DE69022268T2

DE69022268T2 - Übertragungssystem für ein Stehbildfernsehtelefon.

Info

Publication number: DE69022268T2
Application number: DE69022268T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Semasa; Yutaka Ueno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2010-03-30
Also published as: KR900015555A; EP0390170A3; EP0390170B1; KR930004825B1; EP0390170A2; US5063587A; JPH02257783A; DE69022268D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Stehbild- Fernsehtelefonsystem, und genauer gesagt, ein Stehbild- Fernsehtelefonsystem, bei dem ein von einer Fernsehkamera aufgenommenes Stehbildsignal in Phase und Amplitude als ein Signal des Sprachbandes moduliert wird und während des Gesprachs an eine Telefonschaltung über das Telefon gesendet wird.
Um ein Fernsehtelefon, bei dem die Sprache und ein Bild gleichzeitig über eine Telefonübertragungsschaltung übertragen werden, hat man sich liebevoll bemüht. Tatsache ist jedoch, daß mit der existierenden Telefonübertragungsschaltung ein bewegtes Bild massive Daten erfordert, und daß es schwierig ist, das Senden und das Empfangen kontinuierlich durchzuführen. Hierzu ist ein Stehbildfernsehtelefon entwickelt worden, bei dem während des Gesprächs ein Stehbild zum anderen Ende der Leitung übertragen wird.
Bis jetzt ist es mit dieser Art des Stehbildfernsehtelefons möglich, ein Stehbild oder eine Abbildung (nachstehend als Bild bezeichnet) zu senden, d. h. eine Fotografie oder ein Bild, das das Gesicht des Sprechers und Mitteilungen zeigt, derweil die Telefonübertragung während des Gesprächs zeitweilig für die gewöhnliche Sprache angehalten wird.
Mit diesem Stehbildfernsehtelefon kann ein Bild über die Telefonschaltung gesendet und empfangen werden, und eine fortschrittliche Telefonkommunikation umfaßt das Senden nicht nur der Sprache, sondern auch der visuellen Information.
Fig. 5(a) der anliegenden Zeichnung ist ein Schaltbild, das diese Art eines am 15. Juni 1986 in "Telephone Engineer & Management", abgegebenen monochromen Stehbildfernsehtelefons zeigt.
In Fig. 5(a) bedeutet Bezugszeichen 1 einen Handapparat;
2 ein Mikrofon; 3 eine Sprach- Ein/Ausgabeschaltung;
4 eine Analogschaltung; 5 einen Matrixschalter;
6 eine Telefonschnittstelle; 7 ein Telefonschaltendgerät;
8 einen Lautsprecher; 9 eine Tastatur;
10 einen Ein/Ausgabebaustein; 11 eine CPU;
12 einen Programmspeicher; 13 eine Modemschaltung;
14 eine Fernsehkamera; 15 eine Bildsteuerung;
16 einen Bildspeicher; und 17 eine Anzeige.
Fig. 5(b) ist ein Blockschaltbild, das die Modemschaltung 15 von Fig. 5(a) zeigt. In Fig. 5(b) bedeutet Bezugszeichen 18 eine Phasen/Amplituden- Modulationsschaltung; 19 einen D/A- Wandler; 20 eine Trägerreproduzierschaltung; 21 einen Multiplizierer, 22 einen Tiefpaßfilter; und 23 einen A/D- Wandler.
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Bildübertragungsprozeduren des Fernsehtelefons der Figuren 5(a) und 5(b) zeigt.
Die Art und Weise der Sendung der Sprach- und Bildsignale in dem herkömmlichen Fernsehtelefon wird nun anhand der Figuren 5(a), 5(b), 6 und 7 beschrieben.
In Fig. 5(a) und Fig. 5(b) wird zunächst während des Telefonats in Sprache ein Sprachsignal des Sprechers mit dem Handapparat 1 oder dem Mikrofon empfangen, und dessen Ausgangssignal wird von der Sprach- Ein/Ausgabeschaltung 3 zur Analogschaltung 4 gesendet. Das Ausgangssignal der Analogschaltung wird zum Telefonanschluß 7 über den Matrixschalter 5 übertragen und dann zur Telefon- Schnittstellenschaltung 6. Des weiteren wird das Sprachsignal von einer Person am anderen Ende der Leitung vom Handapparat oder dem Lautsprecher wiedergegeben, wie es zu dem Handapparat 1 oder dem Lautsprecher 8 auf dem Rückweg übertragen worden ist.
Bei der Sendung des Stehbildsignals während des Sprechens wird unterdessen vor der Sendung von Bilddaten, wie in Fig. 6 dargestellt, ein ID- Code gesendet, um sicherzustellen, daß das Telefon am anderen Ende der Leitung ein Fernsehtelefon des gleichen Datentyps ist, und dann werden Bilddaten nach der Feststellung der Rückmeldung eines ID- Codes von dem Telefon am anderen Ende der Leitung die Bilddaten übertragen.
Da der Sprecher einen Befehl zur Sendung eines Bildes durch Betätigen der Tastatur 9 in den Figuren 5(a) und 5(b) gibt, stellt die CPU 11 insbesondere diesen Befehl über den Ein/Ausgabebaustein 10 fest, um einen ID- Code an die Modemschaltung 13 gemäß einem in dem Programmspeicher 12 zuvor gespeicherten Programm zu liefern. Nach erfolgter Modulation eines Analogsignals in der Modemschaltung 13 wird der ID- Code zum Telefon am anderen Ende der Leitung aus dem Telefonanschluß über den Matrixschalter 5 gesendet.
Gleichermaßen wird ein ID- Code von dem Telefon am anderen Ende der Leitung auf der Rückleitung zur CPU 11 gesendet, die sich des ID- Codes vergewissert.
Während dieser Zeit wird das von der Fernsehkamera 14 aufgenommene Bild in der Bildsteuerung 15 quantisiert und in dem Bildspeicher 16 vorübergehend zwischengespeichert, woraufhin die quantisierten Daten allmählich zur Anzeige 17 geleitet und angezeigt werden und dann gemäß einem Befehl der CPU 11 aus dem Bildspeicher 16 an den Telefonanschluß 7 abgegeben werden.
Bei Vorliegen eines ID- Codes oder von Bilddaten, die über das Telefon am anderen Ende der Leitung eingegeben wurden, schaltet der Matrixschalter 5 aufgrund des Trägersignals in die Richtung, in die das von der Telefon- Schnittstellenschaltung 6 empfangene Signal zu senden ist; in die Richtung von der Analogschaltung 4 zu der Modemschaltung 13, wenn das Sprachsignal empfangen wird.
Nachdem das empfangene Signal in der Modeinschaltung 13 demoduliert worden ist, gibt die CPU 11 den ID- Code zurück oder speichert die Daten des Bildspeichers 16, und die Bildsteuerung 15 führt allmählich die Bilddaten des Sprechers und jene einer Person am anderen Ende der Leitung auf die Anzeige 17, die dann die Daten anzeigt.
Bei Abwesenheit eines Trägersignals aus der Modemschaltung 13 nach Beendigung der Sendung und nach dem Empfang des Bildes schaltet der Matrixschalter 5 die Telefon- Schnittstellenschaltung 6 wieder an und verbindet mit der Analogschaltung 4, um in den Sprachbetrieb zurückzukehren.
In der in Fig. 5(b) dargestellten Modemschaltung 13 wird das Bild auf folgende Weise moduliert. Das von der CPU 11 gesendete digitale Bildsignal wird durch die Kombination von Phase und Amplituden von 16 Schritten, dargestellt in Fig. 7, in ein Signal mit einer Phase und einer Amplitude moduliert, die der Leuchtdichte des Bildsignals entspricht.
Eine derartige Modulation ist beispielsweise in der EP-A- 0 206 572 beschrieben.
Das modulierte Signal wird dann als Analogsignal vom D/A- Wandler 19 zum Matrixschalter 5 geliefert.
Nach Empfang des Bildsignals wird unterdessen das an der Modemschaltung 13 anliegende analoge Bildsignal über die Telefon- Schnittstellenschaltung 6 und den Matrixschalter 7 zur Multiplizierschaltung 21 gesendet. Zur gleichen Zeit wird das modulierte Trägersignal aus dem analogen Bildsignal in der Trägerreproduzierschaltung 20 herausgenommen. Dann wird das modulierte Trägersignal an den Multiplizierer 21 angelegt, wo das Trägersignal mit dem analogen Bildsignal multipliziert wird, um den Demoduliervorgang auszuführen, bei dem die Trägerkomponente eliminiert wird.
Das auf diese Weise von dem Trägersignal befreite Bildsignal wird von dem Tiefpaßfilter 22 in seiner Bandbreite begrenzt und wird dann als Digitalsignal vom A/D- Wandler 23 zur CPU 11 geliefert.
Bei diesem herkömmlichen System werden die Bilddaten zu einem Bildsignal moduliert, und zwar auffolgende Weise. Wie in Fig. 7 dargestellt, gibt es zwei Phasen: eine erste Phase des Typs mit sinusförmiger Kurve und eine zweite Phase des gegenüber dem sinusförmigen Typ um 180º phasenverschoben Typs, wobei sowohl die erste als auch die zweite Phase aus Signalen mit einer Vielzahl von Amplituden zusammengesetzt ist.
Des weiteren entspricht die spezielle Phase und die spezielle Amplitude eines Zyklus des Signals der jeweiligen speziellen Leuchtdichte. Im dargestellten Beispiel umfaßt jede Phase 8 Zyklen, d. h., 16 Zyklen insgesamt. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß das Signal "15" der Maximalamplitude der ersten Phase dem "Weiß" entspricht und daß das Signal "0" der Maximalamplitude der zweiten Phase dem "Schwarz" entspricht. Die zwischenliegenden Signale "14" bis "1" entsprechen dem "Grau" jeweiliger Leuchtdichten.
Die Signalverteilung zu dieser Zeit zeigt die in Fig. 8 dargestellte Amplituden- und Phasenebene.
Wie zuvor beschrieben, kann während des üblichen Telefonats mit Sprache ein Stehbild gesendet und empfangen werden, und sornit kann eine gegenseitige Verständigung auf hohem Niveau erreicht werden.
Wie jedoch aus dem Ablaufdiagramm der Fig. 6 ersichtlich, kann in dem herkömmlichen Übertragungssystem für das Stehbildfernsehtelefon die Übertragung in Sprache und die Übertragung von Bilddaten nicht zeitlich gemeinsam erfolgen. Wenn das Bildsignal übertragen wird, muß die Sprachübertragung vorübergehend angehalten werden; folglich ist ein durchgehendes und komfortables Gespräch schwerlich zu erreichen.
Wenn das Bild zum Beispiel eine Schirmgröße von 160 H x 100 V Bildelementen hat, muß die Übertragung der Sprache für etwa 10 Sekunden angehalten werden, um ein Bild mit einer Baudrate von 1.747,82 Hz zu senden. Des weiteren muß in einem hochauflösenden System mit 320 H x 200 V Bildelementen die Übertragung der Sprache viermal so lange unterbrochen werden wie im obigen Beispiel. Im Falle eines Farbbildes der oben genannten Auflösung muß darüber hinaus die Übertragung der Sprache etwa 1,5 mal länger als die obige Zeit angehalten werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, ein Übertragungssystem für ein Stehbildfernsehtelefon zu schaffen, bei dem die Sprachübertragung sogar während der Übertragung eines Bildsignals möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Stehbildfernseh- Telefonsystem gelöst, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist.
Da das Signalband der Telefonschaltung in das Band für das Bildsignal und das Band für das Sprachsignal aufgeteilt wird, ist mit dieser Einrichtung die gleichzeitige Übertragung von Sprache und Bild möglich. Da des weiteren das Bildsignal auf ein Band durch das Tiefpaßfiltermittel begrenzt wird, erfordert das System kein Bandpaßfilter hoher Präzision zur Begrenzung und Trennung des Bandes des Bildsignals.
Obige und andere Vorteile, Merkmale und zusätzliche Gegenstände dieser Erfindung werden demjenigen, der mit dem Stand der Technik vertraut ist, aus der nachstehenden Beschreibung deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung auf die beiliegenden Blätter der Zeichnung Bezug nimmt, auf denen bevorzugte strukturelle Ausführungsbeispiele mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung im Wege von Veranschaulichungsbeispielen dargestellt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1(a) ist ein Blockschaltbild, das ein Stehbildfernseh- Telefonsystem nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 1(b) ist ein Blockschaltbild, das eine Modemschaltung 40 des in Fig. 1(a) dargestellten Systems zeigt;
Fig. 1(c) ist ein Blockschaltbild, das eine Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung des in Fig. 1(a) dargestellten Systems zeigt;
Fig. 2 zeigt die Signalpunktanordnung von Bildsignalen, wenn das Bildsignal in dem System gemäß Fig. 1(a) quer moduliert wird;
Fig. 3(a) ist ein Graph, der die Kennlinie eines Tiefpaßfilters zur Filterung eines Bildsignals in dem in Fig. 1(a) dargestellten System zeigt;
Fig. 3(b) zeigt das Spektrum eines in Phase und Amplitude in dem System gemäß Fig. 1(a) modulierten Bildsignals;
Fig. 4(a) ist ein Graph, der die Kennlinie eines Filters zur Filterung eines Sprachsignals im System gemäß Fig. 1(a) zeigt;
Fig. 4(b) zeigt das Frequenzspektrum eines Bildsignals, das mit einem Trägersignal in einer Demodulationsschaltung nach Empfang eines Sprachsignals in dem System gemäß Fig. 1(a) gemischt worden ist;
Fig. 5(a) ist ein Blockschaltbild, das ein herkömmliches Stehbildfernseh- Telefonsystem zeigt;
Fig. 5(b) ist ein Blockschaltbild, das eine Modemschaltung des herkömmlichen Systems zeigt;
Fig. 6 ist ein Abfolgediagramm, das die Sendeprozeduren des herkömmlichen Systems zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Kurvenformen eines in Phase und Amplitude nach dem herkömmlichen System modulierten Bildsignals zeigt; und
Fig. 8 zeigt die Punkte eines modulierten Bildsignals nach dem herkömmlichen System.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die Prinzipien dieser Erfindung sind insbesondere dann nützlich, wenn sie in einem Übertragungssystem für ein Stehbildfernsehtelefon angewandt werden, wie es in Fig. 1(a) dargestellt ist. Die Figuren 1(b) und 1(c) zeigen eine Modemschaltung 40 bzw. eine Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung 24 des Systems. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Teile dieses Ausführungsbeispiels der Figuren 1(a) und 1(b) in dem herkömmlichen System der Figuren 5(a) und 5(b).
Als ein signifikantes Merkmal dieser Erfindung wird eine gleichzeitige Übertragung von Sprache und Bildern durch Bandaufteilung in Sprach- und Bildsignale möglich, und eine Hochgeschwindigkeits- Bildübertragung kann durch eine Amplitudenquermodulation erzielt werden.
Das System dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildsignal in einem Teil des Frequenzbandes präsentiert wird, das für ein Sprachsignal verwendet wird und auch dadurch, daß die beiden Signale gleichzeitig übertragen werden. Des weiteren ist dieses System dadurch gekenneichnet, daß das Band, in dem das Bildsignal präsentiert wird, zu einem Band ausgewählt wird, in dem Bilddaten und Sprachdaten kaum in ihrer Qualität verschlechtert werden.
Fig. 4(a) zeigt, daß es einen Spalt in einem Sprachband gibt, das eine Breite von gewöhnlicherweise 3,4 kHz aufweist, wobei sich der Spalt um 0,8 kHz um eine Trägerfrequenz fc spannt, die ein Bildsignal in Phase und Amplitude moduliert. Dieser Spalt wird durch eine Filterkennlinie gebildet, vorzugsweise eine Tiefpaß- Filterkennlinie, die für das Sprachsignal so steil wie möglich ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Sprachsignal folglich die Grenzfrequenz, die von 1,35 - 2,15 kHz reicht, in dem das Bildsignal bereitgestellt werden kann.
Wie zuvor beschrieben, kann im aktuellen aktustischen Sinne der Benutzer einen Sprachkomfort erkennen, ohne wesentliche Verschlechterung der Sprachqualität, da er/sie nur tiefe und hohe Frequenzkomponenten sich gegenstehender Seiten des unterdrückten Mittenbandes hören.
Zur Auswahl eines derartigen Bandes muß die Trägerfrequenz fc zur Modulation des Bildsingals in Phase und Amplitude zu einem experimentel optimalen Wert ausgesucht werden. In diesem Ausführungsbeispiel kann mit der Trägerfrequenz fc von 1.747,82 Hz, die üblicherweise verwendet wird, eine adäquate Sprachhörbarkeit erzielt werden.
Da das Bildsignal in der Zwischenzeit ohne das Sprachsignal in Fig. 4(a) eingegeben wird, um die Bänder für Sprach- und Bildsignale aufzuteilen, muß das Spektrum des modulierten Bildsignales auf das Band entsprechend dem sprachsignalfreien Band begrenzt werden.
Es ist allgemein bekannt, daß das Spektrum des Signals, das in Phase und Amplitude moduliert ist, von der Baudrate während der Phasen/Amplituden- Modulation abhängt, so daß das sich ergebende Band im wesentlichen der Baudratenfrequenz entspricht.
In diesem Ausführungsbeispiel wird für jede der Phasen/Amplituden- Modulationsschaltungen 26I, 26Q der Nodemschaltung 40 die Baudratenfrequenz von 582,6 Mz ausgewählt, die, verglichen mit 0,8 kHz des sprachfreien Bandes von Fig. 4(a), angemessen ist.
Fig. 3(b) zeigt das Spektrum des Bildsignals; es wird angenommen, daß die Trägertrequenz fc zur Phasen/Amplituden- Modulation 1.47,82 Hz beträgt, und daß die Baudratenfrequenz fb 582,6 Hz beträgt, wobei das sich ergebende Band von 1.456,52 Hz bis 2.039,12 Hz reicht. Folglich kann das Spektrum des Bildsignals von Fig. 3(a) bandmäßig eingeteilt werden und in das sprachfreie Band von Fig. 4(a) versetzt werden.
Erfindungsgemäß hat die Modemschaltung 40 zur Begrenzung der modulierten Basisbandfrequenz innerhalb eines unteren Bandes abhängig von der Begrenzung der Baudrate während der Phasen/Amplituden-Modulation Tiefpaßfilter 25I, 25Q. Die sich ergebende Grenzfrequenz wird auf die Hälfte der Baudratenfrequenz gesetzt, d. h. auf 291,3 Hz.
Durch diese Filterung wird die phasenmodulierte Basisbandfrequenz auf ein solches Band eingegrenzt, wie es sich in das Spektrum von Fig. 3(b) einfügt. Als Ergebnis der Filterung und der Baudrateneinstellung kann das Band des endgültigen Bildsignals während der Phasen/Amplituden- Modulation begrenzt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Baudratenfreqenz fb optional so im Sinne einer Bandeinteilung eingestellt werden. Es wird angenommen, daß es auf l/n (n ist eine ganze Zahl) der Trägerfrequenz fc phasen- und amplitudenmoduliert eingestellt wird, wobei sich der Vorteil ergibt, daß eine derartige Baudratenfrequenz fb leicht durch eine simple Frequenzteilschaltung zu erzeugen ist.
In diesem Ausführungsbeispiel wird diese so eingestellt, daß fb = 1/3 fc; in alternativer Wiese kann die Baudratenfrequenz wahlweise in Beziehung zum sprachsignalfreien Band eingestellt werden.
Wegen dieser verringerten Baudrate wird das Bildsignal in Phase und Amplitude mit geringer Rate moduliert. Die Sprache kann gleichzeitig mit dem Bild übertragen werden, und auf diese Weise wird gelegentlich eine verlängerte Übertragungszeit für das Bild erforderlich.
Dieses Problem wird gelöst durch Amplitudenquermodulation. Im herkömmlichen System, wie es in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist, werden nur Sinussignale zur Signalmodulation verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel werden zusätzlich zu den Sinussignalen Kosinussignale verwendet; die Signale der beiden Systeme werden gleichzeitig in ihrer Phase und parallel durch ein Signal moduliert, das in seiner Phase um 90º verschoben ist. Gleichzeitig können die Signale demoduliert werden, und die sich um 90º unterscheidenden Sinus- und Kosinussignale können unabhängig voneinander moduliert und demoduliert werden, ohne sich gegenseitig zu stören, so daß die Phasen/Amplituden- Nodulationen mit zweifach gefalteter Rate durchgeführt werden können, um beliebige Verzögerungen der Baudrate wiederzugewinnen.
Nachstehend wird der Modulations/Demodulationsvorgang beschrieben.
Wie aus Fig. 1(b) ersichtlich, enthält der Modulator der Modemschaltung 40 ein Paar von Tiefpaßfiltern 25I, 25Q, zu denen Bildsignale zweier Komponenten des Bildes in paralleler Form von der CPU 11 übertragen werden. Im dargestellten Beispiel weisen die Tiefpaßfilter 25I, 25Q je einen steilen Dämpfungsanstieg gemäß Fig. 3(a) auf. In Fig. 3(a) repräsentiert fb die Baudratenfrequenz, die hier auf ein Drittel der Trägerfrequenz fc = 1.747,82 Hz eingestellt ist, während die Grenzfrequenzen beider Tiefpaßfilter 25I und 25Q auf fb/2 = 291,3 Hz eingestellt sind.
Die bandbegrenzten Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 25I, 25Q werden an jeweilige Phasen/Amplituden- Modulationsschaltungen 26I, 26Q angelegt. Die erstere 26I empfängt ein Tiefpaßsignal als Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 26I, moduliert das Signal in Phase und Amplitude durch ein spezielles Phasensignal I von 0º- Phase (sinus) und gibt ein phasen/amplitudenmoduliertes Signal I ab. Die letztere 26Q empfängt ein Tiefpaßsignal aus dem Ausgang des Tiefpaßfilters 25Q, moduliert das Signal in Phase und Amplitude durch ein spezielles Phasensignal Q von 90º Phase (kosinus) und gibt ein phasen/moduliertes Amplitudensignal ab. Die Ausgangssignale der beiden Phasen/Amplituden- Modulationsschaltungen 26I, 26Q werden in ihrer Amplitude in einer Zusammensetzschaltung 427 gemischt, und das Amplitudenmischsignal I + Q wird zu einem D/A- Wandler 28 übertragen, worauthin dessen Digitalsignal in ein Analogsignal gewandelt wird.
Die gleichzeitig parallel verarbeiteten Signale sind zwei Zweidrahtsignale des Bildspeichers 16; durch dieses Querverfahren können Bilddaten eines Bildes parallel mit einer doppelt gefalteten Rate verarbeitet werden.
Zwischenzeitlich isoliert der Demodulator der Modemschaltung 40 das phasen/amplitudenmodulierte Signal I und das phasen/amplitudenmodulierte Q aus dem Amplitudenmischsignal I + Q, das in entgegengesetzter Richtung von dem Telefon am anderen Ende der Leitung übertragen wurde, wodurch auf diese Weise der Demodulationsvorgang ausgeführt wird.
Als Schaltung zum Isolieren und Demodulieren des I- phasen/amplitudenmodulierten Signals ist nämlich eine Trägerrückgewinnungsschaltung 29 zur Feststellung einer speziellen Phase I vorgesehen. Es wird eine analoge Multiplikation des speziellen Signals I aus der Trägerrückgewinnungsschaltung 29 mit dem empfangenen Signal in einer Multiplizierschaltung 31I durchgeführt. Das von der Multiplizierschaltung 31I abgegebene untere Band des Multiplikationssignals wird in einem Tiefpaßfilter 32I gefiltert, das einen in Fig. 3(a) dargestellten Dämpfungsanstieg aufweist, und das gefilterte Signal wird dann von dem A/D- Wandlerschaltung 331 digitalisiert.
Als Schaltung zum Isolieren und Demodulieren des Q- phasen/amplitudenmodulierten Signals ist eine Phasenverzögerungsschaltung 30 zur Verzögerung des Ausgangssignals der Trägerrückgewinnungsschaltung 29 um 90º vorgesehen. Eine analoge Multiplikation des speziellen Phasensignals Q aus der Phasenverzögerungsschaltung 30 und dem empfangenen Signal wird in einer Multiplizierschaltung 31Q durchgeführt. Das untere Band des von der Multiplizierschaltung 31Q abgegebenen Multiplikationssignals wird in einem Tiefpaßfilter 32Q gefiltert, das in einen in Fig. 3(a) dargestellten Dämpfungsanstieg aufweist, und dann wird das gefilterte Signal von einer A/D- Wandlerschaltung 33Q digitalisiert.
Das Tiefpaßfilter zur Eingrenzung des Bandes sollte hier im Beispiel vorzugsweise den nachstehenden Kosinus- Dampfungsanstieg aufweisen.
Dabei gilt für die Verstärkung A(ω):
wenn ω < (π/T) (1 - α), dann A(ω) = 1; wenn ω - (π/T) < (π/T) α, dann A(ω) = cos((T/4α)( ω) - (π/T) (1-α)); und wenn ω > (π/T) (1+α), dann A(ω) = 0;
Wobei T für eine invertierte Zahl der modulierten Frequenz des Bildsignals steht, α für eine positive Zahl gleich oder kleiner 1, und wobei ω für die Kreisfrequenz steht.
Die Arbeitsweise der Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung wird nun nachstehend beschrieben.
Wie in Fig. 1(c) dargestellt, enthält der Übertragungsteil der Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung ein Bandunterdrückungsfilter 34 zum Empfang des Sprachsignals aus der Analogschaltung 4 und zur Filterung des Sprachsignals mit der Kennlienie gemäß Fig. 4(a), sowie eine Amplituden- Zusammensetzschaltung 35 zum Zusammensetzen des Filterausgangssignals und des Bildsignals aus der Modemschaltung 40 zur Ausgabe des sich ergebenden Signalgemischs an die Telefonschnittstellenschaltung 6.
Der Empfangsteil der Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung ist mit dem Eingang der Modemschaltung. 40 verbunden, die das empfangene Signal aus der Telefonschnittstellenschaltung 6 zurückbehält, und enthält ein Bandunterdrückungsfilter 36 zur Filterung des empfangenen Signals durch die in Fig. 4(a) dargestellte Kennlinie und zur Ausgabe des resultierenden Signals an die Analogschaltung 4.
In dem Ausführungsbeispiel hat die Anordnung der Signalpunkte, die bei der Modulation verwendet werden, eine zweidimensionale Querform, wie in Fig. 2 dargestellt; diese wird als 16 x 16- Wert- Queramplituden- Modulationssystem bezeichnet.
Die Anzahl der Signalpunkte beispielsweise der 0º- Phase ist 16, und auch die Anzahl der Signalpunkte von 90º ist 16; selbst wenn die Sprach- und Bildsignale gleichzeitig bearbeitet werden, ist es möglich, das Signal leicht zu separieren und zu demodulieren.
Das von der Fernsehkamera 14 aufgenommene Bildsignal wird in der Bildsteuerung 15 quantisiert und dann in den Bildspeicher 16 gespeichert. Das vorübergehend in dem Bildspeicher 16 gespeicherte Signal; die beiden Zeilen, die obere und untere Zeile des durch den Steuervorgang der CPU 11 gespeicherte Bildsignals werden nacheinander als das Signal zur Modulation der I- Phase und zur Modulation der Q- Phase an die Modemschaltung 40 angelegt.
Mit anderen Worten, die erste Zeile des Bildsignals und die zweite Zeile des Bildsignals werden gleichzeitig als das Signal zur Modulation der I- Phase und als das Signal zur Modulation der Q- Phase moduliert. Danach werden die dritte und die vierte Zeile des Bildsignals in gleicher Weise verarbeitet. Diese Prozedur wird bis hinab zur letzten Zeile wiederholt.
Bei der Übertragung von Daten zu dieser Zeit werden das Signal zur Modulation der Phase I und das Signal zur Modulation der Phase Q parallel mit einer Baudratenfrequenz übertragen, d. h., fb = 1/3 x 1.747,82 Hz.
Zwischenzeitlich werden das Signal zur Modulation der Phase I und das Signal zur Modulation der Phase Q mit der Kennlinie gemäß Fig. 3(a) in den jeweiligen Tiefpaßfiltern 25I, 25Q gefiltert. Folglich wird das phasenmodulierte Spektralband auf diese fb begrenzt, d. h., auf 582,6 Hz
Im Ergebnis werden zwei Signale bandbegrenzt. Vorzugsweise wird das Band auf ½ der Baudratenfrequenz sb begrenzt, um die Signale mit maximaler Effizienz einfügen zu können. Aus diesem Grunde wird in diesem Ausführungsbeispiel die Grenzfrequenz beider Tiefpaßfilter 25I, 25Q auf 291,3 Hz eingestellt. Diese Signale werden mit dem Träger der Frequenz fc (= 1.747,82 Hz) moduliert, d. h., das spezielle Phasensignal I und das quer dazu stehende Signal Q werden in den jeweiligen Phasen/Amplituden- Modulationsschaltungen 26I, 26Q moduliert. Auf diese Weise wird das phasen/amplitudenmodulierte Signal I und das phasen/amplitudenmodulierte Signal Q, die das in Fig. 3(a) dargestellte Spektrum aufweisen, erzeugt.
Da in diesem Ausführungsbeispiel die Trägerfrequenz fc hier dem n- fachen (n ist eine ganze Zahl), d. h., dem 3- fachen der Baudratenfrequenz fb entspricht, kann die Tiepaßverarbeitung und die Modulation (Multiplikation mit dem Träger) miteinander synchronisiert ablaufen, so daß es möglich ist, den Systemaufbau sehr einfach zu gestalten.
Die beiden phasen/amplitudenmodulierten Signale werden in der Amplitudenzusammensetzschaltung 27 bezüglich ihrer Amplitude gemischt; die Spektralverteilung ist dabei derjenigen der Fig. 3(b) gleich.
Das von der Amplitudenzusammensetzschaltung 27 abgegebene Signal wird in dem D/A- Wandler 28 analog umgesetzt und wird dann an den Telefonanschluß 7 über die Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung 24 und die Telefonschnittstellenschaltung 6 abgegeben.
Da die beiden Leitungen der Bildsignale gleichzeitig bearbeitet werden, werden folglich gemäß der Modemschaltung 40 nach der Erfindung die doppelt gefaltete Übertragungsrate erzielt. In der Zwischenzeit werden die Bildsignale mit einer Baudratenfrequenz fb = 1/3 fc (im herkömmlichen System ist die Baudrate gleich der Trägerfrequenz fc) moduliert, die Verarbeitungsrate beträgt 1/3, und die gemischten Bildsignale können selbst während der Sprachübertragung etwa 3/2 x verglichen mit dem herkömmlichen System übertragen werden.
Nun wird der Empfang des Bildsignals beschrieben.
Wie bei der Sendung wird auch hier das Sprachsignal nicht überlagert.
Das Amplitudenmischsignal I + Q, das über die Telefonschaltung empfangen wird, wird der Modemschaltung 40 über die Telefonschnittstellenschaltung 6 und die Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung 24 eingegeben.
Das Trägersignal der I- Phase dieses eingegebenen Signals wird dann in der Trägerrückgewinnungsschaltung 29 als das erste Eingangssignal der Muliplizierschaltung 31I für das I- Phasensignal reproduziert.
Da andrerseits das Amplitudenmischsignal I + Q, das durch die Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung 24 gelaufen ist, bezüglich des zweiten Eingangssignals der Multiplizierschaltung 311 eingegeben wird, kann das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 311, deren Ausgangssignal durch analoges Multiplizieren des ersten mit dem zweiten Ausgangssignal gewonnen wird, als das Signal des Pegels, der dem Signal zur Modulation der I- Phase gleich ist, auf der Sendeseite des Tiefpaßfilters mit der in Fig. 3(a) dargestellten Tiefpaßkennlinie reproduziert werden. Da nun der Träger senkrecht auf dem Träger der I- Phase steht, d. h., das Signal derselben Frequenz sich um 90º in der Phase von der Trägerphase I unterscheidet, wird die Signalkomponente des phasen/amplitudenmodulierten Signals Q des Amplitudenmischsignals I + Q durch die Multiplikation mit der Trägerphase I in der Amplitude 0.
Andererseits ist das Trägersignal der Phase I als Ausgangssignal der Trägerrückgewinnungsschaltung 29 um 90º in der Phase durch die Phasenverzögerungsschaltung 30 verzögert, und wird das Trägersignal der Phase Q, d. h., das erste Eingangssignal der Multiplizierschaltung 31Q für das Q- Phasensignal.
Auch in Hinsicht auf das zweite Eingangssignal der Multiplizierschaltung 31Q für das Q- Phasensignal wird das Amplitudenmischsignal I + Q eingegeben. Wie beim I- Phasensignal, dem Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 31Q, welches Signal durch analoges Multiplizieren der beiden Eingangssignale gewonnen wird, wird als das Signal eines Pegels gleich dem Signal für die Q- Phasen- Modulation auf der Ubertragungsseite in dem Tiefpaßfilter 32Q mit der in Fig. 3(a) dargestellten Kennlinie erzeugt.
Dann werden die reproduzierten Signale für die I- Phasen- und die Q- Phasenmodulation von dem jeweiligen A/D- Wandler 33I, 33Q digitalisiert und werden in den Bildspeicher 16 durch einen Steuervorgang der CPU 11 gespeichert.
Nachfolgend liest die Bildsteuerung 15 das in dem Bildspeicher 16 gespeicherte Bild und zeigt ein Stehbild auf der Anzeige 17 an.
Wie zuvor beschrieben, wird das Senden/Empfangen des Bildsignals und das Senden/Empfangen des Sprachsignals individuell durchgeführt. Nach dieser Erfindung kann die Übertragung des Bildsignals durch die Tastatur 9 während der Sendung des Sprachsignals bereitgestellt werden. Da dem Sprachsignal teilweise ein Frequenzband abgeschnitten ist, und zum Teil wegen der Beschränkung des Spektrums des Bildsignals innerhalb des abgeschnittenen Frequenzbandes aus dem Sprachsignal, ist es möglich, diese beiden Signale zusammenzusetzen und diese in dem Band zu trennen.
Mit anderen Worten, das Sprachsignal wird an die Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung 24 über den Handapparat 1 oder das Mikrofon 2 über die Spracheingabe/Ausgabeschaltung 3 und die Analogschaltung 4 angelegt. Das Sprachsignal wird zur Sendung des Bildsignals von dem Bandunterdrückungsfilter 34 unterdrückt und wird bandmäßig mit den modulierten Bildsignalkomponenten durch die Amplitudenzusammensetzschaltung 35 zusammengesetzt, woraufhin die sich ergebende zusammengesetzte Signalkomponente an den Telefonanschluß 7 über die Telefonschnittstellschaltung 6 gesendet wird.
Das Sprachsignal aus dem Telefon am anderen Ende der Leitung wird über den umgekehrten Weg an die Band- Aufteil/Zusammensetz- Schaltung 24 über den Telefonanschluß 7 und die Telefonschnittstellenschaltung 6 gesendet. Nachdem nun die Bildsignalkomponente in der Sendeschaltung von dem Bandunterdrückungsfilter 36 unterdrückt worden ist, das die Kennlinie gemäß Fig. 4(a) aufweist, wird das Sprachsignal von dem Handapparat 1 oder von dem Lautsprecher 8 über die Analogschaltung 4 und die Sprach- Ein/Ausgabeschaltung 3 wiedergegeben.
Das zu reproduzierende Sprachsignal umspannt zur Zeit der Unterdrückung ein Band von 0,8 kHz um die Bildsignal- Sendeträgerfrequenz fc = 1.747,82 Hz gemäß Fig. 4(a) . Wie in der 1982 unter dem Titel "Research Report on Administrative Audiography" abgegebenen Schrift von Telecommunication System Research Committee, Telecommunications Administration Office, Ministry of Posts and Telecommunications, the Gouvernment of Japan, ist der Betrag der Qualitätsverschlechterung in Hinsicht auf den Grad der Verständlichkeit etwa -3 dB, was sehr wenig und von daher vernachlässigbar ist. In diesem Report sind nämlich die Frequenzbänder, durch die Sprache läuft, und die scheinbar im wesentlichen die gleiche Bandkennlinie haben, 0 bis 1,3 kHz und 2,1 - 3,4 kHz; d. h., der Mittelwert der Sprachverständigung beträgt 85,5 %. Dieser Wert ist lediglich etwa 8 % niedriger verglichen mit etwa 94 % unter normalen Bedingungen, wenn das Band nicht unterdrückt ist.
Die Auswirkung auf den Empfang des Bildsignals bei unterdrücktem Sprachsignal während der Übertragung des Bildsignals wird nun beschrieben.
Da das Sprachsignal in dem Bandunterdrückungsfilter 34 mit einer in Fig. 4(a) dargestellten Kennlinie unterdrückt wird, und dann auf die Telefonschaltung gesendet wird, werden die Signalkomponenten mit dem Träger der Frequenz fc = 1.747,82 Hz in den Multiplizierern 31I, 31Q der Modemschaltung 40 multipliziert und in das Band über 400 Hz von Fig. 4(b) versetzt.
Da des weiteren dieses Signal von der Kennlinie gemäß Fig. 3(a) in den Tiefpaßfiltern 32I, 32Q der nächsten Stufe gefiltert wird, werden deren Komponenten des Signals alle unterdrückt, so daß das Ausgangssignal aus den Filtern nur Komponenten des Bildsignals enthält, so daß keine Auswirkung oder Beeinflussung auf die Wiedergabe des Bildsignals erfolgt.
Wie im Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wird die Baudratenfrequenz des Bildsignals auf 1/3 der Trägerfrequenz fc eingestellt. Alternativ kann die Baudratenfrequenz kleiner gewählt werden, um ein gewünschtes Band des Bildsignals zu verringern, so daß das zu unterdrückende Sprachband minimiert werden kann, damit die Sprachqualität über das Telefon nicht so stark verschlechtert wird. Umgekehrt kann die Baudrate erhöht werden, um die Übertragungszeit des Bildes zu verkürzen, wobei lediglich ein kleines Zugeständnis bezüglich der Sprachqualität hinzunehmen ist.
Da das Bildsignal und das Sprachsignal in aufgeteilten Bändern übertragen werden, ist es nach dem erfindungsgemäßen System möglich, die Sprachübertragung sogar während der Bildübertragung fortzusetzen. Da des weiteren das Bildsignal in Phase und Amplitude moduliert ist, nachdem es die Bandbegrenzungs- Tiefpaßfilter durchlaufen hat, wird ein üblicherweise in der Tonfrequenz- Graphiktechnik zu verwendendes Bandpaßfilter überflüssig, so daß das System im Aufbau einfach und von daher kostengünstig herzustellen ist.
Ein Stehbildfernseh- Telefonsystem zum Senden und Empfangen eines von einer Kamera aufgenommenen Stehbildes über eine Telefonschaltung; ein in einem Speicher gespeichertes Bildsignal wird in seiner Phase und Amplitude digital moduliert und während der Sprachübertragung bereitgestellt oder an die Telefonschaltung angelegt.
Zur Überlagerung der Sprache auch während des Bereitstellens des Bildsignals werden die Sprach- und Bildsignale durch Frequenzbänder eingeteilt. Das Frequenzband des Sprachsignals ist teilweise begrenzt, und das Bildsignal wird in das fortgelassene Band eingefügt, während dieser Zeit das Bildsignal bandmäßig durch Einstellen der Baudratenfrequenz nach unten unter die Trägersignalfrequenz begrenzt wird, wenn die Modulation der Phase und der Amplitude erfolgt. Das Bildsignal ist weiterhin bandmäßig durch einen Tiefpaßfilter beschränkt, so daß das Sprach- vom Bildsignal durch das Band getrennt ist, wobei eine gegenseitige Überlappung auf das gleiche Frequenzband vermieden wird.

Claims

1. Stehbildfernseh- Telefonsystem zum Senden und Empfangen eines von einer Kamera (14) aufgenommenen Stehbildes über eine Telefonschaltung, wobei ein Stehbildsignal erzeugt wird, mit:

a) einer Modemschaltung (40) mit einem Modulationsmittel (26I, 26Q) zur Modulation der Phase und Amplitude eines Trägersignals durch ein modulierendes Bildsignal und mit einem Demodulationsmittel (30, 31I, 31Q) zur Demodulation eines empfangenen modulierten Trägersignals,

gekennzeichnet durch

a) ein Sprachband- Filtermittel (34) zur Beseitigung eines Frequenzbandes, das innerhalb eines Frequenzbandes eines von einer Sprach- Ein/Ausgabeschaltung (3) angelegten Sprachsignals angesiedelt ist, um ein bandunterdrücktes Sprachsignal zu erzeugen, wobei die Frequenz des Trägersignals im wesentlichen auf der Mittenfrequenz des beseitigten Frequenzbandes abgeglichen ist, und wobei eine Baudratenfrequenz während der Phasen/ Amplitudenmodulation so eingestellt ist, daß sie im wesentlichen der Bandbreite des elimierten Frequenzbandes gleich ist und l/n der Trägersignalfrequenz beträgt, wobei n eine ganze Zahl ist;

b) ein Tiefpaßfiltermittel (24I, 26Q) zur Begrenzung des Frequenzbandes des Stehbildsignals, wodurch das Modulationsbildsignal erzeugt wird, wobei die Grenzfrequenz des Tiefpaßfiltermittels (25I, 25Q) maximal auf die halbe Bandbreite des vom Sprachbandfiltermittel (34) eliminierten Frequenzbandes eingestellt wird;

d) ein Zusammensetzmittel (35) zur Erzeugung eines Sendesignalgemischs durch Addition des Modulationsträgersignals mit dem bandunterdrückten Sprachsignal in der Weise, daß das modulierte Trägersignal in dem beseitigten Frequenzband gesendet wird; und durch

e) ein Einteilmittel (24, 40) zur Trennung der Frequenzbänder eines empfangenen Signalgemischs, um das an die Sprach- Ein/Ausgabeschaltung (3) anzulegende, bandunterdrückte Sprachsignal und das zu demodulierende, moduliert empfangene Trägersignal zu erzeugen.

2. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einteilmittel (24, 40) ein Bandunterdrückungsfilter (36) mit einer Filterkennlinie enthält, die derjenigen des Sprachband- Filtermittels (34) gleich ist, und das zur Unterdrückung des elimierten Frequenzbandes, in dem das modulierte Trägersignal gesendet wird, benutzt wird.

3. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Demodulationsmittel (30, 31I, 31Q) zusammengesetzt ist aus einer Multiplizierschaltung (31I, 31Q) zum Mischen des empfangenen Signalgemischs mit dem Trägersignal und aus einem Tiefpaßfilter (32I, 32Q) zur Beseitigung hochfrequenter Anteile des Ausgangssignals der Multiplizierschaltung (31I, 31Q), wobei das Tiefpaßfilter (32I, 32Q) eine dem Tiefpaßfiltermittel (35I, 35Q) gleiche Filterkennlinie aufweist.

4. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trägerwiedergewinnungsschaltung (29) zur Trennung des Trägersignals aus dem empfangenen Signalgemisch, um ein in dem Demodulationsmittel (30, 31I, 31Q) zu mischendes Trägersignal zu erzeugen.

5. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationsmittel ein 1- Phasen/Amplituden- Modulationsmittel (26I) zur Modulation der Phase und der Amplitude eines Trägersignals mit 0º- Phase durch das von einem Tiefpaßfiltermittel (25I) eines Paares von Tiefpaßfiltermitteln abgegebenen Stehbildsignals enthält, und ein Q- Phasen/Amplituden- Modulationsmittel (26Q) zur Modulation der Phase und der Amplitude eines Trägersignals mit 90º- Phase durch das vom anderen Tiefpaßfiltermittel (25Q) des Paares von Tiefpaßfiltermitteln abgegebene Stehbildsignal, und daß eine die Amplituden der modulierten Ausgangssignale sowohl des I- als auch des Q- Phasen/Amplituden- Modulationsmittels (26I, 26Q) addierende Amplitudenzusammensetzschaltung (27) vorgesehen ist.

5. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baudrautenfrequenz während der Phasen/Amplitudenmodulation auf 1/3 der Trägersignalfrequenz eingestellt ist.

7. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfiltermittel (25I, 25Q) den nachstehenden Dämpfungsanstieg aufweist:

wenn ω < (π/T) (1 - α), dann A(ω) = 1; wenn ω - (π/T) < (π/T) α, dann A(ω) = cos((T/4α)( ω) - (π/T) (1-α)); und wenn ω > (π/T) (1+α), dann A(ω) = 0;

wobei T für eine inverse Zahl der Baudratenfrequenz des Stehbildsignals steht, α für eine positive Zahl gleich oder kleiner als 1 und ω für die Winkelgeschwindigkeit steht.

8. Stehbildfernseh- Telefonsystem nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprachband- Filtermittel (34) eine Filterkennlinie aufweist, die für hohe und niedrige Frequenzanteile des Sprachsignals in sich am beseitigten Frequenzband gegenüberstehenden Seiten durchlässig ist.