JPH0443451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、PCM（pulse code modulation〜パ
ルス符号変調）伝送方式およびその装置に係り、
特に、通常のPCM、すなわちリニアPCMに用い
られるリニアデータとDPCM（differential PCM
〜差分PCM）に用いられる差分データとを交互
に切換選択して伝送に供し且つ伝送データのデー
タ圧縮／伸長を含む方式のPCM伝送における直
流分のずれに対する改善技術に関するものであ
る。なお、この場合「伝送」とは、無線、有線の
通信回路を介しての伝送に限らず、単に、変／復
調系や記録／再生系を通すことも含む広義の伝送
を意味し、したがつて「伝送路」とは、通信・信
号回線、変／復調系、記録／再生系等やこれらの
組合わせを含む系を意味する。

〔従来の技術〕

アナログ信号を単にＡ／Ｄ（アナログ−デイジ
タル）変換しただけのPCMデータ、すなわちリ
ニアデータを、準瞬時圧伸するPCM方式はNI−
PCM（near instantaneous companding PCM〜
準瞬時圧伸PCM）を称される。これに対して、
サンプル間の差分値のPCMデータである差分デ
ータを準瞬時圧伸するPCM方式、すなわち差分
準瞬時圧伸PCM（以下、説明の便宜上「NI−
DPCM」と称することにする）が考えられる。
NI−PCMは、原信号のレベルによつてＳ／Ｎが
決定される。これに対し、DPCMでは原信号の
周波数およびレベルによつてＳ／Ｎが決定され
る。したがつて、原信号の大きさが伝送圧縮ビツ
ト長に相当する値よりも小さい場合には、NI−
PCMおよびNI−DPCMのいずれかの方式でも
Ｓ／Ｍは同様であるに対し、原信号が伝送圧縮ビ
ツト長に相当する値よりも大きい場合は、NI−
PCMとNI−DPCMとでは周波数によつてＳ／Ｎ
に相違がある。すなわち、低い周波数では、原信
号の振幅が大きくても差分データの値は小さくな
り、したがつてデータ圧縮した場合の情報の減少
が少ないのでNI−DPCMのＳ／Ｎは良好となる。
しかし、このNI−DPCMでは、圧縮による情報
の減少および上述したデータ欠落があると、直流
分のずれが生じる。これに対してリニアデータの
値は、単純に原信号の振幅に相当し、したがつて
原信号の振幅が小さければデータ圧縮した場合の
情報の減少が少なく、NI−PCMのＳ／Ｎは良好
となる。また、NI−PCMでは、基本的にリニア
データを伝送するので、直流分のずれは生じな
い。

そこで、差分データの圧縮伝送を利用して、し
かも伝送エラーに起因する直流分のずれ等の悪影
響を実質的に防止し、高効率で且つＳ／Ｎ比の良
好なPCM伝送を実現し得るPCM伝送方式とし
て、NI−PCMとNI−DPCMとを組合わせて伝送
するものが考えられている。

このようなPCM伝送方式では、送信側で、リ
ニアデータと差分データとが、原データに適応し
て選択されてデータ圧縮され、選択状態を示す情
報とともに送信されることになる。そして、受信
側では、受信データを伸長し、差分データが伝送
されているときにはさらに上記選択状態を示す情
報に応じて上記伸長された受信データを積分して
再生に供し、リニアデータが伝送されているとき
には上記伸長された受信データをそのまま再生に
供する。

一方、原データの上位有効ビツトを優先して所
定ビツト長の伝送データを得るPCMデータの圧
縮伝送において、データ圧縮の際に切捨てられる
下位ビツトのデータによる誤差の累積を回避する
ため、送信側で下位切捨ビツトを累積し、この累
積データを圧縮データに算入することが考えられ
ている。

このような、システムにおいては、圧縮による
切捨ビツトが、送信側に設けられたアキユムレー
タに加算累積され、このアキユムレータの累積値
が圧縮による伝送桁内に相当する値となつたとき
に伝送データに算入される。このアキユムレータ
の累積値の伝送データへの算入方法としては、例
えば圧縮前の原データに上記累積値を直接加算す
る方法、圧縮後のデータに上記累積値を加算する
方法、累積値が圧縮による伝送桁内に相当する値
となつたときに伝送データを適宜インクリメント
する方法などが考えられ、加算あるいはインクリ
メント後のアキユムレータの値は、もとの累積値
から加算あるいはインクリメント相当分が減算さ
れた値となる。

特に、差分データを圧縮伝送する場合には、受
信側で復調のために伝送データが積分されるの
で、切捨誤差分の累積は大きな直流誤差となるこ
とから、上記切捨誤差の累積伝送による効果は大
きい。

そこで、この累積誤差防止方式を、上述のリニ
アデータと差分データとを、原データに適応して
選択してデータ圧縮し伝送するPCM伝送方式に
適用することが考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記累積誤差防止方式を、上述のリニアデータ
と差分データとを、原データに適応して選択して
データ圧縮し伝送するPCM伝送方式に適用しよ
うとする場合、次のような問題が生ずる。

リニアデータが圧縮される場合と差分データが
圧縮される場合とでは、切捨誤差分の持つ意味が
相違する。このため、リニアデータから差分デー
タへ、または差分データからリニアデータへの切
換時にアキユムレータに保持されている累積値
は、適切な値ではない。

例えば、原データを16ビツトのデータとし、こ
のリニアデータと該リニアデータの逐次差分に対
応する差分データとを適時切換選択して８ビツト
に圧縮して伝送する場合について説明する。

第４図において、入力端子１へは、16ビツトの
原データすなわちリニアデータが与えられ、この
リニアデータは、加算器２、ラツチ回路３および
判別器４に与えられる。判別器４は、リニアデー
タから所定の判別条件によりリニアデータを圧縮
するか差分データを圧縮するかすなわちNI−
PCMで伝送するかNI−DPCMで伝送するかを判
別しそれに応じた判別信号を出力する。この判別
は、所定のデータブロツクを単位として行なわれ
る。ラツチ回路３は、入力されたリニアデータを
ラツチして１サンプル期間遅延し乗算器５に与え
る。乗算器５は、ラツチ回路３から与えられるデ
ータに、判別器４の出力に対応する差分係数αを
乗算して加算器２に与える。加算器２は、乗算器
５の出力を原データから減算してデータ圧縮器６
に与える。データ圧縮器６は、加算器２の出力を
データ圧縮し、８ビツトの圧縮データを出力端子
７より伝送路へ送出する。データ圧縮器６による
データ圧縮は、上記所定のデータブロツク毎に、
当該データブロツク内の最大値（絶対値）の上位
有効ビツトの８ビツト分に相当するビツト位置の
データが抽出される。このデータ圧縮器６による
データ圧縮に際し、圧縮に伴う切捨ビツトつまり
伝送される８ビツトよりも下位の桁のデータであ
る切捨誤差分はアキユムレータ８で累積加算さ
れ、累積値が８ビツトの伝送桁内に相当する値に
なると伝送データに算入される。判別器４の判別
結果を示す判別信号は、出力端子９を介して伝送
路へ送出される。

乗算器５における差分係数αの値がゼロである
とき（α＝０）は乗算器５の出力はゼロとなり
NI−PCM伝送が行なわれ、α＞０であるとき
は、NI−DPCM伝送となる。通常のNI−DPCM
伝送の場合はα＝１である。

そして、NI−DPCM伝送時には、アキユムレ
ータ８には、差分データの切捨ビツトが累積加算
されているため、アキユムレータ８の内容は、常
に、原データと受信機で復調される復調データと
の差を示している。

一方、NI−PCM伝送時には、アキユムレータ
８では、リニアデータの切捨ビツト、すなわち、
原データと復調データとの差が累積加算されるた
め、アキユムレータ８に格納される値は、原デー
タと復調データとの差の累積値である。該累積値
は、複数サンプル期間内に伝送データに逐次繰入
れられるが、この場合のアキユムレータ８に保持
される値の瞬時値自体は圧伸による誤差の値とは
直接関係がない。

したがつて、NI−PCMとNI−DPCM８との切
換時に上記アキユムレータ８の値をそのままとす
ると、切換直後のアキユムレータ８の内容はそれ
ぞれの伝送方式（切換後の方式）においては、何
等意味のない値となり、累積加算の連続性が失わ
れてしまい、直流ずれを生ずる。この直流ずれ
は、伝送方式の切換の度毎に生ずるため、該切換
が頻繁に行なわれるような条件のもとでは、さら
にＳ／Ｎの劣化、聴感上のノイズの増加等をもた
らす。

そこで、本発明の目的は、リニアデータと差分
データとを、原データに適応して交互に選択して
データ圧縮し伝送し、且つ上記切捨ビツト累積加
算による累積誤差防止方式を採用したPCM伝送
方式において、リニアデータと差分データとの選
択切換時における累積加算値の不連続の問題を解
消し、直流ずれの発生を防止し得るPCM伝送方
式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するものであり、
アナログ原信号に対応するリニアデータと該リニ
アデータの逐次差分値に対応する差分データとを
交互に切換選択し且つデータ圧縮してデイジタル
伝送データを得るとともに、該伝送データおよび
実質的に上記切換選択に対応する選択情報を送信
し、これら伝送データおよび選択情報を受信し
て、受信伝送データをデータ伸長し、受信選択情
報に基づき、送信側でリニアデータが選択されて
いる場合は伸長されたデータをそのまま、送信側
で差分データが選択されている場合には該伸長さ
れたデータを積分して、アナログ再生信号への変
換に供するPCM伝送方式において、送信側にて、
上記データ圧縮による切捨誤差分を累積して以後
の伝送データ生成に反映させるにあたり、選択さ
れデータ圧縮に供されるデータがリニアデータか
ら差分データに切換えられたときには、従前の切
捨誤差分の累積値に代えて直前の切捨誤差分を切
換後の累積誤差の初期値として以後の誤差累積を
行なうことを特徴とするPCM伝送方式である。

〔実施例〕

本発明の実施例について具体的に述べる前に、
まず、本発明の原理について説明する。

例えば、NI−DPCMからNI−PCMに切換えら
れた時には、アキユムレータの内容、すなわち従
前のNI−DPCMでの累積加算の結果は、意味を
失う。しかし、NI−PCMではリニアデータが圧
縮されるので、該アキユムレータの内容を棄却、
すなわちゼロクリアしてしまつても、そのゼロク
リアに基づく誤差は圧縮による切捨誤差の大きさ
を超えることはなく、実害は少ない。

しかし、逆に、NI−PCMからNI−DPCMに切
換えられたときには、受信側では、NI−PCMの
最後の復調データにNI−DPCMの伸長された受
信データを加算することにより復調されるため、
切換え直後の圧縮誤差は、第５図に示すように、
NI−PCMの圧縮誤差とNI−DPCMの圧縮誤差と
が加算された値となり、切捨ビツト長（圧縮スケ
ール値に対応する）に相当する大きさを超える大
きな誤差を生ずる。この誤差は、再生信号におい
ては、急激な直流ずれとなる。このような誤差
が、NI−PCMからNI−DPCMへの切換えの度毎
に発生するため、頻繁に差分係数αの切換え、す
なわちNI−PCMとNI−DPCMとの間の切換えが
生ずるような周波数および／またはレベル条件の
もとでは、Ｓ／Ｎが劣化し、聴感上もノイズが著
しく増加する。

そこで、本発明においては、NI−PCMからNI
−DPCMへの切換時に、従前のNI−PCMの切捨
誤差が累積されているアキユムレータの内容を
NI−DPCMの復調に適する値に修正し、この修
正された内容を用いて切換直後のNI−DPCMデ
ータをエンコード（データ圧縮および切捨て誤差
の累積加算）する。NI−PCMからNI−DPCMへ
の切換直後のアキユムレータの値として適切な値
は、切換直前のNI−PCMデータ（最後のサンプ
ル）の復調データと原データ（リニアデータ）と
の差、すなわち、切換直前のNI−PCMデータ
（最後のサンプル）における切捨誤差（累積値で
ない単独の値）である。この値は、切換直前の
NI−PCMデータ（最後のサンプル）を圧縮した
ときのアキユムレータの値と、その１サンプル前
のNI−PCMデータを圧縮したときのアキユムレ
ータの値との差ということもできる。

なお、NI−DPCMからNI−PCMへの切換時に
は、先に述べたようにアキユムレータの値をゼロ
クリアすればよい。

したがつて、本発明の第１の実施例において
は、NI−PCMからNI−DPCMへの切換に際して
は、NI−PCMからNI−DPCMへの切換直前の
NI−PCMデータ（最後のサンプル）における切
捨誤差をラツチし、NI−PCMからNI−DPCMへ
の切換時に、アキユムレータの内容を従前のNI
−PCMの切捨誤差の累積値から上記ラツチされ
た値に置換え、この修正された内容を初期値とし
て切換後のNI−DPCMの切捨誤差を累積する。
そして、NI−DPCMからNI−PCMへの切換に際
しては、アキユムレータをゼロクリアする。

したがつて、本発明の第１の実施例による送信
装置の構成は第１図のようになる。

第１図において、入力端子１、加算器２、ラツ
チ回路３、判別器４、乗算器５、データ圧縮器
６、出力端子７、および出力端子９は、第４図の
場合と同様であるので、これらについての詳細な
説明は省略する。

アキユムレータ２０は、第４図のアキユムレー
タ８の機能、すなわち切捨誤差の加算累積機能に
次の機能を加えたものである。判別器４から出力
される判別信号に応答して、NI−PCMからNI−
DPCMへの切換に際しては、NI−PCMからNI−
DPCMへの切換直前のNI−PCMデータ（最後の
サンプル）における切捨誤差をラツチし、NI−
PCMからNI−DPCMへの切換時に、アキユムレ
ータの内容を従前のNI−PCMの切捨誤差の累積
値から上記ラツチされた値に置換える。そして、
NI−DPCMからNI−PCMへの切換に際しては、
アキユムレータをゼロクリアする。

アキユムレータ２０は具体的には、例えば第２
図に示されるように構成される。データ圧縮器６
から出力される切捨誤差分は、加算器２１および
ラツチ２２に与えられる。加算器２１から出力さ
れる加算結果はセレクタ２３に入力される。セレ
クタ２３へは、ラツチ２２で１サンプル分遅延さ
れたデータも与えられている。該セレクタ２３
は、加算器２１の出力とラツチ２２でラツチされ
た値とのいずれかが選択される。セレクタ２３で
選択されたデータはラツチ２４でラツチされる。
ラツチ２４でラツチされ１サンプル遅延されたデ
ータが加算器２１に与えられ、データ圧縮器６か
ら与えられた切捨誤差との加算に供される。セレ
クタ２３およびラツチ２４の動作は判別器４から
出力される判別信号に応動する制御部２５によつ
て所定のタイミングで制御される。加算器２１の
加算結果は、このアキユムレータ２０における累
積値であり、データ圧縮器６に与えられて、伝送
桁内に入る値があるときは圧縮データに算入され
る。

すなわち、NI−PCMで伝送されているとき
は、判別信号に応動する制御部２５の動作によつ
て、セレクタ２３が加算器２１の加算結果を選択
しており、この値がラツチ２４で１サンプル遅延
されて加算器２１に与えられる。加算器２１で
は、新たに入力された切捨誤差データと１サンプ
ル前の加算結果とが加算されることになり、切捨
誤差の累積加算が行なわれる。

NI−PCM伝送からNI−DPCM伝送に切換えら
れると、判別器４の判別信号が変化し、それに応
動する制御部２５により、セレクタ２３が制御さ
れて、該セレクタ２３は、ラツチ２２の出力、す
なわち１サンプル遅延された切捨誤差を選択し、
さらに制御部２５によりラツチ２４にラツチ指令
が与えられて、該１サンプル前の切捨誤差がラツ
チ２４でラツチされる。これが、加算器２１で切
換直後のNI−DPCMの切捨誤差に加算される。
その後、制御部２５の制御により、セレクタ２３
は、加算器２１の出力を選択し、それがラツチ２
４でラツチされ、加算に供される。こうして、以
後、このアキユムレータ２０ではNI−PCM伝送
に切換えられるまでNI−DPCMの切捨誤差が累
積される。

次に、NI−PCM伝送に切換えられると、判別
器４の出力に制御部２５が応動して、ラツチ２４
にクリア指令が与えられ、ラツチ２４の保持内容
はゼロクリアされる。このため、加算器２１で
は、切換直後のNI−PCMの切捨誤差にゼロが加
算される。その後、制御部２５の制御により、セ
レクタ２３は、加算器２１の出力を選択し、それ
がラツチ２４でラツチされ、加算に供される。こ
うして、以後、このアキユムレータ２０ではNI
−DPCM伝送に切換えられるまでNI−PCMの切
捨誤差が累積される。

このようにして、NI−PCMとNI−DPCMとの
切換えが行なわれても、累積加算の連続性は保た
れる。その結果、両方式が交互に切換えられて
も、切捨てによる誤差以上の誤差を生じることが
なく、伝送方式の切換えによる直流ずれ、Ｓ／Ｎ
の劣化等は効果的に防止される。

次に、本発明の第２の実施例は、少なくとも
NI−PCM伝送期間に受信側と同等の復調を行な
う復調器を設け、この復調器により得られた切換
直後の復調データと現リニアデータとの差を求め
てこれを、切換後のNI−DPCMの切捨誤差累積
の初期値とする。そして、NI−DPCMからNI−
PCMへの切換に際しては、アキユムレータをゼ
ロクリアする。

このような、本発明の第２の実施例の構成を第
３図に示す。

第３図において、第１図と同様の部分には同符
号を付して示している。この場合、データ圧縮器
６および判別器４の出力を受けて、少なくとも
NI−PCM伝送時に受信側と同等の復調を行なう
復調器３０を有し、この復調器３０の出力は加算
器３１に与えられる。この加算器３０は、入力端
子１から入力される原リニアデータと上記復調器
３０の出力との差をとり、ラツチ３２に供給す
る。このラツチ３２で１サンプル分遅延されたデ
ータがアキユムレータ３３に入力される。このア
キユムレータ３３では、NI−PCM送信時には、
通常の切捨誤差の累積加算を行ない、NI−PCM
からNI−DPCMに切換えられたときには、ラツ
チ３２から与えられる値、すなわち１サンプル前
の復調データと原リニアデータとの差に累積値を
置換え、NI−DPCM送信時には、やはり通常の
切捨誤差の累積加算を行ない、NI−DPCMから
NI−PCMに切換えられたときには、累積値をゼ
ロクリアする。

このようにしても、実質的には上記第１の実施
例の場合と同様の結果が得られる。

なお、本発明は上述し且つ図面に示す実施例に
のみ限定されることなく、その要旨を変更しない
範囲内で種々変形して実施することができる。

例えば、NI−PCMからNI−DPCMへの切換時
に、そのときの累積値と、１サンプル前の累積値
との差を求めて、これを切換後の累積値の初期値
としても、実質的に上記第１の実施例と同様とな
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リニアデータと差分データと
を、原データに適応して交互に選択してデータ圧
縮し伝送し、且つ上記切換ビツト累積加算による
累積誤差防止方式を採用したPCM伝送方式にお
いて、リニアデータと差分データとの選択切換時
における累積加算値の不連続の問題を解消し、直
流ずれの発生を防止し得るPCM伝送方式を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略構成を示す
ブロツク図、第２図は同実施例の要部の構成を詳
細に示す模式的ブロツク図、第３図は本発明の第
２の実施例の概略構成を示すブロツク図、第４図
および第５図はそれぞれ本発明が解決しようとす
る問題点を説明するためのブロツク図および説明
図である。 ２，２１，３１……加算器、３，２２，２４，
３２……ラツチ、４……判別器、５……乗算器、
６……データ圧縮器、２０，３３……アキユムレ
ータ、２３……セレクタ、２５……制御部、３０
……復調器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アナログ原信号または該アナログ原信号から
   得られる信号に基づいて上記アナログ原信号に対
   応するリニアデータと該リニアデータの逐次差分
   値に対応する差分データとを切換選択し且つ所定
   の圧縮ビツト長にデータ圧縮してデイジタル伝送
   データを得るとともに、該伝送データおよび実質
   的に上記切換選択に対応する選択情報を送信し、
   これら伝送データおよび選択情報を受信して、受
   信伝送データをデータ伸長し、受信選択情報に基
   づき、送信側でリニアデータが選択されている場
   合は伸長されたデータをそのまま、送信側で差分
   データが選択されている場合には該伸長されたデ
   ータを積分して、アナログ再生信号への変換に供
   するPCM伝送方式において、送信側にて、上記
   データ圧縮による切捨誤差分を累積して以後の伝
   送データ生成に反映させるとともに、選択されデ
   ータ圧縮に供されるデータがリニアデータから差
   分データに切換えられたときには、直前の切捨誤
   差分を累積誤差の初期値として以後の誤差累積を
   行なうことを特徴とするPCM伝送方式。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のPCM伝送方式
   において、選択されデータ圧縮に供されるデータ
   が差分データからリニアデータに切換えられたと
   きには、従前の切捨誤差分の累積値をゼロクリア
   して以後の誤差累積を行なうことを特徴とする
   PCM伝送方式。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のPCM伝送方式
   において、少なくともリニアデータ伝送期間に、
   送信側にて受信側と同等の復調を行ない、この復
   調により得られた直前の復調データと原データと
   の差を求めて、選択されデータ圧縮に供されるデ
   ータがリニアデータから差分データに切換えられ
   たときの直前の切捨誤差分を得ることを特徴とす
   るPCM伝送方式。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のPCM伝送方式
   において、少なくともリニアデータ伝送期間に直
   前のサンプルのデータ圧縮時の累積値を保持し、
   リニアデータの最後のサンプルのデータ圧縮時の
   累積値とその直前のサンプルのデータ圧縮時の累
   積値との差を求めて、選択されデータ圧縮に供さ
   れるデータがリニアデータから差分データに切換
   えられたときの直前の切捨誤差分を得ることを特
   徴とするPCM伝送方式。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のPCM伝送方式
   において、リニアデータの最後のサンプルのデー
   タ圧縮時の切捨誤差分を保持し、選択されデータ
   圧縮に供されるデータがリニアデータから差分デ
   ータに切換えられたときの直前の切捨誤差分とす
   ることを特徴とするPCM伝送方式。