JPH02226817A

JPH02226817A - 信号変換装置および信号変換方法

Info

Publication number: JPH02226817A
Application number: JP1324187A
Authority: JP
Inventors: Harold G Leedy; ハロルド　ゲイビン　リーディ
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1990-09-10
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JP2598142B2; DE68926613D1; US5008672A; CA2001862C; CA2001862A1; EP0376554A2; DE68926613T2; EP0376554A3; EP0376554B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、デジタル通信に関する．更に詳しくは、電気
通信アプリケーションにおいて信号変換にともなう量子
化誤差を軽減する装置に関する。

〔従来の技術〕

信号変換装置は、第１の形式の入力信号を第２の形式の
出力信号に変換する．これらの第１および第２の形式は
、それぞれ、アナログまたはデジタルの何れの場合も有
り得る．従って、変換装置により、アナログ／デジタル
変換、デジタル／アナログ変換、デジタル／デジタル変
換、またはアナログ／アナログ変換が与えられる０本発
明は、前記の最後の変換をのぞく任意の変換を与える装
置に関する。換言すれば、入力、または出力、または両
方の形式が、デジタルの変換である。

多くの通信アプリケーションにおいて、アナログ信号は
、離散的なデジタル信号レベルに変換される。このアナ
ログ信号は、実際には、音声、データ、ファクシミリ、
ビデオなど、どのような情報を表すものでもよい、量子
化には、アナログ信号の標本の大きさを幾つかの離散的
な出力レベルの１つに割り当てること、が必然的に含ま
れる。

この過程では、本質的に、「まるめ」、即ち量子化によ
る誤差が発生する。この量子化誤差は、境界どうしの間
に存在する一連の振幅レベルが、それより遥かに小数の
離散的なデジタル信号レベルに結びつけられる結果生じ
るものである。

前記の誤差は、エコーを減衰させる回路に通常の処理手
続きに伴ってデジタル損失パッドが導入されるような通
信網では、特に深刻である。当然のことながら、このよ
うな損失パッドは、情報信号も減少させる。しかし、あ
る長さ以下の回路においては、情報信号のレベルが、除
去すべきエコーおよび許容される最小の情報信号レベル
を充分上まわるので、前記のようなパッドが、エコー消
去装置やエコー抑制装置を使用する代替となり、費用も
それほど高くない、限界の回路長は、いろいろあるが、
−ｉに１０００マイル以下である。

導入される回路損失は、回路の特定な利用状況により異
なるため、各回路は特定の損失計画に順応するように処
理される。更に、異なった損失計画に従って構成された
回路どうしを、互いに接続する場合、所定量の利得を情
報信号に導入することがしばしば必要となる。

損失パッドまたは利得パッドを使用すると、量子化され
た信号が、所定の損失パッドまたは利得パッドによって
変更されて、離散的なデジタル信号レベルの１つに正確
に対応しなくなることがあるので、情報信号に対する量
子化誤差が更に増大する。従って、新たにまるめ誤差が
、導入されることになる。この新しい量子化誤差により
、音声システムにおいては歪が増大する一方、データ、
ビデオ、およびファクシミリなどのシステムにおいては
、著しい許容できないレベルの誤差が生じ得る。利用者
のモデムが、デジタル情報をアナログ信号に変換して、
通信網の他の利用者と相互に接続する通信路を介して伝
送するようなシステムにおいては、特にそうである。そ
のようなシステムにおいては、情報の減衰およびエコー
により、モデム内部のエコー消去装置またはエコー抑制
装置がそれらの信号を正しく認識する能力が制限され、
伝送誤り率が著しく増加するや更に、前記の新しい量子
化誤差は、変化し、かつ予測不可能なため、この問題に
対する現在の解決方法では、まだ成功を収めていない。

〔発明の概要〕

デジタル通信回路において離散的なレベルの損失または
利得を導入することにより発生する新しい量子化誤差は
、対数表現で直線的な関係に従う量子化レベルを表すデ
ジタル信号を用いることによって、除去することが可能
である。つまり、前記のような量子化レベルによって形
成された順序集合における任意の量子化レベルは、その
直前の量子化レベルとスカラー値との積に等しい、この
スカラー値は、量子化レベルの集合全体に対して一定で
あるか、または連続した量子化レベルの任意の部分集合
に対して一定で、かつ他の部分集合に対する同様な一定
スカラー値の倍数である。何れの場合も、導入されるデ
ジタル損失またはデジタル利得が、前記の１つまたはそ
れ以上のスカラー値の倍数に相当するならば、利得また
は損失を導入した後のデジタル信号は全量子化レベルの
１つに必ず正確に対応するので、前記のような利得また
は損失を導入しても゛、量子化誤差が発生することはな
い。

量子化レベルの間のこのような関係は、アナログ／デジ
タル変換またはデジタル／アナログ変換を行う装置には
、全て取り入れることができる。

更に、量子化レベルの間のこのような関係を利用するこ
とにより、ある１つのデジタル信号を他のデジタル信号
に対応付けされる符号器の入力または出力の何れか一方
のレベル間の関係を定義することが可能である０周知の
μ規則符号化／復号化法（μ−ｌａｗ　ｃｏｄｅｃ）ま
たはＡ規則符号化／復号化法（Ａ−ｌａｗ　ｃｏｄｅｃ
）を利用したシステムにおいては、前記のような変換装
置を用いることが望ましく、更に、そのような符号化／
復号化法を除外することなく本発明を取り入れることが
望ましい。

〔実施例〕

本発明により、種々の通信システムで発生する前記の新
しい量子化誤差を除去することができる。

第１図に、２カ所に本発明を適用したシステムの例を示
す。

通信網１００は、その一方の箇所において、導線１０１
および１０２を介し、その通信網に接続されている利用
者の間で情報を連絡する。導線１０１にて受信さ瓢結果
的に導線１０２に現れる情報を、アナログ信号によって
表す、交換局１０３において、導線１０１上のアナログ
信号は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ＞変換器１０４に
よってデジタル信号に変換され、次に、スイッチ１０５
を介して適切な送出通信路へ選択的に連絡される。この
送出通信路（波線１０６によって表す）は、単一の通信
回線でも、他の交換局を含む多数の通信回線からなって
いてもよい、何れの場合も、導線１０１からの情報は、
結果的に交換局１０７に到達し、そこで、スイッチ１０
８、デジタル利得パッド（またはデジタル損失パッド）
１０９、およびデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１
１０を介して、導線１０２へと連絡される。スイッチ１
０８は、適切な交換機能を与えることにより、結果とし
て、導線１０１上の情報が導線１０２に連絡される。デ
ジタル利得パッド（またはデジタル損失パッド）１０９
は、周知の回路設計標準に従って、所定デシベル（ｄＢ
）の利得または損失を与える。一般に、不要なエコーを
減衰させる場合は、パッド１０９により損失を与える。

この損失の量は、周知の標準、即ち「固定」損失計画、
または「実質」損失計画などの損失計画によって、決定
される。この損失量は一般的に、計画の種類およびスイ
ッチによって相互接続される施設の長さによって変わる
。前記以外の場合は、パッド１０９により利得が与えら
れるが、これは、異なる損失計画を用いて設計された回
路どうしが直列に接続される場合に、最も一般的に行わ
れる。また、パッド１０９は、必要な利得または損失を
与えるだけでなく、減衰または増幅されたデジタル信号
を、Ａ／Ｄ変換器で使用される離散的なデジタル信号の
集合の１つに対応させる。これは、これらの離散的なレ
ベルだけがＤ／Ａ変換器１１０によって、解明できるか
らである。変換器１１０は、パッド１０９のデジタル出
力を受信し、このデジタル信号を導線１０１でのアナロ
グ波形を減衰した波形に変換する。

他方の箇所においては、通信ｗ４１５０が、導線１５１
から受信されたアナログ情報を、連絡し、この情報を導
線１５２へ伝送する６通信網１００の場合と同様に、ア
ナログ／デジタル変換器１５３により、アナログ情報は
、デジタル形式に変換され、スイッチ１４５を介して、
適切な送出通信路に切り替えられる。前述のように、こ
の送出通信路（波線１５５により表す）は、最低１つの
通信回線を表す、交換局１０７も、スイッチ１５６およ
び変換器１５７によって、通信網１００の場合と同様の
交換機能およびＤ／Ａ変換機能を与える。実際、通信ｗ
Ｉ４１００および１５０の間の唯一の機能的な相違は、
通信網１５０では、エコーを減衰させるための適切な利
得または損失の導入が、アナログ損出パッド１５８を介
してアナログ信号に対して行われる、ことだけである。

アナログ利得パッド（またはアナログ損失パッド）１５
８においては、増幅または減衰された信号の振幅が連続
した値を持つので、量子化誤差は決して導入されること
はないが、一方で、アナログ利得またはアナログ損失の
導入を利用することには、いくつか不利な点がある。第
１に、必要とする利得および損失の量は、通信網におい
てスイッチによって相互接続される実際の中継線および
加入者線によって、変化する。従って、利得または損失
を与えるべき最適な場所は、スイッチである。スイッチ
の制御装置であれば、与えられた相互接続を見分けられ
るので、切り替えられた信号に必要な利得または損失を
ソフトウェアによって追加することができるからである
。しかし、現在の大多数のスイッチは、デジタル式であ
るため、デジタル・スイッチにおいてアナログ式の利得
装置Ｆまたは損失装置を使用するには、余分な費用を掛
けて、そのアナログ装置の前後にＡ／ＤおよびＤ／Ａ変
換器を設置する必要がある。第２に、アナログ式の利得
装置または損失装置は、ソフトウェアが組み込まれたデ
ジタル式の利得装置または損失装置とは反対に、調節可
能な「ハードウェア」である、このようなハードウェア
は、通信網の管理が複雑になり、利得または損失の調節
のために係員を派遣する必要があり、これによって、新
たに、調節を誤る可能性が生じる。最後に、アナログ式
の装置では、必要な利得または損失に必要とされる精度
を達成することが困難な場合がある。

結果として、装置および管理の費用および簡便さの面か
ら、通信網１００に示したように、利得または損失をデ
ジタル信号に直接加える方が有利である。

通信網１００に関して言えば、デジタル利得またはデジ
タル損失の導入により、アナログ／デジタル信号変換の
過程に本質的に内在する量子化誤差に加えて、新たな量
子化誤差が生じる。

次に進む前に、いくつかの基本原理を概説する。

アナログ／デジタル変換の過程には、アナログ信号波形
を標本化（標本の採取）し、更に各標本の大きさを多数
の離散的な信号レベルの１つに量子化することが、必然
的に含まれる。一般に、標本を量子化した出力レベルは
、そのアナログ信号の標本の大きさに最も近い大きさの
出力レベルである。これらの出力レベルは、各々に特有
の符号語が割り当てられ、その符号語が伝送される。そ
の逆の過程、即ちデジタル／アナログ変換においては、
前記のデジタル符号語は、逆にアナログ信号標本に変換
される。単位時間に十分な数の標本がデジタル的に符号
化される場合には、元のアナログ信号が再構成される。

アナログ信号波形の標本を、多数の離散的信号レベルの
１つに割り当てる過程においては、１つの有限な範囲に
含まれる大きさの標本は、全て同一の信号レベルに割り
当てられるために、本質的に、量子化または「まるめ」
誤差が生じる。更に、信号の利得または損失を導入する
過程においては、新たな量子化誤差が現れる。この新た
な量子化誤差により、Ａ／Ｄ変換過程で生じた本来の量
子化誤差が減少する場合もあるが、この新たな量子化誤
差のために、電気通信回路の動作を妨げるほど初期の量
子化誤差が増加することが多い０例えば、μ規則または
Ａ規則を取り入れたＡ／Ｄ変換器では、歪信号は、せい
ぜい、情報信号より僅か３５．５〜３９．３ｄＢ低いに
過ぎない、損失または利得の導入により生じる新たな量
子化誤差の発生にともなう歪のレベルは、せいぜい、情
報信号より僅か３０６９〜３６゜１ｄＢ低いに過ぎない
。信号歪率が減少すると、例えば、通信網に接続した利
用者のモデム内部のエコー消去器の動作が妨害されるこ
ともある。

第２図に、新たな量子化誤差が発生する様子を示す。２
００は、一連のデジタル符合語に変換すべきアナログ入
力信号波形である。量子化の過程で使用される離散的な
デジタル信号レベルの集合の例を、棒グラフ２０１によ
り示す。その値は、−７，−６，−５・・・＋６および
＋７であり、グラフ２０１の右側には、その出力レベル
（ＯＬ　）が示される。これらの割り当てられた各出力
レベルは、２つの決定レベル（ＤＬ）の間に広がる所与
の範囲に当てはまる大きさを持つアナログ信号標本を表
す。これらの決定レベルは、−７，５゜−６゜５・・・
＋６．５．　　＋７．５であり、グラフ２００の左側に
示す。任意の所与の出力レベルに対する決定レベル対は
、その出力レベルに最も近い２つの決定レベルである。

例えば、出力レベル−２に対する決定レベルは、−１，
５および−２，５である。

従って、アナログ信号標本の大きさが、波形２００の領
域２０１、即ち値＋２．５および＋３．５の間にあれば
、その標本は出力レベル＋３に量子化される。ここで、
６ｄＢの損失を与えると仮定する。このｄＢ損失は、＋
３のデジタル信号レベルを２で割ることに等しい、しか
し、その結果の値１．５は、利用可能なデジタル信号レ
ベルには該当するものがない、その結果、その値１．５
を＋１または＋２の何れか一方に割り当てることにより
、新たな量子化誤差を招くことになる。ここでｄＢ損失
を挿入しても、必ずしも新たな量子化誤差を招くとは限
らないことに注意を要する０例えば、領域２０２、即ち
決定レベル３．５および４．５の間にある入力アナログ
信号波形の標本は、出力レベル＋４に量子化される。こ
のデジタル出力レベルに６ｄＢの損失を導入すると、利
用可能な出力レベルの１つに丁度対応する＋２という値
になる。

この２次的な量子化誤差の結果として、受信した元のア
ナログ信号が最終的に再構成された場合。

その信号は減衰しているだけでなく、不規則な歪を含ん
でいる。波形２５０は、波形２００のデジタル表現を６
ｄＢの損失で減衰させたデジタル表現から再構成したア
ナログ信号である。

第３図に、前記の新たな量子化誤差の予測不可能性を示
す、第３図の横軸（Ｘ軸）は、μ規則のＡ／Ｄ変換器の
一部に重複することなく隣接する１１の区間４０１〜４
１１を示す、このＸ軸上の小数は、各区間の境界値の平
均を正規化電圧で示すものである。前記の入力区間の各
々に対する出力レベルは、Ｙ軸上に正規化電圧でプロッ
トさ江そこから水平に点線が引かれている０点４１２〜
４２３は、各入力信号区間に対するμ規則出力レベルへ
の１ｄＢの損失の挿入に正確に対応するデジタル信号相
当値を示す、これらの点は、全て１直線上にある。四角
で囲まれた点４１２°〜４２３°は、出力レベル４１２
〜４２３の各々を量子化した結果の信号レベルを示す、
従って、数字のみで示した点と、その各々にダッシュ（
゛）を付けた点との隔たりが、１ｄＢの損失の挿入によ
り導入された新たな量子化誤差を表すことになる。

ここで４１９および４１９°は実質的に互いに重なり合
っているので、区間４０７に相当するアナログ信号標本
の大きさに対しては、実質的に新しい量子化誤差は導入
されない、しかし、その他のほとんどの区間に位置する
アナログ信号標本の大きさには、無視できないほどの量
子化誤差が導入される。これは、所与の点およびそのダ
ッシュ付きの点、例えば４１４および４１４°　４１５
および４１５−１ならびに４２３および４２３°の間に
は、著しい隔たりがあることからも明かである。

本発明に従う量子化レベルの間の関係はｙｎ＋ｔ　＝　
ｋｙｎ　　　　　　　　　　　（１）と、表すことがで
きる。ここで、ｋは所定のスカラー量、ｙは量子化レベ
ル、添え字ｎは任意の量子化レベルを示す指標（インデ
ックス）である。

従って、添え字ｎ＋１は、全ての量子化レベルからなる
順序集合において、与えられた任意の量子化レベルの直
後の量子化レベルに充てられている。

式（１）は、量子化レベルの間の関係を定義する。

このようなレベルの各々は、通信網において伝送される
１つのデジタル信号に対応する０式（１）の関係を取り
入れた装置としては、例えば、Ａ／Ｄ変換器がある。こ
の場合、各量子化レベルは、Ａ／Ｄ変換器のデジタル出
力信号の１つに関係付けられる。または、これとは別に
、各デジタル信号を別のデジタル信号に対応させる符合
化装置に供給されるデジタル信号に、量子化レベルを関
係付けることもできる。このような使用例としては、例
えばμ規則またはＡ規則の符合化のような量子化レベル
の関係を取り入れたデジタル信号から、式（１）の量子
化レベル関係を表すデジタル信号に変換することがあげ
られる。その他の可能な応用例としては、反対の状況が
あり、この場合、量子化レベルが、信号変換装置への入
力に関係付けられる。

Ｄ／Ａ変換器、またはデジタル／デジタル符合化器が、
そのような装置に当たる。Ｄ／Ａ変換器では、式（１）
を表すデジタル信号が、アナログ信号波形に変換さ瓢一
方、デジタル／デジタル変換器においては、式（１）の
関係を取り入れたデジタル信号が、例えばμ規則または
Ａ規則などの他のフォーマットに変換される。

前述のように、式（１）におけるｋの値は、必要なｄＢ
利得またはｄＢ損失がこの換算因数の倍数となるように
、選択する必要がある０例えば、式（１）は、次のよう
に書くことができる。

ｌｏｇ　（３’ｎ＋ｔ／３’ｎ）　＝　　ｌｏｇ　ｋ　
　　　　　　（２）ここで、ｌｏｇは１０を底とする対
数表現である０式（２）に２０を掛けると次のようにな
る。

２０　ｌｏｇ　（ｙ　ｎ＋　ｔ／　ｙ　ｎ）　＝電圧ま
たは電流の比を表すｄＢ利得またはｄＢ損失＝　２０１ｏｇ　ｋ　　（３）従って、ｋ　＝　１．０５９２５のとき、隔たりが０．
　５ｄＢの場合に相当する。　　ｋ＝１．０５９２５と
して、０．５ｄＢの倍数であるｄＢ利得またはｄＢ損失
を与えることは、現在のデジタル信号によって表される
量子化レベルから、それぞれ上方または下方に量子化レ
ベルの数だけ数えることにより、実現される。

数えられた各量子化レベルは、０．５ｄＢの増分を表す
、同様にして、電力比を表す希望のｄＢ損失またはｄＢ
利得を求めるには、ｋに付いて解く前に、式（３）にお
ける２０を１０に変更する必要がある。

式（１）の関係を取り入れたＡ／Ｄ変換器の場合、アナ
ログ信号入力の大きさの区間どうしの関係は、任意であ
るが、できれば、区間どうしが、隣接し、重複していな
いことが望ましい、望ましい関係は、−例として、次の
ように表すことができる。

（ｙｎｙ　イーｔ）１／２＜Ｘｎ＜（ｙｎ３’ｎ−ｂｔ
＞１７２　　　（４）つまり、量子化レベルｙによって
表される任意の区間Ｘは、下限（ｙ　ｎｙ　ｎ−ｔ）”
２から上限（３’ｙ＋３’□１）１／２までの広がりを
持つ。

式（１）および（４）によって定義される関係は、μ規
則またはＡ規則の何れを表す関係とも異なる。

例えば、μ規則では、ｎを任意のレベルとした場合、ｎ
＋１番目の量子化レベルは、ｙｎ＊ｔ＝　１　／　２　（Ｘｎ＋Ｘｎ＋１）　　　　
　　（５）と表される。ここで、ｘｎおよびＸ　ｎ　＋
　１は、量子化レベルｙ４＋１に関係付けられたアナロ
グ信号の大きさの区間の下限および上限である。更に、
Ｘ　ｎ＋　１　”　Ｘ　ｎ　＋　ｋ　　　　　　　　　
　　　（６）である、ここで、ｋは、ｎの１６個の値の
各範囲ごとに異なるスカラ一定数である。換言すれば、
μ規則においては、ある入力の区間に関係付けられた量
子化レベルは、その区間に対する境界値の算術平均であ
る。その結果、μ規則における量子化レベルは、互いに
直線的な関係にある。それに対して、本発明においては
、任意の量子化レベルの対数は、量子化レベルの順序集
合における直前の量子化レベルの対数とある定数との和
に等しい。

これは、式（１）の両辺の対数を取ることにより、導か
れる。更に、式（４）によって、所与の入力区間の下限
は、その区間に対する量子化レベルと、その直前の区間
に対する量子化レベルとの幾何平均として、定義される
。この任意の入力区間の上限は、この区間に対する量子
化レベルと、その直後の区間に対する量子化レベルとの
幾何平均として定義される。

第４図に、本発明を取り入れた典型的なＡ／Ｄデジタル
符合化器を示す。Ａ／Ｄ変換器４００は、周知の連続近
似型であり、アナログ信号の各標本は、対応するＭビッ
ト（Ｍは所定の整数）のデジタル符合路に割り当てられ
る。この種のＡ／Ｄ変換器では、符合路の割当は、各比
較に対し異なった決定レベルを用いて各標本の比較を続
けることにより、行われる。

第４図に示したように、Ａ／Ｄ変換器４００は、標本化
器４０１を備え、これにより、入力アナログ波形工、を
標本化し、各標本を比較回路４０２に結合する０回路４
０２において、各標本は、重み抵抗回路網４０４で生成
され導線４０３に現れる決定レベルエア。ｆと比較され
る。比較回路４０２は、比較の度毎に、その標本値の１
１゜昔に対する大小を表すバイナリ−出力信号を与える
。論理回路４０５は、そのバイナリ−出力を受信すると
、バス４０６を介して重み抵抗回路網４０４内部のスイ
ッチＳ、〜Ｓｏを制御することにより、比較回路４０２
に供給される次の決定を指示する。これらのスイッチの
各々を所定の方法で操作することにより、基準信号を変
化させている。これは、比較を続けるにしたがって、割
り付けられた可能なデジタル符合路の個数が、最後の一
個になるまで順次減少するように、梯子回路網の抵抗Ｒ
１〜Ｒ，を加減することにより、行われる。このように
した場合、残った１個の符合路が、導線４０７に出力さ
れる。

このようにして出力された符合路は、そのアナログ信号
標本の量子化レベルに値が最も近い量子化レベルに対応
した符合間である。各符合間のビット表現は、自由であ
る。しかし、２の補数計算を用いることなどにより、全
ての符合間のビット表示が、順番に割り当てられるなら
ば、その方が望ましい。

アナログ信号の標本の量子化レベルに値が最も近い量子
化レベル対応する符合間を決定するために、各量子化レ
ベルは、１対の決定レベルに関係付けられる。決定レベ
ルの多対は、第２図に示すように、１つの量子化レベル
を挟んでいる０本発明によれば、符合間の集合に関係付
けられている量子化レベルの集合は、式（１）の関係に
したがう、即ち、各量子化レベルは、その直前の量子化
レベルのスカラー量に倍である。決定レベルの対が各量
子化レベルを挟み、かつ任意の隣接する量子化レベルの
間に唯一の決定レベルが存在する限り、決定レベルの値
からなる任意の集合を使用することができる。しかし、
割り当てにおける誤差を少なくするためには、決定レベ
ルを量子化レベル間の中央に配置することが望ましい、
従って、決定レベルの集合も、式（１）の関係に従うこ
とが望ましい、換言すれば、全ての決定レベルを組み合
わせる場合、決定レベルを値の小さい順に配列し、更に
、一番目以降の各決定レベルが、前の決定レベルと一定
のスカラー量にとの積に等しくなるようにする。決定レ
ベルの間に、このような関係を与えるには、重み抵抗回
路網４０４の抵抗値が式（１）の関係に従うように回路
網４０４を設計する方法がある０式（１）の関係に対す
る適切な抵抗値の決定方法は、周知のとおりである。

第５図に、本発明を具体化するＤ／Ａ変換器５００を示
す、Ｄ／Ａ変換器５００は、前段の変換器４００によっ
て生成されたＭビットの符合間を導線５０１から受信す
ると、これを電圧源梯子回路５０２に連絡する。この梯
子回路は、周知のように、バス５０１の各導線に現れる
特定の論理状態に応じて関係付けられた電圧を出力する
。これらの電圧は、バス５０３に現れると、乗算器（電
圧マルチプレクサ）５０４に結合され、導線５゜５にア
ナログ信号の標本が形成される。各アナログ信号標本は
、バス５０１から受信したＭビットのデジタル符合間の
１つに対応している。具体的には、アナログ信号の各標
本値は、Ａ／Ｄ変換器における各符合間に対応する量子
化レベルの１つに等しい１本発明を取り入れるには、全
てのアナログ信号標本が式（１）に従うように、電圧源
梯子回路を周知の要領で設計するだけでよい。

第６図は、デジタル／デジタル変換器である。

同図において、量子化レベルの第１の集合に関係付けら
れた第１のデジタル信号は、量子化レベルの第２の集合
に関係付けられた第２のデジタル信号に変換される。こ
こでは、μ規則またはＡ規則などの周知の量子化レベル
集合に関係付けられたデジタル符合間と、式（１）の関
係（以降、ｄＢ規則と称する）に従う量子化レベル集合
との間における、変換の可能性に付いて考える。この装
置は、既知である任意の量子化レベル集合に関係付けら
れた符合間からｄＢ規則へ変換するようにも、その逆に
変換するようにも、動作することができる。

デジタル／デジタル変換器６００は、直列／並列変換器
６０２、メモリ６０４、および並列／直列変換器６０６
を備えている。導線６０１に現れる第１のデジタル符合
間の各々のＭビットは、直列／並列変換器６０２により
並列配列へと変換され、メモリ６０４のアドレス６０３
に現れる。メモリ６０４には、第１のデジタル符合間に
対応する第２のデジタル符合間が記憶された探索テーブ
ルが格納されている。これらの第２のデジタル符合間は
、各アドレスに応じてメモリから読み出され、バス６０
５を介して、並列／直列変換器６０６に連絡される。並
列／直列変換器６０６によって、第１の各デジタル符゛
合語に対する第２の符合間が、一連の流れとして出力さ
れ、導線６０７に現れる。

第１の各符合間に対応する第２の符合間（メモリに記憶
される）を決定するには、第１の各符合間に対応する量
子化レベルを、第２の符合間に対応する量子化レベルと
比較すればよい、第１の符合間に関係付けられた各量子
化レベルに対して、第２の符合語に関係付けられた量子
化レベルの中から、値が最も近いものを１つ選ぶだけで
ある。

そして、この選択された量子化レベルに対応する第２の
符合語が、メモリに記憶される。デジタル信号の間でこ
の種の変換を行うと、量子化誤差が生じる。しかし、ｄ
Ｂ規則と他の形式との間の変換においては、ｋを適切に
選択することにより、この誤差は、低減することができ
る０例えば、μ規則とｄＢ規則との間の変換に関しては
、区間を次のように設定すれば、量子化誤差を低減する
ことができる。即ち、隣接する正の量子化レベル１〜６
の間では３．００８ｄＢの区間、隣接する正の量子化レ
ベル７〜３０の間では０．７６２ｄＢの区間、隣接する
正の量子化レベル３１〜１２７の間では０．３７６ｄＢ
の区間とする。Ａ規則の場合、量子化誤差を低減するに
は、区間を、隣接する正の量子化レベル１〜７の間では
３．００８ｄＢ、隣接する正の量子化レベル８〜１６の
間では０．７６２ｄＢ、隣接する正の量子化レベル１７
〜１２８の間では０．３７６ｄＢと設定する。０．３７
６ｄＢのデジタル損失値、およびその倍数では、μ規則
／ｄＢ規則変換に関する最大よりＯ〜３０ｄＢ低い出力
レベルに対しては、信号の歪は変化せず、Ａ規則／ｄＢ
規則変換に関する最大より０〜３６ｄＢ低い出力レベル
に対しては、信号の歪は変化しない。

従って、ｄＢ規則を使用することにより、最大より３５
〜６４ｄＢ低い入力信号に対する信号の歪が著しく改善
されるなめ、信号を新たな歪により劣化させることなく
、デジタル損失またはデジタル利得を利用することが可
能となる。更に、ｄＢ規則を用いれば、単なるデジタル
的な加算または減算により、必要とする利得または損失
を与えることができる。現在のところ、μ規則またはＡ
規則では、処理上、デジタル利得導入のための乗算なり
、デジタル損失導入のための除算に先立ち、概算化（ま
るめ処理）に精度を与えるために、８ビツトから１４ビ
ツトへの変換を行う必要がある。

本発明の説明は、いくつかの開示した実施例に関して行
ってきたが、当業者には、その他の構成も明かであろう
１例えば、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、およびデジタ
ル／デジタル符合化器に対して特定の構成を開示したが
、本発明によれば、例えば、処理単位を、それぞれビッ
ト、語、およびレベルとする装置などを含め、種々の構
成の変換器および符合化器を具体化することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、利得パッドまたは損失パッドを利用した通信
システムを示すブロック図、第２図は、第１図のデジタル利得またはデジタル損失の
使用により発生する新たな量子化誤差の影響を表すグラ
フ図、第３図は、μ規則符号化器によって与えられる伝達関数
の部分に対し、第１図のデジタル利得またはデジタル損
失によって生じる新たな量子化誤差の予測不可性を表す
グラフ、第４図は、本発明を取り入れたアナログ／デジタル信号
変換装置のブロック図、第５図は、本発明を取り入れたデジタル／アナログ信号
変換装置のブロック図、第６図は、本発明を取り入れたデジタル／デジタル信号
変換装置のブロック図である。出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ、
　４ＦＩＧ、　３０　　１２ピシト１ｋ４ｈｏ、ｔｔ餞引幼ｉ　ｃ１ｂ謹’Ｕｈ（＋ｚｅ＞ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）各入力信号が複数の入力信号範囲（区間）の１つ
に該当する値を有する入力信号を受信する手段（例えば
、４０１、５０１、６０１）を備え、更に、受信した前
記各入力信号の値に対応する範囲を前記複数の範囲の各
々に対し異なる値を有する出力信号に関係付ける手段を
備え、前記複数の入力信号範囲に対応する出力信号値の
全体が順序集合を形成し、前記集合の１番目の出力信号
値に続く任意の１つの出力信号値がその直前の出力信号
値と所定の因数（換算率）との積に等しく、前記因数が
前記集合における複数の連続出力信号値に対し１つの値
を有することを特徴とする信号変換装置。
（２）前記複数の入力信号範囲の各々が上限および下限
を有し、更に前記上限および前記下限が２つの連続出力
信号値の幾何平均に等しいことを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（３）前記所定の因数が前記順序集合の全ての出力信号
値に対して１つの値を有することを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（４）前記所定の因数が前記順序集合の異なる部分集合
に対し異なる値を有し、更に各部分集合が前記集合のう
ちの複数の連続出力信号値を含むことを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（５）前記所定の因数の前記異なる値が前記異なる値の
１つの倍数であることを特徴とする請求項４記載の信号変換装置。
（６）前記集合の値における任意の２つの連続出力信号
値が予め選択されたデシベル量だけ互いに異なるように
、前記所定の因数の前記一定の値が選択されることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（７）前記複数の入力信号範囲が重複することなく隣接
することを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（８）各入力信号がアナログ信号の標本であり、各出力
信号がデジタル信号であり、各入力信号の値が前記標本
の大きさの値であり、各出力信号の値が所定の配列を成
す入力信号の振幅の１つであることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（９）各入力信号がデジタル信号であり、各出力信号が
アナログ信号の標本であり、各入力信号値が所定の配列
を成す入力信号の振幅値の１つであることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（１０）前記入力信号値がμ規則（μ−ｌａｗ）に従っ
て符合化されることを特徴とする請求項９記載の信号変換装置。
（１１）前記入力信号値がＡ規則（Ａ−ｌａｗ）に従つ
て符合化されることを特徴とする請求項９記載の信号変換装置。
（１２）各入力信号および各出力信号がデジタル信号で
あることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
（１３）前記入力信号値がμ規則（μ−ｌａｗ）に従っ
て符合化されることを特徴とする請求項１２記載の信号変換装置。
（１４）前記入力信号値がＡ規則（Ａ−ｌａｗ）に従っ
て符合化されることを特徴とする請求項１２記載の信号変換装置。
（１５）各入力信号が複数の入力信号範囲の１つに該当
する値を有する入力信号を受信し、更に受信した前記入
力信号の各値に対応する範囲を前記複数の範囲の各々に
対し異なる値を有する出力信号に関係付けることにより
、前記複数の入力信号範囲に対応する出力信号値の全体
が順序集合を形成し、前記集合の１番目の出力信号値に
続く任意の１つの出力信号値がその直前の出力信号値と
所定の因数（換算率）との積に等しく、前記因数が前記
集合における複数の連続出力信号値に対し１つの値を有
するようにすることを特徴とする信号変換方法。
（１６）各入力信号が１つの値を有する入力信号を受信
し、更に各入力信号値を出力信号値に関係付けることにより、各
出力信号値が複数の出力信号範囲の１つに該当し、各入
力信号値が前記複数の範囲の各々に対し異なり、前記複
数の出力信号範囲に対応する入力信号値の全体が順序集
合を形成し、前記集合の１番目の入力信号値に続く任意
の１つの入力信号値がその直前の入力信号値と所定の因
数（換算率）との積に等しく、且つ前記因数が前記集合
における複数の連続入力信号値に対し１つの値を有する
ようにすることを特徴とする信号変換方法。