JPH0479523A - Pcmチャネルユニットのオフセット補償方式 - Google Patents

Pcmチャネルユニットのオフセット補償方式

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JPH0479523A
JPH0479523A JP19068490A JP19068490A JPH0479523A JP H0479523 A JPH0479523 A JP H0479523A JP 19068490 A JP19068490 A JP 19068490A JP 19068490 A JP19068490 A JP 19068490A JP H0479523 A JPH0479523 A JP H0479523A
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Mitsuo Tsunoishi
角石 光夫
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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】 〔概  要〕 音声・データ信号等について、アナログ信号からPCM
(パルスコードモジュレーシ」ン)信号・\の符号化を
行うと共に、回線において生じる損失周波数特性の等化
等を行・つP CMチャネルユニットに関し、 コストアンプ及び大型化を招くことなく、オフセットの
重畳による受信信号のS/Nの劣化を防止することを目
的とし、 直流成分及びその近傍の周波数成分を有効信号成分とし
ないアナログ信号をアナログ/ディジタル変換手段でデ
ィジクル1.i−υ13二変換した後、ディジタル信号
処理によってパルスコートモジコ、レーション符号に変
換して送出するPCMチャネルユニットにおいて、ディ
ジタル信号に対して直流成分及びその近傍の周波数成分
のみを遮断する高域通過フィルタリングを行うディジタ
ル高域通過フィルタを有し、該ディジタル高域通過フィ
ルタの出力信号をディジタル信号処理によりパルスコー
ドモジュレーション符号に変換して送出するように構成
する。
[産業上の利用分野〕 本発明は、音声・データ信号等について、アナログ信号
からPCM(パルスコードモジュレーション)信号への
符号化を行うと共に、回線において生じる損失周波数特
性の等化等を行うP CMチャネルユニットに関する。
(従来の技術〕 PCMチャネルユニットは、アナログ信号をPCM信号
に符号化する処理及び逆の復号化する処理を行う装置で
ある。
PCMチャネルユニットは、例えば加入者線上のアナロ
グ電話帯域信号と中継線」二でのディジタルPCM信号
との間で、内蔵されているA/D変換器及びD/A変換
器によって、アナログ信号からPCM信号への符号化(
A/D変換)及びPCM信号からアナログ信号への復号
化(D/A変換)を行う。
また、PCMチャネルユニットにおいては、特に電話帯
域信号を用いて音声信号以外のデータ伝送を行うよ・う
な場合に、その通信品質を高めるために、上述のA/D
変換器及びD/A変換器と兵に、等化器(イコライザ)
、レヘル調整回路(アッテネータ)、平衡回路(バラン
シングネット・ノーク)等が構成される。これらの回路
は、従来、アリログ回路として構成されており、符号化
側ではA/D変換器の前段、復号化側ではD/A変換器
の後段に設51られていた。しかし、各回路がアナログ
回路によって構成されていると、回路規模が大きくなっ
て装置全体のコストが高くなり、i+i+制御も複雑に
なる等の問題点があった。これに対して、ディジタル信
号処理装置(D S P : DigitalSign
al Processor)が各種分野で広く利用され
始め、DSPのL S Iも安価に入手可能となってい
る。DSPの処理性能は年々向」ニしており、従来アナ
ログ処理されていた部分が益々DSP処理されるように
なっている。なぜなら、DSP処理により装置のハード
ウェア規模を小さくできるからである。また、DSPを
利用することにより、アナログ回路においては大きな影
響を持ってしまう製造過程で生ずる製品のバラツキの影
響を最小限に抑えられる。更に、内蔵ファームウェアの
変更だけで、処理動作の変更等を容易に行える。そして
、この技術を基にして、電話帯域信号処理等の分野にお
いても、従来アナログ処理されていた部分が次々にDS
Pに置き換わられようとしている。
すなわち、PCMチャネルユニットにおける前述の等化
器、レヘル調整器、平衡回路等の回路部分をDSPで置
き換えたいという要望が高まっている。
第7図及び第8図に、上記各回路による処理をDSPて
行うPCMチャネルユニットの従来例を示す。
まず、第7図は、アナログ回線部分が送受信共通の2線
式のアナログ送受信ケーブル1によって構成されている
2線式PCMチャネルユニ・ントの従来例である。
線形A/D −D/A変換器4は、8kHzサンプリン
グ、線形16ビツト量子化のA/D変換及びD/A変換
を行い、アナログ信号の周波数帯域をサンプリング周波
数で表現できる帯域、すなわちサンプリング周波数の1
/2の周波数までの帯域に制限するだめの低域通過フィ
ルタを内蔵する。
ここで線形16ビツト景子化とは、アナログ信号のダイ
ナミックレンジを216段階に等分割したディジタル信
号で表現する処理をいう。次に、DSP5は、送信側の
機能として、減算部9、レベル微調・損失等化部10.
1./μ変換部11及び精密平衡回路処理部14から構
成され、受信側の機能として、μル変換部12及びレベ
ル微調・損失等化部13を有する。これらの機能は、D
SP5のハードウェアとそれを動作させるマイクロプロ
グラムの組合わせとして実現される。
アナログ送受信ケーブル1を経由してきた加入者からの
アナログ電話帯域信号(アナログデータ)は、ハイブリ
ッドトランス2で分離された後、増幅・粗レベル調整回
路3を通過し、線形A/D・D/A変換器4でディジタ
ル送信信号に変換された後、DSP5に入力する。ここ
で、増幅・粗レベル調整回路3は、アナログ電話帯域信
号を増幅すると共に、例えば4d[3,8dBのように
上記信号の振幅を粗くレベル調整する機能を有する。上
述のディジクル送信信号は、減算部9を経て(この機能
は後述する)、レベル微調・損失等化部10に入力する
。ここでは、アナログ送受信ケーブル1での周波数特性
の損失に対するディジクル送信信号の振幅レベルの微調
整と損失等化(補正)が行われる。このように線形A/
D −D/A変換器4から減算部9及びレベル微調・損
失等化部10を介して生成されるディジタル信号は、線
形16ビツトで量子化された信号である。I、/μ変換
部11は、この16ビツトのディジタル送信信号に対し
て、μmLawに基づく変換を行って8ビツトのディジ
タルPCM符号に変換し、PCM回線側の特には図示し
ない多重化装置に送出する。ここでは、人間の聴覚の感
度特性は音声の振幅の対数に比例することを考慮して、
第9図に示される如く、16ビツトのディジタル信号値
(リニア入力)が小さい値となる領域(セグメント、以
下間し)に対しては8ビツトのPCM符号(μmLaw
PCM出力)が細かい刻み幅で割り当てられ、大きい値
となるセグメントに対しては8ビツトのPCM符号が粗
い刻み幅で割り当てられる。第9図において、16ビツ
トのディジタル受信信号の振幅値が例えば〔−30〜+
30〕となるセグメント1においては2おきに1つのP
CM符号が割り当てられているが、」二足振幅値が〔+
31〜+94〕及び〔94〜−31〕となるセグメント
2に対しては4おき、上記振幅値が〔+95〜」−22
2)及び(−222〜−95〕となるセグメント3に対
しては8おきというように、16ビツトデイジタル受偵
信号の振幅値が大きいセグメントになるにつれてPCM
符号の割り当てが粗くなる。そして、上記振幅値がC+
7903〜→−8158)及び(−8958〜−790
3]となる最後のセグメント8に対しては差か256も
ある広いレベルに対して1つのPCM符号が割り当てら
れる。以上の対応関係がμmLa−であり、主に日本及
び米国等で採用されている。一方、ヨーロッパを中心と
するその他の地域ではA−1、計と呼ばれる規則が採用
されているため、それに対応させる場合にはL/μ変換
部11をA−Lawに対応するものに代えればよい。
一方、PCM回線側の特には図示しない多重化装置から
DSP5に入力する前述のμmLawで符号化されたP
CM符号は、μ/L変換部12において、線形16ビツ
トのディジクル受信信号に変換される。ここでは、前述
のL/μ変換部11での処理と全く逆の処理が行われる
。このディジタル送信信号は、レベル微調・損失等化部
13に入力し、ここで、PCM送受信ケーブル1での周
波数特性のある損失に対するディジタル送信信号のレベ
ルの微調整と損失等化(補正)が予め行われる。このよ
うにして、DSP5から出力される線形16ヒツトのデ
ィジタル受信信号は、線形A/D −D/A変換器4で
アナログ電話帯域信号に変換された後、増幅・粗レベル
調整回路8を介して、ハイブリッドトランス2によって
アナログ送受信ケーブル1から加入者に向けて送信され
る。増幅・粗レベル調整回路8の機能は増幅・粗レベル
調整回路3と同じである。
ここで、増幅・*■シレール調整回路8からアナ1:j
グ送受信ケーブル1に向かった受信号の一部がハイブリ
ッドトランス2を介して送信側に廻り込め、ディジタル
送信信号に含まれてDSP5に入力するため、送信側に
おいて」二足信号の一部を打ち11)ず必要がある。そ
のために、精密平衡回路処理部14でレベル微調・損失
等化部13からのディジクル受信信号から上記成分が生
成され、ごれが減算部9にてディジタル送信信号から減
算されることにより、上記成分が打ち消される。
次に、第8図は、アナログ回線部分が、送信用のアナロ
グ送信ケーブル15と受信用のアナログ受信ケーブル1
つの4世式(2世)ケーブルによって構成されている4
線式PCMチャネルユニットの従来例である。
この従来例が、第7図の2線式PCMチャネルユニント
と異なる点は、送受信共通のケーブル」二の送信信号と
受信信号を分冊1・混合するためのハイフ゛りンドトラ
ンスがない点である。すなわち、アナログ受信ケーブル
15から入力したアナログ受信信号はトランス16を介
して送信側の増幅柑レベル調整回路3に直接人力し、逆
に、受信側の増幅・粗レベル調整回路8から出力される
アナログ受信信号はi・ランス18を介してアナログ受
信ケーブル]9に直接出力される。従って、ハイブリッ
ドトランスにおける受信側から送信側への信号の廻り込
みを打ち消すための精密平衡回路処理部をDSP17内
に設ける必要はない。
上述の点以外の、増幅・相I/ヘル調整回路3と8、線
形A、/D−D/A変換器4、D S P 1.7内の
レベル微調・損失等化部10と13.1./μ変換部1
1及びμ/1.変換部12等の構成及び機能は、第7図
の2線式PCMチャネルユニットの場合と同様である。
ただし、損失等化部については4線弐の場合は主として
送信側て処理するため、13の損失等化部は簡単な処理
であり、10の損失等化部の処理は複雑(次数高い)で
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の第71又は第8図のPCMチャ不ルユニノ1−に
おいて用いられる増幅・相し−・ル調整回路3又は8は
、例えば第10図に示されるように、抵抗R1〜R6及
びオペアンプOP+ とOF2によって構成される。そ
して、スイッチS1及びS2が開閉制御されることによ
り、4(JB、8(IBというようなレベル調整が行わ
れる。
一方、第7図又は第8回の線形A / D −D / 
A変換器4に内蔵される低域通過フィルタは、通常、ア
クティブフィルタ等で構成される場合が多く、ここでも
オペアンプが用いられている。
とごろが、4−述のようなオペアンプ部分からは、通常
、直流成分又はその近傍の周波数成分を有するオフセ/
1〜が発生ずる。そして、特に、増幅粗レベル調整回路
3及び線形A/D −D/A変換器4のA/D側におい
て、ハイブリットトランス2からのアナログ電話帯域信
号にオフセ・〕1へが重畳されると以下のような不都合
が発生する。
すなわち、送信されたアナログ電話帯域信号にオフセッ
トが重畳されると、送信アナログ電話帯域信号の零レベ
ル(電圧値0)かそれに対応する量子化値以外のディジ
タル送信信号の量子化値に変換される。そして、このよ
うに零レベルが移動したディジタル送信信号が、第7図
又は第8回のDSP7又は]7内の1./μ変換部11
に入力した場合、送信アナログ電話帯域信号の零レベル
か、それに対応しない値の大きなPCM符号値に変換さ
れてしまう。
例えば、第9図の1、/μ変換表で、ディジタル送信信
号の最高振幅値8158は、通常、送信アナログ電話帯
域信号の最高電圧値2.5ボルトに対応している。そし
て、第7回又は第8図の増幅相レベル調整回路3及び線
形A/D・D/A変換器4内の低域通過フィルタにおい
て、例えば最大で100mV程度の電圧値を有するオフ
セ・ン1−が重畳されると仮定すると、このオフセット
によって発生ずる零レベルのシフトiは、 8158/2500X1.00=326となり、この値
は第9図においては第4セグメントに属する。第4セグ
メントでの粗さは16であるから、オフセットが無く第
1セグメントに零レベルが有る場合(粗さは2)に比べ
て、2 Q l o g(16/2) −18dBもS
/N (信号対雑音比)が劣化することになる。
上述の現象は、ヨーロッパを中心としたA −Lawの
場合にも、多少の差はあるが同様に発生する。
このようなオフセットに対する対策としては、第7図又
は第8図の増幅・粗レベル調整回路3及び線形A/D 
−D/A変換器4内の低域通過フィルタにおいて、オフ
セットが少ないオペアンプを使用することが考えられる
が、そのようなオペアンプは高価であり、PCMチャネ
ルユニットのコストアップを招くという問題点を有して
いる。
また、線形A/D・D/A変換器4のA/D変換回路の
前に、直流成分又はその近傍の周波数成分を有するオフ
セットを遮断する容量を挿入することが考えられるが、
A/D変換回路内に内蔵されている低域通過フィルタ部
で発生ずるオフセットは補償できないという問題点が残
る。また、容量を用いる場合、アナログ電話帯域信号の
最低周波数である300Hz以上の信号成分は通過させ
る必要があるが、その場合の容量値は1μF程度となり
、高価な容量が必要となると共に、サイズも大きくなっ
てしまい、PCMチャネルユニットの大型化を招くとい
う問題点を有している。
本発明は、コストアップ及び大型化を招くことなく、オ
フセットの重畳による受信信号のS/Nの劣化を防止す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は、本発明のブロック図である。本発明は、直流
成分及びその近傍の周波数成分を有効信号成分としない
アナログ信号20をアナログ/ディジタル変換手段21
でディジタル信号22に変換した後、ディジタル信号処
理23によってパルスコードモジュレーション符号24
に変換して送出するPCMチャネルユニットを前提とす
る。ここで、アナログ信号20は、例えば電話帯域信号
である。アナログ/ディジタル変換手段21の前段には
、通常、レベル調整のための増幅回路が設けられる。ま
た、アナログ/ディジタル変換手段21は、例えば折り
返し雑音を防止するための低域通過フィルタを内蔵し、
同フィルタによってサンプリング周波数の1/2以内の
周波数帯域に帯域制限されたアナログ信号に対して、例
えば線形量子化を行う。これに対応して、ディジタル信
号処理23は、入力信号を、非線形に例えばμmLaw
によって、パルスコートモジュレーション符号24に変
換する非線形変換手段を含む。その他、ディジタル信号
処理23は、レベル微調・損失等化処理、精密平衡回路
処理等が含まれる。
上述の前提のもとで、本発明は、アナログ/ディジタル
変換手段21から出力されるディジタル信号22に対し
て(精密平衡回路処理等を介してもよい)、直流成分又
はその近傍の周波数成分のみを遮断する高域通過フィル
タリングを行うディジタル高域通過フィルタ25を有す
る。
そして、ディジタル高域通過フィルタ25の出力信号を
前述のディジタル信号処理23によりパルスコードモジ
ュレーション符号24に変換して送出する。
上述の構成において、ディジタル高域通過フィルタ25
及びディジタル信号処理23は、第1図の破線で示され
る同一のディジタル信号処理ブロセ・νす26上の機能
として実現されるように構成することができる。
〔作   用〕
アナログ/ディジタル変換手段21の前段に設けられる
レベル調整用の増幅回路、又はアナログ/ディジタル変
換手段21内の低域通過フィルタ等において、直流成分
又はその近拐の周波数成分を有するオフセットが重畳さ
れたとしても、アナログ/ディジタル変換手段21の後
段に設けられたディジタル高域通過フィルタ25によっ
てそのオフセットが除去される。
従って、アナログ信号の零レベルがそれに対応する量子
化値以外のディジタル信号の量子化値に変換されても、
それを元の零に対応するレベルに補正することができる
。これにより、その後のディジクル信号処理23 、f
i′bこ、パルスコートモジュレーション符号24への
変換処理において、零レベルに対応する符号へ適切に変
換され、S/Nの劣化を防止することができる。
この場合、ディジタル高域通過フィルタ25及びディジ
タル信号処理23を同一のディジクル信号処理プ1コセ
ッサ26の機能として実現することにより、1m+スト
アツブ及び大型化を防くことができる。
〔実  施  例〕
以下、本発明の実施例につき詳細に説明する。
第2図は、アナログ回線部分が送受信共通の2線式のア
ナログ送受信ケーブル1によって構成されている2線式
PCMチャネルユニ・ン[・の実施例である。第7図の
従来例と同じ番号を付した部分は同じ機能を有するため
、その説明は省略する。
第7図の従来例と異なる点は、DSP27 (第7図の
DSP5に対応)内の減算部9とレベル微調損失等化部
10との間に高域通過フィルタ部28を有する点である
次に、第4図は、アナログ回線部分が、送信用のアナロ
グ送信ケーブル15と受信用のアナログ受信ケーブル1
9の4線式(2Mi)ケーブルによって構成されている
4線式PCMチャネルユニットの実施例である。第8図
の従来例と同し番号を付した部分は同じ機能を有するた
め、その説明は省略する。第8図の従来例と異なる点は
、DSP29(第8図のDSPI7に対応)内のレベル
微調・損失等化部10の前段に高域通過フィルタ部30
を有する点である。
以上の高域通過フィルタ28及び30は同一の構成にす
ることができる。高域通過フィルタ部28又は30の第
1の実施例を第4図に示す。同図は、1次の高域通過フ
ィルタであり、31及び32(Z−1)は1サンプル分
の遅延を行う遅延素子であり、33.34及び35は各
括弧内に示す係数を乗算する乗算器であり、36は加算
器であって、その伝達特性は、 で表される。
今、第2図又は第3図の線形A/D −D/A変換器4
におけるサンプリング周波数を8目l=zとするさ、こ
のフィルタの伝達特性は、Ollzで無限大損失となり
、300Hzでは0.2d13.400011zては0
.OdBの損失となる。ここで、第2図又は第3図の増
幅・粗レベル調整回路3又は線形A/D −D/A変換
器4に内1代される低域通過フィルタで発生ずるオフセ
ラ1の周波数は十分低く、はぼ直流と考えられるから、
オフセラ1〜遮断用の高域通過フィルタとしては一ヒ述
のような1次の伝達特性のディジタルフィルタで十分な
効果を得ることができる。
次に、第2図又は第3図の高域通過フィルタ部28又は
30の第2の実施例を第5図に示す。同図で、39(Z
−’)は遅延素子、37及び38は乗算器、40及び4
1は力[1算器である。ここでaの値は例えば0.98
のように1よりも小さくかつ1に近い定数である。同図
の場合、破線部42で示される低域通過フィルタの部分
でオフセット成分のみが抽出され、その成分が加算器(
減算器)41で入力から差し引かれることにより、オフ
セットが遮断される。この場合も、全体としてみると高
域連通フィルタとして機能し、その伝達特性は、−Z で表される。
以上、第2図又は第3図の高域通過フィルタ28又は3
0に関する第1及び第2の実施例ともに、フィルタの規
模は十分に小さく、第2図又は第3図のDSP27又は
29で処理する場合のプログラムステップ数も10ステ
ップ程度でよいため、処理量の増加はほとんどない。
第6図に、オフセットを除去した場合と除去しない場合
のS/N特性の例を示す。同図において、破線Aの特性
は木実施例の高域通過フィルタによりオフセットを除去
した場合、実線Bのの特性はオフセ・ントを除去しない
場合である。同図かられかるように、オフセットが重畳
される入力レベルが小さい部分でS/Nが改善されてお
り、本発明が有効であることがわかる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、アナログ信号の零レベルがそれに対応
する量子化値以外のディジタル信号の量子化値に変換さ
れても、それを元の零に対応するレベルに補正すること
ができため、その後のディジタル信号処理、特に、パル
スコードモジュレーション符号への変換処理において、
零レベルに対応する符号へ適切に変換され、S/Nの劣
化を防止することが可能となる。
この場合、特に、PCMチャネルユニットとしてディジ
タル信号処理プロセッサ(DSP)を使用していれば、
そのDSPの一機能として、ディジタル高域通過フィル
タを極めて少ない処理量で実現できるため、新たな部品
を使用することなく、小型なPCMチャネルユニットを
低コストで実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のブロック図、 第2図は、2線式PCMチ中ネルユニットにおける本発
明の実施例の構成図、 第3図は、4線式PCMチャネルユニットにおける本発
明の実施例の構成図、 第4図は、高域通過フィルタの第1の実施例の構成図、 第5図は、高域通過フィルタの第2の実施例の構成図、 第6図は、オフセットを除去した場合と除去しない場合
のS/N特性の例を示した図、第7図は、2線式PCM
チャネルユニットにおける従来例の構成図、 第8図は、4線式PCMチャネルユニットにおける従来
例の構成図、 第9図は、リニアーμ変換表を示した図、第10図は、
増幅・粗レベル調整回路の構成例を示した図である。 20・・・アナログ信号、 21 ・ 22 ・ 23 ・ 24 ・ 25 ・ 26 ・ アナログ/ディジタル変換手段、 ディジタル信号、 ディジタル信号処理、 パルスコートモジュレーション符号、 ディジタル高域通過フィルタ、 ディジタル信号処理プロセッサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)直流成分及びその近傍の周波数成分を有効信号成分
    としないアナログ信号(20)をアナログ/ディジタル
    変換手段(21)でディジタル信号(22)に変換した
    後、ディジタル信号処理(23)によってパルスコード
    モジュレーション符号(24)に変換して送出するPC
    Mチャネルユニットにおいて、 前記ディジタル信号(22)に対して前記直流成分及び
    その近傍の周波数成分のみを遮断する高域通過フィルタ
    リングを行うディジタル高域通過フィルタ(25)を有
    し、 該ディジタル高域通過フィルタの出力信号を前記ディジ
    タル信号処理(23)により前記パルスコードモジュレ
    ーション符号(24)に変換して送出する、ことを特徴
    とするPCMチャネルユニットのオフセット補償方式。 2)前記アナログ/ディジタル変換手段(21)は、前
    記アナログ信号(20)に対して線形量子化を行い、前
    記ディジタル信号処理(23)には、入力信号を非線形
    に前記パルスコードモジュレーション符号(24)に変
    換する非線形変換手段を含む、ことを特徴とする請求項
    1記載のPCMチャネルユニットのオフセット補償方式
    。 3)前記ディジタル高域通過フィルタ(25)及び前記
    ディジタル信号処理(23)は、同一のディジタル信号
    処理プロセッサ(26)上の機能として実現されること
    を特徴とする請求項1又は2記載のPCMチャネルユニ
    ットのオフセット補償方式。 4)前記アナログ信号(20)は、電話帯域信号である
    ことを特徴とする請求項1、2又は3記載のPCMチャ
    ネルユニットのオフセット補償方式。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007140469A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Lg Phillips Lcd Co Ltd データ伝送装置及び伝送方法と、これを用いた画像表示装置の駆動装置及び駆動方法

Citations (3)

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