DK162868B - Fremgangsmaade til i et eksempleret signal at kompensere for afskaeringsfejl samt apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i

DK 162868 B

o

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde samt et apparat til i et eksempleret signal med et vist antal bit (eksempelvis 16 bit) at kompensere for den fejl i signalet, som opstår, når 5 signalet efter multiplicering afskæres til en lavere værdi. En sådan operation udføres i almindelighed i et digitalt filter.

I et specielt i en abonnentliniekreds ("SLAC") indgående digitalt filter udføres beregninger på et eksempleret 10 signal. Hver signaleksemplering er repræsenteret af et digitalt ord i lineær kode. Antallet bit/ord afhænger af hvilket dynamikområde, som kræves af filteret.

Ved beregningerne i filteret foretages multi-15 plikationer med digitale koefficienter. Resultatet af en multiplikation indeholder normalt flere bit end den til rådighed værende ordlængde, og resultatet må derfor afrundes eller afskæres. Med afrunding menes her, at den digitale værdi får en ny værdi, som ligger 20 nærmest over eller nærmest under den oprindelige værdi ifølge samme regler som med decimaler. Med afskæring menes her størrelsesafskæring, dvs. at den digitale værdi får en ny værdi, hvis størrelse altid ligger under den oprindelige værdis størrelse (afskæring mod nul).

25 Hvis der anvendes afrunding er der risiko for selvsvingninger i det digitale filter, hvis dette er af HR (Infinite Impulse Response)-type, dvs. et filter hvor signalet tilbagekobles.

Hvis der anvendes størrelsesafskæring kan filteret 30 konstrueres på en sådan måde, at risikoen for selvsvingninger undgås, eftersom de digitale værdier altid afrundes mod nul. Afskæring er endvidere lettere at udføre end afrunding. Størrelsesafskæringen medfører imidlertid, at signalet altid bliver lidt for lille på grund 35 af afskæringsfejlene i beregningerne. Dette påvirker især de lave signalniveauer, hvor afskæringsfejlen ikke

- O

2

DK 162868 B

kan negligeres i sammenligning med signalamplituden.

I fig. 1 vises et analog og som eksempel sinusformet signal 1, som er eksempleret med værdierne s-^, s2,...., som udgør indgangssignal til et digitalt filter. I fig. 2 5 ef_ vist udgangssignalet fra det digitale filter. Foruden de ønskede ændringer af signalet, som filtreringen forårsager, har eksempleringsværdierne s1#· s2,..., på grund af afskæringer i filteret, fået en noget lavere værdi end det nominelle signal 1. Det til de afskårne ek- 10 sempleringsværdier s^, s2,..., svarende analoge signal (punkteret) er således mindre end signalet 1.

Det er kendt at forøge antallet af bit/ord t for at virkningen af afskæringsfejlene skal blive så lille som mulig. Mange bit/ord medfører imidlertid et 15 mere kompliceret kredsløb, eftersom registre, lagre og beregningsenheder (ALU) må gøres større. Fig. 3 viser forstærkningen A i et filter som funktion af signalets niveau. Som parameter er angivet antal bit/ord (16, 17, 18 henholdsvis 19 bit/ord).

20 Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde samt et apparat til at kompensere for den fejl, som opstår ved afskæring af et digitalt signal med et vist antal bit/ord, hvilket signal skal behandles i et digitalt filter.

25 Ifølge opfindelsen beregnes den gennemsnitlige afskæringsfejl for filteret som behandler signalet, idet denne fejl adderes til filterets positive indgangseksempler inger og subtraheres fra de negative indgangs-eksempleringer.

30 Opfindelsen er ejendommelig ved det, der er an givet i de kendetegnende dele af krav 1 og 4).

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 og 2 viser diagrammer over et sinusformet 35 og eksempleret signal før henholdsvis efter afskæring i et digitalt filter,

DK 162868 B

3

O

fig. 3 viser forstærkningen for et digitalt filter som funktion af indgangssignalets niveau for forskellige ordlængder, fig. 4 og 5 viser diagrammer svarende til 5 diagrammerne i fig. 1 og fig. 2 til anskueliggørelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 6 viser et blokdiagram for en mulig virkeliggørelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 7 viser samme diagram som fig. 3 men den 10 foreslåede fremgangsmåde anvendes nu på filterets indgangssignal.

Fig. 1, 2 og 3 er forklaret ovenfor. Fig. 4 viser i et tidsdiagram, hvorledes ifølge den foreslåede fremgangsmåde en størrelse +e^ adderes til t 15 de positive signaleksempleringer s^, og en negativ størrelse -e^ adderes til de negative signaleksempleringer s^r s^,.... Til signaleksempleringen s^, som er 0, adderes ingen korrektion. Fig. 5 viser et diagram over udgangssignalet fra det digitale filter.

20 Eftersom korrektionen et er valgt lig med værdien af afskæringsfejlen, følger middelværdien af udgangssignaleksempler ingen det ønskede nominelle udgangssignal 3.

Fig. 6 viser blokdiagrammet over en mulig 25 udførelsesform af et apparat, der eksempelvis indgår i en abonnentliniekreds ("SLAC") og som udfører fremgangsmåden ifølge opfindelsen. På indgangen a modtages et eksempleret signal, som endnu ikke er behandlet i et digitalt filter, og som heller ikke er afskåret.

30 Dette signal skal tilføres et hovedsendefilter 1 for filtrering, således som det er beskrevet i eksempelvis patentansøgning PCT/US80/00754. Indgangen a er forbundet med den ene indgang på en digital adderingskreds 2 og med en digital affølingsenhed 4, som på kendt måde 35 afføler polariteten for det på indgangen a indkommende signal. Blokken 3 er her vist som en enkel lagerenhed, 4

O

DK 162868 B

som lagrer værdierne +et og -e^ i digital form, således at værdien +e^. fås over en udgang og værdien -e^ over en udgang b2· Eftersom værdierne -efc i almindelighed repræsenteres af mere end 1 bit, 5 repræsenterer b-^ og b2 udgangen, fra to bus- ' ledninger. Blokken 5 er en styrbar omskifter, eksempelvis en multiplekser, som forbinder udgangen b^ eller b2 med den anden indgang på adderingskredsen 2 i afhængighed af den udgangsstørrelse (0 eller 1) som afgives på udio gangen fra affølingsenheden 4. Hvis denne enhed afføler en positiv polaritet for indgangssignalet på indgangen a afgives et binært 1 til omskifteren 5 og denne forbinder udgangen b·^ med adderingskredsen 21 s anden indgang. Hvis derimod en negativ polaritet afføles, afgives 15 et binært 0, og omskifteren styres på en sådan måde, at udgangen b0 forbindes med adderingskredsen 2's anden indgang. Således adderes en værdi -et til det indkommende eksemplerede signal, som derefter tilføres det digitale filter 1. I dette foretages en beregning 20 ved hjælp af multiplikatorer og adderingskredse, og der udføres afskæringer, hvorved opnås et udgangssignal, hvis signaleksemplering fremgår af figur 5 samt af den tilsvarende resulterende analoge kurve 3. Fig. 7 viser et diagram over filteret i«s forstærkning 25 som funktion af indgangssignalniveauet, når kompenseringskredsløbet ifølge fig. 6 forbindes før filteret.

Ved sammenligning med forstærkningen ifølge fig. 3 indses, at samme forstærkningsegenskaber opnås med 16 bit/ord i det sidste tilfælde med den foreslåede 30 fremgangsmåde som med ca. 19 bit/ord uden anvendelse af den foreslåede fremgangsmåde. Forbedringen i forstærkningslinearitet svarer således til en ordlængde på flere bit, hvilket ifølge ovenstående giver enklere beregningskredsløb.

35 Kompenseringskredsløbet ifølge fig. 6 er vist i blokdiagramform af forklarende grunde og udgø'r en mulig udførelsesform. I virkeligheden virkeliggøres 5

DK 162868 B

o de forskellige blokkes (lagerenhed, adderingskredsløb, omskifter) i integreret teknik i abonnentliniekredsens arimetiske enhed (ALU).

Por at kompenseringen for afskæringsfejlen 5 skal være enkel, bør størrelsen et være et helt tal i den aritmetiske enhed (ALU). I almindelighed medfører dette, at kompenseringen ikke bliver helt optimal.

10 15 20 25 1 35

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til kompensering for den fejl som i et digitalt signal med et givet antal bit opstår i et digitalt filter ved afskæring, især størrelses- 5 afskæring, idet signalet er positivt eller, negativt i forhold til et givet nulniveau, kendetegnet ved, at når signalet er positivt adderes en positiv første værdi (et) til signalet, hvilken værdi svarer til middelværdien af en afskæringsfejl, og når signalet 10 er negativt adderes en negativ anden værdi til signalet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første og anden værdi (+et henholdsvis -e^.) har samme størrelse.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendeteg-15 net ved, at når det digitale signal er 0, adderes ingen af de nævnte værdier til signalet.

4. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-3, kendetegnet ved en lagerenhed (3) som lagrer og fra sine to udgange afgiver en første 20 positiv og en anden negativ værdi (+et henholdsvis -et), en affølingsenhed (4) til afføling af polariteten for et til et digitalt filter (1) indkommende eksempleret signal, en omskifterenhed (5) forbundet med den ene indgang på en adderingskreds (2), hvis anden indgang 25 modtager nævnte signal og hvis udgang er forbundet med indgangen på filteret (1). 1 35