastpegel A und B. Die Regel für die Auswahl der Pegel "a'" und "b'" ist folgende. Wenn der gewöhnlich spezifizierte Quantisierungspegel "a", das heißt Qi, höher ist als der entsprechende Abtastpegel A, wird der resultierende Quantisierungspegel, welcher kleiner ist als der Pegel A, ausgewählt, so daß der Pegel "a'" bestimmt wird. Wenn umgekehrt der gewöhnlich spezifizierte Quantisierungspegel "b", das heißt Qi, niedriger als der entsprechende Abtastpegel B ist, wird der resultierende Quantisierungspegel, der höher als der Pegel B ist, ausgewählt, so daß der Pegel "b'" bestimmt wird. Es sollte bemerkt werden, daß solche modifizierten Quantisierungspegel, das heißt "a'" und "b'", nicht für alle der Abtast-Analogton-Signalpegel A, B usw. benutzt werden, sondern selektiv in einer solchen Art und Weise benutzt werden, daß das Quantisierungsrauschen mit niedriger Frequenz erzeugt wird.
Fig. 7A und 7B sind Flußpläne aufeinanderfolgender Schritte zur Bestimmung des modifizierten Quantisierungspegels, um die modifizierten digitalen Kodes nach der vorliegenden Erfindung zu erhalten. In Schritt 71 wird ein Analogton-Signalpegel Z zugeführt durch Abtasten eines vorgegebenen Analogtonsignals, welches zu kodieren ist. In Schritt 72 wird ein gewöhnlicher Quantisierungspegel Qi (sh. "a" und "b" in Fig. 6) für den Pegel Z bestimmt nach der gewöhnlichen Kodierregel. In Schritt 73 wird bestimmt, ob oder ob nicht der Pegel Qi höher als Z bestimmt ist. Wenn das Resultat "JA" ist, beginnt Schritt 74, und wenn das Resultat "NEIN" ist, beginnt Schritt 75. In Schritt 74 wird der niedrigere Quantisierungspegel Qi-1 (sh. "a'" in Fig. 6) ausgewählt, und in Schritt 75 wird der höhere Quantisierungspegel Qi+i (sh. "b'" in Fig. 6) ausgewählt. Der so ausgewählte Pegel Qi-1 oder Qi+1 wird in Schritt 76 als modifizierter Quantisierungspegel Q' für den Abtastpegel Z bestimmt. Dann entspricht der modifizierte digitale Kode für den Pegel Z dem modifizierten Quantisierungspegel Q'. Die modifizierten digitalen Kodes werden sequentiell erzeugt für jeden Abtast-Analogton-Signalpegel und können in dem Digitalspeicher (ROM) der Tonverbindungsleitung 14 gespeichert werden. Der Grund, warum die so gespeicherten modifizierten digitalen Kodes nützlich sind zum Verschieben der Frequenz des Quantisierungsrauschen nach unten und somit Erzeugen des weißen Rauschens, wird im folgenden erklärt werden.
Ein weiteres Beispiel zum Realisieren der vorliegenden Erfindung wird im weiteren erwähnt werden. Fig. 8 ist eine Darstellung zum Erklären eines analogen Tonsignals, welches zu kodieren ist. Fig. 9 ist eine Darstellung zum Erklären einer digitalen Kodierung der abgetasteten Pegel nach dem in Fig. 8 gezeigten Prozeß. Fig. 10 ist eine Darstellung zum Erklären einer Änderung des Quantisierungsrauschens. Fig. 11 ist eine Darstellung für das modifizierte Quantisierungsrauschen, welches die vorliegende Erfindung kennzeichnet. In Fig. 8 stellt eine Kurve SA' ein analoges Tonsignal dar, das zu kodieren ist. Das analoge Tonsignal SA' ist eine Mischung von zum Beispiel einem ersten Sinuswellensignal und einem zweiten Sinuswellensignal. Das erste Sinuswellensignal hat eine Frequenz F1, einen Pegel L1 für den Frequenz F1-Pegel und eine Phase P1 und das zweite Sinuswellensignal hat ähnliche Parameter F2, L2 und P2. Diese Parameter werden hier nicht benutzt, sondern später. Das analoge Tonsignal SA' wird kodiert in Form von zum Beispiel 8 Bit Digitalkodes wie dem PCM-Kode. Die PCM-digitalen Kodes werden, wie oben erwähnt, klassifiziert in Pegeln 0 bis 127 in dem Bereich mit positiven Vorzeichen und ebenfalls Pegeln 0 bis 127 in dem Bereich mit negativen Vorzeichen. Der PCM-Digitalkode des Pegels 127 wird in dem Dekoder 23 (Fig. 2) dekodiert als linearer Analogpegel 0 (sh. Tabelle II im folgenden) und der PCM-Digitalkode vom Pegel 0 wird dabei dekodiert als linearer Analogpegel 8031 (Tabelle II). In dem Beispiel von Fig. 8 sind zwei PCM-Digitalkodes der Pegel 80 und 81 gezeigt, die in äquivalenter Weise als "00101111" und "00101110" jeweils in Form eines Binärkodes dargestellt werden können. Das analoge Tonsignal mit den linearen Pegeln -991 bis -1055 entspricht dem PCM-Digitalkode des Pegels 80 und in ähnlicher Weise entspricht das analoge Tonsignal mit den linearen Pegeln -1055 bis -1119 dem PCM-Digitalkode des Pegels 81. Wenn jedoch der PCM-Digitalkode des Pegels 80 dekodiert in dem Dekoder 23, der lineare Pegel von -1023 zu sein, und wenn der PCM-Digitalkode des Pegels 81 dekodiert wird, der lineare Pegel -1087 zu sein, ist dies der Fall.
Das analoge Tonsignal SA' (Fig. 8), welches zu kodieren ist, wird abgetastet mit einer konstanten Abtastperiode, wie zum Beispiel n-2, n-1, n, . . . (sh. Sk, Sk+1 in Fig. 6). Die Abtast-Analogton-Signalpegel werden durch Buchstaben "a", "b", "c", "d", "e" und "f" dargestellt.
Buchstaben X&sub0; und X&sub1; stellen Mittenpegel für die PCM-Kodierung (sh. Qi, Qi-1, Qi+1 in Fig. 6) dar. Buchstaben Y&sub0;, Y&sub1; und Y&sub1;, Y&sub2; stellen Kodierbereiche für die Mittenpegel X&sub0; und X&sub1; jeweils dar (sh. Quantisierungsbreite Wi, Wi-1, Wi+1 in Fig. 6).
Die Beziehung zwischen dem PCM-Digitalkode und den linearen Pegeln für jeden Abtast-Analogton-Signalpegel (Na, Nb, . . ., Nf von Fig. 8) wird verdeutlicht mit Bezug auf Fig. 9. Die Abtast-Analogton-Signalpegel "a" und "b" (Na und Nb von Fig. 8) werden in den PCM-Digitalkode des Pegels 81 transformiert. Die Abtast-Analogton-Signalpegel "c", "d", "e" und "f" werden in den PCM-Digitalkode des Pegels 80 transformiert. Die PCM-Digitalkodes der Pegel 81 und 80 werden in dem Dekodierer 23 (Fig. 2) dekodiert und werden die linearen Pegel von jeweils -1087 und -1023. Somit erzeugt die Änderung in der Wellenform von der Kurve von Fig. 8 auf die Kurve von Fig. 9 notwendigerweise das Quantisierungsrauschen mit der Wellenform von Fig. 10. Mit anderen Worten erzeugen die Differenzen Na, Nb bis Nf bezüglich der Mittenpegel X&sub0; und X&sub1; das Quantisierungsrauschen von Fig. 10 mit einer Frequenz definiert durch die Änderung der Differenzen (Na, Nb, . . .., Nf) in zeitlichem Verlauf.
Der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung wird gut aus Fig. 11 verstanden. Die Quantisierungsrauschkurve von Fig. 11 ist ein Teil der Kurve von Fig. 10. In Fig. 11 ist das inhärente Quantisierungsrauschen definiert durch die durchgezogene Kurve G und die unterbrochene Kurve H, wie gezeigt in Fig. 10. Jedoch wird die inhärente Quantisierungsrauschkurve (H) transformiert in eine modifizierte Quantisierungsrauschkurve, die definiert ist durch die durchgezogene Kurve I. Die Modifikation der Quantisierungsrauschkurve (G+H) wird ausgeführt durch Auswählen von nicht dem gewöhnlichen Rauschpegel Nc sondern dem modifizierten Rauschpegel Nc' am Abtastpunkt n. Die Auswahl von Nc' anstelle von Nc wurde schon erklärt mit Bezug auf Fig. 6. Somit wird der modifizierte PCM-Digitalkode erhalten durch Benutzung von insbesondere dem Quantisierungspegel X&sub1; in Fig. 8 für das Abtasten des analogen Tonsignals SA' am Abtastpunkt n. Mit weiterem Bezug auf Fig. 11 ist das modifizierte Quantisierungsrauschen (G+I) niedriger in der Frequenz als die des inhärenten Quantisierungsrauschens (G+H). In diesem Fall erzeugt, wie oben erwähnt, das Quantisierungsrauschen eine niedrige Frequenz notwendigerweise höhere Harmonische, was in der Erzeugung des oben erwähnten weißen Rauschens resultiert.
Die oben erwähnte Frequenzverschiebung des Quantisierungsrauschens in eine niedrige Frequenz kann erreicht werden durch Auswählen der Quantisierungspegel, um das entsprechende Quantisierungsrauschen mit einer Wellenform im wesentlichen identisch der Wellenform des inhärenten Quantisierungsrauschens erhalten durch einen Tiefpaßfilter (LPF) zu erzeugen.
Das oben erwähnte Quantisierungsrauschen mit niedriger Frequenz kann praktisch erhalten werden durch Auswählen jedes Quantisierungspegels für jeden Abtast-Analogton-Signalpegel unter Benutzung einer Vorhersageeinrichtung mit einer Charakteristik eines Tiefpaßfilters. Die Vorhersage sagt den Quantisierungsrauschpegel unter Benutzung von zumindest zwei vorhergehenden Quantisierungsrauschpegel in Übereinstimmung mit der Charakteristik des Tiefpaßfilters vorher. Unter der Annahme, daß die zwei vorhergesagten vorherigen Quantisierungsrauschpegel P(n-2) und P(n) sind, wird der nächste erwartete Quantisierungsrauschpegel P(n) vorhergesagt unter Benutzung der zwei Rauschpegel P(n-2) und P(n-1), um so mit der Charakteristik des Tiefpaßfilters konform zu sein. Dann wird der tatsächliche Quantisierungspegel am Abtastpunkt n als Quantisierungspegel bestimmt, der am nächsten beim vorhergesagten Quantisierungspegel P(n) ist.
Die oben erwähnte Vorhersage gemäß dem Tiefpaßfilter wird durchgeführt in sehr einfacher Weise unter Benutzung der Gleichung
P(n)=P(n-2)+P(n-1)/2.
Nimmt man die Kurve von Fig. 11 als Beispiel, wird, wenn die vorhergehenden vorhergesagten Quantisierungsrauschpegel P(n-2) und P(n-1) jeweils die Werte Na und Nb annehmen, der nächste Quantisierungsrauschpegel P(n) vorhergesagt als
P(n)=Na+Nb/2
welches der Pegel ist, der durch die unterbrochene Linie X' in Fig. 11 angedeutet ist.
Dann wird der tatsächliche Quantisierungspegel am Abtastpunkt n so bestimmt, daß er am nächsten dem vorhergesagten Pegel X' ist, was äquivalent zu einem Fall in Fig. 8 ist, in dem die größere Pegeldifferenz, das heißt Nc' benutzt wird anstatt der kleineren Pegeldifferenz, das heißt Nc, welche benutzt würde unter der gewöhnliche Kodierregel.
Die oben erwähnte Vorhersage kann durchgeführt werden im allgemeinen unter Benutzung eines bekannten Transversalfilters, das heißt einem transversalen Tiefpaßfilter. Der transversale Tiefpaßfilter sagt den Quantisierungsrauschpegel P(n) durch die Gleichung
voraus, wobei Ti einen Filterkoeffizienten bezeichnet.
Fig. 12A und 12B sind Flußpläne aufeinanderfolgender Schritte nach der vorliegenden Erfindung für die Erzeugung der digitalen Kodes einschließlich der modifizierten digitalen Kodes zum Speichern in dem Digitalspeicher. Es sollte bemerkt werden, daß das betreffende Beispiel basiert auf der Modifikation, wie durchgeführt in Fig. 11. In dem Beispiel wird das analoge Tonsignal SA' von Fig. 8 kodiert und ist eine Mischung des ersten Sinuswellensignals (F1, L1, P1) und des zweiten Sinuswellensignals (F2, L2, P2). In Schritt 121 wird die Vielzahl von Daten, die nötig ist zum Erschaffen des Signals SA' vorbereitet, das heißt die Frequenzen, zum Beispiel F1 mit 350 Hz, F2 mit 440 Hz, die vorgeschriebenen Pegel L1 (dB) und L2 (dB) für die Frequenzen F1, F2 und die Phasen P1, P2, welche willkürlicherweise zum Beispiel als Null bestimmt werden können.
In Schritt 122 wird eine Vielzahl der vorgeschriebenen betreffenden PCM-Daten vorbereitet. Ein Teil der vorgeschriebenen PCM-Digitalkodes nach dem bekannten u-Gesetz ist in Tabelle I unten gezeigt. TABELLE I ANALOGSIGNAL-PEGEL PCM KODE
Ein Teil der zu dekodierenden linearen Pegel in dem Dekoder 25 (Fig. 2) ist in nachstehender Tabelle II gezeigt. TABELLE II EINGABEPEGEL DES DEKODERS IN DEZIMALER DARSTELLUNG LINEARPEGEL
Nach dem Verfahren nach dem Stand der Technik ist es nicht notwendig, die Daten der obigen Tabelle II zu benutzen, jedoch bei der vorliegenden Erfindung sind die betreffenden Daten notwendig zur Berechnung der Quantisierungsrauschpegel (sh. Na bis Nf in Fig. 10), was später im Schritt 124 erreicht werden wird.
In Schritt 123 werden die Amplituden an jedem Abtastpunkt für das analoge Tonsignal SA' basierend auf einer Gleichung F(n) berechnet, welche ähnlich den Pegeln p1, p2 in Fig. 3 sind. Die Gleichung F(n) wird wie folgt ausgedrückt:
F(n) = A1·sin(2πF1· ·t+P1) + A2·sin(2πF2· ·t+P2).
Während Buchstaben A1 und A2 definiert sind durch
bezeichnet t eine Abtastperiode, das heißt 1/8000 unter einer Abtastrate von 8 kHz und n Abtastpunkte, das heißt n = 0, 1, 2, . . ., 799, wenn die vorher erwähnten 800 Worte in dem Digitalspeicher 15 zu speichern sind.
In Schritt 124 wird jeder Quantisierungsrauschpegel P< n) vorhergesagt unter Benutzung von zumindest zwei vorhergehenden Quantisierungsrauschpegeln P(n-2) und P(n-1) entsprechend einer Charakteristik eines Tiefpaßfilters. Praktisch wird wie oben erwähnt P(n) einfach vorhergesagt durch die Gleichung
P(n-2)+P(n-1)/2
wobei P(-2) und P(-1) Null sind.
In Schritt 125 wird ein Quantisierungspegel Q(n) am Abtastpunkt n bestimmt, der am nächsten dem vorhergesagten Quantisierungsrauschpegel P(n) kommt. Das heißt, daß in Fig. 11 der Rauschpegel c nicht benutzt wird wie gewöhnlich, sondern der Rauschpegel c' anstattdessen benutzt wird. Dann wird der Abtast-Analogton-Signalpegel F(n) modifiziert zu G(n), was dem Quantisierungspegel Q(n) entspricht.
In Schritt 126 wird der modifizierte Abtast-Analogton-Signalpegel G(n) transformiert in den entsprechenden PCM-Digitalkode. Dann werden die so transformierten PCM-Digitalkodes einmal geladen auf einem Magnetband (MT) und an den Digitalspeicher (ROM) 15 eingespeist.
Fig. 13 ist ein Beispiel eines Datenformats des PCM-Digitalkodes. Der PCM-Digitalkode stellt zum Beispiel den Abtast-Analogton-Signalpegel angesiedelt im Bereich 7391 bis 7647 wie gezeigt in Tabelle I dar.
Fig. 14A und 14B sind Flußpläne aufeinanderfolgender Schritte, welche eine praktische Ausführungsform der Schritte von Fig. 12B sind.
In Schritt 141 von Fig. 14A wird der Quantisierungspegel Qi(n) am nächsten dem Abtast-Analogton-Signalpegel F(n) ausgewählt. Die Buchstaben Qi(n) stellen den Pegel Qi (sh. Fig. 6) am Abtastpunkt dar.
In Schritt 142 wird der Quantisierungsrauschpegel P(n) am Abtastpunkt vorhergesagt unter Benutzung der vorhergehenden Pegel P(n-1) bis P(n-1) unter Benutzung der vorhergehenden Gleichung
welche die Charakteristik des transversalen Tiefpaßfilters darstellt.
In Schritt 143 wird bestimmt, ob oder ob nicht das Zeichen von (Qi(n)-P(n)) positiv ist.
In Schritt 144 von Fig. 14B wird, falls das Resultat von Schritt 143 "JA" ist, ein modifizierter oder nicht modifizierter Quantisierungspegel G(n) bestimmt, wobei G(n) gleich entweder Qi(n) oder Qi-1(n) (entsprechend Qi oder Qi-1 in Fig. 6) ist, welcher näher dem vorhergesagten Pegel P(n) ist.
In Schritt 145 von Fig. 14B wird, falls das Resultat von Schritt 143 "NEIN" ist, ein modifizierter oder nicht modifizierter Quantisierungspegel G(n) bestimmt, wobei G(n) entweder gleich Qi(n) oder Qi+1 (n) ist, welcher näher dem vorhergesagten Pegel P(n) ist.
In Schritt 146 wird der so bestimmte Wert G(n), Qi-1 ode Qi oder Qi+1, transformiert in den entsprechenden PCM-Digitalkode PCM(n).
In Schritt 147 wird der PCM-Digitalkode PCM(n) gespeichert in dem Digitalspeicher (ROM) 15 über einen geeigneten Zwischenspeicher, wie zum Beispiel dem Magnetband MT.
In Schritt 148 wird der vorhergehende Wert P(n-2) ersetzt durch den vorhergehenden Wert P(n-1). Weiterhin wird die Differenz zwischen F(n), das heißt dem ursprünglichen Abtast-Analogton-Signalpegel, und G(n), zum Beispiel bestimmt in Schritt 144 oder 145, benutzt als neuer vorhergehender Pegel P(n-1).
In Schritt 149 beginnt, falls noch nicht alle der Abtastpunkte, das heißt 800 Punkte, verarbeitet sind ("NEIN") die nächste PCM-Kodieroperation wieder von Schritt 141. Falls das Resultat "JA" ist, ist der Digitalspeicher 15 gefüllt mit den PCM-Digitalkodes für den entsprechenden Analogton, der gehört werden will an dem Telefon des Fernsprechteilnehmers ohne einen einzelnen Ton, der die Ohren stört.
Wie oben detailliert erwähnt, wird nach der vorliegenden Erfindung ein qualitativ hochstehendes Schaltsystem realisiert in Anbetracht der Tonverbindungsleitung (TNT), da der Digitalspeicher davon Digitalkodes enthält, welche nicht bei der Umwandlung in das entsprechende Analogtonsignal einen Ton erzeugen können, der das Ohr stört.

Claims

1. Schaltsystem mit

einer Vielzahl von Telefonapparaten (11) für Fernsprechteilnehmer;

einem Netzwerk (13), welches arbeitet, um einen Schaltbetrieb der digitalen Signale zu erreichen, die zwischen der Vielzahl von Telefonapparaten (11) über jeweilige Leitungsschaltkreise (21) mit einem Kodierer (24) und einem Dekodierer (23) zu übertragen sind;

einer Tonverbindungsleitung (14), welche in einem Digitalspeicher davon zumindest ein vorbestimmtes digitales Tonsignal in Form digitaler Kodes speichert zum Zuführen des entsprechenden analogen Tonsignals über das Netzwerk (13) und den Dekoder (23) an die Telefonapparate (11); dadurch gekennzeichnet, daß

die digitalen Kodes so kodiert sind, daß das dekodierte analoge Tonsignal begleitet wird von einem Quantisierungsrauschen, das während einer Umwandlung von dem analogen Tonsignal in das digitale Tonsignal erzeugt wird, welches im wesentlichen dasselbe wie ein weißes Rauschen ist;

wobei die digitalen Kodes aus gewöhnlichen digitalen Kodes oder modifizierten digitalen Kodes bestehen, wobei jeder der gewöhnlichen digitalen Kodes bestimmt wird durch Zuordnung eines Quantisierungspegels, welcher einen niedrigsten Quantisierungsrauschpegel erzeugt, wobei jeder der modifizierten digitalen Kodes bestimmt wird durch Zuordnen eines Quantisierungspegels, welcher einen Quantisierungsrauschpegel erzeugt, der höher ist als der niedrigste Quantisierungsrauschpegel, das heißt einen nächsthöheren Quantisierungsrauschpegel; und

die digitalen Kodes so ausgewählt sind, daß das entsprechende analoge Tonsignal begleitet wird von einem Quantisierungsrauschen mit einer niedrigen fundamentalen Frequenz, so daß die höheren Harmonischen von dem Quantisierungsrauschen in dem weißen Rauschen resultieren.

2. Schaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der modifizierten digitalen Kodes für jeweiliges Abtasten von Analogton-Signalpegeln, welche zu kodieren sind, analog zu Abtastpegeln des analogen Tonsignals, bestimmt wird konform mit einer Charakteristik eines Tiefpaßfilters, welcher angewendet wird auf die vorhergehenden Quantisierungsrauschpegel an jedem vorhergehenden Abtastpunkt.

3. Schaltsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der digitalen Kodes entsprechend jeweiligen Abtast-Analogton-Signalpegeln bestimmt wird nach einer Vorhersage des Quantisierungsrauschpegels P(n) am Abtastpunkt n gemäß der Charakteristik des Tiefpaßfilters unter der Benutzung von zumindest zwei vorhergehenden Quantisierungsrauschpegeln P(n-2) und P(n-1) und ein Quantisierungspegel zugeordnet wird dem digitalen Kode am Abtastpunkt n, welcher am nächsten dem vorhergesagten Quantisierungsrauschgel P(n) kommt.

4. Schaltsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhersage mittels eines transversalen Tiefpaßfilters durchgeführt wird.

5. Verfahren zum Erzeugen digitaler Kodes zum Speichern in einem Digitalspeicher einer Tonverbindungsleitung (14) in einem Schaltsystem mit einem Netzwerk (13), wobei die digitalen Kodes durch das Netzwerk (13) in Form eines digitalen Tonsignals an Telefonapparate (11) von Fernsprechteilnehmern, die zu dem Schaltsystem gehören, nach einer Umwandlung in das entsprechende Analogtonsignal zugeführt werden, und die digitalen Kodes aus gewöhnlichen digitalen Kodes oder modifizierten digitalen Kodes bestehen, dadurch gekennzeichnet daß, jeder modifizierte digitale Kode erzeugt wird durch die Schritte:

(a) Zuführen eines Abtast-Analogton-Signalpegels, wobei das Analogton-Signal analog dem analogen Tonsignal zum Zuführen an die Fernsprechteilnehmer ist;

(b) Bestimmen eines gewöhnlichen Quantisierungspegels Qi für den Abtast-Analogton-Signalpegel Z;

(c) Bestimmen, ob der Pegel Qi größer als Z ist;

(d-1) Auswählen eines niedrigen Quantisierungspegels Qi-1, falls das Resultat von Schritt (c) "Qi > Z" ist;

(d-2) Auswählen eines höheren Quantisierungspegels Qi+1, falls das Resultat von Schritt (c) "Qi < Z" ist;

(e) Bestimmen des modifizierten Quantisierungspegels zu entweder Qi-1 oder Qi+1 für den Pegel Z;

(f) Erzeugen des modifizierten digitalen Kodes entsprechend des modifizierten Quantisierungspegels, wie bestimmt in (e); und

(g) Wiederholen der oben erwähnten Schritte (a) bis

(f) für den nächsten zugeführten Abtast-Analogton-Signalpegel; und dadurch, daß die digitalen Kodes so ausgewählt werden, daß das entsprechende analoge Tonsignal begleitet wird von einem Quantisierungsrauschen mit einer niedrigen fundamentalen Frequenz.

6. Verfahren zum Erzeugen von digitalen Kodes zum Speichern in einem Digitalspeicher einer Tonverbindungsleitung (14) in einem Schaltsystem mit einem Netzwerk (13), wobei die Digitalkodes durch das Netzwerk (13) in Form eines digitalen Tonsignals an Telefonapparate (11) von Fernsprechteilnehmern, welche zu dem Schaltsystem gehören, nach einer Umwandlung in das entsprechende analoge Tonsignal zugeführt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) Zuführen jedes Abtast-Analogton-Signalpegels F(n), wobei das Analogton-Signal analog dem Analogtonsignal, das den Fernsprechteilnehmern zuzuführen ist, ist;

(b) Auswählen eines entsprechenden Quantisierungspegels Qi(n) an einem Abtastpunkt , welcher am nächsten dem Pegel F(n) kommt;

(c) Vorhersagen eines entsprechenden Quantisierungsrauschpegels P(n) am Abtastpunkt unter Benutzung von zumindest zwei vorhergehenden Quantisierungsrauschpegeln P(n-2) und P(n-1) an den vorhergehenden Abtastpunkten (n-2) und (n-1) entsprechend der Charakteristik eines transversalen Tiefpaßfilters;

(d) Erhalten eines Vorzeichens von einer Subtraktion zwischen Qi(n), F(n) und P(n), das heißt Qi(n)-P(n)-F(n);

(e-1) Erzeugen eines weiteren Quantisierungspegels G(n), falls das Zeichen positiv ist, wobei G(n) entweder gleich dem Pegel Qi(n) oder dem Pegel Qi-1(n) auf der niedrigen Seite ist, welcher näher dem vorhergesagten Pegel F(n)-P(n) in Schritt (c) ist;

(e-2) Erzeugen eines weiteren Quantisierungspegels G(n), falls das Zeichen negativ ist, wobei G(n) entweder gleich dem Pegel Qi(n) oder dem Pegel Qi+1(n) ist, welcher näher dem vorhergesagten Pegel F(n)+P(n) in Schritt (c) ist;

(f) Erzeugen des digitalen Kodes an dem Abtastpunkt f1 entsprechend dem Pegel G(n) gegeben aus dem Schritt (e-1) oder Schritt (e-2) und Speichern desselben in dem Digitalspeicher;

(g) Ersetzen des vorherigen Pegels P(n-2) durch den vorherigen Pegel P(n-1) und ebenfalls Ersetzen des vorherigen Pegels P(n-1) durch einen neu erhaltenen Subtraktionswert F(n)-G(n); und

(h) Wiederholen der oben erwähnten Schritte (a) bis

(g) bezüglich des nächstzugeführten Abtast-Analogton-Signalpegels, bis eine Zuführung aller der Abtast-Analogton-Signalpegel beendet ist.