185634. lajstromszámú szabadalom • Előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkör
1 185 634 2 áramkörhöz való paraméter interpolator ismertetnek, amely lehetővé teszi, hogy a beszédszintetizátor áramkör adatsebességét a bejövő adatok értékének megfelelően csökkentsék. A 4 038 495 számú amerikai szabadalmi leírás digitális adaptív lineáris prediktorra vonatkozik beszédanalízis céljára, és olyan negatív visszacsatolású rekurzív digitális szűrőket használ, amelyek mind „fed-forward”, mind pedig „feedback” szűrőegyütthatókat biztosítanak. Előállítanak első és második szintetizált jeleket, és a második szintetizált jelet kimenő beszédjellé alakítják át, amely lényegében ugyanúgy hangzik, mint a bemenő beszédjel. A 4 002 841 számú amerikai szabadalmi leírásban olyan digitális beszédinterpolációs rendszer van ismertetve, amelyben a bitgyakoriság több trönk'fonalról származó digitális karakterek kevesebb csatornára való komprimálásával van csökkentve. A 4 145 747 számú amerikai szabadalmi leírásban távközlési berendezésbe való adaptív automatikus kiegyenlítőt ismertetnek, amelynek a leágazási együtthatók beállítására leágazási regiszterei vannak. A 4 020 332 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetnek egy interpoláló-ritkító áramkört egy digitális jel mintavételi gyakoriságának meghatározott tényezővel történő növelésére vagy csökkentésére. Végül különféle típusú és tervezésű digitális szűrőket ismertetnek az IEEE Trans, on Audio Electroacoustics, Vol. AU-19, NO. 3., 1971. szeptemberi számában megjelent „Recursive and Non-recursive realizations of digital filters” c. cikkben. Mielőtt továbbhaladnánk, röviden tekintsük át a digitális szűrők fontosabb típusait. A digitális szűrők komplex aritmetikai processzorok, amelyekre általános esetben a következő alapvető szűrőegyenletet írhatjuk fel: Y,_ aQ+ aiz~] + aoz-2 + . . . anz~n ( 1 1 + bjz 1 + b2z~2 + . .. bmz~m 1 ahol Xj a bemeneti mintákat, Yj pedig a kimeneti mintákat képviseli. Az 1, ábrán vázlatosan illusztráltunk egy 8-icágazású FIR (véges Snijiulzus válaszú) szűrőt, amelyet néha transzverzális vagy nonrekurzív szűrőnek is neveznek, és amely hét 68 késlehetőt, nyolc 69 szorzót és hét 70 összeadót tartalmaz, Amint később ki fogjuk fejteni, ez az áramkör az alábbi egyenlettel reprezentált szűrőtípust valósítja meg: Yo — A0X0 + AiX_i + A2X_2 + ... A7X_7 (2) Itt az A0-A7 értékek a leágazásokhoz tartozó és a 69 szorzókba táplált együtthatókat, az X0-X_7 pedig a bemenő minták jelenlegi és késleltetett értékeit jelentik, amelyeket meg kell szorozni a megfelelő leágazások együtthatóival. Az illusztrált 8-leágazásos szűrő feltétlenül stabil, mivel nincs benne visszacsatolás, és a kimenőjel értéke csak egy előzetes bemeneti értékkészlettől függ. A 2. ábrán egy kanonikus alakú IIR (végtelen impulzus válaszú) szűrőt mutatunk be, amelyet néha másodrendű rekurzív szűrőként is említenek, ás amely két 71 késleltetőt, négy 72 összeadót és négy 73 szorzót foglal magában. Ez az áramkör a következő egyenlettel megadott karakterisztika megvalósítását jelenti: Y0 = X0 + A0X„, + A i X—2 + B0X_1 + BtX_2 (3) és aluláteresztő szűrőként használható. Ez a szűrő általába! sokkal hatásosabb, mint a (csak két késleltetővei rendelkező) FIR-szűrő, mert meredekebb vágása van. A 3. ábrán egy csatolt kivitelű lIR-szűrő vázlatát szemléltetjük. Ez az áramkör feliiiáteresztő szűrőnek alk ilmas, és az alábbi egyenlet vonatkozik rá: Y0 = X0 + (At - B0)X”, + A0XLi, (4) ahcl XÓ=X0+B1XL1-B0X"1 és XŐ=B0XL, + B1X"1. Megjegyezzük, hogy ez a szűrő két 74 késleltetőt, hat 75 szorzót és öt 76 összeadót tartalmaz. A digitális szűrő impulzus válaszideje akkor véges, ha az (1) egyenletben minden b{= 0 (FIR-szűrő), egyébként a digitális szűrő végtelen impulzus válaszidővel bír (IÏF -szűrő), az JIR-szűrők hatásosabbak abból a szempontból, hogy egy adott szűrőkarakterisztikát kevesebb együtthatóval képesek megvalósítani. A digitális szűrők minősítésére használt alapvető paraméterek közé soroljuk a másodpercenként végzendő szorzások és összeadárok teljes számát, a bemeneti és kimeneti minták tárolásához szükséges összes közvetlen hozzáférésű memória kapacitást és az együtthatók tárolására szükséges fixmemória-kapacitást. A maximális hatásfok érdekében ezeket a szűrőket olyan kis mintavételi sebességgel célszerű futtatni, amilyennel csak lehetséges. Ez a megállapítás mind a FÍR , mind az IIR-szűrőkre egyaránt érvényes. A FIR- szűi ők nagyobb mintavételi sebesség esetén több együtthatót igényelnek. Valóban, pl. kétszeres mintavételi sebesség esetén az együtthatók száma is közelítőleg megkétszereződik. Tehát a mintavételi sebesség növelésével a n emória-férőhely szükséglet is lineárisan, a biztosítandó aritmetikai sebesség pedig négyzetesen nő (gyorsabb matematikai műveletvégzés szorozva a számítások nag>obb számával). Az IiR-szűrők mintavételi sebességének növelése nem igényel több együtthatót, viszont hosszabb szavakra van szükség, úgyhogy a számítások mégis csak több időt vesznek igénybe (soros/párhuzamos szorzókat használva). Végeredményben a számítási sebességet a mintavételi frekvencia arányában növelni kell. Az architektúra megválasztása szempontjából célszeri nek látszik, ha megpróbáljuk csökkenteni a rendszer mintavételi sebességét egy olyan aluláteresztő szűrő felhasználásával, amelynek zárótartománya jóval az Fsi2 frekvencia alatt kezdődik, áltól Fs a mintavételi frekvencia. Például, ha ez az aluláteresztő szűrő az Fs/16 frekvenciától kezdve minden komponenst eltávolít, akkor ennek a szűrőnek a kimenetét úgy tekinthetjük, mintha Fs/8 vagyis 2XFS/16 frekvenciával lenne mintavételi zve. A mintavételi frekvencia leosztását úgy érjük el, hogy a szűrőnek csak minden nyolcadik kimenőjét használjuk fel, a többi hetet pedig mellőzzük. Megjegyezzük, hogy az interpoláló A/D átalakítóban az adatok mint;1 vételezése az érdekes frekvencia 32 vagy 6'--szereséig tál van teljesítve, úgyhogy a jelnek az Fs/!6 határfrekvenciára történő korlátozásához szükséges szűrő elégge egyszerű kivitelű lehet. A távbeszélő rendszerekben alkalmazott 512 kHz-os mintavételi frekvenciát 32 kfíz-re csökkenthetjük egy olyan aluláteresztő szűrő segítségével, amelynek zárótartománya 16 kHz-nél kezdődik. Miután az áteresztősáv 3,4 kHz-ig tart, ez a 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
