DE4135977C2 - Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Signalen aus N-Signalquellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Signalen aus N Signalquellen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen.

Verfahren, bei denen die einzelnen (Zeit-) Signale in Blöcke aufgeteilt und die Blöcke durch eine Transformation oder Filterung in Spektralkoeffizienten umgesetzt werden, die wiederum einem Datenreduktionsverfahren unterzogen bzw. zur Datenreduktion entsprechend codiert werden, sind bekannt.

Hierzu wird beispielsweise auf den Artikel "Daten-Diät, Datenreduktion bei digitalisierten Audio-Signalen" von Stefanie Renner in Elrad, 1991 H. 4 S. 77 verwiesen. Auf diesen Artikel sowie die PCT-Offenlegungsschrift WO 88/01811 wird im übrigen zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Begriffe und Verfahrensschritte ausdrücklich Bezug genommen.

In einer Reihe von Fällen ist es nun erforderlich, Signale aus mehreren Signalquellen gleichzeitig über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen zu übertragen. Als einfachstes Beispiel hierfür sei die Übertragung von Stereo-Signalen über zwei Übertragungskanäle genannt.

Bei der Übertragung von Signalen aus N Signalquellen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen stellt sich nun das Problem der Dimensionierung der Übertragungskanäle:

Dimensioniert man jeden einzelnen Übertragungskanal so, daß er den "maximal anfallenden Bit-Strom" übertragen, kann, so bleibt "im Mittel" vergleichsweise viel Übertragungskapazität ungenutzt.

Nun ist es aus der digitalen Telefontechnik bekannt, bei der Übertragung von Signalen aus einer Vielzahl von Signalquellen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen die Übertragungskanäle lediglich für einen "mittleren Bedarf" auszulegen und auf einzelnen Kanälen kurzfristig erhöhten Bedarf durch Zuweisung aus anderen Kanälen auszugleichen. Die Zuweisung erfolgt dabei ausschließlich über die Signalstatistik.

Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß die in der digitalen Telefontechnik gebräuchlichen Verfahren zum Ausgleich eines schwankenden Bedarfs bei der Übertragung einer Vielzahl von Signalen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen dann keine guten Resultate liefern, wenn die zu übertragenden digitalen Signale vorher einer Datenreduktion beispielsweise nach dem sogenannten OCF-Verfahren unterzogen worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Signalen aus N Signalquellen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen anzugeben, mit denen "datenreduzierte Signale" über Übertragungskanäle, die lediglich für einen "mittleren Bedarf" dimensioniert sind, ohne wahrnehmbare, d. h. beispielsweise hörbare Einbußen an Signalkapazität übertragen werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, zum Ausgleich des schwankenden Bedarfs bei der gleichzeitigen Übertragung von Signalen aus N Signalquellen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen die Zuteilung an die einzelnen Signale nicht nach statistischen Gesichtspunkten vorzunehmen, sondern bereits in dem Verfahrensschritt, in dem die Signale zur Datenreduktion codiert werden, den schwankenden Bedarf durch entsprechende Maßnahmen auszugleichen.

Dieser erfindungsgemäße Grundgedanke wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2a und 2b den erfindungsgemäßen Signalaufbau.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Signale in Blöcke aufgeteilt und die Blöcke durch eine Transformation oder Filterung in Spektralkoeffizienten umgesetzt. Zum Ausgleich des schwankenden Bedarfs werden die zu den einzelnen Signalen gehörenden transformierten Blöcke in Abschnitte aufgeteilt, und die jeweils aktuellen Abschnitte aller Signale gleichzeitig bearbeitet.

Unter Verwendung eines wahrnehmungsspezifischen Modells, das beispielsweise bei der Übertragung von Audio-Signalen ein psycho-akustisches Modell sein kann, wird für jeden Abschnitt die erlaubte Störung bestimmt und hieraus die Anforderung an die aktuell erforderliche Gesamt-Übertragungskapazität berechnet. Die Berechnung der Gesamt-Übertragungskapazität, d. h. der nötigen Bitzahl, erfolgt für alle Blöcke gleichzeitig. Aus der insgesamt zur Verfügung stehenden Übertragungskapzität und der aktuell benötigten Gesamt-Übertragungskapazität wird die Zuteilung an maximal zur Verfügung stehender Übertragungskapazität für jedes Einzelsignal berechnet. Mit der für jedes Einzelsignal zugeteilten "Bitzahl" erfolgt die Codierung des Einzelsignals und entsprechend die Übertragung dieses Einzelsignals. Dabei erfolgt im einfachsten Falle ein Ausgleich der jeweils benötigten Übertragungskapazität nur zwischen den Kanälen.

Bei der im Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung ist eine Reserve an Übertragungskapazität, ein sogenanntes Bitreservoir vorhanden, aus dem in dem Falle, daß die benötigte Gesamt-Übertragungskapazität die im Mittel zur Verfügung stehende Übertragungskapazität übersteigt, eine Zuteilung an Übertragungskapazität erfolgt.

Dieses Bitreservoir wird immer dann aufgefüllt, wenn die angeforderte Übertragungskapazität kleiner als die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität ist (Anspruch 3).

Vorteilhaft ist es, daß - um ein zu großes Anwachsen des Bitreservoirs zu verhindern - in dem Falle, daß die Übertragungskapazität sehr viel kleiner als die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität ist, eine Zwangs-Zuteilung von Bits an die einzelnen Kanäle erfolgt (Anspruch 4). Diese Zwangs-Zuteilung erfolgt dabei bevorzugt lediglich an die Kanäle bzw. Signalquellen, die einen Bedarf angemeldet haben, der größer als ein mittlerer Bedarf ist. Ein wesentlich größerer Bedarf als der durchschnittliche Bedarf bedeutet nämlich, daß diese Signale wesentlich schwerer zu codieren sind als übliche Signale.

Nach Anspruch 9 ist es bevorzugt, wenn aus allen getrennt codierten Signalen der Signalquellen ein Gesamtblock gebildet wird, der aus einem festen Bereich, der Information beinhaltet, aus der die Separierung der Signale ermittelt werden kann, sowie aus mehreren Bereichen flexibler Länge besteht, die die codierten Signale aufnehmen. Dies ist schematisch in Fig. 2a dargestellt.

Eine weitere Einsparung an Übertragungskapazität erhält man dadurch, daß gleiche Eingangssignale erkannt und durch ein geeignetes Übertragungsformat nur einmal übertragen werden (Anspruch 6). Dies ist schematisch in Fig. 2b dargestellt.

In jedem Falle ist es möglich, die aktuell benötigte Übertragungskapazität exakt zu bestimmen oder lediglich abzuschätzen (Ansprüche 7 und 8).

Darüber hinaus ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren weitgehend parallel auszuführen. Hierzu ist es bevorzugt, wenn gemäß Anspruch 10 die Codierung der Einzelsignale bereits während der Berechnung der Zuteilung der Übertragungskapazität für jedes Signal beginnt.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundgedankens ist im Anspruch 11 angegeben:

Wenn die benötigte Übertragungskapazität die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität übersteigt und keine Zuteilung aus dem Bit-Reservoir erfolgen kann, so ist es möglich, den Wert der erlaubten Störung für sämtliche Signale so anzuheben, daß die benötigte Gesamt-Übertragungskapazität die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität nicht übersteigt (Anspruch 11).

Claims (11)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Signalen aus N Signalquellen über eine entsprechende Zahl von Übertragungskanälen, bei dem die einzelnen Signale in Blöcke aufgeteilt und die Blöcke durch eine Transformation oder Filterung in Spektralkoeffizienten umgesetzt werden, die derart einem Datenreduktionsverfahren unterzogen werden, daß der zu einem Block gehörende Bereich der Spektralkoeffizienten in Abschnitte aufgeteilt wird, wobei jeweils aktuell zu verarbeitende Abschnitte aller Signale gleichzeitig bearbeitet werden, und ein wahrnehmungsspezifisches Modell eine erlaubte Störung für jeden Abschnitt bestimmt und zur Ermittlung der Anforderung an eine aktuell erforderliche Gesamt-Übertragungskapazität verwendet wird, und eine aus der insgesamt zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität und der aktuell erforderlichen Gesamt-Übertragungskapazität die Zuteilung an maximal zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität für jedes Einzelsignal blockweise berechnet und jedes Einzelsignal unter Zugrundelegung dieser so bestimmten Kapazität codiert und übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reserve an Übertragungskapazität (Bit-Reservoir) vorhanden ist, aus der in dem Falle, daß die benötigte Gesamt-Übertragungskapazität die im Mittel zur Verfügung stehende Übertragungskapazität übersteigt, eine Zuteilung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bit-Reservoir aufgefüllt wird, wenn die angeforderte Übertragungskapazität kleiner als die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß - um ein zu großes Anwachsen des Bit-Reservoirs zu verhindern - in dem Falle, daß die angeforderte Übertragungskapazität sehr viel kleiner als die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität ist, eine Zwangs-Zuteilung von Bits erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangs-Zuteilung lediglich bei einem Bedarf erfolgt, der größer als ein mittlerer Bedarf ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleiche Eingangssignale erkannt und durch ein geeignetes Übertragungsformat nur einmal übertragen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der aktuell nötigen Übertragungskapazität exakt erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der aktuell nötigen Übertragungskapazität nur abgeschätzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus allen getrennt codierten Signalen der Signalquellen ein Gesamtblock gebildet wird, der aus einem festen Bereich, der eine Information beinhaltet, aus der die Separierung der einzelnen Signale ermittelt werden kann, sowie aus mehreren Bereichen flexibler Länge besteht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierung der Einzelsignale bereits während der Berechnung der Zuteilung der Übertragungskapazität für jedes Signal beginnt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Falle, daß die angeforderte Bitzahl die insgesamt zur Verfügung stehende Bitzahl übersteigt, die erlaubte Störung für alle Signalquellen vergrößert wird, so daß sich eine verringerte Bit-Anforderung ergibt.