METHOD OF INTERFACING TWO SYSTEMS WITH DIFFERENT SAMPLING RATES

Abstract: 1. Method of adapting two systems for the transmission or processing of time discrete signals at different sampling rates fi for the source sytem and fo for the sink system, with the source signal being cyclically distributed at its sampling rate fi to L filter paths, being filtered there and then combined, characterized in that, in the L filter paths, filtering and subsequent holding takes places in M filter branches (HI, m (Z**LM)) whose inputs are connected in parallel, the filtering taking place at the processing rate fi/L and the output signals of the M filter branches are cyclically sampled at the sampling rate fo = fi 9 M/L of the sink system.

Description: Verfahren zur Anpassung von zwei Systemen mit unterschiedlicher Abtastrate Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anpassung von zwei Systemen mit unterschiedlichen Abtastraten gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Verfahren sind bekannt, beispielsweise durch den Aufsatz "A 2-channel 16-bit digital sampling frequency converter for professional digitalaudio" von Lagadec, Pelloni und Weiss in ICASSP-82 (International Conference Accoustics Speech and Signal Processing, Paris, Seite 93 bis 96, wobei eine stufenweise Erhöhung der Abtastrate auf das 215-fache mit nachfolgender Verminderung vorgesehen ist. Nachteilig ist hierbei die sehr hohe Verarbeitungsrate. Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein unaufwendiges Verfahren zur Anpassung der Abtastrate anzugeben, das mit einer Signalverarbeitungsrate auskommt, die nicht höher als die höchste der beiden Abtastraten ist. Gleichzeitig soll das Verfahren unaufwendig sein und die Anpassung von Systemen mit beliebigem Abtastratenverhältnis ermöglichen. Die Lösung erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Anpassung von Abtastraten, die in einem beliebigen Verhältnis stehen, wobei die interne Signalverarbeitung mit einer Rate erfolgen kann, die deutlich unter der kleinsten Abtastrate liegen kann. Die Unteransprüche bieten weitere vorteilhafte Weiterbildungen. Es folgt nun eine Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren. Die Fig. 1 zeigt eine Kaskadenschaltung eines Ganzzahlinterpo lators und eines Ganzzahldezimators zur Abtastra tenkonvertierung bei rationalen Verhältnissen. Die Fig. 2 stellt ein Kommutatormodell für einen M:1-Poly phasendezimator dar. Die Fig. 3 schliesslich zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. In Fig. 4 ist die Realisierung eines Filterzweiges nach Fig. 3 dargestellt. Die Figuren 1 und 2 stellen den Stand der Technik dar, wie er sich aus dem Aufsatz "Interpolation and Deimation of Digital Signals - a Tutorial Review" von Crochiere und Rabiner, in Procee.dings of IEEE, Vol. 69, No. 3, March 1981, S. 300 bis 321 darstellt. In Fig. 1 wird das Eingangssignal x(n) mit der Abtastrate F mit dem ganzzahligen Vielfachen L abgetastet, anschliessend durch die Filterfunktion h(k) gefiltert und zuletzt mit der um den Faktor M erniedrigten Abtastrate abgetastet, so dass ein Ausgangssignal y(m) entsteht, welches die Abtastrate F . L/M aufweist. Die Fig. 2 stellt ein Kommutatormodell für einen M:1-Polyphasen-Dezimator dar, wobei die Eingangsfunktion x(n) mit der Abtastrate F mittels rotierendem Schalter S auf M Fil terpfade # 0(n) bis # M-1 (n) verteilt wird und wobei an- schliessend die Filterausgangssignale zum Ausgangssignal y(m) zusammengefasst wird, welches nunmehr die reduzierte Abtastrate 1/M F aufweist. Betreibt man den Dezimator nach Fig. 2 transponiert, d.h. in Rückrichtung, wobei alle Richtungspfeile zu invertieren und alle Summationspunkte durch Verzweigungspunkte zu ersetzen sind, so ergibt sich dadurch ein Abtastrateninterpolator, durch den die Abtastrate um den ganzzahligen Faktor M erhöht wird. In Figur 3 ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gezeichnet, wobei das Eingangssignal x(m) mit der Abtastrate fi mittels eines Verteilermultiplexers S2 auf L Filterpfade verteilt wird. Jeder dieser L Pfade enthält seinerseits wiederum M parallel geschaltete Filter H1,0 (z LM) bis H1 M 1 z LM) mit 1 = O bis L-1. Die Ausgänge der M Filterzweige eines jeden Pfades werden mittels eines weiteren Multiplexerschalters S1,1, der also insgesamt L-fach vorhanden ist, zyklisch abgetastet und mittels eines Summiergliedes z zum Ausgangssignal y(m), welches die Abtastrate fo = fi . M/L aufweist, zusammengefasst. Die Erfindung geht dabei von der Idee aus, bei einem Abtastratendezimator gemäss Fig. 2 die einzelnen Filterzweige pein) durch einen transponiert betriebenen Dezimator, d.h. einen Abtastrateninterpolator, zu ersetzen, wodurch die Abtastratenanpassung im Verhältnis M zu L ermöglicht wird. Durch diese Substitution wird gleichzeitig ermöglicht, dass alle Filteroperationen mit der niedrigsten auftretenden Sr;ast- rate nämlich fi/L = fo/M durchgeführt werden können. Die verschiedenen Filterzweige dieses dezimierenden/interpolierenden Polyphasen-Netzwerkes sind beispielsweise realisierbar durch die Zustandsvariablen-Filterstruktur gemäss Fig. 4. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 und die Realisierung der einzelnen Filterzweige gemäss Fig. ii sind Ausführungsbeispiele, das erfindungsgemässe Verfahren ist jedoch nicht darauf beschränkt. Besondere Vorteile werden in der stärkeren Parallelisierung und damit in der verminderten Operationsrate gesehen, wobei bei beliebigen Werten von L und M keine höheren Abtastraten als fi/L = fo/M auftreten, wogegen lediglich mehr Parallelzweige entsprechend den Werten L und M zu verarbeiten sind. Besonders vorteilhaft ist auch, dass die beiden anzupassenden Systeme asynchronen oder synchronen Betrieb aufweisen können, d.h. fo/fi näherungsweise gleich MIL.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Anpassung von zwei Systemen zur Übertragung oder Verarbeitung von zeitdiskreten Signalen mit den unter schiedlichen Abtastraten fi des Quellensystems und fo des Senkensystems, wobei das Quellensignal mit seiner Abtast rate fi auf L Filterpfade zyklisch verteilt, dort ge filtert und anschliessend zusammengefasst wird, dadurch ge kennzeichnet, dass in den L Filterpfaden jeweils die Fil terung in M eingangsseitig parallel geschalteten Filter zweigen (H1 m (ZLM)) mit der Verarbeitungsrate fi/L und mit anschliessendem Halten erfolgt und die Ausgangssignale der M Filterzweige zyklisch mit der Abtastrate fo des Senkensystems abgetastet werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abtastraten jeweils eine Toleranzbreite aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die arithmetische Mitte fi, fo des Toleranz bereiches festgestellt wird und dass L und M so gewählt werden, dass fi . M = fo . L ist. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abtastraten bzw. die arithmetischen Mitten frequenzen der Toleranzbereiche in einem Verhältnis zu einander stehen, das nicht ganzzahlig oder der Kehrwert einer ganzen Zahl ist. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Systeme asynchron sind. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die beiden Systeme synchron betrieben werden. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal digital ist. 7. Schaltungsanordnung zur Durchführung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vertei lung des Signales auf die L Pfade ein Multiplexerschalter (S2) vorgesehen ist, dass zur Abtastung der M Filterzweige eines jeden der L Pfade jeweils ein Multiplexerschalter (S1, 1) und dass zur Aufsummierung der so abgetasteten Ausgangssignale der Filterzweige ein Summierglied ( z ) vorgesehen sind. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung in transponierter Betriebsweise, wobei das Summierglied durch eine Verzweigung ersetzt wird.

Inventors: GOCKLER, HEINZ, DIPL.-ING., Göckler, Heinz, Dipl.-Ing.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1983
Main classification: H04B1
IPC codes: H04B1, H03H17