JPH05291962A - ディジタル信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタル信号の伝送或いはテープ等への記録
再生等限られた帯域でディジタル信号を伝えるシステム
において、信号の入れ替えを行うことにより伝送の効率
を上げる。 【構成】 ＤＰＣＭを行う前に入力信号の周波数に応じ
てデータの入れ替えを行うことにより、隣合ったデータ
間のレベル差を小さくし、アナログ信号のダイナミック
レンジを広げる構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオーディオ信号等のディ
ジタル信号を限られた帯域で伝送及び記録再生する際に
ＤＰＣＭ信号を用いるディジタル信号伝送装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、衛星放送のようなディジタルオ
ーディオ信号を伝送するディジタル信号伝送装置では、
伝送するオーディオデータに同期データ，制御データ，
誤り訂正符号を付加し、Ａモード（４チャンネル）及び
Ｂモード（２チャンネル）の２つの伝送方式で伝送する
ようになっている。

【０００３】上記のＡモード及びＢモードの伝送方式
は、元の信号のデータ容量が異なっているが、サンプリ
ング周波数とビット数を変更して対処しており、ハイビ
ジョン用の衛星放送では、図８で示すように、Ａモード
は８ビット，サンプリング周波数３２ｋＨｚのＤＰＣ
Ｍ、Ｂモードは１１ビット，サンプリング周波数４８ｋ
ＨｚのＤＰＣＭを使用している。いずれの方式とも準瞬
時圧伸を行い、限られたビット数で高いダイナミックレ
ンジを得ている。

【０００４】ところで、上記の準瞬時圧伸とは、オーデ
ィオデータを１ｍｓごとに区切り（そのため１つのブロ
ックに含まれるサンプリング数は、それぞれ３２または
４８となっている）、その中で、最大レベルと最大レベ
ルの周波数を検出し、図９に示すように、オーディオ信
号の最大レベルがオーバーフローするか否かを判別し、
オーバーフローしている場合には、伝送系の最大レベル
をオーディオ信号の最大レベルに合わせて送っている。

【０００５】図９ではオーディオ信号の最大レベルが
伝送系の最大レベルより２ビット分（１２ｄＢ）高
く、そのため伝送系の最大レベルを２ビット分高く（圧
縮）している様子を示している。この時の圧縮する量
（ビット数）はレンジビットに書き込んでいる。ただ
し、圧縮により、ノイズレベルも上昇する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のディジタル信号伝送装置では、信号周波数が高くな
るほど、高域のダイナミックレンジが小さく、ノイズレ
ベルが上昇するという問題を有している。

【０００７】例えば、アナログのオーディオ信号の最大
レベルを１Ｖ_P-pとし、圧縮回路に入力されるディジタ
ルオーディオデータが１６ビットに直線量子化されてい
るとする。そして、Ａモードに変調した場合、ディジタ
ルオーディオデータの最小レベルは１５．２μＶである
ので、圧縮しない時のＤＰＣＭの最小レベルも１５．２
μＶとなる。Ａモードに変調したデータのビット数は８
ビットであるから、最大レベルは３．９ｍＶとなる。

【０００８】従って、図１０に示すように、サンプリン
グポイント間（例えばｘ（ｔ）とｘ（ｔ＋τ）の間）の
レベル差（Ｌ）が３．９ｍＶ以下ならば圧縮する必要が
ない。

【０００９】しかし、上記のレベル差（Ｌ）が９ｍＶあ
ったとすると、上述の８ビットでは、最大レベルが３．
９ｍＶであるため、伝送することが出来ない。従って、
この場合には、最大レベルを２ビット（１２ｄＢ）あげ
て１５．６ｍＶとすることで、８ビットからなるデータ
で伝送することが可能になるが、最大レベルを２ビット
上昇させたことにより、最小レベルも２ビットあげて６
０．８μＶとなり、ノイズレベルの上昇を招いてしま
う。

【００１０】このように、従来のディジタル信号伝送装
置は、準瞬時圧伸を行うことで、限られたビット数で高
いダイナミックレンジを得ることができるようになった
が、図９に示すように、周波数が高く且つレベルの大き
い信号の場合には、圧縮を行うことにより、ノイズレベ
ルも上昇させてしまう。

【００１１】従って、本発明では、信号周波数の高く且
つレベルが大きい信号であっても、ダイナミックレンジ
を狭くさせないディジタル信号伝送装置を提供すること
を目的として、信号周波数により、データの並べ替えを
行うことにより、ダイナミックレンジを確保するもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
欠点に鑑みて発明されたものであり、アナログ入力信号
の信号周波数を検出する周波数検出回路と、入力信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路からのディジ
タル信号を一時記憶し、かかるディジタル信号を並べ替
え得るデータ記録回路と、上記周波数検出回路の検出し
た入力信号の周波数に応じて上記データ記録回路による
ディジタル信号の並べ替え方を変更せしめるアドレスコ
ントロール回路とから成るディジタル信号伝送装置を提
供するものである。更に、本発明では上記データ記録回
路をＲＡＭにて、アドレスコントロール回路をＲＯＭに
て形成している。

【００１３】

【作用】上記の構成によれば、ＤＰＣＭを行う場合に比
較して、信号を入れ替えることにより、隣接する信号に
相関が生じ、隣接する信号のレベル差が少なくなり、ビ
ット数を有効に利用することが出切る。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１に基づいて説明
する。本実施例に係わるディジタル信号伝送装置は、オ
ーディオ信号をディジタル化して伝送する伝送系Ａと、
ディジタル信号化されたオーディオ信号を受信してアナ
ログ信号化する受信系Ｂとからなり、伝送系は、図１に
示すように、アナログオーディオ信号が入力されるＡ／
Ｄ変換回路１を有している。上記のアナログオーディオ
信号は、Ｌ（左），Ｒ（右）の２チャンネルのオーディ
オ信号からなっており、Ａ／Ｄ変換回路１は、入力され
た各チャンネルのオーディオ信号を、サンプリング周波
数４８ｋＨｚ，１６ビットの直線量子化されたディジタ
ル信号に変換する。

【００１５】上記のＡ／Ｄ変換回路１は、各出力端子が
変調回路２に接続されており、この変調回路２は、図２
に示すようにＲＡＭより成るデータ記録回路１６，カウ
ンタより成る波形検出回路１７，アドレスカウンター１
８，ＲＯＭより成るアドレスコントロール回路１９から
構成されている。

【００１６】ただし、図２は回路の半分を示しており、
全体としてはデータ記録回路１６，アドレスコントロー
ル回路１９は夫々２つある。そして一方のデータ記録回
路１６がデータを書き込んでいる時は、他方のデータ記
録回路１６は、データを読み出すように構成されてい
る。

【００１７】上記の構成において入力されたデータはデ
ータ記録回路１６に書き込まれる。この時の書き込みの
順番はＲＡＭのはじめから書き込んでいく。一方、デー
タ記録回路１６に入力されるデータのＭＳＢは上記波形
検出回路１７にも入力される。

【００１８】かかる波形検出回路１７は上述のようにカ
ウンターより成っており、データのＭＳＢがアナログ信
号における極性を表していることからカウンターでＭＳ
Ｂの極性を判別することにより、データの周波数を知る
ことが出来る。

【００１９】そして、波形検出回路１７の出力データ
は、アドレスコントロール回路１９の上位ビット信号と
して、ＲＯＭに入力され、アドレスコントロール回路１
９の下位ビットには、サンプリングパルスをアドレスカ
ウンター１８で分周されたものが入力される。この下位
６ビット用の信号は、データ記録回路１６のデータ書き
込み時のアドレスとしても用いられる。

【００２０】上記アドレスコントロール回路１９の中身
は、図３に示すようになっており、データの周波数によ
ってデータ記録回路１６からの読み出しのアドレスを変
更している。即ち１ｋＨｚ以下（“００”，“０１”の
ＲＯＷ参照）では、書き込みの順番と読み出しの順番は
変わらないが、２ｋＨｚから９ｋＨｚの範囲（“０２”
〜“０Ａ”のＲＯＷ参照）では相関性の高い、信号波形
の節や谷が合うように読み出しの順番を変更している。

【００２１】ＤＰＣＭでは、１ｍｓごとに信号を区切っ
てそのレベルを検出しており、そのため、１ｋＨｚ以下
の信号は周期が１ｍｓ以上あり、１ｍｓの間で相関性を
検出することは出来ないために、そのまま書き込みの際
と同じアドレスの読み出しを行う。

【００２２】このようにして、データの順序が変更され
たデータは、準瞬時圧伸を行うため圧縮回路３に入力さ
れ、データの変更方法が示された波形検出回路１７の出
力は、信号多重回路４に入力される。

【００２３】圧縮回路３では、図４に示すように、入力
されたデータを準瞬時圧伸により１１ビットのＤＰＣＭ
信号になるように１１×９６ビット（Ｌｃｈ：１１×４
８ビット，Ｒｃｈ：１１×４８ビット）のオーディオデ
ータと１６ビットのレンジビットとして出力するように
なっている。この圧縮回路３は、図１に示すように、信
号多重回路４に接続されており、信号多重回路４は、入
力されたＤＰＣＭ信号に図３の１１２ビットのデータと
２２ビットの制御信号とを挿入するようになっている。

【００２４】ここでデータ１１２ビットのうち４ビット
をデータ記録回路１６の読み出しの順番を示すデータと
して挿入する。上記の信号多重回路４は、８×１６ビッ
トの誤り訂正符号を形成する訂正符号付加回路５を介し
てビットインターリーブ回路６に接続されており、この
インターリーブ回路６は、一部のデータが欠落した場合
に、他の部分のデータを入れ替えて欠落したデータを補
修するようになっている。

【００２５】そして、このインターリーブ回路６は、フ
レーム同期付加回路７に接続されており、このフレーム
同期付加回路７は、１６ビットのフレーム同期データを
付加して多重信号として出力するようになっている。

【００２６】次に、ディジタル信号伝送装置の受信系Ｂ
は、図１に示すように、多重信号中の制御信号を読み出
す制御符号検出回路８と、伝送時に行われたデータの入
れ替えを元の順番に戻すビットインターリーブ回路９
と、同期を検出して夫々の回路に出力するクロックを決
定するフレーム同期検出回路１０とを有しており、これ
らの各回路８，９，１０には、上述の伝送系から出力さ
れた多重信号が同時に入力されるようになっている。

【００２７】上記のビットインターリーブ回路９は、伝
送系で生じたデータの誤りを検出して、訂正可能なデー
タについての訂正を行う誤り訂正回路１１に接続されて
いる。この誤り訂正回路１１は、上述の制御符号検出回
路８が接続された信号分離回路１２及び伸長回路１３に
接続されており、この信号分離回路１２は、多重信号か
らオーディオデータ及びレンジビットを分離するように
なっている。また伸長回路１３は、多重信号を直線量子
化して出力する。

【００２８】上記伸長回路１３は、復調回路１４に接続
されている。この復調回路１４は、図７に示すように、
アドレスコントロールとデータ記録とからなり、変調回
路２とは逆のデータの並べ替えを行うものである。

【００２９】そして、復調回路１４は、図１に示すよう
に、Ｄ／Ａ変換回路１５に接続されており、このＤ／Ａ
変換回路１５は、上記オーディオ信号Ｌ，Ｒをアナログ
信号化して、アナログオーディオ信号として出力する。

【００３０】次に、変調回路２において、データ記録回
路１６からデータを読み出す順番について説明する。こ
の順番は、２つの理由により決められる。１つは、図５
に示すように、信号を単一の正弦波とした場合、波の節
同士や谷同士の差を比較すると、そのレベル差は小さ
い。従って、この性格を利用して、伝送のレベルを下げ
るものである。実際の信号は、単一周波数の正弦波では
ないので、最大レベルの信号周波数に対して行われる。

【００３１】もう１つは、位相差に対する影響で、本発
明では、１ｋＨｚごとにメモリーからの読み出し順序を
変更しているが、信号の周波数は、必ずしも１ＫＨｚご
との信号が入力される訳ではない。従って、信号の周波
数と波形検出回路１７で検出した信号の周波数の差によ
るレベル差が発生する。

【００３２】そして、このレベル差は、図６に示すよう
に、信号周波数１ｋＨｚのデータを２ｋＨｚとして、デ
ータの並べ替えを行った場合αのレベル差が生じる（１
ｋＨｚから２ｋＨｚまでのデータは２ｋＨｚとしてデー
タの並べ替えを行う）。

【００３３】これに対し、図７のように、信号周波数７
ｋＨｚのデータを８ｋＨｚとして、データの並べ替えを
行った場合βのレベル差が生じる。このレベル差は信号
の位相差によって、その大きさが決まる。図６では、位
相差が１８０度（１ｋＨｚ／２ｋＨｚ）であるが、図７
では３１５度（７ｋＨｚ／８ｋＨｚ）であり、従って、
周波数が高くなるほど位相差が小さくなり、レベル差も
小さくなる。

【００３４】これは、周波数が高い信号では、周波数が
ずれた場合のレベル差が小さいと言うことであり、レベ
ル差を量子化するＤＰＣＭでは、少ないビット数で済む
ことになり、（信号周波数とデータの並べ替えを行う周
波数が一致した場合には、いずれの周波数でもレベル差
はない）高域のダイナミックレンジを広げることが出来
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明のディジタル信号伝送装置は、以
上のように、入力信号の信号周波数により、データの並
べ替えを行うことにより、信号周波数の高い信号のダイ
ナミックレンジを広げることができ、ＤＰＣＭの性格と
して生じる信号周波数のダイナミックレンジの低下を補
うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るディジタル信号伝送装置の一実
施例を示すブロック的電気回路図。

【図２】 本発明に係るディジタル信号伝送装置におけ
る変調回路の具体的回路例を示す電気回路図。

【図３】 本発明に係るディジタル信号伝送装置におけ
るアドレスコントロール回路に設定されたメモリーの読
み出しの順番を示す図。

【図４】 本発明に係るディジタル伝送装置における圧
縮回路の出力フォーマットを示す図。

【図５】 本発明の説明に供された信号の波形図。

【図６】 本発明の説明に供された信号の波形図。

【図７】 本発明の説明に供された信号の波形図。

【図８】 従来技術における信号のフォーマットを示す
図。

【図９】 従来技術の周波帯域の説明に供された図。

【図１０】 従来技術の説明に供された信号の波形図。

【符号の説明】

１ Ａ／Ｄ変換回路 ２ 変調回路 ３ 圧縮回路 ４ 信号多重回路 ５ 訂正符号付加回路 ６ ビットインターリーブ回路 ７ フレーム同期付加回路 １６ データ記録回路 １７ 波形検出回路 １９ アドレスコントロール回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル信号をＤＰＣＭ信号に変換し
   て伝送及び記録再生するディジタル信号伝送装置におい
   て、 アナログの入力信号の信号周波数を検出する周波数検出
   回路と、 入力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路
   と、 該Ａ／Ｄ変換回路からのディジタル信号を一時記憶し、
   該ディジタル信号を並べ替え得るデータ記録回路と、 上記周波数検出回路の検出した入力信号の周波数に応じ
   て上記データ記録回路によるディジタル信号の並べ替え
   方を変更せしめるアドレスコントロール回路とから成る
   ディジタル信号伝送装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載されたものにおい
   て、上記データ記録回路はＲＡＭから成り、又、アドレ
   スコントロール回路はＲＯＭにて形成したことを特徴と
   するディジタル信号伝送装置。